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Die Erfindung betrifft eine Druckschleuse für einen pneumatischen Druckgefäßförderer. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut mit einer solchen Druckschleuse. Schließlich betrifft die Erfindung ein entsprechend angepasstes Ventil, insbesondere 2Kegelventil.
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Pneumatische Druckgefäßförderer werden industriell für verschiedene Anwendungen eingesetzt, bei denen ein Schüttgut (d.h. partikelförmiges Fördergut) über Rohrleitungen transportiert werden soll. Das Prinzip beruht hierbei darauf, dass das Schüttgut in einem Behälter mit Druckluft beaufschlagt wird, wodurch es fluidisiert wird und somit flüssigkeitsähnliche Eigenschaften annimmt. Der Behälter ist mit einem Förderrohr verbunden, durch welches das fluidisierte Schüttgut-Luft-Gemisch aufgrund des im Behälter herrschenden Überdrucks ausgefördert wird. Die Druckbeaufschlagung kann hierbei typischerweise in einem Bereich zwischen 2 und 6 bar liegen, wobei sich über Entfernungen in der Größenordnung von einigen hundert Metern fördern lässt. Es können verschiedenste Schüttgüter wie bspw. Sand, Zement, heiße Asche aber auch Mehl gefördert werden.
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Normalerweise wird der Behälter zunächst bei Atmosphärendruck über ein Einlaufventil z.B. aus einem Silo befüllt, danach wird das Einlaufventil verschlossen und es erfolgt die Druckbeaufschlagung. Nachdem das Schüttgut wenigstens überwiegend aus dem Behälter ausgefördert worden ist, wird der Druck wieder auf Atmosphärendruck reduziert, das Einlaufventil wird wieder geöffnet und der Behälter kann erneut beschickt werden, wobei eine Ausförderung nicht erfolgt. D.h., die Anlage arbeitet in einem diskontinuierlichen Betrieb, wodurch die Leistungsfähigkeit begrenzt ist. Es ist im Stand der Technik bekannt, bspw. zwei solcher Behälter an eine einzige Rohrleitung zu koppeln, wobei jeweils ein Behälter beschickt wird, während der andere ausgefördert. Durch einen solchen Tandembetrieb lässt sich ein höheres Maß an Kontinuität erreichen, allerdings ist der apparative Aufwand hierzu erheblich.
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Die
DE 35 19 651 A1 befasst sich gemäß Seite 2 zwar mit einer Vorrichtung zum Einschleusen von Schüttgut in einen Druckbehälter, behandelt jedoch nicht konkret die Druckgefäßförderung. Die
DE 35 19 651 A1 schlägt die Verwendung von Quetschventilen zum Verschließen und Öffnen einer Kammer vor. Kegelventile gemäß vorliegender Erfindung werden nicht angesprochen.
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Auf Seite 4 in Absätzen 4 und 7 wird folgendes vorgeschlagen (siehe auch 1): In Rohr 5 herrscht Atmosphärendruck, im Druckbehälter 4 herrscht Überdruck. Vor dem Entleeren der Schleuse 1 (Öffnen des Ventils 2) wird das Ventil 12 geöffnet, um den Überdruck aus der Kammer 1 abzulassen. Vor dem erneuten Befüllen der Schleuse 1 (Öffnen des Ventils 3) dagegen wird das Ventil 11 geöffnet, um ausgehend vom Druckbehälter 4 Überdruck in der Kammer 1 aufzubauen.
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Die
DE 10 2008 037 787 A1 befasst sich gemäß Absatz [0012] in Verbindung mit Abs. [0055] mit dem Problem, dass kein Gasaustausch zwischen Umgebungsluft und einer Prozesskammer („PK“ in
1) stattfinden soll. Gemäß Absatz [0015] werde ausschließlich sogenannte Muffen- oder Quetschventile verwendet. Gemäß der Absätze [0050]–[0055] werden die Muffenventile „1“, „2“ und „3“ der oberen Schleuse in einer speziellen Folge geschaltet.
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Weder befasst sich die
DE 10 2008 037 787 A1 mit Kegelventilen noch mit einer Druckbehälterförderung noch überhaupt mit dem Problem des Druckausgleichs zwischen verschiedenen Kammern, um jeweilige Schleusenventile gegen anstehenden Überdruck öffnen zu können.
