CH637085A5 - Cellular lock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenschleuse, insbesondere io für eine pneumatische Förderanlage, mit einem in einem Gehäuse gelagerten, mindestens eine radial nach aussen offene Zelle aufweisenden Drehkörper, der zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Gehäuses, die auf der Bahn der Zellenöffnung liegen, gegenüber dem Gehäuse 15 abgedichtet ist und in jeder Stellung den Durchgang sperrt.

Die bekannten Zellenschleusen dieser Art haben meist Drehkörper aus zwei parallelen Kreisscheiben, zwischen denen radiale Schotten die Zellen bilden. Das Gehäuse liegt allseitig eng am Drehkörper an. Die genannten Schotten strei-20 chen mit ihren Stirnseiten, die irgendeine Dichtleiste tragen können, daran entlang. Die Kreisscheiben haben häufig eine Art Labyrinthdichtung mit dem Gehäuse.

Diese Zellenschleusen sind bis zu etwa 0,8 atü Druckunterschied zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang ein-25 satzfähig. Bei grösseren Überdrücken wird die Durchlässigkeit zu gross, insbesondere an den Stirnseiten der Schotten und in den Eckkanten zwischen dem Mantel und den Seitenwänden des Gehäuses.

Um mit höheren Drücken arbeiten zu können, muss 30 man deshalb auf andere Lösungen ausweichen. Beim Entleeren eines Baustoffsilos zur penumatischen Förderung zu Putzmaschinen lässt man z.B. das Material chargenweise aus dem Silo in eine darunter angebrachtes Zwischengefäss fallen, schliesst dieses dann gegenüber dem Silo ab und för-35 dert anschliessend mit etwa 2 atü Druck pneumatisch daraus ab. Eine dichte Zellenschleuse wäre dem weitaus vorzuziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellenschleuse zu schaffen, die grössere Druckunterschiede zwi-40 sehen ihrem Eingang und ihrem Ausgang erlaubt.

Die erfindungsgemässe Zellenschleuse stimmt in der eingangs angegebenen Merkmalskombination mit den bekannten Zellenschleusen überein und unterscheidet sich von diesen dadurch, dass der Drehkörper eine zwischen zwei nahe 45 dem Eingang und Ausgang des Gehäuses angeordneten Dichtringen sitzende, mindestens teilweise hohle Kugel ist, die als Zellenöffnung(en) einen Ausschnitt bzw. Ausschnitte in dem Kugelmantel in solcher Anordnung aufweist, dass in jeder Drehstellung der Kugel einer der beiden Dichtrin-50 ge ringsherum an der Kugeloberfläche anliegt.

Dies ist das Bauprinzip des Kugelventils, angewendet auf eine Zellenschleuse. Das Kugelventil hat sich als das mit Abstand funktionssicherste und dichteste Absperrorgan in der pneumatischen Förderung erwiesen. Seine Eigen-55 Schäften werden hier auf eine Zellenschleuse übertragen.

Die Sperrung des Durchgangs in jeder Stellung der Kugel bedeutet, dass bei der Zellenschleuse, anders als beim Kugelventil, erstens die Kugel selbst keinen Durchgang bieten darf und zweitens jeweils nur eine Zellenöffnung einen 60 der beiden Dichtringe kreuzen darf, weil sonst der Raum zwischen der Kugel, dem Gehäuse und den Dichtringen am Eingang sowie am Ausgang der Schleuse zugänglich wäre und damit einen Durchlass böte. Es liegt also immer einer der beiden Dichtringe voll an der Kugel an, so dass 65 die Zellenschleuse hier auf ihrem gesamten Querschnitt geschlossen und gedichtet ist. Der Dichtring bleibt dabei unverändert, die Kugel gleitet mit gleichbleibender Oberfläche an ihm vorbei, und der Anpressdruck kann, lediglich

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durch axiales Andrücken der beiden Dichtringe, zwischen denen die Kugel sitzt, ziemlich hoch eingestellt und auch bei Verschleiss nachgestellt werden. Damit wird eine wesentlich bessere Dichtwirkung erzielt als nach dem Stande der Technik. Die neue Zellenschleuse lässt Druckunterschiede von 2 bis 4 atü zu. Die Dichtheit ist auch unabhängig von der Temperatur des geförderten Materials; die Dichtringe können Wärmedehnungen der Kugel durchaus aufnehmen.

