Verfahren zur uebergabe von Schüttgut zwischen Räumen unterschiedlicher Gasdrücke einer Schleuse und Schleuse zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Über- gabe von Schüttgut zwischen Räumen unterschiedlicher Gasdrücke einer Schleuse mit Schleusenkammern mit zugeordneten Abschlussorganen.
Es sind bereits Schleusen mit umlaufenden Kammern und feststehenden Einfüllöffnungen zur Speisung von Druckluftförderern bekannt. Diese weisen den Nachteil auf, dass die Abschlussdeckel gegen über den umlaufenden Kammern stillstehen und die dazwischenliegenden Dichtungselemente durch gleitende Bewegungen sehr stark beansprucht werden, was sich besonders bei abrasiven Stoffen sehr ungünstig auswirkt wegen der grossen Abnützung der Kontaktflächen. Da zudem im Bereich der Einfüll öffnung entweder die Dichtung von der Kontaktfläche weg und wieder gegen diese bewegt wird oder die Kammerbegrenzung von der Dichtung weg und wieder gegen diese gleitet, besteht die grosse Gefahr, dass Gut zwischen die Kontaktfläche und die Dichtung geklemmt wird.
Rotierende Zentrifugal-Kammerschleusen bekannter Art, mit erst unter einem gewissen Druck öffnenden Klappen, geben ein Mittel zur Umgehung dieses Nachteils in die Hand, weisen dafür den Nachteil auf, dass nur Schüttgüter ohne Tendenz auf Entmischung während des Schleuderns damit schleusbar sind. Auch besteht die Gefahr, dass durch solches Schleudern das Gut unzulässigen Prallbeanspruchungen ausgesetzt wird.
Weiter sind Schleusen bekanntgeworden, die umlaufende Kammern, einen feststehenden Deckel mit Einfüllöffnung gegenüber diesen Kammern und ein zelne, jeder Kammer zugeordnete Auslassklappen, die durch Hebel und Kurven betätigt werden, aufweisen. Solche Schleusen weisen im Bereich des Dekkels die bereits oben genannten Nachteile gleitender Dichtungen und im Bereich der Auslassklappen den Nachteil grosser Kräfte auf Hebel und Kurven, besonders bei grossen Förderleistungen, auf.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu beheben, die Wirtschaftlichkeit und die Durchflussleistung bei minimalem apparativem und energiemässigem Aufwand für die Schleuse zu verbessern und die Unterhaltsarbeiten zu vermindern.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Gasdrücke gesteuert zur öffnenden und schliessenden Bewegung mindestens eines Teils der Abschlussorgane dienen.
Dieses Verfahren erweist sich besonders darin vorteilhaft, dass die beim Schleusen von Schüttgut zwischen Räumen unterschiedlicher Gasdrücke bereits herrschenden Druckunterschiede zur Betätigung der Abschlussorgane verwendet werden.
Die Erfindung betrifft weiter eine Schleuse zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit einer Speisevorrichtung, mit einer in Schleusenkammern unterteilten Trommel, mit den Schleusenkammern zugehörigen, oberen Speiseöffnungen und unteren Entleerungsöffnungen, mit den einzelnen Schleusenkammern zugeordneten Abschlussorganen für diese Öffnungen und mit Mittel zur Steuerung der Öffnungs- und Schliessbewegungen mindestens der den Speiseöffnungen zugeordneten Abschlussorgane in Abhängigkeit der gegenseitigen Lage von Schleusenkammern und Speisevorrichtung.
Diese Schleuse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel über die Schleusenkammern hinaus in den Bereich der Speisevorrichtung als Speiseraum weitergeführt ist, die Speisevorrichtung und die Trommel relativ zueinander umlaufend sind, die Abschlussorgane einzeln den Speiseöffnungen und Entleerungs öffnungen zugeordnet und von diesen weg und zu diesen hin bewegbar sind, die Mittel zur Steuerung der Öffnungs- und Schliessbewegungen der Abschlussorgane diesen einzeln zugeordnet sind und die einen dieser Mittel relativ zur Speisevorrichtung gleichartig umlaufen wie die Trommel und die Speisevorrichtung zueinander.
Als Ausführungsvarianten der Erfindung werden verschiedene Arten von Betätigungselementen für die Abschluss organe und zugeordneten Steuerelemente angegeben.
Weiter werden als Ausführungsarten der Erfindung besondere Druck-Mittel für die Betätigungselemente angegeben, so dass die Schleuse auch bei besonderen Druckverhältnissen verwendbar wird.
Weiter wird als Ausführungsvariante der Erfindung eine gegenüber der Speisevorrichtung umlaufende, in Kammern unterteilte Trommel angegeben, was einfache Lagerungen und geringe Antriebskräfte ergibt wegen den gegenüber einer umlaufenden Speisevorrichtung geringeren, zu bewegenden Massen. In Weiterführung der Erfindung wird auch eine gegenüber der Trommel umlaufende Speisevorrichtung angegeben, womit antriebsmässig Vereinfachungen möglich werden.
Die Zeichnung zeigt in vereinfachten und zum Teil schematischen Darstellungsweisen mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Schleuse in verschiedenen Ansichten und Schnitten.
Die Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Schleuse mit Speise- und Abnahmevorrichtung erster Ausführungsart.
