CN103373610A

CN103373610A - 用于操作星轮给料器的方法和实施该方法的星轮给料器

Info

Publication number: CN103373610A
Application number: CN2013101386086A
Authority: CN
Inventors: B·金瑟; R·恩斯特; F·斯派克; M·斯特凡
Original assignee: Coperion GmbH
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-10-30
Also published as: CA2812583A1; DE102012206590A1; KR20130118787A; US20130277399A1

Abstract

本发明涉及一种星轮给料器（1），该星轮给料器（1）具有壳体（2）、通到该壳体内的进料甬道（3）和离开该壳体的出料甬道（5）。星轮（10）设置在甬道（3，5）之间。星轮（10）设置成能够在圆柱形星轮壳体部分（4）中围绕水平转动轴线（9a）被转动地驱动。不可转动地连接到星轮（10）上的星轮驱动轴（12）可转动地安装在所述壳体（2）中。在星轮给料器（1）的操作过程中，施加压降，使进料甬道（3）中的压力高于出料甬道（5）中的压力。在产品在进料甬道（3）和出料甬道（5）之间输送期间，以这样的转动速度操作星轮（10），即，星轮（10）的外周达到大于0.6m/s的速度。

Description

用于操作星轮给料器的方法和实施该方法的星轮给料器

技术领域

德国专利申请DE102012206590.3的内容通过引用合并在本文中。

本发明涉及一种用于操作星轮给料器（cellular wheel sluice）的方法。此外，本发明涉及一种用于实施该方法的星轮给料器。

背景技术

从现有技术例如DE4038237A1、DE29819748U1、EP0082947A1、DE3432316A1、DE19804431A1和EP1879827A2中已知各种构型的星轮给料器，星轮给料器也称作旋转送料器或旋转阀。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于星轮给料器的操作方法，使得在星轮给料器的尺寸给定的情况下增加其通过量，或者使用尺寸更小的星轮给料器实现预先确定的通过量。

根据本发明，该目的通过一种操作方法实现，该操作方法具有以下方法步骤：

-施加压降，使进料甬道中的压力大于出料甬道中的压力，

-在产品在进料甬道和出料甬道之间输送期间，以这样的转动速度操作星轮（cellular wheel），即，星轮的外周达到大于0.6m/s的速度。

实验显示：与没有压降的操作或具有相反的压降的操作相比较，通过施加从上到下的压降并以较高的外周速度操作星轮给料器，大大提高了转动速度，在其它给定的边界条件下，在该转动速度下，可获得星轮给料器的最大通过量。因此，在这些压力条件下，外周速度增加不导致通过量降低，而是导致通过量增加，这是令人吃惊的。在给定的压力和特定星轮尺寸比值的情况下，根据进料甬道和出料甬道之间的压降，极限外周速度导致较大的外周速度。申请人的大量实验系列显示，由压力协助的从星轮给料器的输出导致最大通过量或最大输出量向较高的转动速度偏移。星轮的外周的速度（换言之，星轮外周和转动速度的乘积）可大于0.62m/s，可大于0.65m/s，可大于0.7m/s，可大于0.8m/s，可大于0.9m/s，可大于1.0m/s，可大于1.1m/s，可大于1.2m/s，可大于1.3m/s，可大于1.5m/s，或甚至可更大，例如1.8m/s或2.0m/s。该速度还称作切向速度。进料甬道和出料甬道之间的压力差可以是1bar左右，可通过向进料甬道施加过压实现，可替换地也可通过向出料甬道施加负压实现。压力差可以是1bar，但是也可以高于1bar，这可通过至少在进料甬道处施加过压实现。压降可以是2bar，可高于2bar，可以是3bar，可高于3bar，可以是4bar，可高于4bar，可以是5bar，或可高于5bar。上述操作模式可存在于反应器输出给料器中，例如在典型的应用中，来自例如在PTA湿滤饼工艺中使用的诸如承压流化床干燥器、压力转动过滤器或压力过滤器的输出等。上述类型的星轮给料器的优点尤其是在例如与PTA湿滤饼工艺相结合时（换言之，在用于生产对苯二甲酸（PTA）的方法中）呈现出来，该方法例如在WO00/71226A1或JP11179115A中有描述。相应的操作方法也能够用于褐煤干燥的输出和甜菜浆从流化床干燥器的输出或矿物质从压力过滤器的输出。因为压降，所以产生了这样的优点：在以上述方式操作的星轮给料器中，还能够输送流动性差或几乎不流动的产品，例如泥浆状或高粘度和粘性产品。

用于实施根据本发明的方法的星轮给料器的优点对应于上述已结合操作方法进行描述的优点，其中，当在进料甬道中施加压降时，施加高于正常压力的压力。星轮给料器围绕水平轴线转动，并因此在组装状态下具有水平运转的驱动轴。

