AT402726B - Zellenradschleuse für granulierte schüttgüter - Google Patents

Description

AT 402 726 B

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter, bestehend aus einem das Zellenrad in einer zylindrischen Bohrung enthaltenden Gehäuse mit einem Zulaufschacht, der in einem Einlaufquerschnitt endet, der durch einen rechtwinklig zur Zellenradwelle verlaufenden, im Querschnitt dachförmigen Längssteg in zwei gleichgroße Querschnittsflächen geteilt ist, wobei der Längssteg sich in dem von den Zellenradstegen zuletzt überstrichenen Bereich des Einlaufquerschnitts verbreitert, so daß seine zunächst parallelen Seitenränder dort als Abstreifränder wirken, die an zueinander symmetrischen Abstreifkantenabschnitten des Zulaufschachtes enden, welche in der Aufsicht den V-förmigen Schenkeln eines in Laufrichtung des Zellenrades weisenden Pfeils entsprechen, wobei die Abstreifkantenabschnitte sich in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses unterhalb des Längssteges in jeweils einer Nut etwa der 1,5-fachen Breite und Tiefe des größten Korndurchmessers des Granulats fortsetzen, und die Nuten sich in der zu der Zellenradwelle rechtwinkeligen Hauptsymmetrieebene des Gehäuses treffen.

Aus der DE 34 45 710 C2 ist eine Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter bekannt, deren Gehäuse im Zulaufschacht einen rechtwinklig zur Zellenradwelle verlaufenden, im Querschnitt dachförmigen Längssteg hat, der den Einlaufquerschnitt in zwei gleichgroße Querschnittsflächen teilt, so daß sich in den Zellenradkammern jeweils unterhalb des dachförmigen Längssteges ein Böschungshohlraum bildet. In Laufrichtung des Zellenrades gesehen, endet der dachförmige Längssteg an einer Schrägfläche des Zulaufschachtes, die ihrerseits etwa zwei Korndurchmesser oberhalb der gedachten Mantelfläche des Zellenrades in einer Vorabstreifkante endet, die in der Ausführungsform nach Fig. 8 aus zwei zueinander symmetrischen Abschnitten besteht, die in der Aufsicht den V-förmigen Schenkel eines in Laufrichtung des Zellenrades weisenden Pfeiles entsprechen. Auf diese Vorabstreifkantenabschnitte folgen, in Laufrichtung des Zellenrades versetzt, entsprechende Abschnitte einer in der Mantelfläche des Zeilenrades liegenden Abstreifkante, die also in der Aufsicht ebenfalls die Form eines in Laufrichtung des Zellenrades weisenden Pfeiles hat. Die Vorabstreifkanten- und die Abstreifkantenabschnitte schließen mit der Erzeugenden der Mantelfläche des Zellenrades einen Winkel ein, der mindestens gleich dem Reibungswinkel zwischen dem Schüttgut und dem Schleusenwerkstoff ist. Hierdurch soll erreicht werden, daß derjenige Teil von Granulatkörnern, der sich nach Passieren der Vorabstreifkante noch in der taschenförmigen Ausnehmung zwischen ersterer und der Abstreifkante, also außerhalb der Mantelfläche des Zellenrades, befindet, in den mittels des dachförmigen Steges zuvor geschaffenen Böschungshohlraum innerhalb dieser Mantelfläche abgestreift wird. Auf diese Weise wird das Abscheren von Schüttgutkörnern zwischen den Vorderkanten der Stirnflächen der Zellenradstege und der ersten von diesen überstrichenen Kante des Schleusengehäuses im Bereich der Nenndrehzahl des Zellenrades weitgehend vermieden und ein hackarmer Betrieb der Schleuse erreicht. Betrachtet man jedoch den Böschungshohlraum an einer gegebenen Stelle der Zellenradkammer, so wird dieser Hohlraum immer kleiner, je mehr er sich der V-förmigen Spitze der Abstreifkante nähert, einerseits weil der Hohlraum durch bereits abgestreifte Granulatkörner zunehmend aufgefüllt wird, andererseits weil die Böschungsverhältnisse ungünstiger werden, da die V-förmige spitze der Abstreifkante in Drehrichtung des Zellenrades gesehen bereits merklich tiefer als die höchste Mantellinie der Gehäusebohrung liegt. Die Praxis hat daher auch gezeigt, daß insbesondere mit abnehmender Drehzahl des Zellenrades ein ausreichend hackarmer Betrieb nicht mehr gewährleistet ist. Daher ist diese bekannte Zellenradschleuse vor allem für den einen großen Bereich unterschiedlicher Drehzahlen erfordenden Dosierbetrieb nur bedingt geeignet.

