AT390045B - Zellenradschleuse fuer granulierte schuettgueter - Google Patents

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Description

Nr. 390045
Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter, bestehend aus einem das Zellenrad enthaltenden, zylindrischen Gehäuse mit einem Zulaufscbacht, dessen von den Stegen des Zellenrades überstrichener Einlaufquerschnitt durch einen Einsatz mit einer Schrägfläche begrenzt ist, die den auf die Laufrichtung des Zellenrades bezogen zuletzt von den Stegen überstrichenen Teil des Zulaufschachtquerschnitts abdeckt und in einer ein bis zwei Komdurchmesser oberhalb der die radialen äußeren Stirnflächen der Zellenradstege enthaltenden Zylindermantelfläche liegenden Vorabstreifkante endet
Bei Zellenradschleusen ist man bestrebt, eine Überfüllung der einzelnen Zellenradkammem sowohl im Stillstand als auch im Betrieb zu verhindern, weil anderenfalls Schüttgut zwischen die Stirnflächen der Zellenradstege und den Gehäuserand der den Einlaufquerschnitt in Drehrichtung des Zellenrades begrenzt, eingeklemmt wird, so daß die Zellenradschleuse aus dem Stillstand nicht anlaufen könnte, bzw. im Betrieb das Abscheren des Schüttgutes an der genannten Gehäusekante zu einer erheblichen Geräuschentwicklung, einem vermehrten Bedarf an Antriebsleistung, einem stark erhöhten Verschleiß der Schleusenbauteile sowie ihres Antriebes und einer Zerstörung der Struktur des Schüttgutes führen würde. Zur Vermeidung einer Überfüllung im Stillstand ist im Zulauf der Schleuse im Regelfall ein Absperrorgan vorgesehen. Zur Vermeidung einer Überfüllung im Betrieb sind zwei Möglichkeiten bekannt, die auch gemeinsam verwirklicht werden können. Die eine Möglichkeit besteht darin, den Zulaufschacht oder jedenfalls den Einlaufquerschnitt exzentrisch zu der durch die Welle des Zellenrades gehenden Mittelachse des Gehäuses zu legen, so daß bei einer passenden Teilung des Zellenrades in die einzelnen Kammern der natürliche Böschungswinkel des Schüttgutes dafür sorgt, daß sich die Kammern stets nur zum Teil füllen können. Die andere Möglichkeit, von der bei der Zellenradschleuse der einleitend genannten, bekannten Gattung Gebrauch gemacht wird, besteht darin, durch einen Einsatz im Zulaufschacht den Einlaufquerschnitt so weit zu verringern, daß jedenfalls ab der Nenndrehzahl des Zellenrades die durch den Einlaufquerschnitt zulaufende Schüttgutmenge kleiner als das Volumen der den Einlaufquerschnitt überstreichenden Kammer ist, also die Kammern wiederum nur teilweise gefüllt werden. In jedem Falle ist nachteilig, daß mithin das Dosiervolumen der Zellenradschleuse nicht vollständig ausgenutzt wird und daß eine Steuerung der Dosierung durch Änderung der Zellenraddrehzahl nur in einem eingeschränkten Bereich möglich ist. Des weiteren werden trotz der Vorabstreifkante die auf den Stirnflächen der Zellenradstege und in dem in Laufrichtung davorliegenden Bereich unvermeidbar sich anhäufenden Schüttgutkömer zwischen der Vorderkante der Stirnfläche des Zellenradsteges und der in Drehrichtung nächstfolgenden Gehäusekante eingeklemmt und abgesehen. Dies bedingt nicht nur einen Mehrbedarf an Antriebsleistung sondern verursacht ein charakteristisches hackendes Arbeitsgeräusch der Schleuse sowie erhöhten Verschleiß. Hinzu kommt bei dieser Bauart, daß der Einsatz nur bei laufender Schleuse wirksam ist, bei Stillstand die Kammern also überfüllt werden, so daß es beim nächsten Einschalten zu Anlaufstörungen oder sogar zu einem Blockieren des Antriebsmotors kommen kann. Um zumindest den zusätzlichen Bedarf an Antriebsleistung und die Geräuschentwicklung zu mindern, ist es daher auch schon bekannt, die in Laufrichtung gesehen von den Zellenradstegen nach Passieren