DE2208407C3 - Vorrichtung zum Abdichten des WeIlendurchtritts am unteren Ende eines von unten her angetriebenen Diffusionsturmes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten des Wellendurchtritts am unteren Ende eines von unten her angetriebenen Diffusionsturmes für die Zuckerindustrie, bei der die Welle des Diffusionsturmes von einer Stopfbuchsenpackung umgeben ist. die in einer Buchse aufgenommen ist, welche gegen Drehung festgehalten ist.

Die Antriebsvorrichtungen für Diffusionstürmc der Zuckerindustrie sind sehr groß und schwer, denn es handelt sich um Schwerlastantriebe. Das für den Diffiisionsturm erforderliche Antiiebsdrehmoment ist außerordentlich groß, die benötigte Drehzahl wiederum sehr gering, so daß die Antricbsvoriichtungcn auch zusätzlich noch hochbelastete Unterset/.ungsgeiriebe aufweisen.

Diffusionsiürmc für d^;e Zuckerindustrie sind sehr hoch. Dennoch werden die Antriebsvorrichlungen irotz Inkaufnahme vieler, z.T. schwerwiegender Nachteile bisher so gut wie ausschließlich am oberen Türmende angeordnet. Das bedeutet, daß zu jeglicher Montage der Antriebsvorrichtiingen besondere Spczialkräne bereitgestellt werden müssen. Auch auf die Konstruktion des Diffusionsiurmes selbst wirkt es sich aus, daß die Antriebsvorrichtungen am oberen Ende angeordnet sind, denn der Turm muß für das zu tragende Gewicht statisch ausgelegt werden, und es müssen auch Vorkehrungen getroffen werden, um die sehr großen Antriebsreaktionen aufzunehmen und abzuleiten. Schließlich bedürfen hochbelastete Antriebsvorrichiungen einer ständigen Inspektion. Eine solche regelmäßige Inspektion unterbleibt aber erfahrungsgemäß, denn dazu müßte der z.T. oft mehr als 30m hohe Diffusionsturm erstiegen werden.

Würde die Antriebsvorrichtung am unteren Turmende angeordnet werden, so wäre eine zuverlässige und einfache Verankerung am. Boden möglich, durch welche die Konstruktion des Diffusionsturmes selbst nicht beeinträchtigt wird. Zur Montage oder Demontage der Antriebsvorrichtungen wären keinerlei Spezialhebezeuge erforderlich, und die regelmäßige Inspektion sowie Wartung wäre einfach und bequem durchzuführen. ,₅ Diese Vorteile konnten bisher nicht genutzt werden, denn um den Diffusionsturm von unten her anzutreiben, muß die Hohlwelle, welche in der Praxis einen großen Durchmesser im Bereich von wenigstens 2 m aufweist, durch das untere Ende des Diffusionsturmes hindurchgeführt gelagert und auch zuverlässig abgedichtet werden. Die zuverlässige Abdichtung ist bisher nicht möglich gewesen.

Erschwerend wirken sich auf das Abdichtungsproblem viele besondere Bedingungen aus, die in dieser Kombination nur bei einem Diffusionsturm auftreten. Die relativ große Hohlwelle, welche gegen Flüssigkeitsaustritt abzudichten ist, kann schon aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht mit so hoher Präzision gefertigt werden, daß von hinreichend präziser, zylindrischer Gestalt gesprochen werden könnte. Die hohen wirkenden Kräfte haben außerdem elastische Verformungen zur Folge, die sowohl die Welle, insbesondere aber auch die Turmwandung oder den Turmboden betreffen können. Am unteren Ende des Turmes sammelt sich Sand und Schmutz, der sehr leicht in den Dichtspalt zwischen der Antriebswelle und dem Turmlager eindringen kann und Dichtungen durch Verschleiß zerstört. Hinzu kommt die relativ große Höhe der Diffusionstürme, denn diese ist maßgebend dafür, daß die Dichtung mit einem entsprechend hohen, hydrostatischen Druck beaufschlagt wird. Erschwerend wirkt ferner, daß die Flüssigkeit im Diffusionsturm eine Temperatur von etwa 70 bis 80° C aufweist und außerdem noch korrodierend wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie auch bei den geschilderten, besonders erschwerenden Arbeitsbedingungen zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Buchse mit einem Flansch ausgerüstet ist, der durch mehrere Bolzen mit dem Boden des Diffusionsturmes verbunden ist, die von beiden Enden relativ zum Boden bzw. relativ zum Flansch begrenzt verschwenkbar sind, daß über den Umfang des Flansches mehrere, radial zur Welle verstellbare Rollenböcke verteilt sind, deren Rollen auf der Welle laufen, daß zwischen dem Boden und dem Flansch ein Wellrohrkompensator angeordnet und der von ihm und der Welle begrenzte I lohlraum mit Kugeln gefüllt ist.

