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.
Process for the transfer of bulk material between rooms with different gas pressures of a lock and lock for carrying out the process
The invention relates to a method for transferring bulk material between spaces of different gas pressures in a lock with lock chambers with associated closing elements.
There are already locks with circumferential chambers and fixed filling openings for feeding compressed air conveyors. These have the disadvantage that the end caps stand still in relation to the circumferential chambers and the sealing elements in between are very heavily stressed by sliding movements, which has a very unfavorable effect, particularly with abrasive substances, because of the great wear and tear on the contact surfaces. In addition, since in the area of the filling opening either the seal is moved away from the contact surface and back against it or the chamber boundary slides away from the seal and back against it, there is a great risk that material will be clamped between the contact surface and the seal.
Rotating centrifugal chamber sluices of a known type, with flaps that only open under a certain pressure, provide a means of circumventing this disadvantage, but have the disadvantage that only bulk goods without a tendency to segregation during centrifugation can be sluiced with them. There is also the risk that the goods will be exposed to impermissible impact loads as a result of such spinning.
Locks have also become known that have circumferential chambers, a fixed cover with a filling opening opposite these chambers and an individual outlet flaps assigned to each chamber, which are actuated by levers and cams. Such locks have the above-mentioned disadvantages of sliding seals in the area of the cover and the disadvantage of large forces on levers and cams in the area of the outlet flaps, especially with high delivery rates.
It is the object of the invention to eliminate the disadvantages mentioned, to improve the economy and the flow rate with minimal expenditure on equipment and energy for the lock and to reduce the maintenance work.
The method according to the invention is characterized in that the different gas pressures are used in a controlled manner for the opening and closing movement of at least some of the closing organs.
This method proves to be particularly advantageous in that the pressure differences that already exist between spaces of different gas pressures when bulk material is sluiced are used to actuate the closing elements.
The invention further relates to a lock for carrying out the method according to the invention, with a feed device, with a drum subdivided into lock chambers, with upper feed openings and lower emptying openings associated with the lock chambers, with closing devices for these openings assigned to the individual lock chambers and with means for controlling the opening - and closing movements of at least the closing organs assigned to the feed openings as a function of the mutual position of the lock chambers and the feed device.
This lock is characterized in that the drum continues beyond the lock chambers into the area of the feed device as a dining area, the feed device and the drum are circumferential relative to one another, the closing organs are individually assigned to the feed openings and drainage openings and away from them and towards them are movable, the means for controlling the opening and closing movements of the closing organs are assigned to them individually and one of these means revolve relative to the feed device in the same way as the drum and the feed device to each other.
Various types of actuators for the closing organs and associated controls are specified as variants of the invention.
Furthermore, special pressure means for the actuating elements are specified as embodiments of the invention, so that the lock can also be used under special pressure conditions.
Furthermore, as an embodiment of the invention, a drum that rotates relative to the feed device and is subdivided into chambers is specified, which results in simple bearings and low drive forces because of the lower masses to be moved compared to a circulating feed device. In a further development of the invention, a feed device rotating with respect to the drum is also specified, which simplifies the drive.
The drawing shows, in simplified and partly schematic representations, several exemplary embodiments of the lock according to the invention in different views and sections.
Fig. 1 shows an overall view of a lock with feed and take-off device of the first embodiment.
FIG. 2 shows an enlarged view of a lock similar to FIG. 1 in a side view.
FIG. 3 shows a section through the lock along III-III in FIG. 2.
FIG. 4 shows a horizontal section along IV-IV in FIG. 3.
Fig. 5 shows a detail V in Fig. 3 on a larger scale.
Fig. 6 shows a partial vertical section through a lock of the second embodiment.
FIG. 7 shows a vertical section through a lock of the third embodiment along VII-VII in FIG. 8.
FIG. 8 shows a horizontal section through the lock according to FIG. 7 along VIII-VIII.
9 shows a vertical section through a lock of the fourth embodiment.
Fig. 10 shows a vertical section through a lock of the fifth embodiment.
11 shows a vertical section through a lock of the sixth embodiment.