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Einzig die
EP 0 059 394 A2 befasst sich gemäß Seite 1, ersten Absatz mit einer pneumatischen Förderanlage für Schüttgut im Sinne der Erfindung, hier jedoch nicht mit der Druckgefäßförderung, sondern mit der Aufgabe von Schüttgut in den Strömungsweg eines (vorbeiströmenden) Fluids. Die
EP 0 059 394 A2 offenbart, dass gemäß Seite 13, letztem Absatz der Ventilkegel
63 in den Strömungsquerschnitt des Förderrohres eintaucht, um die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft im Bereich einfallenden Schüttguts zu erhöhen. So wird nach Art einer Wasserstrahlpumpe Schüttgut aus der Öffnung
61 „gesaugt“ (siehe auch
2). Lediglich nebenbei ist erwähnt, dass das Druckgefäß 7 gemäß Seite 11, zweitem Absatz über zwei hintereinander geschaltete Ventile
9 und
11 (siehe
1) befüllt wird. Hier dient allerdings Ventil
9 gemäß Seite 10, erstem Absatz lediglich dazu, den Schüttgutstrom zu sperren und Ventil
11 dazu, das Drucksilo
7 dicht abzuschließen. Weder das Problem des Öffnens von Kegelventilen gegen Überdruck noch ein Druckausgleich in einer Zwischenkammer zwischen zwei Ventilen, noch eine Befüllung des Druckbehälters
7 gemäß vorliegender Erfindung ist angesprochen.
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Die
EP 0 166 959 B1 lehrt eine etwa gattungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Schleusvorgangs für ein Haufwerk von Schüttgutpartikeln. Es wird eine nahezu kontinuierliche Förderung von Schüttgütern angestrebt. Zum Befüllen eines Schleusenbehälters
20 (vgl. dort Zeichnungen) aus einem Einlaufstutzen
2 ist das zwischen diesen befindliche Ventil mit kegelförmigem Verschlusskopf
43 geöffnet. Zwischen Einlaufstutzen und Schleusenbehälter hat ein Druckausgleich stattgefunden. Nach Vollendung des Füllvorgangs wird über einen Zufuhrkanal
31 Luft in den Schleusenbehälter
20 eingeblasen, wobei ein Druck entsprechend dem Förderdruck in einem unter dem Schleusenbehälter
20 nachgeordneten Auslaufgehäuse aufgebaut wird. Gleichzeitig wird ein kegelförmiger Verschlusskopf
43 mittels eines Balges
39 angehoben bis zur Anlage an den einen Durchbruch zwischen Einlaufstutzen und Schleusenbehälter umgebenden Dichtring
45. Dabei ergibt sich eine Abdichtung des Innenraums
70 des Schleusenbehälters
20 gegen den Einlaufstutzen. Ist der Druck im Schleusenbehälter
20 so hoch geworden wie in der darunter nachgeordneten Förderleitung
25, öffnet sich eine zwischen dem Schleusenbehälter
20 und dem Auslaufgehäuse
24 bzw. der Förderleitung
25 angelenkte Auslaufklappe
21. So kann Schüttgut in das Auslaufgehäuse
24 und die Förderleitung
25 strömen. Sinkt der Schüttgutspiegel unter die Auslaufklappe
21, wird diese von einer Feder
23 aus gummiähnlichem Material an den Dichtsitz eines Mündungsrandes
19 für die Auslaufklappe
21 gehoben. Gleichzeitig wird die Entlüftung des den Verschlusskopf
43 zeitweise tragenden Anhebebalges
39 eingeleitet. Dadurch wird eine das obere Ende des Balges bildende Dichtspitze
41 aus der zentrischen Öffnung
44 des Verschlusskopfes
43 gezogen. Letzterer wird durch den noch im Schleusenbehälter
20 herrschenden Luftdruck an den Dichtungsring
45 zwischen Einlaufstutzen
2 und Schleusenbehälter
20 gehalten, bis sich der Überdruck durch die genannte Öffnung
44 im Verschlusskopf
43 abgebaut hat (siehe insbesondere
9 in
EP 0 166 959 B1 ). Ist der Entlüftungsvorgang beendet, fällt der Verschlusskopf
43 durch sein Eigengewicht auf die Dichtspitze
41, und die Füllphase kann wieder beginnen, wobei der Förderluftstrom im nachgeordneten Auslaufgehäuse
24 weiter aufrecht erhalten wird.
