DE3604027A1 - Vorrichtung zum abfuehlen von fuellgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfühlen von Füll­ gut mit einem Fühler am freien Ende einer rotierend antreib­ baren Welle, mit einem Antriebsmotor für diese Welle, mit ei­ nem Gehäuse, in dem der Antriebsmotor gelagert ist, mit einem auf die Welle angesetzten, im Gehäuse angeordneten Drehmoment­ fühler, der ein Signal auslöst, wenn statt des bei leerlaufen­ dem Fühler auftretenden Leerlaufdrehmoments ein bei in Füllgut tauchendem rotierenden Fühler auftretendes höheres Lastdreh­ moment auftritt, und mit einem geraden, aus dem Gehäuse ra­ genden Wellenabschnitt, der in einem gehäusefesten, zu diesem Wellenabschnitt koaxialen Rohrstück um eine primäre Wellen­ achse des Wellenabschnittes drehbar gelagert ist, das dicht ist und abgedichtet an das Gehäuse angeschlossen ist.

Solche Vorrichtungen dienen dazu, körnige, schlammartige, teigartige, pulverförmige, zähflüssige und dergleichen Füll­ güter, in denen der Fühler gegen Widerstand rotieren kann, auf Vorhandensein oder Nichtvorhandensein abzufühlen. Solche Vorrichtungen werden zum Beispiel eingesetzt, um den Füllzu­ stand von Behältern zu ermitteln oder zu überwachen. Sie be­ ruhen in ihrer Funktion darauf, daß der Fühler, wenn er in das Füllgut eintaucht, ein höheres Lastdrehmoment verursacht als im Leerlaufzustand, wenn er nicht in das Füllgut ein­ taucht.

Bei den Füllgütern kann es sich um abrasive, aggressive, heiße oder auf andere Weise chemisch oder physikalisch wirk­ same Materialien handeln, weshalb die im Gehäuse angeordneten Teile vor der Einwirkung der Füllgüter geschützt sein müssen.

Bei einer aus der DE-OS 33 21 815 vorbekannten Vorrichtung dieser Art ist der Fühler ein Flügel, der am freien Ende der Welle befestigt ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Austritt des freien Endes der Welle aus dem Rohrstück durch eine Dichtung abgedichtet. Eine solche Dichtung einer oszillierenden oder rotierenden Welle ist problematisch und es ist Aufgabe der Erfindung, diese Dichtung zu vermeiden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das freie Ende der Welle zu dem Fühler im spitzen Winkel abgekrümmt ist, daß das freie Ende der Welle mitsamt der Krümmung in einem Faltenbalg drehbar gelagert ist, daß das Rohrstück abgedichtet an den Faltenbalg angeschlossen ist, und daß der Faltenbalg dicht ist und an seinem freien Ende dicht verschlossen ist.

Durch das Rohrstück und den Faltenbalg sind alle rotierenden Teile der Welle nach außen abgeschirmt und es sind nur Dich­ tungen erforderlich an beziehungsweise zwischen Teilen, die nicht gegeneinander rotieren. Beim Drehen der Welle führt der Faltenbalg eine kreisende Verwindungsbewegung durch, die je­ doch einen festen, unbeweglichen dichtenden Anschluß des Fal­ tenbalges an das stationäre Rohrstück erlaubt.

Das freie Ende der Welle, das gegebenenfalls mit dem Füllgut in Kontakt kommt, ist staub- und flüssigkeitsdicht und kann auch gasdicht ausgebildet sein, so daß das Füllgut nicht mit der rotierenden Welle und deren Lagern in Kontakt geraten kann. Der elastisch biegsame Faltenbalg reinigt sich ständig selbst durch die bei seiner kreisenden Bewegung entstehenden Durchbiegungen. Sollten sich dennoch Verkrustungen oder Ab­ lagerungen außen auf dem Faltenbalg bilden, so bleibt dennoch der Fühler funktionsfähig. Die ständig sich in Bewegung be­ findenden Bauteile der Vorrichtung, wie zum Beispiel der An­ triebsmotor, die Welle und die zugehörigen Lagerteile und dergleichen, können leicht so ausgestaltet werden, daß sie sich selbsttätig in ihrer Funktion überwachen wenn kein Füll­ gut vorhanden ist.

Die Funktionssicherheit kann durch Anfassen des Tastfühlers oder durch kurzzeitiges Ausschalten der Vorrichtung überprüft werden.

