Vorrichtung zum kontinuierlichen Ein und Austragen von Feststoffen
ZumEin- und Austragen von Fcststoffen hat man früher in den Fällen, in denen es auf vollkommen dichten Abschluss ankommt, meistens die diskontinuierliche Arbeitsweise angewandt. Da hierbei zwei Behälter wechselweise gefüllt und entleert werden, muss man auch periodisch die Füll- und Entleerungs Absperrorgane sowie die Entlüftungs- und Belüftungsventile betätigen. Diese Betätigung erfordert erhebliche Arbeitskräfte oder eine kostspielige Automatik. Die bei der Umschaltung auftretenden Druckstösse sind in vielen Fällen nicht erwünscht.
Als kontinuierlich arbeitendes Ein- bzw. Austragsorgan wird die bekannte einstufige Zellenschleuse angewandt: Eine horizontale Welle mit radial angeordneten Flügeln dreht sich in einem Gehäuse derart, dass Gehäusewände am Umfang und an den Stirnseiten mit dem sich drehenden Zellenrad geschlossene, wandernde Zellen bilden. Das zu schleusende Gut fällt oben in die offenen Zellentaschen des Zellenrades hinein und unten aus den sich wieder öffnenden Zellentaschen heraus.
In vielen Fällen, vornehmlich zur Überwindung kleiner Druckdifferenzen, genügen diese Zellenschleusen. Wenn man aber Wärmedehnungen berücksichtigen und deshalb grösseren Spielraum zwischen Zellenrad und Gehäuse lassen muss oder wenn grössere Dichtheit erfordert wird, z. B. wegen Feuer- oder Explosionsgefahr, die auftreten kann, wenn das Fördergut mit Luftsauerstoff in Verbindung tritt, oder wegen Giftigkeit oder Belästigungen sonstiger Art, dann müssen mehrere Zellenschleusen untereinander angeordnet werden. Eine derartige mehrstufige Anordnung erfordert aber grosse Bauhöhen und umfangreiche Antriebseinrichtungen.
Es ist auch eine Einschleuseinrichtung von Feststoffen für Druckluftförderanlagen mit einem sich um eine vertikale Achse drehenden Zellenrad bekannt. Der Antrieb des Zellenrades erfolgt nicht über die Welle, sondern über ein am äusseren Zellenrad angeordnetes Kegelrad. Diese Bauart mit pneumatischer Förderung lässt sich im Hinblick auf die Gesamthöhe nicht mehrstufig ausführen. Auch würde sich mit jeder zusätzlichen Stufe das Verhältnis der Förderluftmenge zur Feststoffmenge ändern und ein kontinuierlicher Druckausgleich zwischen Feststoffzulauf und Feststoffauslauf wäre nicht möglich.
Weiterhin ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Eine und Austragen von rieselfähigen Feststoffen bekannt, bei der der Vertikaltransport durch eigene Schwere und der Horizontaltransport durch Sternarme eines um eine lotrechte Achse in einem Gehäuse umlaufenden, oben und unten durch Platten abgedeckten Zellenrades mit seine Sternarme verbindendem Aussenring erfolgt. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nacheinander wirksame Zellenräder gemeinsam auf einer Antriebswelle angeordnet und durch eine bzw. mehrere Zwischenplatten voneinander getrennt sind.
Bekannt sind auch Tellerschieber, bei welchen eine segmentförmige Platte im Bereich des erforderlichen Winkels um eine vertikale Welle gedreht wird.
Vor dem Herausdrehen dieser Segmentschieberplatte zum Öffnen des Schiebers wird sie geringfügig gesenkt und nach dem Einschwenken zum Schliessen des Schiebers gegen dieEinfüllöffnung gepresst. Wenn zur Erhöhung der Dichtigkeit und Erzielung eines gleichmässigen Produktflusses mehrere derartige Segmentschieber untereinander angeordnet werden müssten, ergäben sich eine grosse Bauhöhe und ein sehr komplizierter und teurer Antriebsmechanismus.
