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Die
Erfindung betrifft ein Gerät
zum Mahlen von Getreide.
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Genauer
betrifft die Erfindung ein Gerät,
in welchem Getreide von einem Paar Wälzmühlen gemahlen wird. Die den
Mühlen
zugeführte
Produktmenge wird beispielsweise mit Hilfe eines kapazitiven Sensors
gemäß der italienischen
Patentanmeldung MI 98 A 000117 bestimmt. Die Wälzmühlen drehen sich mit voneinander
unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Auf diese Weise erzeugt die
voneinander unterschiedliche Geschwindigkeit der beiden Mühlen, die
in dem Kontaktbereich auftritt, eine Reibung, welche das Getreide
nicht einfach zermalmt, sondern es pulverisiert. In diesem Schritt
findet auch eine Trennung zwischen den Partikeln der äußeren Schale
des Korns und dem Grieß statt.
Die Abmessungen der Partikel, die mit Hilfe eines Mahldurchgangs
erhalten werden, hängen
von dem Abstand zwischen den Mühlen,
der Feuchtigkeit etc. ab.
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Um
ein hochwertiges Mehl zu erhalten, wie es vom Markt gefordert wird,
ist es erforderlich die Grießpartikel
korrekt von den Außenschalenpartikeln zu
trennen. Das wirksamste Verfahren besteht darin, Grießchargen
abzumessen und sie dann speziellen Maschinen zuzuführen, welche
aufgrund der Dichte den reinen Grieß von dem Grieß trennen,
der noch nicht gereinigt worden ist, und von den Außenschalenteilchen.
Diese Maschinen sind als Plansichter bekannt. Die optimale Wirksamkeit
und Leistungsfähigkeit
dieser Maschinen sind eng mit der Partikelgröße des zu reinigenden Grießes verbunden.
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Der
Plansichter, d.h. die Maschine, welche die Grießpartikel von den Außenschalenpartikeln trennt,
arbeitet gemäß der Dichte.
Ein Trennschritt ist allgemein nach jedem Mahlschritt in einem Getreidemahlgerät vorgesehen.
Auf diese Weise ist es möglich,
die Außenschalenpartikel
von den Grießpartikeln
zu trennen.
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So
liefern diese Trennvorrichtungen verschiedene Teile, die durch Rohrleitungen
zu bewegen und vielleicht in Behältern
zu speichern oder einer Einsackstation zuzuführen sind.
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Die
verschiedenen getrennten Teile werden mit Hilfe eines geeigneten
pneumatischen Druckfördersystems
durch die Rohrleitungen bewegt, wobei jeder unterschiedliche Teil durch
einen Gasstrom, insbesondere Luft, transportiert wird. Mit einem
kg Luft ist es beispielsweise möglich
7–8 kg
Produkt zu befördern.
Das System verwendet allgemein eine Verdrängerpumpe, welche Luft bei
einem Druck erzeugt, der zwischen einigen Zehnteln eines bars und bis
zu 10–20
mal höheren
Drücken
variieren kann. Der Druckluftstrom wird dann mit Hilfe einer Drehzelle,
die mit einem Trichter versehen ist, mit dem zu transportierenden
Material beladen. Der komplette Luftstrom mit befördertem
Produkt muss dann automatisch in verschiedene Richtungen geleitet
werden. Ableitungsventile verschiedener Arten werden eingesetzt,
um den Strom zu steuern.
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Das
einfachste Ableitungsventil besteht aus einer Ablenkplatte, die
an einer Verzweigung der Rohre zum Transport der Materialien unter
Druck angeordnet ist. Die Ablenkplatte wird von einem äußeren Hebel
betätigt,
der den einen Strom oder den anderen der Verzweigung schließt. Diese
Ausführung ist
sehr einfach und kostengünstig,
weist aber eine begrenzte Druckdichtheit auf. In der Praxis ist
es schwierig diese Lösung
für Drücke über 0,3
bar einzusetzen. Außerdem
führt die
Tatsache, dass um die Ablenkplatte herum aufgrund ihrer begrenzten
Dichtheit eine Stromversickerung auftritt, zu Materialablagerungen
nahe der Ablenkplatte auf der Seite des Stromes, die geschlossen
bleiben sollte, so dass die Ablagerungen nachfolgend die Betätigung der
Ablenkplatte für
den Stromumkehrvorgang behindern. Außerdem erfordert die Betätigung der
Ablenkplatte ein äußeres Hebelsystem,
welches aufgrund der Erzeugung von ziemlich ausladenden Bewegungen
zu Risiken bei der Unfallverhütung
führt.
