Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle mit einer Einrichtung zur Drehlagerung der
Welle, verbunden mit einem an der Spitze befestigten Rührer oder einer Rührstange, wobei die
Einrichtung ein zwischen der Welle und dem Lagergehäuse angelegtes Lager einschließt. In
diesem Zusammenhang bedeutet "Anbringung an der Spitze", daß die Antriebseinheit
einschließlich Schaltgetriebe oberhalb einer im allgemeinen vertikalen Welle befestigt ist.
Stand der Technik
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An der Spitze befestigte Rührer haben oft lange vertikale Wellen, und wegen
Gravitations- und Hydrodynamikkräften werden die Wellen großen Momenten und Axialkräften
ausgesetzt. Normalerweise ist es nicht möglich, eine solche Welle direkt an ein
obengesteuertes Normschaltgetriebe anzuschließen, da die großen Biegungsmomente die Positionen der
Gänge des Schaltgetriebes stören und die Schaltgetriebslager oftmals den auftretenden
Belastungen nicht standhalten. Um dieses Problem zu lösen, wurde es nötig, das Schaltgetriebe
zu überdimensionieren, spezielle Schaltgetriebe herzustellen oder den Rührer mit einem
weiteren Lager zu versehen, das die großen Kräfte aufnimmt. Die letztere Alternative ist in
Europa die gebräuchlichste Lösung, während in den USA am häufigsten speziell gefertigte
Schaltgetriebe verwendet werden. Ein gesondertes Lager umfaßt weitere Kosten und Probleme
mit dem Anpassen und der Wartung.
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Vom Gesichtspunkt seiner Transportierung her sollte ein Rührer mit einer Blindwelle
versehen sein, welche leicht angepaßt werden kann, wenn der Rührer eingerichtet wird. Das
wird leicht bewerkstelligt, wenn man spezielle Schaltgetriebe oder überdimensionierte
Schaltgetriebe mit Hohlwellen, in welche die Rührwelle eingefügt werden kann, verwendet.
Normschaltgetriebe letztgenannten Typs sind jedoch hinsichtlich der zu erreichenden
Drehzahlen von begrenztem Wert. Deswegen ist die Rührer-Antriebseinheit, wenn eine
einfügbare Welle nicht verwendet werden kann, oft mit einer kurzen hervorstehenden
Antriebswelle ausgestattet, an welche die Rührwelle über einen Flansch oder eine andere
Wellenkupplung angeschlossen ist. Dies ist sehr oft ein teures Verfahren, da die Kupplung
häufig aus einem speziellen rostfreien Stahl bestehen muß. So ist es wünschenswert, in der
Lage zu sein, eine einfügbare Welle, die in Kombination mit Standardschaltgetrieben
verwendbar ist, herzustellen, ohne daß dies zu den hohen Kosten für spezielle Drehlagerwellen
führt.
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Häufig ist es auch wünschenswert, daß das Antriebseinheit-Schaltgetriebe ebenso wie
Lager und auch Wellendichtungen - wo anwendbar - ersetzt werden können, wobei die
Rührwelle unverändert an ihrem Platz bleibt ohne daß der angefügte Tank oder Behälter geleert
werden müßte, was Gestaltungsprobleme umfaßt.
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All die oben erwähnten Anforderungen an das Wellenlager sollten erfüllt werden,
gleichgültig, ob die Rührwelle blank oder durch eine Schutzschicht für den Widerstand gegen
eine korrodierende Umgebung bedeckt ist.
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Vom Aspekt der Materialstärke her sollte die Welle nicht unterhalb des Wellenlagers
bearbeitet sein, da dies zu Belastungskonzentrationen führt, welche bewirken können, daß die
Welle bricht. Dies bedeutet weitere Restriktionen.
