DE4107586C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsanordnung zwischen den Wellen und der Gehäusewand einer Misch- und Knetmaschine mit einer die Durchtrittsbohrung verschließenden Gehäusebüchse und einem längsaxial verschiebbaren Stopfbuchsring, der zur formschlüssigen Anpressung entgegen einer zwischen den Wellenzapfen des Mischwerkzeugs und der Gehäusebüchse angeordneten Auflage mit einem permanent wirkenden Kraftspeicher belastbar ist.

Aus der DE-OS 20 00 326 ist eine als Staubfänger für einen Banbury-Mischer wirksame Gehäuseabdichtung der Mischkammer eines Misch- und Knetbehälters im Bereich der Wellenenden von Mischrotoren einer Mischeinrichtung bekannt. Bei dieser Abdichtungsanordnung ist die Durchtrittsöffnung der Wellen durch eine fest mit dem Mischergehäuse verbundene ringförmige Endplatte und den mittels einer Druckfeder gegen einen Wellenflansch anpreßbaren Stopfbuchsring verschlossen. Durch Regelung des Abdichtungsdruckes soll eine an allen Wellenenden konstant einwirkende Abdichtung erzielt werden.

Bei einer aus der DE-GM 73 10 028 bekannten winkelbeweglichen Stopfbuchsenanordnung zum Abdichten von Mischerwellen zeigt eine über einen Flansch mit dem Mischergehäuse durch elastische Ringscheiben verbundene Stopfbuchse, womit eine Abdichtung ohne Beeinträchtigung der Dichtfunktion nur in begrenztem Umfang möglich ist, da mit dieser Anordnung nur ein teilelastischer Spannungszustand erreicht ist.

Eine weitere aus der DE 89 08 050 U1 bekannte Vorrichtung zum Abdichten der Welle eines Kneters für plastische Massen ist aus zwei mittels Gleitlager gegeneinander verschiebbaren und mit dem Knetergehäuse elastisch verbundenen Büchsen gebildet, wobei durch die mittels Kugellager auf der Welle drehbar gelagerte Büchse die Ausbildung schädlicher Toträume nicht verhindert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtungsanordnung zu schaffen, die während des Mischbetriebes eine allseitig der Wellenzapfen gleichmäßige und frei von Toträumen wirksame Dichtfunktion ausübt.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die kombinierte Anordnung der axial auslenkbaren Gehäusebüchse mit elastischen Dichtungsringen und deren Anpressung entgegen der Wirkung der Kraftspeicher ist ein sowohl in radialer wie auch in axialer Richtung zur Welle bzw. zum Gehäuse wirkender elastischer Spannungszustand erzielt.

Die im Bereich der Wellendurchführung aufgrund eines stets vorhandenen Lagerspiels und der gegebenen elastischen Verformung des Misch- und Knetwerkzeuges während des Mischvorgangs erfolgenden radialen Wellenbewegungen werden hierbei allseitig aufgenommen.

Verbleibende minimale Dichtspalte gewährleisten eine ausreichende Totraumfreiheit, so daß die Dichtfunktion der einzelnen Dichtelemente durch austretende oder aushärtende Massen nicht behindert wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach dem Merkmalen des Anspruches 2 ermöglicht eine wirksame Abdichtung des Ringraumes der Gehäusebüchse unter elastischer Vorspannung auch bei hoher Auslenkung der Grundbüchse.

Durch eine Ausbildung der Erfindung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 3 ist auch in den Bereichen größerer Fertigungstoleranzen eine ausreichende Vorspannung der elastischen Dichtungsringe sichergestellt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 4 ist bei einfacher und kostengünstiger Gestaltung der Spannbüchse ein rascher Austausch ihrer Teile sowie der eingekammerten Nutringe ermöglicht. Hierbei sind durch die Nutringe sowohl eine axial elastische Vorspannung wie zusätzlich auch eine radiale elastische Vorspannung durch Beaufschlagung über das Druckmedium erreicht.

Eine den Merkmalen des Anspruches 5 entsprechende Ausgestaltung sichert eine allseitige Zuführung des Druckmediums für die Anpressung der Nutringe.

