DE19850927C1

DE19850927C1 - Zellenradschleuse und Verfahren zur Herstellung einer Gehäusebohrung

Info

Publication number: DE19850927C1
Application number: DE1998150927
Authority: DE
Inventors: Eugen Metzler
Original assignee: Waeschle GmbH
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2018-11-06

Abstract

Eine Zellenradschleuse zum Fördern oder Dosieren von Schüttgut umfaßt ein Gehäuse mit einem Zulaufschacht und einem Auslaufschacht für das Schüttgut sowie ein in einer Bohrung des Gehäuses drehbar gelagertes Zellenrad mit einer Anzahl sich im wesentlichen radial erstreckender Stege, wobei die Bohrung zumindest über die axiale Breite des Zellenrades einen von der Kreisform abweichenden vertikalen Querschnitt aufweist. Die geringste lichte Weite des Querschnitts ist größer als die radiale Ausdehung des Zellenrades. Durch diese Ausbildung steht der gesamte Querschnitt der Gehäusebohrung als Bewegungsraum für das Zellenrad zur Verfügung. Die größte lichte Weite des Querschnitts der Bohrung liegt bevorzugt zwischen dem Zulaufschacht und dem Auslaufschacht, da das Zellenrad unter Druckbelastung in dieser Richtung seinen größten Versatz erfährt.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse zum Fördern oder Dosieren von Schüttgut, aufweisend ein Gehäuse mit einem Zulaufschacht und einem Auslaufschacht für das Schüttgut sowie ein in einer Bohrung des Gehäuses drehbar gelagertes Zellenrad mit einer Anzahl sich im wesentlichen radial erstreckender Stege, wobei der Querschnitt der Bohrung zumindest über die axiale Breite des Zellenrades zwei Kreisbogen umfaßt.

Stand der Technik

Eine gattungsgemäße Zellenradschleuse wird in der Offenlegungsschrift DE 41 35 593 A1 offenbart. Bei dieser bekannten Schleuse ist die im wesentlichen kreisförmig ausgebildete Gehäusebohrung zulaufseitig um einen kreisbogenförmigen Freiraum erweitert, der sich axial über die gesamte Breite des Zellenrades erstrecken kann. Der Freiraum soll Leckageluft um den Zulaufschacht herum zur einer Entlüftungsöffnung leiten, um einen ungehinderten Zulauf von Schüttgut in die Kammern des Zellenrades sicherzustellen. Die geringste lichte Weite des Bohrungsquerschnitts ist erheblich geringer, als die radiale Ausdehnung des Zellenrades. Als Bewegungsraum für das Zellenrad steht nur der kreisförmige Bereich der Gehäusebohrung zur Verfügung.

Ist die Zellenradschleuse im Betrieb einer Druckdifferenz zwischen Zulauf- und Auslaufschacht ausgesetzt, wird eine Kraft auf das Zellenrad ausgeübt, die einen radialen Versatz desselben in der Bohrung des Gehäuses zur Folge hat, der auf die Durchbiegung des Zellenrades und seiner Welle sowie das Spiel in den Lagern des Zellenrads zurückzuführen ist. Dieser Versatz wird in der Praxis, wie in Fig. 5 für den Fall eines zu erwartenden Überdrucks im Auslaufschacht schematisch dargestellt, durch eine exzentrische Montage des Zellenrades kompensiert.

Dieses Vorgehen ist mit dem Nachteil verbunden, daß sich zwischen den seitlichen Bereichen der Gehäusebohrung und den Stegen des Zellenrads ein Spalt einstellt, der über das zum Auffangen fertigungsbedingter Toleranzen oder erwärmungsbedingter Ausdehnung erforderliche Maß hinaus vergrößert ist und eine Zunahme von Leckagegasverlusten vom Raum hohen Drucks in den Raum niedrigen Drucks bewirkt.

Diese Zellenradschleusen können daher nur bis zu einer begrenzten Druckdifferenz zwischen Einlaufschacht und Auslaufschacht zufriedenstellend eingesetzt werden.

Aus der Patentschrift DE 37 42 519 C1 ist ferner eine Zellenradschleuse bekannt, deren Zellenrad zu Bohrung hin über in den Stegen radial verschiebbar angeordnete Dichtleisten gedichtet ist, die an den Umfang der zylindrischen Bohrung im Gehäuse gepreßt werden. Mit dieser Dichtungs anordnung werden Leckagegasverluste nahezu vollständig vermieden, wobei der Ausrichtung des Zellenrades im Gehäuse nur eine untergeordnete Bedeutung zukommt. Der konstruktive Aufwand zur Abdichtung ist jedoch erheblich.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute Zellenradschleuse für hohe Druckdifferenzen zwischen Zulaufschacht und Auslaufschacht bereitzustellen.