Es wurde nun eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Eine und Austragen von Feststoffen aus unter Überdruck oder Vakuum stehenden Räumen gefunden, bei denen die geschilderten Nachteile nicht. auftreten. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung löst die Aufgabe dieser Beförderung durch Hindurchschleusen durch mehrere in einem gemeinsamen Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt untereinander angeordnete Kammern, die von unten durch mit Öffnungen versehene Schieberplatten wahlweise geöffnet oder verschlossen werden. Die kreisförmigen Schieberplatten sind auf einer gemeinsamen, vertikal angeordneten Welle befestigt, mit der sie sich langsam und gleichmässig drehen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum kontinuierlichen Eine und Austragen von Feststoffen. in der der Transport vertikal durch eigene Schwere erfolgt, ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt, wenigstens zwei in dem Gehäuse mit Abstand untereinander angeordnete, oben und unten offene Kammern mit den inneren seitlichen Abschluss bildenden Hülsen, eine vertikale, im Gehäuse konzentrisch angeordnete Welle und mit dieser fest verbundene, mit je einer oder mehreren zu den darüber oder darunter versetzt angebrachten Öffnungen versehene kreisförmige Schieberplatten, durch deren gleichförmige Drehbewegung die Kammern von unten her wahlweise verschlossen oder geöffnet werden können, wobei sets eine von zwei übereinanderliegenden Kammern verschlossen ist.
Die den inneren seitlichen Abschluss der Kammern bildenden Hülsen, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, können federnd angeordnet sein; sie ermöglichen dadurch eine gleichmässige Anpressung auf die Schieberplatten. Durch diese elastische Anpressung ist die erfindungsgemässe Schleuse unempfindlich gegen Wärmedehnungen ohne Beeinträchtigung der Dichtigkeit. An der unteren Stirnseite der Hülsen können verschleissfeste elastische Dichtungsringe eingelegt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die gesamte Welle mit den Schieberplatten von unten nach oben gegen die Hülsen zu pressen. In diesem Falle können die Anpressfedern in den Kammern entfallen; es werden dann aber zweckmässigerweise zwischen den einzelnen Schieberplatten Druckfedern vorgesehen.
Die Schieberplatten müssen in diesem Fall in axialer Richtung verschiebbar sein.
Die Schieberplatten können auch am Umfang des Gehäuses abgedichtet werden. Es entstehen dadurch auch nach oben hin gasdichte Räume. Die gesamte zu überwindende Druckdifferenz wird entsprechend der Kammerzahl unterteilt, wodurch die sonst üblichen Stösse beim Druckausgleich zwischen Eintritt und Austritt weitgehend gemildert werden.
Durch am Gehäusemantel angeordnete Stutzen lässt sich ein allmählicher Druckausleich zwischen den einzelnen Kammern herstellen oder Schutzgas zuführen, das bei Temperieren auch die Aufgabe des Kühlens oder Erwärmens übernehmen kann. Gleiche Stutzen können auch für Druck- oder Temperaturmessungen dienen.
Eine weitere Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass die Möglichkeit geschaffen wird, im gemeinsamen Gehäuse auf zwei oder mehr parallelen Wegen gleiche oder verschiedene Stoffe gleichzeitig hindurchzuschleusen.
Bei Bedarf kann auch am Eintritt oder Austritt oder zwischen diesen innerhalb des Gehäuses eine Einrichtung zum Mischen der Produkte vorgesehen werden. Es ist aber auch möglich, oberhalb des gemeinsamen Gehäuses Rührflügel zu befestigen, die von der vertikalen Welle der Austrageinrichtung angetrieben werden. Dadurch wird ein gleichmässiger Produktzufluss gewährleistet.
Die erfindungsgemässe Schleuse kann aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden. Vor allem können auch verschleissfeste Werkstoffe verwendet werden, die sich nur durch Giessen oder Formen und Schleifen bearbeiten lassen, z. B. Hartguss, Steinzeug oder Hartporzellan.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung hat mit der erwähnten bekannten Vorrichtung, bei der mehrere auf einer Antriebswelle angeordnete Zellenräder verwendet werden, folgende Vorteile gemeinsam: Geringe Bauhöhe, einfacher Antrieb durch die gemeinsame Welle und sanfter Druckausgleich zwischen Eintritt und Austritt. Die Anwendung der bekannten Schleuse ist aber nur auf den Transport von rieselfähigen Feststoffen beschränkt, da feuchte, z. B. schlammartige Stoffe durch Anhaften zwischen den Sternarmen den Vertikaltransport stören würden.