Durch eine Ausbildung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 6 ist ein zwischen den Wellenzapfen und der Gehäusebüchse sich ausbildender mehrachsiger Spannungszustand bewirkt, wobei durch den Einsatz der elastischen Trapezringe und des sie stützenden Lagerringes in Verbindung mit den nach außen dichtenden Packungsringen lediglich noch minimale Dichtspalte verbleiben.

Unter der wirksamen Zuführung eines Schmier- und Dichtmittels gemäß einer weiteren Ausbildung nach den Merkmalen des Anspruches 7 ist auch flüssigen und nachträglich aushärtenden Massen ein Austritt in den Abdichtungsbereich verwehrt.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 8 ermöglicht die Verdrängung des Mischgutes zwischen Mischwerkzeug und Gehäusewandung.

Die Erfindung ist im einzelnen nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Hierin zeigt

Fig. 1 eine Misch- und Knetmaschine in Frontansicht,

Fig. 2 den Gehäusedurchtritt der Wellenzapfen nach Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3 eine weitere Ausbildung des Durchtritts der Wellenzapfen nach Fig. 1 im Schnitt.

Die Misch- und Knetmaschine nach Fig. 1 besteht aus einem Misch- und Knetbehälter 1 mit Mischwerkzeugen 2, 2′, die mittels Antriebsmotor 3 über eine Getriebeeinheit 4 angetrieben sind und im Misch­ und Knetbehälter 1 umlaufen. Die nicht näher dargestellten beiden Mischwerkzeuge 2, 2′ weisen durch die Gehäusewand 5 des Misch- und Knetbehälters 1 hindurchtretende Wellenzapfen 6 bzw. 7 auf, die jeweils in Lagergehäusen 8 und 9 gelagert sind.

Die Misch- und Knetmaschine ist mittels an beiden Lagergehäusen 8, 9 angeordneten Stützen 10, 11 erhaben befestigt.

Die Wellenzapfen 6, 7 sind im Bereich ihres Durchtritts durch die Gehäusewand 5 durch eine Gehäusebüchse 12 und einen Stopfbuchsring 13 nach außen abgedichtet. Hierbei ist die Gehäusebüchse 12 durch eine Schraubverbindung 25 an der Gehäusewand 5 befestigt, wogegen der Stopfbuchsring 13 durch eine Schraubverbindung 26 an der Gehäusebüchse 12 befestigt ist.

Wie des näheren Fig. 2 zeigt, besteht die Gehäusebüchse 12 aus einer Grundbüchse 14 und einer Aufnahmebüchse 15, die konzentrisch zugeordnet sind und einen Ringraum 16 einschließen. Dieser Ringraum 16 ist in seiner Längenausdehnung jeweils stirnseitig durch die Grundbüchse 14 und die Aufnahmebüchse 15 begrenzt, wobei Nutringe 17 und 18 so eingekammert sind, daß sie diesen Ringraum 16 nach außen abdichten. Diese Einkammerung kann beispielsweise durch nicht näher dargestellte Eindrehungen in der Grundbüchse 14 bzw. der Aufnahmebüchse 15 oder durch Einlagerung einer Spannbüchse 19 erfolgen, die als Distanzbüchse zwischen den Nutringen 17, 18 dient. Durch Beaufschlagung des Ringraumes 16 mit über eine Zuführungsbohrung 20 eingebrachten Druckmedien erfolgt eine dichtende Anlage der Nutringe 17, 18 an der Grundbüchse 14 bzw. der Aufnahmebüchse 15.

Die durch das Druckmedium erzielte elastische Anpressung der aus modifiziertem Polytetrafluorethylen bestehenden Nutringe 17, 18 wird vorzugsweise auch dadurch erreicht, indem eine geteilte Spannbüchse 19 eingesetzt ist, durch welche die Nutringe 17, 18 mittels des Druckmediums oder zusätzlich mittels Federkraft axial vorgespannt werden.

In Fig. 2 ist die Ausbildung der Spannbüchse 19 in zwei einander entsprechenden Teilhälften 21, 22 gezeigt, die durch die Anordnung mehrerer Druckfedern 23 zwischen diesen Teilhälften 21, 22 eine axiale Vorspannung zusätzlich zur erreichten Anspannung über das Druckmedium bewirken. Eine Sicherung gegen Verdrehung der Spannbüchsen-Hälften 21, 22 erfolgt durch einen Zylinderstift 24.

