DE19932695C2 - Zellenradschleuse mit Magnetlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse mit Magnetlagern, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Einlauf- und einer Auslauföffnung, Seitendeckeln, einem Zellrad mit Welle, welche mittels Magnetlagern im Gehäuse gelagert ist und einer optionalen zusätzlichen Lagerung der Welle mit axialen Magnetlagern. Zusätzlich sind noch optionale radiale und/oder axiale Wälzlager zur Lagerung der Welle vorgesehen. Hierdurch wird die Lebensdauer der Zellenradschleuse erheblich verlängert, da die Magnetlager schmutzunempfindlich sind, kaum Energieverluste aufweisen und eine unerwünschte Durchbiegung der Welle dadurch vermindern, daß sie nahe am Zellenrad selbst angeordnet sind und bei Einsatz eines elektromagnetischen Magnetlagers mit Regelung die Welle immer optimal zum Gehäuse zentriert werden kann. Es ist auch vorgesehen, daß die Welle der Zellenradschleuse mittels einer Magnetkupplung angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse mit Magnetlager nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1.

Derartige Zellenradschleusen werden verwendet, wenn bestimmte Mengen an schüttfähigem Gut, beispielsweise Kunststoffgranulat oder aber pulverförmige Stoffe, aus einem Behältnis heraus, oder in dieses hinein, abgefüllt werden sollen. Hierbei soll der Schüttgutdurchsatz möglichst konstant und definierbar gehalten werden. Als Fördermedium wird zumeist Druckluft eingesetzt, wobei zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Zellenradschleuse zumeist eine Druckdifferenz ansteht, die das zu fördernde Schüttgut in jeder Einbaulage der Zellenradschleuse in Förderrichtung befördern soll.

Herkömmliche Zellenradschleusen bestehen aus einem Gehäuse mit einer Einlauf- und einer Auslauföffnung und Seitendeckeln, einem Zellrad mit Zellenstegen auf einer Welle mit Lagern. Die Lager der Zellenradwelle werden hierbei in den meisten Fällen durch Wälzlager wie z. B. Rillenkugellager gebildet. Die Welle wird entweder durch einen Elektro- oder Hydraulikmotor betätigt, oder durch das Fördermedium selbst (z. B. Luft) angetrieben und fördert damit eine definierte Menge an Schüttgut aus oder in das Behältnis.

Beim Betrieb von Zellenradschleusen im Dichtstrombetrieb bereitet das Abdichten und die exakte Lagerung von Zellrädern und Zellenradwellen Probleme, insbesondere in Systemen, die mit Differenzdruck arbeiten. Durch die Druckdifferenz wird eine Durchbiegung der Welle erzeugt, die sich auf die Dichtigkeit und auf die Lebensdauer der Dichteinheiten negativ auswirkt.

Der Abstand zwischen dem wenig verformbaren Zellenradkörper und den Lagern der Welle ist abhängig von der gewählten Wellenabdichtung, Simmerring-, Gleitring- oder Stopfbuchsabdichtung und bestimmt die Durchbiegung der Zellenradwellenstummel, wenn ein Differenzdruck am Ein- oder Ausgang der Zellenradschleuse angelegt wird.

Zum Drehen des Zellenrades im Gehäuse ist ein Spalt notwendig, welcher von der Durchbiegung der Welle, den Fertigungstoleranzen der Bauteile, der herrschenden Temperatur und dem notwendigen Sicherheitsabstand bei allen Belastungsfällen abhängt.

Durch die geringe, üblicherweise benötigten Größe des Spaltes zwischen den Zellenradstegen und dem Gehäuse von 0,10 mm bis 0,25 mm entstehen erhöhte Kosten bei der Fertigung von Zellenradschleusen für Dichtstromförderung, insbesondere dann, wenn die Zellenradschleusen mit einem Druck des Fördermediums bis zu 6 bar arbeiten, welche Drücke bisher fast ausschließlich bei speziellen Druckgefässen eingesetzt zur Anwendung kommen.

Einerseits soll die Lagerung der Zellenradwelle konstruktiv so einfach wie möglich sein, andererseits muß sie die Anforderung der Druckbelastungen erfüllen.

