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Gleitringdichtung für Drehrohrtrommeln

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine selbstzentrierende Einrich¬ tung, gepaart mit einer formschlüssigen Anpressung durch Gleitsteine in einer parallelen Ebene zu den Gleitringen oder über eine schiefe Ebene für Gleitringdichtungen an Drehrohrtrommeln in selbsttragender bzw. schwimmender Ausführung, wobei für die Gleitflächen "drehend gegen stehend" eine selbstεchmierende artungslose Metall¬ paarung verwendet wird.

Durch den Vorteil der ausgezeichneten Dichtfunktion eignen sich Gleitringdichtungen besonders für thermische Prozesse in Drehrohrtrommeln, bei denen ein nahezu 100 %iger Luftabschluß gefordert wird, z. B. die Ver¬ brennung oder die Verschwelung bzw. Pyrolysierung von Hausmüll, Industrie- und Gewerbemüll oder Kunststoff-

abfälle, kontaminiertes Erdreich, Biomassen, chemische Produkte, verseuchte Schlämme und dgl. mehr.

Bislang war es bei Drehrohrtrommeln üblich, zwischen der Drehrohrtrommel und dem nicht drehenden Teil der Dich¬ tungsvorrichtung, der stationär separat gelagert bzw. befestigt ist, eine mit ebener Flächenanpressung ar¬ beitende Gleitringdichtung vorzusehen. Ein erstes Ring¬ teil einer solchen Gleitringdichtung besitzt eine ring¬ förmige, ebene Dichtungsfläche, und ein zweites Ringteil, mit einer ebenfalls ebenen Gegenfläche. Mit mehreren über den Umfang der Anordnung verteilten Anpreßelementen wer¬ den das erste und das zweite Ringteil axial aufeinander- zu vorgespannt, um sicherzustellen, daß die beiden Dichtungsflächen stets fest gegeneinander gepreßt wer¬ den. Problematisch sind derartige Gleitringdichtungen insofern, als bei den thermischen Prozessen umweltschä¬ digende Gase und/oder Rauchgase entstehen, die nicht in die Umwelt entweichen dürfen, da infolge der Drehreibung und der Antriebsumfangskräfte sich die ebenen Gleitflä¬ chen radial auseinanderschieben bzw. seitlich wegdriften und sich die Gleitringdichtung öffnet. Der gravierende Nachteil besteht darin, daß durch die stationäre separate Befestigung des nicht drehenden Dichtungsteils die Gleitflächen nicht immer parallel stehen, infolge der unterschiedlichen Drehrohrtrommelbewegungen, wodurch großer Verschleiß und Undichtigkeiten vorprogrammiert sind.

Erst mit der Entwicklung von Gleitringdichtungen in selbsttragender bzw. schwimmender Ausführung wird eine zufriedenstellende Abdichtung der drehenden Drehrohr¬ trommel gegenüber den feststehenden Ein- und Auslauf-

gehäusen mit den Produktzu- und -abführungseinrichtungen erreicht, deren Betriebssicherheit durch die v. g. Er¬ findung erheblich verbessert wird, bzw. die ein Öffnen der Gleitringdichtung in allen Betriebszuständen form¬ schlüssig unterbindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbst¬ tragende bzw. schwimmende Gleitringdichtung für Drehrohrtrommeln zu schaffen, bei der während des Be¬ triebs die beiden relativ zueinander drehenden Dichtungs¬ flächen stets selbstzentrierend miteinander in Eingriff stehen, unabhängig von den ärmedehnungs-, Taumel- oder Schlagbewegungen der Drehrohrtrommel, und somit eine zu¬ verlässige Abdichtung gewährleisten, z. B. mit

- einem ersten Ringteil und einer ersten Dichtungsfläche und

- einem zweiten Ringteil mit einer zweiten Dichtungsflä¬ che.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste und das zweite Ringteil mit ihren Dichtungsfla¬ chen, die relativ zueinander drehen, selbstzentrierend, vorzugsweise formschlüssig miteinander in Eingriff stehen und dazu mit einer Profilierung versehen sind, während sie unter Axialdruck gehalten werden.