Bei der erlindungsgemä'ß ausgebildeten Vorrichtung hängt die Stopfbuchse über Bolzen am Boden und kann aufgrund der Veischwenkbarkcit der Bolzen relativ zum Boden bewegt werden. Zugleich nehmen die Bolzen das von der Reibung der Slopfbiichsenpackiing erzeugte Drehmoment auf. Die radial verlautenden Rollen bewirken, daß die Stopfbuchse bzw. die Stopl'buchsenpackung ständig radial zur Welle zentriert wird; sie foltzi

jäher Taumel- oder Schlagbewegungen, ohne durch Peformation Schaden zu erleiden. Der Wellrohrkompensator gestattet es, die Stopfbuchse mit der atopfbuchsenpackung in einem gewissen hinreichend »rußen Abstand vom Boden des Diffusionsturmes jnzuordnen, so daß die Schwenkbewegungen der Bolzen, die die Buchse tragen, verhältnismäßig klein gehalten werden können. Vom Inneren des Diffusionsturmes her dringt Flüssigkeit, d. h. Rohsaft, in den Raum ein, der von der Hohlwelle einerseits und dem _!0 Wellrohrkompensator andererseits begrenzt wird. Damit das in diesem Raum befindliche Flüssigkeilsvolumen klein gehalten wird, ist dieser Hohlraum mit Kugeln gefüllt. Die Kugelfüllung hat darüber hinaus den erheblichen Vorteil, daß die zwischen den Kugeln noch ,₅ befindliche Flüssigkeit aufgrund der Rotation der Hohlwelle ständig bewegt und auf diese Weise auch ausgetauscht wird. Dadurch wird der Gefahr, daß sich im Inneren des Hohlraumes infolge verweilenden Rohsaftes bakterielle Prozesse entwickeln, wirksam »orgebeugt.

Es ist durch die DT-PS 6 41 720 bereits bekannt, einen Manipulator für die Einstellung des Objektes in einem Elektronenmikroskop unter Verwendung eines Wellrohrkompensator abzudichten. Diese bekannte Ver-Wendung eines Wellrohrkompensator kann jedoch keine Anregung für die vorliegende Erfindung geben. denn weder die Abmessungen noch die Einsatzbedingungen sind vergleichbar. Außerdem wird der Manipulator nicht wie die Welle des Diffusionsturmes rotierend angetrieben, und es sind auch keine hohen Antriebsreaktionen zu überwinden.

