DE29610612U1

DE29610612U1 - Rotationsventil mit einer großen Dichtigkeit

Info

Publication number: DE29610612U1
Application number: DE29610612U
Authority: DE
Original assignee: Food Industry Research and Development Institute
Current assignee: Food Industry Research and Development Institute
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-17
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2006-06-18
Also published as: US5772081A

Description

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Uwe M. Haft, Dipi.-Phys. Nikolaus von Puttkamer, Dipl.-ing. Dr. Otto Berngruber, Dipi.-Chem, Uwe Czybulka, Dipi.-Phys.

Franziskanerstr. 38 81669 München

G 4687 F

&ldquor; Telefon: (089)48 90 25-0

·' Telefax: (089)48 90 25-10

München, 17.06.96

Food Industry Research and Development Institute

331 Food Road

Hsin-chu 300, Taiwan, R.O.C.

Rotationsventil mit einer großen Dichtigkeit

Die Erfindung betrifft ein Rotationsventil mit einer großen Dichtigkeit nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Rotationsventil mit einer verkleinerten statischen Gasundichtigkeit, die unter 1/80 eines bekannten Rotationsventiles liegt, wenn kein Dichtungsring installiert ist, und das auch zur Verbesserung der Hygiene wasch- bzw. reinigbar ist.

Herkömmliche Rotationsventile, die in der Industrie verwendet werden, dienen im allgemeinen zum Transport von Partikeln oder granulatförmigen Produkten oder Materialien, wie beispielsweise chemischen, biomedizinischen, biochemischen Materialien und Nahrungsmitteln usw.. Üblicherweise wird das Rotationsventil zwischen einem Trichter und einem Fördermittel zum ununterbrochenen Zuführen oder Entladen, wie beispielsweise in eine Dauer-Dampfsterilisiereinrichtung, eine Dauer-Vakuumkühleinrichtung etc., angeordnet. Da zwischen der Innenseite der materialverarbeitenden Einrichtungen und der Umgebung eine Druckdifferenz besteht, tritt Dampf oder Luft durch das Rotationsventil aus oder fließt Dampf oder Luft durch das Rotationsventil ein. Die Ausfließrate ist bei einem bekannten Rotationsventil üblicherweise sehr hoch. Dadurch ergibt sich ein beträchtlicher Druckverlust in der materialverarbeitenden Einrichtung.

Wie dies allgemein bekannt ist, weist ein bekanntes Rotationsventil typischerweise ein Gehäuse, zwei Enddeckelteile und einen Rotor auf. Das Gehäuse ist üblicherweise ein Gußteil. Die Enddeckelteile sind innen üblicherweise hohl, wodurch Material eingespart werden kann, jedoch Probleme im Hinblick auf eine Verstopfung und die Reinigung bestehen. Der Rotor kann einstückig sechs oder acht Blätter aufweisen. Bei größeren Rotordurchmessern entstehen oft größere Undichtigkeiten. Um die Ausströmrate zu verringern wurde versucht, ein weiches Dichtungsmaterial am Rand der Blattkante zu verschrauben. Es kann dadurch zwar die Ausfließra-

te verkleinert werden, an der Schraube verklebt jedoch das Material. Zudem ist diese schwierig zu reinigen. Für die Transmission des Rotors ist es bekannt, eine getrennte lineare Antriebswelle zu verwenden. Diese muß sich zum richtigen Einbau um 180° drehen.

Im Hinblick auf die zuvor genannten Probleme und Nachteile der bekannten Rotationsventile besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin ein dichtes Rotationsventil zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Rotationsventil mit den Merkmalen des Schutzanspruches gelöst.

Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Für einen vorgegebenen Spalt gilt die Theorie, daß bei einer Vergrößerung der Länge, der Widerstand vergrößert wird. Die Ausströmrate kann daher stark verkleinert werden. Außerdem werden in dem antreibenden Enddeckelteil· und in dem abdichtenden Enddeckelteil jeweils ein Dichtungsring angeordnet, um zu verhindern, daß das Material durch das Schmieröl verschmutzt wird. Außerdem kann dadurch auch das Ausfließen des unter Druck befindlichen Gases in dem Rotationsventil verringert werden. Auf der Blattkante des Rotors wird außerdem eine integrierte Dichtung angeordnet, um ein weiteres Ausfließen des Gases zu verhindern. Die Blattkante der Rotorblätter ist breiter, als dies bei den bekannten Rotoren der Fall ist.