Der formschlüssige Eingriff zwischen den beiden Ring¬ teilen kann z. B. dadurch erreicht werden, daß - bevor¬ zugt - ein halbkreisförmiger Querschnitt vorgesehen ist, ein konvexer Querschnitt bei der einen Dichtungs¬ fläche, ein konkaver Querschnitt bei der anderen Dich¬ tungsfläche. Alternativ kann der Querschnitt auch recht- eckförmig, trapezförmig oder auch anders gestaltet sein,

sofern ein formschlüssiger Eingriff der Art erreicht wird, daß eine radiale Bewegung der zwei relativ zu¬ einander drehenden und miteinander in Eingriff stehenden Ringteile ausgeschlossen ist. Das erste Ringteil kann - wie bei bekannten Gleitringdichtungen üblich - z. B. aus Gleitmetall bestehen. Dabei handelt es sich um ein Sintermetall mit Schmierstoffeinschlüssen. Das andere Ringteil kann z. B. aus Stahl bestehen, der eine be¬ stimmte Mindesthärte aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung mit Selbst¬ zentrierung und formschlüssiger Anpressung ist das erste Ringteil mit der ersten Dichtfläche vorzugsweise an dem nicht drehenden Teil der Dichtungsvorrichtung angeordnet. Das Ringteil besteht dann bevorzugt aus mehreren Ringsektoren oder Ringsegmenten, die an dem nicht drehenden Teil z. B. durch Bolzen befestigt werden. Vor dem Zusammenbau der Drehrohrtrommel kann die Dichtungsfläche des aus mehreren Ringsegmenten zusammengesetzten ersten Ringteils eingeschliffen werden, um eine glatte, ringförmige, im Querschnitt (Radial¬ schnitt entsprechend einer durch die Längsachse des Drehrohrofens gehende Ebene) halbkreisförmige, recht- eckförmige, trapezförmige oder anders gestaltete Dichtungsfläche zu erzielen.

Vorzugsweise sind über den Umfang der Drehrohrtrommel verteilt mehrere Anpreßeinheiten angeordnet, die die beiden Ringteile mit ihren Dichtungsflächen axial zu¬ sammenpressen. Diese Anpreßeinheiten können Kolben- Zylinder-Einheiten sein, von denen jeweils z. B. der Zylinder am nicht drehenden Teil befestigt ist, während am Kolben ein Gleitstein gehaltert ist, der

mit einer Gleitfläche gegen das zweite drehende Ringteil drückt und mithin die zweite Dichtungsfläche gegen die erste Dichtungεflache des ersten Ringteils drückt.

Bei der erfindungsgemäßen- Gleitringdichtung mit Selbst¬ zentrierung und formεchlüssiger Anpressung ist gewähr¬ leistet, daß die beiden Dichtungsflächen stets mitein¬ ander in Eingriff stehen, also keine Öffnungen ent¬ stehen. Ein radiales Auseinanderschieben bzw. Weg¬ driften des nicht drehenden Dichtungsteils bzw. der ersten Dichtungsfläche ist nicht möglich. Auch Wärme¬ ausdehnungen der Drehrohrtrommel durch den thermischen Prozeß können praktisch nicht zu einer Öffnung der Dichtung führen.

Nun können die in der vorher erwähnten Weise ausgebilde¬ ten Anpreßeinheiten, die als Kolben-Zylinder-Einheiten in.axialer Anordnung bezüglich Drehrohrtrommel-Achse festgelegt sind, möglicherweise zu Platzproblemen führen, so daß eine kompaktere Anordnung erwünscht ist. Hierzu sieht die Erfindung in einer selbständig geschützten Ausgestaltung vor, daß die Anpreßeinheiten jeweils ein bezüglich der Drehrohrtrommel radial wirkendes Druck¬ oder Zugglied aufweisen, das auf einen mit einer schiefen Ebene ausgestatteten Gleitstein einwirkt, und daß die schiefe Ebene sich in Anlage an einer schiefen Druck¬ aufnahmeebene an dem einen Ringteil befindet.

Speziell kann jede Anpreßeinheit an einem nicht drehen¬ den Träger montiert sein und als Pneumatikzylinderein¬ heit, Hydraulikzylindereinheit oder aber als Federpaket ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung der Anpreßeinhei¬ ten ist äußerst platzsparend, insbesondere was die

axiale Platzbeanspruchung angeht.