Verfahrenstechnisch führt die Veränderung der Lage des Zellenrades zur Drehachse im Gehäuse zu den charakteristischen Leckluftkurven in Abhängigkeit des Differenzdruckes des Fördermediums, und es macht bei Einsatz einer seitlichen Abdichtung einen erheblichen Aufwand die Dichtung im Sinne einer wünschenswert hohen Lebensdauer von der Biegebewegung zu konstruktiv trennen.

Zum Einen sollen sich die Wellenlager möglichst weit entfernt vom zu fördernden Schüttgut befinden, um ein Eindringen des Schüttgutes oder Partikel davon in die Lager zu verhindern, zum Anderen sollen die Wellenlager möglichst nahe beieinander liegen, um die Durchbiegung der Welle so gering wie möglich zu halten. Auch bei Anlegen von Differenzdrücken von bis zu 6 bar sollen die Enden der Zellenradstege in radialer Richtung das Gehäuse nicht berühren.

Verschiedene Ausführungsformen zur möglichst lagegenauen Zentrierung des Zellenrades bzw. der Welle des Zellenrades im Gehäuse sind bereits hinlänglich bekannt geworden, jedoch betrifft dies ausschließlich Lagerungen der Zellenradwellen mittels Wälzlager. Diese Wälzlager bringen die bereits oben erwähnten Nachteile der Verschmutzungsempfindlichkeit und der damit verbundenen relativ geringen Lebensdauer, aufgrund erhöhten Verschleißes, mit sich. Zusätzlich dazu entstehen durch den erhöhten Verschleiß eine gesteigerte Geräuschentwicklung und ein gesteigerter Energieverbrauch.

Bei der Zellenradschleuse der DE 43 01 774 A1 wird eine Verringerung der Zellenraddurchbiegung dadurch erreicht, dass die axialen Verlängerungen des Zellenrades einen Versteifungsabschnitt vergrößerten Querschnitts aufweisen. Die Vorrichtung der DE 33 19 112 A1 enthält zwar Magnetlager, die zur Lagerung der zugehörigen Welle dienen, hierbei handelt es sich jedoch um eine Turboverdichter-Baueinheit, bei der eine pneumatische Förderung (Dosierung) von Schüttgütern nicht stattfindet. Zudem wird in erster Linie die Schaffung einer Turboverdichter-Baueinheit mit hoher Drehzahl angestrebt, nicht die Verringerung einer Wellendurchbiegung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zellenradschleuse wie oben erwähnt derart weiterzubilden, daß die Durchbiegung der Zellenradwelle möglichst gering gehalten wird und die Lebensdauer der Zellenradschleuse erhöht wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient die technische Lehre des unabhängigen Patentanspruches 1.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Welle des Zellenrades durch mindestens ein magnetisches Lager im Gehäuse gelagert wird.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß nun die magnetischen Lager selbst im Vergleich zu herkömmlichen Wälzlagern oder Gleitlagern erheblich verschleißärmer sind, da praktisch keine mechanische Reibung zwischen bewegten und unbewegten Teilen vorliegt und eine Schmierung und Kühlung entfallen kann. Zudem sind Magnetlager unempfindlicher gegenüber Schmutz durch Wegfall der großen Spalte wie bei den Wälzlagern oder ungleichmäßig großen Spalte wie bei den Gleitlagern und den Wegfall von Schmiermitteln.

Es ist vorgesehen, ein ansich bekanntes Magnetlager zwischen Welle und Gehäuse einzubringen, wodurch ein mechanischer Verschleiß nahezu vermieden wird und wesentliche Reibungsverluste nicht vorhanden sind. Energieverluste entstehen lediglich bei den Magnetlagern mit Permanentmagneten durch Wirbelströme und bei Magnetlagern mit Elektromagneten durch Wirbelströme in den Wicklungsblechen, Leistungsverluste in den Wicklungen und der eventuell vorhandenen Regelungselektronik.

Permanetmagnetische Magnetlager bestehen aus einem Rotor, einem Stator und aus einer bestimmten und gleichmäßig verteilten Anzahl von zumeist am Stator befestigten Permanetmagneten.