Fig. 3 zeigt eine Ausbildung der geteilten Spannbüchse 19 mit gegeneinander verschiebbaren Bundbüchsen 27, 28, wobei zur Aufnahme der Nutringe 17′, 18′ Ringkammern 29, 30 gebildet sind. Hierbei ist die eine einen Nutring 18′ einschließende Ringkammer 29 durch den Ringbund der äußeren Ringbundbüchse 27 sowie durch die Länge der inneren Ringbundbüchse 28 begrenzt. Die zweite einen Nutring 17′ aufnehmende Ringkammer 30 ist durch die innere Ringbundbüchse 28 und durch das Stirnende 41 des Ringraumes 16 der Aufnahmebüchse 14 begrenzt.

Die Spannbüchse 19 weist in allen Fällen ein ausreichendes Bewegungsspiel innerhalb des durch die Grundbüchse 14 und die Aufnahmebüchse 15 gebildeten Ringraumes 16 auf, so daß radiale Bewegungen der Wellenzapfen 6 oder Mischwerkzeuge 2, 2′ leicht aufgenommen werden können.

Stirnseitig der Grundbüchse 14 und der Aufnahmebüchse 15 bzw. längs derselben eingelagerte O-Ringe 40 dienen als Spaltdichtungen.

Da die Grundbüchse 14 durch Tellerfedern 31 unter axialer Vorspannung mit der Gehäusewand 5 verbunden ist, werden axiale Auslenkungen der Wellenzapfen 6 elastisch ausgeglichen. Hierzu sind die Tellerfedern 31 innerhalb der Schraubverbindung 25 zwischen Stützringen 32, 32′ eingespannt.

Da die in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten weiteren Abdichtungsanordnungen 35, die über den Stopfbuchsring 13 unmittelbar eine Abdichtung der Wellenzapfen 6, 7 bewirken, gleich ausgebildet sind, ist die in Fig. 2 entsprechend gezeigte Ausbildung nachfolgend näher erläutert.

Hiernach ist der Wellenzapfen 6 im Bereich der Dichtungsanordnung 35 durch eine gepanzerte und feingeschliffene Lauffläche 33 geschützt. Der zwischen der Grundbüchse 14 und dem Wellenzapfen 6 gebildete Ringraum ist längsaxial begrenzt durch eine Auflage 34 der Grundbüchse 14 und durch den Stopfbuchsring 13. In diesem Ringraum sind im Querschnitt mehrere trapezförmige Dichtungsringe 36 hintereinander angeordnet, die sich an der Auflage 34 der Grundbüchse 14 und an einem Lagerring 37 abstützen. Die Dichtungsringe 36 bestehen aus modifziertem Polytetrafluorethylen. Sie sind in ihrer Form und Anordnung flexibel und reduzieren den Spalt zur Dichtfläche auf ein Minimum.

Der Lagerring 37 dient der Abstützung der Grundbüchse 14 bei radialen Auslenkungen des Wellenzapfens 6 und weist eine Durchtrittsbohrung 38 für ein Schmier- und Dichtmittel auf, die mit einer Zuführungsbohrung 39 in der Grundbüchse 14 verbunden ist. Nach außen zur Atmosphäre sind handelsübliche Packungen 42 vorgesehen, die gemeinsam mit den Dichtungsringen 36 über den Stopfbuchsring 13 elastisch in axialer Richtung vorgespannt werden können. Hierzu ist der Stopfbuchsring 13 durch die Kraft längs der Schraubverbindung 26 angeordneter Tellerfedern 44 belastet, so daß die gesamte Abdichtungsanordnung 35 hierdurch elastisch vorgespannt ist.

Durch die plastisch elastischen Eigenschaften der Abdichtungsanordnung 35 ist eine federnde und damit selbsttätig ausgleichende Abdichtung radial zum Wellenzapfen 6 wie auch längsaxial bewirkt. Die Stirnseite der Grundbüchse 14 ist im Bereich der Auflage 34 zum Gehäuseinneren des Misch- und Knetbehälters 1 angeschrägt, wodurch in Verbindung mit einer Anschrägung 43 des Stirnendes 41 der Aufnahmebüchse 15 eine Produktverdrängung ins Innere des Misch- und Knetbehälters 1 erreicht ist.