Wie gesagt können die Anpreßeinheiten z. B. als Pneu¬ matikzylindereinheiten ausgebildet sein. Bei Druckbe¬ aufschlagung des Pneumatikzylinders wirkt dessen Druck¬ kolben gegen den Gleitstein und dessen schiefe Ebene wirkt gegen die Druckaufnahmeebene des einen Ringteils. Dieses eine Ringteil ist z. B. das sich drehende Ring¬ dichtungsteil, welches also, außer der genannten schiefen Druckaufnahmeebene, auf der dieser Ebene abge¬ wandten Seite noch eine Dichtungsfläche besitzt, z. B. eine konkave, im Querschnitt halbkreisförmige, rechteck- förmige oder ähnlich ausgebildete Dichtungsfläche auf¬ weist. Diese Dichtungsflache wird nun über den gesamten Ringumfang gegen die konvexe, halbkreisförmige, rechteck- förmige, trapezförmige oder ähnlich ausgebildete Dich¬ tungsfläche des anderen Ringteils gepreßt.

Auch bei geringfügigen Lageveränderungen der Drehrohr¬ trommel und/oder Verschleiß der im Eingriff stehenden Dichtungsflächen ist stets eine vollständige Dichtig¬ keit durch die Selbstzentrierung der Gleitringdichtung gewährleistet; denn die beiden miteinander in Anlage befindlichen parallelen Ebenen Fig. 1 und Fig. 2 und schiefen Ebenen Fig. 3 sorgen in Verbindung mit dem auf den jeweiligen Gleitstein einwirkenden Druckglied für ein dauerndes Nachführen des nicht drehenden Dichtungs-Ringteils.

Eine selbstschmierende und wartungsfreie Dichtung er¬ zielt man insbesondere dann, wenn man die Metall/Metall- Materialpaarung so wählt, daß z. B. das nicht drehende, aus mehreren Gleitringsegmenten gebildete Ringteil eben-

so wie die Gleitsteine aus DEVA-Metall gebildet sind, während das sich drehende Ringteil aus 1.6590-Metall besteht.

Die erfindungsgemäße Profilierung ist vorzugsweise halbkreisförmig, rechteckförmig, trapezförmig oder auch allgemein poligonförmig. Im weiteren Sinn umfaßt die erfindungsgemäße Profilierung jedoch auch eine an beiden Ringteilen ausgebildete Schrägfläche, wobei z. B. die Dichtungsfläche des ersten Ringteils konisch nach innen und die des zweiten Ringteils konisch nach außen verläuft. Die miteinander in Eingriff stehenden Dichtungsflächen sind auch hier selbstzentrierend.

Ferner umfaßt, die erfindungsgemäße Selbstzentrierung durch Profilierung der Dichtflächen auch eine Hinter¬ einanderanordnung von mehreren profilierten Dichtflä¬ chen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung für Drehrohrtrommeln, die prozeßbedingt derart auf¬ wendige Gleitringdichtungen erfordern, 100 %ige Dichtigkeit, absoluter Sauerstoffabεchluß, Sperrluft- beaufsehlagung in einer Zwischenkammer und ähnliche Betriebsanforderungen.

Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Hälfte einer Längsschnittansicht eines Teils einer Gleitringdichtung mit Selbst¬ zentrierung und formschlüssiger Anpressung für Drehrohrtrommeln in selbsttragender

bzw. schwimmender Auεführung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzel¬ heit II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer weiteren

Ausführungεform der Erfindung mit schiefer Ebene.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung für einen Drehrohrofen zur Pyrolysierung bzw. Verschwe¬ lung von geshredderten Batterien. Deshalb werden hier lediglich die Besonderheiten der Gleitringdichtung be¬ schrieben, wobei es εich versteht, daß die spezielle Ausgestaltung der Gleitringdichtung nicht nur bei Dreh¬ rohröfen für die Pyrolyse, sondern allgemein bei Dreh¬ rohrtrommeln bzw. bei solchen Anordnungen eingesetzt werden kann, bei denen zwei relativ zueinander gedrehte, koaxiale Teile im Übergangsbereich gasdicht abgedichtet werden müssen.

Zum Zweck der Übersichtlichkeit sind in der folgenden Beschreibung die mit der Drehrohrtrommel verbundenen, sich also mit der Drehrohrtrommel drehenden Teile mit dem Zusatz "d" versehen.

