DE10324298A1

DE10324298A1 - Flüssigkeitsauftragsvorrichtung

Info

Publication number: DE10324298A1
Application number: DE2003124298
Authority: DE
Inventors: Jürgen Staiger
Original assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Current assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-16
Also published as: WO2004103572A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsauftragsvorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeit auf bewegte Flächen, mit einem Rotorengehäuse, in welchem ein oder mehrere Sprührotoren vorgesehen sind und jeder Sprührotor mit einer Antriebseinrichtung, einer von der Antriebseinrichtung abragenden Antriebswelle, einem Dichtungselement für die Antriebswelle und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sprühteller versehen ist, wobei das Dichtungselement ein erstes ortsfestes Dichtungsteil und ein zweites, auf der Antriebswelle angeordnetes, Dichtungsteil aufweist, wobei das zweite Dichtungsteil sich axial am ersten Dichtungsteil abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsauftragsvorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeit auf bewegte Flächen, mit einem Rotorengehäuse, in welchem ein oder mehrere Sprührotoren vorgesehen sind und jeder Sprührotor mit einer Antriebseinrichtung, einer von der Antriebseinrichtung abragenden Antriebswelle, einem Dichtungselement für die Antriebswelle und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sprühteller versehen ist.

Aus der DE-A-20 58 667 ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf bewegte Flächen bekannt geworden, welche ein Rotorengehäuse aufweist, in welchem eine Vielzahl von Sprühtellern angeordnet sind. Diese Sprühteller besitzen jeweils eine vertikale Drehachse, wobei die Drehachsen mit ihren oberen Enden in einer Keilriemenscheibe enden. Diese Keilriemenscheibe wird über einen einzigen Keilriemen angetrieben. Unterhalb dieses Antriebs befindet sich eine Lagerbox, über welche die gesamte Dreheinheit am Rotorengehäuse gelagert ist. Unterhalb dieser Lagerbox befindet sich der nach oben offene, napfförmige Sprühteller, in welchen die zu versprühende Flüssigkeit über eine Leitung eingeleitet wird. Da die Reinigung der gesamten Sprühvorrichtung relativ kompliziert ist, da der Ausbau des Sprühtellers einen Abbau der Riemenscheibe sowie der gesamten Lagerung erfordert, wurde angestrebt, den Antrieb unterhalb der Riemenscheibe vorzusehen. Dies ist zum Beispiel in der DD-A-258 948 und in der DE-A-100 53 305 offenbart. Die Lagerung bei diesen Vorrichtungen ist nicht optimal und bedarf der permanenten Schmierung und Wartung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsauftragsvorrichtung bereitzustellen, bei der die Antriebswelle über ein Lagerelement gelagert ist, welches auch für den Trockenlauf geeignet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitsauftragsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtungselement ein erstes, ortsfestes Dichtungsteil und ein zweites, auf der Antriebswelle angeordnetes Dichtungsteil aufweist, wobei das zweite Dichtungsteil sich axial am ersten Dichtungsteil abstützt.

Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsauftragsvorrichtung ist demnach ein axial wirkendes Dichtungselement vorgesehen, bei denen die Dichtflächen in axialer Richtung aufeinander liegen. Im Gegensatz zu Wellendichtringen (Simmerringen), die radial mit der Antriebswelle verspannt sind und in radialer Richtung abdichten, bietet die erfindungsgemäße Flüssigkeitsauftragsvorrichtung den Vorteil, dass aufgrund der axialen Abdichtung die Abdichtungskräfte gezielt gesteuert werden können. Bei einer radialen Abdichtung verringern sich die Abdichtungskräfte aufgrund des Verschleißes des Dichtungselements mit der Zeit, so dass der zu wählende Wert der Abdichtungskraft stets ein Kompromiss zwischen einer hohen anfänglichen Kraft, die den anfänglichen Verschleiß aber fördert und einer kleinen Dichtkraft ist, bei der die Abdichtung eventuell nicht optimal ist.

Ein weiterer Vorteil der axialen Abdichtung wird darin gesehen, dass diese Abdichtung unabhängig vom Rundlauf der Antriebswelle ist, und dass diese Abdichtung unabhängig vom Querschnitt der Antriebswelle ist und auch unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Antriebswelle. Bei einer axialen Abdichtung kann gezielt hinsichtlich der Abdichtungskraft, des Ortes der Abdichtung, der Form der Abdichtungsflächen und der Auswahl der Materialien auf die vorliegenden Bedürfnisse eingegangen werden, ohne dass Kompromisse akzeptiert werden müssen.

