DE4244655C2 - Zellenradschleuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse mit einem Gehäuse, das einen Einlauf, einen Auslauf und dazwi­ schen einen Zellenradraum aufweist, einem im Zellenrad­ raum angeordneten Zellenrad, das eine Welle mit Stegen aufweist, wobei die Stege durch an ihren axialen Enden angeordnete, im Gehäuse abgedichtet geführte Bordschei­ ben miteinander verbunden sind und die Welle Wellen­ stummel aufweist, von denen jeder über mindestens ein einstellbares einen Innenring und einen Außenring auf­ weisendes Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, im Gehäuse drehbar gelagert ist.

Eine derartige Zellenradschleuse ist aus DE-OS 19 45 950 bekannt.

Derartige Zellenradschleusen dienen dazu, Schüttgut von einem Raum niedrigen Drucks in einen Raum höheren Drucks, wie er beispielsweise durch eine pneumatische Förderstrecke gebildet wird, oder umgekehrt zu fördern. Hierbei soll der Fluid- oder Luftverlust über die Zel­ lenradschleuse möglichst gering gehalten werden, mit anderen Worten soll die Fluidströmung, in den meisten Fällen eine Luftströmung, durch die Zellenradschleuse möglichst kleingehalten werden. Da sich das Zellenrad dreht, müssen hierzu bewegte Teile gegeneinander abge­ dichtet werden. Dies ist im Fall der Zellenradschleuse deswegen problematisch, weil sich das Zellenrad auf­ grund der Druckdifferenz über der Zellenradschleuse und einer spielbehafteten Lagerung durch Wälzlager radial verlagert. Auch wenn diese radiale Verlagerung nur ei­ nige wenige zehntel Millimeter beträgt, entstehen hier­ durch Spalte unterschiedlicher Weite, die nur schwer abzudichten sind.

Um diesem Problem abzuhelfen, ist es in EP 0 462 501 A1 vorgeschlagen worden, eine Abdichtanordnung zwischen dem Gehäuse und dem Zellenrad seitlich an der Zellen­ radseite auszubilden. Dies wird in einem Ausführungs­ beispiel durch einen Gleitring realisiert, der in einer Radialnut im Gehäuse beweglich gelagert ist. Gegen die­ sen Gleitring liegt ein an der Bordscheibe axial befe­ stigter abgekröpfter Stützflansch an. Der Gleitring ist gegenüber dem Gehäuse durch zwei O-Ringe abgedichtet. Wenn das Zellenrad radial verlagert wird, läuft der Stützflansch kurzzeitig auf den schwimmend gelagerten Gleitring auf und verschiebt diesen entsprechend radial im Gehäuse. Hierdurch bleibt die Dichtung zwischen dem Zellenrad und dem Gehäuse erhalten.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist jedoch, daß der Gleitring bei einer Verlagerung des Zellenrades zu­ nächst einseitig mit einer Kraft beaufschlagt wird, die aufgrund von durch Reibung verursachten Gegenkräften zu einer Verformung des Gleitrings und damit zu einer un­ gleichmäßigen Ausbildung des Spaltes führen können. Bei wiederholten Lastwechseln trifft das Zellenrad immer stoßartiger auf den Gleitring auf, was zu einer weite­ ren Vergrößerung der Spalte führt.

DE-PS 12 55 038 zeigt ebenfalls eine Zellenradschleuse für pulverförmiges oder körniges Gut, bei der Dichtun­ gen vorgesehen sind, die auf Flansche an den Umfangs­ rändern der Bordscheiben wirken. Diese Dichtungen sind federbeaufschlagt, d. h. sie wirken selbst-nachstellend.

DE 38 02 924 A1 zeigt eine Zellenradschleuse für Tabak­ staub, bei der Dichtringe gegen die Stirnseiten des Zellenrades gedrückt werden. Die Dichtungen sind mit Hilfe von Verstellelementen nachstellbar.