In der linken Hälfte der Fig. 1 ist der feststehende Teil eines Ein- oder Auslaufgehäuses für eine Drehrohr¬ trommel dargestellt. An einen Gehäuseflansch 1 schließt sich ein zweigeteiltes Zwischenteil 2 an, an welchem ein Dichtungstragring 3 angeschweißt ist. Etwa in der Mitte des Zwischenteils 2 befindet sich ein Kompensator 4, der in an sich bekannter Weise aus ringförmigen

Metallelementen oder als Gewebeschlauch nach Art eines Balgen aufgebaut ist. Er kann auch entsprechend den Drehrohrtrommelbewegungen und aus Platzgründen als Roll- kompensator oder Membranscheibe ausgebildet sein. Man erkennt, daß der Kompensator 4 Axialbewegungen und Radialbewegungen resultierend aus den verschiedenen Be- triebszuständen der Drehrohrtrommel zwischen dem linken Element und dem rechten Element des Zwischenteils 2 aus¬ zugleichen vermag.

Rechts in Fig. 1 sind Teile dargestellt, die mit der Drehrohrtrommel verbunden sind, die sich also mitdrehen. An einem mittels Bolzen an einem am Drehrohrtrommel¬ mantel angeschweißten Flansch befestigten Endflansch 5d ist ein Zwischenstück 6d angeschweißt, welches an dem von dem Endflansch 5d abgewandten Ende einen Halte¬ flansch 7d trägt. Über den Umfang verteilt sind an dem Halteflansch 7d Haltebolzen 9d angeordnet, die einen Metallring bzw. Gleitring als Dichtungssitz an dem Halte¬ flansch 7d tragen.

An dem nichtdrehenden Dichtungstragring 3 sind mittels Schrauben 11 mehrere auswechselbare Gleitringsegmente befestigt, die sich zu einem geschlossenen Segmentgleit¬ ring 10 ergänzen.

Wie in der vergrößerten Einzelheit in Fig. 2 dargestellt ist, hat der Segmentgleitring 10 einen etwa halbkreis¬ förmigen Querschnitt und bildet dadurch eine konvexe Dichtungsfläche FlO. Eine dazu passende zweite Dichtungs¬ fläche F8d ist in dem Gleitring 8d ausgebildet. Der Gleitring 8d und der Segmentgleitring 10 bewegen sich relativ zueinander, wobei hier der Gleitring 8d auf dem

Segmentgleitring 10 umläuft.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist an dem radial äußeren Ende des Dichtungstragringes 3 eine als Anpreßeinheit dienende Kolben-Zylinder-Einheit 14 mittels Schrauben¬ bolzen 12 und einer Halteplatte 13 befestigt. Die Kolben-Zylinder-Einheit 14 enthält einen Zylinder 15, der an dem Dichtungstragring 3 fixiert ist, und einen Kolben 16, der durch eine Bohrung des Dichtungstrag¬ rings in Richtung Drehrohrtrommel ragt und an seinem äußeren Ende einen Gleitsteinhalter 17 trägt, der in sich ein dem Gleitring 8d zugewandten Gleitstein 18 hält. Der von Hydraulikfluid beaufschlagte Zylinder 15 zieht den Kolben 16 in Richtung Zylinder, so daß der Gleitstein 18 gegen den Gleitring 8d drückt und mithin bewirkt, daß die beiden Dichtungsflächen F8d und FlO gegeneinander gepreßt werden.

Über den Umfang der Drehrohrtrommeln verteilt sind mehrere solche Anpreßeinheiten mit jeweils solchen Elementen 14-18 angeordnet.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, drückt der Gleitstein 18, welcher sich über ein gewisses Stück des Umfangs er¬ strecken kann, mit einer Gleitfläche F18 gegen eine Gegenfläche G8d des umlaufenden Gleitrings 8d.

Der ein erstes Ringteil bildende Segmentgleitring 10 und der ein zweites Ringteil bildende Gleitring 8d, der die Funktion eines Dichtungssitzes hat, bilden also eine kraft- und formschlüssige Verbindung insoweit, als radiale Auslenkungen, herrührend aus Drehreibung und Antriebsumfangskräfte, zwischen den beiden Ring-

teilen 10 und 8d zuverlässig verhindert werden. Die beiden Dichtungsflächen FlO und F8d bleiben stets durch die Anpreßeinheit 14 miteinander in Eingriff. Es handelt sich also um eine schwimmende bzw. selbsttragende Gleit¬ ringdichtung mit selbstzentrierenden Gleitringen.

