DE4135395A1 - Zellenradschleuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Schüttgüter können bisher mit Hilfe allgemein bekannter Zellenradschleusen aus einem Silo in einen Raum gleichhohen, höheren oder niedrigeren Druckes bis zu einem Differenzdruck von ca. 3,5 bar dosiert ausgetragen werden. Die Zellenradschleuse besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem sich darin drehenden Rotor mit horizontaler Längsachse und mit daran befestigten radialen Schaufeln zur Bildung von Kammern oder Taschen für das Schüttgut. Das z. B. aus einem Silo geförderte Schüttgut wird dann über einen oberen Schüttgutzulauf in die Taschen des Rotors - auch Zellenrad genannt - gefüllt und nach einer Drehung um ca. 180° an der Unterseite über einen Schüttgutauslauf entleert. Dabei unterscheidet man zwischen Austrags- und Durchblasschleusen, die das Schüttgut im unteren Bereich des Zellenrades im freien Fall ausgetragen bzw. bei welchen die Zellenradkammern quer zur Laufrichtung durch einen Luftstrom entleert werden.

Zwischen dem unteren Schüttgutauslauf und dem oberen Schüttgutzulauf können Druckdifferenzen bestehen, die durch den Förderdruck im Schüttgutauslauf und der damit verbundenen Förderleitung entstehen. Um beim Ausgleich der Druckdifferenz zu starke Druckverluste aufgrund von Falschluft in der Zellenradschleuse zu vermeiden, muß der Spalt zwischen dem Zellenrad bzw. dem Rotor und dem Zellenradgehäuse möglichst klein gehalten werden. Mit zunehmender Größe der Zellenradschleuse sowie durch Druckbelastung, Erwärmung, Materialunterschiede und nicht zuletzt durch Fertigungsungenauigkeiten können sehr kleine Spalte in der Größenordnung von 1/10 mm nur schwer eingehalten werden.

Ein weiteres Problem bei derartigen Zellenradschleusen liegt darin, daß diese mit unterschiedlichsten Produkten zur Förderung beaufschlagt werden. Um eine Produktvermischung zu vermeiden, ist daher vor jedem Produktwechsel eine vollständige Reinigung des Inneren der Zellenradschleuse erforderlich. Hierzu ist beispielsweise eine Zellenradschleuse mit horizontaler Rotorwelle bekannt geworden, bei welcher das komplette Zellenrad seitlich aus dem Zellenradgehäuse herausgezogen werden kann. Hierfür wird das Zellenrad an einem seitlichen Abschlußflansch befestigt. Der Abschlußflansch ist seinerseits an einem Führungs- oder Lagerbock befestigt, der auf zwei parallelen, übereinander oder diagonal gegenüberliegenden Führungsstangen gleitend geführt ist. Der komplette Rotor bzw. das Zellenrad wird damit seitlich aus dem zylindrischen Gehäuse herausgezogen, so daß sowohl das Zellenrad als solches als auch der Innenraum des Zellenradgehäuses für eine Reinigung zugänglich ist, sofern das Zellenrad weit genug aus dem Zellenradgehäuse herausgezogen wird.

Um eine zufriedenstellende Zugänglichkeit sowohl zum Zellenrad als auch zum Inneren des Zellenradgehäuses zu ermöglichen muß das Zellenrad mindestens in seiner kompletten Länge aus dem Zellenradgehäuse herausziehbar sein, und darüber hinaus wird noch eine zusätzliche Ausfahrlänge benötigt, um einen einigermaßen freien Zugang zum Inneren des Zellenradgehäuses zu ermöglichen.

Bei einer bekannten Einrichtung sind zur Erzielung einer besseren Zugänglichkeit die Führungsstangen für den Führungsbock des Zellenrades übereinander angeordnet, wobei das komplette Zellenrad nach dem Herausziehen aus dem Zellenradgehäuse um die obere Führungsstange als horizontale Drehachse geschwenkt werden kann. Ein solcher Schwenkvorgang ist nur bei kleineren Zellenradschleusen mit leichterem Zellenrad möglich. Außerdem wird durch die mögliche Verschwenkbarkeit die Lagegenauigkeit des Zellenrades selbst beeinträchtigt.

