DE19819740A1 - Rotor shaft seal for industrial mixer for abrasive mixtures - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Rotorwellen-Durchtrittsöffnung im Gehäuse eines mit mehreren Rotorwellen ausgestatteten Innenmischers, mit einer an der Rotorwelle befestigten Ringfläche und einem an dieser nachführbar in Anlage gehaltenen Gleitring, der bezüglich des Gehäuses drehfest und über den die Rotorwellen-Durchtrittsöffnung in Richtung auf die Außenseite des Gehäuses gegen dieses abgedichtet ist.The invention relates to a device for sealing a Rotor shaft passage opening in the housing of one with several rotor shafts equipped internal mixer, with one attached to the rotor shaft Ring surface and a slide ring held in contact with it, the rotatable with respect to the housing and over which the Rotor shaft passage opening towards the outside of the housing is sealed against this.
Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung - bekannt aus der Druckschrift DE 26 16 551 C2 - stützt sich der als Stopfbuchsenring bezeichnete Gleitring beispielsweise unter Einwirkung mehrerer auf seinem Umfang verteilter Vorspannfedern an der mit der Rotorwelle umlaufenden Ringfläche ab. Zusätzlich ist das Gehäuse im Bereich jeder Vorspannfeder mit einem Hydraulikzylinder ausgestattet, dessen Kolbenstange im Betriebszustand auf den nicht drehbaren Gleitring einwirkt und diesen in Richtung auf die Ringfläche andrückt. Statt dessen kann der Gleitring auch über eine Gabel an der Stirnfläche in Anlage gehalten sein, die ihrerseits mittels eines Hydraulikzylinders in Richtung auf die Ringfläche kraftbeaufschlagt ist. In a generic device - known from the publication DE 26 16 551 C2 - supports the sliding ring called the stuffing box ring for example under the influence of several distributed over its scope Preload springs on the ring surface rotating with the rotor shaft. In addition, the housing is in the area of each preload spring with a Hydraulic cylinder equipped, the piston rod in the operating state the non-rotating slide ring acts and this in the direction of the Presses ring surface. Instead, the slide ring can also be inserted into the front surface using a fork Be held system, which in turn by means of a hydraulic cylinder Direction is applied to the ring surface.
Bedingt durch den im Innenraum auf die Abdichtung einwirkenden Druck werden Bestandteile der im Innenmischer hergestellten Mischung zwischen die Ringfläche und den an dieser anliegenden Gleitring gedrückt und führen dort (d. h. im Anlagebereich zwischen den beiden genannten Ringflächen) zu einem Abrasionsgleitverschleiß. Insbesondere harte staubförmige Bestandteile wie Kieselerde haben eine unerwünscht schnelle Abtragung an dem nicht drehbaren Gleitring zur Folge, der üblicherweise aus einer Bronzelegierung mit erhöhtem Verschleißwiderstand besteht. Auch die sich mit der Rotorwelle mitdrehende Ringfläche - die normalerweise mit einer Panzerung versehen ist - wird durch derartig abrasive Mischungsbestandteile abgetragen. Der auftretende hohe Verschleiß macht es dementsprechend in der Regel erforderlich, beide zusammenwirkenden Bestandteile innerhalb einer Zeitspanne von einem Jahr mehrfach auszutauschen.Due to the pressure acting on the seal in the interior are components of the mixture produced in the internal mixer between the Pressed ring surface and the sliding ring adjacent to this and lead there (i.e. in the contact area between the two ring surfaces mentioned) to one Abrasion sliding wear. Hard, dusty components such as silica in particular have one undesirable rapid abrasion on the non-rotating slide ring, which is usually made of a bronze alloy with an elevated Wear resistance exists. Also the one that rotates with the rotor shaft Ring surface - which is usually armored - is through such abrasive mixture components removed. The occurring high Accordingly, wear generally requires both interacting components within a period of one year exchange several times.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln deren Standzeit - auch bei Vorliegen sehr abrasiver Füllstoffe im Innenraum des Innenmischers - im Normalfall oberhalb von 1 bis 2 Jahren liegt.The invention has for its object to develop a device their service life - even if there are very abrasive fillers in the interior of the internal mixer - is usually above 1 to 2 years.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a device having the features of claim 1 solved.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei darin, einerseits die Ringfläche mit einem gegenüber abrasiven Feststoffen hohen Verschleißwiderstand auszubilden und andererseits dafür Sorge zu tragen, daß der zu erwartende Verschleiß im wesentlichen nur im Anlagebereich des Gleitrings auftritt. Zu diesem Zweck besteht die Ringfläche zumindest im Anlagebereich mit dem Gleitring aus Keramik und letzterer zumindest dort aus einem der Werkstoffe Stahl oder Keramik. Falls der Gleitring in dem genannten Bereich ebenfalls aus Keramik gefertigt ist, sollte diese weicher ausgebildet sein als der Keramik-Werkstoff der Ringfläche. The basic idea of the invention is, on the one hand, the ring surface with a high wear resistance compared to abrasive solids train and on the other hand to ensure that the expected Wear essentially only occurs in the contact area of the slide ring. To for this purpose, the ring surface exists at least in the contact area with the Sliding ring made of ceramic and the latter at least there made of one of the materials Steel or ceramic. If the slide ring is also out of the specified range Ceramic is made, it should be softer than that Ceramic material of the ring surface.