Experimente haben gezeigt, daß bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung die Ausströmrate auf 1/80 derjenigen eines herkömmlichen Rotationsventiles bei statischen Bedingungen erreicht werden kann. Wenn die integrierte Dichtung an den Blatträndern eingebaut ist, tritt nahezu keine Leckage auf.

Eier Vorteil des erfindungsgemäßen Rotationsventiles, bei dem die Breite des Blattrandes des Rotors zweimal so groß wie bei einem herkömmlichen Rotationsventil ist, wird daher die Gasleckage bei derselben Spaltstrecke verringert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß an dem Rotor eine integrierte Dichtung angeordnet ist. Dadurch wird jeder Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse in zwei Bereiche unterteilt. Der eine Bereich ist vollständig von dem anderen isoliert, so daß das Gas in der Öffnung der Zufuhreinrichtung von dem Gas in der Entladeöffnung isoliert wird. Dadurch wird eine Gasleckage im Rotor und Gehäuse durch jeden Spalt verhindert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl in dem antreibenden Enddeckelteil des Ventiles als auch in dem Reinigungs-Enddeckelteil des Ventiles ein Dichtungsring vorgesehen ist, so daß das in dem Rotationsventil enthaltene Material nicht durch das Schmieröl in dem Lager verschmutzt wird und das Druckgas in dem Ventil nicht durch

das antreibende Deckelteil und das abdichtende Deckelteil ausströmt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das erfindungsgemäße Rotationsventil nicht auf die Verwendung in einer materialverarbeitenden Einrichtung beschränkt ist/ sondern auch für den Dauertransport von Pulvern oder granulatförmigen oder körnigen Materialien verwendet werden kann. Die Probleme einer größeren Undichtigkeit und eines vergrößerten Energieverbrauchs sind beim erfindungsgemäßen Rotationsventil nicht vorhanden.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig, 1 im auseinandergenommenen Zustand ein erfindungsgemäßes Rotationsventil;

Fig. 2 einen Schnitt des Deckelteiles des erfindungsgemäßen Ventiles am antreibendenden Ende;

Fig. 3 einen Schnitt des Deckelteiles des erfin-

dungsgemäßen Ventiles am Reinigungsende;

Fig. 4A eine perspektivische/· zum. Teil weggeschnittene Darstellung der Vorderseite des Rotors des erfindungsgemäßen Rotationsventiles;

Fig. 4&Bgr; einen Schnitt durch den Rotor entlang der

Linie A-A der Figur 4A;

Fig. 4C eine Darstellung zur Erläuterung der Abdichtung des Rotors;

Fig. 5 eine bildhafte Darstellung des erfindungsgemäßen Rotationsventiles bei der Verwendung einer Dauer-Dampfsterilisiereinrichtung und

Fig. 6A und 6B Schnitte durch den Rotor, die zwei verschiedene Ausführungsformen der Schlitze für die Dichtung zeigen.

Gemäß den Figuren 1 bis 5 weist das Rotationsventil 7 gemäß der Erfindung im allgemeinen ein Gehäuse 1, einen Rotor 2, ein Deckelteil· 3 am antreibenden Ende des Ventiles und ein Deckelteil 4 am Reinigungsende des Ventiles auf.

Das Gehäuse 1 ist durch ein integriertes Gieß- und FräsverfcLhren hergestellt. In dem Gehäuse ist horizontal eine Bela.dungsöffnung 11 zum Halten bzw. Lagern des Rotors 2 in einem hohlen zylindrischen Gehäuseteil 16 angeordnet. Die Öffnung 11 weist einen stufenförmigen Querschnitt 110 zum glatten Einbau des Rotors 2 auf. An der oberen Seite des Gehäuses 1 befindet sich eine obere Öffnung 12 mit einem

