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Die
Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei
Zellenradschleusen, vor allen Dingen zur pneumatischen Förderung,
kommt es, besonders wenn zwischen dem Ort der Gutzuführung
in die Zellenradschleuse und dem Ort der Entleerung aus der Zellenradschleuse
eine Druckdifferenz besteht, zu erheblichen Leckluftströmungen
in der Zellenradschleuse. Diese Leckluftströmungen bedingen
eine signifikante Senkung der Energieeffizienz der Anlage durch überströmende
Förderluft. Bei leichten Stoffen, wie Pulvern oder Sekundärbrennstoffen
kann die Leckluft darüber hinaus zu einem pulsierenden
Anstau des Materials im Zugabeschacht zur Zelleradschleuse oder
sogar zu einem völligen Verschluss des Zugabeschachtes
mit Material und damit zur Funktionsunfähigkeit der Zellenradschleuse
führen. Der quantitativ größte Teil der
Leckluft ist dabei durch radiale Undichtigkeiten zwischen dem statischen
Gehäuse und dem sich drehenden Zellenrad der Zellenradschleuse
bedingt.
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Zur
Vermeidung von radialen Undichtigkeiten zwischen dem rotierenden
Zellradschleusenrad und dem Gehäuse wird das Zellenrad üblicherweise so
in das Gehäu se eingepasst, dass es berührungslos
in diesem rotieren kann. Auf Grund von Fertigungstoleranzen und
auf Grund von temperaturbedingten Ausdehnungen wird heute jedoch
eine Toleranz von 0,3 mm zwischen dem Zellenrad und dem Gehäuse
als Minimalwert angesehen.
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Bei
einer Zellenradschleuse gemäß der
DE 10 2004 001 965 A1 wird
sogar eine erforderliche Toleranz von 0,5 mm vorgeschlagen, die
zwingend erforderlich ist, um eine Berührung des rotierenden
Zellenrades mit dem Gehäuse und damit eine Beschädigung
der Gehäuseinnenwand zu vermeiden. Da sich aber, verschleißbedingt
diese Toleranzen in relativ kurzer Zeit bis auf 0,6 bis 0,8 mm und
partiell sogar darüber hinaus vergrößern
können, kann bereits diese Toleranz eine Leckluftrate bedingen,
die einen weiteren Betrieb der Zelleradschleuse nicht mehr ermöglicht.
(
W. SIEGEL „Pneumatische Förderung" Vogel-Buchverlag
1991) Dieser Verschleiß wird vor allen Dingen
durch Staub-Abrasion im Spalt zwischen dem Zellenrad und dem Gehäuse
infolge der staubhaltigen Leckluftströmung und durch Störstoffe, beispielsweise
bei Sekundärbrennstoffen, hervorgerufen, jedoch weniger
durch direkte oder indirekte Materialreibung zwischen den Zellenradsteg-Enden und
dem Gehäuse. In ihren Abmessungen größere Störstoffe,
die teilweise einen erheblichen Anteil an dem zu fördernden
Material haben, bewirken einen ungleichmäßigen
Abtrag der Stege des Zellenrades, teilweise als Scharten oder Ausbrüche.
Damit wird die Ausbildung eines ungleichmäßigen
Luftspaltes zwischen dem Zellenrad und dem Gehäuse hervorgerufen.
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Vielfach
werden durch Federdruck o. ä. nachstellbare metallische
Dichtleisten verwendet. Diese sind jedoch nur wirksam, wenn die
Dichtleisten einem gleichmäßigen Abtrag durch
Abrasion unterliegen. Die Größe der Leckluftströmung,
die durch Scharten oder Ausbrüche in den Leisten u. ä.
hervorgerufen wird, kann damit nicht begrenzt oder vermindert werden.
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Weiterhin
wurde gemäß der
DE 10 2004 01 4736 A1 vorgeschlagen,
sowohl das Gehäuse als auch das Zellenrad konisch auszubilden
und den Luftspalt zwischen Gehäuse und Zellenrad durch das,
durch Federkraft unterstützte Nachstellen des Zellenrades
in axialer Richtung konstant zu halten. Diese konstruktive Ausbildung
ist jedoch ist jedoch auch nur wirkungsvoll, wenn der Abtrag der
Zellenstege über die gesamte Länge jedes einzelnen
Zellensteges und darüber hinaus bei allen Zellenstegen gleichmäßig
erfolgt.
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Es
ist weiterhin bekannt die Dichtflächen an den Stegen des
Zellenrades aus Gründen des Verschleißschutzes
mit Keramikplatten zu belegen (Chemie-Technik 32 (2003)
5, S. 110 ff). Derartige Platten haben zwar eine hohe Standzeit,
erfordern aber auch das Einhalten einer relativ großen
Fertigungstoleranz zwischen dem Gehäuse und den Zellenradstegen.