Aus der DE 40 04 415 C1 ist eine weitere Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter bekannt, bei der auf einen dachförmigen Längssteg im Zulaufschacht bzw. in Höhe des Einlaufquerschnittes verzichtet wird und die Vorabstreifkante nicht gepfeilt sondern parallel zu den Zellenradstegen verläuft. Bei im übrigen ähnlicher Ausbildung des Gehäuses wie bei der aus der zuvor genannten DE 34 45 710 C2 bekannten Schleuse ist in der taschenförmigen Ausnehmung zwischen der Vorabstreifkante und der geteilten Abstreifkante ein Abweiskörper angeordnet, der in der Aufsicht einen im wesentlichen V-förmigen Umriß mit entgegen der Drehrichtung des Zellenrades weisender Spitze hat. Der Abweiskörper erstreckt sich nicht bis an die Abstreifkantenabschnitte sondern endet vor diesen unter Freilassung eines Spaltes, dessen Weite ein Mehrfaches des mittleren Granulatkorndurchmessers beträgt. Auch diese Schleuse gewährleistet im Bereich der Nenndrehzahl des Zellenrades einen hackarmen Betrieb, allerdings nur unter der Voraussetzung, daß der Füllgrad der Kammern deutlich unter 100% bleibt, damit ein ausreichendes Volumen zur Aufnahme der abgestreiften Granulatkörner verbleibt. Die genannte Voraussetzung ist in vielen Einsatzfällen erfüllt, z.B. beim Betrieb mit hoher Drehzahl, mit vordosiertem Schüttgutzulauf und/oder mit hohem Gegendruck und einer daraus resultierenden großen, dem zulaufenden Schüttgut entgegengerichteten Leckluftströmung.

Die Zellenradschleuse der einleitend angegebenen Gattung ist diesseitig offenkundig vorbenutzt und hat ein Gehäuse, dessen Einlaufbereich sowohl Merkmale der Schleuse nach der DE 34 45 710 C2 als auch nach der DE 40 04 415 C1 aufweist. Ein zumindest weitgehend hackfreier Betrieb dieser Schleuse ist allerdings an bestimmte, einschränkende Voraussetzungen geknüpft. In Abhängigkeit von der jeweiligen Art 2

AT 402 726 B des insbesondere durch seine Härte, seine Kornform und sein Schüttverhalten charakterisierten Schüttgutes sowie dem auf der Austragsseite der Schleuse herrschenden Gegendruck kann eine bestimmte Zellenraddrehzahl nicht oder nur bei vordosiertem Betrieb unterschritten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellenradschleuse der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die über einen weiten Einsatzbereich von Schüttgütern und Betriebsarten, vor allem im Dosierbetrieb mit einer großen Spanne zwischen der minimalen und der maximalen Dosiermenge je Zeiteinheit, hackfrei arbeitet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zellenrand unterhalb des Längssteges je Kammer zwei in Radialebenen liegende, voneinander um die Breite des Längssteges beabstandete Kammertrennbleche hat, deren Umfangsränder in der gedachten Mantelfläche des Zellenrades liegen, und daß die Kammertrennbleche im Bereich ihres Stoßes mit dem jeweils hinteren oder nachlaufenden Zellenradsteg jeweils eine den Umfangsrand unterbrechende Ausnehmung haben.

Das Merkmal, daß das Zellenrad in Radialebenen liegende, beabstandete Kammertrennbleche hat, deren Umfangsränder in der gedachten Mantelfläche des Zellenrades liegen, ist in anderem Zusammenhang, nämlich aus der DE 31 12 358 A1 bekannt.