oberen Flansch 14. Unter dem Bodenteil des Gehäuses 1 befindet sich eine untere Öffnung 13 mit einem unteren Flansch 15. Der obere Flansch 14 greift an einem Flansch 711 eines Trichters 71 an. Der untere Flansch 15 ist an einem Flansch 721 einer kontinuierlich sterilisierenden Dampfsterilisiereinrichtung 72 befestigt. Das unbearbeitete Material wird vom Trichter 71 eingegeben, verläuft dann durch die obere Öffnung 12 und tritt in den Halteraum 24 des Rotors 2 ein. Bei der Rotation des Rotors 2 wird das uiabearbeitete Material in die untere Öffnung 13 eingeführt und tritt dann in die Dampfsterilisiereinrichtung 72 ein.

Der Rotor 2 weist eine integriert ausgebildete Rotorwelle 21 auf, deren antreibendes Ende 211 an der Seite des Dekkelteiles 3 und deren Reinigungsende 212 an der Seite des Deckelteiles 4 angeordnet sind. Um die Rotorwelle 21 herum sind vier Rotorblätter 25 angeordnet, die sich radial nach außen erstrecken. Jedes Rotorblatt 25 weist eine verbreiterte Blattkante 251 auf, die zweimal so breit ist wie diejenige eines bekannten Rotorblattes. Aus diesem Grunde vergrößert sich der Strömungswiderstand in dem Spalt zwischen der Blattkante 2 51 des Rotors und dem Gehäuse 1 beträchtlich. Der Ausströmwiderstand von Gas kann gemäß der Theorie beträchtlich verringert werden, die besagt, daß für einen vorgegebenen Spalt bei vergrößerten Spaitlänge der Widerstand vergrößert wird. An einem Ende des Rotors 2 befindet sich eine Scheibe 2 61 für die antreibende Seite und an dem anderen Ende eine Scheibe 2 62 für die Reinigungsseite, so

daß zwischen ihnen ein Halteraum 24 gebildet wird. Materialien, wie beispielsweise chemische, biomedizinische oder biochemische Materialien und Nahrungsmittel usw. können in das Ventil durch die obere Öffnung 12 eingebracht werden. Sie treten in den Halteraum 24 ein und werden dann zur unteren Öffnung 13 transportiert. Eine integriert ausgebildete Dichtung 23 ist in einem Schlitz 26 des Rotors 2 angeordnet, um das Ausströmen eines Druckgases zu verhindern.

Das Deckelteil 3 der antreibenden Seite weist gemäß Figur 2 ein erstes Enddeckelteil 32 zur Abdeckuncf anderer Komponenten in einem ersten hohlen zylindrischen Endgehäuse 3 6 auf. An der linken Seite befindet sich ein erstes hohles zylindrisches Endgehäuse 36. In der Mitte des ersten Enddeckelteiles 32 befindet sich eine erste Deckelöffnung 321, durch die eine Antriebswelle 31 hindurchtritt. Das innere Ende der Antriebswelle 31 greift am angetriebenen Ende der Rotorwelle 211 an. Auf diese Weise kann die Antriebswelle 31 den Rotor 2 in Drehung versetzen. An der linken Seite der Antriebswelle 31 befindet sich eine Aufnahmeöffnung 35 zur Aufnahme des antreibenden Endes der Rotorwelle 211. In dem ersten hohlen Endgehäuse 36 und um die Aufnahmeöffnung 35 herum sind ein erstes Lager 331, ein erster Abstandsring 336, ein zweites Lager 332 und ein drittes Lager 333 angeordnet. Links von dem ersten Lager 331 befindet sich ein erster Dichtungsring 34, der verhindert, daß Material durch das Schmieröl in den Lagern 331, 332 und 333 verunreinigt wird. Es wird dadurch auch verhindert, daß das Material in

die Lager 331, 332 und 333 eintritt. Es kann ferner verhindert werden, daß ein Druckverlust auftritt oder daß Luft von außen in das Ventil 7 eintritt.