Erfindungsgemäß weisen das erste und das zweite Dichtungsteil jeweils eine ringförmige Abstützfläche auf. Dabei ist das zweite Dichtungsteil oder zumindest seine Abstützfläche vollständig oder zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt. Kunststoff hat den wesentlichen Vorteil, dass dieser Notlaufeigenschaften aufweist, und dass dieser aufgrund seiner Elastizität zumindest geringfügig vorspannbar ist. Sehr gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Kunststoff ein mit Teflon gefülltes Compound ist. Die Notlaufeigenschaften werden durch das eingebettete Teflon noch weiter unterstützt, so dass das Lagerelement keiner Schmierung bedarf und hervorragende Trockenlauf-Eigenschaften aufweist.

Mit Vorzug enthält der Kunststoff ein Polyimid. Polyimide sind hoch temperaturbeständig und eignen sich besonders zum Einlagern von anderen Kunststoffen, wobei Polyimid kaum zum Kriechen neigt. Die Verschleißbeständigkeit ist ebenfalls sehr hoch.

Sehr gute Abdichtungseigenschaften werden erzielt, wenn das erste Lagerelement aus Metall, insbesondere Edelstahl besteht. Auf diesem Edelstahl-Lagerelement ruht flächig das Kunststoff-Lagerelement, wodurch nicht nur die gewünschte Abdichtung geschaffen wird, sondern auch die erforderliche axiale Lagerung.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das zweite Dichtungselement elastisch mit der Antriebswelle verspannt. Hierfür ist das zweite Dichtungselement napfförmig ausgebildet und weist einen, die Antriebswelle aufnehmenden, axialen Durchbruch auf, wobei ein an der Antriebswelle anliegender und im napfförmigen Dichtungselement vorgespannter Ring, insbesondere O-Ring, als Radialdichtung vorgesehen ist. Hierdurch wird die Antriebswelle in radialer Richtung und durch das Dichtungselement in axialer Richtung abgedichtet. Ferner dient die Radialdichtung als Mitnehmer für das zweite Dichtungselement, so dass dieses die Drehbewegung der Antriebswelle mitmacht.

Mit Vorzug ist die Radialdichtung ein Elastomer, und besteht insbesondere aus Silikon oder enthält Silikon. Dadurch erhält die Radialdichtung ein hohes Rückstellverhalten, wodurch die Vorspanneigenschaften über einen langen Zeitraum erhalten bleiben.

Mit Vorzug ist die Radialdichtung axial in Richtung auf das erste Dichtungsteil vorgespannt. Zum einen wird hierdurch sichergestellt, dass das zweite Dichtungsteil mit der erforderlichen Kraft am ersten Dichtungsteil anliegt, zum anderen wird durch die Vorspannkraft die Radialdichtung derart verformt, dass sie das zweite Dichtungsteil kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbindet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vorspannkraft dadurch erzeugt, dass im Bereich des freien Endes der Antriebswelle ein Seegerring vorgesehen ist und zwischen dem Seegerring und der Radialdichtung sich eine vorgespannte Axialdruckfeder befindet. Durch die Wahl der Axialdruckfeder und gegebenenfalls durch die Anzahl eingelegter Zwischenscheiben kann die Vorspannkraft auf das gewünschte Maß gewählt werden, wobei die Axialdruckfeder den Vorteil hat, dass sie über einen längeren Zeitraum die Vorspannkraft konstant hält. Mit Vorzug liegen an beiden Enden der Axialdruckfeder Scheiben an, wobei die obere Scheibe als Schleuderscheibe ausgebildet ist. Sollte auf diese obere Scheibe Flüssigkeit gelangen, so wird diese durch die Drehbewegung der Antriebswelle radial nach außen abgeschleudert und gelangt deshalb nicht auf die Radialdichtung.