Innerhalb des Tastfühlers befindet sich nur eine drehende Welle und die zugehörigen Lager, also keine elektronischen oder sonstigen Bauteile, die temperatur- oder spannungsem­ pfindlich sind und durch Temperatur- oder Spannungseinwirkung in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können.

Der Tastfühler und/oder der Faltenbalg kann aus Edelstahl, Bronze, Tombak oder aus hochwertigem Kunststoff hergestellt werden. Außen am Faltenbalg können zusätzliche Schikanen, zum Beispiel in Form von Flügeln, befestigt sein.

Die Vorrichtung ist unter anderem geeignet zur Füllstands­ überwachung von Chemikalien, Flugasche, Fetten, Formsand, Futtermittel, Getreide, Granulat, Graphit, Haferflocken, Hautcreme, Kaffeepulver, Kakaopulver, Konfitüre, Klärschlamm, Mehl, Milchpulver, Quark, Sand, Salzen, Seifenpulfer, Sirup, Spänen, Teigen, Waschmitteln, Zement, Zucker und dergleichen.

Der spitze Winkel der Krümmung der Welle beträgt zweckmäßig 20 bis 40° (Grad), vorzugsweise 30°.

Der Krümmungsradius der Krümmung der Welle ist zweckmäßig ein- bis dreimal, vorzugsweise zweimal so groß wie der Außen­ durchmesser des Faltenbalges.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Abfühlen von Füllgut im Querschnitt, und

Fig. 2 die Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Fig. 1, jedoch bei abgenommenem Deckel.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, das aus einem Bodenteil 2 und einem Deckel 3 besteht. Der Deckel 3 ist mit einem Dichtring 4 abgedichtet auf das Bodenteil ge­ setzt. Vom Bodenteil 2 geht ein elektrischer Anschlußstutzen 5 ab. Am Bodenteil ist außen ein Rohrstück 6 befestigt, das aus drei Abschnitten besteht, dem an das Gehäuse 1 angrenzen­ den ersten Abschnitt 7 mit äußeren Schlüsselflächen 8 zum An­ griff eines Sechskantschlüssels, dem zweiten Abschnitt 9, der als Einschraubstutzen mit Außengewinde 10 ausgebildet ist, und dem dritten Abschnitt 11, einem Verlängerungsstück.

An das Verlängerungsstück 11 schließt sich ein Faltenbalg 12 an, der an seinem freien Ende durch eine angesetzte, topfför­ mige Hülse 13 abgedichtet ist. Das Rohrstück 6 ist durch eine Dichtung 33 dicht an das Gehäuse 1 angeschlossen. Die einzel­ nen Abschnitte des Rohrstücks sind nach außen abgedichtet, so daß das gesamte Rohrstück nach außen abgedichtet ist. Der Faltenbalg 12 ist nach außen abgedichtet an das Verlängerungs­ stück 11 angeschweißt, die Schweißung ist mit 14 bezeichnet. Die Hülse 13 ist abgedichtet an das freie Ende des Faltenbal­ ges 12 angeschweißt, die Schweißung ist mit 15 bezeichnet.

Innerhalb des Rohrstückes 6 und des Faltenbalges 12 erstreckt sich ein durchgehender Kanal 16, der mithin vollständig nach außen abgedichtet ist und durch die Öffnung 17 in das Innere des Gehäuses 1 mündet. Innerhalb des Kanals 16 ist eine Welle 19 drehbar gelagert. Diese Welle 19 paßt mit axialem Spiel in den Kanal. Sie ist in zwei Kugellagern 20, 21, einem Gleitla­ ger 22 und einem Gleitlager 23 drehbar gelagert.

Die Kugellager 20, 21 sind auf die Länge des Rohrstücks 6 verteilt, das Gleitlager 22 befindet sich am freien Ende des Rohrstücks 6, das Gleitlager 23 am freien Ende des Faltenbal­ ges 12 in der Hülse 13. Die Welle 19 ist um einen spitzen Winkel 24 gekrümmt. Die Krümmung 25 erstreckt sich innerhalb des Faltenbalges 12. Die primäre Wellenachse 26 des geraden, also bis zur Krümmung 25 reichenden Wellenabschnittes 26 er­ streckt sich zur sekundären Wellenachse 27 des freien Wellen­ endes 28 in dem spitzen Winkel 24. Die Lager 20, 21 und 22 erstrecken sich koaxial zur primären Wellenachse 26 und sind am Rohrstück befestigt. Das Lager 23 erstreckt sich koaxial zur sekundären Wellenachse 27 und ist an der Hülse 13 be­ festigt. Das äußerste freie Ende 30 der Welle ist durch Sicherungsringe 31, 32, die sich am Lager 23 einerseits und in jeweils einer Nut der Welle andererseits abstützen, gegen axiales Verschieben gegenüber dem Faltenbalg abgestützt.