Im Rahmen der Erfindung kann der Gleitring derart ausgebildet sein, daß sein aus Stahl bestehender Anlagebereich mit der Ringfläche einen durch Wärmebehandlung hervorgerufenen erhöhten Verschleißwiderstand (Anspruch 2) oder daß er eine aus Stahl bestehende Beschichtung mit erhöhtem Verschleißwiderstand (Anspruch 3) aufweist.In the context of the invention, the slide ring can be designed such that made of steel with the ring area one through Heat treatment caused increased wear resistance (claim 2) or that he has a steel coating with increased Wear resistance (claim 3).
Weiterhin können auf der der Ringfläche zugewandten Seite des Gleitrings Stahlplatten - zweckmäßigerweise lösbar - befestigt sein, die miteinander eine Kreisringfläche bilden (Anspruch 4).Furthermore, on the side of the slide ring facing the ring surface Steel plates - conveniently detachable - attached to each other Form circular surface (claim 4).
Die Stahlplatten weisen dabei entweder aufgrund einer entsprechenden Wärmebehandlung einen erhöhten Verschleißwiderstand auf oder sind mit einer in diesem Sinne wirksamen Beschichtung ausgestattet.The steel plates have either a corresponding Heat treatment have an increased wear resistance or are with an effective coating in this sense.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstands weist die Ringfläche auf ihrer dem Gleitring zugewandten Seite mehrere zumindest in Drehrichtung der Rotorwelle unbeweglich gehaltene Keramikplatten auf, die miteinander eine Kreisringfläche bilden (Anspruch 5).In an advantageous embodiment of the subject matter of the invention Ring surface on its side facing the slide ring several at least in Direction of rotation of the rotor shaft on immovable ceramic plates form an annular surface with one another (claim 5).
Zur Befestigung der Keramikplatten an der Ringfläche können beliebige, an sich bekannte Befestigungsmittel zur Anwendung kommen. Insbesondere können die Keramikplatten auch mit der Ringfläche verklebt sein (Anspruch 6). Falls der Gleitring - zumindest im Anlagebereich mit der Ringfläche - ebenfalls aus Keramik besteht, ist er vorzugsweise entsprechend Anspruch 5 und/oder 6 ausgebildet.Any of the following can be used to fasten the ceramic plates to the ring surface known fasteners are used. In particular the ceramic plates can also be glued to the ring surface (claim 6). If the slide ring - at least in the contact area with the ring surface - also consists of ceramic, it is preferably according to claim 5 and / or 6 educated.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Diese zeigt schematisiert einen Teilschnitt durch einen Innenmischer in der näheren Umgebung einer Rotorwellen-Durchtrittsöffnung.The invention is explained below with reference to the drawing. This shows schematically a partial section through an internal mixer in the closer surroundings of a rotor shaft passage opening.
Die weiteren Rotorwellen-Durchschnittsöffnungen des Innenmischers können jeweils entsprechend ausgebildet sein, wobei jede Rotorwelle (vgl. dazu die bereits erwähnte Vorveröffentlichung) jeweils zwei Rotorwellen-Durchtrittsöffnungen aufweist. The other rotor shaft average openings of the internal mixer can each be designed accordingly, each rotor shaft (cf. the previously mentioned previously) two each Has rotor shaft passage openings.
