DE4330633C1 - Vorrichtung zum Überziehen kleiner Festkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überziehen kleiner Festkörper mit einer aus einer flüssigen Phase gewonnenen und erstarrenden Schicht, bei der die Festkörper und die Flüssigkeit von einer Seite her axial einer rotierenden scheibenartigen Turbine zugeführt werden, die über einen nach der von der Zuführseite abgewandten Seite abragenden Antriebsschaft in Drehung versetzt wird.

Vorrichtungen dieser Art sind aus der EP 0 048 312 A1 bekannt. Bei diesen Einrichtungen wird der Flüssigkeitsanteil, der in der Regel von einer Schmelze eines bei Raumtemperatur festen Materials gebildet wird, durch ein Rohr, das in der Achse der Turbine verläuft, von oben her zugeführt. Über einen dieses Rohr umgebenden Trichter werden die Festkörper der rotierenden Scheibe zugeführt. Aufgrund der Zentrifugalkräfte entsteht am Außenrand der Scheibe ein von der flüssigen Phase gebildeter Nebel, in dem die Festkörperpartikelchen geführt werden, ehe sie nach außen abgeschleudert werden. Dabei werden die Partikel mit einer Schicht aus der flüssigen Phase überzogen, die anschießend gekühlt wird und erstarrt.

Die bekannte Vorrichtung sieht keine Möglichkeit vor, die Turbine selbst zu temperieren. Da es aber unter Umständen darauf ankommt, die Schmelze vor dem Austritt aus dem Zugspalt exakt zu temperieren, weil dadurch ihre Viskositätseigenschaften beeinflußbar sind, ist es bei den bekannten Einrichtungen nicht immer einfach, die gewünschte Schmelztemperatur in der Turbine einhalten und aufrechterhalten zu können.

Dazu kommt, daß bei der bekannten Vorrichtung die Turbine in einem Gehäuse umläuft, in dem sich auch die Lagerung für die Turbinenwelle befindet. Der Spaltraum zwischen Gehäuse und rotierender Turbine weist eine Verbindung mit dem Lagerraum auf. Die dort vorgesehene Abdichtung reicht nicht in allen Fällen aus, um zu verhindern, daß sich am Gehäuserand radial außerhalb der Turbine ansammelndes Produkt, insbesondere auch flüssiger Art, nach unten in die Lager absetzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine exakte Temperierung der rotierenden Turbine möglich ist, um den Über­ ziehvorgang definiert ablaufen zu lassen.

Die Erfindung besteht bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art darin, daß der Turbinenkörper durch den Antriebs­ schaft hindurch gesteuert beheizbar ist. Durch diese Ausge­ staltung wird die gewünschte Temperierung an der Stelle mög­ lich, an der sie für das Überziehverfahren wichtig ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Antriebsschaft als Hohlwelle ausgebildet sein, in der ein Zuführrohr für ein Heiz­ medium verlegt ist, das in gleichmäßig im Turbinenkörper ver­ legten Heizkanälen im Kreislauf geführt wird. Dabei wird in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Zuführrohr einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Hohlwelle aufweist, so daß ein Ringraum zwischen Hohlwelle und Zuführrohr zur Rückführung des Heizmediums verbleibt. Die Heiz­ kanäle können jeweils sternförmig von der Rotationsachse der Turbinenkörpers aus nach außen und wieder zurück zum Zentrum verlaufen und es wird in der hohlen Welle ein mitrotierendes Zuführrohr für ein Heizmedium geführt, daß die Zufuhr des Heizmediums zum Turbinenkörper bewirkt, während der Rücklauf des Heizmediums durch den in der Hohlwelle gebildeten und das Zuführrohr umgebenden Spalt erfolgt.

Diese Ausgestaltung erlaubt in einfacher Weise die Zu- und Ab­ fuhr eines Heizmediums. Es macht es aber auch notwendig, daß das mitrotierende Zuführrohr gegenüber dem feststehenden Gehäu­ se abgedichtet wird. Dies geschieht in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß das Zuführrohr drehfest mit dem Turbinen­ körper verbunden und mit seinem unteren Ende durch eine Laby­ rinthdichtung gegenüber einem feststehenden Stutzen abgedichtet ist, der an der Heizmediumzuführung anliegt. Das untere Ende des Zuführrohres ist an seinem Außenumfang mit einer Labyrinth­ dichtung versehen, die eine Abdichtung gegenüber einer fest­ stehenden Dichthülse bewirkt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist daher im Anspruch 7 gekennzeichnet. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine besonders gute Abdichtung erreicht wird, obwohl das Zuführrohr sich mit der Turbine dreht. Die Rückfuhr des Mediums erfolgt dann aus dem unten offenen Hohl­ rohr und aus dem Spalt zwischen Zuführrohr und aus diesem heraus in einen Abflußraum.