Lösung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zentrumspunkte der Kreisbogen auf einer sich im wesentlichen vom Zulaufschacht zum Auslaufschacht erstreckenden Achse angeordnet und um einen Abstand d beabstandet sind, wobei die geringste lichte Weite des von den Kreisbogen begrenzten Querschnitts größer ist, als die radiale Ausdehnung des Zellenrades. Durch diese Ausbildung steht der gesamte Querschnitt der Gehäusebohrung als Bewegungsraum für das Zellenrad zur Verfügung.

Figuren

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der schematisch dargestellten Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Zum besseren Verständnis der Erfindung sind die Zeichnungen nicht maßstäblich ausgeführt. Insbesondere sind die Spaltmaße erheblich überzeichnet dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zellenradschleuse im Montagezustand;

Fig. 2 die gleiche Zellenradschleuse im Betrieb;

Fig. 3 eine erfindungsgemäß gestaltete Bohrung;

Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Bohrung;

Fig. 5 eine Zellenradschleuse mit kreisförmigem Bewegungsraum nach dem Stand der Technik.

Die in Fig. 1 dargestellte Zellenradschleuse umfaßt ein Gehäuse 1 mit einem Zulaufschacht 2 für die Zufuhr von Schüttgut und einem Auslaufschacht 3 für den Austrag des Schüttguts, wobei im Ausführungsbeispiel der Zulaufschacht beim Betreiben der Zellenradschleuse einem niedrigen Gasdruck und der Auslaufschacht einem hohen Gasdruck ausgesetzt werden soll. In einer Bohrung 4 des Gehäuses 1 ist ein Zellenrad 5 drehbar gelagert, das mit Hilfe der zueinander beabstandeten, sich radial erstreckenden Stege 6 Schüttgut aus dem Zulaufschacht entnehmen und in den Auslaufschacht 3 überführen kann.

Die Bohrung 4 des Gehäuses 1 weist einen Querschnitt auf, der einen oberen Kreisbogen 7.1 und einen unteren Kreisbogen 7.2 umfaßt. Die geringste lichte Weite D₁ des Querschnitts ist so bemessen, daß sich zwischen dem Zellenrad mit der radialen Ausdehnung D_Z und der Ausdehnung D₁ der Bohrung 4 seitlich ein Spalt einstellt, der Fertigungstoleranzen und Wärmeausdehnung ausgleicht und eine Berührung der Stege und Bohrung zuverlässig verhindert, dem Leckagegasstrom jedoch den gewünschten hohen Strömungswiderstand entgegensetzt.

Der Querschnitt der Bohrung 4 weist seine größte lichte Weite D₂ zwischen dem Zulaufschacht 2 und dem Auslaufschacht 3, also in Richtung des Druckgefälles auf. Bei der Montage wird das Zellenrad 5 koaxial zum unteren Kreisbogen 7.2 angeordnet, so daß seine Stege 6 auf der Seite des Auslaufschachts 3 einen Spalt zur Bohrung 4 aufweisen, dessen Breite insbesondere ebenfalls (D₁ - D_Z)/2 beträgt. Auf der dem Zulauf 2 zugewandten Seite ist der Spalt hingegen erheblich breiter.

Beim Betrieb der Zellenradschleuse wird das Zellenrad 5, wie aus Fig. 2 ersichtlich, infolge des Überdrucks im Auslaufschacht 3 zum Zulaufschacht 2 hin versetzt. Dabei verändert sich die Breite der seitlichen Spalte nicht, so daß der Leckagegasstrom vom Auslaufschacht 3 zum Zulaufschacht 2 entlang des Umfangs der Bohrung 4 vergleichsweise gering bleibt.

Soll die Zellenradschleuse mit einem Überdruck im Zulaufschacht 2 betrieben werden, wird das Zellenrad 5 koaxial zum oberen Kreisbogen 7.1 montiert.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Gestaltung der Bohrung 4, deren Querschnitt von zwei Kreisbogen 7.1, 7.2 mit dem gleichen Radius R₁ gebildet wird, wobei die Zentrumspunkte 8.1, 8.2 der Kreisbogen 7.1, 7.2 auf einer sich vom Zulaufschacht zum Auslaufschacht erstreckenden Achse 9 angeordnet und um das Maß d beabstandet sind. Da der Zulaufschacht 2 in einer Flucht mit dem Auslaufschacht 3 angeordnet ist, verläuft die Achse 9 vertikal.