Zu weiteren Dichtungszwecken ist das Dichtungselement von einem dachförmigen Gehäuse abgedeckt, wobei das Gehäuse einen Durchbruch für die Antriebswelle aufweist und der Durchbruch einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der darunter liegenden Schleuderscheibe. Hierdurch wird die auf die Schleuderscheibe auftreffende Flüssigkeitsmenge auf ein Minimum reduziert, da der Großteil über das dachförmige Gehäuse abgeleitet wird. Unterhalb der Schleuderscheibe ist ein dachförmiges Leitblech angeordnet, das einen Durchbruch aufweist, der geringfügig größer ist als der Durchbruch der Schleuderscheibe. Aufgrund des größeren Durchbruchs ist eine einfache Montage möglich, da das Leitblech bequem über die Schleuderscheibe geschoben werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten, sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Rotor der Flüssigkeitsauftragsvorrichtung; und
2 eine vergrößerte Wiedergabe der Lagerstelle der Antriebswelle.
Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine insgesamt mit 10 bezeichnete Flüssigkeitsauftragsvorrichtung, die zum Beispiel in Druckereimaschinen benutzt wird, um Papierbahnen zu befeuchten. Derartige Vorrichtungen werden jedoch auch in der Textilindustrie benutzt, um Stoffbahnen mit Flüssigkeit zu besprühen. Die Flüssigkeitsauftragsvorrichtung 10 weist ein in der Regel aus Blech bestehendes Rotorengehäuse 12 auf, welches aus einem Oberteil 14 und einem Unterteil 16 besteht. Das Unterteil 16 umgreift einen Antriebsmotor 18, der mit Schrauben 20 am Unterteil 16 befestigt ist. Zur exakten Positionierung dient eine Halteplatte 22, die von den Schrauben 20 durchgriffen wird, und die mittels Dichtringen 24 und 26 flüssigkeitsdicht an der Unterseite des Unterteils 16 anliegt. Die Halteplatte 22 besitzt einen zentralen Durchbruch 28, welcher von einer Antriebswelle 30 durchgriffen ist.
Die 2, die den Bereich um die Antriebswelle 30 in vergrößerter Wiedergabe zeigt, lässt deutlich erkennen, dass der Durchbruch 28 für die Antriebswelle 30 so gewählt ist, dass diese mit Spiel im Durchbruch 28 liegt. Da die Antriebswelle 30 nicht am Durchbruch 28 anliegt, werden unrunde Laufeigenschaften der Antriebswelle 30 nicht auf die Halteplatte 22 übertragen.
Die 2 zeigt außerdem, dass die Halteplatte 22 mit einem axialen Ansatz 32 versehen ist, der stirnseitig eine axiale Abstützfläche 34 aufweist und ein erstes Dichtungsteil 36 bildet. Auf der Abstützfläche 34 liegt ein zweites Dichtungsteil 38 auf, welches ebenfalls von der Antriebswelle 30 durchgriffen ist. Dieses zweite Dichtungsteil 38 ist im Wesentlichen napfförmig ausgebildet und besitzt ebenfalls eine Abstützfläche 40, welche auf der Abstützfläche 34 aufsitzt. Die beiden Abstützflächen 34 und 40 besitzen jeweils eine Ringform.
Die Halteplatte 22 und somit auch das erste Dichtungsteil 36 bestehen aus einem vergüteten Stahl, insbesondere Chromstahl (X20CR13), mit einer Festigkeit von 800 N/mm² und einer Härte von 258 bis 308 HRV. Das zweite Dichtungsteil 38 besteht aus einem mit Teflon gefüllten Compound, welches bis 260°C temperaturbeständig ist.
Wie aus 2 ersichtlich, liegt das zweite Dichtungsteil 38 mit seinem Durchbruch 42 an der Antriebswelle 30 an und wird deshalb von dieser mitgenommen. In der napfförmigen Ausnehmung 40 liegt ein O-Ring 46, der von einer Scheibe 48 abgedeckt ist. Auf dieser Scheibe 48 sitzt eine Axialdruckfeder 50 auf, die sich an einer Schleuderscheibe 52 abstützt. Die in der 2 dargestellte komprimierte Anordnung wird von einem Seegerring 54 gehalten, der in einer Umfangsnut 56 der Antriebswelle 30 festsitzt. Durch die auf den O-Ring 46 wirkende axiale Druckkraft wird der O-Ring 46 zwischen der Antriebswelle 30 und dem zweiten Dichtungsteil 38 verspannt, so dass die Rotationskräfte der Antriebswelle 30 schlupffrei auf das zweite Dichtungsteil 38 übertragen werden. Außerdem drängt die Axialdruckfeder 50 das zweite Dichtungsteil 38 in Richtung auf das erste Dichtungsteil 36, so dass die beiden Abstützflächen 34 und 40 mit der Vorspannkraft der Axialdruckfeder 50 aneinander anliegen.
Der O-Ring 46 bildet eine Dichtung gegen Eindringen von Flüssigkeit in axialer Richtung zwischen der Antriebswelle 30 und dem Dichtungsteil 38, wobei die beiden Dichtungsteile 36 und 38 ein Dichtungselement 58 bilden, welches ein Eindringen von Flüssigkeit in radialer Richtung zwischen den beiden Abstützflächen 34 und 40 verhindert. Außerdem wird durch das Dichtungselement 58 eine Lagerung des freien Endes der Antriebswelle 30 geschaffen.
Wird in der 1 Flüssigkeit auf den Sprühteller 60 aufgebracht, dann wird diese aufgrund der Drehbewegung des Sprühtellers 60 tangential auf das zu befeuchtende Produkt abgeschleudert. Nicht direkt von der Oberseite abgeschleuderte Flüssigkeit wird in der Regel spätestens an einer an der Unterseite des Sprühtellers 60 vorgesehenen Tropfkante 62 abgeschleudert.
Sich im Axialbereich 64 aus den Flüssigkeitsnebel niederschlagende Flüssigkeit, die allmählich abläuft, tropft auf die Schleuderscheibe 52 und wird von dieser in Richtung auf das Oberteil 14 abgeschleudert. Das Oberteil 14 weist einen Durchbruch 66 auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Schleuderscheibe 52. Somit kann keine Flüssigkeit die Schleuderscheibe 52 umgehen. Unterhalb des Oberteils 14 des Rotorengehäuses 12 befindet sich noch ein Leitblech 68, welches ebenfalls, wie das Oberteil 14, dachförmig ausgebildet ist. Dieses Leitblech 68 besitzt einen Durchbruch 70, welcher geringfügig größer ist, als der Durchmesser der Schleuderscheibe 52. Somit kann das Leitblech 68 auf die montierte Antriebswelle 30 aufgesetzt und über die Schleuderscheibe 52 geschoben werden. Von der Unterseite des Oberteils 14 abtropfende Flüssigkeit gelangt auf das Leitblech 68 und wird von diesem ebenfalls weg von der Antriebswelle 30 nach außen geführt. Das Oberteil 14, die Schleuderscheibe 52 und das Leitblech 68 bilden demnach ein Labyrinth für vagabundierende Flüssigkeit.
Das aus den beiden Dichtungsteilen 36 und 38 bestehende Dichtungselement 58 ist für Relativgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/s geeignet. Die Abstützfläche beträgt cirka 100 mm², wobei die über die Axialdruckfeder 50 eingestellte Flächenpressung etwa 0,055 N/mm² beträgt. Die Relativgeschwindigkeit beträgt bei einer Drehzahl von 6.000 1/min etwa 4,5 m/s. Aufgrund der geringen Gleitgeschwindigkeit ist das Dichtungselement 58 optimal für den Trockenlauf geeignet, was bedeutet, dass keine Schmierung notwendig ist.

