DE3742519C1 - Zellenradschleuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Eine derartige Zellenradschleuse ist aus der DE-PS 36 23 454 bekannt. Die mit der Verstellstange kraftschlüssig verbundene Verstellvorrichtung besteht aus einer in der Hohlwelle angeordneten Schrauben­ druckfeder, deren Vorspannung von außen mittels einer Stellschraube einstellbar ist. Die von dieser Schrauben­ druckfeder aufgebrachte Kraft nimmt daher proportional zu dem Verstellweg, also in erster Näherung auch pro­ portional zu dem fortschreitenden Verschleiß der Dicht­ leisten ab. In entsprechendem Maße verringert sich die Kraft, mit der die Dichtleisten gegen die Innenwand des Schleusengehäuses gedrückt werden. Da man aus Gründen einer möglichst langen Standzeit der Dicht­ leisten von z.B. mehr als einem Jahr die anfängliche Verstellkraft nicht größer wählt als zu Erzielung der gewünschten Dichtwirkung insbesondere gegen Leckluft­ strömungen erforderlich, führt die allmähliche Abnahme der Verstellkraft zu einer ebenso allmählichen Ver­ schlechterung der Abdichtung zwischen der Innenwand des Schleusengehäuses und den Dichtleisten der Zellen­ radstege, sofern die Vorspannung der Schraubendruck­ feder nicht in regelmäßigen, z.B. monatlichen Abständen durch manuelle Nachstellung wieder auf ihren Anfangs­ wert gebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellen­ radschleuse der eingangs genannten Gattung zu schaffen, deren Dichtleisten unabhängig von ihrem Verschleißzustand mit einer im wesentlichen konstanten Kraft beaufschlagt werden.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben.

Eine zweite und eine dritte Lösung der gleichen Aufgabe sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche 2 und 3.

Diese drei Lösungen beruhen auf dem gemeinsamen Grund­ gedanken, die Verstellvorrichtung so auszugestalten, daß sie eine wegunabhängig-konstante, axialgerichtete Haltekraft erzeugt. Die Höhe dieser Haltekraft wird nur einmal, nämlich an der fabrikneuen Schleuse, auf ihren optimalen Wert eingestellt. Die Haltekraft muß - ebenso wie die Verstellkraft bei der Zellenradschleuse der eingangs genannten, bekannten Art - so hoch gewählt werden, daß auch nach längerer Betriebszeit der Schleuse und dementsprechend insbesondere durch Staub bedingter Zunahme der Reibungskräfte zwischen den Dichtleisten und ihren Aufnahmen in den Zellenradstegen noch eine ausreichende Anpreßkraft auf die Dichtleisten ausgeübt wird. Da die Höhe dieser der Haltekraft entgegenwirkenden Reibungskräfte im vorhinein nicht genau bestimmbar ist, ist über den geschätzten Wert hinaus ein gewisser Sicher­ heitszuschlag erforderlich. In jedem Fall ist zumindest während der ersten Zeit des Betriebes der Schleuse die auf deren Dichtleisten ausgeübte Anpreßkraft höher als zur Erzielung der gewünschten Abdichtung notwendig, mit der Folge, daß die Dichtleisten auch einem erhöhten Verschleiß unterliegen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, die Verstellvorrichtung in der im Anspruch 4 ange­ gebenen Weise so auszubilden, daß sie auf die Verstellstange einerseits eine zeitlich konstante Haltekraft und andererseits in periodischen Abständen nur kurzzeitig eine deutlich höhere Verstell­ kraft ausübt. Diese Verstellkraft kann ohne weiteres so hoch bemessen werden, daß alle im Kraftübertragungs­ weg bis zu den Dichtleisten und an diesen selbst auf­ tretenden Haftreibungskräfte mit Sicherheit überwunden werden, denn da die Verstellkraft nur kurzzeitig ein­ wirkt, verursacht die dadurch bei nur geringen Haft­ reibungskräften entstehende, erhöhte Anpreßkraft praktisch keinen vergrößerten Verschleiß.

Eine auf diesem Prinzip beruhende, besonders bevorzugte Ausführungsform ist im Anspruch 5 angegeben.

In der Zeichnung ist die Zellenradschleuse nach der Er­ findung in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungs­ formen schematisch vereinfacht im Längsschnitt darge­ stellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.

Die in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Zellenrad­ schleusen entsprechen in ihrem prinzipiellen Aufbau derjenigen nach der DE-PS 36 23 454. Sie umfassen jeweils ein Gehäuse 1. das ein Zellenrad 2 umschließt und eine Einlauföffnung 3 sowie eine Auslauföffnung 4 hat. Das Zellenrad 2 besteht aus einer in den Seitendeckeln la und lb des Gehäuses 1 drehbar und abgedichtet gelager­ ten Hohlwelle 5 mit radialen Zellenradstegen 6 aus Metall­ platten, deren radiale Länge so bemessen ist, daß zwischen den radialen Stirnrändern und der von diesen überstriche­ nen Innenwand des Gehäuses 1 ein kleiner, in den Figuren nicht sichtbarer Spalt verbleibt. Zur axialen Abdichtung des Zellenrades 2 in dem Gehäuse 1 dienen an den Innen­ seiten der jeweiligen Seitendeckel 1 a und 1 b 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 Hohlwelle 5 des Zellenrades 2 verbunden sind.