参数条件包括：

-在进料甬道到星轮壳体部分的过渡处的最小进料直径和星轮直径的比值在0.7和1.3之间的范围内，并且最小进料直径和星轮直径的比值可以在0.8和1.2之间的范围内，

-星轮驱动轴在星轮的基体向星轮驱动轴过渡的区域中的直径和星轮直径的比值为至少0.2，和

-在驱动轴侧的内单元格限制（inner cell limitation）的直径和星轮直径的比值在0.3和0.8之间的范围内。

这些参数条件已证实尤其适于优化通过量。最小进料直径和星轮直径之间的比值可以在0.9和1.1之间的范围内，并尤其是可以在1.0左右。已证实，根据本发明的比值D/C尤其适于确保星轮给料器在从上到下的压降下操作时具有足够的稳定性。对于直径在150mm和400mm之间的范围内的星轮，可使用至少0.25的D/C比值。对于直径在400mm和800mm之间的范围内的星轮，可使用至少0.2的D/C比值。D/C比值的下限还可以更高，例如0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或甚至更高。

根据所使用的区域和环境需求，包括在星轮叶片之间的侧向敞开的中间空间和星轮侧盘的星轮变型方案尤其适合，该星轮侧盘覆盖星轮横截面的至少一部分并且不可转动地连接到星轮叶片上。可以使用无侧盘的星轮，尤其是用于粉末输送，该无侧盘的星轮也称作敞开的星轮。当输送磨损严重的产品时，可使用具有侧盘的星轮，该侧盘可沿侧向覆盖星轮的一部分或整个直径。

由于星轮驱动轴的纵向轴线与星轮壳体部分的圆柱体轴线不重合而产生的偏心距允许补偿在操作期间作用在星轮上的重力。这尤其适用于纵向轴线相对于圆柱体轴线向进料甬道偏移的偏心距。偏心距可以在10μm和500μm之间的范围内，例如可以是20μm、50μm、100μm或200μm。

已证实，在驱动轴侧的内单元格限制的直径和星轮直径的比值D_eff/C在0.3和0.8之间的范围内对于输送特定输送介质是尤其合适的。比值D_eff/C可以在0.4和0.7之间的范围内并可以在0.5和0.6之间的范围内。可尤其是在潮湿的、泥浆状的、高粘度或粘性产品的情况下使用这种类型的星轮，这种类型的星轮还称作带隔室的星轮。在这种产品的情况下，还可以设想构造具有尽可能大的且没有障碍物的侧面的单元格。此时，腔室可以具有光滑壁并且在星轮叶片区域中没有向驱动轴轴线（换言之，可选地在间隔区域的方向上）伸出的构件。

附图说明

下面借助于附图更详细地示出本发明的实施例。

图1示意性地示出星轮给料器在轴向纵向剖面中剖开的侧视图；

图2示出沿图1中的II-II线的剖视图；

图3示出图1中的局部III的局部放大图；和

图4以与图2类似的垂直于星轮驱动轴的剖视图示出星轮给料器的另一构型。

具体实施方式

星轮给料器1具有壳体2，该壳体2在图1中在上面由进料甬道3限制，该进料甬道3通到星轮壳体孔4内。壳体2在图1中在下面由出料甬道5限制，该出料甬道5离开星轮壳体孔4。壳体2在图1中在两侧由壳体侧盖6、7限制。壳体2在图1中在前侧和后侧由另外的壳体壁限制，所述壳体壁在图1中不可见。

在图1中，星轮壳体孔4呈横向布置的中空的圆柱体的形式，该圆柱体具有圆柱体轴线9。星轮10设置成能够在星轮壳体孔4中围绕纵向轴线9a被转动地驱动，纵向轴线9a邻近圆柱体轴线9。壳体孔4是壳体2的圆柱形星轮壳体部分。

星轮10是无侧盘的。围绕纵向轴线9沿圆周方向由星轮肋板或星轮叶片11彼此隔开的扇形星轮腔室（换言之，单元格）由壳体侧盖6、7侧向限制，并且星轮10具有在星轮肋板11之间的侧向敞开的星轮腔室。因此，壳体侧盖6、7是星轮壳体孔4的端面限制。

在图1所示的星轮给料器1的未示出的可替换构型中，星轮在星轮叶片11的左端面的区域中邻近壳体侧盖6、7具有星轮侧盘11a，该星轮侧盘11a覆盖星轮10的横截面的至少一部分并且不可转动地连接到星轮肋板11上。在该可替换实施例中，星轮侧盘可从内侧（换言之，从转动轴线9a起）覆盖星轮横截面的一部分，例如星轮横截面的四分之一、三分之一、二分之一（参见也在图1中示出的侧盘变型方案11b）、三分之二或四分之三，或者也可覆盖整个星轮横截面。如果存在星轮侧盘11a、11b，则它们可选地与壳体侧盖6、7一起成为单元格的端面限制。