Zusammen mit der flexiblen Anordnung der Nutringe 17, 18 im Ringraum 16 bildet die Abdichtungsanordnung 35 eine auch größere Auslenkungen des jeweiligen Wellenzapfens 6 ausgleichende Dichtungseinheit. Sie zeichnet sich in dieser Kombination durch eine hohe Dichtwirkung und Standzeit aus.

Claims (8)

1. Abdichtungsanordnung zwischen den Wellen und der Gehäusewand einer Misch- und Knetmaschine mit einer die Durchtrittsbohrung verschließenden Gehäusebüchse und einem längsaxial verschiebbaren Stopfbuchsring, der zur formschlüssigen Anpressung entgegen einer zwischen den Wellenzapfen des Mischwerkzeugs und der Gehäusebüchse angeordneten Auflage mit einem permanent wirkenden Kraftspeicher belastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebüchse (12) aus einer in der Durchtrittsbohrung eingesetzten Aufnahmebüchse (15) und einer dieser konzentrisch zugeordneten sowie mit der Gehäusewand (5) verbundenen, entgegen einem weiteren permanent wirkenden Kraftspeicher längsaxial verschiebbaren Grundbüchse (14) gebildet ist, die zusammen mit der Aufnahmebüchse (15) einen mittels elastischen Dichtungsringen abgeschlossenen und durch ein Druckmedium beaufschlagbaren Ringraum (16) einschließt und daß in einem zwischen der durch einen Ringbund der Grundbüchse (14) gebildeten Auflage (34) und dem Stopfbuchsring (13) längsaxial sowie der Grundbüchse (14) und den Wellenzapfen (6, 7) radial begrenzten weiteren Ringraum in dichter Aufeinanderfolge elastische Dichtungsringe (36, 42) angeordnet sind.

2. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem beaufschlagbaren Ringraum eine geteilte Spannbüchse (19) mit Bewegungsspiel vorgesehen ist, die zur Einkammerung von elastischen Nutringen (17, 17′, 18, 18′) innerhalb der Aufnahmebüchse (15) gebildete und durch das Druckmedium über einen Druckmittelanschluß (20, 20′) in der Aufnahmebüchse (15) beaufschlagbare Ringkammern (29, 30) begrenzt.

3. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial zur Wellenachse geteilte Spannbüchse (19) gleiche Teilhälften (21, 22) bildet, die mittels Druckfedern (23) voneinander getrennt und bei längsaxialem Gleitspiel durch Zylinderstifte (24) gegen Verdrehung gesichert sind.

4. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geteilte Spannbüchse (19) aus zwei koaxial einander zugeordneten und längsaxial gleitend gegeneinander verschiebbaren Ringbundbüchsen (27, 28) gebildet ist, die stirnseitig jeweils einen den Durchmesser und die Lange der Spannbüchse (19) begrenzenden Ringbund aufweisen, wobei eine Ringkammer durch eine innere Ringbundbüchse (28) sowie dem Ringbund der weiteren äußeren Ringbundbüchse (27) begrenzt ist.

5. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Ringbundbüchse (27) längsaxial eine Zuführbohrung (45) für das Druckmedium aufweist, die mit einem Druckmittelanschluß (20′) der Aufnahmebüchse (15) verbunden ist.

6. Abdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Auflage (34) und dem Stopfbuchsring (13) aufeinanderfolgend angeordneten elastischen Dichtungsringe (36, 42) unter Zuordnung eines metallischen Lagerringes (37) aus im Querschnitt trapezförmigen PTFE-Ringen (36) und mehreren Packungsringen (42) gebildet sind.

7. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (37) mit einer radial zur Durchtrittsöffnung der Welle ausgerichteten Durchtrittsbohrung (38) ausgebildet ist, die mit einer Zuführungsbohrung (39) zur Verteilung eines Schmier- und Dichtmittels in der Grundbüchse (14) verbunden ist.

8. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundbüchse (14) und die Aufnahmebüchse (15) am stirnseitigen dem Innenraum des Misch- und Knetbehälters (1) zugeordneten Ende mit einer Anschrägung (43, 43′) ausgebildet sind.