DE2460970B2 - Berührungsfreie Dichtung für Mischer zum Mischen unterschiedlicher Schüttgüter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine berührungsfreie Dichtung für Mischer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Zum Vermischen unterschiedlicher Schüttgüter zu einem einheitlichen Gemisch werden Mischer mit Mischbehältern verschiedener Formen wie mit waagerechter oder senkrechter Achse angeordnete Trommeln benutzt. Die an der koaxial zur Trommel gelagerten Welle befindlichen Mischelemente sind Schaufeln, Schnecken, Paddel oder Rotoren. Die Welle ist im allgemeinen außerhalb des Mischbehälter?» gelagert und erhält auch von außerhalb des Mischbehälters ihren Antrieb, so daß sie durch die Wand des Mischbehälters hindurchgeführt werden muß. Der Durchgang der Welle so durch die Wand des Mischbehälters muß sorgfältig abgedichtet werden. Dabei ist darauf zu achten, daß kein Mischgut entlang der Welle aus dem Mischbehälter austreten kann, um Verluste des Mischgutes und Verunreinigungen der Betriebsräume und des Mischers selbst durch Staub und eventuell giftige und aggressive Stoffe zu verhindern. Auch muß das Eindringen von Mischgut in die Dichtung vermieden werden, weil das Mischgut, insbesondere wenn es abrasive oder aggressive Feststoffpartikel aufweist, die auf der Welle aufliegende Dichtung und/oder die Welle im Bereich der Dichtung beschädigen kann.

Zum Schützen der auf einer Welle im Bereich des Durchganges durch die Mischbehälterwand aufliegenden Dichtungsringe ist es bekannt, zwischen dem es Dichtungsring und dem Innenraum des Mischbehälters ein die Welle umschließendes Gehäuse vorzusehen, in welches unter Druck stehendes Gas wie Luft eingeleitet wird, das aus diesem durch einen ringförmigen Spalt in den Mischbehälter strömt und ein Vordringen von Mischgut zum Dichtungsring verhindern solL

Bei den bekannten Dichtungen dieser Art ergeben sich im Betrieb Probleme beispielsweise dadurch, daß das im Mischbehälter befindliche Schüttgut aufgrund von Unterschieden des Schüttgewichtes, bei Rezepturwechsel und aufgrund mehr oder minder heftiger Bewegungen des Gutes beim Mischvorgang unterschiedliche Drücke gegen die Dichtungen aufbaut Eine diese Druckschwankungen berücksichtigende Gegendruckregulierung ist technisch sehr aufwendig und daher für die Praxis kaum brauchbar. Deshalb läßt es sich vielfach nicht vermeiden, daß Partikel des Mischgutes in den Spalt eindringen, bis zum auf der Welle aufliegenden Dichtungsring vordringen und diesen auf die Dauer beschädigen und dadurch funktionslos machen. Die in den Spalt gelangenden Mischgutpartikel werden dort einer stärkeren Reibung und dadurch einem starken mechanischen Druck ausgesetzt, was zu Schaden an diesen Partikeln führen kann, ebenso wie sie verunreinigt werden können, so daß bei einem Wiedereintritt dieser Mischgutpartikel in den Mischbehälter das gesamte dort befindliche Mischgut unbrauchbar werden kann.

Im Gehäuse dieser bekannten Dichtungen für Mischer entsteht über dessen Länge bis zum Spalt ein beträchtlicher Druckverlust, der mit einem entsprechend hohen Zufuhrdrack des verwendeten Gases und daher großen ausströmenden Gasmengen kompensiert werden muß, darret der am Spalt noch vorhandene Druck genügend hoch ist, um ein Eindringen von Partikeln des im Mischbehälter aufgewirbelten Mischgutes in das Gehäuse mit Sicherheit zu verhindern. Dabei ist es auch schwierig, auf dem gesamten Umfang des ringförmigen Spaltes einen gleichmäßigen Gasdruck und eine gleichmäßige Gasströmung zu erzielen, da zum Anbacken neigendes Mischgut sich auch in unmittelbarer Nähe der Austrittsseite des Spaltes festsetzt und die laminare Strömung des den Spalt durchströmenden Gases stören kann.