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Nachteilig bei der Vorrichtung nach der
EP 0 166 959 B1 ist, dass der für den Balg und/oder die die Auslaufklappe
21 untergreifende Feder
23 (letztere aus gummiartigem Material) zu verwendende Materialwerkstoff zur Förderung heißen Schüttguts nicht geeignet sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die wiederholte Befüllung des Schleusenbehälters
20 erst stattfinden kann, nachdem der Schüttgutspiegel unter die Auslaufklappe
21 gesunken ist. Es ergibt sich die Gefahr, dass dabei nicht ausreichend genug Schüttgut sich im Auslaufgehäuse
24 bzw. in der Förderleitung
25 ansammeln kann, und die Kontinuität der Schüttgut-Förderung beeinträchtigt wird, wenn das Auslaufgehäuse
24 vorzeitig von Schüttgut entleert ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine konstruktiv und steuerungstechnisch einfache Alternative zur pneumatischen Förderung eines Schüttguts mit weiter erhöhter Kontinuität bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckschleuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie durch ein Kegelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
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Durch die Erfindung wird eine Druckschleuse für einen pneumatischen Druckgefäßförderer zur Verfügung gestellt. Die Druckschleuse umfasst einen Einlaufbereich, einen Schleusenbehälter sowie einen Förderbehälter. Der Einlaufbereich ist zur Beschickung mit einem Schüttgut vorgesehen. Er weist eine normalerweise oberseitig angeordnete Öffnung auf, durch die das Schüttgut eingefüllt wird. Er kann beispielsweise an ein Silo angeschlossen sein, in dem das Schüttgut bevorratet ist. Der Schleusenbehälter ist unter dem Einlaufbereich angeordnet, so dass Schüttgut normalerweise allein durch den Einfluss der Schwerkraft vom Einlaufbereich in den Schleusenbehälter gelangen kann. Der Förderbehälter ist wiederum unter dem Schleusenbehälter angeordnet, so dass auch hier Schüttgut aus dem Schleusenbehälter in den Förderbehälter fallen bzw. gleiten kann.
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Der Förderbehälter weist eine Förderöffnung zum Ausfördern eines Schüttgut-Luft-Gemischs sowie eine Öffnung zur Beaufschlagung mit Druckluft auf. Die Förderöffnung kann typischerweise durch ein Förderrohr gebildet sein, das an den Förderbehälter angeschlossen ist. Dieses kann hierbei ggf. sehr kurz ausgebildet sein und im installierten Zustand durch ein längeres Rohrsystem, an das es angeschlossen ist, ergänzt werden. Das Förderrohr kann sich sowohl innerhalb als auch außerhalb einer Wandung des Förderbehälters erstrecken. Die Förderöffnung bzw. das Förderrohr können optional einen Verschluss aufweisen. Die Öffnung zur Beaufschlagung mit Druckluft kann insbesondere an einer Unterseite des Förderbehälters angeordnet sein. Sie ist dazu vorgesehen, an eine Druckluftquelle angeschlossen zu werden, über die im Betrieb Druckluft eingespeist wird, wodurch im Förderbehälter befindliches Schüttgut fluidisiert und durch das Förderrohr ausgeführt wird.
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Die Druckschleuse umfasst weiterhin ein erstes Ventil, insbesondere Kegelventil, das zwischen Einlaufbereich und Schleusenbehälter angeordnet ist und diese miteinander verbindet, sowie ein zweites Ventil, insbesondere Kegelventil, das zwischen Schleusenbehälter und Förderbehälter angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Dies bedeutet, dass eine Verbindung zwischen dem Einlaufbereich und dem Schleusenbehälter bzw. zwischen dem Schleusenbehälter und dem Förderbehälter über das jeweilige Ventil steuerbar, also verschließbar bzw. öffenbar, ist. Da das erste Kegelventil zwischen Einlaufbereich und Schleusenbehälter angeordnet ist, befindet es sich an einer unteren Seite des Einlaufbereichs sowie an einer oberen Seite des Schleusenbehälters. Entsprechendes gilt für das zweite Ventil.
