DE19819741A1 - Vorrichtung zur Abdichtung einer Rotorwellen-Durchtrittsöffnung im Gehäuse eines Innenmischers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Rotorwellen-Durchtrittsöffnung (2) im Gehäuse (1) eines mit mehreren Rotorwellen (3) ausgestatteten Innenmischers, mit einer an der Rotorwelle (3) befestigten Ringfläche (8) und einem an dieser in Anlage gehaltenen Gleitring (9), der bezüglich des Gehäuses drehfest und über den die Rotorwellen-Durchtrittsöffnung (2) in Richtung auf die Außenseite des Gehäuses (1) gegen dieses abgedichtet ist, wobei der Gleitring (9) sich an einer Andrückeinrichtung (12) abstützt, die mit einem unter Druck stehenden Fluid betrieben wird. DOLLAR A Mit der Erfindung wird der Vorschlag unterbreitet, den Gleitring (9) an einem Innenring (12) zu befestigen, dessen vom Gleitring abgewandter Endabschnitt als parallel zur Rotorwelle (3) verschiebbarer Kreisring-Kolben (12a) ausgebildet ist. Dieser stützt sich in einer am Gehäuse (1) angeordneten ringnutenförmigen Druckkammer (13a) ab, welche mit dem Fluid beaufschlagt ist.

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 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 wobei der Gleitring sich seinerseits an einer Andrückeinrichtung abstützt, die mit einem unter Druck stehenden Fluid betrieben wird.

Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung - bekannt aus der Druckschrift DE 26 16 551 C2 - stützt sich der als Stopfbuchsenring bezeichnete Gleitring jeweils 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 Gleitring einwirkt und diesen in Richtung auf die Ringfläche andrückt. Bedingt durch die Verwendung mehrerer Hydraulikzylinder ist die bekannte Vorrichtung verhältnismäßig aufwendig ausgebildet und benötigt ein Hydrauliksystem, welches eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung des Gleitrings über seinen Umfang gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die im Vergleich zum Stand der Technik weniger aufwendig aufgebaut ist. Darüber hinaus soll die Betriebssicherheit der Vorrichtung dadurch verbessert werden, daß der nicht rotierende Gleitring mit über seinen Umfang gleichmäßig verteilter Kraft an der als Gegenfläche dienenden, umlaufenden Ringfläche in Anlage gehalten wird.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei darin, den Gleitring an einem Innenring zu befestigen, der im Zusammenwirken mit einer am Gehäuse angeordneten Druckkammer ein einziges Kolben-Zylinder-Aggregat bildet; dieses gewährleistet, daß der Innenring den Gleitring unter Einwirkung des unter Druck stehenden Fluids gleichmäßig gegen die umlaufende Ringfläche andrückt.

Der vom Gleitring abgewandte Endabschnitt des Innenrings ist als parallel zur Rotorwelle verschiebbarer Kreisring-Kolben ausgebildet, der sich in der entsprechend angepaßten, d. h. ringnutenförmigen Druckkammer abstützt. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß für die Druckbeaufschlagung der Druckkammer lediglich eine Druckmittelzuführung benötigt wird und daß sich dementsprechend die über den Gleitring ausgeübte Andrückkraft in einfacher Weise - beispielsweise mittels eines Verstellventils - verändern bzw. beeinflussen läßt.

Darüber hinaus ist es möglich, bei Verwendung lediglich einer Energiequelle die Andrückkraft an sämtlichen Rotorwellen-Durchtrittsöffnungen - den jeweiligen Umständen entsprechend - getrennt voneinander feinfühlig einzustellen. Dies setzt lediglich voraus, daß sämtliche Rotorwellen-Durchtrittsöffnungen entsprechend ausgestaltet und jeweils mit einem eigenen Regelventil ausgestattet sind.

Vorzugsweise ist der Gleitring über den Innenring bezüglich des Gehäuses drehfest gehalten, der eine Drehsicherung aufweist (Anspruch 2). Dies hat den Vorteil, daß der Gleitring einfach ausgebildet und daß die Drehsicherung - die im einfachsten Fall aus einer Nut-Feder-Verbindung besteht - außerhalb des Bereichs der eigentlichen Dichtstelle in Richtung auf die Druckkammer verschoben liegen kann.

Um den ein Verschleißteil darstellenden Gleitring ausbauen oder auswechseln zu können, ist dieser lösbar an dem Innenring befestigt (Anspruch 3). Die Verbindung kann dabei insbesondere aus mehreren umfangsmäßig verteilten Spannschrauben bestehen, über welche der Gleitring an dem Innenring gehalten wird.

Der Erfindungsgegenstand kann dadurch weiter ausgestaltet sein, daß der Kreisring-Kolben einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Gleitring (Anspruch 4). Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß der Kreisring-Kolben bei einer vorgegebenen Kolbenfläche - quer zur Rotorwelle gesehen - ver­ hältnismäßig schmal ausgebildet sein kann und dementsprechend der Bereich zwischen der Rotorwelle und der Druckkammer gut zugänglich ist. Darüber hinaus ergibt sich bei dieser Ausgestaltung eine bessere Lagestabilität des Innenrings und somit auch des Gleitrings.