Die Fig. 2 zeigt in vergrösserter Darstellung eine Schleuse ähnlich Fig. 1 in Seitenansicht.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schleuse entlang III-III in Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Horizontalschnitt entlang IV-IV in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt ein Detail V in Fig. 3 in grösserem Massstab.
Fig. 6 zeigt einen teilweisen vertikalen Schnitt durch eine Schleuse zweiter Ausführungsart.
Fig. 7 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Schleuse dritter Ausführungsart entlang VII-VII in Fig. 8.
Fig. 8 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Schleuse gemäss Fig. 7 entlang VIII-VIII.
Fig. 9 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Schleuse vierter Ausführungsart.
Fig. 10 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Schleuse fünfter Ausführungsart.
Fig. 11 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Schleuse sechster Ausführungsart.
Fig. 12 zeigt die Schleuse gemäss Fig. 11 in Ansicht mit einem zugehörigen Staubabscheider samt Staubschleuse in Schnittdarstellung als Ausführung siebenter Art.
Eine pneumatische Förderleitung 1 (Fig. 1-3) mündet in einen Abscheider 3, der seinerseits über eine Aspirationsleitung 4 mit einem Sauggebläse 5 verbunden ist. Der Ablauf des Abscheiders 3 ist durch eine feststehende Leitung gebildet, die als Speisevorrichtung 6 durch einen feststehenden Stutzen 7 in eine umlaufende Trommel 10 hineinreicht.
Ein Motor 12 treibt die Trommel 10 über eine Kette 13 an. Die Trommel 10 ist am Stutzen 7 geführt und stützt sich durch eine Stange 15 im Lager 14 ab. Ein Ausschütttrichter 16 liegt seitlich unter der Trommel 10 über einem Förderband 17.
Die Trommel 10 ist in vier Schleusenkammern 20 unterteilt (Fig. 3, 4) und wird über diese hinaus in den Bereich der Speisevorrichtung 6 als Speiseraum 22 weitergeführt. Eine Trennwand 23 scheidet den Speiseraum 22 von den Schleusenkammern 20.
Die feststehende Speisevorrichtung 6 ragt in den Speiseraum 22 hinein und endet in einer seitlich angeordneten Mündung 25. Die Schleusenkammern 20 sind jeweils mit einer Speiseöffnung 26 und einer Entleerungsöffnung 27 versehen, denen einzeln obere Klappen 28 und untere Klappen 29 als Kammerabschlussorgane zugeordnet sind. Über Stangen 30 mit den oberen Klappen 28 verbundene pneumatisch beaufschlagbare Kolben 32 sind mit gewissem Spiel in bogenförmigen Zylindern 33, die aus den Schleusenkammern 20 herausreichen, beweglich angeordnet. Die oberen Klappen 28 sind an Hebeln 35 angelenkt, welche ihrerseits in Laschen 36 gelagert sind. Die Trennwand 23 ist im Bereich der Speiseöffnungen mit gegen die Schleusenkammern 20 weisenden Dichtungen 34 versehen.
Bis in den stirnseitig offenen Bereich der Zylinder 33 verschobene Kolben 32 geben Ausgleichbohrungen 38 in den Zylindern 33 aus den Schleusenkammern 20 in den diese umgebenden Raum frei. Die im Bereich der Schleusenkammern 20 stirnseitig offenen Zylinder 33 sind an den davon entfernten Enden wahlweise mit Steuerklappen 40 abschliessbar. Zur Betätigung der Steuerklappen 40 sind Kurbeln 41 mit an den freien Enden montierten Rollen 42, die teilweise auf einer Steuerkurve 44 laufen, vorgesehen.
Die oberen Kammerabschlussorgane samt Steuervorrichtungen und Betätigungselemente 30 bis 42 sind auf abnehmbaren Deckeln 45 befestigt. Im Bereich des Speiseraums 22 ist eine Inspektionstüre 46 (Fig. 2) angeordnet.
In der zwischen den Schleusenkammern 20 und dem Speiseraum 22 angeordneten Trennwand 23 (Fig. 3, 4) befinden sich in Öffnungen 54 Druckausgleichventile 48, die durch eine auf einer Stange 49 gelagerte Nockenbahn 50 geöffnet werden. Als Schliessvorrichtungen dienen Gegengewichte 51, die über Hebel 52, durch Laschen 53 gestützt, mit den Druckausgleichventilen 48 verbunden sind. Dachartige Profile 55 sind zwischen den Speiseöffnungen 26 angeordnet. Die den Entleerungsöffnungen 27 zugeordneten unteren Klappen 29 sind über Hebel 56 durch eine Kurve 57 relativ-synchron zur Speisevorrichtung 6 betätigbar. An den Hebeln 56 sind Laufräder 58 befestigt. Über Federn 60 werden die Klappen 29 an die Entleerungsöffnung 27 gepresst.
Die Hebel 56 sind in Laschen 61 gelagert. Zwi schen den Klappen 29 und den Entleerungsöffnungen 27 befinden sich Dichtungen 62.
Am Stutzen 7 (Fig. 5) ist die Trommel 10 radial mittels Walzen 64 und axial mittels Kugeln 65 gelagert. Die Dichtung 66 ist zwischen dem Flansch des Stutzens 7 und dem Zahnkranz 68 der Trommel 10 angeordnet.
