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(11) | EP 0 197 182 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Konus-Schneckenmischer mit sphärischem Dichtungskörper in der Bodenöffnung |
| (57) In einem Konus-Schneckenmischer mit sich konisch verjüngendem Mischbehälter (88)
läuft eine parallel zur Innenwand des Mischbehälters auf Drehung angetriebene Mischschnecke
(70) entlang, wobei das untere Ende der Mischschnecke durch eine Öffnung im Behälterboden
(17) hindurchgreift und unterhalb des Behälterbodens schwenkbar und drehbar in einem
Lager (27, 40) aufgenommen ist. Die Abdichtung zwischen der Welle (1, 29) der Mischschnecke und der Öffnung im Behälterboden erfolgt über einen auf der Welle drehbar gelagerten sphärischen Dichtungskörper (4), der drehfest, jedoch im Winkel zur Achse des Mischbehälters schwenkbar an einem gehäusefesten Flansch (20) des Mischbehälters gelagert ist. Auf diese Weise nimmt der Dichtungskörper nur an den Schwenkbewegungen der Welle der Mischschnecke, nicht aber an den Drehbewegungen teil. Dadurch wird eine bessere Abdichtung und eine längere Standzeit des Dich- angskörpers gewährleistet. |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Konus-Schneckenmischer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Konus-Schneckenmischer ist mit der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden deutschen Offenlegungsschrift 32 45 935.1 bekannt geworden. Merkmal dieses Schneckenmischers ist, daß der Antrieb der Mischschnecke von einem unterhalb des Mischbehälters angeordneten Antrieb erfolgt, der über ein Kreuzgelenk, welches außerhalb des Produktraumes angeordnet ist, die Mischschnecke auf Drehung antreibt. Zur Abdichtung des Durchgriffs der Welle der Mischschnecke durch die öffnung im Boden des Mischbehälters ist hierbei ein sphärischer Dichtungskörper vorgesehen, wie er prinzipiell durch den Gegenstand der DE-OS 1 956 oo7 oder der DE-OS 2 701 799 bekannt geworden ist.
[0002] Nachteil der beiden letztgenannten Ausführungsformen ist jedoch, daß der sphärische Dichtungskörper an der Drehung der Mischschneckenwelle beteiligt ist und daß es deshalb zu einem schnellen Verschleiß der gehäuseseitigen oder der wellenseitigen Dichtungen kommt.
[0003] Hier hat die auf den gleichen Erfinder zurückgehende deutsche Patentanmeldung P 32 45 935 Abhilfe geschaffen, indem der sphärische Dichtungskörper drehbar auf der Mischschneckenwelle gelagert war, so daß er im wesentlichen still steht und nur die Taumelbewegungen der Mischschneckenwelle mitmacht, wenn sich die Mischschneckenwelle parallel zur Innenwand des konischen Mischbehälters bewegt.
[0004] Mit der gezeigten drehbaren Lagerung des sphärischen Dichtungskörpers auf der Welle der Mischschnecke war jedoch noch keine Zuführung von Schmiermittel in die Lager zwischen dem Dichtungskörper und der Welle der Mischschnecke möglich, weil bei bestimmten Produktzusammensetzungen im Mischbehälter und unter gewissen Umständen es vorkommen konnte, daß der Dichtungskörper noch drehend mit der Umdrehung der Mischschnecke mitgenommen wurde. Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, einen Konus-Schnekkenmischer mit sphärischem Dichtungskörper in der Bodenöffnung nach dem Gegenstand der DE-OS 32 45 935 so weiterzubilden, daß eine öl-, oder Kühl- oder Schmiermittelzufuhr in das Lager zwischen der Welle der Mischschnecke und dem Dichtungskörper möglich ist.
[0005] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper drehfest , jedoch im Winkel zur Achse des Mischbehälters schwenkbar an einem gehäusefesten Flansch des Mischbehälters gelagert ist.