Aus DE 40 19 627 A1 ist es bekannt, bei einer Zellen­ radschleuse eine aus zwei symmetrischen Teilen beste­ hende Verschleißbuchse mit Hilfe eines Elastomer-Flan­ sches gegenüber dem Gehäuse schwimmend abzustützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtig­ keit der Zellenradschleuse zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Zellenradschleuse der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wälzlager spielfrei auf der Welle befestigt ist und das Gehäuse im Bereich des Wälzlagers geschlitzt ist und zur Beseitigung des Spiels zwischen Wälzlager und Gehäuse eine den Innenumfang des Gehäuses vermindernde Spanneinrichtung aufweist.

Hierbei trägt man dem Umstand Rechnung, daß man zwar den Innenring spielfrei auf dem Wellenstummel befesti­ gen kann, etwa durch Aufschrumpfen oder Aufpressen, dies aber beim Außenring nicht gleichzeitig möglich ist. Man könnte sonst ein derartiges Lager nicht oder nur mit erheblichem Aufwand in das Gehäuse einbringen. Durch den Schlitz im Gehäuse im Bereich des Außenringes läßt man aber ein kleines Spiel zu, so daß der Außen­ ring des Lagers in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Durch die Spanneinrichtung kann nun der Innenumfang des Gehäuses an dieser Stelle vermindert werden, so daß der Außenring des Lagers nun auch spielfrei im Gehäuse sitzt. Durch die Beseitigung des Spiels zwischen Welle und Lager bzw. Lager und Gehäuse läßt sich die radiale Verlagerbarkeit des Zellenrades weiter vermindern, wo­ durch die Dichtigkeit verbessert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist hierbei vor­ gesehen, daß der Außenring gegenüber dem Innenring bei gelöster Spanneinrichtung axial verschiebbar ist. Ins­ besondere bei Kugellagern läßt sich das Lager selbst damit praktisch spielfrei machen. Wenn das Lager durch die Verschiebung des Außenrings gegenüber dem Innenring spielfrei gemacht worden ist, wird die Spanneinrichtung betätigt. Der Außenring sitzt dann fest im Gehäuse.

Um die Verlagerbarkeit des Zellenrades in radiale Rich­ tung noch weiter zu vermindern, ist jeder Wellenstummel bevorzugterweise mit mindestens zwei Wälzlagern im Ge­ häuse gelagert. Die beiden Wälzlager, die axial vonein­ ander beabstandet sind, üben damit auch ein Moment auf die Wellenstummel aus, die die Biegelinie der Welle so verändern, daß die maximale Auslenkung geringer wird.

Die Spanneinrichtung ist bevorzugterweise durch zwei im Bereich des Schlitzes im wesentlichen radial vorstehen­ de Flansche gebildet, die mit einem Gewindebolzen mit­ einander verbunden sind. Die Flansche können einstückig am Gehäuse befestigt werden. Mit Hilfe des Gewindebol­ zens läßt sich eine ausreichende Kraft aufbringen, um die beiden Flansche zusammenzuziehen.

Bevorzugterweise ist auf den Wellenstummeln gegen das Kugellager axial nach innen versetzt eine Ringdichtung angeordnet, durch die eine Fluidströmung in die Druck­ kammer hinein erzeugbar ist. Mit Hilfe dieser Fluid­ strömung lassen sich die Lager frei von solchen Ver­ schmutzungen halten, die durch Partikel oder Partikel­ abrieb des Schüttgutes gebildet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Zellenradschleuse als Schnitt I-I nach Fig. 2 und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Zellenradschleuse, teilweise im Schnitt.