Zudem sind derartige Beschichtungen sehr kostenintensiv und relativ
schwer zu realisieren. Sie neigen bei härteren Störstoffen
auf Grund ihrer eigenen Harte bzw. Sprödheit zu Abplatzungen
und somit auf Grund des partiell vergrößerten
Spaltes zu einer Vergrößerung der Leckluftrate.
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In
einigen Zellenradschleusen werden die Dichtkanten des Zellenrades
zum Gehäuse mit jeweils einem Hartmetallstreifen je Zellensteg
versehen, der eine Schneidwirkung auf eventuelle Störstoffe
ausüben soll und über längere Zeit gegenüber der
Abrasion durch den Staub in der durch den Spalt strömenden
Leckluft standhält. Derartige Zellenradschleusen sind auch
unter der Bezeichnung „Messerschleusen” bekannt.
Auch bei dieser Lösung muss ein konstruktiv bedingter Spalt
eingehalten werden, der sich abrasionsbedingt und infolge der Zerkleinerung
der Störstoffe während des Betriebes vergrößert.
Zudem sind derartige Messerstreifen, in Abhängigkeit von
dem geforderten Material, oftmals schon nach kurzer Zeit verschlissen.
In der Patentschrift
DE 10
2004 001 965 A1 wird zusätzlich zu den metallischen,
sogenannten harten Stegabdichtungen an der Zellenradschleuse eine
weitere, statische Schneidkante im Einlaufschacht der Zellenradschleuse
vorgeschlagen. Diese zusätzlich Schneidkante verhindert
aber auch nicht das Problem der Vergrößerung der
Leckluftströmung durch die Spaltvergrößerung während
des Betriebes der Schleuse.
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Weiterhin
ist es bekannt an den Dichtkanten des Zellenrades zum Gehäuse
elastische Dichtleisten anzubringen (
MAROTZ, G. u. a., Cement
International 6 (2008) 5, S. 44 ff), die den Spalt auf
Grund ihrer Elastizität praktisch völlig verschließen
und damit eine sehr gute Dichtwirkung bedingen. Als Material für
derartige Dichtleisten werden Gummi, Polyurethan u. ä.
verwendet. Diese Materialien sind, da sie eine eigene Schmierfunktion
entwickeln und auf Grund ihrer Elastizität, über
einen langen Zeitraum sehr beständig gegenüber
Abrasion. Sie sind jedoch sehr anfällig gegenüber
größeren und vor allen Dingen harten Störstoffen
im zu fördernden Material, wie sie beispielsweise in Sekundärbrennstoffen
in großem Umfang enthalten sind. Bei solchen Materialien haben
die Dichtleisten vor allen Dingen auf Grund von Beschädigungen
nur eine sehr geringe Standzeit. Diese Erkenntnis wird u. a. auch
durch die Ausführungen in der Patentschrift
DE 10 2004 001 965 A1 bestätigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zellenradschleuse mit
den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, vorzugsweise für die
pneumatische Förderung, so weiterzuentwickeln, dass bei
einer einfachen Ausführung, einer hohen Betriebsstandzeit
ein gutes Abdichtverhalten gegenüber dem Leckluftdurchtritt
zwischen den Zellenradstegen und dem Gehäuse der Zellenradschleuse
erreicht wird, auch wenn das mittels der Zellenradschleuse zu fördernde
Material in ihren Abmessungen größere Störstoffe
enthält.
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Die
gestellte Aufgabe wird gelöst, indem jedes Dichtelement
als Doppeldichtung ausgebildet ist, die aus zwei beabstandeten Dichtstreifen
besteht, und dass die beiden Dichtstreifen aus Materialien mit unterschiedlichen
Härtegraden bestehen.
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Die
an jedem Zellenradsteg angeordneten Dichtstreifen unterschiedlicher
Härte können nun gegenüber der Innenfläche
des Gehäuses unterschiedlich eingestellt werden. Dadurch
kann eine vollständige Abdichtung des Spaltes zwischen
den äußeren Flächen des Zellenrades und
der Innenfläche des Gehäuses erfolgen. Dadurch
wird der Anteil der sogenannten Leckluft zumindest deutlich, um
ca. 80%, herabgesetzt, insbesondere bei einer pneumatischen Förderung
wird dadurch die Effizienz des Förderaggregates erhöht.
Besonders wird die Laufzeit deutlich erhöht. Es hat sich
gezeigt, dass man von einer zwei- bis dreifachen Laufzeit ausgehen
kann.
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In
bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass ein Dichtstreifen
formstabil ausgebildet und vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff
besteht, und dass der andere Dichtstreifen aus einem elastisch verformbaren
Material, vorzugsweise aus Gummi oder einem gummiähnlichen
Kunststoff besteht. Der formstabile Dichtstreifen kann beispielsweise
aus den üblicherweise im Maschinenbau verwendeten Stählen
bestehen. Sofern das Fördergut noch holzartige Bestandteile
enthält, kann dieser formstabile Dichtstreifen auch noch
eine Schneidkante erhalten.