Elektromagnetische Magnetlager bestehen aus einem Rotor, einem Stator und aus einer bestimmten und gleichmäßig verteilten Anzahl von geschichteten weichmagnetischen Blechen mit eingelegten Wicklungen, wobei die Bleche mit Wicklungen zumeist am Stator angeordnet sind. Wenn eine Regelung der Position des Rotors vorgesehen ist, sind in der Nähe des Rotors zusätzliche Positionssensoren, meist Induktive Sensoren, vorhanden und eine außerhalb des Magnetlagers angeordnete Regelelektronik. Die Positionssensoren sind hierbei bevorzugt zwischen den einzelnen Magnet-Einheiten, welche durch einen Nord- und einen Süd-Pol gebildet werden, angeordnet.

Bei Einsatz einer Regelungselektronik können bei den elektromagnetische Magnetlagern gezielt die Steifigkeit und das Dämpfungsverhalten eingestellt werden und somit immer eine sehr genaue Zentrierung des Rotors bzw. der Welle der Zellenradschleuse im Stator bzw. im Gehäuse gewährleistet werden. Durch diese Regelung können auch von der restlichen verfahrenstechnischen Anlage auf die Zellenradschleuse übertragenen Schwingungen kompensiert werden, was wiederum die Lebensdauer der Zellenradschleuse zusätzlich erhöht.

Auch ist es möglich die Welle der Zellenradschleuse während des Betriebs kontinuierlich oder aber periodisch auszuwuchten, was die Lebensdauer der Zellenradschleuse wiederum erhöht und unnötige Stillstandszeiten vermeidet, was wiederum Kosten einspart. Gerade bei den stark abrasiven Fördergütern bei Zellenradschleusen ist es notwendig den ständigen Materialverschleiß der Bauteile, wie z. B. Zellenradstege, durch Auswuchten auszugleichen, um einem daraus resultierenden, potenziert gesteigerten Verschleiß vorzubeugen.

Es können gemäß der Erfindung radiale oder axiale Magnetlager oder beides, radiale und axiale Magnetlager eingesetzt werden, zusätzlich zu den herkömmlichen radialen Wälzlagern oder anstatt der herkömmlichen Wälzlager. Auch können zusätzliche axiale Wälzlager vorgesehen sein.

Axiale Lager werden benötigt, da meist auch axiale Kräfte in einer Zellenradschleuse wirken, beispielsweise aufgrund der ungleichmäßigen Beladung der Zellenradschleuse mit Schüttgut und aufgrund von Vibrationen, um den Verschleiß der Stege des Zellenrades seitlich zu minimieren.

Im Idealfall wird also eine Durchbiegung der Mittenlängsachse der Welle des Zellenrades durch die erfindungsgemäss vorgesehene Magnetlagerung, welche die Welle des Zellenrades im Gehäuse zentriert, aufgehoben.

Damit besteht der Vorteil, daß nun wesentlich geringere Leckluftverluste auftreten, weil die Leckluftspalte zwischen dem Gehäuse und dem Zellenrad stets auf dem gleichen Wert bleiben, ohne daß sich diese Spalte druckabhängig verändern.

Damit ist es möglich, eine derartige Zellenradschleuse weit über die bisherigen Förderdrücke von z. B. 3 bar zu betreiben, wodurch mit der vorliegenden Erfindung es möglich ist, derartige Zellenradschleusen mit Drücken im Bereich von 6 bar und mehr zu betreiben.

Wichtig ist also, daß die Lager möglichst nahe an den Ort der maximalen Durchbiegung der Welle des Zellenrades gesetzt werden. Dieser Ort ist hierbei vorzugsweise der oder die Seitendeckel des Zellenrades.

Hierbei können die Magnetlager im Gegensatz zu den bisher eingesetzten, herkömmlichen Wälzlagern, aufgrund ihrer Schmutzunempfindlichkeit so nahe wie möglich an das Zellenrad angebaut werden, je nach konstruktiven Bedingungen.

Wenn herkömmliche radiale Wälzlager und radiale Magnetlager gemeinsam eingesetzt werden, dann wird es bevorzugt, daß die Magnetlager näher an dem Zellenrad liegen als die Wälzlager.