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Eine
weitere Ventilvorrichtung ist auch bekannt, welche eine perforierte
zylindrische Trommel einsetzt, die einen oder mehrere Wege öffnet und schließt. Die
Trommel kann ein oder mehrere Löcher beinhalten.
Ein einziges Durchgangsloch ermöglicht, das
Produkt von einem Einlass zu zwei alternativ auswählbaren
Auslässen
zu führen.
Mehrere Löcher zum
Durchgang durch den Rotor können
mehrere Wege bereitstellen. Obwohl diese Lösung Verbesserungen gegenüber der
vorherigen Lösung
aufweist, stellt sie die erforderliche Dichtheit, insbesondere nach
längerem
Betrieb, nicht sicher. Die Dichtungen, welche die Dichtheit sicherstellen
müssen,
sind während
der Drehung des Rotors Verschleiß ausgesetzt, so dass die anfängliche
Dichtheit nach einem bestimmten Zeitraum nicht mehr sichergestellt
werden kann. Es ist ebenfalls zu berücksichtigen, dass ein Eingriff
an Bauteilen dieser Art, beispielsweise für den Austausch der Dichtungen,
sehr kompliziert ist, und zwar sowohl wegen der inhärenten Komplexität des Rohrsatzes,
mit dem das System betrieben wird, als auch aufgrund dessen, dass
es schwierig ist, im voraus zu identifizieren, welche Ventileinheit
leckt. Es ist ebenfalls zu berücksichtigen,
dass viele dieser Systeme in vollständigen Getreidemühlen in
Entwicklungsländern
angeordnet sind, wo es schwierig ist spezialisierte Arbeitskräfte zu finden,
die in der Lage sind mit empfindlichen Bauteilen, wie diesen Ventilvorrichtungen,
umzugehen.
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US-Patent
5,226,759 schlägt
eine Lösung
für das
Problem vor, welche ein bewegliches Trommelsystem aufweist, das
aber sehr sperrig und technisch inhärent sehr kompliziert ist,
so dass es zu einer Kostensteigerung sowohl bei der Herstellung
der Vorrichtung als auch bei Reparaturarbeiten führt.
US 4 449 863 legt analog ein Trommelventil
mit ähnlichen Nachteilen
dar.
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DE-Patent
355 796 betrifft Kohlenstaubbeförderungsanlagen,
die kontinuierlich arbeiten, so dass die Ventile gereinigt werden
müssen,
ohne den Rotor von dem Stator abzunehmen. Die Verbindung zwischen
Stator und Rotor ist durch Metalldichtungen abgedichtet. Eine Feder
drückt
den Rotor immer gegen den Stator, auch während der Drehung des Rotors.
Diese Anordnung kann bei hohem Druck nicht funktionieren, da die
Reibung zwischen Stator und Rotor während des Drehens des Rotors
zu schnellem Verschleiß der
Dichtungen führt,
außer
wenn Metalldichtungen verwendet werden. Aber Metalldichtungen können keine
Hochdruckdichtung garantieren. Schließlich kann die Form des Rotors
zu einer Ansammlung von pulverförmigem
Material mit der Bildung von Einschlüssen (insects) führen, etc.
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Das
Schweizer Patent 440 125 betrifft ein Ventil, das eine translatorische
Bewegung und eine Drehbewegung zulässt. Allerdings stellt diese
Anordnung kein Hochdruckarbeiten sicher, da zwischen Rotor und Stator
keine Dichtungsvorrichtungen vorgesehen sind. Außerdem ist der Rotor während seiner
Bewegung nicht korrekt geführt,
so dass er bei Verschluss seinen Sitz nicht korrekt in den Stator
einpassen kann, wodurch die Zuverlässigkeit und das Hochdruckarbeiten
gemindert werden. Schließlich sind
die translatorischen und drehenden Stellglieder nicht unabhängig ausgebildet,
da die beiden Funktionen von demselben Motor ausgeführt werden.
Dies stellt kein zuverlässiges
Arbeiten sicher. In der Tat neigen die translatorische Bewegung
und die Drehbewegung dazu zugleich und nicht hintereinander aufzutreten.
Dies bewirkt einen Verschleiß der
Dichtungssitze.
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GB 1 022 527 ist ähnlich dem
vorherigen Schweizer Patent, außer
dass keine Lehre für
die Durchführung
der translatorischen und der drehenden Bewegungen bereitgestellt
wird. Vielleicht sollen diese Bewegungen manuell ausgeführt werden.