Eine besonders einfache, zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Kugel nur eine Zelle im wesentlichen vom gesamten Rauminhalt der Kugel aufweist. Die Kugel hat also nur einen Ausschnitt als Zellenöffnung. Der Durchmesser dieser Zellenöffnung kann etwa die Grösse des Innendurchmessers der Dichtringe haben.

Die Kugel kann jedoch zur Steigerung der Förderkontinuität auch zwei gegenüberliegende Zellen erhalten, deren Zellenöffnungen sich im wesentlichen nur auf einer Seite einer längs durch die Drehachse der Kugel gelegten Schnittebene erstrecken, damit sie nicht gleichzeitig einen der Dichtringe kreuzen. Um die Zellenöffnungen trotzdem möglichst gross zu machen, kann man ihnen einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser etwa von der Grösse des Innendurchmessers der Dichtringe geben.

Stattdessen kann man die Kugel auch mit zwei gegenüberliegenden Zellen mit im wesentlichen auf einer Kugelachse liegenden Zellenöffnungen versehen, in die von innen her Deckel von der Form des ausgeschnittenen Kugelmantelteils einsetzbar sind, so dass bei eingesetztem Deckel eine ununterbrochene Kugeloberfläche gegeben ist. Die Zellen und die Deckel sind dann vorzugsweise als Kolben und Zylinder ausgebildet. Die Kolben können durch eine Mechanik bewegbar sein, deren Bewegung sich von der Drehung der Kugel gegenüber einer in sie eingreifenden feststehenden Achse herleitet. Auch durch eine Pneumatik oder eine Hydraulik können die Kolben bewegbar sein, die durch eine auf der Drehachse in die Kugel eingeführte Leitung gespeist ist. Die auf einer Kugelachse liegenden Zellenöffnungen haben vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als die Dichtringe, damit Zeit zum Öffnen bzw. Schlies-sen der Zelle ist, während sich die Öffnung bei ihrem Umlauf innerhalb eines Dichtrings befindet.

Vorzugsweise ist die Kugel auf einer Seite mittels einer Antriebswelle und auf der anderen Seite mittels einer feststehenden Achse gelagert. Die letztere Achse ist jedoch nicht unbedingt nötig, da die Kugel bereits durch die beiden Dichtringe einen definierten Sitz hat.

Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem Zylindermantel und zwei ringförmigen Stirnwänden, die die in den Ecken des Gehäusequerschnitts in Anlage an den Stirnwänden, dem Zylindermantel und der Kugel angeordneten Dichtringe an die Kugel andrücken und die gegenüber dem Zylindermantel axial nachstellbar sind. Mit der Nachstellung der Stirnwände gegenüber dem Zylindermantel kann Verschleiss der Dichtringe ausgeglichen werden. Die dabei notwendige Dichtung zwischen den Stirnwänden und dem Zylindermantel übernehmen die Dichtringe selbst; bei der vorgeschlagenen Anordnung ergibt sich von selbst eine Andrückung der Dichtringe auch an den Zylindermantel. Die Dichtung kann hier jedoch auch noch verstärkt werden durch Ausbildung einer Dichtlippe am Rande des Dichtrings, die durch den in dem betreffenden Raum entstehenden Druck des Mediums an den Zylindermantel angepresst wird.

Schliesslich wird als besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer solchen Zellenschleuse vorgeschlagen, sie unmittelbar über einem Belüftungsboden am Anfang einer pneumatischen Förderleitung zur Entleerung eines Baustoffsilos und Versorgung von Putzmaschinen anzubringen.

Die Zellenschleuse ist wesentlich leichter, kleiner und handlicher und damit leichter montierbar als der oben erwähnte Zwischenbehälter. Die Bauhöhe des Baustoffsilos kann verkleinert und damit die Standsicherheit erhöht werden. Darüber hinaus ist die Zellenschleuse weit billiger als der Zwischenbehälter.

Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder.

Fig. 1 zeigt eine Zellenschleuse in senkrechtem Schnitt.