Die axialen Lager, sowohl herkömmliche Wälzlager, als auch Magnetlager können konstruktiv bedingt weit entfernt von dem Zellenrad positioniert werden, da diese zur Verminderung der Durchbiegung der Welle bauartbedingt nicht beitragen können.

Je nach den herrschenden Druckverhältnissen können eine oder mehrere radiale und/oder axiale Magnetlager vorgesehen sein, welche die Welle gegen das Gehäuse abstützen, wobei die radalen Magnetlager dabei vorzugsweise im Seitendeckel des Zellenrades angeordnet sind.

Mit der gegebenen technischen Lehre ist es also auch vorgesehen, daß die herkömmliche Lagerung der Welle des Zellenrades mit Fest- und Loslagern beibehalten bleibt. Diese Lager werden dann nach der Erfindung durch die erfindungsgemäss vorgesehenen, zusätzlichen, das Zellenrad zentrierenden Magnetlager, entlastet. Die Wälzlager können dadurch dementsprechend geringer dimensioniert werden und es werden hierdurch Herstellungskosten eingespart.

Die Erfindung soll aber dahingehend nicht eingeschränkt werden, daß lediglich zusätzlich zu den herkömmlichen Lagern, z. B. Wälzlager oder Gleitlager noch Magnetlager vorhanden sind, welche die Welle des Zellenrades im Gehäuse zentrieren. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung soll es vorgesehen sein, daß die herkömmlichen Lager völlig entfallen und statt dessen ausschließlich Magnetlager zur Zentrierung und Lagerung der Welle des Zellenrades im Gehäuse vorgesehen sind.

Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, neben der radialen Zentrierung der Welle des Zellenrades in dem Gehäuse noch eine zusätzliche axiale Zentrierung bzw. Justierung der Welle des Zellenrades in dem Gehäuse vorzunehmen in Form einer axial wirkenden, bevorzugt an der Zellenradwelle angeordneten Magnetlagerung.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen daß zusätzlich zur den zahlreichen Varianten der Magnetlagerungen der Antrieb der Welle der Zellenradschleuse über eine magnetische Kupplung erfolgen kann. Dies bringt Vorteile aufgrund mechanischer Reibungsfreiheit im Hinblick auf Wartungsfreiheit und geringere bauliche Maßnahmen für Kühlung und Schmierung. Auch bringt dies Vorteile im Hinblick auf eine Leckagefreiheit, insbesondere, wenn hohe Drucke innerhalb der Zellenradschleuse herrschen.

Die magnetische Kupplung wird aufgrund der geringen Baubreite vorzugsweise in radialer Richtung ausgeführt, sie kann aber auch axial vorgesehen sein.

Natürlich können bei dieser magnetischen Kupplung wiederum Sensoren für die Bestimmung der Winkelposition, sowie für die Drehzahlbestimmung vorgesehen sein.

Statt der vorgesehenen Luftspaltlager für die radialen und/oder axialen Magnetlager, bei welchen zwischen Stator und Rotor sich lediglich Luft befindet, kann es in einer andern Ausführungsform vorgesehen sein, sogenannte Magnetflüssigkeitslager einzusetzen, bei denen magnetische Flüssigkeiten gedichtet zwischen Stator und Rotor eingebracht sind. Hierbei sind unter magnetischen Flüssigkeiten kolloidale Suspensionen von sehr feinen, unregelmäßig geformten magnetischen Teilchen in einer Trägerflüssigkeit mit entsprechender Viskosität zu verstehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen

Fig. 1 schematisiert eine Zellenradschleuse nach der Erfindung mit Blickrichtung in Richtung Wellenachse, wobei der Seitendeckel abgenommen ist, mit Detailschnitt mit Blick auf das Zellenrad.

Fig. 2 eine Seitenansicht der Zellenradschleuse nach Fig. 1 mit radialen Magnetlagern und radialen Wälzlagern;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Zellenradschleuse nach Fig. 1 mit zwei radialen und einem zusätzlichem axialen Magnetlager;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Zellenradschleuse nach Fig. 1 mit axialem Magnetlager und zusätzlicher radialer Magnetkupplung für den Antrieb der Welle.