Eine Zellenradschleuse 1 weist ein Gehäuse 2 mit Ein­ lauf 3 und Auslauf 4 auf. Zwischen dem Einlauf 3 und dem Auslauf 4 ist ein Zellenradraum 5 angeordnet, in dem sich ein Zellenrad 6 befindet. Das Zellenrad 6 weist eine Welle 7 auf, auf der radial nach außen ge­ richtete Stege 8 befestigt sind. Die Stege 8 sind an ihren axialen Enden durch jeweils eine Bordscheibe 9 verbunden, so daß zwei benachbarte Stege 8 zusammen mit den Bordscheiben 9, der Welle 7 und dem Gehäuse 1 eine Zelle 10 begrenzen. In diese Zelle 10 fällt Schüttgut durch den Einlauf 3 hinein. Bei einer Drehung des Zel­ lenrades in Richtung des Pfeiles 11 wird das Schüttgut zum Auslauf 4 transportiert. Im Auslauf 4 fällt es aus der Zelle 10 heraus.

Zwischen dem Auslauf 4 und dem Einlauf 3 herrscht eine Druckdifferenz. Normalerweise ist der Druck im Einlauf 3 geringer als im Auslauf 4. Um eine durch diese Druck­ differenz hervorgerufene Luftströmung durch die Zellen­ radschleuse 1 so gering wie möglich zu halten, ist ein Dichtungsring 13 für jede Bordscheibe 9 vorgesehen, der auf eine Umfangsfläche 12 der Bordscheibe 9 wirkt. Der Dichtungsring 13 ist in einem Gehäuseteil 14 in einer Radialnut 15 angeordnet und dort radial beweglich. Der Dichtungsring 13 ist durch ein in der Radialnut ange­ ordnetes Elastomerlager 16 auf die Umfangsfläche 12 der Bordscheibe 9 gespannt. Das Elastomerlager 16 ist ring­ förmig geschlossen. Es liegt im Betrieb permanent so­ wohl am Dichtungsring 13 als auch am Grund der Radial­ nut 15 an. Dies wird dadurch erreicht, daß das Elasto­ merlager in der dargestellten Einbaulage bereits in einem vorbestimmten Maße vorgespannt ist. Bei einer Entlastung kann sich das Elastomerlager 16 ausdehnen, so daß die Verbindung zwischen Dichtungsring 13 und Grund der Radialnut 15 gewährleistet ist. Umgekehrt ist die Vorspannung noch so gering, daß eine weitere Kom­ pression des Elastomerlagers 16 möglich ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, das Elastomerlager 16 im entspannten Zustand einen etwa kreisförmigen Quer­ schnitt hat. Bei einer Druckbeaufschlagung kann das Material des Elastomerlagers 16 dann in die bislang noch nicht ausgefüllten Ecken am Grund der Radialnut 15 ausweichen. Hierdurch ist es möglich, daß sich die Bordscheiben 9 und damit das ganze Zellenrad 6 radial etwas bewegen. Die radialen Bewegungen sind sehr klein. Sie liegen in der Größenordnung von wenigen zehnteln Millimetern. Zwischen dem Gehäuseteil 14 bzw. überhaupt dem Gehäuse 2 und den Umfangsflächen 12 der Bordschei­ ben 9 ist in Wirklichkeit natürlich ein kleiner Rings­ palt vorhanden, der eine derartige radiale Bewegung des Zellenrades 6 zuläßt. Dieser Ringspalt ist aber wegen seiner geringen Größe aus der Zeichnung nicht ersicht­ lich.

Die Reibung bzw. die Reibungskraft zwischen Radialnut 15 und Elastomerlager 16 und auch die Reibungskraft zwischen Elastomerlager 16 und Dichtungsring 13 sind größer als die Reibung zwischen Dichtungsring 13 und Umfangsfläche 12 der Bordscheiben 9 des Zellenrades 6. Hierdurch wird erreicht, daß der Dichtungsring 13 in Umfangsrichtung ortsfest im Gehäuseteil 14 verbleibt, er wird also mit anderen Worten bei einer Drehung des Zellenrades 6 nicht mitgenommen. Ein Verschleiß des Dichtungsringes 13, der durch eine Reibung zwischen bewegten Teilen entsteht, wird damit auf die Fläche be­ grenzt, die der Umfangsfläche 12 der Bordscheiben 9 benachbart ist.

