DE3742522C1 - Zellenradschleuse - Google Patents

Description

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

Bei dieser diesseits seit einiger Zeit hergestellten und vertriebenen Zellenradschleuse bestehen die beiden Gleitringe jeweils aus einem PTFE-Kunststoff und dienen zur Abdichtung der jeweiligen Kammern zwischen den Seitenscheiben des Zellenrades und den entsprechenden Lagerdeckeln gegen das Eindringen von staubförmigen Anteilen des Schüttgutes. Außerdem verhindern die Gleitringe eine Leckluftströmung, die anderenfalls bei einem zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite der Schleuse bestehenden Differenzdruck durch die ge­ nannten Kammern hindurch entstehen würde. Hierzu wird jeder Gleitring mittels mehrerer, über den Umfang des betreffenden Lagerdeckels verteilt angeordneter und sich gegen diesen abstützender, vorgespannter Schraubendruckfedern gegen die betreffende Seitenscheibe gedrückt. Es hat sich gezeigt, daß die Reibungsbedingun­ gen und die Kräfte, die im Bereich der aufeinander glei­ tenden Flächen von Gleitring und Seitenscheibe entstehen, schwierig vorherzusagen bzw. im vorhinein zu berechnen sind, daß sie von zahlreichen Einflußgrößen, die zudem auch teilweise auch zeitabhängig veränderlich sind, ab­ hängen, so etwa von der Materialpaarung Gleitring/Seiten­ scheibe, der Druckdifferenz zwischen Einlaufseite und Auslaufseite der Schleuse und dem Verschleißzustand des Gleitrings. Hinzu kommt, daß die Schraubendruckfedern im Bereich ihrer jeweiligen Auflagefläche auf den Gleit­ ring dessen örtliche Durchbiegung bewirken. Vor allem aber nimmt die Vorspannung der Schraubendruckfedern und damit die Anpreßkraft des jeweiligen Gleitringes an die zugehörige Seitenscheibe mit zunehmendem Ver­ schleiß des Gleitringes ab. Da man aus Gründen einer möglichst langen Standzeit der Gleitringe von z. B. mehr als einem Jahr die anfängliche Anpreßkraft nicht größer wählt als zur Erzielung der gewünschten Dicht­ wirkung erforderlich, verschlechtert sich diese Dicht­ wirkung im Laufe des Betriebes der Schleuse. Zwar könnte dem theoretisch durch manuelle Nachstellung der Vorspannung der Schraubendruckfedern in regelmäßigen, z. B. monatlichen Abständen entgegengewirkt werden, jedoch würde dies einen erheblichen konstruktiven Mehraufwand in Form entsprechender Nachstellvorrichtungen bedingen und außerdem auch den Wartungsaufwand für die Schleuse erheblich erhöhen. Deshalb wird häufig die Anpreßkraft der Gleitringe an der fabrikneuen Schleuse auf einen höheren Wert als für die optimale Abdichtung erforderlich eingestellt. Der dadurch bedingte, höhere Verschleiß verkürzt aber die Standzeit der Gleitringe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Zellenradschleuse der eingangs genannten Gattung die axiale Abdichtung zu verbessern ohne daß dies auf Kosen der Standzeit der Gleitringe und gegebenenfalls auch der Seitenscheiben des Zellenrades geht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das im Kenn­ zeichen des Anspruches 1 angegebene Merkmal gelöst.

Dieser Lösung liegt der Gedanke zugrunde, die Gleitringe mit einer wegunabhängigen, konstanten und über den Umfang völlig gleichmäßig verteilten Haltekraft zu beaufschla­ gen. Dies geschieht am zweckmäßigsten dadurch, daß das Druckfluid über einen entsprechend eingestellten Druck­ regler zugeführt wird. Damit sind die eingangs genannten Nachteile der bekannten Schleuse behoben.

Eine in konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Ausführungs­ form dieser Zellenradschleuse ist Gegenstand des An­ spruches 2.