Durch die pneumatische Förderleitung 1 wird Material in den Abscheider 3 hineingesogen. Während die abgetrennte Luft durch das Sauggebläse 5 abgesogen wird, fällt das Produkt in die Speisevorrichtung 6. Durch die Mündung 25 der Speisevorrichtung 6 fällt das Produkt, von den Leitprofilen 55 geführt, in die zu füllende Schleusenkammer 20, die sich unter dieser Mündung 25 befindet (Fig. 3).
Die obere Klappe 28 ist dabei geöffnet, während die untere Klappe 29 geschlossen ist. Sowohl im Speiseraum 22 wie in der zu füllenden Schleusenkammer 20 herrscht der vom Sauggebläse 5 erzeugte Unterdruck. Die Schleusenkammer 20 wird, während sich die Trommel 10 dreht, durch die Mündung 25 der Speisevorrichtung 6 gespiesen. Wenn sich nun die Trommel 10 so weit gedreht hat, dass die Mündung 25 der Speisevorrichtung 6 über der nächsten Schleusenkammer 20 liegt, wird die Steuerklappe 40 der gefüllten Schleusenkammer 22 durch die Steuerkurve 44 über die Rolle 42 und die Kurbel 41 geöffnet. Diese offene Stellung der Steuerklappe 40 hält an, solange die Rolle 42 die Steuerkurve 44 verlassen hat. Der die Trommel 10 umgebende Normal- oder Atmosphärendruck drückt nun den Kolben 32 nach unten und schliesst so die obere Klappe 28.
Bei geschlossener Klappe 28 gibt der Kolben 32 die Ausgleichsbohrungen 38 frei.
Die Schleusenkammer 20 wird unter atmosphärischen Druck gesetzt. Nachdem sich die Trommel 10 so weit gedreht hat, dass das Laufrad 58 von der Kurve 57 abrutscht, öffnet sich die untere Klappe 29 unter dem Einfluss ihres Eigengewichtes und jenes des daraufliegenden Produkts. Das Produkt fällt durch den Ausschütttrichter 16 auf das Förderband 17 und wird weiterbefördert. Bei Weiterdrehen der Trommel 10 läuft die Rolle 58 wieder auf die Kurve 57 auf und die untere Klappe 29 wird wieder geschlossen. Dann hebt die Steuerkurve 44 die Rolle 42 in die ursprüngliche Höhe zurück und schliesst dadurch die Steuerklappe 40. Durch die Nockenbahn 50 wird dann das Druckausgleichventil 48 ge öffnet. Durch die Öffnung 54 erfolgt die Evakuation der Schleusenkammer 20, die bis zu diesem Moment unter Normal- oder Atmosphärendruck stand, auf den im Speiseraum 22 herrschenden Unterdruck.
Erst im Moment eines weitgehenden Druckgleichgewichtes in diesen beiden Räumen fällt die obere Klappe 28 durch ihr Eigengewicht auf. Frühestens im Moment des Öffnens dieser oberen Klappe 28 gibt die Nockenbahn 50 das Druckausgleichventil 48 zu deren Schliessung frei. Gleichzeitig mit der Evakuation der Schleusenkammer 20 erfolgt auch eine solche des zugehörigen Zylinders 33 durch deren Bohrungen 38.
Zusammenfassend arbeitet diese Schleuse nach folgendem Rhythmus:
1. Füllen und obere Klappe durch Aussendruck schliessen.
2. Aussendruck-Ausgleich und untere Klappe öffnen.
3. Entleeren und untere Klappe schliessen.
4. Unterdruck-Ausgleich und obere Klappe öffnen.
Für jede Schleusenkammer ergibt sich ein phasenverschobener Zyklus.
Die Vorteile dieser Schleuse bestehen darin, dass zwischen den, die einzelnen Kammern abschliessenden Klappen und den Kammerbegrenzungen keine auf Reibung beanspruchte Dichtungen vorhanden sind. Die Klappen liegen an die Dichtungen fest an und führen sodann relativ zu diesen keine Bewegung aus. Weiter ist es für diese Vorrichtung vorteilhaft dass mit Ausnahme des Rotationsantriebes für die gesamte Trommel 10, der einen kleinen Motor benötigt, keine zusätzliche Betätigungsorgane (Motoren, Pneumatikelemente, Programm-Steuergeräte usw.) zur Betätigung der Klappen mehr notwendig sind.
Die Betätigung der Klappen erfolgt lediglich durch die im gesamten Schleusensystem vorhandenen Drücke (Unterdrücke, Atmosphärendrücke, eventuell Uberdrücke). Diese Schleuse zeichnet sich daher durch einen sehr geringen apparativen Aufwand einerseits und einen geringen Unterhalts- und Betriebsaufwand anderseits aus. Diese Vorteile sprechen besonders für den wirtschaftlichen Einsatz der Schleuse bei abrasiven Produkten, solchen mit Fremdkörpern, Staubanteilen und hohem Feuchtigkeitsgehalt.
In Anlehnung an die Ausführungen gemäss Fig. 1-5 zeigt die Fig. 6 eine Vorrichtung, die anwendbar ist, wenn das Verhältnis von Unterdruck im Speiseraum 22 zu dem die Trommel 10 umgebenden Druck sehr ungünstig ist. In einem solchen Fall ist es ohne weiteres möglich, die von der Trommel 10 entfernten Öffnungen der bogenförmigen Zylinder 33 bis in den Bereich eines die Trommel 10 umgebenden U-förmigen Rings 70 weiterzuführen.