Vom Dichtungsring 13 aus gesehen axial nach innen ver­ setzt ist in einer weiteren Radialnut 17 ein Spülring 18 angeordnet. Dichtungsring und Spülring haben im we­ sentlichen den gleichen Aufbau. Allerdings ist ein Strömungspfad 19 durch den Spülring 18 vorgesehen, der wendel- oder schraubenlinienförmig ausgebildet ist. Zwischen dem Dichtungsring 13 und dem Spülring 18 ist ein Druckraum 20 gebildet, der über einen Kanal 21 mit einer Drosselstelle 22 in der Bordscheibe 9 mit einer Druckkammer 23 verbunden ist, die stirnseitig zwischen der Bordscheibe 9 und dem Gehäuse 2 vorgesehen ist.

Die Welle 7 weist auf jeder Seite Wellenstummel 24 auf. Auf jedem Wellenstummel 24 sind zwei Kugellager 25, 26 angeordnet. Jedes Kugellager weist einen Innenring 27, 28 und einen Außenring 29, 30 sowie einen Satz Kugeln 31, 32 auf. Die Innenringe 27, 28 der Kugellager 25, 26 sind spielfrei auf dem Wellenstummel 24 angebracht. Sie können beispielsweise aufgeschrumpft, aufgepreßt oder mit einer entsprechenden Passung aufgebracht sein. Die Außenringe 29, 30 der Kugellager 25, 26 sind in Axial­ richtung verschiebbar. Hierdurch lassen sich die Kugel­ lager 25, 26 spielfrei einstellen. Zum Verschieben und Spannen kann beispielsweise ein Ring 33 vorgesehen sein, der mit Hilfe von Schrauben 34, die in Umfangs­ richtung verteilt sind, mehr oder weniger stark an das Gehäuse 2 herangebracht werden kann.

Das Gehäuse 2 weist im Bereich der Kugellager einen Schlitz 35 auf. Auf beiden Seiten des Schlitzes sind Flansche 36, 37 angeordnet, die durch einen Gewindebol­ zen 38 bzw. eine Schraube aneinander angenähert werden können. Wenn der Gewindebolzen 38 festgezogen wird, verringert sich damit auch die Größe des Schlitzes 35 und damit der Innenumfang des die Außenringe 29, 30 der Kugellager 25, 26 aufnehmenden Gehäuses. Hierdurch läßt sich erreichen, daß auch die Außenringe 29, 30 der Ku­ gellager 25, 26 spielfrei im Gehäuse 2 aufgenommen sind. Insgesamt läßt sich das Zellenrad 6 zumindest in radialer Richtung spielfrei im Gehäuse 2 lagern.

Die Verwendung von zwei Kugellagern, deren Wirkebenen axial voneinander beabstandet sind, hat den Vorteil, daß die Biegelinie der Welle 7 verändert wird. Sie flacht sich ab, d. h. die maximale Durchbiegung der Wel­ le 7 wird verringert. Zusammen mit der Spielfreiheit in radialer Richtung bewirkt dies, daß die radiale Bela­ stung der Dichtungsringe 13 bzw. der Spülringe 18 sehr kleingehalten werden kann.

Axial gegenüber den Kugellagern 25, 26 nach innen ver­ setzt sind zwei Dichtungen 39, 40 sowie eine Ringdich­ tung 41 angeordnet. Zwischen der Dichtung 40 und der Ringdichtung 41 ist ein Anschluß 42 vorgesehen, durch den Druckluft zugeführt werden kann. Die Druckluft strömt dann durch einen Spalt zwischen der Ringdichtung 41 und dem Wellenstummel 24 in die Druckkammer 23 und baut dort einen vorbestimmten Druck auf.