Das freie Wellenende 28 mit der Krümmung 25 und mit dem Fal­ tenbalg 12 und der Hülse 13 bilden zusammen den Fühler 18. Der Fühler 18 führt beim Rotieren der Welle kreisende Bewe­ gungen aus. Dabei dreht sich das freie Wellenende 28 in dem Faltenbalg 12, während der Faltenbalg 12 nur kreisende Be­ wegungen durchführt.

Der Wellenabschnitt 29 ist gegen axiales Verschieben gegen­ über dem Rohrstück 6 durch Sicherungsringe 34, 35, 36 abge­ stützt. Das rückwärtige Ende der Welle 19 steckt verdre­ hungssicher auf der Abtriebswelle 40 eines Antriebsmotors 41. Der Antriebsmotor 41 besteht aus einem Synchronmotor 42 und einem von diesem angetriebenen Getriebe 43. Der Antriebs­ motor 41 ist um seine Abtriebsachse 39 im spitzen Winkel 44 zwischen zwei gehäusefesten Anschlägen 45, 46 am Bodenteil 2 des Gehäuses 1 gelagert. In Anschlagstellung am Anschlag 45, das ist die Anschlagstellung in Drehrichtung gemäß Pfeil 47 der Abtriebswelle 40, befindet sich der Antriebsmotor 41 in seiner Leerlaufstellung. Am gegenüberliegenden Anschlag 46 befindet er sich in seiner Laststellung.

In Leerlaufstellung schlägt das Gehäuse 50 gegen den An­ schlag 45, in Laststellung schlägt ein Antriebsmotor 41 un­ ten angebrachter Stift 51 an den gehäusefesten Anschlag 46.

Mit 48 ist ein Permanentmagnet bezeichnet, der gehäusefest an einem Halter 49 befestigt ist und auf die aus magneti­ sierbarem Material bestehende Gehäusekappe des Gehäuses 50 des Antriebsmotors 41 einwirkt und in Leerlaufstellung des Antriebsmotors diesen permanentmagnetisch anzieht, wie in Fig. 2 ausgezogen dargestellt.

In Leerlaufstellung befindet sich der Antriebsmotor, wenn der Faltenbalg nicht in Füllgut taucht und sich frei drehen kann. Sobald auf die Welle ein höheres Drehmoment ausgeübt wird, weil der Fühler 18 in Füllgut taucht, reicht die Hal­ tekraft des Permanentmagneten 48 nicht mehr aus und der An­ triebsmotor 41 schwenkt unter der Last des größeren Drehmo­ mentes in seine Laststellung. Wenn der in Laststellung be­ findliche Antriebsmotor wieder im Leerlauf läuft, dann reicht die Anzugskraft des Permanentmagneten aus, um den Antriebsmotor wieder in seine Leerlaufstellung zurückzu­ ziehen.

Die Achse der Abtriebswelle 40 fällt mit der primären Wellen­ achse 26 zusammen. Radial entfernt von der Abtriebswellen­ achse 39, also von der primären Wellenachse 26, ist außen am Gehäuse 50 des Antriebsmotors ein permanentmagnetischer Be­ tätigungsmagnet 60 angeordnet. Mit 61 ist ein Magnetschalter bezeichnet, der an einer Leiterplatine 62 befestigt ist. Die Leiterplatine ist über ein Distanzstück 63 am Bodenteil 2 befestigt und trägt den Halter 49. Der Magnetschalter 61 be­ findet sich in Leerlaufstellung des Antriebsmotors im Wirk­ bereich des Betätigungsmagneten 60 und in Laststellung des Antriebsmotors außerhalb des Wirkbereichs des Betätigungs­ magneten 60 oder umgekehrt. Dieser Magnetschalter 61 löst, wenn der Antriebsmotor in seine Laststellung gerät, wenn also Füllgut aufgefaßt wird, ein Signal aus. Dieses Signal gelangt über eine strichpunktiert angedeutete Leitung 65 an ein auf der Leiterplatine 62 montiertes Relais 66. Dieses Relais 66 kann einen Öffnerkontakt aufweisen zum Abschalten des Antriebsmotors 41 über die strichpunktiert angedeutete Leitung 70 und einen potentialfreien Umschaltkontakt für Ausgangssignale aufweisen, die über die strichpunktiert an­ gedeutete Leitung 71 ausgesteuert werden.