Über diesen U-förmigen, nach oben offenen Ring 70 wird ein zweiter, feststehender und nach unten offener U-förmiger Ring 71 gestülpt, an den eine Überdruckleitung 72 angeschlossen wird. Diese Über- druckleitung 72 führt zu einem Kompressor 75. Im Gegensatz zu den im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 gemachten Ausführungen wird nun nicht der atmosphärische oder normale Druck beim Öffnen der Klappen 28 auf die Kolben 32 wirksam, sondern es wird nun dieser Überdruck wirksam. Damit können die Klappen selbst bei sehr ungünstigen Druckverhältnissen noch geschlossen werden. Alle übrigen Funktionen bleiben die gleichen.
Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass man nicht mehr minimal aufzuwendende Unterdrücke gewährleisten muss.
Ohne von der Grundidee der Erfindung abzugehen, aber um das grosse und daher relativ teure Spurlager zwischen der Trommel 10 und dem feststehenden Stutzen 7 zu vermeiden und um die Schleuse zur Speisung von Druckpneumatiken und pneumatischen Steilförderern verwenden zu können, wurde die Vorrichtung gemäss Fig. 7 und 8 entwickelt. Im Gegensatz zu den Ausführungen gemäss Fig. 1-5 und 6 steht hier nun die Trommel 100 fest und Speisevorrichtung 106 läuft um. Die Trommel 100 enthält einen konischen Boden 80 mit Entleerungsöffnungen 27, diesen Öffnungen 27 zugeordneten Klappen 29 und dazwischenliegenden Dichtungen 62. Durch einen konischen Einsatz 81 ist der obere Teil der Trommel 100 in einen Speiseraum 22 und den eigentlichen Kammerraum unterteilt. Der Kammerraum wiederum ist durch Zwischenwände 83 in einzelne Schleusenkammern 20 separiert.
Der Antrieb, der einen Motor 12, ein Pulley 85, ein Speichenrad 86 und einen Riemen 88 umfasst, ist unten angeordnet. Vom Speichenrad 86 führt eine Antriebswelle 90 zentral durch die Trommel 100 in den Speiseraum 22, wo das rotierende Speisemundstück 107 damit verbunden ist. Dieses rotierende iSpeisemundstück 107 trägt die Steuerkurve 44. Weiter trägt es die Nockenbahn 50. In das Speisemundstück 107 reicht das feststehende Speisefallrohr 102. Aus dem Speiseraum 22 führt die Abluftleitung 104, die beispielsweise mit einem nicht gezeichneten Staubabscheider verbunden sein kann. In der Ausführung gemäss Fig. 7 und 8 wird von der Annahme ausgegangen, dass das Gut aus einem Gutabscheider, z. B. einem Zyklon, durch das Speisefallrohr 102 der Schleuse zugeführt wird.
Die konische Trennwand 81 zwischen den Schleusenkam- mern 20 und dem Speiseraum 22 weist die Speise öffnungen 26 auf, denen die schwenkbaren oberen Klappen 28 zugeordnet sind und zwischen denen die Dichtungen 34 liegen. Die mit den oberen Klappen 28 verbundenen Stangen 30 tragen wiederum Kolben 32, die in bogenförmigen Zylindern 33 verschiebbar sind.
Diese bogenförmigen Zylinder 33 werden geradlinig weiter nach oben geführt und reichen heraus in den die Trommel 100 umgebenden Raum. In der Höhe der Steuerkurve 44 sind in den einzelnen Zylindern 33 Steuerklappen 40 vorgesehen, die Kurbeln 41 mit daran befestigten Rollen 42 aufweisen.
Diese Rollen 42 befinden sich im Bereich der Steuerkurve 44. Getrennt von den Zylindern 33 sind Rohre 99, die aus den Bereichen der Schleusenkammern 20 in den Bereich des Speiseraums 22 führen, vorgesehen. Auch diese Rohre 99, die dem Druckausgleich dienen, sind im Bereich des Speiseraums 22 mit Drehklappen 94 derart versehen, dass deren Hebel 95 mit den Rollen 96 bis in den Bereich der Nockenbahn 50 reichen.
Im Gegensatz zu den Ausführungen gemäss Fig. 1-6 weisen die untern Klappen 29 lediglich Gegengewichte 110 auf. Die Trommel 100 unterhalb der Entleerungsöffnungen 27 ist als Trichter 101 ausgebildet. Die ganze Trommel 100 ist in drei Kammern 20 unterteilt. Die Speichen 87 des Speichenrades 86 unten in der Trommel 100 sind derart angeordnet, dass sie während der Entleerungsperiode einer Kammer 20 nicht im Weg des Materialflusses liegen.
Geht man nun von der gezeigten Situation gemäss Fig. 7 und 8 aus, und setzt man voraus, dass die Speisevorrichtung 106 samt Steuerkurve 44 und Nockenbahn 50 bei Draufsicht im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 8 Pfeilrichtung) umläuft, so ergibt sich folgende Funktionsweise:
Alle Steuerklappen 40 sind geschlossen. Die Drehklappe 94 im Rohr 99 aus der Kammer B in den Speiseraum 22 ist geöffnet, während die beiden Drehklappen 94 aus den Kammern A und C geschlossen sind. Material fliesst in die Kammer A, d. h. diese Kammer A steht auf gleichem Druckniveau wie der Speiseraum 22, d. h. für vorliegendes Beispiel auf Unterdruck. Infolge des in der Kammer A herrschenden Unterdruckes wird aber durch den grössern Druck ausserhalb der Trommel 100 die untere Klappe 29 fest auf die Dichtung 62 gedrückt. Während dieses Füllvorganges dreht die Speisevorrichtung 106 im Gegenuhrzeigersinn weiter.