Gemäss Fig. 1 und 2 besteht die Zellenradschleuse aus einem Gehäuse 1, an dessen oberem Teil ein Einlauf 2 und an dessen unterem Teil ein Auslauf 3 angeordnet sind. Im Innenraum des Gehäuses 1 ist das Zellenrad 6 drehbar gelagert und weist in ansich bekannter Weise einzelne Abteile auf, die durch zugeordnete Stege 6a voneinander abgetrennt sind.

Die Welle 7, die drehfest mit dem Zellenrad 6 verbunden ist, greift durch die jeweiligen Seitendeckel 4, 5 des Gehäuses 1 hindurch und endet in einem ersten Wellenstumpf 8, der seinerseits in einen Wellenstummel 9 fortgesetzt ist.

Die herkömmliche radiale und axiale Lagerung der Welle 7 erfolgt hierbei im Bereich des Wellenstummels 9, wo im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Lager 10 vorhanden sind, wobei das eine als Festlager und das andere als Loslager ausgebildet sein kann, die Lager 10 mit einer nicht näher dargestellten Vorspannschraube vorgespannt sind und mittels je eines Flansches 10a an den Lagerdeckeln 4, 5 befestigt sind. Hierbei liegen die Lager 10 über eine herkömmliche Presspassung mit ihren Lageraußenumfängen am Innenumfang des Flansches 10a fest.

In Fig. 1 ist noch zusätzlich ein Teilschnitt dargestellt, wo zwei der Zellenradstege 6a des Zellenrades 6 zu sehen sind, welches an der Welle 7 befestigt ist und wobei die freien Enden der Zellenradstege 6a an der Innenseite des Gehäuses 1 anliegen. Dies ist jedoch lediglich eine vereinfachte Darstellung, da ja in Wirklichkeit zwischen den Zellenradstegen 6a und der Innenseite des Gehäuses 1 ein feiner Spalt von 0,1 mm bis 0,25 mm liegt.

In Fig. 2 ist in übertriebener Linienführung dargestellt, daß bei einer Druckeinwirkung in Strömungsrichtung 17 sich die Welle 7 entlang der Durchbiegungskurve 15 in die mit dem geringeren Druck beaufschlagte Seite hin durchbiegt, was mit dem Nachteil verbunden ist, daß sich an der gegenüberliegenden Seite, das ist die Seite die mit dem höheren Druck beaufschlagt ist, der Spalt zwischen dem Zellenrad 6 und dem Gehäuse 1 vergrößert, während sich der Spalt an der mit dem geringeren Druck beaufschlagten Seite zwischen dem Gehäuse 1 und dem Zellenrad 2 entsprechend verringert.

Der Spalt muß deshalb von vornherein so groß gewählt werden, daß auch bei Druckbeaufschlagung im Betrieb eine unerwünschte Materialberührung zwischen dem Zellenrad und dem Gehäuse vermieden wird.

Hier setzt die Erfindung ein, die erfindungsgemäss nun eine zusätzliche magnetische Zentrierung der Welle 7 in Form der Magnetlager 16 mit zahlreich radial angeordneten Polschuhen 16a und 16b der Elektromagneten und Positionssensoren 16c vorsieht, so daß es nicht zu der hier gezeigten Durchbiegungskurve 15 kommt, die von der Mittenlängsachse 14 nach oben hin Richtung Einlauf 2 beabstandet ist. Die Positionssensoren 16c sind jeweils zwischen einem Nord-Südpolpaar 16a, b des Elektromagneten der Magnetlager 16 angeordnet, wobei die in Fig. 1 abgebildeten vier Nord-Südpolpaare 16a, b und vier Positionssensoren 16c natürlich lediglich beispielhaft für die Erfindung sind.

Es ist vorgesehen, daß jeweils an der Seite des Zellenrades 6 je ein Seitendeckel 4, 5, z. B. über Schrauben 11, befestigt ist, an deren Innenumfang mindestens ein Magnetlager-System sich befindet, welche die Welle 7 im Gehäuse 1 zentrieren.