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Hierbei umfasst jedes der Ventile eine Durchgangsöffnung sowie einen sich von einer Unterseite zu einer Oberseite hin verjüngenden Ventilkörper. Die Begriffe "Oberseite/Unterseite", "oberhalb/unterhalb", "Anheben/Absenken" etc. beziehen sich hier und im Folgenden auf die vorgesehene Einbauposition des Ventils. Die genannte Durchgangsöffnung ermöglicht einen Durchtritt von Luft und/oder Schüttgut zwischen den oberhalb und unterhalb angrenzenden Behältern bzw. Bereichen. Der Begriff "Kegelventil" bezieht sich im vorliegenden Fall nicht ausschließlich auf Ventile mit einem kegelförmigen Ventilkörper. Vielmehr können auch Abwandlungen von der Kegelform eingesetzt werden. So kann der Ventilkörper z.B. auch pyramidenförmig sein und/oder seine Seitenflächen können (im Gegensatz zu Kegel oder Pyramide) eine nicht-gleichmäßige Steigung aufweisen. Auch kann der Ventilkörper z.B. nach Art eines Kegelstumpfs oder Pyramidenstumpfs geformt sein. In jedem Fall verjüngt sich der Ventilkörper von der Unterseite zur Oberseite, d.h. sein Querschnitt nimmt von unten nach oben ab. Diese Verjüngung muss nicht die gesamte Strecke von der Unterseite zur Oberseite betreffen; es kann sich z.B. an einen verjüngenden Abschnitt ein Abschnitt mit konstantem Querschnitt anschließen. Im Normalfall handelt es sich allerdings um einen kegelförmigen Ventilkörper, zumal sich diese Formgebung im Stand der Technik im Zusammenhang mit Schüttgütern bewährt hat. Alternativ ist auch der Einsatz eines Ventilkörpers mit kugelartiger Grundform denkbar.
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Der Ventilkörper liegt in einer geschlossenen Stellung derart an der Durchgangsöffnung an, dass er diese verschließt. Der Verschluss ist hierbei bevorzugt gasdicht, wenngleich kleinere Leckagen ggf. tolerierbar sind. Es versteht sich, dass eines der genannten Elemente, insbesondere die Durchgangsöffnung, ein gummielastisches Dichtungselement, bspw. aus Silikon, aufweisen kann, wodurch die Dichtigkeit der Verbindung wesentlich verbessert wird.
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In einer offenen Stellung, unterhalb der geschlossenen Stellung, ist der Ventilkörper von der Durchgangsöffnung beabstandet. D.h. in der offenen Stellung liegt er nicht an der Durchgangsöffnung an. Die geschlossene Stellung befindet sich oberhalb der offenen Stellung, d.h. beim Öffnen wird der Ventilkörper abgesenkt und beim Schließen wird er angehoben. Die beiden Stellungen müssen hierbei nicht senkrecht übereinander angeordnet sein, sondern es kann hierbei abgesehen von der vertikalen Bewegung auch eine seitliche Bewegung stattfinden. Die genannte Bewegung zusammen mit der sich nach oben verjüngenden Form des Ventilkörpers bewirkt, dass beim Anheben des Ventilkörpers dessen untere Bereiche, die einen größeren Querschnitt aufweisen, zur Durchgangsöffnung angehoben werden, bis sie diese verschließen.
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Der Ventilkörper weist ein Hebe- und/oder Aufhängungselement zum Anheben des Ventilkörpers auf. Das Aufhängungselement kann in einfacher Weise als Auge bzw. Öse ausgestaltet sein und dient dazu, dass der Ventilkörper handhabbar ist. Das Aufhängungselement kann prinzipiell einen Teil des Ventilkörpers bilden bzw. fest mit diesem verbunden sein. Insbesondere kann es aber auch, wie später noch erläutert wird, ein separates Teil sein, das allerdings insoweit mit dem Ventilkörper in Eingriff steht, dass er hieran angehoben werden kann. Dies bedeutet, dass wenigstens die Verlagerung von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung aktiv durch Anheben am Aufhängungselement möglich ist.
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Schließlich weist der Ventilkörper des ersten und/oder zweiten Ventils ein Entlüftungsventil auf, durch das ein von einer Unterseite des Ventilkörpers zu einer Oberseite des Ventilkörpers verlaufender Luftkanal freigebbar ist. Durch den Luftkanal kann auch dann, wenn sich der Ventilkörper in der geschlossenen Stellung befindet, Luft von der Unterseite, die mit dem darunter liegenden Behälter in Kontakt steht, zur Oberseite, die mit dem darüber liegenden Behälter bzw. Bereich in Kontakt steht, gelangen und umgekehrt. Es versteht sich, dass der Luftkanal innerhalb des Ventilkörpers verläuft.