[0006] Wesentliches Merkmal der Erfindung ist also, daß der Dichtungskörper nach der Erfindung zwar drehfest arretiert ist, trotzdem aber die Taumelbewegungen der Mischschneckenwelle mitmachen kann. Durch die drehfeste Arretierung des Dichtungskörpers nimmt dieser nicht mehr an der Drehung der Mischschneckenwelle teil und es ist deshalb möglich, die oben genannten Schmier- und Kühlmittel über flexible Schläuche in das Lager zwischen dem Dichtungskörper und der Mischschneckenwelle einzuführen. Dadurch wird die Lebensdauer des Lagers wesentlich verlängert und trotzdem eine hohe Betriebssicherheit beibehalten, denn nachdem die gesamte Anordnung außerhalb des Mischbehälters angeordnet ist, kann eine Verschmutzung des Produktes im Mischbehälter durch aus dem Lager austretendes Schmier-oder Kühlmittel nicht stattfinden.
[0007] In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Verdrehungssicherung und Schwenklagerung des Dichtungskörpers durch ein Schwenkgestänge gebildet ist, dessen zueinander parallele Schwenkachsen senkrecht zur Drehachse der Mischschnecke angeordnet sind.
[0008] Dadurch, daß man die Schwenkachsen senkrecht zur Drehachse der Mischschnecke anordnet, wird die geforderte Verdrehungssicherung erreicht (Anspruch 2).
[0009] Eine besonders einfache Ausführung des Schwenkgestänges ergibt sich nach dem Gegenstand des Anspruches 3 dadurch, daß das Schwenkgestänge aus einem ersten Schwenkarm besteht, dessen eines Ende in einer ersten gehäusefesten Schwenkachse drehbar gelagert ist und dessen anderes Ende über eine zweite Schwenkachse mit dem einen Ende eines zweiten Schwenkarmes verbunden ist, dessen anderes Ende über eine dritte Schwenkachse schwenkbar am Dichtungskörper angreift. Es wird also ein aus zwei Schwenkarmen bestehendes Schwenkgestänge vorgeschlagen, welches den erforderlichen Hub des Dichtungskörpers gewährleistet und trotzdem verhindert, daß der Dichtungskörper verdreht werden kann.
[0010] Hierbei wird es nach dem Gegenstand des Anspruches 4 bevorzugt, wenn die Länge des Schwenkgestänges einstellbar ist, um das Schwenkgestänge unterschiedlichen Hüben des Dichtungskörpers anzupassen , wenn die gesamte Anordnung beispielsweise in einen Mischbehälter mit anders geneigten konischen Wänden eingebaut werden soll.
[0011] Nach dem Gegenstand des Anspruches 5 wird es hierbei ferner bevorzugt, wenn das Schwenkgestänge in Form eines Kreuzgelenkes am Dichtungskörper angreift, weil damit die Kippbewegungen des Dichtungskörpers direkt in diesem Kreuzgelenk stattfinden, während der restliche Teil des Schwenkgestänges lediglich eine Höhenverstellung gewährleistet.
[0012] Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
[0013] Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
[0015] Es zeigen:
Figur 1: schematisierte Seitenansicht eines Konus-Schneckenmischers nach der Erfindung;
Figur 2: Schnitt durch den Bodenbereich eines Schneckenmischers nach Figur 1 ohne Darstellung des Schwenkgestänges;
Figur 3: Darstellung des Schwenkgestänges für den Dichtungskörper nach Figur 2 in zwei verschiedenen Hubstellungen;
Figur 4: Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 3 in Richtung des Pfeiles IV.