FIG. 12 shows the lock according to FIG. 11 in a view with an associated dust separator including dust lock in a sectional view as an embodiment of the seventh type.
A pneumatic conveying line 1 (FIGS. 1-3) opens into a separator 3, which in turn is connected to a suction fan 5 via an aspiration line 4. The outlet of the separator 3 is formed by a fixed line which, as a feed device 6, extends through a fixed connection 7 into a rotating drum 10.
A motor 12 drives the drum 10 via a chain 13. The drum 10 is guided on the nozzle 7 and is supported by a rod 15 in the bearing 14. A discharge funnel 16 lies laterally under the drum 10 above a conveyor belt 17.
The drum 10 is subdivided into four lock chambers 20 (FIGS. 3, 4) and is continued beyond these into the region of the feed device 6 as the feed space 22. A partition 23 separates the dining area 22 from the lock chambers 20.
The fixed feed device 6 protrudes into the dining room 22 and ends in a laterally arranged mouth 25. The lock chambers 20 are each provided with a feed opening 26 and an emptying opening 27, to which upper flaps 28 and lower flaps 29 are assigned as chamber closure organs. Pneumatically actuatable pistons 32 connected to the upper flaps 28 via rods 30 are movably arranged with a certain amount of play in arc-shaped cylinders 33 which extend out of the lock chambers 20. The upper flaps 28 are hinged to levers 35, which in turn are mounted in brackets 36. The partition wall 23 is provided with seals 34 pointing towards the lock chambers 20 in the region of the feed openings.
Pistons 32, which are displaced into the area of the cylinders 33 that are open at the end, expose compensating bores 38 in the cylinders 33 from the lock chambers 20 into the space surrounding them. The cylinders 33, which are open at the end in the area of the lock chambers 20, can optionally be locked with control flaps 40 at the ends remote therefrom. To operate the control flaps 40, cranks 41 with rollers 42 mounted on the free ends, some of which run on a control cam 44, are provided.
The upper chamber closure elements including control devices and actuating elements 30 to 42 are fastened on removable covers 45. An inspection door 46 (FIG. 2) is arranged in the area of the dining room 22.
In the partition 23 (FIGS. 3, 4) arranged between the lock chambers 20 and the dining room 22, there are pressure compensation valves 48 in openings 54, which are opened by a cam track 50 mounted on a rod 49. Counterweights 51, which are connected to the pressure compensation valves 48 via levers 52, supported by tabs 53, serve as closing devices. Roof-like profiles 55 are arranged between the feed openings 26. The lower flaps 29 assigned to the emptying openings 27 can be actuated relatively synchronously with the feed device 6 via levers 56 by means of a cam 57. Running wheels 58 are attached to the levers 56. The flaps 29 are pressed against the emptying opening 27 by means of springs 60.
The levers 56 are mounted in tabs 61. Seals 62 are located between the flaps 29 and the drainage openings 27.
The drum 10 is supported radially by means of rollers 64 and axially by means of balls 65 on the connecting piece 7 (FIG. 5). The seal 66 is arranged between the flange of the connecting piece 7 and the ring gear 68 of the drum 10.
Material is sucked into the separator 3 through the pneumatic conveying line 1. While the separated air is sucked off by the suction fan 5, the product falls into the feed device 6. Through the mouth 25 of the feed device 6, the product, guided by the guide profiles 55, falls into the lock chamber 20 to be filled, which is located under this mouth 25 (Fig. 3).
The upper flap 28 is open while the lower flap 29 is closed. The negative pressure generated by the suction fan 5 prevails both in the dining room 22 and in the lock chamber 20 to be filled. The lock chamber 20 is fed through the mouth 25 of the feed device 6 while the drum 10 is rotating. When the drum 10 has now rotated so far that the mouth 25 of the feed device 6 lies above the next lock chamber 20, the control flap 40 of the filled lock chamber 22 is opened by the control cam 44 via the roller 42 and the crank 41. This open position of the control flap 40 continues as long as the roller 42 has left the control cam 44. The normal or atmospheric pressure surrounding the drum 10 now presses the piston 32 downwards and thus closes the upper flap 28.
