DE3623454C1 - Zellenradschleuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut, bestehend aus einem ein Zellenrad umschließenden Gehäuse mit einer oberseitigen Einlauföffnung und einer unterseitigen Auslauföffnung, wobei das Zellenrad aus mehreren, radial auf einer waagerechten Welle angeordneten Zellenradstegen besteht, in deren Stirnrändern zu der Welle parallele Dichtleisten angeordnet sind, die gegen die Gehäuse­ innenwand anliegen und mittels einer zentralen Ver­ stelleinrichtung nachstellbar sind.

Bekanntlich ist man bestrebt, bei Zellenradschleusen die Leckluftmenge möglichst gering zu halten. Drei Konstruktionsmerkmale bestimmen die Leckluft­ menge. Es sind dies die axialen Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Zellenrad, die radialen Spalte zwischen den gleichen Teilen und das Schöpfluft­ volumen der Zellenradkammern. Dementsprechend hängt die Leckluftmenge bei gegebenen Spaltweiten und gegebenen Kammervolumen sowohl von der Druckdifferenz zwischen Einlauf und Auslauf der Schleuse als auch von der Drehzahl des Zellenrades ab.

Während die Schöpfluftverluste hingenommen werden müssen, sind zur Verringerung des durch Axialspalte bedingten Leckluftanteils Gleitringdichtungen spezieller Konstruktion vorgesehen worden. Es wurde auch schon versucht, den durch die radialen Spalte bedingten Teil der Leckluftmenge durch an oder in den Stirnrändern der Zellenradstege angeordnete, elastische Dichtleisten zu senken. Die Dichtleisten verschleißen jedoch relativ rasch, zumal bei Förderung abrasiver Schüttgüter. Die Schleuse muß daher in kurzen zeitlichen Abständen stillgesetzt und teil­ weise demontiert werden um die Dichtleisten nachstellen oder ersetzen zu können.

Es wurde daher auch schon versucht, das Zellenrad bzw. dessen Zellenradstege mit sich selbsttätig nachstellenden Dichtleisten auszustatten. Eine Zellen­ radschleuse dieser Gattung ist eingangs genannt und aus der US-PS 35 56 355 bekannt. In den Stirn­ rändern der Zellenradstege sind hierzu Nuten vorge­ sehen, in denen die z. B. aus PTFE bestehenden Dichtleisten radial verschieblich geführt sind. Die Nuten sind über Bohrungen mit einem zentralen Kanal in der Welle des Zellenrades verbunden, der mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist. Auf diese Weise werden die Dichtleisten mit einer konstanten, druckabhängigen Kraft in Anlage an die Innenwand des Schleusengehäuses gehalten. Allerdings bereitet es erhebliche technische Schwierigkeiten, die Dichtleisten ausreichend dicht in den Nuten zu führen, vor allem an den Ecken der Zellenradstege, also dort, wo sich der jeweilige radiale Stirnrand mit dem jeweiligen axialen Stirnrand eines Zellenrad­ steges trifft. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Verschleißzustand der Dichtleisten von außen nicht kontrollierbar ist. Des weiteren kann es durch ungleichmäßigen Verschleiß über die Länge der Dichtleisten und/oder unterschiedlicher Reibung längs des in der Nut eines Zellenradsteges aufgenommenen Teils einer Dichtleiste zu Verkantungen derselben kommen. Soweit bekannt, hat sich diese Lösung daher in der Praxis nicht durchgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellen­ radschleuse der einleitend angegebenen Gattung mit einer verbesserten zentralen Verstelleinrichtung auszustatten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zentrale Verstelleinrichtung aus einer in einer axialen Bohrung der Welle verschiebbaren Verstellstange besteht, die wenigstens zwei axial voneinander beab­ standete Kegelflächen aufweist, auf denen die Enden von Schubstangen aufsitzen, die in Bohrungen der Zellenradstege geführt sind und mit ihren anderen Enden in kraftschlüssiger Verbindung mit den Dicht­ leisten stehen.