Anspruch 3 betrifft eine Verdrehsicherung und Hubbe­ grenzung für die Gleitringe mittels eines Bolzens, dessen über den betreffenden Lagerdeckel überstehender Teil gleichzeitig als Verschleißanzeige dienen kann.

Eine unerwünschte Druckentlastung der Gleitringe an der jeweiligen Eingriffsstelle der Bolzen läßt sich durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 verhindern.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Schleuse muß der Einstellwert der Haltekraft bzw. des diese erzeugenden Drucks des Druckfluids so hoch ge­ wählt werden, daß die Reibungskräfte zwischen den Gleitringen und ihren Führungen in den Lagerdeckeln sicher überwunden werden können. Da die Höhe dieser der Haltekraft entgegenwirkenden Reibungskräfte im vorhinein nicht genau bestimmbar ist, ist über den geschätzten Wert hinaus ein gewisser Sicherheitszuschlag erforderlich, uzw. auch unter Berücksichtigung dessen, daß die genannten Reibungskräfte im Laufe des Betriebes der Schleuse noch zunehmen können, u. a. deshalb, weil das Eindringen von geringen Staubmengen in die betreffen­ den Gleitringführungen nie völlig ausgeschlossen werden kann. Im Ergebnis ist aber zumindest während der ersten Zeit des Betriebes der Schleuse die auf die Gleitringe ausgeübte Haltekraft und daher deren Ver­ schleiß höher als notwendig, auch wenn dieser zusätzliche Verschleiß bei weitem geringer als bei der bekannten Zellenradschleuse ist.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vor­ geschlagen, die Zellenradschleuse in der in Anspruch 5 angegebenen Art und Weise auszugestalten, also die zeitlich konstante Haltekraft auf ihren optimalen Wert zu bringen, jedoch in periodischen Abständen nur kurzzeitig eine deutlich höhere Verstellkraft zu erzeugen, die die der Nachstellung der Gleitringe ent­ gegenwirkenden (Haft-)Reibungskräfte sicher überwindet. Da die Verstellkraft nur kurzzeitig einwirkt, verursacht die dadurch entstehende, erhöhte Anpreßkraft praktisch keinen vergrößerten Verschleiß.

Eine weitere Verbesserung der Zellenradschleuse ist in Anspruch 6 angegeben.

In der Zeichnung ist eine Zellenradschleuse nach der Erfindung beispielhaft und schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt und