Claims

Flüssigkeitsauftragsvorrichtung (10) zum Aufbringen von Flüssigkeit auf bewegte Flächen, mit einem Rotorengehäuse (12), in welchem ein oder mehrere Sprührotoren vorgesehen sind und jeder Sprührotor mit einer Antriebseinrichtung, einer von der Antriebseinrichtung abragenden Antriebswelle (30), einem Dichtungselement (58) für die Antriebswelle (30) und einem von der Antriebswelle (30) angetriebenen Sprühteller (60) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (58) ein erstes ortsfestes Dichtungsteil (36) und ein zweites, auf der Antriebswelle (30) angeordnetes, Dichtungsteil (38) aufweist, wobei das zweite Dichtungsteil (38) sich axial am ersten Dichtungsteil (36) abstützt.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Dichtungsteil (36, 38) jeweils eine ringförmige Abstützfläche (34, 40) aufweisen.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtungsteil (38), oder zumindest seine Abstützfläche (40), ein Kunststoff ist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein mit Teflon gefülltes Compound ist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyimid enthält.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtungselement (36) aus Metall, insbesondere Edelstahl, besteht.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (58) die Funktion eines Lagers aufweist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtungselement (38) elastisch mit der Antriebswelle (30) verspannt ist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtungselement (38) napfförmig ausgebildet ist und einen, die Antriebswelle (30) aufnehmenden, axialen Durchbruch (28) aufweist, wobei ein an der Antriebswelle (30) anliegender und im napfförmigen Dichtungselement (38) vorgespannter Ring, insbesondere O-Ring (46), als Radialdichtung vorgesehen ist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung ein Elastomer ist und insbesondere aus Silikon besteht oder Silikon enthält
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung axial in Richtung auf das erste Dichtungsteil (36) vorgespannt ist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des freien Endes der Antriebswelle (30) ein Seegerring (54) vorgesehen ist und zwischen dem Seegerring und (54) der Radialdichtung sich eine vorgespannte Axialdruckfeder (50) befindet.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Axialdruckfeder (50) Scheiben (48, 52) anliegen.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Scheibe als Schleuderscheibe (52) ausgebildet ist.
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (58) von einem dachförmigen Gehäuse (14) abgedeckt ist und das Gehäuse (14) einen Durchbruch (66) für die Antriebswelle (30) aufweist, wobei der Durchbruch (66) einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der darunter liegenden Schleuderscheibe (52).
Flüssigkeitsauftragsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Schleuderscheibe (52) ein dachförmiges Leitblech (68) angeordnet ist, das einen Durchbruch (70) aufweist, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der Schleuderscheibe (52).