Fig. 2 zeigt eine andere Zellenschleuse in senkrechtem Schnitt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Zellenschleuse in senkrechtem Schnitt.

Am trichterförmig auslaufenden unteren Ende 1 eines mit Putzgips gefüllten Standsilos ist eine von Hand zu betätigende Verschlussklappe 2 mit ihrem Rahmen 3 angeflanscht. Sie ist in Öffnungsstellung gezeichnet.

In gleicher Weise ist an dem Rahmen 3 der Verschlussklappe eine Zellenschleuse 4 befestigt.

Die Zellenschleuse 4 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 5, einem darin gelagerten Drehkörper 6 und einem seitlich an dem Gehäuse sitzenden Antrieb 7 für den Drehkörper.

Das Gehäuse 5 setzt sich aus einem Zylindermantel 8 und zwei ringförmigen Stirnwänden 9 und 10 zusammen, die mit ringförmigen Ansätzen 11 in den Zylindermantel 8 greifen und an Flanschen des Zylindermantels 8 bei 12 angeschraubt sind. Die obere Stirnwand 9 ist mit einem Tichter 13 versehen; dieser bildet den Übergang von dem Rahmen 3 der Verschlussklappe zu den Gehäuse 5. An der unteren Stirnwand 10 sitzt eine pneumatische Fördereinheit 14.

Beide Stirnwände 9 und 10 fassen zwischen ihrem ringförmigen Ansatz 11 und einer Umbiegung 15 an ihrem Innenumfang einen Dichtring 16, z.B. aus Teflon, ein. Der Dichtring 16 erstreckt sich jeweils über den Ansatz 11 hinweg nach aussen bis an den Zylindermantel 8. Hier liegt er auf einem Teil der axialen Höhe mit einer Lippe 17 an, die durch eine Nut 18 gebildet wird. Zur Gehäusemitte hin haben die beiden Dichtringe 16 eine schräge Anlagefläche 19 für den Drehkörper 6.

Der Drehkörper 6 ist eine Hohlkugel, z.B. von 20 1 Raumhinhalt, mit einer kreisförmigen Öffnung 20 etwa vom lichten Durchmesser der Stirnwände 9 und 10. Er ist auf der einen Seite gelagert durch eine Antriebswelle 21 und auf der anderen Seite durch eine feststehende Achse 22, die beide vom Zylindermantel 8 her in inwendige Stutzen

23 und 24 der Hohlkugel eingreifen. Die Antriebswelle 21 ist gegenüber dem Gehäuse 8 abgedichtet durch einen Dichtring 25, der sie ausserhalb des Zylindermantels 8 in einer an diesen angeschweissten Büchse 26 umgibt. Eine Dichtung gegenüber der Kugel ist nicht vorgesehen. Die Antriebswelle 21 steckt einfach in dem Stutzen 23 und ist mit ihm durch eine Feder 27 drehfest verbunden. Der das Drehlager für die feststehende Achse 22 bildende Stutzen

24 ist am inneren Ende geschlossen; die Achse 22 sitzt dicht am Gehäuse 8.

Der Antrieb 7 ist ein an einen Flansch 28 der erwähnten Büchse 26 angeschraubter Getriebemotor mit beispielsweise zwei U/min an seiner Abtriebswelle, die als die Antriebswelle 21 des Drehkörpers dient.

Die pneumatische Fördereinheit 14 umfasst einen an der unteren Stirnwand 10 sitzenden Topf 29, einen schräg in diesem angeordneten Belüftungsboden 30, eine darunter in den Topf 29 seitlich einmündende Pressluftzuführung 31 und

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einen auf der anderen Seite aus dem Topf 29 herausführenden Anschluss 32 für eine Förderleitung.

Die Arbeitsweise ist folgende:

Der aus der Hohlkugel bestehende Drehkörper 6 wird durch die Antriebswelle 21 ständig gedreht.