Zur radialen Abdichtung enthalten die Zellenradstege 6 (oder zumindest jeder in Umfangsrichtung gesehen übernächste Zellenradsteg) eine Nut, in die jeweils ein Dichtleistenträger 15 und eine Dichtleiste 16 ein­ gesetzt sind. Jede Dichtleiste 16, die z.B. aus PTFE bestehen kann, ist in der Nut des betreffenden Zellen­ radsteges 6 gegen das Eindringen von staubförmigem Schüttgut abgedichtet gehalten und geführt, z.B. mittels eines umlaufenden O-Ringes (nicht dargestellt). Jeder Dichtleistenträger 15 und somit auch die z.B. über eine Klauenverbindung (nicht dargestellt) mit ihm ver­ bundene Dichtleiste 16 ist durch die angedeuteten Schraubendruckfedern 18 in Richtung auf die Hohlwelle 5 belastet. Den Schraubendruckfedern 18 entgegen wirken zwei Schubstangen 20, die in entsprechenden Bohrungen in dem jeweiligen Zellenradsteg 6 geführt sind und mit ihren radial außenliegenden Enden gegen die der Hohl­ welle 5 zugewandte Stirnfläche des betreffenden Dicht­ leistenträgers 15 drücken, mit ihren innenliegenden Enden hingegen auf zwei gleichen Kegelflächen 21 a einer Verstellstange 21 aufsitzen. Durch Verschiebung dieser Verstellstange 21 in der Hohlwelle 5 werden dementspre­ chend alle Dichtleisten 16 in radialer Richtung verschoben. Auf diese Weise wird einerseits eine bestimmte Anpreßkraft erzeugt, mit der die Dichtleiste 16 an der Innenfläche des Gehäuses 1 anliegen, andererseits der unvermeidbare Verschleiß dieser Dichtleisten durch Nachstellen kompensiert. Da der Nachstellweg der Dichtleisten durch die Schraubendruckfedern 18 begrenzt wird, kann der Auslaufquerschnitt sich - wie ge­ zeichnet - über die volle Breite des Innenraums des Schleu­ sengehäuses erstrecken, so daß jede Kammer vollständig entleert wird.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Verstellvorrichtun­ gen, die die Verstellstange mit einer axialen Kraft belasten, die unabhängig von der Position der Verstellstange 21 und damit unabhängig vom Verschleißzustand der Dichtleisten 16 konstant bleibt.

Im Fall der Fig. 1 besteht diese Verstellvorrichtung aus einem in einem Drehpunkt 30 schwenkbar gelagerten Hebel mit einem langen Hebelarm 31 a und einem kurzen Hebelarm 31 b. Der lange Hebelarm 31 a trägt ein Gewicht 32. Am Ende des kurzen Hebelarms 31 b ist ein Zwischenglied 33 angelenkt, dessen anderes Ende gelenkig mit dem Ende eines Schubgliedes 34 verbunden ist, das in die Hohl­ welle 5 eingreift und über ein Axiallager 35 auf das Ende der Verstellstange 21 drückt. Die Höhe der so er­ zeugten Haltekraft läßt sich durch Veränderung des Abstandes des Gewichtes 32 von dem Drehpunkt 30 leicht einstellen. Bei passender Wahl der Hebelarmlängen ändert sich die Winkelstellung des Hebelarmes 31 a während des allmählichen Verschleißes der Dichtleisten 16 nur wenig, so daß die erzeugte Haltekraft mit für den vorliegenden Zweck hinreichender Genauigkeit als konstant angesehen werden kann.

Im Fall der Fig. 2 besteht die Verstelleinrichtung aus einem an das Schubglied 34 angebauten Tauchmagneten 36, dessen Tauchanker 37 sich im Magnetfeld der Spule 38 befindet, die aus einer Stromquelle 39 gespeist wird und die Haltekraft aufbringt.

