DE3742519C2 - Zellenradschleuse - Google Patents
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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.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 angegeben.
Diese Lösung beruht auf dem 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 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 2 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
1a und 1b 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 1a und 1b 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 21a 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 Verstellvorrichtungen,
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 31a und einem kurzen
Hebelarm 31b. Der lange Hebelarm 31a trägt ein Gewicht 32.
Am Ende des kurzen Hebelarms 31b 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 31a 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 p1
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 p2 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 p2
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 p1 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. 2 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.
Aus der Ausführungsform gem. Fig. 1 werden
keine Rechte hergeleitet.
Claims (2)
1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut,
bestehend aus einem ein Zellenrad umschließenden
Gehäuse mit einer oberseitigen Einlauföffnung und
einer unterseitigen 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 elektrischen Tauchmagneten (36)
besteht, dessen Tauchanker (37) mit der Verstellstange
(21) verbunden ist, oder daß die Verstellvorrichtung
aus einem fluidbetätigten Arbeitszylinder (40)
besteht, wobei eine Steuereinrichtung die
Krafteinwirkung auf die Verstellstange (21)
derart steuert, daß auf die Verstellstange (21) eine
zeitlich konstante, einer vorgegebenen Anpreßkraft
der Dichtleisten (16) an die Gehäuseinnenwand
entsprechende Haltekraft und in zeitlichen
Abständen eine demgegenüber wesentlich höhere,
kurzzeitige Verstellkraft ausgeübt wird.
2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1,
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 (p1)
dauernd anliegt, und an dessen anderem Eingang über ein
Magnetventil (44) kurzzeitig ein der Verstellkraft
entsprechender, höherer Verstelldruck (p2) anlegbar
ist.
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