Wandert die Öffnung 20 in den oberen Dichtring 16, so fällt aus dem unteren Ende 1 des Silos Material in die Hohlkugel und füllt sie. Wandert die Öffnung 20 in den unteren Dichtring 16, so fällt das Material aus der Hohlkugel in den Topf 29. Darin wird es von der durch die Pressluftzuführung 31 einströmenden und durch den Belüftungsboden 30 hindurchtretenden Pressluft erfasst und in den Anschluss 32 der Förderleitung hinein ausgetragen. Sofern nötig, kann die Entleerung der Hohlkuge unterstützt werden mittels Einblasen von Pressluft durch die Achse 22 und den Stutzen 24 hindurch, die dafür in einfacher Weise eingerichtet werden können. Dabei ist der Querschnitt des Gehäuses 5 immer verschlossen, entweder an dem unteren Dichtring 16 oder an dem oberen Dichtring 16. Die Öffnung 20 kreuzt jeweils nur einen von beiden; ihr Durchmesser ist kleiner als der Abstand der beiden Dichtringe voneinander. Kreuzt die Öffnung 20 den unteren Dichtring 16, so wird der Zwischenraum zwischen der Hohlkugel und der Gehäusewandung ebenso unter den Pressluftdruck gesetzt wie das Innere der Hohlkugel. Der Druck presst dann die Lippen 17 an den Zylindermantel 8 an und verstärkt damit hier selbst die Dichtung. Die an den Anlageflächen 19 der Dichtringe gegenüber der Hohlkugel benötigte Anpresskraft kommt aus den Verschraubungen 12, die bei Verschleiss des Dichtrings immer nachgestellt werden können. Die Anpressung des Dichtrings an die Kugel lässt infolge der Schrägstellung der Anlagefläche zur Anpresskraft eine in dem Dichtring nach aussen wirkende Kraft entstehen, die zu einer weiteren Anpressung an den Zylindermantel 8 führt.

Kreuzt die Öffnung 20 den oberen Dichtring 16, so werden der Hohlraum der Kugel und der Zwischenraum zwischen der Kugel und dem Gehäuse nach oben in das Silo hinein entspannt. Am unteren Dichtring 16 ist das Gehäuse 5 durch den Kugelmantel abgeschlossen.

Die in Fig. 2 dargestellte Zellenschleuse weist statt des Drehkörpers 6 einen etwas abgewandelten Drehkörper 33

auf. Im übrigen ist ihr Aufbau wie vorstehend beschrieben. Gleiche Teile haben gleiche Bezugszeichen.

Der Drehkörper 33 ist wiederum eine Hohlkugel, jedoch mit zwei Zellen 34. Die Öffnungen 35 der Zellen liegen 5 beide auf derselben Seite der Kugelmittelachse; sie nehmen jeweils ungefähr die Hälfte der Öffnung 20 im Drehkörper 6 ein. In der Zeichnung ist diese Anordnung um 90° verdreht dargestellt, wie in der Mitte mit dem gebogenen Pfeil angedeutet. Sie hat zur Folge, dass immer nur eine Öffnung io 35 einen Dichtring 16 kreuzt und immer am anderen Dichtring 16 der Gehäusequerschnitt geschlossen ist.

Fig. 3 zeigt in- einer Zellenschleuse von sonst wiederum gleichem Grandaufbau einen dritten Drehkörper 36.

Er weist ebenfalls zwei Zellen 37 auf, jedoch mit gegenüberliegenden Zellenöffnungen 38. Die Zellen 37 sind als Zylinder gestaltet, in denen Kolben 39 verschiebbar sind. Die Kolben tragen Kugelkalotten 40 von der Form des an den Zellenöffnungen 38 fehlenden Kugelmantelabschnitts. 2o Beide Kolben 39 sitzen an einer gemeinsamen Kolbenstange 41, die durch einen Pneumatikzylinder 42 hindurchgeführt und durch diesen verschiebbar ist; der Pneumatikzylinder 42 wird gehalten und gespeist über eine ihrerseits von dem Stutzen 24 gehaltene und durch diesen sowie durch 25 die feststehende Achse 22 aus dem Gehäuse hinausgeführte Koaxialleitung 43.