des Einlaufquerschnittes erste überstrichene Gehäusekante nicht mehr parallel zu den Zellenradstegen sondern in einem Winkel zu diesen verlaufen zu lassen, so daß die Schüttgutkömer nicht mehr praktisch gleichzeitig sondern nacheinander abgesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellenradschleuse der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, bei der in jedem Betriebszustand das Abscheren von Schüttgutkömem zwischen den Vorderkanten der Stirnflächen der Zellenradstege und der ersten überstrichenen Kante des Schleusengehäuses vermieden wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abstreifkante mit der Erzeugenden der die Stirnflächen der Zellenradstege enthaltenen Zylindermantelfläche einen Winkel einschließt, der mindestens gleich dem Reibungswinkel zwischen dem Schüttgut und dem Schleusenwerkstoff ist, und daß in dem Einlaufquerschnitt in Höhe des Endes der Abstreifkante ein Verdrängerköiper angeordnet ist, dessen Breite so bemessen ist, daß der sich darunter im Schüttgut ergebende Böschungshohlraum mindestens gleich dem Volumen des an der Abstreifkante in Richtung auf diesen Böschungshohlraum abgestreiften Schüttgutes ist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, denjenigen Anteil an Schüttgutkömem, der sich nach Passieren der Vorabstreifkante außerhalb der Zylindermantelfläche befindet, in der die Stirnflächen der Zellenradstege und praktisch auch die Innenfläche des Gehäuses liegen, mittels der Abstreifkante in einen zuvor mittels des Verdrängerkörpers freigehaltenen Hohlraum innerhalb dieser Zylindermantelfläche abstreifen zu lassen. Demgegenüber wirkt bei den Zellenradschleusen nach dem Stand der Technik die Abstreifkante wie beschrieben stets auch als Abscher- oder Schneidkante.
Die Zellenradschleuse nach der Erfindung hat die folgenden Vorteile: - Die Schleuse kann auch bei im Zulauf stehender Schüttgutsäule aus dem Stillstand anlaufen. Es sind also keine voigeordneten Absperrorgane mehr erforderlich. - Das Füllvolumen der Zellenradkammem wird praktisch vollständig ausgenutzt Für die gleiche Nenndurchsatzmenge kann daher eine kleinere Schleuse als bisher benutzt werden. Gleichzeitig läßt sich die Dosierung durch Änderung der Drehzahl in einem weiten Bereich und mit sehr großer Genauigkeit steuern. - Beschädigungen der Komstruktur des Schüttgutes weiden vermieden. - Zulaufschacht und Auslaufschacht können achsgleich und symmetrisch zur Gehäusemittelachse angeordnet werden. Dies ermöglicht eine einfachere Form des Schleusengehäuses.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Zellenradschleuse zeichnet sich dadurch aus, daß die -2-
Nr. 390045
Abstreifkante in der Aufsicht V-förmig verläuft, nämlich aus zwei zu der zu der Zellenradachse rechtwinkeligen Symmetrieebene symmetrischen Abschnitten besteht, deren jeder an einem Stimdeckel des Gehäuses beginnt und die in einer in dieser Symmetrieebene liegenden Spitze enden. Diese Ausführungsform hat den insbesondere bei größeren Druckunterschieden zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite wesentlichen Vorteil einer geringen Leckluftmenge, weil die V-förmige Abstreifkante im Vergleich zu der durchgehenden Abstreifkante einen nur halb so großen Winkelbereich der Gehäuseinnenwand einnimmt, so daß ein entsprechend größeres Segment der Innenwand des Gehäuses als Dichtstrecke verbleibt
Eine erste Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht darin, daß die V-Spitze der Abstreifkante in Drehrichtung des Zellenrades weist und daß der Veidrängerköiper in Höhe der V-Spitze in dem Einlaufquerschnitt angeordnet ist. Der Verdrängerkörper liegt also mittig im Einlaufquerschnitt und läßt sich in dieser Lage gut befestigen, z. B. einschweißen.
