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Vorrichtung zum Einführen eines unter Druck stehenden Mediums von
einer nicht drehbaren Zuleitung in eine rotierende Hohlwelle Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Einführen eines unter Druck stehenden Mediums von einer nicht
drehbaren Zuleitung in eine rotierende Hohlwelle.
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Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise bei diskontinuierlich
arbeitenden Zuckerzentrifugen verwendbar, um die erforderlichen Schaltvorgänge pneumatisch
durchzuführen. Dabei muß das Medium entsprechend der einzelnen Arbeitsgänge der
diskontinuierlichen Zentrifuge in größeren Zeitabständen kurzzeitig in die Hohlwelle
der Zentrifuge eingeführt werden. Dadurch werden von einem stillstehenden System
auf ein rotierendes System kurzzeitig Druckimpulse pneumatisch übertragen.
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Es ist bekannt, die nicht drehbare Zuleitung in das Ende der Hohlwelle
einzuführen und dort mittels Kugellager zu lagern. Dabei dreht sich die Welle ständig
gegenüber der Zuleitung. Das Lager soll dicht sein und muß gewartet werden; ein
Eindringen der Schmiermittel für das Lager in die Leitung des unter Druck stehenden
Mediums ist zu vermeiden.
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Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist vorgeschlagen worden, die
Zuleitung für das unter Druck stehende Medium nur für die Dauer der Einführung des
Mediums in die rotierende Hohlwelle an diese anzukuppeln. Das Ende der Zuleitung
wird zu diesem Zweck axial verschiebbar und um seine Achse drehbar gelagert und
zur Einführung des Mediums dicht und kraftschlüssig mit dem Ende der Hohlwelle verbunden.
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Die Schwierigkeiten bei dieser Lösung liegen darin, zwischen dem drehbaren
Ende der Zuleitung, das die hohe Drehzahl der Hohlwelle annimmt, und dem nicht drehbaren,
axial verschiebbaren Teil der Zuleitung trotz der hohen Reibungskräfte eine dichte
Drehverbindung herzustellen. Es muß auch zunächst die dichte und kraftschlüssige
Verbindung mit der Hohlwelle hergestellt werden, bevor das unter Druck stehende
Medium in die Hohlwelle eingelassen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zunächst die hohen Reibungskräfte
während des Kupplungsvorganges auch dann zu vermeiden, wenn der feststehende und
der sich drehende Kupplungsteil ohne Stillstand des drehenden Teiles gekuppelt werden
müssen und gleichzeitig das den Druckimpuls auslösende Ventil selbsttätig in Abhängigkeit
der Drehzahl der Zentrifuge schließt und öffnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender
Merkmale gelöst: a) In einem mit einer absperrbaren Zuleitung für das unter Druck
stehende Medium verbundenen, verschlossenen Gehäuse ist ein axial verschiebbar,
zylindrischer, längsdurchbohrter und entgegen der Kupplungsrichtung federbelasteter
Kolben um seine Achse drehbar gelagert, dessen eines Bohrungsende mit einer Konusfläche
der Hohlwelle preßbar ist.
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b) Das der Zuleitung zugekehrte Bohrungsende des Kolbens ist durch
ein Ventil verschlossen, dessen Verschlußstück bei Rotation des Kolbens durch Zentrifugalkraft
öffnet.
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Damit wird das an sich stillstehende Kupplungsteil während der Impulsabgabe
in Rotation versetzt, ohne daß große Reibungskräfte auftreten. Außerdem wird hierdurch
der zu übertragende Druck zunächst nur benutzt, um die beiden Kupplungsteile miteinander
zu verbinden, und erst nach Kontakt der beiden Kupplungsteile wird der Weg für die
Impulsgabe freigegeben. Mithin wird die während des Kupplungsvorganges auftretende
geringfügige Reibung dazu benutzt, die Kupplungselemente während der Impulsabgabe
mitrotieren zu lassen.
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Durch das öffnen des Absperrorgans in der Zuleitung für das unter
Druck stehende Medium wird ohne weitere Bedienungshandlungen der Kolben axial verschoben
und mit der rotierenden Hohlwelle in kraftschlüssige, dichte Verbindung gebracht,
wobei der Austritt des unter Druck stehenden Mediums aus der Vorrichtung von selbst
unmittelbar nach Herstellung der dichten Verbindung mit der Hohlwelle, nicht aber
vorher, erfolgt. Die für die Herstellung der kraftschlüssigen, dichten Verbindung
mit der Hohlwelle erforderliche Kraft wird durch das unter Druck stehende Medium
selbst erzeugt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des selbsttätig öffnenden
und schließenden Ventils wird
erfindungsgemäß darin gesehen, daß
das der Zuleitung für das unter Druck stehende Medium zugekehrte Bohrungsende des
Kolbens exzentrisch zur Drehachse des Kolbens angeordnet ist und das Ventil aus
einer das Bohrungsende verschließenden Kugel und deren Sitz besteht.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß die
Achse des Kolbens im wesentlichen senkrecht und die Vorrichtung über der Hohlwelle
angeordnet ist und die Umgebung der durch die Kugel verschließbaren Öffnung aus
einer zur öffnung hin abfallenden Fläche besteht.