Anstelle der halbkreisförmigen Dichtungsflächen können auch rechteckförmige oder trapezförmige Dichtungsflächen oder andere Querschnitte verwendet werden.

Die oben erläuterte Ausführungsform der Erfindung mit den über den Umfang verteilten, axial-orentierten An¬ preßeinheiten 14 kann möglicherweise zu Platzproblemen füh en.

Eine in Fig. 3 dargestellte weitere Ausführungsform der Erfindung ist bezüglich der Ausgestaltung der Gleitring¬ dichtung im Bereich Dichtungsflächen ähnlich ausgebildet wie die erste Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. An einem ringförmigen Dichtungstragring 23 ist mittels Schrauben ein aus mehreren Segmenten zusammengesetzter nicht drehender Segmentgleitring 30 befestigt, der eine im Querschnitt halbkreisförmige Dichtungsfläche F30 auf¬ weist.

Komplementär zu der Dichtungsfläche F30 ist eine konkave, im Querschnitt halbkreisförmige Dichtungsfläche F28d2 in einem drehenden Metall- bzw. Gleitring 28d ausgebildet, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Auf der der Dichtungsfläche F28d2 gegenüberliegenden Seite des Gleit¬ rings 28d befindet sich eine schiefe Druckaufnahmeebene F28dl, über die der Gleitring 28d mit seiner Dichtungs¬ fläche F28d2 gegen die Dichtungsfläche F30 des nicht

drehenden Segmentgleitrings 30 gepreßt wird.

Hierzu sind über den Umfang verteilt mehrere Gleitsteine

37 an jeweils einer Fuhrungshalterung 32 gelagert. Diese Fuhrungshalterung 32 ist Bestandteil einer aus Metall¬ platten 47 und 48 bestehenden Haltevorrichtung für eine Anpreßeinheit 34. Über den Umfang der gesamten Drehrohr¬ trommel sind mehrere solche Anpreßeinheiten 34 verteilt angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform ist die Anpreßeinheit 34 durch eine Pneumatikzylindereinheit 35 gebildet, der über eine Leitung 50 Druckluft zugeführt wird. Die zuge¬ führte Druckluft bewirkt, daß ein Kolben 38 bezüglich der gesamten Anordnung radial aus der Pneumatikzylinder¬ einheit 35 austritt. Die abgerundete Spitze des Kolbens

38 greift in eine konische Ausnehmung 33 oben in dem Gleitstein 37 ein und drückt mithin den Gleitstein 37 in dessen Führung radial nach innen, in Fig. 3 also nach unten. Damit tritt eine schiefe Ebene 37E des Gleitsteins 37 in Druckkontakt mit der Druckaufnahmeebene F28dl des drehenden Gleitrings 28d. Aufgrund der miteinander in Eingriff stehenden schiefen Ebenen wird die von dem Kolben 38 auf dem Gleitstein 37 ausgeübte radiale Kraft aufgeteilt in eine radiale und eine horizontale Kompo¬ nente, wobei die horizontale Komponente den drehenden Gleitring 28d mit dessen Gleitringdichtungsflache F28d2 gegen den nicht drehenden Segmentgleitring 30 preßt.

Wie man sieht, handelt es sich bei der in Fig. 3 darge¬ stellten Anordnung ebenfalls um eine selbsttragende bzw. schwimmende Gleitringdichtung mit Selbstzentrierung, wo¬ bei, wie in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angedeutet

ist, sich der Gleitstein 37 nach oben und nach unten bewegen kann, um ständig an der schiefen Druckaufnahme¬ ebene F28dl anzuliegen und den Gleitring 28d axial nach links zu belasten. Der Gleitring 28d ist mittels Bolzen über einen Halteflansch 39 mit dem Drehrohrtrommelmantel 49 zu einer Bewegungseinheit verbunden, wobei der Halte¬ flansch 39 an dem Drehrohrtrommelmantel 49 angeschweißt ist.