Eine andere Weiterbildung der genannten bevorzugten Ausführungsform besteht darin, daß V-Spitze der Abstreifkante gegen die Drehrichtung des Zellenrades weist und daß je ein Verdrängerkörper an jedem Stimdeckel des Gehäuses in dessen Einlaufquerschnitt angeordnet ist Bei dieser Weiterbildung werden im Gegensatz zu der vorhergenannten die Schüttgutkömer nicht zur Mitte hin sondern in Richtung auf die Stimdeckel des Gehäuses abgestreift. Zwar werden deshalb zwei Verdrängerkörper benötigt, jedoch kann das Gehäuse dann leichter als einstückiges Gußteil hergestellt werden.
Zweckmäßig kann die Vorabstreifkante etwa parallel zu der Abstreifkante verlaufen. Durch Ausnutzung der Reibungswinkelbeziehung ergibt sich dann ein pflugscharähnliches Abgleiten des Granulates an der Vorabstreifkante.
Bevorzugt liegt die untere Fläche des Verdrängeikörpers in der die Stirnflächen der Zellenradstege enthaltenden Zylindermantelfläche. Die untere Fläche des Verdrängerkörpers folgt also der Kontur der Innenwand des Gehäuses, was nicht nur herstellungstechnische Vorteile hat, sondern es erlaubt, die Breite des Verdrängerkörpers, also seine Abmessung parallel zu der Zellenradachse, so gering als möglich zu halten.
Bevorzugt wird weiterhin, daß die obere Fläche des Verdrängerkörpers dachförmig gestaltet ist, u. zw. entsprechend dem Böschungswinkel des Schüttgutes. Auf diese Weise wird verhindert, daß auf dem Verdrängerkörper Schüttgut liegen bleibt, wenn die Schleuse leer gefahren wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Schüttgutkömer nicht nur auf der Einlaufseite, sondern - wenn auch in verringertem Umfang - auch auf der Auslaufseite zwischen den Vorderkanten der Stirnflächen der Zellenradstege und der folgenden Kante des Schleusengehäuses eingeklemmt und abgeschert werden. Dieser Effekt ist vor allem bei haftenden Schüttgütern und/oder bei höheren Schleusendrehzahlen wegen der dann verkürzten Austragszeit und der erhöhten Fliehkraft zu beobachten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht deshalb darin, daß der von den Zellenradstegen zuletzt überstrichene Bereich des Auslaufquerschnitts als Abstreifkante analog zu der einlaufseitigen Abstreifkante ausgebildet ist. Es wurde festgestellt, daß sich hierdurch der im Leckluftstrom mitgeführte, also nicht ausgetragene Schüttgutanteil um rund einen Faktor 10 verringern läßLEine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß im Bereich des Endes der Abstreifkante eine in dem Gehäuse vorgesehene Blasluftbohrung mündet. Mittels der zugeführten Blasluft kann auch dasjenige Schüttgutkom, das an der Abstreifkante entlang bis zu deren Ende gleitet und dort abgeschert werden müßte, in die Zellenradkammer geblasen wird.
