DE4301774A1 - Zellenradschleuse - Google Patents
ZellenradschleuseInfo
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- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G53/00—Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
- B65G53/34—Details
- B65G53/40—Feeding or discharging devices
- B65G53/46—Gates or sluices, e.g. rotary wheels
- B65G53/4608—Turnable elements, e.g. rotary wheels with pockets or passages for material
- B65G53/4625—Turnable elements, e.g. rotary wheels with pockets or passages for material with axis of turning perpendicular to flow
- B65G53/4633—Turnable elements, e.g. rotary wheels with pockets or passages for material with axis of turning perpendicular to flow the element having pockets, rotated from charging position to discharging position, i.e. discrete flow
Description
Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schüttgüter können mit Hilfe allgemein bekannter
Zellenradschleusen aus einem Silo in einen Raum gleich hohen,
höheren oder niedrigeren Drucks dosiert ausgetragen werden.
Hierbei treten durchaus Differenzdrücke bis ca. 3,5 bar auf.
Dabei werden die zwischen den radialen Schaufeln eines um
eine horizontale Welle in einem zylindrischen Gehäuse
drehenden Rotors gebildeten Taschen an der Oberseite mit
Schüttgut gefüllt und nach einer Drehung um ca. 180° an der
Unterseite entleert (z. B. US-PS 3,797,890). Sofern zwischen
dem oberen Schüttgutzulauf, z. B. aus einem Silo, und dem
unteren Schüttgutauslauf in einer Förderleitung ein
wesentlicher Druckunterschied besteht, wirkt sich dieser als
Druckbelastung auf das Zellenrad aus. Beispielsweise kann der
untere Schüttgutauslauf mit einer Förderleitung unter einem
Überdruck von 1 bar verbunden sein. Bei einer
Zellenradschleuse in der Größe von beispielsweise
Länge×Breite = 500 mm×500 mm tritt dann eine Belastung
auf die Rotorwelle von z. B. 25 kN auf. Diese von unten auf
die horizontale Rotorwelle wirkende Kraft bewirkt eine
Belastung auf die seitlichen Lager und eine Durchbiegung der
Rotorwelle. Aufgrund ihrer Funktion weisen Zellenradwellen
jedoch starke Querschnittssprünge auf. Im Bereich des
Übergangs von Welle mit Stegen zum normalen runden
Wellenschaft ergeben sich dabei Verhältnisse von ca. 20 bis
50 für Flächenträgheitsmomente und Widerstandsmomente. Das heißt
im Bereich der Stege ist die Welle sehr steif, im Bereich der
Lagerung im oben angegebenen Verhältnis weniger steif. Die
Wellenenden biegen sich daher unter Last sehr viel stärker
durch, wodurch auch der mittlere Bereich des Zellenrades
stärker aus der Mittelposition ausgelenkt wird. Um ein
Anstreifen im Gehäuse zu verhindern, müssen deshalb oft die
Luftspalte zwischen Zellenrad und Gehäuse vergrößert werden,
was zu unerwünschten erhöhten Leckluftverlusten führt.
Umfangreiche technische Maßnahmen zur Einhaltung von kleinen
Spaltbreiten sind beispielsweise in der nicht
vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 41 35 594 der
Anmelderin beschrieben. In dieser Druckschrift wird
vorgeschlagen, in axialer Verlängerung außerhalb der
Wellenlagerung des Zellenrades dem Biegemoment der
Zellenradwelle entgegengesetzte Kompensationsmomente
auszuüben, um somit die Durchbiegung des Zellenrades, d. h.
vor allem der Zellenradwelle, zu verringern. Die technische
Ausführung zur Ausübung derartiger Kompensationsmomente führt
jedoch zu einem vergleichsweise großen Aufwand.
Demgegenüber bietet eine erfindungsgemäße Zellenradschleuse
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 den
Vorteil, daß eine Verringerung der Zellenraddurchbiegung und
somit eine Verkleinerung der auftretenden Randspalten allein
durch eine entsprechende Formgebung des Zellenrads erreicht
wird, wobei der neuen Wellenkonzeption der Gedanke zugrunde
liegt, Material dort einzusparen, wo es kaum einen Beitrag
zur Steifigkeit leistet, dafür aber dort die Steifigkeit zu
erhöhen, wo es notwendig ist. Die Folge ist eine geringere
Durchbiegung des gesamten Zellenrades. Dadurch kann der Spalt
zwischen Zellenradsteg und Zellenradgehäuse verringert
werden, wodurch sich die Leckluftverluste entsprechend
verringern.