星轮壳体孔4形成星轮给料器1的内腔，被输送产品借助于星轮10的转动从进料甬道3经由该内腔输送到出料甬道5。

星轮10不可转动地连接到星轮驱动轴12上，该星轮驱动轴12由驱动马达12a驱动。星轮10的轴端13借助于轴向/径向轴承安装在轴接纳件或轴支承件14中，该轴端13将星轮驱动轴12轴向延伸并因此是驱动轴的一部分。轴也可以在星轮叶片11的轴向高度处的驱动轴12和在两侧的轴端13之间在其直径方面呈重复的阶梯形式。在轴向/径向轴承和星轮壳体孔4之间，星轮驱动轴12、13借助于密封组件与壳体侧盖7密封，该密封组件包括密封件和冲洗用气体管路，该密封组件在图1中未详细示出。该密封组件设置在驱动轴12、13的外壳壁和侧盖7的围绕该外壳壁的内壁之间，并相对于彼此密封这两个壁。

在进料甬道3到壳体孔4的过渡处，换言之，在进料甬道3到星轮壳体部分的过渡处，壳体2具有星轮进料横截面20，该横截面20是投影到一平面上的矩形并与圆柱体轴线9平行，该横截面20具有横截面尺寸A和与该横截面尺寸A垂直的横截面尺寸B（参见图2）。在进料侧的凸缘区域中，进料甬道3具有壳体入口横截面。根据进料甬道3的形成，所述壳体入口横截面或者星轮进料横截面20是横截面受限的（crosssection-limiting）。下面将进料甬道3的最小横截面称作最小进料横截面。该最小进料横截面具有与直径

相当的圆形最小进料横截面。如果进入壳体孔4的入口是横截面受限的，则最小进料横截面的面积是A×B。如果在进料甬道侧（换言之，上壳体入口）的直径限制为入口横截面，则最小进料横截面的面积由该入口直径决定。即使面积A×B确定为最小进料横截面，也可使该面积的当量直径对应于圆形进料甬道的直径。这适用于上述称作当量直径的最小进料直径

D_{\overset{\cdot \cdot}{A}} = \sqrt{\frac{4 AB}{π}}

星轮10的直径为数值C。最小进料直径和星轮直径的比值

在0.7和1.3之间的范围内。

驱动轴12在轴接纳件14区域的直径D和星轮直径C的比值D/C尤其也取决于星轮直径，为至少0.2。对于较大的星轮直径，例如400mm和更大的，数值D/C为至少0.2。对于较小的星轮直径，下限可稍微高一点，例如0.25。更大数值的比值D/C也是可以的，例如0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或甚至更高的数值，该数值在极端情况下甚至可达到0.9的数值。

轴在星轮体部中心部分的直径可与在轴端部分的区域中的直径不同，在星轮体部中心部分，轴12穿过壳体2。轴12在端部部分之间的直径可尤其以阶梯的形式大于在向星轮体部轴部分过渡处的直径D。最大转矩作用在轴12上处的轴直径D用于上述参数比值D/C。在轴12向星轮体部的过渡处通常如此。

星轮驱动轴12的纵向轴线9a（换言之，星轮10围绕其转动的转动轴线）与星轮壳体部分4的圆柱体轴线9不重合。根据图3的局部放大图公开了这两条轴线9a和9相互平行且相互之间具有间距E，换言之，相互之间具有偏心距。偏心距E在10μm和1mm之间的范围内，尤其是在50μm和200μm之间的范围内，例如从100μm到200μm的范围内。

偏心距E设置成使得转动轴线相对于圆柱体轴线9向进料甬道3偏移。

在星轮给料器1的操作期间，首先施加压降，使进料甬道3中的压力大于出料甬道5中的压力。压力差可在1bar左右，可大于1bar，可大于2bar，可大于3bar，可大于4bar，可以是5bar，可大于5bar，可大于6bar或甚至更大。例如，进料甬道3可处于5bar的压力下，而出料甬道5在正常压力下操作，所以进料甬道3和出料甬道5之间存在4bar的压力差。出料甬道5也可处于负压下，此时进料甬道3能够在正常压力下操作，所以存在小于1bar的压力差。

因此可通过星轮给料器1输送产品，尤其是以颗粒或粉末形式的散装物品或其它可自由流动的产品。甚至自由流动性差的产品，尤其是潮湿的、泥浆状的、高粘度或粘性产品，也可通过以上述方式操作的星轮给料器1输送。在产品在进料甬道3和出料甬道5之间输送期间，星轮10以这样的转动速度操作，即，星轮的外周（换言之，星轮肋板11的径向外边缘21）达到大于0.6m/s的速度。该速度可大于0.8m/s，可大于1.0m/s，可大于1.5m/s或可甚至更高。