In der Zeichnung ist die Zellenradschleuse nach der Erfindung in beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch vereinfacht daigestellL Es zeigt:
Figur 1 eine Aufsicht auf die Einlaufseite einer eisten Ausfuhrungsform der Zellenradschleuse,
Figur 2 einen Schnitt längs der Linie (A-A) in Figur 1,
Figur 3 eine AuMcht auf die Einlaufseite einer zweiten Ausführungsform der Zellenradschleuse,
Figur 4 einen Schnitt längs der Linie (B-B) in Figur 3,
Figur 5 einen Schnitt längs der Linie (C-C) in Figur 3,
Figur 6 einen Schnitt längs der Linie (D-D) in Figur 4,
Figur 7 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Zellenradschleuse nach den Fig. 3-6,
Figur 8 eine Aufsicht auf die Einlaufseite einer dritten Ausführungsform der Zellenradschleuse und Figur 9 eine Aufsicht auf die Einlaufseite einer vierten Ausführungsform.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Zellenradschleuse besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse (1), das mit einem Zulaufschacht (2) und einem Auslaufschacht (3) einstückig ist und ein Zellenrad (4) enthält. Dieses umfaßt eine in den beiden nicht gezeichneten Stimdeckeln des Gehäuses (1) drehbar gelagerte Welle (5) mit Zellenradstegen (6). Die Welle (5) ist in der durch den Pfeil (7) angegebenen Drehrichtung antreibbar. Das Gehäuse (1) hat mindestens eine Bohrung (8) zur Abführung der Leckluft. Der Zulaufschacht (2), dessen Flansch (9) mit Bohrungen (10) zum Anflanschen der Zellenradschleuse beispielsweise an den Auslauf eines Silos versehen ist, enthält als einstückigen Bestandteil einen Einsatz (11), der den auf die Laufrichtung des Zellenrades (4) bezogen zuletzt von den Zellenradstegen (6) überstrichenen Teil des Zulaufschachtquerschnittes abdeckt. Hierzu hat der Einsatz (11) eine sich von dem Innenrand des entsprechenden Abschnittes des Verbindungsflansches (9) schräg nach unten und innen erstreckende Fläche (12). Die Schrägfläche (12) endet an einer Vorabstreifkante (13) etwa zwei Komdurchmesser des mit dieser -3-
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Zellenradschleuse zu fördernden granulierten Schüttgutes oberhalb der die radialen äußeren Stirnflächen (14) der Zellenradstege (6) enthaltenden Zylindermantelfläche, die praktisch mit dem zylindrischen Teil der Innenfläche des Gehäuses (1) zusammenfällt. Im Anschluß an die Abstreifkante (13) hat das Gehäuse (1) eine Ausnehmung (15), die an einer Abstreifkante (16) endet, die über die gesamte Gehäusebreite verläuft und mit der Erzeugenden der die Stirnflächen (14) der Zellenradstege (6) enthaltenden Zylindermantelfläche einen Winkel (Alpha) einschließt, der mindestens gleich dem nach bekannten Verfahren zuvor ermittelbaren Reibungswinkel zwischen dem Schüttgut und dem Schleusenwerkstoff ist.
Die unter der Vorabstreifkante (13) hindurchlaufenden Schüttgutkömer werden an dieser Abstreifkante (16) entlang in einen Böschungshohlraum der darunter befindlichen, von zwei Zellenradstegen (6) begrenzten Zellenradkammer gestreift. Zur Erzeugung dieses Böschungshohlraums ist in dem Einlaufquerschnitt in Höhe des Endes der Abstreifkante (16), hier also anschließend an den unteren Stimdeckel, ein Verdrängerköiper (17) angeordnet, dessen obere Fläche zur Vermeidung von Schüttgutansammlungen dachförmig geneigt ist, dessen untere Fläche die zylindrische Innenwand des Gehäuses (1) fortsetzt und dessen Breite (b) so bemessen ist, daß der entstandene Böschungshohlraum gleich, vorzugsweise aber etwas größer als das Volumen der an der Abstreifkante (16) abgestreiften Menge an Schüttgutkömem ist
Da auf diese Weise das Einklemmen und Abscheren oder Abquetschen von Schüttgutkömem zwischen den Stirnflächen (14) der Zellenradstege (6) und der Gehäuseinnenwand praktisch vollständig vermieden wird, kann der freie Einlaufquerschnitt so bemessen werden, daß sich jede unter dem Einlaufquerschnitt vorbeilaufende Zellenradkammer bis zu der höchsten vorgesehenen Betriebsdrehzahl vollständig mit Schüttgut füllt. Man erreicht hierdurch nicht nur einen im Vergleich zu einer gleich großen Zellenradschleuse der bisher bekannten Bauart wesentliche höheren Schüttgutdurchsatz pro Zeiteinheit, sondern man erhält auch einen sehr gut reproduzierbaren und über einen weiten Bereich linearen Zusammenhang zwischen der Schleusendrehzahl und der durchgesetzten Schüttgutmenge, kann also die Zellenradschleuse als Dosierorgan mit über einen weiten Bereich einstellbarer Dosierleistung verwenden. Bemerkenswert ist auch, daß die Zellenradschleuse auch bei im Zulaufschacht (2) stehender Schüttgutsäule aus dem Stillstand angefahren weiden kann, da der Einsatz (11) mit der Vorabstreifkante (13) diese Schüttgutsäule beim Anfahren der Schleuse durchtrennt.