Dadurch, daß der Bereich jeder Zellenradkammer unterhalb des dachförmigen Längssteges frei von zulaufendem Schüttgut gehalten wird, steht unter allen Betriebsbedingungen ein ausreichendes Volumen zur Verfügung, in das die durch das Zusammenwirken der Vorderkante des hinteren Zellenradsteges jeder Kammer und der entsprechenden Nutflanken in Richtung der Hauptsymmetrieebene des Gehäuses verdrängten Granulatkörner über die Ausnehmungen in den Kammertrennblechen fallen können. Dieses Volumen ist also unabhängig von den Eigenschaften des jeweiligen Schüttgutes und den Betriebsbedingungen der Schleuse. Die Schleuse kann daher selbst aus dem Stillstand hackfrei anlaufen.

Das Volumen des - ggf. bis zur Welle des Zellenrades reichenden - Raumes zwischen den Kammertrennblechen muß selbstverständlich groß genug sein, um die maximal mögliche Anzahl von in Richtung der Hauptsymmetrieebene des Gehäuses abgestreiften oder verdrängten Granulatkörnern aufnehmen zu können. Dieses maximale Anzahl von Granulatkörnern ist durch das Volumen der Nuten in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses festgelegt. Mithin muß das Volumen des Raumes zwischen den Kammertrennblechen mindestens gleich diesem letztgenannten Volumen sein, beträgt aber vorzugsweise das 1,5- bis 2-fache desselben. Durch entsprechende Bemessung der Breite des Längssteges und dem daraus resultierenden, gegenseitigen Abstand der Kammertrennbleche erhält man das gewünschte Volumen.

Durch ähnliche Überlegungen läßt sich die Lage und die geometrische Form der Ausnehmungen in den Kammertrennblechen optimieren, wie in den Ansprüchen 2 bis 4 näher angegeben.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen, z.B. bei besonders hohen Schleusendrehzahlen, kann es günstig sein, die normalerweise durch einen entsprechenden Abschnitt des betreffenden Zellenradsteges gebildete "hintere" Wand des Raumes zwischen den Kammertrennblechen relativ zu deren Ausnehmungen entgegen der Drehrichtung versetzt anzuordnen, um dem gepfeilten Verlauf der Nuten in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses noch besser Rechnung zu tragen. Auf diese Weiterbildung ist der Anspruch 5 gerichtet.

In der Zeichnung ist eine Zellenradschleuse nach der Erfindung in beispielhaft gewählten Ausführungsformen schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Schleuse nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Halbschnitt entsprechend der Linie C-C in Fig. 4, jedoch ohne Zellenrad,

Fig. 6 eine Teilunteransicht entsprechend dem Pfeil X in Fig. 1,

Fig. 7 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 8 eine der Fig. 4 entsprechende Draufsicht auf die zweite Ausführungsform und

Fig. 9 eine der Fig. 6 entsprechende Teilunteransicht der zweiten Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte Zellenradschleuse hat ein hier nur durch seine Lagerdeckel repräsentiertes Gehäuse 1 mit einem Zulaufschacht 2 und einem Auslaufschacht 3. In dem Gehäuse 1 befindet sich ein Zellenrad, bestehend aus einer Welle 4, Zellenradstegen 5 und beidseitigen Seitenschüben 4a, die jedoch optional sind. Dieselbe Zellenradschleuse ist in den Fig. 2 und 3 in Querschnitten entsprechend den Linien A-A bzw. B-B in Fig. 1 dargestellt. Man erkennt, daß das Gehäuse 1 einen Leckgasabführstutzen 1a hat, der ebenfalls optional ist. Die Lauf- bzw. Drehrichtung des Zellenrades ist durch einen Reil symbolisiert. In dem Zulaufschacht 2 befindet sich ein rechwinklig zu der Zellenradwelle 4 verlaufender Längssteg 6, der gern. Fig. 1 einen dachförmigen Querschnitt hat. Dieser dachförmige Längssteg 6 teilt den Einlaufquerschnitt in 3

Claims (5)