Die obere Klappe 28 bleibt offen, da die Rolle 42 des Hebels 41 auf der Steuerkurve 44 läuft und daher die Steuerklappe 40 im Zylinder 33 geschlossen hält. In diesem Zylinder 33 besteht der im Speiseraum 22 und in der Kammer A herrschende Unterdruck. Während einer bestimmten Zeit dieses Füllvorganges in die Kammer A bleibt die Drehklappe 94 zwischen der Kammer B und dem Speiseraum 22 offen und es erfolgt der Druckausgleich.
Dieser Druckausgleich erfolgt ebenfalls im Zylinder 33, der aus der Kammer B herausführt, durch die Ausgleichbohrungen 38, da ja die betreffende Steuerklappe 40 geschlossen ist. Die untere Klappe 29 wurde bereits durch das Gegengewicht 110 nach erfolgter Entleerung geschlossen. Mit sich verbesserndem Unterdruck in der Kammer B wird die untere Klappe 29 immer stärker durch den äusseren Normaldruck auf die zugehörige Dichtung 62 gepresst.
Diese Kammer B wird für die Füllung vorbereitet.
Während der Füllung der Kammer A erfolgt die Leerung der Kammer C. Dafür passieren folgende Einzelschritte:
Nach erfolgter Füllung der betreffenden Kammer (C) fällt die Rolle 42 am Hebel 41 der betreffenden Steuerklappe 40 von der Steuerkurve 40 ab. Der äussere Druck (Normaldruck) wird auf den Kolben 32 wirksam, schliesst die obere Klappe 28 und gibt in geschlossenem Zustand die im Zylinder befindlichen Bohrungen 38 für den Druckausgleich auf den äusseren Druck in die betreffende Kammer (C) frei. Dieser Druckausgleich wirkt sich in einem verstärkten Schliessdruck auf die obere Klappe 28 gegenüber dem Speiseraum 22 aus. Dies bewirkt aber eine Sicherstellung des Unterdruckes in diesem Speiseraum 22.
Mit dem nun in der Kammer C herrschenden Normaldruck gegen aussen wird das Materialgewicht in der Kammer C auf die untere Klappe 29 voll wirksam, drückt diese untere Klappe 29 gegen die Kraft des Gegengewichtes 110 auf, und die Kammer wird entleert. Während dieses Entleerungsvorganges ist es weiter nicht mehr notwendig, die Steuerklappe 40 im zugehörigen Zylinder 33 offen zu halten, die Steuerkurve 44 schliesst diese Klappe 40 wieder. Da aber weiterhin durch die offene Entleerungsöffnung 27 der Normaldruck auf die obere Klappe 28 wirksam ist, bleibt diese sicher geschlossen. Nach erfolgter Entleerung drückt das Gegengewicht 110 die untere Klappe 29 zu und bereitet so die Kammer für den Druckausgleich auf Unterdruck vor.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, erfolgt der Druckausgleich gerade bei Kammer B. Dieser Druckausgleich zwischen der Schleusenkammer 20 und dem Speiseraum 22 bewirkt nun einerseits ein kräftiges Anpressen der untern Klappe 29 an die Dichtung 62 der Entleerungsöffnung 27 wegen dem äusseren Überdruck gegenüber dem Innendruck, anderseits aber im Moment eines ungefähren Druckgleichgewichtes zwischen der Kammer 20 und dem Speiseraum 22 ein Öffnen der obern Klappe 28 durch ihr Eigengewicht, weil der atmosphärische Druck durch die Steuerklappe 40 abgedrosselt ist. Die Kammer B ist in diesem Moment bereit zur Materialaufnahme.
Im Gegensatz zur Ausführung gemäss Fig. 1-6 weist diese Vorrichtung den Vorteil auf, dass nicht mehr die ganze Trommel rotiert, und damit auch nicht das gesamte zu schleusende Material zu bewegen ist, sondern dass hier nur noch die Speisevorrichtung samt Nockenbahn und Steuerkurve umläuft, was wiederum zu einigen Vereinfachungen in der Lagerung von rotierenden Teilen führt. Es können daher besonders bei den teuren Lagerelementen und bei der Montage Einsparungen erzielt werden. Am Prinzip der Vorrichtung ändert sich im wesentlichen nichts.
Um die Vorrichtung auch bei der Übergabe von Material aus einer Saugpneumatik in eine Druckpneumatik verwenden zu können, wurde die Anordnung gemäss Fig. 9 entwickelt. Da am Prinzip der Vorrichtung keine Anderungen vorgenommen wurden, beschränken wir uns auf die Beschreibung einiger spezieller Punkte.
So wird einmal darauf hingewiesen, dass die Ausgleichsöffnungen nicht unbedingt durch separate Ausgleichsorgane in den Trennwänden 81 zwischen den Kammern 20 und dem Speiseraum 22 vorzusehen sind, sondern dass an deren Stelle Ventile 115 in den obern Klappen 28 vorgesehen werden können. Wenn man weiterhin die bogenförmigen Zylinder 33 in Deckeln 45 befestigt, so ergibt sich der Vorteil, dass das ganze Klappensystem samt Steuerung als Einheit ein- und ausgebaut werden kann.