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Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung für das Einführen von Preßluft.
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In einem raumfesten Gehäuse 1 mit senkrechter Achse ist ein Kolben
2 axial verschiebbar und mittels eines Rollenlagers 3 und eines Schrägkugellagers
4 um die Achse drehbar gelagert. Der Außenring des Rollenlagers 3 sitzt in dem Kolben
2, der Innenring auf einem Fortsatz 6a eines mittels Schrauben 5 an dem Gehäuse
1 angebrachten Deckels 6. Der Außenring des Schrägkugellagers 4 sitzt im Gehäuse
1, der Innenring auf einer Führungshülse 7 für den Kolben 2. Zwischen der Führungshülse
7 und einem Absatz auf dem Kolben 2 ist eine Tellerfeder 8 angebracht, die den Kolben
axial nach oben drückt. Der Deckel 6 besitzt eine axiale Bohrung 6 b. Daran ist
eine Preßluftzuleitung 9 mit einem Absperrorgan 10 angeschlossen. Der Kolben 2 besitzt
eine axiale Bohrung 2 a. Die Bohrung 2 a hat an ihrem oberen Ende
eine kegelförmige Erweiterung 2 b. Diese ist abgedeckt durch eine kreisförmige Scheibe
11, die auf ihrer Oberseite eine zentrische Vertiefung 11a von der Form.
eines flachen Hohlkegels und eine von der untersten Stelle dieser Vertiefung ausgehende,
in Achsrichtung verlaufende Bohrung 11b aufweist. Die Scheibe 11 ist exzentrisch
zur Achse des Kolbens 2 angeordnet, so daß die Bohrung 11 b exzentrisch in
die Erweiterung 2 b mündet. In der Vertiefung 11 a
liegt frei eine
Kugel 12 und verschließt die obere Mündung der Bohrung 11 b. Die Scheibe 11 ist
durch einen Ring 13 gehalten. Ein unterer Deckel 14 ist mittels der Schrauben 15
an der Unterseite des Gehäuses 1 befestigt. Er hält das Schrägkugellager
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fest und schließt das Gehäuse 1 nach unten ab.
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Zwischen der Außenwand des Kolbens 2 und der Innenwand des Gehäuses
1 bleibt ein möglichst enger Spalt frei. Er ist so bemessen, daß der Kolben 2 das
Gehäuse 1 gerade nicht berührt.
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Die zylindrische Außenwand des Kolbens 2 ist relativ lang und weist
einige ringförmige Vertiefungen 2 c auf, die zur Drosselung des Austritts von Preßluft
durch den Spalt zwischen der Außenwand des Kolbens 2 und der Innenwand des Gehäuses
1 dienen. Entsprechende ringförmige Vertiefungen besitzt die Innenwand des Gehäuses
1.
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Die Vorrichtung ist mit den Schrauben 16 über dem Ende einer Hohlwelle
17, z. B. am Lager der Hohlwelle 17, so angebracht, daß der Kolben 2 nach einer
geringen axialen Verschiebung, die z. B. einige Millimeter betragen kann, die Hohlwelle
17 an ihrer Stirnseite berührt. An der Berührungsstelle ist in die Hohlwelle 17
ein axial durchbohrter gummiartiger Körper 18 eingelassen. Die Vorrichtung arbeitet
wie folgt: Das Absperrorgan 10 der Preßluftleitung 9 wird geöffnet. Die Preßluft
füllt alle freien Räume innerhalb des Gehäuses 1, die über der oberen Mündung der
Bohrung 11 b liegen. Sie drückt die Kugel 11 auf die obere Mündung
der Bohrung 11b. Der Kolben 2 wird durch den Druck der Preßluft entgegen der Wirkung
der Tellerfeder 8 axial nach unten verschoben. Dabei gleitet er in der Führungshülse
7 und in dem Rollenlager 3. Sobald das untere Ende des Kolbens 2 den gummiartigen
Körper 18 der rotierenden Hohlwelle 17 berührt, wird der Kolben
2 in Drehung versetzt. Infolge der Rotation wird die zur Achse des Kolbens
exzentrisch liegende Kugel 12 durch Zentrifugalkraft von ihrem Sitz fortbewegt und
gibt die Bohrung 11 b frei. Die Preßluft strömt somit durch die Bohrungen 11
b und 2 a in die Hohlwelle 17.
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Sobald der Preßluftdruck auf die Bohrung 6 b aufhört, wird der Kolben
2 von der Tellerfeder 8 nach oben hin gegen den Deckel 6 gedrückt, so daß er aufhört,
sich zu drehen. Infolgedessen rollt die durch die Zentrifugalkraft von der Mündung
der Bohrung 11 b fortbewegte Kugel 12 zurück auf die Mündung und verschließt diese.