Wie die Darstellung erkennen läßt, ist das mit 1 bezeichnete Gehäuse des Innenmischers in dem hier interessierenden Bereich mit einer Rotorwellen-Durchtrittsöffnung 2 ausgestattet, durch welche eine Rotorwelle 3 hindurchgeführt ist. An dieser ist - im Innenraum 4 des Gehäuses 1 liegend - ein Rotorbestandteil 5 befestigt, mit dem ein Ringelement 6 über mehrere Halteschrauben 7 in Verbindung steht.As can be seen from the illustration, the housing of the internal mixer designated 1 in the region of interest here is equipped with a rotor shaft passage opening 2 through which a rotor shaft 3 is guided. A rotor component 5 is fastened to the latter, lying in the interior 4 of the housing 1 , with which a ring element 6 is connected via a plurality of retaining screws 7 .
Außerhalb des Bereichs der Halteschrauben 7 geht das Ringelement 6 in einen Vorsprung 6a über, der auf der rechts liegenden Seite von einer bezüglich der Rotorwelle 3 lotrechten Stirnfläche 6b begrenzt wird. An dieser sind - in Umfangsrichtung nebeneinander liegend - mehrere Keramikplatten 8 durch Verkleben befestigt, die miteinander eine geschlossene Kreisringfläche bilden. Der Vorsprung 6a nimmt dabei bezüglich des Rotorbestandteils 5 vorzugsweise eine derartige Lage ein, daß die Keramikplatten 8 sich auf der von der Rotorwelle 3 abgewandten Seite auch an dem Rotorbestandteil 5 abstützen.Outside the area of the retaining screws 7 , the ring element 6 merges into a projection 6 a which is delimited on the right-hand side by an end face 6 b perpendicular to the rotor shaft 3 . A plurality of ceramic plates 8 , which form a closed circular ring surface with one another, are fastened to this - lying side by side in the circumferential direction. The projection 6 a preferably occupies such a position with respect to the rotor component 5 that the ceramic plates 8 are also supported on the rotor component 5 on the side facing away from the rotor shaft 3 .
Zur Abdichtung des Innenraums 4 nach außen hin ist an den Keramikplatten 8 ein Gleitring 9 nachführbar in Anlage gehalten, welcher aus einem wärmebehandelten Stahl besteht und in der Rotorwellen-Durchtrittsöffnung 2 mittels eines Dichtelements 10 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet ist.To seal the interior 4 from the outside, a sliding ring 9 , which consists of a heat-treated steel and is sealed in the rotor shaft passage opening 2 by means of a sealing element 10 against the housing 1 , is held on the ceramic plates 8 .
Außerhalb des Gleitrings 9 (d. h. in der Darstellung auf der rechten Seite) sind an dem Gehäuse 1 jeweils über eine winkelförmige Konsole 11 in Umfangsrichtung mehrere Zylinderaggregate 12 bezüglich des Gehäuses 1 ortsfest gehalten, deren Kolbenstange 12a im Betriebszustand auf den Gleitring 9 einwirkt und diesen dadurch an den Keramikplatten 8 in Anlage hält. Jedes Zylinderaggregat 12 ist über eine Druckleitung 13 an eine nicht dargestellte Energiequelle angeschlossen und kann über diese mit einem unter Druck stehenden Fluid - insbesondere Druckluft - beaufschlagt werden. Outside of the slide ring 9 (ie, in the illustration on the right side) a plurality of cylinder units are secured to the housing 1 in each case via an angular bracket 11 in the circumferential direction held with respect to 12 of the housing 1 a stationary manner, the piston rod 12 a acts in the operating state to the slip ring 9, and this thereby holding the ceramic plates 8 in contact. Each cylinder unit 12 is connected via a pressure line 13 to an energy source, not shown, and can be acted upon by a pressurized fluid - in particular compressed air.
Zusätzlich ist zwischen jedem Zylinderaggregat 12 und dem Gleitring 9 eine unter Vorspannung stehende Haltefeder 14 abgestützt.In addition, a prestressed retaining spring 14 is supported between each cylinder unit 12 and the slide ring 9 .