Für den Mischmaschinenhersteller, der Mischmaschinen für eine große Produktpalette anbietet, ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten beim Anpassen derartiger Dichtungen an die Eigenschaften der jeweils zu vermischenden Schul'.güter. Eine Anpassung durch Erhöhung des Gasdruckes scheitert aus Kostengründen und auch mit Rücksicht auf den Mischvorgang. Eine Erhöhung des Gasdruckes ist zudem mit einer Vergrößerung der ausströmenden Gasmenge verbunden, was bei Verwendung spezieller Gase als Schutzstoff als Kostenfaktor zu Buche schlägt Ferner ergeben sich bei Verwendung großer Gasmengen Schwierigkeiten beim Trennen des in den Mischbehälter eingeströmten Gases vom Mischgut, weshalb im aligemeinen Separatoren notwendig sind, die Kosten und einen von der Menge des durchströmenden Gases abhängigen Verlust an Mischgut verursachen. Außerdem kann durch eine Windsichterwirkung das Gemisch entmischt werden. Schließlich beeinflußt das Gas, insbesondere wenn es in größeren Mengen durchströmt, bis zu einem gewissen Grade die Eigenschaften des Mischgutes, verringert beispielsweise seinen Feuchtigkeitsgehalt, übt unter Umständen eine Oxidationswirkung aus und begünstigt die unerwünschte Verflüchtigung von Aromastoffen.

Auf den verschiedensten technischen Fachgebieten sind mit Sperrgas oder Sperrflüssigkeit arbeitende

Dichtungen bekannt (DE-AS 1182480 und GB-PS 8 88211). Dabei wird unter Druck stehende Sperrluft (DE-AS 1182480) oder Sperrflüssigkeit (GB-PS 8 88211) einem Gasstrom bzw. Flüssigkeitssirom zugeführt, wobei der Druck höher als der Förderdruck des geförderten Mediums ist, damit keine Teile dieses Mediums aus dem Förderstrom in den abzudichtenden Bereich gelangen könnein. Ferner ist es bei selbstzentrierenden flüssigkeitsgesperrten Stopfbüchsen bekannt, den Sperrmittelverbrauch durch eine zunehmende Verringerung des Innendurchmessers der Büchse zu senken (von Trutnovsky, »Berührungsfreie Dichtungen« 3. Auflage, 1973. VDI-Verlag Düsseldorf, S. 224,225 und 242).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungsringe an den Durchgängen der Wellen von Mischern durch die Mischbahälterwand mit so wenig Druckgas wie möglich unabhängig von der Konsistenz und Artdes im Mischbehälter verarbeiteten Mischgutes, der Intensität des Mischvorganges und von Druck-Schwankungen im Mischbehälter wirkungsvoll, gleichbleibend und ohne Gefahr von Entmischungen gegen Einwirkung von Feststoifpartikeln aus dem Milchbehälter zu schützen und insbesondere ein Vordringen von Feststoffpartikeln zum Dichtungsring entlang der Welle zu verhindern.

Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jo Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schutzwirkung des in den Mischbehälter einströmenden Gases in stärkerem Maße von seiner Strömungsgeschwindigkeit im Spalt als vom hier herrschenden Druck js abhängt Gemäß der Erfindung wird daher die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Druckkammer zum sich in den Mischbehälter öffnenden Spalt stetig erhöht wobei die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt des Gases in den Mischbehälter einen maximalen Wzrt erreicht.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Dichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Trommelmischer mit horizontal angeordneter Mischwerkswelle, die durch die Stirnwände des Mischbehälter hindurchgeführt ist,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen anderen Mischer mit aufrechtütehendem Mischbehälter und so einer um eine senkrechte Achse drehbaren Mischwerkswelle,

F i g. 3 ekien Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtung und

Fig.5 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindiingsgemäßen Dichtung.