Die beschriebenen Einrichtungen haben den Nachteil, daß das Ausfahren und Einfahren des Zellenrades bei den gewünschten sehr kleinen Spalten zwischen Zellenrad und Zellenradgehäuse außerordentlich schwierig wird. Vor allem beim Wiedereinfahren des Zellenrades in das Zellenradgehäuse muß aufgrund der kleinsten Spalte eine außerordentlich genaue Führung des Zellenrades vorhanden sein, was aufgrund des hohen Gewichtes des Zellenrades und der damit verbundenen Durchbiegung der Führungen, trotz zum Teil vorgesehener Unterstützung des Zellenrades, nicht immer gewährleistet ist. Bei einem Spiel zwischen Zellenrad und Zellenradgehäuse von z. B. 1/10 mm macht sich bereits eine geringe Schräglage durch ein Anstoßen des einzuführenden Zellenrades am äußeren Zellenradgehäuse negativ bemerkbar und hinterläßt in der Regel sogar Schleifspuren im Gehäuse, und zwar überwiegend in Einführrichtung.

Beim Einschieben des Zellenrades in das Zellenradgehäuse stellt auch die lagerichtige Einführung der Zellenradwelle mit Mitnehmer in die entsprechende Lagerhülse des Antriebsrades ein Problem dar. Der einzuführende Wellenstumpf muß mit seinen Mitnehmerelementen wie Paßfeder, Vielkeilwelle usw. stoßfrei in die Lagerhülse des Schleusenantriebrades geschoben werden, um ungewollte Deformationen am Mitnahmeelement der Zellenradwelle und dem Gegenstück in der Lagerhülse des Schleusenantriebsrades zu vermeiden, denn beim Zusammenschieben dieser Teile ist es in der Praxis sehr schwierig, diese lagerichtig zueinander in Position zu bringen. So kommt es z. B. bei falscher Zellenradposition zu einem Aufknallen der Paßfeder auf die Stirnseite der Lagerhülse neben der Paßfedernut und damit ggf. zu einer Beschädigung beider Teile. Ein reibungsloses Einführen des Wellenstumpfes in die entsprechenden Aufnahmen ist stets problematisch, da durch fehlende Sichtmöglichkeit während der Einführung des Zellenrades in das Gehäuse die richtige Zellenradposition eher Zufall als Regel ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und insbesondere eine Zellenradschleuse zu schaffen, dessen Rotor ohne Verkanten aus dem Rotorgehäuse entfernt und nach erfolgter Reinigung problemlos und exakt wieder eingeführt werden kann, d. h. es soll bei einer optimalen Reinigungsmöglichkeit ein problemloses Zusammenfügen des Rotors bzw. Zellenrades in das zugehörige Zellenradgehäuse ermöglicht werden. Dies soll vor allem auch bei schweren Zellenradschleusen mit geringsten Spalten zwischen Rotor und Rotorgehäuse der Fall sein.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Zellenradschleuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Vorteile der Erfindung:

Die erfindungsgemäße Zellenradschleuse hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß das Aus- und Einfahren des Zellenrades in das Zellenradgehäuse aufgrund der konischen Ausbildung der Teile völlig problemlos erfolgen kann. Bereits nach einer geringfügigen axialen Verschiebung zwischen Zellenrad und Zellenradgehäuse vergrößert sich der Spalt zwischen diesen Teilen sehr stark, so daß ein problemloses Hantieren der Teile ermöglicht wird. Hierdurch brauchen die Führungseinrichtungen und insbesondere die Führungsstangen nicht mit der entsprechenden hohen Paßgenauigkeit und Präzision hergestellt werden. Es reicht, wenn die genaue Führung des Zellenrades kurz vor der endgültig zusammengebauten Lage erreicht wird. Erst in diesem Zustand haben sich Zellenrad und Zellenradgehäuse aufgrund der im Querschnitt konischen Ausbildung soweit einander angenähert, daß die kleinsten Spalte eingestellt sind.

Aufgrund des beim Herausziehen des Zellenrades ständig größer werdenden Spaltes zwischen den Teilen wirkt sich auch eine eintretende Durchbiegung der Führungen für das Zellenrad aufgrund des hohen Gewichtes nicht mehr negativ aus, so daß es nicht zu einer Verkantung zwischen Zellenrad und Zellenradgehäuse kommen kann. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Führung des Zellenrades vereinfacht ausgeführt werden darf.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Erfindung dahingehend, daß das Zellenrad an einem seitlichen Abschlußflansch des Zellenradgehäuses befestigt und dieser seinerseits mit einem Führungs- und Lagerbock verbunden ist, der an zwei übereinanderliegenden Führungsstangen längs verschiebbar ist. Diese Anordnung ermöglicht das Auffangen von Biegemomenten und eine gute seitliche Zugänglichkeit zum Gehäuseinneren der Zellenradschleuse.