Fig. 2 die Einzelheit "X" in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die Zellenradschleuse besteht aus einem Gehäuse 1, das oberseitig eine Einlauföffnung 3 sowie unterseitig eine Auslauföffnung 4 hat und in dessen Innenraum ein Zellenraum angeordnet ist. Das Zellenrad besteht aus einer in den Lagerdeckeln 1 a und 1 b des Gehäuses 1 drehbar und abgedichtet gelagerten Welle 5, mit der mehrere Zellenradstege 6 aus Metallplatten fest ver­ bunden sind, die mit ihren radial außenliegenden Stirn­ rändern 6 a gegen die Innenwand des Gehäuses 1 anliegen. Die Zellenradstege 6 erstrecken sich zwischen Seiten­ scheiben, von denen jede aus einer inneren, kreisförmi­ gen Platte 10 a, 10 b und einer äußeren, ringförmigen Gleitscheibe 11 a, 11 b besteht. Zur axialen Abdichtung liegen auf den Gleitscheiben 11 a, 11 b Gleitringe 12 a, 12 b auf, die vorzugsweise aus einem Kunststoff auf PTFE-Basis bestehen. Jeder der Gleitringe 11 a, 11 b ist nach Art eines Ringkolbens ausgebildet, der abgedichtet in einer axialen Ringnut des betreffenden Lagerdeckels 1 a, 1 b geführt ist. Wie aus Fig. 2 deutlicher hervorgeht, wird diese Ringnut von dem Lagerdeckel, der Innenwand 1′ des Gehäuses 1 und mit einem mit dem betreffenden Lager­ deckel 1 b verschraubten Führungsring 15 begrenzt. Die Abdichtung erfolgt mittels O-Ringen 16, 17, 18. Zwischen dem Nutengrund der beiden Ringnuten und der gewissermaßen der Kolbenboden bildenden, nach außen gerichteten Stirnfläche der betreffenden Gleitringe 12 a, 12 b verbleibt eine in Fig. 1 mit 20 bezeichnete Ringkammer, in die jeweils ein Druckluftanschluß 21 a, 21 b einmündet. Diese Druckluftanschlüsse 21 a, 21 b sind über Leitungen 22 mit Druckluft beaufschlagbar. Sofern diese Druckluft über ein fest eingestelltes Druckminderventil eingespeist wird, werden die Gleitringe 12 a, 12 b mit einer konstanten, verschleißunabhängigen, sogenannten Haltekraft beaufschlagt. Allerdings ist zu berücksich­ tigen, daß die Gleitringe 12 a, 12 b in ihren jeweiligen axialen Ringnuten mit einer gewissen Reibung geführt sind, die schon durch die O-Ringe 16, 17 und 18 bedingt ist, und die sich im Laufe des Betriebes infolge nicht völlig vermeidbarer Staubablagerungen noch erhöhen kann. Hierbei ist wiederum die Haftreibung bekanntlich größer als die Gleitreibung. Um die Haftreibungskräfte sicher überwinden zu können, ist die Leitung 22 gemäß Fig. 1 mit dem Ausgang eines sogenannten pneumatischen ODER-Elementes 43 verbunden. An dessen rechtem Eingang liegt ein sogenannter Haltedruck p ₁ an, der aus einer Druckluftquelle 41 von demgegenüber höherem Druck mit­ tels eines Druckreglers 42 erzeugt wird. Der Haltedruck p ₁ ist so an dem Druckregler 42 eingestellt, daß die Gleitringe 12 a, 12 b gegen die jeweiligen Gleitscheiben 11 a bzw. 11 b mit einer Kraft gedrückt werden, die einen optimalen Kompromiß zwischen möglichst guter Abdichtung und möglichst geringem Verschleiß sowohl der Gleitringe 12 a, 12 b als auch der Gleitplatten 11 a, 11 b bildet.

Aus der gleichen Druckquelle 41 wird nun über einen weiteren Druckregler 45 ein über dem Haltedruck p ₁ liegen­ der Verstelldruck p ₂ erzeugt. Dieser Verstelldruck p ₂ wird über ein Magnetventil 44 in periodischen Zeitab­ ständen nur kurzzeitig an den anderen, linken Eingang des ODER-Elements 43 angelegt. Das Magnetventil 44 er­ hält die hierzu notwendigen, periodischen, kurzzeitigen Steuerimpulse von einer elektrischen Steuerschaltung 46.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die für die Gleitringe 12, hier für den Gleitring 12 b, vorgesehene Verdrehsicherung. Diese besteht aus einem in den Gleitring 12 b eingedrehten Bolzen 30, der sich durch den Lagerdeckel 1 b hindurch nach außen erstreckt. Der aus dem Lagerdeckel 1 b her­ ausragende Teil des Bolzens 30 dient gleichzeitig als Anzeige für den Verschleiß des Gleitringes 12 b. Zur Begrenzung dessen Hubes oder Nachstellweges ist am Ende des Bolzens 30 eine Scheibe 31 angeordnet, die bei weitgehend verschlissenem Gleitring zur Auflage auf eine Schulter 32 a einer transparenten Kappe 32 gelangt, die den aus dem Lagerdeckel 1 b herausragenden Teil des Bolzens 30 druckdicht umschließt. Die außen liegende Stirnfläche des Bolzens 30 wird daher mit dem gleichen Druck wie der Gleitring 12 b beaufschlagt. Würde man hingegen den Bolzen 30 lediglich abgedichtet durch den Lagerdeckel 1 b hindurch nach außen führen, so würde demgegenüber der Gleitring 12 b auf einer dem Einschraub­ querschnitt des Bolzens 30 entsprechenden Fläche druck­ entlastet.