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US 4 506 703 betrifft nicht
nur nicht den Bereich der Getreidebearbeitung, sondern betrifft
auch keine pneumatischen Transportvorrichtungen. Es handelt sich
zudem nicht einmal um ein Ventil zur Wahl der Richtung zwischen
zwei unterschiedlichen Leitungen, sondern um eine Flüssigkeitsstromumkehrvorrichtung.
Die translatorische Bewegung des Rotors kann nur manuell durch Betätigung einer Schraube
erreicht werden.
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EP 0 471 895 betrifft die
Verteilung von halbflüssigem
Material. Auch in diesem Fall kann die axiale Bewegung nur manuell
ausgeführt
werden.
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US 3 785 613 betrifft ein
extrem großes
Ventil für Ölanlagen,
das ungeeignet ist für
den Bereich der vorliegenden Erfindung.
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Es
ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung die oben dargelegten
Nachteile mit einem Gerät zum
Mahlen von Getreide gemäß Anspruch
1 zu überwinden.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Umleitung des Getreidestroms oder dessen Abkömmlinge,
die in einem Gasstrom schwebend gehalten sind, mit:
- – der
translatorischen Bewegung eines Rotors bezüglich eines Stators, um den
Rotor von dem Stator weg zu bewegen;
- – der
Drehung des Rotors, der einer translatorischen Bewegung unterworfen
ist;
- – der
translatorischen Bewegung des Rotors bezüglich des Stators, um den Rotor
zu dem Stator hin zu bewegen; und
- – dem
Pressen des Rotors gegen den Stator, um eine Dichtung mit einem
vorbestimmten Druck zusammenzupressen.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Ausführung von ihr deutlich werden,
wie sie in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt ist, die als nicht begrenzendes Beispiel für die Erfindung
angefügt
sind und in welchen:
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1 eine
auseinander gezogene Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
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2 eine
auseinander gezogene Querschnittsansicht einer Einzelheit der Vorrichtung
aus 1 ist;
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3 eine
Querschnittsansicht der Vorrichtung aus 1 ist, wobei
sich die Vorrichtung in der Betriebsposition befindet;
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4 eine
Querschnittsansicht der Vorrichtung aus 1 ist, wobei
sich die Vorrichtung in der Drehposition befindet;
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5 eine
Querschnittsdraufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, welche
die beiden Drehpositionen des Rotors illustriert;
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6 eine
Perspektivansicht der Vorrichtung aus 1 ist, wie
sie in dem System installiert ist;
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7 eine
schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Gerätes ist; und
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8 eine
schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 8 sind die
Wälzmühlen zum
Zermahlen des Getreides und die Trennvorrichtungen zum Abtrennen eines
verschiedenartigen Teils des Getreides, wie Plansichter, nicht in
den Zeichnungen gezeigt, aber dem Fachmann gut bekannt.
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Die
Behälter 30 enthalten
einen verschiedenartigen Teil des gemahlenen Getreides, der abgetrennt
worden ist. Solche Behälter
können
in Form von Silos vorliegen. Die Rohrleitungen 31, 32, 33 befördern jeden
verschiedenartigen Teil zu den Behältern. Die pneumatischen Druckfördersysteme
transportieren den abgetrennten verschiedenartigen Teil des Getreides,
der in einem Luftstrom schwebend gehalten wird, durch diese Rohrleitungen
und sie arbeiten mit einem Rotationsgebläse 35.
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Eine
Ventilvorrichtung 10, 11 lenkt den abgetrennten
verschiedenartigen Teil automatisch zu unterschiedlichen Rohrleitungen 31, 32, 33.
Die Ventilvorrichtung weist einen kegelförmigen oder pyramidalen Rotor 10 und
einen Stator 11 mit einem kegelförmigen oder pyramidalen Sitz
für den
Rotor auf. Ein fernsteuerbarer rotierender Stellantrieb 13 ist
geeignet den Rotor 10 bezüglich des Stators 11 zu
drehen. Ein fernsteuerbarer translatorischer Stellantrieb 18 ist
geeignet den Rotor eine Translationsbewegung bezüglich des Stators 11 entlang
der Drehachse des Rotors ausführen
zu lassen. Die Pressvorrichtungen 36 pressen den Rotor 10 zu
dem Stator 11 hin.
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In
der Praxis weist die Neigung des konischen Sitzes 12 des
Stators 11 die gleiche Konizität wie der Rotor 10 auf,
um ein Zusammenpassen zu ermöglich.