Das Zellenrad wird daher, um Material zu sparen, gezielt an
den kritischen Stellen, d. h. an den beiden axialen
Verlängerungen, mittels derer das Zellenrad drehbar gelagert
ist, durch eine Formgebung mit entsprechendem Querschnitt
versteift. Im Bereich der Zellenradschaufeln ist das
Zellenrad durch die radiale Anordnung der Zellenradschaufeln
so biegefest, daß es in diesem Bereich keiner weiteren
Versteifungen bedarf. Diese Anordnung der Zellenradschaufeln
ist derart stabil, daß sogar ein Zellenrad denkbar wäre, bei
dem die Zellenradschaufeln im Bereich der Rotationsachse
miteinander verbunden sind, ohne hierfür in diesem Bereich
eigens eine Drehwelle vorzusehen.
Kritisch im Hinblick auf eine mögliche Durchbiegung des
Zellenrads sind aber die zur Lagerung vorgesehenen axialen
Verlängerungen des Zellenrades im Anschluß an den die
Schaufeln aufweisenden Bereich. Diese axialen Verlängerungen
werden innerhalb eines Versteifungsabschnitts in ihrem
Durchmesser daher gezielt erweitert, so daß eine Durchbiegung
des Zellenrads in diesem Bereich vermieden wird. Die axialen
Verlängerungen fügen sich also mit ihren
Versteifungsabschnitten zumindest in ihrem radial außen
liegenden Bereich an die Ränder der Zellenradschaufeln an.
Wenn im zentralen Bereich der Zellenradschaufeln eine die
Verlängerungen verbindende Drehwelle vorgesehen ist, so kann
diese mit relativ kleinem Durchmesser versehen sein, der erst
beim Übergang in die Versteifungsabschnitte der axialen
Verlängerungen sprunghaft zunimmt. Diese Drehwelle ist, falls
sie überhaupt vorgesehen wird, durch die radialen
Zellenradschaufeln, wie oben angeführt, derart versteift, daß
sie mit vergleichweise kleinem Durchmesser ausgebildet wird.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen werden
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung
möglich.
Vorteilhafterweise wird der Durchmesser der axialen
Verlängerungen des Zellenrads an jeder Stelle größer oder
gleich einem Wert gewählt, der sich aus der Forderung nach
gleicher Biegefestigkeit an jeder Stelle einer sich über die
Verlängerungen erstreckenden und diese verbindenden, gedachte
Drehwelle für eine bestimmte, fest vorgegebenen Biegespannung
dieser gedachten Drehwelle im Bereich der axialen
Verlängerungen ergibt. Wird der Durchmesser der axialen
Verlängerung gleich dem genannten Wert an jeder Stelle
gewählt, so entsprechen diese axialen Verlängerungen einer
durchgehenden Drehwelle mit konstanter Biegefestigkeit. Der
Durchmesser einer solchen Drehwelle als Funktion des Abstands
z vom Wellenlager zur Zellenradmitte entlang der
Rotationsachse ergibt sich als D(z) = Dmax·(z/L)1/3, wobei
z = L die Zellenradmitte bedeutet.
Vorzugsweise werden die axialen Verlängerungen als Zapfen in
eine im Bereich der Zellenradschaufeln vorliegende Drehwelle
eingesteckt. Auf diese Weise können die als axiale
Verlängerungen dienenden Lagerzapfen separat gefertigt
werden.
Damit die axialen Verlängerungen in entsprechenden Lagern
gelagert werden können, beispielsweise Kugellagern,
Rollenlagern etc., werden sie vorzugsweise mit
zylinderförmigen Abschnitten versehen.
Vorteilhafterweise kann die die Lagerzapfen aufnehmende
Drehwelle ein Rohr sein, an dem die Flügel des Zellenrades
befestigt sind. Die Drehwelle kann jedoch auch dadurch
gegeben sein, daß die einzelnen Schaufeln des Zellenrades
abgekröpfte Endbereiche aufweisen, mit denen sie
untereinander verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und anhand der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Zellenradschleuse mit erfindungsgemäßer
Ausbildung eines Zellenrades,
Fig. 2 ein Zellenrad gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 2,
Fig. 4 den Querschnitt eines Zellenrads entlang Linie
IV-IV in Fig. 2 und
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Zellenrad gemäß
einer Ausführungsvariante.