[0016] Nach Figur 1 ist in einem konisch in Richtung zum Bodenbereich zulaufenden Mischbehälter 88 eine Mischschnecke 7o angeordnet, welche sich mit der Drehzahl n1 um die Achse 11o dreht und welche sich mit der Drehzahl n2 um die Behälterachse 100 schwenkt. Hierzu ist die Mischschnecke 7o in ihrem oberen Bereich am freien Ende eines Führungsarmes 71 angeordnet, welcher mit der Drehzahl n2 über einen Motor 95 und ein Getriebe 72 angetrieben wird. Am Behälterdeckel sind entsprechende Abdichtungen 73 vorgesehen, um ein Austreten des Produktmediums aus dem Produktraum 8o zu verhindern.
[0017] Die bodenseitige Lagerung der Mischschnecke 7o erfolgt in der in Figuren 2 und 3 gezeigten Weise mit Hilfe eines Kreuzgelenks 27, wobei die Mischschnecke ihren Drehantrieb (Antrieb um die Achse 110) über eine Gelenkwelle 34 erhält, welche in einer Hohlwelle 32 gelagert ist, an deren Ende eine Laterne 62 angeflanscht ist, an deren unterem Ende der Getriebemotor 65 ansetzt.
[0018] Gemäss Figur 2 ist die Msichschnecke 7o mit einem Kupp-lungsstück 29 mit Innengewinde fest verschweisst. In dieses Kupplungsstück 29 ist ein Einschraubbolzen 1 so eingeschraubt, daß sich das Gewinde im Betriebsfall von selbst anzieht; d.h. je nach Drehrichtung der Mischschnecke 7o ein Rechts- oder Linksgewinde verwendet wird.
[0019] Anstelle des Kupplungsstückes 29 mit Innengewinde kann eine drehfeste Verbindung von Kupplungsstück 29 und Einschraubbolzen 1 auch mit einer Paßfederverbindung oder einem Abscherstift durchgeführt werden.
[0020] Auf dem Einschraubbolzen 1 ist eine Buchse 2 aufgezogen. Das Wälzlager 6 sowie die Buchse 7 werden spielfrei mittels des Seegerringes 8 auf dem Einschraubbolzen 1 angebracht.
[0021] Der Einschraubbolzen 1 wird mittels Schrauben 25 drehfest mit dem Oberteil des Kreuzgelenks 27 verbunden. Das Kreuzgelenk-Unterteil wird wiederum mit Schrauben 28 drehfest mit der Gelenkwelle 34 verschraubt.
[0022] über den Einschraubbolzen 1 mit der Buchse 2, dem Wälz- lager 6, der Buchse 7 und dem Seegerring 8 sowie über das Kreuzgelenk 27 wird ein halbkugeliger Dichtungskörper 4 mit eingelassenen Dichtungen 3 geschoben und mittels eines Flansches 1o mit Dichtung 9 sowie Beilagringen 5 axial und radial gesichert. Eine Abdichtung erfolgt über den O-Ring 56. Die Verschraubung erfolgt über die Schrauben 59. Eine Nachschmierung der Lager erfolgt über die Blindschraube 12 der Dichtscheibe 13 oder über eine ständige Zuführung von Schmier- und Kühlmittel über einen nicht näher dargestellten flexiblen Schlauch, der anstelle der Schraube 12 angeordnet ist. Eine zusätzliche Abdichtung ist über den O-Ring 11 gewährleistet. Die Konstruktion und Montage muß gewährleisten, daß der Mittelpunkt des Kreuzgelenks 27 sowie der Mittelpunkt der Dichtungsglocke 4 ein und derselbe Punkt sind. Hierbei kann die Mischschneckenwelle bis zum 25° schräg zur vertikalen Achse stehen.
[0023] Auf der Gelenkwelle 34 wird eine Buchse 31 (Wellenschonhülse) drehfest aufgezogen. Weiterhin werden die Lager-Innenringe der Lager 36 sowie das Rohr 33 auf die Gelenkwelle 34 aufgezogen und mit dem Seegerring 38 gesichert. Die Gelenkwelle 34 ist mit verschiedenen Zentrierungen für die Lager sowie einem Gewindezapfen 46 mit einem Vierkant versehen.