Die FR-PS 20 68 124 offenbart eine Vorrichtung zum Antreiben einer rotierenden Welle, bei der auf der Welle eine Dichtung angeordnet, mittels schwenkbar gehaltener Bolzen gegen Drehung mit der Welle festgehalten, jedoch zur Teilnahme an radialen Schlagbewegungen der Welle frei ist und bei der zwischen der erwähnten Dichtung und der Wand, welche von der Welle durchsetzt wird, ein Balgen angeordnet ist. Für die Probleme der Abdichtung der Antriebswelle eines Diffusionsturmes bietet jedoch auch diese Druckschrift keine Anregungen, denn zwischen der Dichtung und der Welle soll bei der bekannten Ausführung radiales Spiel herrschen. Beim Diffusionsturm wurden durch diesen Ringspalt große Flüssigkeitsmengen austieten, Sand würde den Spalt füllen, und binnen kurzer Zeit wären Dichtung und gegebenenfalls auch Welle zerstört. Außerdem müssen andere Vorkehrungen als die, die in der Diuckschrift offenbart sind, getroffen werden, um bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung das erheblich größere Mitnahmedrehmoment der Stopfbuchsenpackung abzuleiten. Unter solchen Bedingungen ist es nicht möglich, die gegen einseitigen, radialen Druck höchstempfindliche Stopfbuchsenpackung zu belasten, damit die Stopfbuchse beim Radialschlag der Welle in radialer Richtung verstellt wird. Diese Belastungen werden erfindungsgemäß mit Sicherheit von der Packung ferngehalten.

Die DT-PS 4 36 225 zeigt eine Dichtung, die durch Rollen relativ zur Welle zentriert wird bzw. bei den Radialbewegungcn der Welle und bei Wellenschlag nachgeführt wird. Es wird jedoch keine Stopfbuchsenpackung geführt. Bei der bekannten Ausführung ist zusätzlich zur Dichtung eine Stirnglcitdichtung erforderlich.

Die Anordnung einer solchen Stirngleitdichtung hei einem Diffusionsturm nahezu unlösbare Probleme hervorrufen. Im übrigen kann diese Druckschrift nicht als Anregung, die zur erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung führen könnte, angesehen werden, denn bei empfindlichen Dichtungen für waagerecht verlaufende Wellen ist eine Rollenabsti'uzung auch dann notwendig, wenn die Welle einwandfrei rund läuft, denn ohne eine solche Abstützung würde eine einseitige Belastung der Dichtung entstehen. Bei einer lotrecht verlaufenden Welle sind dagegen Zentrierrollen nicht selbstverständlich oder naheliegend.

Die US-PS 3178 190 zeigt, wie auf einem festen Zylinderzapfen außen eine Trommel gelagert bzw. zentriert wird. Mit dem Aufgabengebiet der vorliegenden Erfindung vergleichbare Probleme weiden in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

Die DT-PS 3 98 560 behandelt das Problem der Abdichtung bei waagrecht verlaufender Drehachse. Damit fehlen bereits wesentliche Voraussetzungen für einen Vergleich mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung. Außerdem fehlt eine Stopfbuchse, denn an einer Stirnwand wird durch Winkelprofile eine Rechteckkammer gebildet, die vom Medium erfüllt ist. Am Außenende des Winkelprofiles, welches die Kammer bildet, ist eine Nut eingearbeitet, in die ein kreisringförmiger Steg dichtend eingreifen soll. Dieser Ring soll radial verstellbar sein. Bei einem Diffusionsturm würde mit diesen Mitteln keine Abdichtung erzielbar sein, außerdem würden Verunreinigungen sehr rasch zu einem Verschleiß der dichtend aufeinander gleitenden Teile führen.

Der bekannte Stand der Technik offenbart die Maßnahme, eine Dichtung durch Rollen zu einer rotierenden Welle zu zentrieren, sowie den Vorschlag, zur Überbrückung von Dichtelementen Wellrohrkompensatoren zu verwenden. Es wird ausdrücklich hervorgehoben, daß für diese beiden Merkmale kein Elementenschutz beansprucht wird. Zu betonen ist jedoch andererseits, daß die Tatsache, daß diese beiden Merkmale schon seit langer Zeit an sich bekannt sind, bisher nicht zur Schaffung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung angeregt hat.

Im Hinb'ick auf die korrodierende Wirkung des Rohsaftes im Diffusionsturm ist es vorteilhalt, wenn der Hohlraum mit Kunststoffkugeln gefüllt ist.

Da die Kugeln im Hohlraum infolge der Reibungsmitnahme durch die Welle einer walkenden Beanspruchung ausgesetzt sind, ist es zweckmäßig, wenn sie mit einem unter Druck stehenden Medium gefüllt sind.