Die Zellenradschleuse 1 umfaßt ein Schleusengehäuse 2 mit
einem Schüttgutzulauf 3 und einem Schüttgutablauf 4. Im
Inneren des Schleusengehäuses 2 ist ein Zellenrad 5 drehbar
gelagert. Das Zellenrad 5 weist Schaufeln 6 sowie eine
Hohlwelle 7 auf. In die Hohlwelle 7 sind als axiale
Verlängerungen zwei Lagerzapfen 8, 9 eingesteckt. Die
Lagerzapfen 8, 9 sind über jeweils ein inneres 10 und ein
äußeres Lager 11 gelagert. Der Lagerzapfen 9 setzt sich in
einer Antriebswelle 12 fort.
In den Fig. 2 und 3 ist das Zellenrad 5 und insbesondere
der antriebsseitige Lagerzapfen 9 hervorgehoben. Der
Lagerzapfen 9 weist einen in die Hohlwelle 7 passenden Ansatz
13 und einen Versteifungsabschnitt 14 auf. Der
Versteifungsabschnitt 14 weist einen gegenüber der Hohlwelle
7 vergrößerten Querschnitt auf. Er fügt sich mit einem
zylindrischen Teil 15 an die Zellenradschaufeln 6 an. Die
zylindrische Form des Teils 15 begünstigt die Lagerung im
inneren Lager 10 (siehe Fig. 1). Anschließend an den
zylindrischen Abschnitt 15 verjüngt sich der Lagerzapfen 14
im vorliegenden Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig in
axialer Richtung nach außen. Der Querschnitt des Lagerzapfens
14 außerhalb der Hohlwelle 7 liegt jedoch ständig außerhalb
der gestrichelt eingezeichneten Linie W, die die Funktion
D(z) für den Durchmesser einer eingangs erwähnten gedachten
Drehwelle mit konstanter Biegefestigkeit darstellt. In Fig. 3
ist die zugehörige z-Achse eingezeichnet. Die Stelle z = 0
liegt hierbei in der Mitte des äußeren Lagers 11 (siehe
Fig. 1), während z = L die Mitte des Zellenrades bedeutet.
Die gestrichelte Linie W zeigt die Form einer ideellen
Drehwelle, bei der der Verlauf des Querschnittsdurchmessers
entlang der z-Achse so gewählt ist, daß die Drehwelle an
jeder Stelle z die gleiche Biegefestigkeit aufweist. Da sich
der Drehzapfen 9 mit seinem Querschnitt stets außerhalb der
Linie W befindet und das Zellenrad 5 im Bereich der
Zellenradschaufeln 6 aufgrund deren versteifender Wirkung
sehr stabil ist, entspricht ein derartig ausgebildetes
Zellenrad 5 einer Welle gleicher oder größerer
Biegefestigkeit in bezug auf die oben angegebene ideelle
Drehwelle. Hierdurch können die Zwischenspalte zwischen
Zellenradgehäuse und Zellenrad deutlich verkleinert werden.
Da zwischen dem Schüttgutzulauf 3 und dem Schüttgutablauf 4
ein erheblicher Druckunterschied bis zu einigen Bar herrschen
kann, verringert eine formschlüssige Anpassung des
Zellenrades 5 an das Zellenschleusengehäuse 2 mit geringeren
Zwischenspalten die Leckluftrate zwischen den genannten
Druckbereichen. Die genauere Anpassung des Zellenrades 5 an
das Gehäuse 2 mit verringerten Zwischenspalten ist aufgrund
einer Zellenradwelle mit erfindungsgemäßer Biegefestigkeit
möglich. Die Verbesserung der Biegefestigkeit des Zellenrades
wird bei minimalen Materialaufwand erreicht, da lediglich im
Bereich der Versteifungsabschnitte 14 der Lagerzapfen 8, 9
zusätzliche Versteifungen vorgesehen werden, die zudem
gezielt in axialer Richtung nach außen hin verringert sind.