Das Deckelteil 4 am Reinigungsende weist gemäß Figur 3 ein zweites Enddeckelteil 42 und ein zweites hohles zylindrisches Endgehäuse 4 6 auf. In dem zweiten Endgehäuse 4 6 befinden sich ein zweiter Dichtungsring 44, ein viertes Lager 431, ein zweiter Abstandsring 436, ein fünftes Lager 432 und ein sechstes Lager 433, so daß eine Aufnahmeöffnung 54 am Reinigungsende gebildet wird, in der das Ende 212 der Rotorwelle 21 aufgenommen wird. Die Rotorwelle 21 kann sich frei in der Aufnahmeöffnung 45 drehen. Der zweite Dichtungsring 44 funktioniert in einer ähnlichen Weise wie der erste Dichtungsring 34.

Die Figur 5 zeigt das vorliegende Rotationsventil im Gebrauchszustand. An der oberen Seite des Rotationsventiles 7 befindet sich der Trichter 71. Unter dem Bodenteil des Rotationsventiles 7 befindet sich eine Dampfsterilisiereinrichtung 72. Das Material wird in den Trichter 71 zugeführt, gelangt durch das Rotationsventil 7 und tritt dann in die DampfSterilisiereinrichtung 72 ein. An einem Ende der Dampfsterilisiereinrichtung 72 befindet sich eine Dampf-Eingangsleitung 74. Das vorliegende Rotationsventil 7 kann gleichermaßen gut für chemische oder biochemische Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise für kontinuierliche Dampfkühleinrichtungen angewendet werden.

Bei der vorliegenden Erfindung hängt die Größe des Spaltes zwischen dem Rotorblatt und dem Gehäuse von den zu verarbeitenden Materialien und von den Betriebstemperaturen ab. Je länger die Blattbreite ist, um so besser kann eine Leckage verhindert werden. Erfindungsgemäß ist die Breite der Blattkante vorzugsweise zweimal so groß oder größer als die Blattdicke.

Alle Schlitze, in denen die Dichtung 23 angeordnet werden kann, um die Leckage des Druckgases durch die Blattkante 251 zu verhindern, liegen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Die Figuren 6A und 6B zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Schlitze des vorliegenden Ventiles. Der Schlitz 264 ist bogenförmig, während der Schlitz 263 keilförmig ausgebildet ist. Jeder rechteckig ausgeformte Schlitz 26 weist einen rechteckigen Schlitzboden auf. Jeder bogenförmige Schlitz 2 64 weist einen bogenförmigen Schlitzboden auf. Jeder keilförmige Schlitz 263 weist einen keilförmigen Schlitzboden auf.

Die Erfindung betrifft ein Rotationsventil mit einer kleinen Undichtigkeit, das ein Gehäuse, einen Rotor, ein Dekkelteil am antreibenden Ende und ein Deckelteil am Reinigungsende besitzt. Diese Deckelteile dienen zur Befestigung des Rotors in dem Gehäuse. Das Deckelteil des Reinigungsendes nimmt eine lösbare Antriebswelle auf, die eine äußere Antriebskraft zur Drehung des Rotors auf diesen übertragen

kann. Das Deckelteil des abdichtenden Endes ermöglicht es, daß der Rotor zum Zwecke der Reinigung entfernt werden kann. In dem Deckelteil des antreibenden Endes und in dem Deckelteil des Reinigungsendes sind jeweils ein Dichtungsring angeordnet, der verhindert, daß in dem Ventil enthaltenes Material verschmutzt wird oder daß eine Druckleckage eintritt. Die Kanten der Blätter des Rotors sind verbreitert, um eine Gasleckage zu verkleinern. Die Rotorblätter weisen eine Dichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Gehäuse auf, um eine weitere Leckage, die in diesem Spalt auftreten könnte, zu verhindern. Dadurch wird der Durchgang durch die obere Öffnung, das Gehäuse und die untere Öffnung abgedichtet, um eine Gasleckage zu verhindern.