When the flap 28 is closed, the piston 32 releases the compensating bores 38.
The lock chamber 20 is placed under atmospheric pressure. After the drum 10 has rotated so far that the impeller 58 slips off the curve 57, the lower flap 29 opens under the influence of its own weight and that of the product lying on it. The product falls through the discharge funnel 16 onto the conveyor belt 17 and is transported further. When the drum 10 continues to rotate, the roller 58 runs back onto the curve 57 and the lower flap 29 is closed again. Then the control cam 44 lifts the roller 42 back to the original height and thereby closes the control flap 40. The pressure compensation valve 48 is then opened by the cam track 50. The sluice chamber 20, which up to this point was under normal or atmospheric pressure, is evacuated through the opening 54 to the negative pressure prevailing in the dining area 22.
Only at the moment of an extensive pressure equilibrium in these two spaces does the upper flap 28 become noticeable due to its own weight. At the earliest at the moment when this upper flap 28 is opened, the cam track 50 releases the pressure compensation valve 48 to close it. Simultaneously with the evacuation of the lock chamber 20, the evacuation of the associated cylinder 33 also takes place through its bores 38.
In summary, this lock works according to the following rhythm:
1. Fill and close the top flap with external pressure.
2. Open external pressure compensation and lower flap.
3. Empty and close the lower flap.
4. Open the vacuum compensation and the upper flap.
There is a phase-shifted cycle for each lock chamber.
The advantages of this lock are that between the flaps closing off the individual chambers and the chamber boundaries there are no seals subject to friction. The flaps lie firmly against the seals and then do not move relative to them. It is also advantageous for this device that, with the exception of the rotary drive for the entire drum 10, which requires a small motor, no additional actuating elements (motors, pneumatic elements, program control devices, etc.) are required to actuate the flaps.
The flaps are only actuated by the pressures present in the entire lock system (negative pressures, atmospheric pressures, possibly excess pressures). This lock is therefore characterized by a very low expenditure on equipment on the one hand and low maintenance and operating costs on the other. These advantages speak in particular for the economic use of the sluice for abrasive products, those with foreign bodies, dust and high moisture content.
Based on the explanations according to FIGS. 1-5, FIG. 6 shows a device which can be used when the ratio of the negative pressure in the feed space 22 to the pressure surrounding the drum 10 is very unfavorable. In such a case it is readily possible to continue the openings of the arcuate cylinders 33 that are remote from the drum 10 into the region of a U-shaped ring 70 surrounding the drum 10.
Over this U-shaped, upwardly open ring 70, a second, fixed and downwardly open U-shaped ring 71 is placed, to which an overpressure line 72 is connected. This overpressure line 72 leads to a compressor 75. In contrast to the statements made in connection with FIGS. 1 to 5, it is not the atmospheric or normal pressure that acts on the piston 32 when the flaps 28 are opened, but this now Overpressure effective. This means that the flaps can still be closed even under very unfavorable pressure conditions. All other functions remain the same.
This device has the advantage that it is no longer necessary to guarantee minimally expended negative pressures.
Without departing from the basic idea of the invention, but in order to avoid the large and therefore relatively expensive thrust bearing between the drum 10 and the fixed connection 7 and to be able to use the lock to feed pressure pneumatics and pneumatic steep-angle conveyors, the device according to FIG and 8 developed. In contrast to the embodiments according to FIGS. 1-5 and 6, the drum 100 is now stationary and the feed device 106 rotates. The drum 100 contains a conical bottom 80 with emptying openings 27, flaps 29 associated with these openings 27 and seals 62 in between. The upper part of the drum 100 is divided into a dining area 22 and the actual chamber area by a conical insert 81. The chamber space is in turn separated into individual lock chambers 20 by partition walls 83.