Bei dem rauhen Betrieb, dem die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ausgesetzt ist. ist es auf die Dauer unvermeidbar, daß Kugeln durch Verschleiß oder Bruch zerstört werden. Um die notwendige Füllung ständig aufrechtzuerhalten, ist bei einer /.weckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung am Wellrohrkompensator ein Ventil als Schleuse zum Einbringen von Kugeln angeordnet.

Um eine vollständige Entleerung und Reinigung des Diffusionsturmes zu ermöglichen, ist es /weckmäßig, wenn an der tiefsten Stelle des Hohlraumes /wischen der Welle und dem Wellrohrkompensator eine F.ntleerungsleitung mit einem Ablaßventil angeordnet ist.

Durch diese Leitung kann am Ende der Kampagne nicht nur der im Hohlraum befindliche Saft abgelassen werden, sondern es ist auch eine Spülung zu Reinigungszwecken möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist in den Figuren dargestellt. In dem gezeigten Beispiel wird die Vorrichtung zur

Abdichtung der Transportwclle eines von unten her angetriebenen Diffusionslurmcs verwendet.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung in einer Halbschnittansicht bei axial verlaufender Schnittebene.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in einer Schnitlansicht bei längs der Linie H-Il in Fig. 1 verlaufender Schnittebenc.

F i g. 3 zeigt einen der Rollcnböckc der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung.

Fig.4 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Schnitlansicht bei axial verlaufender Schniltebenc.

In der F i g. 1 ist eine Welle 1 gezeigt, die durch eine Wand 2 mit soviel radialem Spiel hindurchgeführt ist. daß die Welle 1 radiale Ausschläge ausführen kann, die infolge ihrer großen Abmessungen lolcranzbcdingt sind, oder sich aus den hohen Belastungen ergeben. Zum lecksicheren Abdichten der Welle I dient eine Stopfbüchsenpackung 3, welche in einer Buchse 4 aufgenommen ist. Eine Druckfeder 5 mil einem Druckring 6 sorgt dafür, daß die Stopfbüchsenpackung 3 ständig in Achsrichtung mit Druck belastet bzw. gestaucht wird. Dadurch bleibt die Stopfbüchsenpakkung 3 ständig in dichtender Berührung mil der Außenoberfläche der Welle 1.

Am Außenumfang der Buchse 4 ist ein Flansch 7 befestigt. Zwischen dem Flansch 7 und der Wand 2 erstreckt sich ein Wellrohrkompensator 8. Der Wellrohrkompensator bildet eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Wand 2 und der Buchse 4 und er gestattet, daß die Buchse relativ zur Wand 2 radiale und axiale Bewegungen ausführen kann. Durch den Reibschluß zwischen der Stopfbüchsenpackung 3 und der Welle 1 wird die Buchse 4 aber mil einem Drehmoment beaufschlagt, wenn die Welle 1 rotiert. Dieses Drehmoment kann der Wellrohrkompensator 8 nicht aufnehmen. Er muß außerdem auch von dem Gewicht der Buchse 4 entlastet werden. Aus diesem Grunde ist der Flansch 7 durch Bolzen 9 mit der Wand 2 verbunden. An den Enden der Bolzen sind ballige Druckringe 10 angeordnet, die in entsprechenden Lagerpfannen ti gleiten. Die Druckringe 10 und die Pfannen 11 wirken nach Art von Kugelgelenken zusammen und gestatten begrenzte Schwenkbewegungen der Bolzen 9, die am oberen Ende relativ zur Wand 2 und am unteren Ende relativ zum Flansch 7 ausgeführt werden. Am unteren Ende sind die Bolzen 9 durch Muttern 12, 13 und Tellerfedern 14 spielfrei mit dem Flansch 7 verbunden. Die F i g. 2 zeigt, daß eine größere Anzahl von Bolzen 9 über den Umfang des Flansches 7 verteilt sind.