Die größte radiale Ausdehnung D₂ des Querschnitts der Bohrung 4 findet sich daher zwischen dem Zulaufschacht 2 und dem Auslaufschacht 3. Ihr Maß setzt sich aus dem Radius R₁ des Kreisbogens 7.1, dem Radius R₁ des Kreisbogens 7.2 und dem Abstand d der Zentrumspunkte 8.1, 8.2 zusammen. Die geringste radiale Ausdehnung D_1* des trochoidalen Querschnitts ist geringer als der Durchmesser der Kreisbogen 7.1, 7.2, da diese in der horizontalen Mittelebene der Bohrung 4 bereits wieder aufeinander zulaufen. Diese Verengung ist üblicherweise um einige Größen ordnungen kleiner, als der Abstand d und stört daher in der Regel nicht. Eine derartige Bohrung 4 auf einfache Weise beispielsweise auf einer Karusselldrehmaschine realisieren, wobei das Gehäuse 1 nacheinander auf jeden der Zentrumspunkte 8.1, 8.2 ausgerichtet und nach jeder Justierung der entsprechende Kreisbogen 7.1, 7.2 ausgedreht wird.

In Sonderfällen kann die zuvor genannte Verengung, wie aus Fig. 4 ersichtlich, dadurch vermieden werden, daß die Kreisbogen 7.1, 7.2 halbkreisförmig ausgebildet sind, wobei ihre Endpunkte 10.1, 10.2 jeweils über tangential an den Kreisbogen 7.1, 7.2 anliegenden Geraden 11 miteinander verbunden sind. Die geringste lichte Weite D₁ entspricht in diesem Fall genau dem Durchmesser der Kreisbogen 7.1, 7.2. Die Fertigung dieser allgemein als "Langloch" bezeichneten Bohrung ist jedoch aufwendiger, als die Herstellung des unter Fig. 3 dargestellten Querschnitts, da die aus Fig. 4 ersichtliche Verengung in der Regel nachträglich abgetragen wird.

Das erfindungsgemäße Vorgehen ist nicht auf Zellenradschleusen mit Gehäusebohrungen beschränkt, deren Querschnitt über die Breite des Zellenrades gleich ausgebildet ist, sondern kann vielmehr auch auf bei anderen Kreisbogen umfassenden Bohrungsquerschnitten, beispielsweise bei konisch verjüngten Gehäusebohrungen, mit Vorteil eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Zulaufschacht

3

Auslaufschacht

4

Bohrung

5

Zellenrad

6

Steg

7

Kreisbogen

8

Zentrumspunkt des Kreisbogens

9

Achse

10

Endpunkt des Kreisbogens

11

Gerade

Claims

1. Zellenradschleuse zum Fördern oder Dosieren von Schüttgut, aufweisend ein Gehäuse (1) mit einem Zulaufschacht (2) und einem Auslaufschacht (3) für das Schüttgut sowie ein in einer Bohrung (4) des Gehäuses (1) drehbar gelagertes Zellenrad (5) mit einer Anzahl sich im wesentlichen radial erstreckender Stege (6), wobei der Querschnitt der Bohrung (4) zumindest über die axiale Breite des Zellenrades (5) zwei Kreisbogen (7.1, 7.2) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrumspunkte (8.1, 8.2) der Kreisbogen (7.1, 7.2) auf einer sich im wesentlichen vom Zulaufschacht zum Auslaufschacht erstreckenden Achse (9) angeordnet und um einen Abstand (d) beabstandet sind, wobei die geringste lichte Weite des von den Kreisbogen (7.1, 7.2) begrenzten Querschnitts größer ist als die radiale Ausdehnung des Zellenrades.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbogen (7.1, 7.2) den gleichen Radius (R₁) aufweisen.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Endpunkte (10.1, 10.2) der Kreisbogen (7.1, 7.2) unmittelbar miteinander verbunden sind.

4. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbogen (7.1, 7.2) halbkreisförmig ausgebildet sind, wobei ihre jeweiligen Endpunkte (10.1, 10.2) durch gerade Abschnitte (11) miteinander verbunden sind.

5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (5) im drucklosen Zustand im wesentlichen koaxial zu demjenigen Kreisbogen (7.1, 7.2) ausgerichtet ist, der beim Betreiben der Zellenradschleuse dem Schacht (3, 4) mit dem höheren Druckniveau zugewandt ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer zwei Kreisbogen umfassenden Bohrung (4) im Gehäuse (1) einer Zellenradschleuse, mit den Arbeitsschritten:

1. Justieren des Gehäuses (1) auf den Zentrumspunkt (8.1) des ersten Kreisbogens (7.1);
2. spanendes Ausarbeiten der Bohrung (4) auf den Radius des ersten Kreisbogens (7.1);
3. Justieren des Gehäuses (1) auf den Zentrumspunkt (8.2) des zweiten Kreisbogens (7.2) durch Versetzen um einen Abstand (d);
4. spanendes Ausarbeiten der Bohrung (4) auf den Radius des zweiten Kreisbogens (7.2).

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein spanendes Ausarbeiten tangentialer, die Kreisbögen (7.1, 7.2) verbindender Geraden (11).