[0024] Das Lagergehäuse besteht aus einem Rohrgehäuse 18, einem Gegenflansch 52, sowie einer Hohlwelle 32, welche miteinander verschweisst sind. Im Rohrgehäuse 18 sind mehrere Montage- und Kontroll- öffnungen angeordnet, welche mit mehreren, am Umfang des Lagergehäuses angeordneten Deckeln 21, den Schrauben 60 und den Dichtringen 19 verschlossen werden.
[0025] In der Hohlwelle 32 sind die Außenringe des Lagers 36 eingeschoben und werden mit den Seegerringen 37 gegen axiales Verschieben gesichert. Der Lagerflansch 43 sowie das zweiseitig wirkende Axiallager 40 werden in die Hohlwelle 32 eingeschoben. Der Lagerflansch 43 mit dem O-Ring 42 wird nun in die Bohrung der Hohlwelle 32 bzw. über den Außenring des Lagers 40 geschoben und mit den Schrauben 60 fest mit der Hohlwelle 32 verbunden. Der Lagerflansch 39 muß fest am Seegerring 37 anstehen und das Axiallager 40 muß axial nahezu spielfrei eingestellt sein. Weiterhin werden in die Hohlwelle 32 der Wellendichtring 30 sowie der Schmiernippel 58 eingepresst.
[0026] Es wird dann sonach die Gelenkwelle 34 eingeschoben. Durch die Spannscheibe 41, den Federring 47 und die Gewindemutter 48 wird die Gelenkwelle 34 fest mit dem Axiallager 40 verbunden.
[0027] Die Verbindung der Mischschnecke 70 mit dem Einschraubbolzen 1 wird durch Drehen des Vierkants der Gelenkwelle 34 vorgenommen, wobei das Kupplungsstück 29 sich auf das Gewinde des Einschraubbolzens 1 aufschraubt. Dies kann ohne Demontage der Lageranordnung gemacht werden. Nach Durchführung dieser Arbeiten wird der Lagerflansch 43 mit dem Deckel 45 verschlossen.
[0028] Das Lagergehäuse wird mittels Gewindebolzen 55, Muttern 54 und Federringen 53 mit dem Behälterboden 17 drehfest verschraubt und mit einem O-Ring 26 abgedichtet.
[0029] Die Abdichtung zwischen dem Dichtungskörper 4 und dem Behälterboden 17 wird mit einem Dichtflansch 14, einem Stellflansch 15 mit O-Ring 16 durchgeführt.
[0030] Der Werkstoff des Dichtflansches 14 kann aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen für DuPont) oder einem anderen Gleitlager-Werkstoff sein. Der Werkstoff des Dichtungskörpers 4 muß aus einem gehärteten, plattierten oder Edelstahlmaterial oder einem anderen, zum Dichtflansch 14 passenden, Werkstoff sein.
[0031] Der Dichtflansch 14 hat einen inneren Spülring 49, welcher mit einer Einlaß- bzw. Ablaßbohrung, welche durch den Stellflansch 15 durchgebohrt ist, versehen ist.
[0032] Die Einlaß- und Ablaßbohrung des Stell- und Dichtflansches 14,15 ist an derselben Stelle, wie die Einlaß- bzw. Ablaßbohrung im Behälterboden 17.
[0033] Der Stellflansch 15 ist mit einem Schraubbolzen mit Gegenmutter gegen Verdrehung gesichert. Im Stellflansch 15 sind mehrere federbelastete Vorspannschrauben 24 mit Kontermutter 23 und den Federn 22 angebracht. Diese Vorspannschrauben 24 drücken den Stellflansch 15 mit dem Dichtflansch 14 nach unten gegen die Dichtungsfläche des Dichtungskörpers 4.
[0034] Der in Figur 2 gezeigte Spülring 49 ermöglicht eine Reinigung der Dichtungsglocke 4 bzw. des Dichtflansches 14 ohne Demontage der Lagerung. Weiterhin kann dieser Spülring 49 als Kühlung für den Dichtungskörper 4 verwendet werden.