Derartige Störungen sind bei der neuen Schleuse nicht möglich. Man kann mit ihr nicht nur rieselfähige Feststoffe, sondern auch Schlämme oder Flüssigkeiten mit stückigen Stoffen ohne Schwierigkeiten hindurchschleusen.
Ausserdem ist es bei der neuen Vorrichtung möglich, mehrere vertikale, parallel zueinander angeordnete Produktdurchgänge für das gleiche Produkt oder für mehrere verschiedene Produkte vorzusehen, wodurch die Leistung erhöht wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch gegeneinander verschobene Verschlusszeiten der parallelen Durchgänge die Gleichförmigkeit des Durchsatzes zu erhöhen.
Die hier beigefügten Zeichnungen sollen dem besseren Verständnis des Erfindungsgedankens dienen; sie geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
In Fig. 1 stellt 11 das gemeinsame Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt dar. Das Gut tritt durch den im Deckel 12 vorhandenen Einfüllstutzen 13 ein und verlässt das Gehäuse 11 durch den in der Bodenplatte 14 vorgesehenen Austrittsstutzen 15.
Die im Innern des Gehäuses 11 untereinander angeordneten Schleusenkammern sind mit 16 bezeichnet.
Die Schieberplatten 17 sind jeweils unterhalb einer Kammer 16 auf der gemeinsamen vertikalen Welle 18 angeordnet und mit dieser fest verbunden; sie enthalten je eine oder mehrere, der lichten Weite der Kammern entsprechende Öffnungen 171, die vertikal gegeneinander versetzt sind.
Der innere seitliche Abschluss der Kammern 16 wird von kreisförmigen Hülsen 161 gebildet; diese werden mit Hilfe der Federn 162 unter Verwendung der Dichtungen 163 an die Schieberplatten 17 angepresst. Die Schieberplatten 17 werden an ihrer Aussenseite gegen die im Gehäuse 11 angeordneten Ringe 19 angedrückt.
Durch die im Gehäuse 11 vorgesehenen seitlichen Stutzen 20 kann der Druckausgleich zwischen den einzelnen Kammern erfolgen; auch kann durch sie Schutzgas zum oder abgeführt werden. Ein Erwärmen oder Kühlen des in der Schleuse befindlichen Gutes ist durch entsprechendes Temperieren des Schutzgases möglich. Durch Anbringung weiterer Stutzen 20 können u. a. auch Druck und Temperatur gemessen werden.
Die Welle 18 und damit die Schieberplatten 17 werden über das Triebwerk 181 in langsame und gleichförmige Drehbewegung versetzt.
In Fig. 2 sind die Schleusenkammern mit 26, die Schieberplatten mit 27 und die Welle mit 28 bezeichnet. Hier ist die elastische Anpressung der Welle 28 mit den Schieberplatten 27 gegen die unelastisch angeordneten Schleusenkammern 26 mittels der Feder 21 und des zweiteiligen Federtellers 22 mit den Anpresschrauben 23 dargestellt. Die Federn 24 zwischen den Schieberplatten 27 gewährleisten hierbei ein gleichmässiges Anpressen sämtlicher Schieberplatten 27 gegen die zugehörigen Schleusenkammern 26. Die Gleitfedern 25 sichern die Mitnahme der Schieberplatten 27 durch die Welle 28, ermöglichen aber eine Axialbewegung auf ihr. Lediglich die unterste Schieberplatte 27 ist mit Hilfe des Stiftes 29 auf der Welle arretiert.
Die Figur 3 zeigt im Grundriss die Anordnung von zwei parallelen Schleusendurchgängen mit den Schleusenkammern 36 und der Welle 38 im Gehäuse 31.
In Fig. 4 wird die Anordnung eines Mischflügels 49 im Gehäuse 41 gezeigt. Die Produktzuführung erfolgt dabei durch die im Gehäusedeckel 42 angeordneten Stutzen 43 und 44 von oben und durch den seitlichen Stutzen 45. Der Mischflügel 49 sitzt auf der gemeinsamen Welle 48 mit den Schieberplatten 47. Die unterhalb des Mischflügels 49 liegende Schieberplatte 472 mit der Ausfallöffnung 471 ist feststehend angeordnet.
In Fig. 5 stellt 51 das Gehäuse und 52 den Gehäusedeckel dar, der mit der Öffnung 521 versehen ist. Oberhalb des Deckels 52 ist im Bunker 53 auf der gemeinsamen Welle 58 der Rührflügel 59 angeordnet.