The drive, which comprises a motor 12, a pulley 85, a spoked wheel 86 and a belt 88, is arranged below. A drive shaft 90 leads from the spoke wheel 86 centrally through the drum 100 into the feed space 22, where the rotating feed mouthpiece 107 is connected to it. This rotating iSpeisemundstück 107 carries the control curve 44. It also carries the cam track 50. The fixed feed downpipe 102 extends into the feed nozzle 107. The exhaust air line 104, which can be connected, for example, to a dust separator, not shown, leads out of the dining area 22. In the embodiment according to FIGS. 7 and 8 it is assumed that the material from a material separator, e.g. B. a cyclone, is fed through the feed pipe 102 of the lock.
The conical partition 81 between the lock chambers 20 and the dining room 22 has the feed openings 26, to which the pivotable upper flaps 28 are assigned and between which the seals 34 are located. The rods 30 connected to the upper flaps 28 in turn carry pistons 32, which can be displaced in arcuate cylinders 33.
These arc-shaped cylinders 33 are guided further upwards in a straight line and reach out into the space surrounding the drum 100. At the level of the control cam 44, control flaps 40 are provided in the individual cylinders 33, which have cranks 41 with rollers 42 attached to them.
These rollers 42 are located in the area of the control cam 44. Pipes 99, which lead from the areas of the lock chambers 20 into the area of the dining room 22, are provided separately from the cylinders 33. These pipes 99, which serve to equalize pressure, are also provided with rotary flaps 94 in the area of the dining room 22 such that their levers 95 with the rollers 96 extend into the area of the cam track 50.
In contrast to the embodiments according to FIGS. 1-6, the lower flaps 29 only have counterweights 110. The drum 100 below the emptying openings 27 is designed as a funnel 101. The entire drum 100 is divided into three chambers 20. The spokes 87 of the spoke wheel 86 at the bottom of the drum 100 are arranged in such a way that they do not lie in the path of the flow of material during the emptying period of a chamber 20.
If one now proceeds from the situation shown in FIGS. 7 and 8, and if one assumes that the feed device 106 including the control cam 44 and cam track 50 rotates counterclockwise when viewed from above (arrow direction in FIG. 8), the following mode of operation results:
All control flaps 40 are closed. The rotary flap 94 in the pipe 99 from the chamber B into the dining space 22 is open, while the two rotary flaps 94 from the chambers A and C are closed. Material flows into chamber A, i.e. H. this chamber A is at the same pressure level as the dining room 22, i. H. for the present example on negative pressure. As a result of the negative pressure prevailing in the chamber A, however, the lower flap 29 is pressed firmly onto the seal 62 by the greater pressure outside the drum 100. During this filling process, the feed device 106 continues to rotate in the counterclockwise direction.
The upper flap 28 remains open since the roller 42 of the lever 41 runs on the control cam 44 and therefore keeps the control flap 40 in the cylinder 33 closed. The negative pressure prevailing in the dining area 22 and in the chamber A exists in this cylinder 33. During a certain time of this filling process in the chamber A, the rotary flap 94 between the chamber B and the dining room 22 remains open and the pressure is equalized.
This pressure equalization also takes place in the cylinder 33, which leads out of the chamber B, through the equalization bores 38, since the relevant control flap 40 is closed. The lower flap 29 has already been closed by the counterweight 110 after it has been emptied. As the negative pressure in the chamber B improves, the lower flap 29 is pressed more and more against the associated seal 62 by the external normal pressure.
This chamber B is being prepared for filling.
While chamber A is being filled, chamber C is emptied. For this, the following individual steps occur:
After the relevant chamber (C) has been filled, the roller 42 drops off the control cam 40 on the lever 41 of the relevant control flap 40. The external pressure (normal pressure) takes effect on the piston 32, closes the upper flap 28 and, in the closed state, releases the bores 38 in the cylinder for pressure equalization to the external pressure in the relevant chamber (C). This pressure equalization has the effect of increasing the closing pressure on the upper flap 28 opposite the dining area 22. However, this has the effect of ensuring the negative pressure in this dining space 22.