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US-A-3 606 260 beschreibt eine Patronen-Rühranordnung mit Schleifringdichtung,
welche als Einheit leicht entfernt und ersetzt werden kann. Eine Antriebswelle ist an eine
angetriebene Welle in der der Patronenanordnung gekoppelt, welche Lager einschließt und
welche an dem Behälter befestigt ist, in welchen sich die angetriebene Welle abwärts
erstreckt. Das obere Ende der angetriebenen Welle ist mit einem Ansatz zur Verbindung mit
einem an dem Behälter befestigten Haltering versehen, damit die angetriebene Welle während
einer Patronenentfernung und eines Ersetzungsvorgangs in Position gehalten wird.
Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Welle mit einer verbesserten
Wellenlagereinrichtung zu schaffen, wodurch einige der mit den bisher verwendeten
Einrichtungen verbundenen Probleme zu einem erheblichen Grad umgangen wurden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Das oben erwähnte Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch die kennzeichnenden
Merkmale, die in den folgenden Ansprüchen beschrieben sind.
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Erfindungsgemäß ist das Lager auf einer Wellenbuchse angeordnet, die auf der Welle
befestigt ist, wobei die Buchse derart ausgeführt ist, daß beim Auseinandernehmen des Lagers
dieses von der Buchse durch Aufwärtsbewegung entlang der Buchse entfernt werden kann.
Die Buchse ist unter dem Lager mit einer Widerlagereinrichtung versehen, die für ein
Zusammenwirken mit einer komplementären Widerlagereinrichtung angeordnet ist, so daß die
Wellenbuchse und dadurch die Welle in dem Lagergehäuse getragen werden kann, wenn das
Lager aus der Wellenbuchse entfernt wird oder in Verbindung mit einem Lagerdefekt, der die
Welle fallenlassen könnte.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung liegt die Wellenbuchse nach
unten gegen ein Schulterwiderlager auf der Welle an, vorzugsweise über eine Ringdichtung wie
etwa einen O-Ring, wobei die Buchse nach oben mit Hilfe einer Verankerungseinrichtung,
vorzugsweise einer Ringmutter, die mit einem Gewindeteil auf der Welle zusammenwirkt,
lösbar eingespannt ist.
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Das Schulterwiderlager besteht vorteilhafterweise aus einer auf die Welle
geschrumpften Ringschulter oder der oberen Begrenzung einer Wellenabdeckung, welche an
sich natürlich ein solcher Ring sein kann.
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Die Wellenbuchse ist vorteilhafterweise mit einem ringförmigen Flansch versehen,
dessen obere Oberfläche die Stützfläche für die Lageranordnung darstellt, und dessen untere
Oberfläche die oben erwähnte Widerlagereinrichtung auf der Wellenbuchse bildet, wobei das
Lager passend auf der Wellenbuchse durch einen oberen Sicherungsbügel gehalten wird, der
in einer komplementären Nut auf der zylindrischen Oberfläche der Wellenbuchse angeordnet
ist.
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Das untere Ende der Wellenbuchse kann nach unten durch den Boden des
Lagergehäuses hervorragen, wobei Dichtungseinrichtungen dazwischen angeordnet sind. Die
oben genannten Widerlager-einrichtungen in dem Lagergehäuse können aus der unteren
Oberfläche des Gehäuses bestehen, die die Bodenöffnung umgibt, durch welche die Welle und das
untere Ende der Wellenbuchse gehen.
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Die Lagereinrichtung stellte sich als vom Aufbau her einfach und verhältnismäßig billig
heraus, während sie gleichzeitig hervorragende stabile Drehlagerung erbringt. Sie ist leicht
anzupassen und auszubauen und sichert die Welle gegen unerwünschte Abwärtsbewegung
auf extrem einfache und effektive Art und Weise.
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Die Erfindung wird nun detailliert unter Zuhilfenahme eines Ausführungsformbeispiels
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Bechreibung der Zeichnungen
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Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung,
teilweise in Axialschnitt.
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Figur 2 ist eine Teilansicht der Einrichtung von Figur 1 in einem größeren Maßstab.