Um sicherzustellen, daß der Gleitring 9 bezüglich des Gehäuses 1 drehfest gehalten ist, stützt er sich über eine an seinem Umfang gehaltene Paßfeder 15 in einer Längsnut 1a im Gehäuse 1 ab.In order to ensure that the slide ring 9 is held in a rotationally fixed manner with respect to the housing 1 , it is supported via a parallel key 15 held in its circumference in a longitudinal groove 1 a in the housing 1 .
Oberhalb des Anlagebereichs zwischen den Keramikplatten 8 und dem Gleitring 9 mündet in den Innenraum 4 eine Schmierölbohrung 16 ein, die außerhalb des Gehäuses 1 in ein Zuführrohr 17 übergeht.Above the contact area between the ceramic plates 8 and the slide ring 9 , a lubricating oil bore 16 opens into the interior 4 and merges into a feed pipe 17 outside the housing 1 .
Der Gleitring 9 ist im Bereich der Keramikplatten 8 außerdem mit mehreren Bohrungen 18 ausgestattet, über welche ebenfalls Schmieröl zugeführt werden kann.The sliding ring 9 is also provided in the area of the ceramic plates 8 with a plurality of bores 18 , via which lubricating oil can also be supplied.
Es versteht sich von selbst, daß der Gleitring 9 erforderlichenfalls mehrteilig ausgebildet, beispielsweise aus Halbringsegmenten zusammengesetzt sein kann, wobei diese in Umfangsrichtung über Vorsprünge bzw. an diese angepaßte Ausnehmungen ineinandergreifen können.It goes without saying that the slide ring 9 can be formed in several parts if necessary, for example composed of half-ring segments, which can engage in the circumferential direction via projections or recesses adapted to them.
Im Rahmen der Erfindung kann der Gleitring 9 auf seiner den Keramikplatten 8 zugewandten Seite auch mit an ihm befestigten Stahlplatten oder Keramikplatten ausgestattet sein, die miteinander eine Kreisringfläche bilden.In the context of the invention, the sliding ring 9 can also be equipped on its side facing the ceramic plates 8 with steel plates or ceramic plates attached to it, which together form an annular surface.
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die Verwendung im Zusammenhang mit den bereits erwähnten Nachführeinrichtungen (vgl. die Druckschrift DE 26 16 551 C2) beschränkt. Insbesondere kann die Nachführeinrichtung auch mechanisch ausgebildet sein, d. h. aus mehreren Federpaketen bestehen, die über den Umfang des Gleitrings verteilt angeordnet sind und sich auf der vom Gleitring abgewandten Seite an dem Gehäuse bzw. an einem Gehäusebestandteil abstützen. The subject of the invention is not related to use the tracking devices already mentioned (cf. the publication DE 26 16 551 C2) limited. In particular, the tracking device also be mechanical, d. H. from several spring packs exist, which are distributed over the circumference of the slide ring and themselves on the side facing away from the slide ring on the housing or on a Support the housing component.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß sich die Standzeit der zwischen den Teilen 8 und 9 gebildeten Abdichtung durch Einsatz von Keramik im Zusammenwirken beispielsweise mit einer geeigneten Stahllegierung erheblich verbessern läßt. Da Keramik in dem hier angesprochenen Zusammenhang einen hohen Verschleißwiderstand aufweist, muß erforderlichenfalls lediglich der Gleitring 9 bzw. müssen erforderlichenfalls lediglich die an diesem befestigten Stahlplatten oder Keramikplatten ausgewechselt werden.The advantage achieved by the invention is, in particular, that the service life of the seal formed between parts 8 and 9 can be considerably improved by using ceramic in cooperation with, for example, a suitable steel alloy. Since ceramics have a high wear resistance in the context mentioned here, only the slide ring 9 or, if necessary, only the steel plates or ceramic plates attached to it have to be replaced.
Der Erfindungsgegenstand trägt somit auch dazu bei, die Betriebssicherheit der zugehörigen Abdichtung zu verbessern und dadurch die Wartung des Innenmischers zu vereinfachen.The subject of the invention thus also contributes to operational safety to improve the associated seal and thereby the maintenance of the Simplify internal mixer.
Claims (6)
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