With the normal external pressure now prevailing in chamber C, the weight of material in chamber C is fully effective on lower flap 29, pushes this lower flap 29 open against the force of counterweight 110, and the chamber is emptied. During this emptying process, it is no longer necessary to keep the control flap 40 open in the associated cylinder 33, the control cam 44 closes this flap 40 again. However, since the normal pressure is still effective on the upper flap 28 through the open emptying opening 27, it remains securely closed. After emptying, the counterweight 110 presses the lower flap 29 closed and thus prepares the chamber for pressure equalization to negative pressure.
As can be seen from Fig. 8, the pressure equalization takes place in chamber B. This pressure equalization between the lock chamber 20 and the dining area 22 now causes the lower flap 29 to be pressed firmly against the seal 62 of the emptying opening 27 because of the external overpressure compared to the internal pressure On the other hand, however, at the moment of an approximate pressure equilibrium between the chamber 20 and the dining space 22, the upper flap 28 is opened by its own weight, because the atmospheric pressure is throttled by the control flap 40. Chamber B is ready to receive material at this moment.
In contrast to the embodiment according to FIGS. 1-6, this device has the advantage that the entire drum no longer rotates, and thus not all of the material to be fed is to be moved, but that only the feed device, including the cam track and control curve, revolves here which in turn leads to some simplifications in the storage of rotating parts. Savings can therefore be achieved, particularly in the case of the expensive bearing elements and in assembly. The principle of the device is essentially unchanged.
The arrangement according to FIG. 9 was developed so that the device can also be used when transferring material from suction pneumatics to pressure pneumatics. Since no changes have been made to the principle of the device, we restrict ourselves to the description of a few special points.
For example, it should be pointed out that the compensation openings do not necessarily have to be provided by separate compensation elements in the partition walls 81 between the chambers 20 and the dining area 22, but that valves 115 can be provided in the upper flaps 28 in their place. If the arched cylinders 33 are also fastened in covers 45, there is the advantage that the entire flap system including the control can be installed and removed as a unit.
A throttable (118) pressure line 119 also leads from the area of the pneumatic pressure pipe 117 to the individual control flaps 40. The spoked wheel 86, which is provided for driving the feed device 106, is also designed as a control track 120 on which the balls designed as counterweights 111 of the lower flaps 29 slide. In order to make the bearings 121, 122 of the central drive shaft 90 to the feed device 106 more abrasion-proof and more wear-proof, the space 123 between these bearings 121, 122, which surrounds the central drive shaft 90, is designed as a pressure space. It is connected to the pressure line 119 and therefore has an excess pressure compared to its surroundings.
This ensures that no abrasive dust can penetrate into the shaft seals and bearings 121, 122 of the central drive shaft 90. Similar to the embodiment according to FIGS. 7 and 8, the feed device 106 carries the cam track 50 and the control cam 44 for the valves 115. The exhaust air line is connected to the feed line of the cyclone 113, i. H. the material feed line is connected, with the result that dusts from the dining area 22 again reach the cyclone 113 and are carried away from there. In the present example, the feed device is designed as a so-called killer, that is, the material to be sluiced initially falls onto the horizontal floor 127, where the kinetic energy is destroyed. The material then flows out of the mouth 126 into the feed openings 26.
The rhythm of material transfer is the same again, i.e. filling, closing, pressure equalization, emptying, pressure equalization, filling, etc.
This device differs from the previously described ones in that the lower flaps 29 are inevitably carried out by the control path 120 via the spherical counterweights 111. Furthermore, the entire lock system is closed with respect to the atmospheric pressure surrounding it, and the pressure conditions (underpressure and overpressure) already present for conveying the material are used to control the same. Compared to known lock systems between transport systems of different pressures, this has the advantage that very minimal amounts of false air occur in spite of the very high lock performance. This device variant is also very insensitive to abrasive substances, moist materials, differences in granulation and dust content.
An embodiment according to FIG. 10 allows material to be introduced into a pneumatic pressure system.