Die Luft strömt aus der Druckkammer 23 durch den Kanal 21 mit Drosselstelle 22 in den zwischen Dichtungsring 13 und Spülring 18 gebildeten Druckraum 20. Von dort strömt sie weiter zwischen der Umfangsfläche 12 der Bordscheibe 9 und dem Spülring 18, genauer gesagt durch den Strömungspfad 19, in den Einlauf 3 und den Auslauf 4. Die Menge der ausströmenden Druckluft ist durch den Druck und den Strömungswiderstand bestimmt, der durch die Drosselstelle 22 bzw. den Strömungspfad 19 hervor­ gerufen wird. Die Drosselstelle 22 sollte hierbei so dimensioniert sein, daß der Druck im Druckraum 20 nur geringfügig größer als der Druck im Auslauf 4 ist. Eine kleine Strömung durch den Spülring 18 hindurch reicht aus, um eingetragene Partikel wieder nach außen zu tra­ gen. Entsprechend niedrig kann auch der Druck in der Druckkammer 23 ausgebildet sein. Die Druckdifferenz über den Dichtungsring 13 kann daher sehr kleingehalten werden, so daß der Dichtungsring nicht übermäßig durch eine Druckdifferenz belastet wird. Insgesamt ist aber der Druck in der Druckkammer 23 größer als im Einlauf 3 oder im Auslauf 4, so daß der Dichtungsring 13 auf je­ den Fall nur in eine einzige Richtung druckmäßig bela­ stet wird.

Durch die Luftströmung von der Druckkammer 23 durch den Spülring 18 hindurch tritt zwar ein gewisser Luftver­ brauch auf. Die Strömung bewirkt aber eine außerordent­ lich gute Reinigung, so daß praktisch keine Partikel bis zum Dichtungsring 13 vordringen können. Die Stand­ zeit des Dichtungsrings 13 wird damit beträchtlich er­ höht. Durch den schraubenlinienförmigen Verlauf des Strömungspfades 19 wird einerseits ein relativ großer Strömungswiderstand aufgebaut, durch den die Luftver­ luste klein gehalten werden. Andererseits ist aber si­ chergestellt, daß die gesamte axiale Erstreckung des Spülrings 18 regelmäßig von eingedrungenen Partikeln gesäubert wird.

Claims (5)

1. Zellenradschleuse mit einem Gehäuse, das einen Ein­ lauf, einen Auslauf und dazwischen einen Zellenrad­ raum aufweist, und mit einem im Zellenradraum an­ geordneten Zellenrad, das eine Welle mit Stegen aufweist, wobei die Stege durch an ihren axialen Enden angeordnete, im Gehäuse abgedichtet geführte Bordscheiben miteinander verbunden sind, und die Welle Wellenstummel aufweist, von denen jeder über mindestens ein einstellbares einen Innenring und einen Außenring aufweisendes Wälzlager, insbesonde­ re ein Kugellager, im Gehäuse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (25, 26) spielfrei auf der Welle befestigt ist und das Ge­ häuse (2) im Bereich des Wälzlagers (25, 26) ge­ schlitzt ist und zur Beseitigung des Spiels zwi­ schen Wälzlager (25, 26) und Gehäuse (2) eine den Innenumfang des Gehäuses (2) vermindernde Spannein­ richtung (36, 37, 38) aufweist.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenring (29, 30) gegen­ über dem Innenring (27, 28) bei gelöster Spannein­ richtung (36-38) axial verschiebbar ist.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Wellenstummel (24) mit mindestens zwei Wälzlagern (25, 26) im Gehäuse (2) gelagert ist.

4. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannein­ richtung (36-38) durch zwei im Bereich des Schlit­ zes (35) im wesentlichen radial vorstehende Flan­ sche (36, 37) gebildet ist, die mit einem Gewindebol­ zen (38) miteinander verbunden sind.

5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wellen­ stummel (24) axial gegen das Wälzlager (25, 26) nach innen versetzt eine Ringdichtung (41) ange­ ordnet ist, durch die eine Fluidströmung in die Druckkammer (23) hinein erzeugbar ist.