Die Anordnung von übereinanderliegenden Führungsstangen hat in Weiterbildung der Erfindung auch den Vorteil, daß diese über eine senkrechte Drehachse z. B. um 90° nach außen verschwenkbar gelagert sind, so daß sich das herausgezogene Zellenrad auf einfache Weise aus der horizontalen Längsachse in einer horizontalen Ebene wegschwenken läßt. Dies geschieht ohne daß das Zellenrad angehoben werden muß. Hierdurch wird die freie Zugänglichkeit des Gehäuseinneren der Zellenradschleuse noch weiter verbessert.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Zellenrades mit einer verlängerten Antriebswelle, die bereits bei noch nicht in das Gehäuse eingeführtem Zellenrad mit den entsprechenden Führungselementen in Eingriff steht. Beim manuellen Einführen des Zellenrades in das Gehäuse kann die Bedienerperson optisch das Ineinandergleiten der Mitnehmerelemente der Antriebswelle in die zugehörige Lagerhülse beobachten und durch Drehung des Zellenrades ggf. korrigieren. Ab Einführung der Antriebswelle in die Lagerhülse wird eine Dreipunktlagerung erzielt, die aus der Führung an den beiden seitlichen Führungsstangen und der zusätzlichen zentrischen Führung der Antriebswelle besteht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Zellenradschleuse im zusammengebauten Zustand,

Fig. 2 die Ansicht nach Fig. 1 mit aus dem Zellenradgehäuse herausgezogenem Zellenrad und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 2 mit zusätzlich angedeutetem geschwenktem Zellenrad.

Beschreibung der Erfindung:

Die in den Fig. 1 bis 3 in verschiedenen Darstellungen gezeigte Zellenradschleuse 1 besteht aus einem Gehäuse 2 mit einem sich darin befindenden Zellenrad oder Rotor 3 mit horizontaler Rotorwelle 4. Auf der Rotorwelle 4 sind radiale Schaufeln 5 angeordnet, die die Kammern für das zu fördernde Schüttgut bilden. Im oberen Bereich der Zellenradschleuse 1 befindet sich ein Schüttgutzulauf 6, im unteren Bereich ein Schüttgutauslauf 7. Der Schüttgutzulauf kann mit einem darüber angedeuteten Silo 8 für Schüttgut verbunden sein. Der Schüttgutauslauf 7 ist beispielsweise mit einer Förderleitung 9 verbunden, für den Abtransport des aus der Zellenradschleuse auszutragenden Schüttgutes.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen, zylindrischen Innenbohrung im Zellenradgehäuse zur Aufnahme des Zellenrades, ist bei der vorliegenden Erfindung die Innenbohrung 10 des Zellenradgehäuses 2 konisch, d. h. kegelstumpfartig ausgebildet. In Fig. 2 ist dieser Konuswinkel der Gehäusebohrung mit α bezeichnet. Gleichermaßen ist auch das Zellenrad 3 an seiner Außenkontur mit einem konischen Querschnitt versehen, der ebenfalls den Winkel α aufweist, so daß die ineinandergefügten Teile des Zellenrades 3 im Zellenradgehäuse 2 einen gleichbleibenden Spalt zwischen sich bilden.

Der Konuswinkel α der Innenbohrung 10 des Zellenradgehäuses sowie der Außenkontur 11 des Zellenrades 3 kann einen Wert α bis ca. 5° einnehmen.

Das Zellenradgehäuse 2 weist einen linken seitlichen Abschlußflansch 12 sowie einen rechten Abschlußflansch 13 auf, die mit dem Zellenradgehäuse 2 über eine Schraubverbindung 14 verbunden sind. Gemäß der Figurendarstellung ist das Zellenrad 3 mit dem rechten Abschlußflansch 13 drehbar verbunden, wobei am Abschlußflansch 13 ein Lager- und Führungsbock 15 vorgesehen ist, der zwei hintereinanderliegende Wälzlager 16, 17 für einen in den Lagerbock 15 verlängerten Bereich 18 der Rotorwelle 4 aufweist. Der innere Teil 19 des Lagerbocks 15 zur Aufnahme der Wälzlager 16, 17 ist mit einer Dichtung 20 gegenüber dem Zellenrad 3 abgedichtet. Das Zellenrad 3 ist damit gegenüber dem Abschlußflansch 13 im Lagerbock 15 drehbar gelagert.