Weiter führt aus dem Bereich des Druckpneumatikrohrs 117 eine drosselbare (118) Druckleitung 119 zu den einzelnen Steuerklappen 40. Das Speichenrad 86, das für den Antrieb der Speisevorrichtung 106 vorgesehen ist, ist gleichzeitig noch als Steuerbahn 120 ausgebildet, auf der die als Gegengewichte ausgebildeten Kugeln 111 der untern Klappen 29 gleiten. Um besonders die Lager 121, 122 der zentralen Antriebswelle 90 zur Speisevorrichtung 106 abriebsicherer und verschleisssicherer zu gestalten, wird der Raum 123 zwischen diesen Lagern 121, 122, der die zentrale Antriebswelle 90 umgibt, als Druckraum ausgebildet. Er steht mit der Druckleitung 119 in Verbindung und besitzt daher einen Uberdruck gegenüber seiner Umgebung.
Damit wird erreicht, dass keine abrasive Stäube in die Wellendichtungen und Lager 121, 122 der zentralen Antriebswelle 90 eindringen können. Ähnlich der Ausführung gemäss Fig. 7 und 8 trägt die Speisevorrichtung 106 die Nockenbahn 50 und die Steuerkurve 44 für die Ventile 115. Die Abluftleitung wird an die Speiseleitung des Zyklons 113, d. h. die Materialzuführleitung angeschlossen, womit erreicht wird, dass Stäube aus dem Speiseraum 22 wiederum in den Zyklon 113 gelangen und von dort weggeführt werden. Im vorliegenden Beispiel ist die Speisevorrichtung als sogenannter Totschläger ausgebildet, das heisst, das zu schleusende Material fällt vorerst auf den horizontalen Boden 127, wo die kinetische Energie vernichtet wird. Das Material fliesst anschliessend aus der Mündung 126 in die Speiseöffnungen 26.
Der Rhythmus der Materialschleusung ist wieder derselbe, das heisst Füllung, Schliessung, Druckausgleich, Entleerung, Druckausgleich, Füllung usw.
Dabei unterscheidet sich diese Vorrichtung zu den vorherbeschriebenen darin, dass die untern Klappen 29 zwangläufig durch die Steuerbahn 120 über die kugelartigen Gegengewichte 111 erfolgt. Weiter ist das ganze Schleusensystem gegenüber dem dieses umgebenden Atmosphärendruck geschlossen, und es werden die bereits zur Förderung des Materials vorhandenen Druckverhältnisse (Unterdruck und Üb er- druck) zur Steuerung derselben herbeigezogen. Gegenüber bekannten Schleusensystemen zwischen Transportsystemen unterschiedlicher Drücke weist dieses den Vorteil auf, dass trotz sehr grossen Schleusenleistungen sehr minime Falschluftmengen auftreten. Auch diese Vorrichtungsvariante ist sehr unempfindlich gegenüber abrasiven Stoffen, feuchten Materialien, Granulationsunterschieden und Staubanteilen.
Eine Ausführung gemäss Fig. 10 erlaubt die Einschleusung von Material in eine Druckpneumatik.
Dabei gelangt das Material aus einem unter normalem Atmosphärendruck stehenden Raume in einen Überdruckraum. Innerhalb oder oberhalb des Speiseraumes 22, worin die Speisevorrichtung 106 rotiert, befindet sich der in die Speisevorrichtung 106 mündende Speisetrichter 108. Die Speisevorrichtung 106 selbst trägt das Antriebsrad 130, das über den Riemen 88 mit dem Pulley 85 des Motors 12 verbunden ist, und die Steuerkurve 44 und die Nockenbahn 50. Die Steuerkurve 44 dient zur Betätigung einzelner Steuerschalter 132, die je mit einer Spannungsquelle 135 und mit einem Servomotor 134, hier mit einem Zugmagneten, verbunden sind.
Die den Speiseöffnungen 26 zugeordneten Klappen 28 stehen über Stangen 30 mit Kolben 32 in Verbindung. Diese Kolben 32 sind in geradlinigen Zylindern 133 verschiebbar. Wiederum weisen die Zylinder Bohrungen 38 auf und sind mit Steuerklappen 40 versehen. Die Druckausgleichvenüle 48, die federbelastet 47 sind, sind am obern Rande des konischen Einsatzes 81 zwischen den Schleusenkammern 20 und dem Speiseraum 22 angeordnet. Die Kurbeln 41 der Steuerklappen 40 sind mit dem Zuganker 136 des Zugmagneten 134 gelenkig verbunden. Unterhalb der Entleerungsöffnungen 27 mit den zugeordneten unteren Klappen 29 samt Gegengewichten 110 ist ein Trichter 101 als Fortsetzung der Trommel 100 vorgesehen, der in das Druckpneumatikrohr 117 führt. Aus dem Druckpneumatikrohr 117 führt eine drosselbare 118 Druckleitung 119 zu den einzelnen Zylindern 133.