Der Krümmungsradius 73 der Krümmung 25 ist doppelt so groß wie der Durchmesser 74 des Faltenbalges 12. Der Faltenbalg 12, die Hülse 13 und die Welle 19 bestehen aus Edelstahl. Der Winkel 24 beträgt 30°, der Winkel 44 beträgt 25°. Der durchgehende Kanal 16 ist im Bereich der Hülse 13, des Fal­ tenbalges 12 und des Rohrstückes 6 flüssigkeitsdicht und gasdicht vollständig abgedichtet, und zwar mit einer auch für aggressive Medien hinreichend widerstandsfähigen Dich­ tung. Die aneinandergrenzenden Teile sind aneinanderge­ schweißt, so daß die Schweißungen die Abdichtungen bilden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Abfühlen von Füllgut mit einem Fühler am freien Ende einer rotierend antreib­ baren Welle, mit einem Antriebsmotor für diese Welle, mit einem Gehäuse, in dem der Antriebsmotor gelagert ist, mit einem auf die Welle angesetzten, im Gehäuse angeord­ neten Drehmomentfühler, der ein Signal auslöst, wenn statt des bei leerlaufendem Fühler auftretenden Leerlaufdrehmoments ein bei in Füllgut tauchendem rotierenden Fühler auftretendes höheres Lastdrehmoment auftritt, und mit einem geraden, aus dem Gehäuse ragenden Wellenab­ schnitt, der in einem gehäusefesten, zu diesem Wellenab­ schnitt koaxialen Rohrstück um eine primäre Wellenachse des Wellenabschnittes drehbar gelagert ist, das dicht ist und ab­ gedichtet an das Gehäuse angeschlossen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das freie Ende (28) der Welle (19) zu dem Fühler im spitzen Winkel abgekrümmt ist, daß das freie Ende der Welle mitsamt der Krümmung (25) in einem Faltenbalg (12) drehbar gelagert ist, daß das Rohrstück abgedichtet an den Faltenbalg ange­ schlossen ist, und daß der Faltenbalg dicht ist und an seinem freien Ende (13) dicht verschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (28) der Welle (19) mit der Krümmung (25) mit axialem Spiel in den Faltenbalg (12) paßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste freie Ende der Welle (19) koaxial zur sekundären Wellenachse (27) in einem im Inneren des Faltenbalges (12) befestigten Drehlager (23) drehbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am Rohrstück (6) auf die Länge verteilt mehrere zur primären Wellenachse (26) koaxiale Drehlager (20, 21, 22) vorgesehen sind, in denen der Wellenabschnitt (29) ro­ tierend gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am äußersten freien Ende (30) der Welle (19) durch eine Sicherung (31, 32) der Faltenbalg (12) ge­ gen axiales Verschieben gegenüber der Welle (19) gesi­ chert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (24) der Krümmung (25) der Welle (19) 20 bis 40, vorzugsweise 30° (Grad) be­ trägt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (73) der Krümmung (25) der Welle (19) ein- bis dreimal, vorzugsweise zweimal, so groß ist wie der Außendurchmesser des Faltenbalges (12).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Abfühlen des Drehmoments der Antriebsmotor (41) um eine Abtriebsachse (39) im spitzen Winkel (44) zwischen zwei Anschlägen (45, 46) aus einer Leerlauf­ stellung in eine Laststellung schwenkbar gelagert ist, daß der Antriebsmotor (41) in seiner in Drehrichtung gelegenen Leerlaufstellung durch einen Permanentmagneten (48) gehalten wird, daß das Anzugsdrehmoment des Permanentmagneten ausreicht, den Antriebsmotor bei leerlaufendem Fühler (18) in diese Leerlaufstellung zurückzuziehen, und daß das Anzugsmoment des Permanentmagneten bei in Leer­ laufstellung befindlichem Motor durch das Lastlaufmoment überwindbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (40) des Antriebsmotors (41) in koaxialer Verlängerung der Welle (19) für den Fühler (18) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß außen am Antriebsmotor (41) ein permanentmagneti­ scher Betätigungsmagnet (60) angeordnet ist, daß stationär am Gehäuse (1) ein Magnetschalter (61) befestigt ist, der sich in Laststellung des Antriebs­ motors im Wirkbereich des Betätigungsmagneten befindet, und daß der Magnetschalter sich in Leerlaufstellung des An­ triebsmotors außerhalb des Wirkbereichs des Betätigungsmag­ neten befindet - oder umgekehrt.