Die damit verwirklichte, rein mechanische Nachstellung der Dichtleisten hat den Vorteil, daß die Dichtleisten sich in den sie aufnehmenden Nuten in den Stirn­ rändern der Zellenradstege auf einfache Weise, z. B. durch einen umlaufenden O-Ring abgedichtet werden können, daß kein zusätzliches Druckmedium erforderlich ist, das das Schüttgut verunreinigen oder jedenfalls die Leckluftmenge (sofern es sich bei dem Druckmedium um Druckluft handelt) erhöhen kann und daß die Dichtleisten exakt parallel zu der Gehäuse­ wand gehalten und gegen diese mit einer definierten Kraft gedrückt werden. Außerdem ist der Verschiebe­ weg der Verstellstange ein Maß für den Verschleiß­ zustand.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dicht­ leisten mittels Federn radial in Richtung auf die Welle belastet. Hierdurch wird ein Herausfallen z. B. weitgehend verschlissener Dichtleisten verhindert. Außerdem können die Dichtleisten durch Zurückziehen der Verstellstange vollständig in den Nuten in den Stirnrändern der Zellenradstege aufgenom­ men werden, wodurch sich der Ausbau und insbesondere der Einbau des Zellenrades in das Schleusengehäuse wesentlich vereinfacht.

Eine besonders gute Führung der Dichtleisten, vor allem aber eine einfachere Auswechselbarkeit ver­ schlissener Dichtleisten ist durch eine Ausführungs­ form gewährleistet, bei der jede Dichtleiste über ein Klauenprofil mit einem Dichtleistenträger verbunden ist, gegen den sich die Schubstangen mit ihren anderen Enden abstützen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Federn, mittels derer die Dichtleisten in Richtung auf die Welle belastet sind, als Druckfedern ausgebildet und in Bohrungen in dem Dichtleistenträger angeordnet sind, sowie sich gegen in den gleichen Bohrungen angeordnete und den Dicht­ leistenträger durchgreifende, in den jeweiligen Zellen­ radsteg eingeschraubte Schrauben abstützen.

Bei einer ausreichend großen Zahl von Zellenradstegen, z. B. ab 10 Stegen, genügt es, wenn nur jeder zweite Zellenradsteg mit einer Dichtleiste versehen ist. Die Radialabdichtung ist nämlich bereits dann gewähr­ leistet, wenn in jeder Stellung des Zellenrades wenigstens ein mit einer Dichtleiste ausgestatteter Zellenradsteg gegen die Schleusengehäusewand zwischen der Auslauföffnung und der Leckluftabführöffnung, die im Regelfall in Drehrichtung gesehen vor der Einlauföffnung liegt, abdichtet. Da dieser Umfangs­ bogen kleiner als der gegenüberliegende Umfangsbogen zwischen Einlauföffnung und Auslauföffnung ist, befindet sich dann stets auch in diesem letzteren Bereich mindestens ein Zellenradsteg mit einer Dichtleiste.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform, bei der die Nachstellung der Dichtleisten selbsttätig erfolgt, besteht darin, daß die Verstellstange in axialer Richtung durch eine Schraubendruckfeder belastet ist, deren Vorspannung von außen einstellbar ist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Verstell­ stange in axialer Richtung in Abhängigkeit von einer dritten Größe, z. B. dem Strom des Antriebsmotors der Zellenradschleuse, motorisch verstellbar zu machen. Da die Stromaufnahme des Antriebsmotors bei konstanter Drehzahl in erster Linie von der durch das geförderte Schüttgut hervorgerufenen Reibung zwischen den radialen Stirnrändern der Zellenradstege und der Innenwand des Schleusengehäuses abhängt, erhält man auf diese Weise eine reibkraftabhängige Nachstellung der Dichtleisten.

Mit Vorteil hat weiterhin die Verstellstange eine über das Ende der Welle des Zellenrades hinausreichende Verlängerung als Dichtleisten-Verschleißanzeige und/oder als Verstellwegbegrenzung. Damit entfällt die Notwendigkeit eines routinemäßigen Wechsels der Dichtleisten z. B. nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden oder einer Verschleißkontrolle durch teilweises Zerlegen der Schleuse. Außerdem werden Schäden durch unbemerkt verschlissene Dichtleisten vermieden. Die nach außen reichende Verlängerung der Verstellstange kann auch mit einem Sicherheitsschalter zusammenwirken, der bei Erreichen der Verschleißgrenze die Zellenradschleuse abschaltet.

Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn die lichte Weite der Einlauföffnung und der Auslauföffnung, gemessen in Richtung der Welle, um einen kleinen Betrag kleiner als die Länge der Dichtleiste ist, da die Dicht­ leisten dann an ihren beiden Seitenrändern auch während des Überstreichens der Einlauf- und der Auslauföffnung geführt bleiben. Allerdings kann auf eine solche Führung bei denjenigen Ausführungsformen auch verzichtet werden, bei denen die Dichtleisten mittels Federn radial in Richtung auf die Welle belastet sind, da dann im Bereich der Öffnungen des Gehäuses kein Entlastungseffekt auftritt, der die Dichtleisten weiter aus den Zellenradstegen heraustreten läßt.

In der Zeichnung ist eine Zellenradschleuse nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Aus­ führungsform schematisch vereinfacht wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Schleuse,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch den Bereich III in Fig. 2,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt ähnlich Fig. 3, jedoch längs der Linie IV in Fig. 1 und

Fig. 5 einen vergrößerten Teillängsschnitt zur Veranschaulichung der Einzelheiten der Verstellstange.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zellenradschleu­ se umfaßt ein Gehäuse 1, das ein Zellenrad 2 umschließt und eine Einlauföffnung 3 sowie eine Auslauföffnung 4 hat. Das Zellenrad besteht aus einer in den Seiten­ deckeln 1 a und 1 b des Gehäuses 1 drehbar und abge­ dichtet gelagerten Welle 5 mit radialen Zellenrad­ stegen 6 und 7.

Die Stege 6 bestehen wie üblich aus Metallplatten, deren radiale Länge so bemessen ist, daß zwischen den radialen Stirnrändern und der Gehäuseinnenwand ein kleiner, in der Zeichnung nicht sichtbarer Spalt verbleibt. Zur axialen Abdichtung des Zellenrades 2 in dem Gehäuse 1 dienen an den Innenseiten der je­ weiligen Seitendeckel angeordnete Druckplatten 8, in deren Umfang ein Dichtungsring 9 eingebettet ist, der gegen die äußere Seitenfläche von Druckringen 10 anliegt, die mit Seitenscheiben 11 verschraubt sind, die ihrerseits drehfest mit der Welle 5 des Zellen­ rades 2 verbunden sind.

Die Zellenradstege 6 und die Zellenradstege 7 sind abwechselnd vorgesehen. Jeder Zellenradsteg 7 ent­ hält eine zu seinem Stirnrand hin offene Nut 7 a, in der gemäß den Fig. 3 und 4 eine Anordnung, bestehend aus einem Dichtleistenträger 15 und einer Dichtleiste 16, untergebracht ist. Die Dichtleiste 16, die z. B. aus PTFE bestehen kann, ist in der Nut 7 a mittels eines umlaufenden O-Ringes 17 abgedichtet gegen das Eindringen von staubförmigem Schüttgut gehalten und geführt. Die Dichtleiste 16 ist mit dem Dichtleistenträger 15 über eine Klauenverbindung 15 a, 16 a formschlüssig, jedoch leicht auswechselbar, verbunden. Wie aus Fig. 1 und Fig. 5 erkennbar, braucht zum Auswechseln der Dichtleiste 16 nach Entfernung beispielsweise des Gehäuseseitendeckels 1 a lediglich der Druckring 10 demontiert zu werden. Über die dann von der Seite her frei zugängliche Nut 7 a kann die betreffende Dichtleiste 16 herausgezogen oder eine neue Dichtleiste eingeführt werden.

Wie aus den Fig. 3 und 5 zu entnehmen, ist der Dichtleistenträger 15 und damit die Dichtleiste 16 radial in Richtung auf die Welle 5 elastisch belastet. Hierzu weist der Dichtleistenträger mehrere Bohrungen auf, in denen eine Schraubendruckfeder 18 angeordnet ist, die mittels einer den Dichtleistenträger 15 durch­ greifenden und in den Zellenradsteg 7 eingeschraubten Schraube 19 vorgespannt ist.