Der in F i g. 1 dargestellte Mischer weist einen zylindrischen Mischbehälter I auf, in welchem sich ein Mischwerk befindet da» aus einer horizontal verlaufenden Weile 2 und darauf befestigten, radial verlaufenden Mischwerkzeugen 3 beitteht Die Welle 2 ist durch die Stirnwände 4 des Mischbehälters t geführt wobei die Wellendurchgänge durch die Stirnwände Dichtungen D enthalten.

Der Mischer gemäli F' i g. 2 hat einen aufrechtstehenden Mischbehälter 21 π it einer um eine senkrechte Achse drehbaren Welle 22, die durch den Behälterboden 24 hindurchgeführt ist und innerhalb des Behälters 21 radiale Mischwerkzeuge 6 trägt Am Wellendurchganj? des Behälterbodens 24 ist wiederum eine Dichtung D angeordnet

Fig.3 bis 5 zeigt Einzelheiten der Dichtungen D anhand von drei Ausführungsbeispielen für die Abdichtung einer horizontal durch eine Stirnwand 4 geführten WeIIeZ

Jede Dichtung weist ein als Drehkörper ausgebildetes glocken&rtiges Gehäuse 7 auf, das eine Druckkammer 8 enthält welche die Welle 2 umschließt, so daß diese Welle die innere Begrenzung der Druckkammer 8 bildet Am äußeren Ende des Gehäuses 7 ist ein auf der Welle aufliegender Dichtungsring 9, beispielsweise ein Simmerring oder eine Dichtungspackung, angebracht während sich am dichtungsseitigen inneren Ende 10 des Gehäuses 7 ein ringförmiger Spalt 5 befindet der die Welle 2 vollständig umschließt so daß hier kein Kontakt zwischen der Welle 2 und dem Gehäuse 7 gegeben ist.

In das Gehäuse 7 führt eine Leitung 11 als Einlaß für unter Druck stehendes Dichtungsgat,<las am dichtungsseitigen Ende 10 aus der Druckkammer 8 Jurch den dort befindlichen Spalt 5 ausströmt

Die in Fi g. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeirpiele der Dichtung D unterscheiden sich im wesentlichen durch die Ausgestaltung der Außen- und Innenwand der Druckkammer 8.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist eine eine gleichförmige zylindrische Mantelfläche 15 aufweisende Welle 2 durch das Gehäuse 7 hindurchgeführl, bei dem die Außenwand 12 der Druckkammer sich vom Einlaß 18 für Druckgas zum Spalt 5 konisch verjüngt so daß die Druckkammer 8 im Bereich des Spaltes 5 einen minimalen Durchmesser aufweist, der nur wenig größer als der Außendurchmesser der Welle 2 ist Auf diese Weise hat der Spalt 5 am dichtungsseitigen Ende 10 seinen geringsten Durchmesser, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Druckkammer 8 ausströmenden Gases im Bereich des Spaltes 5 hier ihren maximalen Wert erreicht

W<:nn durch die Leitung 11, welche vorzugsweise tangential in die Druckkammer 8 mündet unter Druck stehendes Dichtgas wie beispielsweise Luft eingegeben wird, kann sich das Dichtgas im relativ großen Innenraum der Druckkammer 8 ohne Behinderung gleichförmig um die Welle 2 verteilen und baut somit eine gleichmäßige Druckzone auf. Das unter Druck stehende Dichtgas kann nur in Richtung des Spaltes 5 entweichen, da der Dichtungsring 9 schleifend auf der Welle 2 aufliegt und einen Gasaustritt in dieser Richtung praktisch verhindert. Da die Druckkammer 8 in Richtung zum Spalt 5 jedoch einen sich ständig verringernden Querschnitt aufweist, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des in die Druckkammer 8 gedrückten Dichtgases zum dichtungsseitigen Ende 10 mit der Verringerung des Querschnittes ständig zu und erreicht im Spalt S ihren Höchstwert Daher hat das Dichtgas im Bereich des Spaltes S auch seine maximale kinetische Energie.