The material moves from a room under normal atmospheric pressure into an overpressure room. Inside or above the feed space 22, in which the feed device 106 rotates, is the feed funnel 108 opening into the feed device 106. The feed device 106 itself carries the drive wheel 130, which is connected via the belt 88 to the pulley 85 of the motor 12, and the Control cam 44 and the cam track 50. The control cam 44 is used to actuate individual control switches 132, which are each connected to a voltage source 135 and to a servomotor 134, here with a pull magnet.
The flaps 28 assigned to the feed openings 26 are connected to pistons 32 via rods 30. These pistons 32 are displaceable in straight cylinders 133. The cylinders again have bores 38 and are provided with control flaps 40. The pressure compensation valves 48, which are spring-loaded 47, are arranged on the upper edge of the conical insert 81 between the lock chambers 20 and the dining area 22. The cranks 41 of the control flaps 40 are connected in an articulated manner to the tie rod 136 of the pull magnet 134. Below the emptying openings 27 with the associated lower flaps 29 including counterweights 110, a funnel 101 is provided as a continuation of the drum 100, which leads into the pressure pneumatic pipe 117. A pressure line 119 which can be throttled 118 leads from the pneumatic pressure pipe 117 to the individual cylinders 133.
In contrast to the mechanical actuation of the control flaps 40 in FIGS. 1-9, these control flaps 40 are actuated here by electromagnetic elements 134 which are influenced by a control cam 44 which acts on the control switch 132. In contrast to the previous versions with fixed drums, the drive is provided at the top, which has the advantage that the goods to be sluiced can no longer come into contact with the drive wheel (130) and that shaft seals are not required. The drive system has become a bit more compact. The basic mode of operation has not changed in this device either, but it has the advantage that it is possible to transfer material from a normal pressure space into an overpressure space.
The device according to FIG. 11 basically corresponds to a section XI-XI in FIG. 8 and shows as a special feature the likewise pneumatic actuation of the lower flaps 29. It was assumed that not only for the upper flaps 28 through the in the lock and outside of these existing pressure conditions a control and actuation is possible, but that such an actuation can also be aimed for for the lower flaps 29. The lock works as an element between suction pneumatics (1) and pressure pneumatics (117). After a cyclone separator 113, the material reaches the feed device 106 of the lock, from here one after the other into the various chambers 20, from where they are transferred to the pneumatic pressure system 117.
The lower flaps 29, hinged to the conical bottom 80 of the chamber locks 20 via tabs 61, have rods 140 and pistons 142, the latter being displaceable in curved cylinders 143.
When the flaps 29 are closed, the pistons 142 release bores 148 from the cylinders 143 into a space 145 surrounding these cylinders 143, from which a line 150 rises into the dining space 22. In the area of the dining room 22, this line 150 can be closed by rotary flaps 94, which are provided with levers 95 and rollers 96.
The rotary flaps 94 can be actuated via the rollers 96 through the cam track 50. The air pressure prevailing in the pneumatic pressure system 117 is fed through a throttle point 118 by means of a line 119 to the individual cylinders 33 with the associated control flaps 40 and pistons 32 with upper flaps 28.
While the filling of the individual lock chambers 20 and the actuation of the upper flaps 28 also in the embodiment according to di. When there is an approximate pressure equilibrium between the dining space 22 and the relevant lock chamber 20, the upper flap 28 opens and a next cycle begins.
This device can be used advantageously wherever materials have to be passed between rooms with different pressures and those different from the environment. It also has the advantage that the entire pneumatic control and actuation system is self-contained, so that dust pollution in the environment is not to be expected.
In FIG. 12 a fixed chamber lock is provided in an embodiment similar to FIGS. 7-11 with an upper cyclone separator 113.
A dust air line 114 leads from the cyclone separator 113 into a dust separator 151. An inclined downpipe 152 leads from the dust separator 151 into the same collecting container 160 into which the outlet 103 of the chamber lock 170 opens. The inclined downpipe 152 of the dust separator 151 has a second flap sluice 153. In the dust separator 151 there is basically a negative pressure in that the dust-containing air is drawn through the filter. A first pivoting flap 155 of the two-flap sluice 153 assigned to the dust separator 151 is provided with a piston 158 displaceable in a cylinder 157 via a piston rod 156. The cylinder 157 is connected to the cylinder 33 of an upper flap of the chamber lock 170 via a line 159.