In den Figuren 3 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform der Zellenradschleuse dargestellt, die sich von der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 dadurch unterscheidet, daß bei sonst gleichem Aufbau von Gehäuse und Zellenrad die Abstreifkante aus zwei Abschnitten (16a) und (16b) (siehe Fig. 3) besteht, die jeweils an den Stimdeckeln beginnen und sich in der zur Welle (5) des Zellenrades (4) rechtwinkeligen Mittelebene des Gehäuses treffen, so daß sich in der Aufsicht ein V-förmiger Verlauf ergibt Die unter der Vorabstreifkante (13) hindurchlaufenden Schüttgutkömer werden also von den beiden Abschnitten (16a), (16b) der Abstreifkante von beiden Seiten zur Mitte hin abgestreift, weshalb auch der Verdrängerköiper (17a) mit symmetrisch dachförmig abgeschrägter Oberseite mittensymmetrisch oberhalb des Einlaufquerschnittes in dem Zulaufschacht (2) angeordnet ist. Die sich im Bereich der Spitze der V-förmigen Abstreifkante (16a), (16b) stauenden, wenigen Schüttgutkömer, die nach Eintritt der Überschneidung der V-Spitze mit der jeweiligen Stirnfläche (14) des vorbeilaufenden Zellenradsteges (6) nicht mehr in den Böschungshohlraum abgestreift werden können, werden mittels Druckluft in den Böschungshohlraum der nächsten Kammer abgeblasen. Die Druckluft wird über eine Blasluftbohrung (18) zugeführt.
Um zu vermeiden, daß Schüttgutkömer, die aus den Zellenradkammem erst dann herausfallen, wenn diese den Auslaufquerschnitt schon nahezu vollständig überstrichen haben, an der nächstfolgenden Gehäusckantc eingeklemmt bzw. abgeschert werden, ist das Gehäuse (1) auch im Bereich des Auslaufschachtes (3) mit einer aus zwei Abschnitten (19a), (19b) bestehenden Abstreifkante analog zu der einlaufseitigen Abstrcilkantc versehen. In Figur 4 ist lediglich der Abschnitt (19a) erkennbar. Einer Vorabstreifkante bedarf es auf der Auslaufseite naturgemäß nicht.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, die sich von der zuvor beschriebenen nur dadurch unterscheidet, daß auch die Vorabstreifkante aus zwei Abschnitten (13a) und (13b) besteht, die jeweils mit der Erzeugenden der die Stirnflächen (14) der Zellenradstege (6) enthaltenden Zylindermantelfläche den Winkel (Alpha) einschließen und mithin parallel zu den Abschnitten (16a), (16b) der Abstreifkante verlaufen. Man erhält auf diese Weise eine pflugscharähnliche Wirkung der Vorabstreifkante und einen vergrößerten Einlaufquerschniu.