Claims

Schutzansprüche

1. Rotationsventil mit einer großen Dichtigkeit, gekennnzeichnet durch:

einen Rotor (2) mit einer Rotorwelle (212), wenigstens drei Rotorblättern (25), einem Scheibenteil

(261) am antreibenden Ende und einem Scheibenteil (262) am Reinigungsende, wobei die Rotorblätter (25), das Scheibenteil (261) des antreibenden Endes und das Scheibenteil (262) des Reinigungsendes einen Halteraum

(24) zur Aufnahme von Beschickungsmaterial bilden, wobei die radiale Kante der Rotorblätter (25) auf eine vorbestimmte Länge verbreitert ist, so daß der neben der radialen Kante ausgebildete Spalt verhindern kann, daß das meiste Gas durch ihn austritt, wobei sich die Rotorwelle (212) durch das Scheibenteil (261) des antreibenden Endes erstreckt, und wobei sich die Rotorwelle (212) durch das Scheibenteil (2 62) des Reinigungsendes erstreckt,

ein Gehäuse (1) mit einem hohlen Gehäuseteil (16), einer Einsetzöffnung (11) für den Rotor (1), einer oberen Öffnung (12) mit einem oberen Flansch (14) und einer unteren Öffnung (13) mit einem unteren. Flansch (15), wobei die Einsetzöffnung (11) es ermöglicht, daß der Rotor (2) in das Gehäuse (1) durch sie hindurch eingesetzt wird, wobei durch die obere Öffnung (12) das

Material in den Halteraum (24) des Rotors (2) eingeführt und durch die untere Öffnung (13) das Material abgegeben wird,

ein Deckelteil (3) am antreibenden Ende, das die Form eines ersten hohlen zylindrischen Endgehäuses (36) besitzt und ein erstes Enddeckelteil (32) aufweist, wobei das erste Enddeckelteil (32) eine erste Deckelöffnung (321) in seiner Mitte aufweist, durch die hindurch eine Antriebswelle (31) zum Antrieb des Rotors (2) verläuft, wobei das Innere des ersten hohlen zylindrischen Elndgehäuses (36) eine Lageranordung (331, 332, 333) und einen ersten Dichtungsring (34) aufweist, wobei die Antriebswelle (31) eine Aufnahmeöffnung (35) am antreibenden Ende zur Aufnahme des angetriebenen Endes der Rotorwelle (212) aufweist, so daß sich die angetriebene Rotorwelle (212) frei drehen kann, wobei durch den ersten Dichtungsring (34) verhindert wird, daß das in dem Rotationsventil· befindliche Material durch Schmieröl in der Lageranordnung (331, 332, 333) verschmutzt wird und daß in dem Rotationsventil enthaltenes Material in die Lageranordnung (331, 332, 333) eintritt und

ein Deckelteil (4) am Reinigungsende, das die Form eines zweiten hohlen zylindrischen Endgehäuses (46) besitzt und ein zweites Enddeckelteil (42) aufweist, wobei das Innere des zweiten hohlen zylindrischen

Gehäuses (46) eine weitere Lageranordnung {431, 432, 433) und einen zweiten Dichtungsring (44) enthält und eine Äufnahmeöffnung zur Aufnahme des Reinigungsendes der Elotorwelle (212) bildet, so daß die angetriebene Rotorwelle (212) sich darin frei drehen kann, wobei durch den zweiten Dichtungsring (44) verhindert wird, daß das in dem Rotationsventil enthaltene Material durch das Schmieröl der weiteren Lageranordnung (431, 432, 433) verunreinigt wird und daß in dem Rotationsventil enthaltenes Material in die Lageranordnung (431, 432, 433) eintritt.

2. Rotationsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rotorblättern (25) Schlitze (2 6, 2 63, 2 64) zur Aufnahme einer Dichtung angeordnet sind, so daß ein luftdichter Kontakt zwischen den Rotorblättern (25) und der Innenfläche des Gehäuses (16) gebildet wird, um eine Gasleckage des Elotationsventiles zu verhindern.

3. Rotationsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (26) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

4. Rotationsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (264) einen bogenförmigen Querschnitt aufweist.

5. Rotationsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (263) einen keilförmigen Querschnitt aufweist.

6. Rotationsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetzöffnung (11) des Gehäuses (1) einen stufenförmigen Querschnitt aufweist, der einen glatten Einbau des Rotors (2] ermöglicht.

7. Rotationsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (331, 332, 333) und/oder die weitere Lageranordnung (431, 432, 433) eine Mehrzahl von Lagern und einen Abstandsring (336, 436) aufweist.