Da bei dieser Ausführungsform die Produktzufuhr sowohl der Festkörperchen als auch der flüssigen Phase von oben her er­ folgt, wird aus Raumgründen nach den Ansprüchen 8 bis 10 eine Zuführung der Flüssigkeit so ausgebildet, daß ein zunächst axial auf die Turbine zuführendes Rohr noch innerhalb der ebenfalls axialen Festkörperzuführung radial nach außen abgewinkelt wird. Über dem radialen Teil der Zuführung wird dann eine dachförmige Abschirmung angebracht, um eine uner­ wünschte Aufheizung der festen Partikelchen von dem als beheiztes Doppelrohr ausgebildeten Zuführrohr für das flüssige Produkt - die Schmelze - abzuhalten. An der Zuführstelle zwischen der rotierenden Turbine und dem feststehenden doppel­ wandigen Zuführrohr kann ein feststehendes, radial abstehendes Messer an dem doppelwandigen Zuführrohr angebracht werden, das Material, das sich an der Oberkante der rotierenden Turbine an der Zuführstelle absetzen will, bei der Rotation der Turbine ständig wieder entfernt.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrich­ tung zum Überziehen von Festkörpern gemäß der Er­ findung,

Fig. 2 eine etwas vergrößerte Darstellung des Schnittes durch die Vorrichtung der Fig. 1 längs der Schnittlinie II-II,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teiles der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV-IV,

Fig. 5 die Ansicht eines Teiles der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles V, und

Fig. 6 die vergrößerte Darstellung der Abdichtung des Zuführrohres für das Heizmedium der Vorrichtung der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung gezeigt, die zum Überziehen kleiner Festkörperpartikel mit einer aus einer flüssigen Phase gewonnenen Schicht dient, die anschließend erstarrt. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem aus mehreren Teilen aufgebauten etwa zylindrischen Gehäuse 1, das beim Ausführungsbeispiel aus vier im wesentlichen ringförmig aufgebauten Teilen 1a, 1b und 1d besteht. Dieser Aufbau ist aus Montagegründen gewählt. Der Gehäusering 1 enthält zwei Lager 2 für eine Hohlwelle 4, die zusätzlich noch über ein Lager 2 gelagert ist, welches an einem zwischen die Gehäuseringe 1c und 1d eingesetzten Lagerring 3 angeordnet ist.

Die Hohlwelle 4 ist an ihrem oberen Ende fest mit einem Turbinenkörper 5 verbunden, der drehbar in den Gehäusering 1a eingesetzt ist. Der Turbinenkörper besteht beim Ausführungsbeispiel aus dem fest mit der Hohlwelle 4 verbundenen unteren Teil 5a, der mit einem oberen, im Durchmesser kleineren Teil 5b verschraubt ist. Der Gehäuseteil 1a ist oben durch einen Abschlußring 6 und einem Deckel 7 geschlossen, die beide eine zentrale Öffnung 8 aufweisen, durch die von oben her durch einen Trichter 9 im Sinn des Pfeiles 10 zugeführte Festkörperpartikelchen auf die Oberfläche des Turbinenteiles 5b gelangen können. Dieser Teil 5b ist nach oben in bekannter Weise mit radial verlaufenden Turbinenschaufeln 10 versehen, die im einzelnen nicht gezeigt sind. Die Festkörperpartikelchen, die beispielsweise die Form kleiner, gleichmäßiger Körner haben, werden von dem Turbinenteil 5b bei dessen Rotation radial nach außen in einen umlaufenden Ringraum 11 gefördert, der besser aus Fig. 3 ersichtlich ist. Aus diesem Ringraum 11 heraus werden die von der Rotation des Turbinenkörpers 5 mitgenommenen Festkörperpartikel dann in Richtung des Pfeiles 13 aus einer tangential oder radial aus dem Ringraum 11 herausführenden Öffnung 12 abgeführt, um eine Kühlstrecke zu durchlaufen.