Alternativ ist es möglich
einen pyramidalen Sitz sowohl für
den Rotor als auch den Stator bereitzustellen. Der rotierende Stellantrieb 13 ist
in der Lage den Rotor 10 bezüglich des Stators 11 zu
drehen. Insbesondere ist der rotierende Stellantrieb ein mit elektrischen
Begrenzungsschaltern versehener Rotator. Der Rotator ermöglicht den
Rotor beispielsweise zwischen zwei Positionen zu drehen, die unter besonderer
Bezugnahme auf 5 beschrieben sind, in welcher
ein Durchgang 14 innerhalb des Rotors 10 mit durchgezogenen
Linien in einer Position des Rotors 10 und mit gestrichelten
Linien in einer zweiten Position des Rotors 10 gezeigt
ist, in welcher der Rotor 10 um näherungsweise 150° gedreht
worden ist. Es ist offensichtlich, dass diese Drehung erlaubt, den
einströmenden
Strom durch den Kanal 15 zu dem Auslass 16 oder
alternativ zu dem Auslass 17 umzulenken.
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Ein
translatorischer Stellantrieb 18 ist vorgesehen, der allgemein
von einem Kolben gebildet ist, und der geeignet ist, eine translatorische
Bewegung des Rotors 10 bezüglich des Stators 10 in
Richtung der Drehachse des Rotors 10 zu erzeugen. Diese Richtung
ist diejenige, die unter besonderer Bezugnahme auf 4 von
den Pfeilen 19 gezeigt ist.
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Um
den Rotor 10 während
dieser translatorischen Bewegung und während der Drehung zu stützen, werden
Drehzapfen 20 und 21 eingesetzt, welche den Rotor
in geeignete Sitze, die in dem Stator 11 vorgesehen sind,
führen.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 8 bildet
das Drucksteuerventil 36 die Pressvorrichtungen, welche
den Rotor 10 gegen den Stator 11 pressen, um eine
Dichtung 22 aus einem Elastomermaterial zusammenzudrücken. Der
Strom von dem Drucksteuerventil 36 wird von einem Richtungssteuerventil 39 gesteuert,
welches die Kolben-Zylinder-Gruppe 37, 38 versorgt.
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Zusätzlich zu
dem in dem Rotor 10 vorgesehenen Durchgang 14 ist
es möglich
weitere Durchgänge
bereitzustellen, die nicht in den Abbildungen gezeigt sind, um mehrfache
Ableitungswege zu schaffen. In gleicher Weise gibt es in der illustrierten Ausführung unter
besonderer Bezugnahme auf die 5 und 6 drei
Anschlüsse
an Rohre 15, 16 und 17, aber diese Anschlüsse können gesteigert werden,
wenn mehrfache Ableitungswege vorgesehen sind.
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Die
Dichtungen 22 sind auf der konischen Fläche 12 des Stators 11 oder
auf der konischen Fläche
des Rotors 10 an dem Durchgang 14 vorgesehen.
In der in den Zeichnungen gezeigten Ausführung sind die Dichtungen 22 auf
der Fläche
des Rotors 10 angeordnet. Allerdings würde die Anordnung auf der Fläche des
Stators 11 äquivalente
Ergebnisse liefern.
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Die
Betätigung
des translatorischen Stellantriebs 18 presst den Rotor 10 zu
dem Stator 11 hin und bewirkt daher ein Zusammendrücken der
Dichtungen 22, um die Dichtheit der Vorrichtung bei hohen
Drücken
zu steigern. Die Dichtungen 22 sind in einem geeigneten
Schlitz der Art, die sich nach innen hin weitet, angeordnet, um
das Wegrutschen der Dichtungen 22 zu verhindern, wie unter
besonderer Bezugnahme auf 5 gezeigt.
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Die
Drehzapfen 20 und 21, welche den Rotor 10 stützen, sind
von den Hülsen 23 und 24 geführt, die
an dem Stator 11 angebracht sind, während die Stoßbegrenzung 25 durch
Eingriff mit dem Stator 11 die maximale Grenze des Vorspringens
des Rotors 10 bezüglich
des Stators 11 festlegt. Die beiden Drehzapfen 20, 21 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten des Rotors 10 angeordnet.