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Es
ist ferner vorgesehen, dass jeder Dichtstreifen mit dem größeren
Härtegrad bzw. der formstabile Dichtstreifen, in Umlaufrichtung
des Zellenrades gesehen, vorauslaufend und der Dichtstreifen aus
dem Material mit der geringeren Härte bzw. der elastisch
verformbare Dichtstreifen nachlaufend an dem jeweiligen Zellenradsteg
angeordnet ist.
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Um
die Funktion noch weiter zu verbessern und dabei eine gegenüber
den herkömmlichen Systemen größere Betriebsstandzeit
zu erreichen, ist vorgesehen, dass die der Innenfläche
des Gehäuses zugewandt liegende Kante jedes Dichtstreifens
mit der größeren Harte im Abstand zur Innenfläche
des Gehäuses steht, und dass der Dichtstreifen mit der geringeren
Harte mit seiner der Innenfläche des Gehäuses
zugewandten Kante daran dichtend anliegt. Dadurch wird eine vollkommene
Abdichtung des Spaltes zwischen der Innenfläche des Gehäuses
und dem jeweiligen Dichtelement erreicht. Diese Wirkung wird besonders
noch dadurch erreicht, dass der Dichtstreifen unter elastischer
Verformung an der Innenfläche des Gehäuses anliegt.
Selbst bei einer Abnutzung bleibt dann diese Dichtwirkung immer
noch erhalten. Da dieser elastisch verformbare Dichtstreifen nachlaufend
an jedem Zellenradsteg angeordnet ist, wird er entgegen der Drehrichtung
des Zellenrades verformt oder anders ausgedrückt, bezogen
auf den Durchmesser der äußeren Kanten des elastischen
Dichtstreifens im unmontierten Zustand ist er größer
als der Innendurchmesser des Gehäuses.
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Um
das Eindringen von Störstoffen in den Spalt zwischen dem
Gehäuse und den Zellenradsteg-Enden zumindest weitgehend
zu vermeiden ist der in den Zuführschacht zur Zellenradschleuse
ein Vorabweiser vorgesehen.
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Anhand
der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung noch näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Zellenradschleuse
in Schnittdarstellung.
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Aus
Gründen der vereinfachten Darstellung ist in der 1 nur
ein Ausschnitt der Zellenradschleuse dargestellt. Das ebenfalls
nur andeutungsweise dargestellte, rotierend antreibbare Zellenrad enthält
mehrere im Winkelabstand zueinander stehende Zellenradstege 1.
Beidseitig ist an jedem Zellenrad 10 an der der Innenfläche
des Gehäuses 5 zugewandten Seite ein in sich formstabiler
Dichtstreifen 2 und an der gegenüberliegenden
Seite ein Dichtstreifen 3 aus einem elastisch verformbaren
Material 3 austauschbar festgelegt, wobei diese Austauschbarkeit
im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Andruckleiste 6 erfolgt,
die mit dem Zellenradsteg 1 verschraubt ist. Die Drehrichtung
des Zellenrades ist durch den Pfeil A angedeutet. Es ergibt sich aus
der 1, dass der in sich formstabile Dichtstreifen 2 vorauslaufend
und der elastisch verformbare Dichtstreifen 3 nachlaufend
an dem jeweiligen Zellenradsteg 1 befestigt ist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der elastisch verformbare Dichtstreifen 3 so
ausgelegt, dass er sich bei Drehung des Zellenrades entgegen der
Drehrichtung verformt. Der Innendurchmesser des Gehäuses
der Zellenradschleuse könnte beispielsweise 630 mm betragen. Die
erfin dungsgemäße Zellenradschleuse wird bevorzugt
als Injektorschleuse zum pneumatischen Transport von Sekundärbrennstoffen
eingesetzt.
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Wie
die 1 ferner zeigt, ist in den Einlaufschacht der
Zellenradschleuse ein Vorabweiser 4 angeordnet, der schräg
zu den Wänden des Zuführschachtes verläuft,
so dass sinngemäß das Fördergut noch
umgeleitet wird, wodurch das Eindringen von Störstoffen
in den Spalt zwischen der Innenfläche des Gehäuses
der Zellenradschleuse und den zugewandten Flächen der Zellenradstege 1 verhindert
wird, da diese Stoffe in Richtung zur Drehachse des Zellenrades
fallen.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Wesentlich ist, dass in den der Innenfläche
des Gehäuses 5 zugewandten Endbereichen der Zellenradstege 1 zwei Dichtungen 2, 3 festgelegt
sind, deren Härtegrade unterschiedlich sind. Bevorzugt
ist ein Dichtstreifen in sich formstabil und aus einem metallischen
Material gefertigt, während der andere Dichtstreifen aus
einem elastisch verformbaren Material besteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004001965
A1 [0004, 0008, 0009]
- - DE 102004014736 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - W. SIEGEL „Pneumatische
Förderung” Vogel-Buchverlag 1991 [0004]
- - Chemie-Technik 32 (2003) 5, S. 110 ff [0007]
- - MAROTZ, G. u. a., Cement International 6 (2008) 5, S. 44 ff [0009]