Hierdurch läßt sich die Welle 7 optimal im Gehäuse 1 zentrieren, wobei die Haupttraglast auf den herkömmlichen Wälzlagern 10 liegt. Dadurch werden auch evtl. Herstellungsungenauigkeiten ausgeglichen. Es muß also keine hochgenaue Lagerung der Welle 7 bzw. des Zellenrades 6 in den Seitendeckeln 4, 5 bzw. im Gehäuse 1 erfolgen, weil diese ohnehin durch die nicht näher dargestellte Lageregelung kompensiert werden kann.

Die Zellenradschleuse ist in Fig. 1 und 2 symmetrisch zu der Mittenquerachse 13 und zur Mittenlängsachse 14 angeordnet.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann es jedoch vorgesehen sein, daß die Welle 7 exzentrisch so in Strömungsrichtung 17 oder in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung 17 radial auswärts voreingestellt wird, daß durch diese Vorspannung sogar die Welle 7 nach oben bzw. unten durchgebogen wird, um von vornherein einen möglichst engen Leckluftspalt zwischen Gehäuse 1 und Zellenrad 6 zu erreichen und der später eintretenden Durchbiegung von vornherein schon entgegenzutreten.

Es handelt sich also um eine Voreinstellung der Durchbiegung der Welle 7, wobei diese Durchbiegung entgegen der später zu erwartenden, unter Förderlast eintretenden Durchbiegung entgegengesetzt ist.

In Fig. 3 ist prinzipiell die gleiche Ansicht der erfindungsgemäßen Zellenradschleuse nach Fig. 2 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen den gleichen Bauteilen entsprechen. Im Unterschied zu Fig. 2 sind jedoch keine herkömmlichen Wälzlager 10 mit Flanschen 10a vorgesehen sondern die radiale Lagerung wird hier lediglich von den zwei radialen Magnetlagern 16 bewerkstelligt. Zusätzlich zu der radialen Magnetlagerung ist auf einer Seite der Welle 7 ein axiales Magnetlager 12 vorgesehen.

Das axiale Magnetlager 12 beinhaltet eine Scheibe 12c, welche auf dem Wellenstummel 9 radial angeordnet ist, auf dessen linker, der Mittenquerachse 13 zugewandten Seite eine bestimmte Anzahl von Elektromagneten 12b und auf dessen rechter, der Mittenquerachse 13 abgewandten Seite eine bestimmte Anzahl von Elektromagneten 12a radial um die Welle 7 verlaufend angeordnet sind.

An der Stirnseite der Welle 7 ist ein Positionssensor 12d positioniert, welcher die axiale Lager der Welle 7 z. B. induktiv mißt und einer nicht näher dargestellten Regelelektronik zuführt, welche wiederum auf die Elektromagnete über eine Leistungselektronik wirkt, je nach gewünschtem Sollwert der Lage der Welle 7. Die Scheibe 12c wird also je nach Ansteuerung der Elektromagneten 12a und 12b durch die Regeleinheit axial zur Mittenlängsachse 14 bewegt und mit ihr die Welle 7. Die übrigen Bauteile entsprechen denen der Fig. 2.

In Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Zellenradschleuse nach Fig. 1 mit axialem Magnetlager 12 und zusätzlicher radialer Magnetkupplung 18 für den Antrieb der Welle 7 dargestellt, wobei gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Magnetwelle 21 der Magnetkupplung 18 wird hierbei durch einen nicht näher dargestellten Motor angetrieben und überträgt sein Drehmoment über den radialen, ringförmigen Spalt 23, der zwischen den Elektromagneten 22 der Magnetkupplung 18 und dem Wellenstummel 9 der Welle 7 gebildet wird. Zur Aufnahme der Elektromagnete 22 ist die Magnetwelle 21 der Magnetkupplung 18 im Bereich der Zellenradschleuse topfförmig ausgebildet.

Der Wellenstummel 9 der Welle 7 wird also nicht durch die Seitendeckel 19 und 20 nach außen hin geführt, sondern vollkommen nach außen hin abgedichtet, wobei auch der linke Seitendeckel 19 eine zentrale, axiale und topfförmige Ausstülpung aufweist, welche in das freie, topfförmige Ende der Magnetwelle 21 eingreift, ohne jedoch diese zu berühren. Die Übertragung des Drehmomentes geschieht also von den Magneten 22 der Magnetwelle 21 über den linken Seitendeckel 19 zum Wellenstummel 9 der Welle 7 in radialer Richtung.