Der Teil 5b des Düsenkörpers 5 besitzt (siehe auch Fig. 3) einen Innenraum 14, in dem von oben her ein Zuführrohr 15 für das zur Beschichtung der Festkörperpartikel verwendete zweite Material vorgesehen ist, das in der flüssigen Phase als Schmelze zugeführt wird. Da dieses Material bei Raumtemperatur verfestigt sein und die Schicht um die einzelnen Festkörperpartikel bilden soll, wird dieses Material in erhitztem, geschmolzenem Zustand zugeführt. Das Zuführrohr 15 ist zu diesem Zweck von einem Heizmantel 16 umgeben. Das im Sinn des Pfeiles 17 zugeführte flüssige Produkt ist daher von einer Heizflüssigkeit umgeben, die im Sinne des Pfeiles 18 in den Raum der Ummantelung 16 zugeführt und durch das Rohr 19 wieder nach außen geführt wird.

Das feststehende Rohr 15 ist am unteren Ende in einem Zuführstutzen 20 gehalten, der mit einer Labyrinthdichtung gegenüber einem hochstehenden Kragen 21 (Fig. 3) des Turbinenteiles 5b abgedichtet ist. Die im Sinn des Pfeiles 17 zugeführte Flüssigkeit gelangt über diesen Zuführstutzen 20 in den Innenraum 14 und kann von da aufgrund der ihr durch die Rotation aufgezwungenen Zentrifugalkräfte durch radial im Teil 5b angeordnete Bohrungen 22 in einen Ringschlitz 23 eintreten, der wiederum in den Ringraum 11 mündet. In dem Ringraum 11 befinden sich daher während des Betriebes nicht nur die Festkörperpartikelchen, sondern auch ein durch die Rotation entstehender, aus der flüssigen Phase gebildeter Nebel. Bei der Rotation innerhalb des Raumes 11 werden die Festkörperpartikel daher in der gewünschten Weise mit einer Schicht aus dem flüssig zugeführten Material ummantelt, die anschließend erstarren kann.

Um zu gewährleisten, daß die Temperatur der flüssigen Phase 14 im Raum 14 aufrechterhalten bleibt, ist der Teil 5a des Turbinenkörpers 5 mit radial von einem zentralen Raum ausgehenden Kanälen 24 versehen, die im Kreislauf zu Kanälen 25 geführt sind, die in den Innenraum 26 der Hohlwelle 4 führen. Innerhalb dieser Hohlwelle 4 ist ein ebenfalls mit­ rotierendes, am Teil 5a befestigtes Zuführrohr 27 koaxial angeordnet (siehe auch Fig. 2), das in dieser koaxialen Lage durch Abstandssicherungen 28 gehalten wird, die aber so be­ schaffen sind, daß sie Durchlässe für das im Raum 26 zurück­ strömende Heizmedium bilden, das im Sinn des Pfeiles 29 von unten in das Zuführrohr 27 eingeführt wird. Dieses Heizmedium verläßt die Anordnung nach Durchströmung der Heizkanäle 24 und 25 im Teil 5a durch den Hohlraum 26 und gelangt in einen Sammelraum 30 innerhalb des Gehäuseringes 1d und kann von dort im Sinn des Pfeiles 31 nach außen abgeführt werden.

Fig. 1 zeigt, daß die Hohlwelle 4 mit einem Ritzel 32 ver­ sehen ist, auf dem ein Zahnriemen 33 zum Antrieb der Hohl­ welle 4 und des Turbinenkörpers 5 aufliegt.

Da das Zuführrohr 27, das koaxial innerhalb der Hohlwelle 4 liegt, mit dem Turbinenkörper 5 mitrotiert, muß es an seinem unteren Ende abgedichtet werden.

Fig. 6 zeigt, daß zu diesem Zweck der untere Abschlußdeckel 34 mit einem festen Anschlußstutzen versehen ist, der in einen festen Rohrstutzen 36 übergeht, der in das Innere des Anschlußrohres 27 hereinreicht. Die Fig. 6 zeigt, daß dieses Anschlußrohr 36 auf seiner Außenseite mit einer Labyrinth­ dichtung 37 versehen ist, die mit dem unteren Ende des An­ schlußrohres 27 zusammenwirkt. Fig. 6 zeigt aber auch, daß die Außenseite des unteren Endes des Anschlußrohres 27 selbst wiederum mit einer Labyrinthdichtung 38 versehen ist, die mit einer feststehenden Dichthülse 39 zusammenwirkt, die über einen Flansch 40 mit dem Deckel 34 verschraubt ist. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders gute Abdichtung für das zugeführte Heizmedium erreicht werdend obwohl sowohl die Hohl­ welle 4 als auch das koaxial in dieser geführte Zuführrohr 27 rotieren. Ein nennenswerter Verlust an Heizmedium kann so nicht auftreten. Eventuelle Leckagen gelangen in den Raum 30 und können von dort entnommen werden.