Der Lagerbock 15 weist an seinem seitlichen Bereich vier Führungsflansche 21-24 auf, die mit zwei übereinanderliegenden Führungsstangen 25, 26 Längsverschiebar verbunden sind. Dabei dienen die beiden oberen Führungsflansche 21, 22 zur Führungsverbindung mit der oberen Führungsstange 25 und die beiden unteren Führungsflansche 23, 24 zur Verbindung mit der unteren Führungsstange 26. Die Führungsstangen 25, 26 sind in ihrem hinteren Bereich über ein Verbindungsjoch 27 miteinander starr verbunden. In ihrem dem Zellenradgehäuse 2 zugewandten Bereich sind die Führungsstangen 25, 26 mit dem Zellenradgehäuse schwenkbar verbunden.

Wie aus der Draufsicht der Zellenradschleuse in Fig. 3 ersichtlich, sind die beiden übereinanderliegenden Führungsstangen 25, 26 verschwenkbar am Zellenradgehäuse 2 angelenkt. Hierfür ist im Bereich der Mittelachse 45 des Rotorgehäuses 2 ein Schwenklager 28 mit vertikaler Schwenkachse 29 vorgesehen, in welchem die Führungsstangen 25, 26 befestigt sind. Die Befestigung erfolgt über ein Einsteckgehäuse 30 für die jeweilige Führungsstange. Hierdurch kann das aus dem Zellenradgehäuse 2 herausgefahrene Zellenrad 3 um beispielsweise 90° in Pfeilrichtung 31 in die in Fig. 3 dargestellte gestrichelte Lage verschwenkt werden. Die geschwenkte Lage ist mit gestrichenen Bezugszeichen strichpunktiert dargestellt. Der Schwenkvorgang erfolgt in einer horizontalen Ebene, ohne daß das Zellenrad 3 angehoben werden muß.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 weiterhin ersichtlich, weist das Zellenrad bzw. der Rotor 3 eine Rotorwelle 4 auf, die nicht nur nach rechts zur Lagerung der Rotorwelle im Lagerbock 15 um einen Wellenabschnitt 18, sondern auch nach links um einen weiteren Wellenabschnitt 32 verlängert ist. Bei herkömmlichen Zellenradschleusen ist hierfür nur ein kurzer Wellenstumpf vorgesehen, der zur seitlichen Lagerung des Zellenrades 3 dient. Zur beidseitigen Lagerung der Rotorwelle 4 weist der linke Abschlußflansch 12 ebenfalls ein Lagergehäuse 33 auf, in welchem die beiden Wälzlager 34, 35 für die Rotorwelle 4 angeordnet sind. Eine entsprechende Dichtung 36 dichtet die Wälzlager gegenüber dem Innenraum 37 des Zellenradgehäuses 2 ab.

Der Antrieb des Zellenrades 3 erfolgt über den Wellenabschnitt 32 der Rotorwelle 4. Hierfür ist ein Antriebsritzel 38 vorgesehen, welches von einem Motor 39 angetrieben wird (siehe Fig. 2, Fig. 3). Der Antrieb des Antriebsritzels 38 wird auf eine drehbare Antriebshülse 40 übertragen, die durch die Wälzlager 34, 35 gelagert ist.