Der Erfindungsgegenstand kann auch in der Weise ausgestaltet sein, daß die Druckkammer Bestandteil eines Außenrings ist, welcher lösbar mit dem Gehäuse in Verbindung steht (Anspruch 5).

Im Rahmen der Erfindung kann der Außenring zumindest eine kreisringförmige Kühlkammer aufweisen, die der Druckkammer in Richtung auf den Gleitring vorgelagert ist und der Rotorwelle näher liegt als die Druckkammer (Anspruch 6).

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstands bestehen der Innen- und der Außenring aus Aluminium (Anspruch 7). Darüber hinaus können die zuvor genannten Ringe über ihren Umfang mehrteilig ausgebildet sein (Anspruch 8). In Betracht kommt dabei insbesondere eine Ausgestaltung, bei welcher der Innen- und der Außenring sich jeweils aus zwei halbkreisförmigen Ringsegmenten zusammensetzen.

Die Betriebsdauer und Betriebssicherheit der Vorrichtung lassen sich dadurch verbessern, daß die an der Rotorwelle befestigte Ringfläche zumindest im Anlagebereich mit dem Gleitring aus Keramik und letzterer zumindest dort (d. h. im Anlagebereich) aus einem der Werkstoffe Stahl oder Keramik besteht (Anspruch 9). Keramische Werkstoffe verfügen über eine große Härte und zeigen gegenüber abrasiven Feststoffen einen hohen Verschleißwiderstand mit der Folge, daß - bei entsprechender Auswahl der im Anlagebereich zusammenwirkenden Werkstoffe - der im Betrieb auftretende Verschleiß im wesentlichen nur an dem auswechselbaren Gleitring auftritt. Dieser kann insbesondere aus einem Stahl bestehen, welcher durch Wärmebehandlung an die im Bereich der Dichtstelle vorliegenden Betriebsbedingungen angepaßt ist; statt dessen kann der Anlagebereich des Gleitrings auch aus einem Keramik-Werkstoff gefertigt sein, der weicher sein sollte als der Keramik-Werkstoff der Ringfläche.

Die Ringfläche kann weiterhin dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, daß sie auf ihrer dem Gleitring zugewandten Seite mehrere zumindest in Drehrichtung der Rotorwelle unbeweglich gehaltene Keramikplatten aufweist, die miteinander eine Kreisringfläche bilden (Anspruch 10).

Soweit die Temperaturverhältnisse im Anlagebereich dies zulassen, können die Keramikplatten durch Verkleben an der Ringfläche befestigt sein. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, den Gleitring auf der der Ringfläche zugewandten Seite mit eine Kreisringfläche bildenden Stahlplatten oder Keramikplatten auszustatten (Anspruch 11). Diese können insbesondere auch als auswechselbare Verschleißteile lösbar an dem Gleitring befestigt sein.

Als Fluid für die Druckbeaufschlagung des Kreisring-Kolbens innerhalb der Druckkammer kommt insbesondere Luft in Frage.

Soweit der Innenring zumindest mit einer Kühlkammer ausgestattet ist, kann diese mit Luft oder Wasser betrieben werden.

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. Die weiteren Rotorwellen-Durchtrittsöffnungen des Innenmischers können jeweils entsprechend ausgebildet sein, wobei jede Rotorwelle (vgl. dazu die bereits erwähnte Vorveröffentlichung) jeweils zwei Rotorwellen-Durchtrittsöffnungen aufweist.

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 lie­ gend - ein Rotorbestandteil 5 befestigt, mit dem ein Ringelement 6 über mehrere Halteschrauben 7 in Verbindung steht.

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 Ringfläche 6b begrenzt wird. An dieser sind - in Umfangsrichtung nebeneinanderliegend - 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.

Zur Abdichtung des Innenraums 4 nach außen hin ist an den Keramikplatten 8 ein Gleitring 9 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.

Der Gleitring 9 ist über mehrere Spannschrauben 11 lösbar an einem Innenring 12 befestigt, dessen vom Gleitring abgewandter Endabschnitt als parallel zur Rotorwelle 3 verschiebbarer Kreisring-Kolben 12a ausgebildet ist. Dieser stützt sich beweglich in einer Druckkammer 13a ab, die Bestandteil eines lösbar mit dem Gehäuse 1 verbundenen Außenrings 13 ist. Dessen Befestigung erfolgt über auch in das Gehäuse 1 eingreifende Außenring-Schrauben 14. Zur Abdichtung gegen die mit einer Zuführbohrung 13b versehene Druckkammer 13a ist der Kreisring-Kolben 12a mit einem in ihm gehaltenen Dichtelement 15 ausgestattet.

Der Innenring 12 weist in Höhe der Druckkammer 13a mehrere Montagezwecken dienende Gewindebohrungen 16 auf, die im Betriebszustand mittels Gewindestopfen 17 in Richtung auf die ringnutenförmige Druckkammer 13a verschlossen sind.