A second line 169 leads from the two-flap lock 153 into the corresponding chamber (20) of the chamber lock 170, the cylinder 33 of which is connected to the line 159. Both lines 159 and 169 have a non-return valve 162 and 167, the non-return valve 162 in the line 159 acting against an air flow into the cylinder 33 and in the line 169 the non-return valve 167 acting against an air flow into the two-valve lock.
A second, counterweight-loaded swivel flap 165, which is removed from the first swivel flap 155, limits the two-flap sluice 153 of the dust separator 151. This device arrangement results in the following mode of operation (reference numbers in brackets refer to FIGS. 1-11):
In the dining area 22 of the chamber lock 170 and in the area of the dust separator 151 there are approximately the same negative pressure conditions. During the filling of the chamber (20) in the chamber lock 170, the latter also has negative pressure.
This negative pressure is also maintained in the two-flap lock 153 via the non-return flap 167, which prevents dust and material from flowing into the two-flap lock 153. The flap 155 is opened by its own weight, so that dust can flow out of the dust separator 151 into the two-flap lock 153. The counterweight and the external normal pressure press the second flap 165 shut. After the chamber (20) has been filled, the control flap (40) in the cylinder 33 is opened, normal pressure closes the upper flap 28 and at the same time, through the line 159 and the non-return flap 162, the flap 155 via the piston 158 and the rod 156.
When the flap 155 is closed, this normal pressure is also effective in the two-flap lock 153 through the line 154 from the cylinder 157, which, together with the dust load, opens the lower flap 165 and transfers the dust into the collecting container 160. Because of the non-return valve 167 in the line 169, the normal pressure cannot take effect in the chamber (20). At the moment when the chamber (20) is brought to the negative pressure in the dining room (22), such a compensation also takes place in the two-flap lock 153, whereby a new cycle is initiated. Since the dust does not have to be discharged very often, it is sufficient to connect the pneumatically operated swivel flap 155 of the two-flap lock 153 to only one of the control cylinders 33 in the chamber lock 170, so that the dust is discharged with each cycle of the feed device (106).
This device has the advantage that no additional control and actuation elements are required for the lock 153 below the dust separator 151, but that this auxiliary lock 153 is controlled from the actual material lock 170. It is also within the scope of the inventive idea to actuate the lower flap 165 of the two-flap sluice 153 in the same manner, out of phase with the upper one, pneumatically.
The functionality and special features of this new type of chamber lock were shown on the basis of several exemplary embodiments. The chamber lock is characterized by its great independence from the conveyed product, granulation, dust content and moisture. H. it is very insensitive to their changes, especially because there are no relative movements of sealing parts and because the pistons to be moved are always exposed to clean fresh air. However, without departing from the inventive idea, numerous changes are possible.
We are particularly thinking of other arrangements of the pneumatic actuating pistons for the lower flaps. Further built-in components are also possible in the area of the dining room in order to disregard the flow properties of the material or the formation of harmful material deposits which are difficult to remove for reasons of clarity and simplicity of the illustration. The design of the chamber lock is also not limited to three or four chambers as shown, but any other number of chambers is easily possible. Even the two-chamber lock is easily conceivable.
Furthermore, no restrictions are seen in the control flap and pressure compensating valve designs shown, rather it is pointed out that basically any servo system can be used to actuate these elements, be it an electro-mechanical, an electro-pneumatic, an electro-hydraulic, a hydraulic-mechanical or something like that this will also be combined. For reasons of simplicity, we limited ourselves to a mechanical and an electromechanical system.
The belt is also driven, whether it is above or below, no restrictive drive variant is seen. Rather, the installation of gear motors centrally in the fixed chamber lock housing is also conceivable. For the description of the new lock device we saw the use of straight or funnel-shaped upper and lower chamber space boundaries as advantageous, but these configurations should not have a restrictive character either. Rather, it is easily possible to reduce the proportion of dead spaces by means of differently shaped chamber space boundaries.