Bei den vorangehend erläuterten Ausführungsformen sind die zwischen den Schieberplatten im Gehäuse vorhandenen, mit dem Förderweg in Verbindung stehenden freien Gasräume noch verhältnismässig gross. Bei Förderung von sehr leichten Stoffen aus einem Raum, der unter niederem Druck steht, in einen Raum, der unter höherem Druck steht, entsteht hierbei, wie auch bei den bekannten Zellenschleusen, durch den Druckausgleich eine schwache Gasströmung von unten nach oben, also entgegengesetzt der gewünschten Förderrichtung. Diese Gasströmung erschwert die Füllung der Schleusen und setzt damit die Leistung der Austrageinrichtung herab.
Bei den nachstehend erläuterten Ausführungsformen ist dieser Nachteil ausgeschaltet durch sich selbsttätig in axialer Richtung elastisch auseinanderdrückende, zugleich an der oberen und unteren Schieberplatte abdichtende Kammerhülsen.
In Fig. 6 stellen 61 das Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt, 67a, 67b die Schieberplatten und 68 die im Gehäuse 61 konzentrisch angeordnete Welle dar, mit der die Schieberplatten 67a und 67b fest verbunden sind. Die Kammer ist mit 66 bezeichnet.
Ihre Hauptteile sind die Hülse 661, bestehend aus dem Oberteil 661a und dem Unterteil 661b, die Schraubenfeder 662, die Dichtungen 663a, 663b und die diese Teile umfassende, mit dem Gehäuse 61 fest verbundene Halterung 664.
Das Hülsenoberteil 661a greift über das Unterteil 661b über; die beiden Teile sind teleskopartig gegeneinander verschiebbar. 665 stellt einen Dichtungsring und 666 einen lose aufgelegten Metallzwischenring dar, der über den Ring 665 die Federkraft auf den Hülsenunterteil 661 b überträgt.
Die Schraubenfeder 662 drückt die Hülsenteile 661 selbsttätig in axialer Richtung auseinander; diese legen sich unter Zuhilfenahme der beiden Dichtungsringe 663a und 663b an die obere Schieberplatte 67a und an die untere Schieberplatte 67b dicht an.
In die in den Hülsenteilen 661 vorgesehenen Schlitze 667 ragen Schrauben 668 hinein, die den Hülsenhub beschränken.
In Fig. 7 stellen 71 das Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt, 77 die Schieberplatten und 78 die Welle dar, mit der die Schieberplatten 77a und 77b fest verbunden sind. Die Kammer ist mit 76 bezeichnet und besteht im wesentlichen aus der Hülse 761, den Dichtungen 763 und der mit dem Gehäuse 71 fest verbundenen Halterung 764.
Wenn die Kammerhülse als Federbalg ausgebildet ist, kann gegebenenfalls die Federkraft des Federbalges für das Anpressen an die beiden Schieberplatten ausreichen. Ist das nicht der Fall, dann wird zusätzlich eine Schraubenfeder eingebaut, wie dies in Fig. 7 gezeigt wird.
Diese zusätzlich eingebaute Schraubenfeder ist in der Fig. 7 mit 762 bezeichnet. Die als Federbalg ausgebildete Hülse 761 presst sich mit den an ihr befestigten Dichtungsringen 763a und 763b an die Schieberplatten 77a und 77b fest an. 765a und 765b stellen zwei zweiteilige Druckringe dar, die die Federkraft der Feder 762 auf den oberen und den unteren Teil 761a und 761b der Hülse überträgt.
766 gibt ein im Innern der Hülse 761 lose eingelegtes Schutzrohr wieder.
Wie aus Fig. 6 und Fig. 7 hervorgeht, stehen die um die Schleusenkammer herum vorhandenen freien Gasräume nun nicht mehr mit dem Förderweg in Verbindung und sind damit ausgeschaltet. Es entsteht daher nur eine geringe Gasbewegung durch den Druckausgleich.
Im Gehäuse können zur Beobachtung, Reinigung, Temperaturmessung oder dergleichen Fenster oder Öffnungen angebracht werden. Es ist nicht erforderlich, diese Öffnungen mit Glas oder dergleichen zu bedecken, da sie ja mit dem Förderweg nicht in Verbindung stehen.