Der Innenring 12 - dessen Kreisring-Kolben 12a einen deutlich größeren Außendurchmesser aufweist als der Gleitring 9 - ist mit einer kreisringförmigen Kühlkammer 12b ausgestattet, die der Druckkammer 13a in Richtung auf den Gleitring 9 vorgelagert ist und der Rotorwelle 3 näher liegt als die Druckkammer. Die Kühlkammer wird über eine ebenfalls im Innenring 12 angeordnete Eintrittsbohrung 12c mit Kühlwasser versorgt; die zugehörige Ausgangsbohrung ist nicht dargestellt.

Um sicherzustellten, daß der Gleitring 9 bezüglich des Gehäuses 1 drehfest gehalten ist, stützt sich der Innenring 12 über eine an seinem Umfang gehaltene Paßfeder 18 in einer Längsnut 1a im Gehäuse 1 ab.

Im Gegensatz zum Gleitring 9 bestehen der Innen- und der Außenring 12 bzw. 13 aus Aluminium.

Oberhalb des Anlagebereichs zwischen den Keramikplatten 8 und dem Gleitring 9 mündet in den Innenraum 4 eine Schmierölbohrung 19 ein, die außerhalb des Gehäuses 1 in ein Zuführrohr 20 übergeht. Der Gleitring 9 ist im Bereich der Keramikplatten 8 außerdem mit mehreren Bohrungen 21 ausgestattet, über die ebenfalls Schmieröl zugeführt werden kann.

Es versteht sich von selbst, daß insbesondere auch die Ringe 12 und 13 mehrteilig - beispielsweise als Halbringsegmente - ausgebildet sein können. In diesem Fall sind die betreffenden Ringsegmente im Bereich der Druckkammer 13a gegeneinander abgedichtet; die Kühlkammer 12b setzt sich dabei aus einer entsprechenden Anzahl Einzelkammern zusammen, die jeweils eine Eintritts- und Ausgangsbohrung aufweisen.

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.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der Gleitring 9 lediglich über eine einzige Andrückeinheit an den Keramikplatten 8 in Anlage gehalten ist, welche aus dem Kreisring-Kolben 12a sowie der Druckkammer 13a besteht und die eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung des Gleitrings zur Folge hat.

Durch diese Ausgestaltung vereinfacht sich außerdem die Zuführung sowie Regelung des unter Druck stehenden Fluids und die Wartung des Innenmischers im Bereich der die Staubabdichtung bewirkenden Bestandteile.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Abdichtung einer Rotorwellen-Durchtrittsöffnung (2) im Gehäuse (1) eines mit mehreren Rotorwellen (3) ausgestatteten Innenmischers, mit einer an der Rotorwelle (3) befestigten Ringfläche (8) und einem an dieser in Anlage gehaltenen Gleitring (9), der bezüglich des Gehäuses (1) drehfest und über den die Rotorwellen-Durchtrittsöffnung (2) in Richtung auf die Außenseite des Gehäuses (1) gegen dieses abgedichtet ist, wobei der Gleitring (9) sich seinerseits an einer Andrückeinrichtung (12) abstützt, die mit einem unter Druck stehenden Fluid betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (9) an einem Innenring (12) befestigt ist, dessen vom Gleitring abgewandter Endabschnitt als parallel zur Rotorwelle (3) verschiebbarer Kreisring-Kolben (12a) ausgebildet ist, wobei dieser sich in einer am Gehäuse (1) angeordneten ringnutenförmigen Druckkammer (13a) abstützt, welche mit dem Fluid beaufschlagt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (9) über den Innenring (12) bezüglich des Gehäuses (1) drehfest gehalten ist, der eine Drehsicherung (18, 1a) aufweist.

3. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (9) lösbar an dem Innenring (12) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring-Kolben (12a) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Gleitring (9).

5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (13a) Bestandteil eines Außenrings (13) ist, welcher lösbar mit dem Gehäuse (1) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (12) zumindest eine kreisringförmige Kühlkammer (12b) aufweist, die der Druckammer (13a) in Richtung auf den Gleitring (9) vorgelagert ist und der Rotorwelle (3) näher liegt als die Druckkammer.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und der Außenring (12 bzw. 13) aus Aluminium bestehen.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und der Außenring (12 bzw. 13) über ihren Umfang mehrteilig ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (8) zumindest im Anlagebereich mit dem Gleitring (9) aus Keramik und letzterer zumindest dort aus einem der Werkstoffe Stahl oder Keramik besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (6b) auf ihrer dem Gleitring (9) zugewandten Seite mehrere zumindest in Drehrichtung der Rotorwelle (3) unbeweglich gehaltene Keramikplatten 8 aufweist, die miteinander eine Kreisringfläche bilden.

11. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Ringfläche (8) zugewandten Seite des Gleitrings (9) Stahlplatten oder Keramikplatten befestigt sind, die miteinander eine Kreisringfläche bilden.