Die Magnetkupplung 18 wird also durch die Magnetwelle 21 mit den Elektromagneten 22, dem Seitendeckel 19 und dem Wellenstummel 9 der Welle 7 gebildet.

Die axiale Magnetlagerung 12 wird hier durch die Elektromagnete 12a gebildet, welche auf die Stirnseite des rechten Wellenstumpfes 8 wirken und die Welle 7 dadurch axial in Position halten. Dazu wird ein Positionssensor 12d eingesetzt, der mit einer nicht dargestellten Auswerteelektronik verbunden ist.

Selbstverständlich kann die Magnetkupplung 18 auch mit allen oben angeführten Kombinationen zwischen herkömmlichen Lagern und Magnetlagern der Welle 7 eingesetzt werden.

Zeichnungs-Legende

1

Gehäuse

2

Einlauf

3

Auslauf

4

Seitendeckel rechts

5

Seitendeckel links

6

Zellenrad

6

a Zellenradsteg

7

Welle

8

Wellenstumpf

9

Wellenstummel

10

Wälzlager

10

a Flansch

11

Schraube

12

axiales Magnetlager
12a, b Elektromagnete von

12

12

c Scheibe

12

d Positionssensor von

12

13

Mittenquerachse

14

Mittenlängsachse

15

Durchbiegungskurve

16

radiales Magnetlager

16

a Nord-Polschuh von

16

16

b Süd-Polschuh von

16

16

c Positionssensor von

16

17

Strömungsrichtung

18

Magnetkupplung

19

Seitendeckel links

20

Seitendeckel rechts

21

Magnetwelle

22

Elektromagnete von

18

23

Spalt

Claims (20)

1. Zellenradschleuse, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einer Einlauf- (2) und einer Auslauföffnung (3), Seitendeckeln (4, 5), einem Zellrad (6) mit Stegen (6a), welche auf einer Welle (7) mit Lagern aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der unmittelbaren Nähe des Zellenrades (6) mindestens ein radiales Magnetlager (16) zur Lagerung der Welle (7) vorgesehen ist.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetlager (16) mindestens teilweise in den Seitendeckeln (4, 5) angeordnet ist.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Magnetlager (16) vorgesehen sind, welche zwischen den Seitendeckeln (4, 5) und dem Gehäuse (1) angeordnet sind.

4. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzliches axiales Magnetlager (12) vorgesehen ist.

5. Zellenradschleuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Magnetlager (12) auf der Welle (7) angeordnet ist und von der Mittenquerachse (13) weiter als das radiale Magnetlager (16) beabstandet ist.

6. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzliches radiales Wälzlager (10) vorgesehen ist.

7. Zellenradschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Wälzlager (10) von der Mittenquerachse (13) weiter als das radiale Magnetlager (16) beabstandet sind.

8. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzliches axiales Wälzlager vorgesehen ist.

9. Zellenradschleuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Wälzlager von der Mittenquerachse (13) weiter als das axialen Magnetlager (12) beabstandet sind.

10. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen (16) und/oder die axialen (12) Magnetlager elektromagnetische Magnetlager sind.

11. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung der Welle (7) im Gehäuse eine analoge oder digitale Regelung für die radialen Magnetlager (16) vorgesehen ist.

12. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung der Welle (7) im Gehäuse eine analoge oder digitale Regelung für die radialen Magnetlager (12) vorgesehen ist.

13. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen (16) und/oder die axialen Magnetlager (12) permanentmagnetische Magnetlager sind.

14. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Magnetlager (16) Luftspaltlager oder Magnetflüssigkeitslager sind.

15. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Magnetlager (12) Luftspaltlager oder Magnetflüssigkeitslager sind.

16. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß radialen Magnetlager ringförmig ausgebildet sind.

17. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß axialen Magnetlager ringförmig ausgebildet sind.

18. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) über eine Magnetkupplung (18) angetrieben wird.

19. Zellenradschleuse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung (18) axial und/oder radial auf die Welle (7) wirkt.

20. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) durch einen Seitendeckel (19) nach außen hin hermetisch abgedichtet ist.