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Elastische Wellendichtung Um den Eintritt von Kaltluft in das Innere
von beheizten Trommeln zu verhindern, hat man Labyrinthdichtungen vorgeschlagen.
Hierbei ist außen an der sich drehenden Trommel ein Ringspalt angeordnet. In diesen
Spalt greifen feststehende, aus Sektoren aufgebaute Ringscheiben zur Abdichtung
ein. Hierbei ist es unmöglich, den Raum über der Dichtung mit einem Sperrmedium
zu füllen. Auch eine Kühlung der Dichtung ist nicht möglich. Derartige Ausführungen
von Runddichtungen sind daher für Rührwellen ungeeignet.
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Auch das bekannte Verfahren zur Verhinderung des Entweichens von Stoffen
aus Behältern, bei denen zum Verschließen der Eintrittsöffnungen Stopfbüchsen verwendet
werden, die z. B. unter dem Druck von Preßluft stehen und den Behälter dadurch nach
außen abschließen, ist für Rührwellen nicht zu benutzen. Durch die hohen Seitenkräfte
in der Welle werden die Gleitdichtungen in den Stopfbüchsen in kurzer Zeit ausgeschlagen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung zu schaffen, die trotz
Unrundlaufens der Rührwerkswelle eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet und
die infolge geringen Verschleißes der Dichtflächen eine lange Lebensdauer hat.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 dadurch, daß zur Abdichtung der Ringkammer gegen den Behälterinnenraum
an sich bekannte elastische Ringscheiben vorgesehen sind, welche auf der Welle befestigt
sind und labyrinthartig in Ringnuten des die Welle mit Abstand umgebenden Dichtungsgehäuses
eingreifen, wobei in der Ringkammer Rohrstutzen für die Zu-und Abführung eines Schmier-
und/oder Kühlmittels für die elastischen Ringscheiben vorgesehen sind. Die Erfindung
betrifft eine elastische Dichtung für eine in einem Behälterdeckel einseitig gelagerte
Rührwerkswelle mit einer die Welle auf der dem Behälter zugekehrten Seite ihrer
Lagerstelle umgebenden, ein Sperrgas unter geringem Überdruck gegenüber dem Behälterdruck
enthaltenden Ringkammer.
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Beim Betrieb größerer Behälter mit langen Rührwellen, die nur im Deckel,
nicht aber im Boden des Behälters gelagert werden können, macht in vielen Fällen
die Abdichtung der Welle im Deckel Schwierigkeiten, insbesondere wenn stark aggressive
Flüssigkeiten, Dämpfe oder Gase unter Druck im Rührbehälter verarbeitet werden müssen.
Die durch eine undichte Stopfbüchse austretenden Gase müssen dann abgesaugt werden,
was einen erheblichen zusätzlichen Aufwand bedingt.
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Stopfbüchsen der üblichen Bauart werden bei solchen Rührwellen durch
Schwingungen und durch nicht genauen Rundlauf der Rührerwelle in der Stopfbüchse
in kurzer Zeit undicht. Um den Betrieb einigermaßen sicher zu gestalten, müssen
daher die Packungen häufig ausgewechselt werden, was einen Produktionsausfall bedeutet.
Auch bei doppelter Lagerung der Welle im Boden und Deckel können bei großen Wellendrehmomenten
und ungleichmäßig angreifenden Kräften am Rührer Schwingungen auftreten, denen eine
Stopfbüchse normaler Bauart nicht gewachsen ist.
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Die bekannten Labyrinthdichtungen, bei denen der Druck stufenweise
in Geschwindigkeit umgesetzt und diese durch Turbulenz vernichtet wird, sind bei
einseitig gelagerten langen Wellen nicht anwendbar, da der Zwischenraum zwischen
Welle und Büchse zu gering ist, um die auftretenden seitlichen Bewegungen der Welle
aufzunehmen.
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Bekannt sind auch Wellendichtungen, die aus einer die Welle ringförmig
umgebenden Kammer bestehen und zum Teil als Gleitlagerschale ausgebildet sind. Derartige
Wellendichtungen eignen sich aber nur für horizontale Pumpenwellen von Kreiselpumpen
und nicht zurAbdichtung von Rührwellen, in deren Lagerhöhe seitliche Kräfte aufgenommen
werden müssen.