在进料甬道3和出料甬道5之间的压力差与重力一起协助星轮10输送产品。假设星轮肋板11相对于壳体2相应地密封，产品从各敞开的星轮腔室进入出料甬道5的输出发生时压力急剧下降，存在于所述腔室中的产品喷射到出料甬道5内。当产品压入敞开的星轮腔室中时，产品从进料甬道3进入敞开的星轮腔室也在压力差的协助下进行。

图4以与图2类似的视图示出星轮给料器22的类似构型。与上述结合根据图1至图3的星轮给料器1已描述的构件对应的构件具有相同的附图标记，因此不再详细描述。

星轮给料器22的壳体2在限制壳体孔4的壳体壁中具有通道23，该通道23可用于引导传热介质，以控制壳体2的温度。

在星轮给料器22中，星轮驱动轴12的有效直径D_eff被在轴侧的附加单元格壁24扩大，该单元格壁24是单元格的分隔壁限制。在单元格壁24和实际的星轮驱动轴12之间存在扇形腔25，该扇形腔25不用于产品输送。比值D_eff/C可以在0.3和0.8之间的范围内，可以在0.4和0.7之间的范围内并且可以在0.5和0.6之间的范围内。

Claims

1.一种用于操作星轮给料器（1;22）的方法，其中，所述星轮给料器（1;22）具有：

-壳体（2），该壳体（2）具有：

--从上面通到所述壳体（2）内的进料甬道（3），以及

--从下面离开所述壳体（2）的出料甬道（5），

-星轮（10），该星轮（10）设置在所述进料甬道（3）和所述出料甬道（5）之间，并设置成能够在所述壳体（2）的圆柱形星轮壳体部分（4）中围绕水平转动轴线（9a）被转动地驱动，以及

-星轮驱动轴（12），该星轮驱动轴（12）不可转动地连接到所述星轮（10）上并可转动地安装在所述壳体（2）中，

该方法包括以下步骤：

-施加压降，使所述进料甬道（3）中的压力大于所述出料甬道（5）中的压力，

-在产品在所述进料甬道（3）和所述出料甬道（5）之间输送期间，以这样的转动速度操作所述星轮（10），即，所述星轮（10）的外周达到大于0.6m/s的速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在所述进料甬道中施加压降时，施加高于正常压力的压力。

3.一种用于实施操作星轮给料器（1;22）的方法的星轮给料器，其中，所述星轮给料器（1;22）具有：

-壳体（2），该壳体（2）具有：

--从上面通到所述壳体（2）内的进料甬道（3），以及

--从下面离开所述壳体（2）的出料甬道（5），

所述方法包括以下步骤：

-在产品在所述进料甬道（3）和所述出料甬道（5）之间输送期间，以这样的转动速度操作所述星轮（10），即，所述星轮（10）的外周达到大于0.6m/s的速度；

其中，当在所述进料甬道中施加压降时，施加高于正常压力的压力。

4.根据权利要求3所述的星轮给料器，其特征在于，在所述进料甬道（3）到所述星轮壳体部分（4）的过渡处的最小进料直径（

）和星轮直径（C）的比值（/C）在0.7和1.3之间的范围内。

5.根据权利要求4所述的星轮给料器，其特征在于，所述最小进料直径（

）和所述星轮直径（C）的比值在0.8和1.2之间的范围内。

6.根据权利要求3所述的星轮给料器，其特征在于，所述星轮驱动轴（12）在所述星轮（10）的基体向所述星轮驱动轴（12）过渡的区域中的直径（D）和星轮直径（C）的比值（D/C）为至少0.2。

7.根据权利要求3所述的星轮给料器，其特征在于，该星轮给料器包括在所述星轮叶片（11）之间的侧向敞开的中间空间。

8.根据权利要求3所述的星轮给料器，其特征在于，星轮侧盘（11a，11b）覆盖星轮横截面的至少一部分且不可转动地连接到星轮叶片（11）上。

9.根据权利要求3所述的星轮给料器，其特征在于，所述星轮驱动轴（12）的水平转动轴线（9a）与所述星轮壳体部分（4）的圆柱体轴线（9）不重合。

10.根据权利要求9所述的星轮给料器，其特征在于，所述水平转动轴线（9a）相对于所述圆柱体轴线（9）向所述进料甬道（3）偏移。

11.根据权利要求3所述的星轮给料器，其特征在于，在所述驱动轴侧的内单元格限制的直径（D_eff）和星轮直径（C）的比值在0.3和0.8之间的范围内。