Beschreibung der Erfindung
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Lagereinrichrung umfaßt ein unteres Lager für
eine vertikale Welle 1 für einen an der Spitze befestigten Rührer. Die Welle 1 ist abwärts, d.
h. unterhalb des Lagers mit einer Schutzabdeckung 3 versehen, welche noch oben hin eine
abschließende Schulter 4 hat, die an der Welle befestigt ist. Der nicht dargestellte obere Teil
der Welle 1 ist als Einsatzwelle ausgebildet und kann bei Bedarf durch ein oberes,
konventionelles Lager hindurchgehen.
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Die Lagereinrichtung schließt ein Lagergehäuse 5 ein mit einer ringförmigen
Horizontal-Bodenplatte 6 einschließlich eines zylindrischen, röhrenförmigen Teils 7, der von der
Platte 6 nach oben hin hervorragt, wobei die Vertikalachse des röhrenförmigen Teils mit der
Welle 1 co-axial ist. Die Welle durchquert die zentrale Ringöffnung in der Bodenplatte 6,
welche mit Gewindelöchern 8 für Schrauben versehen ist, die die Platte an einem Rührgestell
befestigt.
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Eine Wellenbuchse 9 ist an der Welle 1 eingerichtet. Der innere Durchmesser der Welle
ist, wenigstens an den jeweiligen Enden der Welle, im wesentlichen dem äußeren Durchmesser
der Welle 1 angepaßt. Der untere Endabschnitt 10 der Welle hat einen reduzierten
Außendurchmesser und erstreckt sich abwärts durch die Öffnung der Bodenplatte und zu einer
Schulter 4 hin, gegen welche der Endabschnitt 10 über einen O-Ring 11 anliegt.
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Der obere Endabschnitt der Buchse 9 hat eine für horizontale Widerlageroberfläche 13,
die für das Zusammenwirken mit einer Sicherungsmutter 15 vorgesehen ist, welche auf einen
Ge-windeabschnitt 17 der Welle 1 geschraubt ist. Der Durchmesser der Welle ist über dem
Gewindeabschnitt 17 ein wenig reduziert, wobei dessen äußerer Durchmesser derartig ist, daß
die Buchse 9 darüber hinweg gelangen kann. Die Mutter 15 ist in ihrer nach unten
festsitzenden Position mit Hilfe eines Sicherungsbleches 19 befestigt.
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Selbstverständlich kann die Buchse 9 leicht an der Welle angebracht werden und an
einer klar vorherbestimmten Stelle mit Abdichtung an dem Widerlager gegen die Schulter 4
plaziert werden.
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Die Buchse 9 hat einen nach unten radial hervorstehenden Flansch 21 oberhalb des
Endabschnitts 10, wobei die untere Horizontaloberfläche 22 dieses Flansches eine
Widerlageroberfläche 22 bildet für das Zusammenwirken mit der horizontalen oberen
Widerlageroberfläche 23, die die Bodenöffnung der Bodenplatte 6 umgibt. Bei normaler
Betriebsposition, dargestellt in Figur 1 und 2, haben die Widerlageroberflächen 22 und 23
einen kleinen wechselseitigen Abstand.
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Die Dichtung zwischen dem Endabschnitt 10 der Buchse und der Wand der
Bodenöffnung ist aus einem oberen V-Ring 25 und einer unteren ringförmigen
Simmerringdichtung 27 geschaffen. Die beiden werden durch einen ringförmigen Vorsprung
29 an der Wand der Bodenöffnung voneinander ferngehalten.