Im Fall der Fig. 3 besteht die Verstellvorrichtung aus einem Arbeitszylinder 40, dessen Kolbenstange mit dem Verstellglied 34 verbunden ist. Im gezeichneten Beispiel handelt es sich um einen einfach wirkenden Arbeitszylinder, bei dem die Kolbenrückstellung z.B. mittels einer Feder (nicht dargestellt) erfolgen kann. Stattdessen kann natürlich auch ein doppelt wirkender Arbeitszylinder verwendet werden. Der Arbeitsraum des Arbeitszylinders 40 wird aus einer Druckquelle 41 über ein Druckminder­ ventil 42 und den einen Anschluß eines pneumatischen ODER- Elements 43 mit dem Druckmedium versorgt. Der Druck­ regler 42 ist auf einen sogenannten Haltedruckwert p ₁ eingestellt, also denjenigen Druckwert, bei dem der Arbeitszylinder die Verstellstange mit der Haltekraft belastet. Der andere Anschluß des Entweder/Oder-Ventils 43 ist über ein Magnetventil 44 mit einem zweiten Druckregler 45 verbunden, der auf einen höheren Druckwert p ₂ eingestellt ist. Das Magnet­ ventil 44 wird über eine elektrische Steuerung 46 in längeren Zeitabständen durch einen Stromimpuls für kurze Zeit geöffnet. Das ODER-Element 43 schaltet dann um, so daß der Arbeitszylinder 40 mit dem höheren Druck p ₂ beaufschlagt wird und eine entsprechend höhere Kraft, die sogenannte Verstellkraft, auf die Verstellstange 21 wirkt. Diese Verstellkraft ist hoch genug, um alle Reibungskräfte zu überwinden, die in der Kraftübertragung bis zu den Dichtleisten 16 auftreten können. Die Dicht­ leisten werden also gewissermaßen losgebrochen und nach dem Zurückschalten des ODER-Elements 43 auf den Haltedruck p ₁ wieder mit der vorgegebenen Anpreßkraft gegen die Innenwand des Gehäuses 1 gedrückt. Durch die Aufteilung der Nachstellung in eine konstante Halte­ kraft und eine periodisch wiederkehrende, kurzzeitige Verstellkraft läßt sich eine erheblich längere Stand­ zeit der Dichtleisten 16 erreichen, da die Haltekraft lediglich für den optimalen Wert der Anpreßkraft be­ messen zu werden braucht und die Verstellkraft zusätzlich dafür sorgt, daß die Dichtleisten 16 sich gleichmäßig abnutzen, sich also nicht infolge einer ungleichmäßigen Verteilung der Reibungskräfte aus ihrer zu der Hohlwelle 5 parallelen Lage entfernen und einseitig verschleißen können.

Das anhand der Fig. 3 beschriebene Prinzip der Aufteilung der Nachstellung in eine Haltekraft und in eine Verstell­ kraft kann sinngemäß auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 verwirklicht werden. Hierzu ist die Magnet­ spule 38 in vorzugsweise periodischen Abständen kurzzeitig an eine höhere Spannung zu legen.

Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Haltekraft mittels einer Druckfeder und lediglich die Verstellkraft mittels eines Arbeitszylinders zu erzeugen. Dies hat allerdings den Nachteil, daß die Haltekraft sich mit zunehmendem Verstellweg, also zunehmendem Verschleiß der Dichtleisten verringert, also auf einen entsprechend höheren Anfangswert eingestellt werden muß, sofern die geforderte Abdichtung bis an die Verschleiß­ grenze der Dichtleisten erhalten bleiben soll.

Claims (5)

1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut, beste­ hend aus einem ein Zellenrad umschließenden Gehäuse mit einer oberseitigen Einlauföffnung und einer unter­ seitigen Auslauföffnung, wobei das Zellenrad mehrere, radial auf einer waagerechten Hohlwelle angeordnete Zellenradstege umfaßt, in deren Stirnrändern zu der Hohlwelle parallele Dichtleisten angeordnet sind, die gegen die Gehäuseinnenwand anliegen und mittels einer in der Hohlwelle verschiebbaren Verstellstange nach­ stellbar sind, die kraftschlüssig mit einer Verstell­ vorrichtung verbunden ist und wenigstens zwei axial voneinander beabstandete 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 Dichtleisten stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung aus einem außerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Hebel (31 a, 31 b) mit einem freien, durch ein Gewicht (32) belasteten Ende und einem angelenkten (bei 30), über Zwischenglieder (33, 34, 35) mit der Verstellstange (21) verbundenen Ende besteht.

2. Zellenradschleuse,insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung aus einem elektrischen Tauchmagneten (36) besteht, dessen Tauchanker (37) mit der Verstellstange (21) verbunden ist.

3. Zellenradschleuse, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung aus einem fluidbetätigten Arbeitszylinder (40) besteht.

4. Zellenradschleuse,insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstell­ vorrichtung auf die Verstellstange (21) eine zeitlich konstante, einer vorgegebenen Anpreßkraft der Dicht­ leisten (16) an die Gehäuseinnenwand entsprechende Haltekraft und in zeitlichen Abständen eine demgegen­ über wesentlich höhere, kurzzeitige Verstellkraft ausubt.

5. Zellenradschleuse nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (40) mit dem Ausgangsanschluß eines pneumatisch gesteuerten ODER-Elementes (43) verbunden ist, an dessen einem Ein­ gang ein der Haltekraft entsprechender Haltedruck (p ₁) dauernd anliegt, und an dessen anderem Eingang über ein Magnetventil (44) kurzzeitig ein der Verstellkraft entsprechender, höherer Verstelldruck (p ₂) anlegbar ist.