An der Unterseite des Flansches 7 sind in Abstünden über den Umfang verteilt mehrere Rollcnböckc 15 befestigt, die in radialer Richtung zur Welle 1 hin verstellt werden können. Die Rollcnböckc 15 tragen Rollen 16, die auf der Außenoberfläche der Welle 1 ablaufen, wenn die Welle rotiert. Durch Einstellschrauben 17 können die Rollcnböcke 15 dazu verwendet werden, die Buchse 4 mit der Stopfbüchsenpackung 3 exakt zur Welle 1 zu zentrieren. Wenn diese Zentrierung durchgeführt worden ist. laufen die Rollen 16 auf der Außenoberfläche der Welle und führen die Buchse und die Stopfbüchsenp.ickung 3 ständig zentrisch zur Welle 1. Die Buchse 4 folgt dann allen Radialausschlägen der Welle und die Stopfbüehsenpakkung3 wird vor unerwünschten Belastungen geschützt.

In der Buchse 4 ist ein Schmierring 19 angeordnet, der über Schmierkanäle 20 mit einer Schmiermittelleitung 18 in Verbindung steht.

Zwischen der Innenoberfläche des Wellrohrkompensalors 8 und der Außenoberfläche der Welle 1 befindet sich ein Hohlraum 21, in den von oben her infolge des radialen Spiels zwischen der Welle und der Wand 1 Saft eintreten kann. Um das mit Saft füllbare Volumen im Hohlraum 21 zu verkleinern, ist dieser Hohlraum 21 mit Kugeln 22 gefüllt. Diese Kugeln stützen den Wellrohrkompensator 8 aber zugleich auch gegenüber der Welle 1 ab. Sie verhalten sich gegenüber einschnürenden Kräften, die den Wellrohrkompensator 8 gegen die Welle zu drücken suchen, wie ein Druckmittel. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kugeln hohl ausgebildet und mil einem unter Druck stehenden Medium gefüllt. Sie bestehen /weckmäßigerweise aus Polypropylen oder Polyäthylen. An den Wellrohrkompensator 8 ist ein Ventil 23 angeschlossen, das als Schleuse ausgebildet ist. um Kugeln 22 in den Hohlraum 21 einzufüllen.

An einer geeigneten Stelle des Flansches 7 ist eine Entleerungsleitung 24 mit einem Absperrventil 25 angeschlossen. Durch diese Leitung kann bei geöffnetem Ventil 25 Saft, der sich im Hohlraum 21 befindet abgelassen werden. Durch diese Entleerungsleitung kann auch Spül- und Reinigungsflüssigkeit abfließen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abdichten des Wellendurchtritts am unteren Ende eines von unten her angetriebenen Diffusionsturmes für die Zuckerindustrie, bei der die Welle des Diffusionsturmes von einer Stopfbüchsenpackung umgeben ist, die in einer Buchse aufgenommen ist, welche gegen Drehung festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (4) mit einem Flansch (7) ausgerüstet ist, der durch mehrere Bolzen (9) mit dem Boden (2) des Diffusionsturmes verbunden ist, die von beiden Enden relativ zum Boden bzw. relativ zum Flansch begrenzt verschwenkbar sind, daß über den Umfang des Flansches mehrere radial ^ur Welle (1) verstellbare Rollenböcke (15) verteilt sind, deren Rollen (IS) auf der Welle (1) laufen, daß zwischen dem Boden (2) und dem Flansch (7) ein Wellrohrkompensator (8) angeordnet und der von ihm und der Welle begrenzte Hohlraum (21) mit Kugeln gefüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (21) mit Kunststoffkugeln (22) gefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (22) mit einem unter Druck stehenden Medium gefüllt sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellrohrkompensator (8) mit einem Ventil (23) als Schleuse zum Einbringen von Kugeln (22) ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der tiefsten Stelle des Hohlraumes (21) eine Entleerungsleitung (24) mit einem Absperrventil (25) angeordnet ist.