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Im Betrieb der Druckschleuse herrscht normalerweise im Einlaufbereich Atmosphärendruck, während zum Ausfördern von Schüttgut aus dem Förderbehälter ein erhöhter Druck von mehreren Bar notwendig ist. Bei der erfindungsgemäßen Druckschleuse wird im Förderbehälter dauerhaft der vorgesehene Überdruck (im Folgenden: Förderdruck) aufrechterhalten. Hierbei wird der Schleusenbehälter abwechselnd auf Atmosphärendruck und auf Förderdruck gebracht bzw. zumindest weitgehend hieran angenähert. D.h. es wird Schüttgut aus dem Einlaufbereich in den Schleusenbehälter eingebracht, indem das erste Ventil, insbesondere Kegelventil geöffnet wird, so dass das Schüttgut in den Schleusenbehälter fällt. Hierbei hat der Schleusenbehälter Atmosphärendruck, während das zweite Ventil, insbesondere Kegelventil geschlossen bleibt, so dass im darunter liegenden Förderbehälter der Förderdruck aufrechterhalten werden kann. Dann wird das erste Ventil geschlossen und das zweite Ventil kann geöffnet werden, so dass das Schüttgut in den Förderbehälter fällt. Danach kann das zweite Ventil wieder geschlossen und der Schleusenbehälter von neuem befüllt werden. Selbstverständlich müssen das erste und das zweite Ventil unabhängig voneinander verschließbar und öffenbar sein.
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Ein grundsätzliches Problem hierbei können die durch den unterschiedlichen Druck im darüber und darunter liegenden Behälter/Bereich entstehenden Kräfte auf den Ventilkörper sein. Diese können z.B. das Eigengewicht des Ventilkörpers bei Weitem übersteigen. Dieser Effekt ist prinzipiell erwünscht, da hierdurch der Ventilkörper aktiv in die geschlossene Stellung gedrückt wird. Allerdings wäre so normalerweise eine erhebliche motorische Kraft erforderlich, um das Ventil zu öffnen. Aus diesem Grund weist vorzugsweise jeder Ventilkörper der erfindungsgemäßen Druckschleuse ein Entlüftungsventil auf, durch das vor dem Öffnen des Ventils ein wenigstens teilweiser Druckausgleich erfolgen kann. Hierdurch reduziert sich die zum Öffnen notwendige Kraft bzw. der Öffnungsvorgang kann sogar von selbst erfolgen, wenn die durch den Druckunterschied erzeugte Kraft geringer wird als die Gewichtskraft des Ventilkörpers. Zum Öffnen des Entlüftungsventils ist normalerweise auch ein Druckunterschied zu überwinden, allerdings sind die hieraus resultierenden Kräfte wesentlich geringer, da der Querschnitt des Luftkanals für die Entlüftung zwangsläufig kleiner ist als der der Durchgangsöffnung, welcher für die Kraft auf den Ventilkörper maßgeblich ist.
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Die beiden Ventile können hierbei grundsätzlich gleich ausgestaltet sein, es ist allerdings auch eine unterschiedliche Ausgestaltung möglich. Insoweit impliziert bei den nachfolgend geschilderten bevorzugten Ausführungsformen die Formulierung "wenigstens ein Ventilkörper bzw. Kegelventil" selbstverständlich die Möglichkeit, dass das entsprechende Merkmal auf beide zutrifft.