1. AT 402 726 B zwei gleichgroße Querschnittsflächen 7a und 7b (vergl. Fig. 1). Der Einlaufquerschnitt stellt einen Ausschnitt aus der Mantelfläche 8 des Zellenrades dar, die gleichzeitig im Bereich des Gehäuses 1 die Innenwand der Gehäusebohrung bildet. Jede der durch die Zellenradstege 5 begrenzten Kammern ist gern. Fig. 1 durch zwei Kammertrennbleche 9a und 9b unterteilt, die, in Radialebenen liegend, genau unter dem Längssteg 6 angeordnet sind und voneinander um die Breite dieses Längssteges 6 (abzüglich der Materialstärke der Kammertrennbleche) beabstandet sind. Die Kammertrennbleche 9a und 9b begrenzen also einen zunächst schüttgutfreien Raum 10 (vergl. auch Fig. 6), der zur Aufnahme von abgestreiften Granulatkörnern bestimmt ist, die in den Raum 10 über Ausnehmungen 11a bzw. 11b in den Umfangsrändern der Kammertrennbleche 9a bzw. 9b gelangen, wie nachfolgend erläutert wird. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, hat der Längssteg 6, gesehen in Laufrichtung des Zellenrades, bis etwa zur Mitte des Einlaufquerschnittes parallele Seitenränder, verbreitert sich jedoch anschließend, so daß die entsprechenden Seitenrandabschnitte dort als Abstreifränder 6a, 6b wirken. Diese Abstreifränder 6a, 6b gehen an den Punkten A, B jeweils in einem kleinen Radius in zueinander symmetrische Abstreifkantenabschnitte 2a, 2b des Zulaufschachtes 2 über. Diese Abstreifkantenabschnitte 2a, 2b, welche in der Aufsicht den V-förmigen Schenkeln eines in Laufrichtung des Zellenrades weisenden Pfeils entsprechen, setzen sich in der Innenwand der Bohrung des Gehäuses unterhalb des Längssteges 6 in Nuten 12a, 12b fort, die etwa die 1,5-fache Breite und Tiefe des größten Korndurchmessers des Granulats haben und sich im Punkt C auf der zu der Zellenradwelle rechtwinkligen Hauptsymmetrieebene des Gehäuses treffen. Der in Fig. 5 gezeichnete Teilschnitt veranschaulicht den Verlauf der Nuten 12a, 12b genauer. Erreicht wird hierdurch folgendes: Sofern der Zulaufschacht über die Querschnittsflächen 7a, 7b (Fig. 1) hinaus mit Granulat gefüllt ist, nimmt, bezogen auf eine bestimmte Zellenradkammer, der hintere Zellenradsteg 5, während er den Einlaufquerschnitt überstreicht, mit seinem Vorderrand einige Granulatkörner mit. Diese Granulatkörner werden, je nachdem, wo sie sich in der betreffenden Querschnittsfläche befinden, entweder längs des Abstreifrandes (6a oder 6b) des Längssteges 6 oder längs des betreffenden Abstreifkantenabschnittes (2a oder 2b) des Zulaufschachtes bis zu dem entsprechenden Scheitelpunkt (A oder B) geführt und treten dort in die betreffende Nut (12a oder 12b) ein. Sobald nun im weiteren Verlauf der Drehung des Zellenrades die nächstgelegene Ausnehmung (11a oder 11b) in dem zugehörigen Kammertrennblech (9a oder 9b) unter die Nut zu liegen kommt, können die Granulatkörner frei in den Raum 10 zwischen den Kammertrennblechen 9a, 9b fallen. In der Regel wird daher kein Granulatkorn bis zu dem Scheitelpunkt C gelangen, wo es zwischen dem den Raum 10 rückwärtig begrenzenden Abschnitt 5a (vergl. Fig. 6) des zugehörigen Zellenradsteges 5 und der Innenwand der Bohrung des Gehäuses abgeschert werden könnte. Aus dieser Funktion ergibt sich auch die optimale Bemessung der Ausnehmungen 11a, 11b. Der in Laufrichtung gesehen hintere Rand jeder Ausnehmung sollte vorzugsweise in der Ebene des Vorderrandes des betreffenden "hinteren" Zellenradsteges liegen. Weiterhin sollte die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Ausnehmungen 11 a, 11b mindestens gleich der in die Hauptsymmetrieebene projizierten Breite der Nuten 12a, 12b sein, wie sich ohne weiteres aus Fig. 4 ergibt. Die in radialer Richtung des Zellenrades gemessene Tiefe der Ausnehmungen 11a, 11b muß mindestens gleich dem größten Korndurchmesser des Granulats