[0035] Der Luftraum zwischen dem Dichtflansch 14 und dem Dichtungskörper 4 und dem Lagergehäuse 18,52,32 kann als Isolierschicht aufgefasst werden. Außerdem kann das Kreuzgelenk 27 und die abdichtenden Kugelteile von innen mit Sperrflüssigkeit bzw. Kühlflüssigkeit oder einem Gas gespült werden. Hierbei werden jeweils ein Anschluß für Ein- und Ablauf der Kühlflüssigkeit im Deckel 21 gemacht.
[0036] Das in den Figuren 3 und 4 gezeigte Schwenkgestänge 50 besteht aus einer mit dem gehäusefesten Flansch 20 verbundenen Montageplatte 81, in der schwenkbar über eine erste Schwenkachse 84 das eine Ende eines Schwenkarmes 82 drehbar gelagert ist.
[0037] Das andere Ende des Schwenkarmes 82 ist über eine zweite Schwenkachse 75 mit dem einen Ende eines zweiten Schwenkarmes 83 gelenkig verbunden, der seinerseits wiederum an seinem gegenüberliegenden, freien Ende über die dritte Schwenkachse 76 mit dem freien, vorderen Ende eines Bolzens 84 verbunden ist. Der Bolzen 84 ist Teil eines Kreuzgelenks 51,welches als Anschlußteil den Anschluß zur Unterseite des Dichtungskörpers 4 herstellt.
[0038] Der Bolzen 84 ist hierbei drehbar in einem senkrecht dazu verlaufenden Querbolzen 86 gelagert, der seinerseits wiederum drehbar in einer zum Bolzen 84 senkrechten Achse in einer Buchse 85 drehbar gelagert ist. Die Buchse 85 ist mit der Unterseite des Dichtungskörpers 4 fest verbunden.
[0039] Aus der Darstellung in Figur 3 und Figur 4 wird deutlich, daß der Dichtungskörper 4 nur noch Schwenkbewegungen durchführt, wobei das Schwenkgestänge 5o in gestreckter Lage seine in gestrichelter Darstellung eingezeichnete Position nach Figur 3 einnimmt.
[0040] Bei Verschwenkung des Dichtungskörpers 4 in seine Stellung 4' nehmen daher die Schwenkarme 82,83 ihre Stellungen 82',83 ein.
[0041] Dem Dichtflansch 14 gegenüberliegend sind jeweils ein gehäuseseitiger Dichtflansch 78 angeordnet, der an einem Lagerflansch 77 befestigt ist.
[0042] Die Figur 4 zeigt entsprechende Kippbewegungen des Dichtungskörpers 4, wobei dann die Buchse 5 ihre Stellungen 85' bzw. 85" einnimmt.
[0043] Die beschriebene Schwenklagerung des Dichtungskörpers ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, denn vorher mussten die Reibkräfte zwischen dem Dichtungskörper und dem Dichtflansch 14 immer größer sein, als die durch die Wälzlager 6 und durch die Dichtungen 3 und 9 verursachten Reibkräfte.