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Besonders bevorzugt ist es, dass bei wenigstens einem Ventilkörper das Hebe- und/oder Aufhängungselement derart gegenüber dem Ventilkörper absenkbar ist, dass hierdurch das Entlüftungsventil geöffnet wird. Dies bedeutet, dass ein Umkehren der Hubbewegung, die das Kegelventil schließt, zu einem Öffnen des Entlüftungsventils führt. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da hierbei ggf. das eigentliche Kegelventil und das Entlüftungsventil ausschließlich durch Anheben und Absenken des Aufhängungselement gesteuert werden können. Der apparative Aufwand sowie der Steuerungsaufwand sind hierbei äußerst gering. Hierbei ist zu bedenken, dass in der geschlossenen Stellung, wenn auf Ober- und Unterseite des Ventilkörpers unterschiedliche Drücke herrschen, diese den Ventilkörper entgegen seiner eigenen Gewichtskraft in der geschlossenen Stellung halten. Wird nun das Aufhängungselement abgesenkt, so führt dies daher zunächst nicht zu einem Absenken des Ventilkörpers, sondern vielmehr nur zum Öffnen des Entlüftungsventils. Hierdurch wird wiederum der Druckausgleich eingeleitet, durch den sich die auf den Ventilkörper wirkende Kraft reduziert, so dass sich dieser ggf. aufgrund seiner eigenen Gewichtskraft absenkt. Das Absinken kann aber auch durch eine motorische Kraft unterstützt werden. Das Aufhängungselement kann durch sein eigenes Gewicht bzw. das Gewicht mit ihm verbundener Elemente und/oder eine motorische Kraft abgesenkt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst wenigstens ein Entlüftungsventil einen innerhalb des Ventilkörpers verschiebbar angeordneten Stößel, wobei der Luftkanal zwischen Stößel und Ventilkörper ausgebildet ist. Der Stößel kann von der Form her bspw. zylinderartig oder prismatisch sein und innerhalb einer Bohrung des Ventilkörpers angeordnet sein. Der Luftkanal kann hierbei durch einen Zwischenraum zwischen dem Stößel und der Innenwand der Bohrung gegeben sein. Der Stößel kann insbesondere senkrecht innerhalb des Ventilkörpers verschiebbar sein und es kann vorgesehen sein, dass der Bewegungsspielraum der Verschiebbarkeit beschränkt ist.
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In diesem Zusammenhang ist vorteilhafter Weise bei wenigstens einem Ventilkörper das Aufhängungselement mit dem Stößel verbunden und der Ventilkörper über den Stößel, d.h. mittels des Stößels, anhebbar. Das Aufhängungselement kann hierbei insbesondere mit dem Stößel verschraubt oder verschweißt sein, so dass Aufhängungselement und Stößel wenigstens gegenüber einer in der Verschiebungsrichtung des Stößels einwirkende Kraft gesichert sind. Bei dieser Ausgestaltung ist es klar, dass ein Absenken des Aufhängungselements gegenüber dem Ventilkörper auch zu einem Absenken des Stößels gegenüber dem Ventilkörper führt. Der Stößel kann hierbei entweder auf einen Verschlussmechanismus des Entlüftungsventils wirken oder aber er kann, wie noch ausgeführt wird, Teil desselben sein.
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Vorteilhaft weist bei wenigstens einem Ventilkörper der Stößel einen Kragenabschnitt auf, der zum Anheben des Ventilkörpers mit dem Ventilkörper in formschlüssigen Eingriff bringbar ist. Ein solcher Kragenabschnitt kann sich insbesondere an einem unteren Ende des Stößels befinden. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Kragenabschnitt kegelstumpfartig ausgebildet ist, wobei sich sein Querschnitt nach unten hin vergrößert. Da beim Anheben der Kraftfluss vom Stößel über den Kragenabschnitt zum Ventilkörper verläuft, ist es bevorzugt, dass der Kragenabschnitt fest mit dem Stößel verbunden bzw. einstückig mit diesem ausgebildet ist. Optional kann der Ventilkörper eine umlaufende Ausnehmung aufweisen, die so dimensioniert ist, dass sie den Kragenabschnitt aufnehmen kann.
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In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass bei wenigstens einem Ventilkörper der Kragenabschnitt derart mit dem Ventilkörper in Eingriff bringbar ist, dass hierdurch der Luftkanal verschlossen wird. Anders gesagt, der Kragenabschnitt bildet beim Anheben des Ventilkörpers gleichzeitig einen Verschluss des Luftkanals. Auch hierbei kann zur Verbesserung der Dichtheit am Kragenabschnitt oder an einer diesem gegenüberliegenden Anlagefläche des Ventilkörpers eine gummielastische Silikondichtung vorgesehen sein.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass bei wenigstens einem Ventilkörper der Stößel zentral im Ventilkörper angeordnet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Aufhängungselement an der Oberseite des Stößels angeordnet ist, da in diesem Fall die Gewichtskräfte bezüglich des Aufhängungselements symmetrisch verteilt sind (unter der Voraussetzung, dass der Ventilkörper selber symmetrisch ist).