In Fig. 4 ist das Zellenrad 5 im Querschnitt entlang der
Linie IV-IV in Fig. 2 mit seinen Schaufeln 6, der Hohlwelle 7
und dem Lagerzapfen 8 dargestellt. Der Lagerzapfen 8 weist
wiederum einen Ansatz 13 sowie ein Versteifungsabschnitt 14
auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schaufeln
6 radial nach außen gerichtet und winkelmäßig gleich verteilt
auf der Hohlwelle 7 festgeschweißt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines
Zellenrads 5, bei dem die Hohlwelle 7 nicht als Rohr, sondern
aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist. Die einzelnen
Segmente ergeben sich aus abgekröpften Teilstücken 16 der
Schaufeln 6, die miteinander verschweißt sind. Die
miteinander verbundenen abgekröpften Teilstücke 16 ergeben
wiederum eine Hohlwelle, in die der Ansatz 13 des
Lagerzapfens 8 eingesteckt werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Zellenradschleuse
2 Schleusengehäuse
3 Schüttgutzulauf
4 Schüttgutablauf
5 Zellenrad
6 Schaufeln
7 Hohlwelle
8 Lagerzapfen
9 Lagerzapfen
10 inneres Lager
11 äußeres Lager
12 Antriebswelle
13 Ansatz
14 Versteifungsabschnitt
15 zylindrischer Teil
16 abgekröpftes Teilstück
2 Schleusengehäuse
3 Schüttgutzulauf
4 Schüttgutablauf
5 Zellenrad
6 Schaufeln
7 Hohlwelle
8 Lagerzapfen
9 Lagerzapfen
10 inneres Lager
11 äußeres Lager
12 Antriebswelle
13 Ansatz
14 Versteifungsabschnitt
15 zylindrischer Teil
16 abgekröpftes Teilstück
Claims (8)
1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut,
bestehend aus einem, in einem zylindrischen Gehäuse seitlich
mittels axialen Verlängerungen gelagerten, sich drehenden
Zellenrad, welches zur Bildung von Schüttgutkammern im
Zellenradgehäuse mit geringem Spiel zum Gehäuse umlaufende,
radiale Schaufeln aufweist, mit einem oberen Schüttgutzulauf
und einem unteren Schüttgutauslauf, wobei zwischen
Schüttgutauslauf und Schüttgutzulauf eine Druckdifferenz
vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung
einer Wellendurchbiegung die axialen Verlängerungen (8, 9)
zur Versteifung des Zellenrades (5) einen
Versteifungsabschnitt (14) vergrößerten Querschnitts
aufweisen.
2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser der
Versteifungsabschnitte (14) des Zellenrades (5) an jeder
Stelle (z) größer oder gleich einem Wert D(z) ist, der sich
aus der Forderung nach gleicher Biegefestigkeit an jeder
Stelle (z) einer sich über die Verlängerungen (8, 9)
erstreckenden und diese verbindenden, gedachten Drehwelle für
eine bestimmte, fest vorgegebene Biegespannung dieser
gedachten Drehwelle im Bereich der Verlängerungen (8, 9)
ergibt.
3. Zellenradschleuse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der
Versteifungsabschnitte (14) des Zellenrades (5) in axialer
Richtung nach außen hin abnimmt.
4. Zellenradschleuse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehwelle (7) im
Bereich der Zellenradflügel (6) vorhanden ist und die axialen
Verlängerungen (8, 9) des Zellenrades (5) in die Drehwelle
(7) eingesteckt sind.
5. Zellenradschleuse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchgehende, die
axialen Verlängerungen (8, 9) des Zellenrades (5) umfassende
Drehwelle aus einem Stück vorhanden ist.
6. Zellenradschleuse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen (8,
9) des Zellenrades (5) bzw. die jeweiligen
Versteifungsabschnitte (14) zylinderförmige Abschnitte (15)
zur drehbaren Lagerung aufweisen, wobei sich die Abschnitte
(15) in ihrem Außendurchmesser auf oder außerhalb der
Funktionslinie D(z) befinden, und daß die Abschnitte (15) an
die Zellenradschaufeln (6) angrenzen.
7. Zellenradschleuse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle des
Zellenrades (5) ein Rohr (7) ist, an dem die Schaufeln (6)
des Zellenrades (5) befestigt sind.
8. Zellenradschleuse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle des
Zellenrades (5) aus abgekröpften Endbereichen (16) der
Schaufeln (6) zusammengesetzt ist, wobei jeder abgekröpfte
Endbereich (16) fest mit der benachbarten Schaufel (6)
verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934301774 DE4301774A1 (de) | 1993-01-23 | 1993-01-23 | Zellenradschleuse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934301774 DE4301774A1 (de) | 1993-01-23 | 1993-01-23 | Zellenradschleuse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4301774A1 true DE4301774A1 (de) | 1994-07-28 |
Family
ID=6478772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934301774 Withdrawn DE4301774A1 (de) | 1993-01-23 | 1993-01-23 | Zellenradschleuse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4301774A1 (de) |
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1993
- 1993-01-23 DE DE19934301774 patent/DE4301774A1/de not_active Withdrawn
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