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Die obere Horizontaloberfläche 30 des Flansches 21 bildet die Widerlageroberfläche für
die untere Seite des Innenlaufs 33 des Lagers 31. Der Laufring 33 liegt gegen die äußere
zylindrische Oberfläche der Buchse 9 an. Die Oberseite des Laufes wird mit Hilfe eines
Abstandringes 35 und eines Sicherungsbügels 37 gehalten, welcher in eine ringförmige Nut
39 auf der zylindrischen Oberfläche der Wellenbuchse 9 eingefügt ist. Der Außenlauf 41 des
Lagers 31 liegt gegen die innere Oberfläche des röhrenartigen Teils 7 an und wird mit Hilfe
eines oberen 44 und eines unteren Abstandringes 43 in Position gehalten. Das Lager ist
ebenso mit einem in der röhrenartigen Wand angebrachten Schmiernippel 45 ausgestattet. Das
Lager ist stark genug, um alle bei Betrieb auftretenden Kräfte auszuhalten. Besonders kann das
Lager Vertikalbelastungen widerstehen, d.h. Axialbelastungen, die sich aus der Tatsache
ergeben, daß die von dem Lager getragene Welle in der Buchse hängt.
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Eine Lagergehäuseabdeckung 47 wird mit Hilfe der Schrauben 49 auf die obere
Endoberfläche des röhrenartigen Teiles 7 geschraubt. Die Abdeckung liegt mit einem nach
unten hervorragenden Teil gegen den oberen Abstandsring 44 an und dichtet innerlich gegen
die Wellenbuchse 9 mit Hilfe eines Simmerringes 51 ab. Für die Überprüfung oder das
Wechseln des Lagers 31 wird das (nicht dargestellte) obere Ende der Welle 1 auf
herkömmliche Art und Weise gelöst. Dann wird die Abdeckung 47 entfernt. Mit Hilfe eines Kranes oder
anderer geeigneter Mittel wird die Welle unter Ergreifen des freien Endes der Welle angehoben,
die Wellenbuchse 9 und das Lager 31 dann leicht aus dem Lagergehäuse 5 herausgenommen.
Der Sicherungsbügel 37 kann nun entfernt werden, und das Lager von der Wellenbuchse
entfernt werden. Die Welle wird nun wieder abgesenkt, wobei die Wellenbuchse auf der
Bodenplatte 6 durch Zusammenwirken zwischen den Widerlageroberflächen 22 und 23
aufsitzen kann. Die Anhebemittel können nun gelöst und das Lager entfernt werden, zum
Beispiel zur Ersetzung durch ein neues. Um das neue Lager und einen neuen Sicherungsbügel an
ihren Platz zu bekommen, muß die Welle erneut mit der Hilfe der Anhebemittel angehoben
werden, die Welle schließlich noch einmal abgesenkt werden, so daß die in den Figuren 1 und
2 dargestellte Situation hergeführt werden kann.
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Es ist leicht einzusehen, daß das übereinstimmende Verfahren zum Auswechseln von
Wellenabdichtungen verwendet werden kann.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung erlaubt es, ein Lager, welches schwer von der
Wellenbuchse zu entfernen ist, leicht abzunehmen. Zu diesem Zweck kann, nachdem man die
Welle mit Wellenbuchse und Lager angehoben hat, ein Federring oder Ähnliches zwischen das
angehobene Lager und das Lagergehäuse eingefügt werden, wonach die Welle abgesenkt wird.
Das Lager wird auf diese Art und Weise von der Wellenbuchse weggedrückt, wenn letztere
sich nach unten bewegt.
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Es versteht sich, daß die zusammenwirkenden Widerlager-oberflächen 22 und 23 eine
Sicherheit gegen die unkontrollierbar herunterfallende Welle 1 bieten, wenn zum Beispiel ein
Lagerfehler auftreten sollte.
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Der dargestellte Zusammenbau der Wellenbuchse bedeutet, daß abwärts gerichtete
Kräfte an der Welle ohne Probleme in dem Berührungspunkt zwischen der Schließmutter 15
und dem oberen Ende der Wellenbuchse aufgenommen werden. Aufwärts gerichtete Kräfte
an der Welle werden niemals größer als jene sein, die leicht durch den Berührungspunkt
zwischen dem unteren Ende der Wellenbuchse und der Schulter 4 durch den O-Ring 11
aufgenommen werden können.
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Es versteht sich, daß die Erfindungsvorrichtung bedeutet, daß keine maschinelle
Bearbeitung der Welle unterhalb des Lagers ausgeführt zu werden braucht.