Immer dann, wenn die beiden Zellenöffnungen 38 in die Ringe 16 gelangt sind, werden durch eine entsprechende Steuerung der Pneumatik die beiden Kolben 39 aus ihrer 30 einen Endstellung in die andere verschoben. Dabei wird oben die Zelle 37 für die Materialaufnahme freigegeben und unten das Material aus der Zelle ausgestossen und die Kugeloberfläche durch die Kugelkalotte 40 geschlossen. Bei ihrem anschliessenden Austritt aus dem unteren Dichtring 35 16 bleibt hier der Gehäusequerschnitt geschlossen, desgleichen später oben bei dem Eintritt in den oberen Dichtring 16. Erst wenn sich die Öffnungen 38 vollständig im Innenumfang der Dichtringe befinden, verschiebt der Pneumatikzylinder 42 die Kolben nach der anderen Seite. Damit Zeit 40 genug für diesen Vorgang bleibt, ist der Durchmesser der Zellenöffnungen 38 etwas kleiner als der Innendurchmesser der Dichtringe 16.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (13)

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1. Zellenschleuse, insbesondere für eine pneumatische Förderanlage, mit einem in einem Gehäuse gelagerten, mindestens eine radial nach aussen offene Zelle aufweisenden Drehkörper, der zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Gehäuses, die auf der Bahn der Zellenöffnung liegen, gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist und in jeder Stellung den Durchgang sperrt, dadurch gekennzeichnet,

dass der Drehkörper (6; 33; 36) eine zwischen' zwei nahe dem Eingang und Ausgang des Gehäuses angeordneten Dichtringen (16) sitzende, mindestens teilweise hohle Kugel ist, die als Zellenöffnung(en) (20; 35; 38) einen Ausschnitt bzw. Ausschnitte in dem Kugelmantel in solcher Anordnung aufweist, dass in jeder Drehstellung der Kugel einer der beiden Dichtringe (16) ringsherum an der Kugeloberfläche anliegt.

2. Zellenschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (6) nur eine Zelle im wesentlichen vom gesamten Rauminhalt der Kugel aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Zellenschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zellenöffnung (20) etwa die Grösse des Innendurchmessers der Dichtringe (16) hat.

4. Zellenschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (33) zwei gegenüberliegende Zellen (34) aufweist, deren Zellenöffnung (35) sich im wesentlichen nur auf einer Seite einer längs durch die Drehachse der Kugel (33) gelegten Schnittebene erstrecken und etwa halbkreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser etwa von der Grösse des Innendurchmessers der Dichtringe (16) haben.

5. Zellenschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (36) zwei gegenüberliegende Zellen (37) mit im wesentlichen auf einer Kugelachse liegenden Zellenöffnungen (38) aufweist, in die von innen her Deckel (40) von der Form des ausgeschnittenen Kugelmantelteils einsetzbar sind.

6. Zellenschleuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (37) und die Deckel (40) als Kolben und Zylinder ausgebildet sind.

7. Zellenschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben durch eine Mechanik bewegbar sind, deren Bewegung sich von der Drehung der Kugel gegenüber einer in sie eingreifenden feststehenden Achse herleitet.

8. Zellenschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (39) durch eine Pneumatik (42) oder Hydraulik bewegbar sind, die durch eine auf der Drehachse (22) in die Kugel (36) eingeführte Leitung (43) gespeist ist.

9. Zellenschleuse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zellen-Öffnungen (38) eine kleinere Grösse als der Innendurchmesser der Dichtringe (16) hat.

10. Zellenschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (6; 33; 38) auf einer Seite mittels einer Antriebswelle (21) und auf der anderen Seite mittels einer feststehenden Achse (22) gelagert ist.

11. Zellenschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus einem Zylindermantel (8) und zwei ringförmigen Stirnwänden (9) besteht, die die in den Ecken des Gehäusequerschnitts in Anlage an den Stirnwänden (9), dem Zylindermantel (8) und der Kugel (6; 33; 36) angeordneten Dichtringe (16) an die Kugel (6; 33; 36) andrücken und die gegenüber dem Zylinder mante! (8) axial nachstellbar sind.

12. Zellenschleuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (16) an dem Zylindermantel (8) mit einer Dichtlippe (17) anliegen.

13. Verwendung einer Zellenschleuse (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 über einem Belüftungsboden (30) am Anfang einer penumatischen Förderleitung (32) zur Entleerung eines Baustoffsilos (1) und Versorgung von Putz-5 maschiiien.