sein, sollte aber andererseits nicht unnötig groß gemacht werden, da dann ein Teil des Raumes von aus den seitlichen Kammern zulaufendem Schüttgut aufgefüllt würde. ln den Figuren 7 bis 9 ist eine lediglich das Zellenrad betreffende Abwandlung des vorliegenden Vorschlages in Form einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist der mittlere Abschnitt 5b der Zellenradstege 5, hier in seiner Funktion als hintere Wand oder Begrenzung des Raumes 10 zwischen den Kammertrennblechen 9a, 9b, entgegen der Laufrichtung des Zellenrades um etwa 20% der in Umfangsrichtung gemessenen Breite der Kammer, abzüglich der Stegbreite, entgegen der Drehrichtung des Zellenrades versetzt angeordnet. Die Lage der Ausnehmungen 11a, 11b bleibt hierbei jedoch unverändert. Vorteile können sich vor allem bei sehr hohen Zellenraddrehzahlen ergeben, bei denen die Massenträgheit der Granulatkörner sich auszuwirken beginnt, so daß diese auf ihrem im wesentlichen der Schwerkraft folgenden Fallweg beginnen, scheinbar hinter der Drehung der Stege des Zellenrades Zurückbleiben. Patentansprüche 1. Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter, bestehend aus einem das Zellenrad in einer zylindrischen Bohrung enthaltenden Gehäuse (1) mit einem Zulaufschacht (2), der in einem Einlaufquerschnitt endet, der durch einen rechtwinklig zur Zeilenradwelle (4) verlaufenden, im Querschnitt dachförmigen Längssteg (6) in zwei gleichgroße Querschnittsflächen (7a, 7b) geteilt ist, wobei der Längssteg (6) sich in dem von den Zellenradstegen (5) zuletzt überstrichenen Bereich des Einlaufquerschnitts verbreitert, so daß seine zunächst parallelen Seitenränder dort als Abstreifränder (6a, 6b) wirken, die an zueinander 4 AT 402 726 B symmetrischen Abstreifkantenabschnitten (2a, 2b) des Zulaufschachtes (2) enden, welche in der Draufsicht den V-förmigen Schenkeln eines in Laufrichtung des Zellenrades weisenden Pfeils entsprechen, wobei die Abstreifkantenabschnitte (2a, 2b) sich in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses (1) unterhalb des Längssteges (6) in jeweils einer Nut (12a, 12b) mit etwa der 1,5-fachen Breite und Tiefe des größten Korndurchmessers des Granulats fortsetzen, und die Nuten (12a, 12b) sich in der zu der Zellenradwelle (4) rechtwinkligen Hauptsymmetrieebene des Gehäuses (1) treffen (bei C), dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad unterhalb des Längssteges (6) je Kammer zwei in Radialebenen liegende voneinander um die Breite des Längssteges (6) beabstandete Kammertrennbleche (9a, 9b) hat, deren Umfangsränder in der gedachten Mantelfläche (8) des Zellenrades liegen, und daß die Kammertrennbleche (9a, 9b) im Bereich ihres Stoßes mit dem jeweils hinteren oder nachlaufenden Zellenradsteg (5) jeweils eine den Umfangsrand unterbrechende Ausnehmung (11a, 11b) haben.
2. 2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Rand jeder Ausnehmung (11a, 11b) in der gleichen Ebene wie die vordere Fläche des angrenzenden Zellenradsteges (5) der zugehörigen Kammer liegt.
3. 3. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Ausnehmungen (11a, 11b) mindestens gleich der in die Hauptsymmetrieebene projizierten Breite der Nuten (12a, 12b) ist.
4. 4. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (11a, 11b) eine in radialer Richtung gemessene Tiefe von mindestens dem größten Korndurchmesser des Granulats haben.
5. 5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Kammertrennblechen (9a, 9b) liegende, mittlere Abschnitt (5b) jedes Zellenradsteges (5) gegenüber den beiden äußeren Abschnitten des selben Zellenradsteges (5) maximal um die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Kammer abzüglich der Stegbreite entgegen der Drehrichtung des Zellenrades versetzt angeordnet ist. Hiezu 8 Blatt Zeichnungen 5