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Der
praktische Betrieb der Vorrichtung bewirkt die Unterbrechung des
Stroms und eine erste translatorische Bewegung des Rotors 10 bezüglich des
Stators, um den Rotor 10 von dem Stator 11 weg zu
bewegen. Dann stellt ein an den Kolben 18 übermitteltes
Signal eines mikrokapazitiven Sensors sicher, dass der Rotor 10 von
dem Stator 11 gelöst worden
ist. An dieser Stelle wird der Kontakt geschlossen und der Rotor 10 wird mit
Hilfe des rotierenden Stellantriebs 13 gedreht. Wenn die
Drehung einmal stattgefunden hat, gibt ein an dem Stellantrieb 13 vorgesehener
elektrischer Begrenzungsschalter das Steuersignal aus Luft von dem
Stellantrieb abzuziehen und gibt dann das Freigabesignal aus Luft
in die andere Kammer des doppeltwirkenden Kolbens 18 zu
leiten, um die Annäherung
des Rotors 10 an den Stator 11 zu erzeugen. Auf
diese Weise greifen die Dichtungen 22 in die Kupplung zwischen
dem Rotor und dem Stator ein, wodurch die Dichtung sichergestellt
wird. Schließlich
wird der Strom aus schwebend gehaltenem Material wieder aktiviert.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 7 wird eine
Vielzahl von Ventilvorrichtungen 10, 11 eingesetzt;
jede dieser Vorrichtungen versorgt zumindest zwei Behälter 30 oder
einen Behälter 30 und eine
Einsackstation 40. Das in den Silos gelagerte gemahlene
Getreide wird durch die Leitungen 34 und die Luftschleusenaufgeber 41 zu
den Leitungen 31, 32, 33 befördert. Die
Luftschleusenaufgeber 41 sind dem Fachmann gut bekannt
und ermöglichen
den Durchgang des Getreides von den Rohrleitungen 34 zu
den Rohrleitungen 31, verhindern aber den Durchstrom der
von dem Rotationsgebläse 35 erzeugten Luft
in die umgekehrte Richtung.
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Die
Erfindung ermöglicht
mehrere Vorteile zu erreichen. Insbesondere ist es möglich, eine
Dichtheit bei Drücken
von mehreren bars trotz der Verwendung einer Vorrichtung zu erreichen,
welche extrem einfach herzustellen und in der Praxis zu betreiben ist.
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Außerdem gibt
es keine äußeren beweglichen
Teile, so dass dementsprechend die Sicherheit gewährleistet
ist im Hinblick auf sowohl den Betrieb des Systems als auch Unfallverhütungsüberlegungen.
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Die äußeren Abmessungen
sind bescheiden, da das gesamte Gerät in dem Stator 11 enthalten
ist.
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Während der
Drehung des Rotors 10 bezüglich des Stators 11 entsteht
keine Reibung aufgrund des Vorspringens des Rotors 10,
so dass ein Verschleiß der
Dichtungen 22 verhindert wird. Außerdem ist es durch einfaches
Einstellen des Drucks in dem Kolben 18 möglich den
Grad des Zusammenpressens der Dichtungen 22 sicherzustellen
und daher die erforderliche Dichtheit zu bestimmen.
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Die
beschriebene besondere Art des Stators führt zu einer monolithischen
Ausbildung der Maschine, so dass diese nicht von den Wärmeausdehnungen
der Verbindungsrohre betroffen ist.
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Bei
der beschriebenen besonderen Ausführung gibt es keine Ansammlung
des Produktes, da es einen einzigen Durchgang 14 in dem
Rotor gibt.
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So
erlaubt die Erfindung eine dynamische Dichtung anstelle einer statischen
Dichtung zu erreichen, wie sie in allen früheren Vorrichtungen vorgesehen
ist, die ausschließlich
auf den ursprünglichen Abmessungen
der Kupplung basieren. Dahingegen können die Abmessungen der Kupplung
erfindungsgemäß entsprechend
den Anforderungen variieren; außerdem
kann der Kupplungsdruck einfach durch Einwirken auf den Druck eingestellt
werden, mit dem der Kolben 18 betätigt wird.
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Die
Erfindung kann zahlreichen Modifizierungen und Veränderungen
unterzogen werden; so ist es beispielsweise möglich, andere Dichtungsarten 22 zu
wählen
oder einen Stator 11 der Art vorzusehen, der im unteren
Bereich oder im oberen Bereich offen ist.
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Es
ist außerdem
möglich,
mehrfache Durchgänge 14 und
mehrfache Verbindungswege vorzusehen. Ähnlich können die Vorrichtungen zum
Bewegen des Rotors 10 andere als die gezeigten sein, wobei
man innerhalb des Rahmens desselben Erfindungskonzepts bleibt.