Im Gegensatz zu der mechanischen Betätigung der Steuerklappen 40 in, den Fig. 1-9 werden hier diese Steuerklappen 40 durch elektromagnetische Elemente 134 betätigt, die durch eine Steuerkurve 44, die auf die Steuerschalter 132 wirkt, beeinflusst werden. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungen mit feststehenden Trommeln ist hier der Antrieb oben vorgesehen, was den Vorteil bringt, dass das zu schleusende Gut nicht mehr mit dem Antriebsrad (130) in Berührung kommen kann und dass Wellendichtungen entfallen. Das Antrieb system ist etwas kompakter geworden. An der grundsätzlichen Funktionsweise hat sich auch bei dieser Vorrichtung nichts geändert, doch ergibt sich bei dieser der Vorteil, dass die Schleusung von Material aus einem Normaldruckraum in einen Überdruckraum möglich ist.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 11 entspricht grundsätzlich einem Schnitt XI-XI in Fig. 8 und zeigt als Besonderheit die ebenfalls pneumatische Betätigung der untern Klappen 29. Dabei wurde von der Überlegung ausgegangen, dass nicht nur für die obern Klappen 28 durch die in der Schleuse und ausserhalb dieser vorhandenen Druckverhältnisse eine Steuerung und Betätigung möglich sei, sondern dass eine solche Betätigung ebenfalls für die untern Klappen 29 angestrebt werden könne. Die Schleuse arbeitet als Element zwischen einer Saugpneumatik (1) und einer Druckpneumatik (117). Nach einem Zyklonabscheider 113 gelangt das Gut in die Speisevorrichtung 106 der Schleuse, von hier nacheinander in die verschiedenen Kammern 20, von wo sie der Druckpneumatik 117 übergeben werden.
Die untern Klappen 29, über Laschen 61 an den konischen Boden 80 der Kammerschleusen 20 angelenkt, weisen Stangen 140 und Kolben 142 auf, welch letztere in gebogenen Zylindern 143 verschiebbar sind.
Bei geschlossenen Klappen 29 geben die Kolben 142 Bohrungen 148 aus den Zylindern 143 in einen diese Zylinder 143 umgebenden Raum 145 frei, aus welchen eine Leitung 150 in den Speiseraum 22 aufsteigt. Im Bereich des Speiseraums 22 ist diese Leitung 150 durch Drehklappen 94, welche mit Hebeln 95 und Rollen 96 versehen sind, abschliessbar.
Die Drehklappen 94 sind über die Rollen 96 durch die Nockenbahn 50 betätigbar. Der in der Druckpneumatik 117 herrschende Luftdruck wird durch eine Drosselstelle 118 mittels einer Leitung 119 den einzelnen Zylindern 33 mit den zugehörigen Steuerklappen 40 und Kolben 32 mit obern Klappen 28 zugeführt.
Während die Füllung der einzelnen Schleusenkammern 20 und die Betätigung der obern Klappen 28 auch bei der Ausführung gemäss di wird. Bei ungefährem Druckgleichgewicht zwischen dem Speiseraum 22 und der betreffenden Schleusenkammer 20 öffnet sich die obere Klappe 28 und ein nächster Zyklus beginnt.
Diese Vorrichtung ist vorteilhafterweise dort anwendbar, wo Materialien zwischen Räumen unterschiedlicher Drücke und solchen verschieden von der Umgebung geschleust werden müssen. Sie weist weiter den Vorteil auf, dass das gesamte pneumatische Steuerungs- und Betätigungssystem in sich geschlossen ist, so dass mit einer Staubbelästigung der Umgebung nicht zu rechnen ist.
In der Fig. 12 ist eine feststehende Kammerschleuse in einer den Fig. 7-11 ähnlichen Ausführung mit oberem Zyklonabscheider 113 vorgesehen.
Aus dem Zyklonabscheider 113 führt eine Staubluftleitung 114 in einen Staubabscheider 151. Aus dem Staubabscheider 151 führt ein schräges Fallrohr 152 in den gleichen Sammelbehälter 160, in den der Auslauf 103 der Kammerschleuse 170 mündet. Das schräge Fallrohr 152 des Staubabscheiders 151 besitzt eine Zweitklappenschleuse 153. Im Staubabscheider 151 herrscht grundsätzlich ein Unterdruck, indem die staubhaltige Luft durch den Filter hindurchgezogen wird. Eine erste Schwenkklappe 155 der dem Staubabscheider 151 zugeordneten Zweiklappenschleuse 153 ist über eine Kolbenstange 156 mit einem in einem Zylinder 157 verschiebbaren Kolben 158 versehen. Der Zylinder 157 ist über eine Leitung 159 mit dem Zylinder 33 einer obern Klappe der Kammerschleuse 170 verbunden.
Eine zweite Leitung 169 führt aus der Zweiklappen schleuse 153 in die entsprechende Kammer (20) der Kammerschleuse 170, deren Zylinder 33 mit der Leitung 159 verbunden ist. Beide Leitungen 159 und 169 weisen eine Rückschlagklappe 162 und 167 auf, wobei in der Leitung 159 die Rückschlagklappe 162 gegen einen Luftstrom in den Zylinder 33 und in der Leitung 169 die Rückschlagklappe 167 gegen einen Luftstrom in die Zweiklappenschleuse wirken.