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Auch die bekannten Gleitringdichtungen mit niedrigen feststehenden
Lippen, an denen die Welle vorbeiläuft, sind für Rührwellen nicht verwendbar, weil
die Lebensdauer der steifen Dichtung durch das Unrundlaufen der Welle viel zu kurz
wäre.
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Bekannt sind auch Wellen mit metallischen Schleuderringen, welche
das aus dem Lager austretende Öl bei der Drehung abspritzen. Derartige Bauarten
können aber gegen Gasdruck infolge der großen Spalte nicht abdichten.
Diese
neue labyrinthartige Dichtung gestattet eine freie radiale Bewegung der Welle im
Gegensatz zu den üblichen Labyrinthdichtungen, bei welchen die abzudichtende Welle
genau gelagert werden muß.
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Dabei werden die Ringscheiben und das Dichtungsgehäuse aus Werkstoffen
hergestellt, welche sowohl gegen aggressive Medien beständig sind, als auch eine
gegenseitige Schmierung gewährleisten.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die elastische Dichtung besteht aus zwei Hauptteilen, dem zwei- oder mehrteiligen
Dichtungsgehäuse 1 und den als Dichtungselemente dienenden elastischen Ringscheiben
2. Das Dichtungsgehäuse hat eine obere freie Ringkammer 3, die durch den Behälterdeckel
4 abgeschlossen wird und zur Aufnahme der Sperrmedien dient, die durch den Behälterdeckel
und den Rohrstutzen 5 zugeführt werden können. Der Durchmesser des Wellendurchganges
6 durch das Dichtungsgehäuse 1 ist größer gehalten als der Wellendurchmesser, um
die Welle 7 bei seitlichen Schwingungen beweglich zu halten. Die Bohrung des Wellendurchganges
6 enthält eine beliebige Anzahl von Ringnuten 8, in denen eine entsprechende Anzahl
gummielastischer Ringscheiben 2 läuft. Die elastischen Ringscheiben 2 sind im Abstand
der Ringnuten 8 des Dichtungsgehäuses 1 auf einer Hülse 9 befestigt, die auf der
Rührwelle 7 im entsprechenden Abstand vom Behälterdeckel 4 aufgeschrumpft oder aufgespannt
wird. Das geteilte Dichtungsgehäuse 1 wird um die Welle bzw. um die elastischen
Ringscheiben 2 gelegt und unter dem Behälterdeckel befestigt. Die Toleranzen zwischen
den elastischen Ringscheiben 2 und den zu ihrer Aufnahme dienenden Ringnuten 8 können
dem Verwendungszweck entsprechend angepaßt werden.
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Beim Arbeiten des Rührers weicht dieser infolge seiner einseitigen
Lagerung und in Abhängigkeit seiner freien Länge um einen bestimmten Betrag vom
zentrischen Lauf ab. Je größer diese Abweichung ist, desto stärker werden die elastischen
Ringscheiben in den Ringnuten verspannt, sie laufen ähnlich einer Taumelscheibe.
Diese Verformung bedingt eine noch bessere Abdichtung an den Dichtungsflächen der
Ringscheiben des Dichtungsgehäuses, weil die Elastizität der Ringscheiben eine weitgehende
Verbiegung zuläßt.
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Zur Schmierung der Ringscheiben kann durch die Rohrstutzen 5 und 10
Schmiermittel zu- und abgeführt werden.
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Als zusätzliche Sicherung zwischen Rührwellenlager und Antrieb kann
eine normale kurze Stopf-Büchse 11 vorgesehen werden, die in üblicher Weise verpackt
wird.
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Anwendungsbeispiel Ein Rührbehälter mit einem Durchmesser von 2500
mm und einer Höhe von 4000 mm enthält einen Rührer mit einer freien Länge von 3800
mm und einer Drehzahl n = 40 U/min. Zu den verarbeiteten Stoffen gehört Bleichlauge,
die freies Chlor abspaltet. Der Betriebsdruck beträgt 0,5 atü. Behälter und Rührer
sind gummiert. Das Dichtungsgehäuse besteht aus PVC, die Ringscheiben bestehen aus
einer Gummimischung mit besonderen, auf PVC abgestimmten Gleiteigenschaften. Als
Sperrgas wird Luft mit einem Druck von 0,6 atü verwendet.
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Das Austreten von Chlorgas wird mit der elastischen Wellenabdichtung
sicher verhindert, während früher bei Stopfbüchsen üblicher Bauart dauernd Betriebsstörungen
infolge der Erneuerung der Packung oder wegen Schäden am Lager auftraten.