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Da beim Druckausgleich der im Luftkanal aufsteigenden Luftstrom in der Regel Schüttgutpartikel mitführt, die mit der Zeit einen erheblichen Abrieb verursachen können, ist es sinnvoll, wesentliche Teile, wie z.B. das Aufhängungselement, vor dem Luftstrom zu schützen. Aus diesem Grund weist der Stößel bevorzugt ein oberhalb des Luftkanals angeordnetes Ablenkelement zum seitlichen Ablenken eines durch den Luftkanal aufsteigenden Luftstroms auf. Ein solches Ablenkelement kann bspw. als eine Art Haube oder Kragen über einer oberen Öffnung des Luftkanals angeordnet sein. Es versteht sich, dass aufgrund des beschriebenen Abriebeffekts das Ablenkelement selbst ein Verschleißteil ist, das allerdings leichter ersetzt werden kann als bspw. das Aufhängungselement.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens ein Ventilkörper einen Anschlag auf, durch den eine Absenkbarkeit des Aufhängungselements gegenüber dem Ventilkörper beschränkt ist. Dies bedeutet, dass wenn bspw. über einen Antrieb auf das Aufhängungselement eingewirkt wird, um dieses abzusenken, bei Erreichen des Anschlags die Antriebskraft über den Anschlag auf den Ventilkörper wirkt. Dieser kann somit aktiv aus der geschlossenen Stellung nach unten gedrückt werden, womit sich das Kegelventil früher öffnen lässt und sich kürzere Taktzeiten erreichen lassen. Ein solcher Anschlag kann bspw. durch ein beschriebenes Ablenkelement oder durch das Aufhängungselement gebildet sein.
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Die Bewegung des Ventilkörpers zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung kann durch verschiedenste Antriebe realisiert werden. Insbesondere kann ein pneumatischer Antrieb verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung greift bei wenigstens einem Kegelventil ein über eine Antriebseinheit schwenkbarer Hebelarm an dem Aufhängungselement an. Ist das Aufhängungselement z.B. als Öse ausgebildet, kann am Hebelarm ein Bolzen befestigt sein, der durch die Öse geführt ist.
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Durch die Erfindung wird des Weiteren ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut mit einer erfindungsgemäßen Druckschleuse zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise wird zunächst ein Zustand hergestellt, in dem das erste und das zweite Kegelventil sowie die Entlüftungsventile geschlossen sind. Danach werden zyklisch, also wiederkehrend, die folgenden Schritte a)–f) durchgeführt:
- a) Durchführen eines Druckausgleichs zwischen Schleusenbehälter und Einlaufbereich durch Öffnen des Entlüftungsventils des ersten Kegelventils. Hierbei muss der Druckausgleich nicht vollständig sein, d.h. es kann ggf. eine (weitgehende) Annäherung der Drücke in Schleusenbehälter und Einlaufbereich durchgeführt werden.
- b) Öffnen des ersten Kegelventils und Einströmen von Schüttgut aus dem Einlaufbereich in den Schleusenbehälter. Das Öffnen geschieht durch Absenken des Ventilkörpers in die offene Stellung. Aufgrund der Anordnung von Einlaufbereich und Schleusenbehälter findet das Einströmen aufgrund der Schwerkraft statt.
- c) Schließen des ersten Kegelventils. Dies geschieht durch Anheben des Ventilkörpers des ersten Kegelventils in die geschlossene Stellung.
- d) Durchführen eines Druckausgleichs zwischen Schleusenbehälter und Förderbehälter durch Öffnen des Entlüftungsventils des zweiten Kegelventils. Auch hierbei kann ggf. lediglich eine Annäherung der Drücke:
- e) Öffnen des zweiten Kegelventils und Einströmen von Schüttgut aus dem Schleusenbehälter in den Förderbehälter.
- f) Schließen des zweiten Kegelventils, was wiederum durch Anheben des Ventilkörpers des zweiten Kegelventils in die geschlossene Stellung geschieht.
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Hierbei wird zwischen Schritt a) und Schritt d) das Entlüftungsventil des ersten Ventils geschlossen und zwischen Schritt d) und der Wiederholung von Schritt a) das Entlüftungsventil des zweiten Ventils geschlossen. Dies hat selbstverständlich den Sinn, dass nicht beide Entlüftungsventile gleichzeitig geöffnet sind, womit eine direkte Verbindung zwischen dem Förderbehälter und dem Einlaufbereich gegeben wäre.