Der Dichtleistenträger 15 stützt sich jedoch nicht gegen den Nutengrund der Nut 7 a ab sondern ruht auf den Enden von zwei Schubstangen 20, die durch eine Bohrung 7 b in dem Zellenradsteg 7 bis in eine zentrale Bohrung 5 a der Welle 5 reichen. Gemäß den Fig. 1 und 5 ist in dieser zentralen Bohrung 5 a eine Verstellstan­ ge 21 angeordnet, die im Bereich der inneren Enden der Schubstangen 20 zwei gleiche Kegelflächen 21 a hat. Eine Verschiebung der Verstellstange 21 in axialer Richtung bewirkt dementsprechend eine achsparallele Verschiebung der Dichtleisten 16 in radialer Richtung. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Verstellung selbsttätig entsprechend dem fortschreiten­ den Verschleiß. Hierzu ist die Verstellstange 21 mit einer Schraubendruckfeder 22 belastet, deren Vor­ spannung durch eine aus der Welle herausreichende Hohlschraube 23 einstellbar ist. Die Hohlschraube 23 sitzt in einer Gewindebüchse 24 und ist über Konter­ muttern 25 festlegbar. Die Verstellstange 21 ist mit einem aus der Welle 5 herausreichenden, durch die Hohlschraube 23 geführten Stab 26 verbunden, der einerseits eine Skala 27 zur Anzeige des Verstellweges und andererseits einen Anschlagkopf 28 trägt, der den Verstellweg durch Auflaufen auf den Kopf der Hohl­ schraube 23 begrenzt.

Selbstverständlich sind auch andere Antriebe der Verstellstange 21 möglich. Je nach den in der Zellenradschleuse herrschenden Druckverhältnissen empfiehlt es sich jedoch, den Antrieb für die Ver­ stellstange 21 abgedichtet durch das betreffende Ende der Welle 5 hindurchzuführen.

Claims (9)

1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut, bestehend aus einem ein Zellenrad umschließenden Gehäuse mit einer oberseitigen Einlauföffnung und einer unterseitigen Auslauföffnung, wobei das Zellenrad aus mehreren, radial auf einer waagerechten Welle angeordneten Zellenradstegen besteht, in deren Stirnrändern zu der Welle parallele Dicht­ leisten angeordnet sind, die gegen die Gehäuse­ innenwand anliegen und mittels einer zentralen Verstelleinrichtung nachstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Verstell­ einrichtung aus einer in einer axialen Bohrung (5 a) der Welle (5) verschiebbaren Verstellstange (21) besteht, die wenigstens zwei axial voneinander beabstandete Kegelflächen (21 a) aufweist, auf denen die Enden von Schubstangen (20) aufsitzen, die in Bohrungen (7 b) der Zellenradstege (7) geführt sind und mit ihren anderen Enden in kraftschlüssiger Verbindung mit den Dichtleisten (16) stehen.

2. Schleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (16) mittels Federn (18) radial in Richtung auf die Welle (5) belastet sind.

3. Schleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtleiste (16) über ein Klauenprofil (16 a, 15 a) mit einem Dicht­ leistenträger (15) verbunden ist, gegen den sich die Schubstangen (20) mit ihren anderen Enden abstützen.

4. Schleuse nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Druck­ federn (18) ausgebildet und in Bohrungen (15 a) in dem Dichtleistenträger (15) angeordnet sind sowie sich gegen in den gleichen Bohrungen angeordnete und den Dichtleistenträger (15) durchgreifende, in den jeweiligen Zellenradsteg (7) eingeschraubte Schrauben (19) abstützen.

5. Schleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur jeder zweite Zellenradsteg (7) mit einer Dichtleiste (16) versehen ist.

6. Schleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellstange (21) in axialer Richtung durch eine Schraubendruck­ feder (22) belastet ist, deren Vorspannung von außen einstellbar ist.

7. Schleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellstange (21) in axialer Richtung in Abhängigkeit von einer dritten Größe, z. B. dem Strom des Antriebsmotors der Zellenradschleuse, motorisch verstellbar ist.

8. Schleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellstange (21) eine über das Ende der Welle (5) hinausreichende Verlängerung (26) als Dichtleisten-Verschleißanzeige und/oder als Verstellwegbegrenzung hat.

9. Schleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Einlauföffnung (3) und der Auslauföffnung (4), gemessen in Richtung der Welle (5), um einen kleinen Betrag kleiner als die Länge der Dichtleiste (16) ist.