Um die Kammern 50 a, 50 b (vergleiche Fig. 1) zwischen den Lagerdeckeln 1 a und 1 b und den jeweiligen Seiten­ scheiben des Zellenrades möglichst staubfrei zu halten und damit sowohl die Führungsflächen für die Gleitringe 12 a, 12 b als auch die Lager für die Welle 5 vor Staub­ ablagerungen zu schützen, empfiehlt es sich, diese Kammern mit einem sogenannten Sperrdruck zu beauf­ schlagen. Hierzu dienen die Anschlüsse 51 a, 51 b in den Lagerdeckeln 1 a, 1 b. Die nicht gezeigte Druck­ luftversorgung kann aus der gleichen Druckluftquelle 41 erfolgen, sofern deren Druck stets höher als der höchste, im Innenraum der Schleuse herrschende Druck ist.

Claims (6)

1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut, bestehend aus einem Gehäuse mit einer oberseitigen Einlauföffnung und einer unterseitigen Auslauföff­ nung, sowie zwei seitlichen Lagerdeckeln, in denen die Welle eines Zellenrades gelagert ist, das mehrere, sich von der Welle zu der Innenwand des Gehäuses erstreckende Zellenradstege zwischen zwei kreisförmigen Seitenscheiben umfaßt, gegen deren jeweils dem benachbarten Lagerdeckel zugewandte Stirnfläche im Bereich deren größten Durchmessers ein verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar in dem betreffenden Lagerdeckel geführter Gleitring anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Gleitringe (12 a, 12 b) mittels eines Druckfluids an die be­ treffende Seitenscheibe (10 a, 11 a; 10 b, 11 b) anpreß­ bar ist.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der Gleitringe (12 a, 12 b) nach Art eines Ringkolbens ausgebildet und abgedichtet in einer axialen Ringnut des betreffenden Lagerdeckels (1 a, 1 b) geführt ist und das das Druckfluid über einen in den Ringraum (20) zwischen dem Nutengrund und der ringförmigen Stirnfläche des Gleitrings mündenden Anschluß (21 a, 21 b) zuführbar ist.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit jedem Gleitring (z. B. 12 b) ein eine Verdrehsicherung bildender Bolzen (30) kraft­ schlüssig verbunden ist, der durch den Lagerdeckel (1 b) herausgeführt und als Hubbegrenzung für den Gleitring ausgebildet ist.

4. Zellenradschleuse nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der aus dem Lagerdeckel (1 b) heraus­ ragende Teil des Bolzens (30) von einer druckdicht mit dem Lagerdeckel (1 b) verbundenen, transparenten Kappe (32) umschlossen ist.

5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelanschlüs­ se (21 a, 21 b) mit dem Ausgang eines pneumatisch gesteuerten ODER-Elements (43) verbunden sind, an dessen einem Eingang ein einer vorgegebenen Anpreß­ kraft des Gleitrings an die betreffende Seitenscheibe entsprechender Haltedruck (p ₁) anliegt und an dessen anderem Eingang über ein Magnetventil (44) kurzzeitig ein einer vorgegebenen Verstellkraft entsprechender, höherer Verstelldruck (p ₂) anlegbar ist.

6. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (50 a, 50 b) zwischen den Lagerdeckeln (1 a, 1 b) und der betreffen­ den Seitenscheibe des Zellenrades als Druckraum aus­ gebildet und mit einem Sperrfluid beaufschlagbar sind, dessen Druck über dem höchsten, im Innenraum der Schleuse herrschenden Druck liegt.