Eine von der ersten Schwenkklappe 155 entfernte zweite, gegengewichtsbelastete Schwenkklappe 165 begrenzt die Zweiklappenschleuse 153 des Staubabscheiders 151. Diese Vorrichtungsanordnung ergibt folgende Funktionsweise (Hinweiszahlen in Klammern weisen auf die Fig. 1-11 hin):
Im Speiseraum 22 der Kammerschleuse 170 und im Raum des Staubabscheiders 151 herrschen ungefähr die gleichen Unterdruckverhältnisse. Während der Füllung der Kammer (20) in der Kammerschleuse 170 weist diese ebenfalls Unterdruck auf.
Über die Rückschlagklappe 167, die Staub- und Materialfluss in die Zweiklappenschleuse 153 verhindert, wird dieser Unterdruck ebenfalls in der Zweiklappenschleuse 153 erhalten. Durch das Eigengewicht der Klappe 155 wird diese geöffnet, so dass Staub aus dem Staubabscheider 151 in die Zweiklappenschleuse 153 fliessen kann. Das Gegengewicht und der äussere Normaldruck drücken die zweite Klappe 165 zu. Nach erfolgter Füllung der Kammer (20) wird die Steuerklappe (40) im Zylinder 33 geöffnet, der Normaldruck schliesst die obere Klappe 28 und gleichzeitig, durch die Leitung 159 und die Rückschlagklappe 162, über den Kolben 158 und die Stange 156 die Klappe 155.
Bei geschlossener Klappe 155 wird dieser Normaldruck durch die Leitung 154 aus dem Zylinder 157 auch in der Zweiklappenschleuse 153 wirksam, der, gemeinsam mit der Staublast, die untere Klappe 165 öffnet und den Staub in den Sammelbehälter 160 übergibt. Wegen der Rückschlagklappe 167 in der Leitung 169 kann der Normaldruck nicht in der Kammer (20) wirksam werden. Im Moment, da die Kammer (20) auf den Unterdruck im Speiseraum (22) gebracht wird, erfolgt auch ein solcher Ausgleich in der Zweiklappenschleuse 153, womit ein neuer Zyklus eingeleitet wird. Da die Ausschleusung des Staubes nicht sehr häufig erfolgen muss, genügt es, die pneumatisch betätigte Schwenkklappe 155 der Zweiklappenschleuse 153 lediglich an einen der Steuerzylinder 33 bei der Kammerschleuse 170 anzuschliessen, so dass dennoch bei jedem Umlauf der Speisevorrichtung (106) die Staubaustragung erfolgt.
Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass für die Schleuse 153 unterhalb des Staubabscheiders 151 keine zusätzliche Steuer- und Betätigungsorgane notwendig sind, sondern, dass die Steuerung dieser Hilfsschleuse 153 von der eigentlichen Materialschleuse 170 aus erfolgt. Dabei gehört es ohne weiteres auch in den Bereich der Erfindungsidee, die untere Klappe 165 der Zweiklappenschleuse 153 auf gleiche Art und Weise, phasenverschoben zur oberen, pneumatisch zu betätigen.
Die Funktionsweise und Besonderheiten dieser neuartigen Kammerschleuse wurden anhand einiger Ausführungsbeispiele gezeigt. Die Kammerschleuse zeichnet sich durch grosse Unabhängigkeit von Förderprodukt, Granulation, Staubanteil und Feuchtigkeit aus, d. h. sie ist auf deren Änderungen sehr unempfindlich, besonders auch, weil keine Relativbewegungen dichtender Teile bestehen und weil die zu bewegenden Kolben stets mit sauberer Frischluft beaufschlagt werden. Ohne aber von der Erfindungsidee abzugehen, sind zahlreiche Änderungen daran möglich.
Wir denken dabei besonders an anderweitige Anordnungen der pneumatischen Betätigungskolben für die untern Klappen. Weiter sind im Bereich des Speiseraums noch weitere Einbauten möglich, um die Fliessfähigkeiten des Materials, respektive die Bildung von schädlichen Materialablagerungen, die nur schlecht entfernt werden können, aus Gründen der Klarheit und Einfachheit der Darstellung unberücksichtigt geblieben. Auch beschränkt sich die Ausführung der Kammerschleuse nicht auf drei oder vier Kammern wie gezeigt, sondern beliebige andere Kammernzahlen sind ohne weiteres möglich. Selbst die Zweikammerschleuse ist ohne weiteres denkbar.
Weiter werden in den gezeigten Steuerklappen- und Druckausgleichventil-Ausführungen keine Einschrän kungen gesehen, vieImehr wird darauf hingewiesen, dass grundsätzlich jedes Servosystem zur Betätigung dieser Elemente herangezogen werden kann, sei es ein elektromechanisches, ein elektropneumatisches, ein elektrohydraulisches, ein hydraulisch-mechanisches oder wie dies auch kombiniert werde. Aus Einfachheitsgründen beschränkten wir uns auf ein mechanisches und ein elektromechanisches System.
Weiter wird im Riemen antrieb, liege er nun oben oder unten, keine einschränkende Antriebsvariante gesehen. Vielmehr ist auch der Einbau von Getriebemotoren zentral in das feststehende Kammerschleusengehäuse denkbar. Für die Beschreibung der neuen Schleusenvorrichtung sahen wir die Verwendung gerader oder trichterförmiger oberer und unterer Kammerraumbegrenzungen als vorteilhaft an, doch sollen auch diese Ausgestaltungen nicht beschränkenden Charakter aufweisen. Vielmehr ist es ohne weiteres möglich, durch anders geformte Kammerraumbegrenzungen den Anteil an toten Räumen zu vermindern.