ZEICHNUNGS-LEGENDE
[0044]
1 Einschraubbolzen
2 Buchse
3 Dichtung
4 Dichtungskörper 4'
5 Beilagring
6 Wälzlager
7 Buchse
8 Seegerring
9 Dichtung
10 Flansch
11 O-Ring
12 Blindschraube
13 Dichtscheibe
14 Dichtflansch
15 Stellflansch
16 O-Ring
17 Behälterboden
18 Rohrgehäuse
19 Dichtring
20 Flansch
21 Deckel
22 Feder
23 Kontermutter
24 Vorspannschraube
25 Schraube
26 O-Ring
27 Kreuzgelenk
28 Schraube
29 Kupplungsstück
30 Wellendichtung
31 Buchse
32 Hohlwelle
33 Rohr
34 Gelenkwelle
36 Lager
37 Seegerring
38 Seegerring
39 Lagerflansch
40 Axiallager
41 Spannscheibe
43 Lagerflansch
45 Deckel
46 Gewindezapfen
47 Federring
48 Gewindemutter
49 Spülring
50 Schwenkgestänge
51 Kreuzgelenk
52 Gegenflansch
53 Federring
54 Mutter
55 Gewindebolzen
56 O-Ring
58 Schmiernippel
59 Schraube
60 Schraube
62 Laterne
65 Getriebemotor
70 Mischschnecke
71 Führungsarm
72 Getriebe
73 Abdichtung
74 Schwenkachse
75 Schwenkachse
76 Schwenkachse
77 Lagerflansch
78 Dichtflansch
8o Produktraum
81 Montageplatte
82 Schwenkarm 82'
83 Schwenkarm 83'
84 Bolzen
85 Büchse 85', 85"
86 Querbolzen
88 Mischbehälter
95 Motor
100 Achse (vertikal)
110 Achse (Mischschnecke)
1. Konus-Schneckenmischer mit einem in Richtung zu seinem Bodenbereich sich konisch
verjüngenden Mischbehälter (88), in dem eine parallel zur Innenwand des Mischbehälters
(88) entlanglaufende, auf Drehung angetriebene Mischschnecke (7o) angeordnet ist,
wobei das untere Ende der Mischschnecke (7o) durch eine Öffnung im Behälterboden (17)
greift und unterhalb des Behälterbodens (17) schwenkbar und drehbar in einem Lager
(27,4o) aufgenommen ist, und wobei die Abdichtung zwischen der Welle (1,29) der Mischschnecke
(7o) und der öffnung im Behälterboden (17) durch einen auf der Welle (1,29) drehbar
gelagerten sphärischen Dichtungskörper (4) erfolgt, der an im Bereich der öffnung
angeordneten, gehäusefesten Dichtungselementen (14,15) anliegt, dadurch gekennzeich-
net , daß der Dichtungskörper (4) drehfest, jedoch im Winkel zur Achse (100) des Mischbehälters
(88) schwenkbar an einem gehäusefesten Flansch (20) des Mischbehälters (88) gelagert
ist, (Figur 3,4).
2. Konus-Schneckenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verdrehungssicherung
und Schwenklagerung des Dichtungskörpers (4) durch ein Schwenkgestänge (5o) gebildet
ist, dessen zueinander parallele Schwenkachse (74-76) senkrecht zur Drehachse (110) der Mischschnecke (7o) angeordnet sind.
3. Konus-Schneckenmischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkgestänge
(5o) aus einem ersten Schwenkarm (82) besteht, dessen eines Ende in einer ersten gehäusefesten
Schwenkachse (74) drehbar gelagert ist und dessen anderes Ende über eine zweite Schwenkachse
(75) mit dem einen Ende eines zweiten Schwenkarmes (83) verbunden ist, dessen anderes
Ende über eine dritte Schwenkachse (76) schwenkbar am Dichtungskörper (4) angreift.
4. Konus-Schneckenmischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge
des Schwenkgestänges (5o) einstellbar ist.
5. Konus-Schneckenmischer nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Lagerung des Schwenkgestänges (5o) am Dichtungskörper (4) durch ein Kreuzgelenk
(51) gebildet ist, an dessen drehbar gelagertem Bolzen (84) die Schwenkachse (76)
des zweiten Schwenkarmes (83) angeordnet ist, wobei der Bolzen (84) drehbar in einem
Querbolzen (86) gelagert ist, der seinerseits drehbar in einer mit der Unterseite
des Dichtungskörpers (4) befestigten Buchse (85) angeordnet ist und daß die Drehachse
des Bolzens (84) parallel und die Drehachse des Querbolzens (86) senkrecht zur Drehachse
(110) der Mischschnecke (7o) ausgerichtet sind, (Figur 3).