Beim Ausführungsbeispiel gem?Q Fig.4 ist die Außenwand 13 der Druckkammer 8 zylindrisch ausgebildet während auf der Welle 2 ein K.o.iusring 19 sitzt, dessen zum dichtungsseitigen Ende 10 konisch zunehmende Mantelfläche die Innenwand 16 der Druckkammer 8 bik'.et. Zwischen der Außenwand 13 und dem Konusring 19 befindet sich ein enger Spalt 5, durch den in die Druckkammer 8 unter Druck

eingegebenes Dichtgas in der vorstehend beschriebenen Weise ausströmen kann.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Spalt 5 einen größeren Durchmesser als beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 bei gleichem Weilendurchmesser hat, ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der sich drehenden Welle und dem feststehenden Gehäuse 7 größer, was den Abreinigungseffekt im Spalt verbessert. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß der Spalt sich nicht an der Mantelfläche der Welle befindet, sondern im radialen Abstand von dieser stets zu Materialansammlungen neigenden Stelle liegt, weshalb sich vor dem Spalt auch keine größeren Materialmengen ansammeln, die verstärkt zum Verstopfen des Spaltes führen können.

Die in F i g. 5 dargestellte Dichtung ist eine Kombination der in F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele. Die Druckkammer 8 ist von einer sich konisch nach innen verjüngenden Außenwand 14 begrenzt, deren Neigung geringer als die der Außenwand 12 gemäß F i g. 3 ist, während auf der Welle 2 ein Konusring 20 angebracht ist, dessen die Innenwand 17 der Druckkammer 8 bildende Mantelfläche mit geringerer Neigung zur Längsachse verläuft wie die Mantelfläche des Konusringes 19 gemäß Fig.4. Der zwischen dem Gehäuse 7 und dem Konusring 20 am dichtungsseitigen Ende 10 gebildete Spalt 5 hat einen größeren Durchmesser als beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 und einen kleineren Durchmesser als beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4. Wiederum ist die Strömungsgeschwindigkeit des verwendeten Dichtgases im Bereich des Spaltes 5 am größten, so daß es mit

ίο einer geringen ausströmenden Gasmenge möglich ist, den Spalt 5 von Verunreinigungen frei zu halten bzw. ein

Eindringen von Mischgut in die Dichtung zu verhindern. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 4 und 5 ist

der Konusring 19 bzw. 20 auf die Welle 2 aufgezogen.

r» Dieser Konusring wird vom dichtungsseitigen Ende 10 in das Gehäuse 7 eingeschoben. Daher ist es möglich, das äußerste Ende des Konusringes 19 bzw. 20 geringfügig größer als der kleinste Außendurchmesser der Druckkammer 8 auszubilden, so daß man eine einfache Möglichkeit erhält, die Weite des Spaites 5 einzustellen, indem man den Konusring 19 bzw. 20 mehr oder weniger tief in die Druckkammer 8 hineinschiebt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patenunsprüche:

1. BerOhrungsfreie Dichtung für Mischer zum Mischen unterschiedlicher Schüttgüter, mit einem Mischbehälter und einer die Wände desselben abgedichtet durchsetzenden, drehbar gelagerten Welle, wobei die Dichtung ein die Welle umschließendes feststehendes Gehäuse mit einem Einlaß für unter Druck stehendes Gas, einem am dem Mischbehälter abgewandten Ende auf der Welle aufliegenden feststehenden Dichtungsring und einem Spalt zum Ausblasen des Gases in den Mischbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtungsring (9) und dem Spalt (5) innerhalb des Gehäuses (7) eine is Druckkammer (8) mit sich zum Spalt kontinuierlich verjüngendem Querschnitt, in welche der Einlaß (11, 18) für das Gas mündet, vorgesehen ist

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (8) eine konisch zum dicht an der Welle (2) liegenden Spalt (5) führende Außenwand (12) aufweist.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (13) der Druckkammer (8) zylindrisch ist und die Innenwand (16) durch einen auf der Welle (2; 22) angeordneten Konusring (19) gebildet ist

4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (14) der Druckkammer (8) konisch ist und die Innenwand (17) durch einen auf der Welle (*; 22) angeordneten Konusring (20) gebildet ist