Innerhalb der Antriebshülse 40 befindet sich z. B. eine Längsnut 41, die mit der Paßfeder 42 des Wellenabschnitts 32 in Eingriff steht. Die Paßfeder 42 kann auch als Teilabschnitte mit entsprechender Einrasterung in einer Nut ausgebildet sein. Der Wellenabschnitt 32 weist eine Länge l₁ auf, die länger ist als die Breite b des Zellenradgehäuses 2. Für den Antrieb des Zellenrades 3 würde an sich ein kurzer Wellenstumpf reichen, der mit seiner Paßfeder 42 in ausreichender Länge in die Antriebshülse 40 eingreift. Gemäß der Erfindung wird jedoch der Wellenabschnitt 32 so lang ausgeführt, daß dieser zusätzlich als Führungsmittel beim Herausziehen des Zellenrades 3 aus dem Zellenradgehäuse 2 dient. Erst wenn das Zellenrad 3 mit einer Länge l₂ < 10 cm aus dem Gehäuse 2 herausgezogen ist, löst sich die Führungsverbindung zwischen dem Wellenabschnitt 32 und der Antriebs- bzw. Lagerhülse 40. Beim Einschieben des Zellenrades in das Zellengehäuse ergibt sich der Vorteil, daß man optisch den Einführvorgang des Wellenabschnitts 32 in die Lagerhülse 40 genau verfolgen und ggf. die Übereinstimmung von Paßfedernut und Paßfeder 41, 42 durch Drehung der Rotorwelle sehr einfach und dennoch genau ausrichten kann. Die Spitze 43 des Wellenabschnitts 32 ist hierfür konisch zulaufend ausgeführt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, muß der lange Wellenabschnitt 32 bei Durchführung der Schwenkbewegung des Zellenrades um 90° (siehe Pfeil 31) ohne Anstoßen am Inneren des Zellenradgehäuses vorbeigeführt werden. Diese Bewegungskurve ist mit Pfeil 44 dargestellt. Eine solche Bewegung kann dadurch völlig problemlos erfolgen, als daß die vertikale Schwenkachse 29 etwa in die Längsmittelebene 45 des Zellenradgehäuses 2 gelegt wird. Hierdurch führt der Wellenabschnitt 32 eine von der horizontalen Längsmittelachse 46 nur geringförmig abweichende Bewegung aus. Eine gegenseitige Behinderung zwischen Wellenabschnitt 32 und Gehäuse 2 findet nicht statt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Grundgedankens. In diesem Zusammenhang sei es erwähnenswert, daß durch die konische Ausbildung von Zellenrad 3 und Zellenradgehäuse 2 eine Veränderung des Spaltes oder eine exakte Justierung zwischen beiden Teilen leicht durch eine axiale Verschiebung der Teile zueinander vorgenommen werden kann. Je weiter das Zellenrad in das Zellenradgehäuse eingeschoben wird, um so kleiner wird der dazwischenliegende Spalt. Zur Verstellung der Spaltbreite können beispielsweise die beiden als Abschlußflansche 12, 13 ausgebildeten Seitenschilder axial nachgestellt werden, oder es kann mittels Paßscheiben oder dergleichen an diesen Seitenschildern ein Längenausgleich erzielt werden. Maßgeblich ist der gleichbleibende Konuswinkel oder Kegelwinkel zwischen Zellenrad 3 und Zellenradgehäuse 2.

Will man eine solche Spaltvariation vorsehen, so empfiehlt sich ein größerer Kegelwinkel α, da sonst ein zu großer axialer Weg zur Verstellung der Spaltbreite erforderlich wäre.

Claims (8)

1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut oder dergleichen, bestehend aus einem, um eine horizontale Rotorwelle in einem Rotorgehäuse sich drehenden Rotor mit radialen Schaufeln zur Bildung von Schüttgutkammern, wobei zur Reinigung der Zellenradschleuse der Rotor seitlich aus dem Rotorgehäuse an Führungen herausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Lauffläche im Zellenradgehäuse (2) und die äußere Kontur des im Zellenradgehäuse laufenden Rotors (3) einen gleichen konischen Querschnittsverlauf (Winkel α) aufweisen.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) an einem seitlichen Anschlußflansch (13) des Zellenradgehäuses (2) drehbar befestigt ist, wobei der seitliche Abschlußflansch (12) mit einem Führungs- und Lagerbock (15) für die Rotorlagerung verbunden ist, und daß der Führungs- und Lagerbock (15) für den Rotor (3) an Führungsstangen (25, 26) längsverschiebbar gelagert ist.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Führungsstangen (25, 26) übereinanderliegend am Zellenradgehäuse (2) befestigt sind, auf welchen der Führungs- und Lagerbock (15) mittels zwei oberen (21, 22) und zwei unteren (23, 24) Lagern längsverschiebbar gleitet.

4. Zellenradschleuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (25, 26) für den Lager- bzw. Führungsbock (15) seitlich am Zellenradgehäuse (2) in einem Schwenklager (28) mit vertikaler Drehachse (29) horizontal schwenkbar gelagert sind.

5. Zellenradschleuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager (28) mit seiner vertikalen Schwenkachse (29) etwa in der Mitte der Seitenwandung des Zellenradgehäuses (Längsmittelebene 45) angeordnet ist.

6. Zellenradschleuse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (25, 26) mit hieran geführtem Rotor (3) um einen Winkel bis zu ca. 90° verschwenkbar gelagert sind.

7. Zellenradschleuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) einen über die Rotorwelle (4) seitlich hinausragenden Wellenabschnitt (32) als Lager- und Antriebswellenabschnitt aufweist, der bei aus dem Zellenradgehäuse (2) herausgezogenem Rotor (3) mit der gegenüberliegenden Antriebshülse (40) formschlüssig in Eingriff steht.

8. Zellenradschleuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) bis zum Herausfahren aus dem Zellenradgehäuse (2) eine wenigstens an drei Punkten gelagerte Führung aufweist, die als seitliche Führung an den beiden Führungsstangen (25, 26) und als zentrische Führung am Wellenabschnitt (32) ausgebildet ist.