Die Fig. 4 und 5 lassen zusammen mit den Fig. 1 und 3 auch erkennen, daß das Zuführrohr 15 bzw. dessen Heizmantel 16 gegenüber den axial von oben dem Turbinenkörper 5 zuge­ führten Festkörperpartikeln durch eine Schutzummantelung 40 gesichert sind, die dachförmig nach oben entgegen der Zuführ­ richtung gemäß dem Pfeil 10 ragt. Diese Abdeckung 40 iso­ liert somit den heißen Mantel 16 nach außen und verhindert so, daß das zugeführte Festpartikelprodukt sich an dem Heiz­ mantel 16 festlegt und in unerwünschter Weise aufschmilzt.

Erwähnt werden muß auch noch, daß am Übergang von dem Zuführ­ rohr 15 - einschließlich Heizmantel 16 - in den Anschluß­ stutzen 20 ein feststehendes Messer 41 in der Form von radial abstehenden Messerspitzen vorgesehen ist, die gegenüber der Oberseite des Kragens 21, der sich dreht, relativ bewegt sind. Diese Messerspitzen 41 tragen daher dazu bei, daß sich an der Oberseite des Kragens keine Produktreste absetzen, die eventuell die weitere Funktion behindern könnten.

Entscheidend für die neue Vorrichtung ist die Möglichkeit, den Turbinenkörper 5 unmittelbar und gesteuert beheizen zu können. Dies kann dadurch geschehen, daß das im Sinn des Pfei­ les 29 zugeführte flüssige Heizmedium auf eine bestimmte Temperatur eingeregelt wird. Dies bietet, wenn das Heizmedium in einem Kreislauf geführt ist, keinerlei Schwierigkeiten. Es ist auch jederzeit möglich, die Temperatur zu ändern und an den Beschichtungsprozeß anzupassen, wenn das erforderlich sein sollte.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Überziehen kleiner Festkörper mit einer aus einer flüssigen Phase gewonnenen und erstarrenden Schicht, bei der die Festkörper und die Flüssigkeit von einer Seite her axial einer rotierenden scheibenartigen Turbine zugeführt werden, die über einen nach der von der Zufuhrseite abgewandten Seite hin abragenden Antriebsschaft (4) in Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenkörper (5) durch den Antriebsschaft (4) hindurch gesteuert beheizbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsschaft als Hohlwelle (4) ausgebildet ist, in der ein Zuführrohr (27) für ein Heizmedium verlegt ist, das in gleicmäßig im Turbinenkörper (5a) verlegten Heizkanälen (24, 25) im Kreislauf geführt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (27) einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Hohlwelle (4) aufweist, so daß ein Ringraum (26) zwischen Hohlwelle (4) und Zuführrohr (27) zur Rückführung des Heizmediums verbleibt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkanäle (24, 25) jeweils sternförmig von der Rotationsachse des Turbinenkörpers (5) aus nach außen und wieder zurück zum Zentrum verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (27) drehfest mit dem Tur­ binenkörper (5a) verbunden ist und sein unteres Ende durch eine Labyrinthabdichtung gegenüber einem feststehenden Stutzen abgedichtet ist, der an der Heizmediumzuführung anliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Zuführrohres (27) an seinem Außenumfang eine Labyrinthdichtung (38) aufweist, die eine Abdichtung gegenüber einer feststehenden Dichthülse (39) bewirkt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Dichthülse (39) in das Zuführrohr (27) ein Rohrstutzen (36) hereinragt, der an seiner Außenseite mit einer Labyrinthdichtung (37) versehen ist, die mit dem Innendurchmesser des Zuführrohrs (27) abdichtend zusammenwirkt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der kleinen Festkörper axial durch einen Trichter (9) hindurch erfolgt und ein Zuführrohr (15), das von einem beheizten Außenmantel (16) umgeben ist, für die flüssige Phase zumindest teilweise radial in den von dem Trichter (9) gebildeten Raum hereinragt.

9.Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Teil des Heizmantels (16) von einer Abdeckung (40) umgeben ist, die im Abstand zu dem Heizmantel (16) verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Turbinenkörper (5) zugewandten Ende des Zuführrohres (15) für die flüssige Phase ein feststehendes Messer (41) vorgesehen ist, das in kurzem Abstand zu der Oberkante eines einen Zuführstutzuen (20) des Zuführrohres (15) umgebenden Kragens (21) des Turbinenkörpers (5b) angeordnet ist.