Figur 9 zeigt eine Aufsicht auf die Einlaufseite einer vierten Ausführungsform, bei der die Abstrcilkantc ebenfalls aus zwei Abschnitten (16c) und (16d) besteht, die jedoch im Gegensatz zu der zweiten und driucn Ausführungsform die die Vorabstreifkante (13) passierenden Schüttgutkömer nicht von den beiden Rändern oder Stimdeckeln hin zur Mitte, sondern umgekehrt, von der Mitte zu den beiden Rändern hin abstreifen. Dort sind zur Erzeugung von zwei entsprechenden Böschungshohlräumen zwei Verdrängerkörper (17b), (17c) mit entsprechend verringerter Breite (b-j) im Einlaufquerschnitt angeordnet. -4-

Claims (9)

  1. Nr. 390045 PATENTANSPRÜCHE 1. Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter, bestehend aus einem das Zellenrad enthaltenden, zylindrischen Gehäuse mit einem Zulaufschacht, dessen von den Stegen des Zellenrades überstrichener Einlaufquerschnitt durch einen Einsatz mit einer Schrägfläche begrenzt ist, die den auf die Laufrichtung des Zellenrades bezogen zuletzt von den Stegen überstrichenen Teil des Zulaufschachtquerschnitts abdeckt und in einer ein bis zwei Korndurchmesser oberhalb der die radialen äußeren Stirnflächen der Zellenradstege enthaltenden Zylindermantelfläche liegenden Vorabstreifkante endet, auf die eine an da- Innenwand des Gehäuses ausgebildete Abstreifkante folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante (16) mit der Erzeugenden der die Stirnflächen (14) der Zellenradstege (6) enthaltenden Zylindermantelflächen einen Winkel (Alpha) einschließt, der mindestens gleich dem Reibungswinkel zwischen dem Schüttgut und dem Schleusenwerkstoff ist, und daß in dem Einlaufquerschnitt in Höhe des Endes da Abstreifkante (16) ein Verdrängerkörper (17) angeordnet ist, dessen Breite (b) so bemessen ist, daß da sich darunter im Schüttgut ergebende Böschungshohlraum mindestens gleich dem Volumen des an der Abstreifkante (16) in Richtung auf diesen Böschungshohlraum abgestreiften Schüttgutes ist.
  2. 2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante in der Aufsicht V-förmig verläuft, nämlich aus zwei zu der zu der Zellenradachse rechtwinkeligen Symmetrieebene symmetrischen Abschnitten (16a, 16b; 16c, 16d) besteht, deren jeda an einem Stirndeckel (20a, 20b) des Gehäuses (1) beginnt und die in einer in diesa Symmetrieebene liegenden Spitze enden.
  3. 3. Zellenradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Spitze der Abstreifkante in Drehrichtung (7) des Zellenrades (4) weist und daß der Verdrängerköiper (17a) in Höhe da V-Spitze in dem Einlaufquerschnitt angeordnet ist
  4. 4. Zellenradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Spitze der Abstreifkante gegen die Drehrichtung (7) des Zeilenrades (4) weist und daß je ein Verdrängerkörper (17d, 17c) an jedem Stimdeckel des Gehäuses in dessen Einlaufquerschnitt angeordnet ist.
  5. 5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorabstreifkante (13a, 13b) etwa parallel zu der Abstreifkante (16a, 16b) verläuft.
  6. 6. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche des Verdrängerkörpers (17, 17a, 17b, 17c) in der die Stirnflächen (14) der Zellenradstege (6) enthaltenden Zylindermantelfläche liegt.
  7. 7. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche des Verdrängerkörpers (17,17a, 17b, 17c) dachförmig gestaltet ist.
  8. 8. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Zellenradstegen (6) zuletzt überstrichene Bereich des Auslaufquerschnitts als Abstreifkante (19a) nach Anspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.
  9. 9. Zellenradschleuse nach einem da Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Endes der Abstreifkante (16, 16a, 16b, 16c, 16d) eine in dem Gehäuse (1) vorgesehene Blasluftbohrung (18) mündet. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -5-
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