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Weiterhin wird wenigstens während der Schritte a)–f) der Förderbehälter dauerhaft mit einem Förderdruck beaufschlagt, so dass im Förderbehälter vorhandenes Schüttgut kontinuierlich ausgefördert wird. "Kontinuierlich" bedeutet hier, dass, sofern Schüttgut im Förderbehälter vorhanden ist, dieses ständig ausgefördert wird. Im Förderbehälter ist eine Füllstandssonde eingebaut. Wenn diese Sonde frei wird, kann das untere, zweite Ventil geöffnet und Schüttgut aus dem Schleusbehälter in den Förderbehälter geschleust werden. Die Geschwindigkeit bzw. die Fördermenge pro Zeiteinheit kann hierbei zeitlich variieren. Auch der Förderdruck kann ggf. zeitlich variieren, er wird allerdings in keinem Fall auf Atmosphärendruck reduziert.
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Die oben geschilderten bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckschleuse betreffen auch das erfindungsgemäße Verfahren. Diese werden nachfolgend nur insoweit nochmals beschrieben, als sich hieraus Variationen der einzelnen Verfahrensschritte ergeben.
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Kommt eine Ausgestaltung zum Einsatz, bei der bei wenigstens einem Ventilkörper das Aufhängungselement derart gegenüber dem Ventilkörper absenkbar ist, dass hierdurch das Entlüftungsventil geöffnet wird, so beinhaltet der Schritt a) und/oder der Schritt d) ein Durchführen eines Druckausgleichs durch Absenken des Aufhängungselements gegenüber den Ventilkörper des ersten/zweiten Kegelventils zum Öffnen des jeweiligen Entlüftungsventils.
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Weist bei wenigstens einem Ventilkörper der Stößel einen Kragenabschnitt auf, der zum Untergreifen und/oder Anheben des Ventilkörpers mit dem Ventilkörper in formschlüssigen Eingriff bringbar ist, so umfasst das Schließen des ersten/zweiten Kegelventils in Schritt c) bzw. f) dass der Kragenabschnitt mit dem jeweiligen Ventilkörper in Eingriff gebracht wird, um den Ventilkörper anzuheben. Dies kann insbesondere ein Verschieben des Stößels innerhalb des Ventilkörpers beinhalten.
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Ist bei wenigstens einem Ventilkörper der Kragenabschnitt derart mit dem Ventilkörper in Eingriff bringbar, dass hierdurch der Luftkanal verschlossen wird, so beinhaltet das Schließen des Entlüftungsventils, dass der Kragenabschnitt mit dem Ventilkörper in Eingriff gebracht wird. In gleicher Weise beinhaltet das Öffnen des Entlüftungsventils in Schritt a) bzw. d), dass der Kragenabschnitt außer Eingriff mit dem Ventilkörper gebracht bzw. von diesem gelöst wird.
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Falls ein Ablenkelement vorhanden ist, so beinhaltet der Schritt a) bzw. d), dass ein durch den Luftkanal aufsteigender Luftstrom durch das Ablenkelement seitlich abgelenkt wird.
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Falls ein Ventilkörper einen Anschlag aufweist, durch den eine Absenkbarkeit des Aufhängungselements gegenüber dem Ventilkörper beschränkt ist, so kann Schritt b) bzw. e) beinhalten, dass das Aufhängungselement bis zum Erreichen des Anschlags abgesenkt wird, wonach eine abwärts gerichtete Kraft vom Aufhängungselement auf den Ventilkörper übertragen wird, die dessen Absenken unterstützt. Das Ausüben einer solchen Kraft z.B. durch einen Antrieb ist allerdings optional, auch bei Vorhandensein eines Anschlags.
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In dem Fall, dass bei wenigstens einem Ventil ein über eine Antriebseinheit schwenkbarer Hebelarm an dem Aufhängungselement angreift, beinhaltet ein Anheben des Ventilkörpers ein Heben (bzw. Aufwärtsschwenken) des Hebelarms, ebenso wie ein Absenken des Ventilkörpers ein Senken (bzw. Abwärtsschwenken) des Hebelarms beinhaltet. Falls zusätzlich ein Absenken des Aufhängungselements gegenüber dem Ventilkörper ein Öffnen des Entlüftungsventils bewirkt, ist das Öffnen ebenfalls mit einem Senken des Hebelarms verbunden. Entsprechendes trifft auf das Schließen des Entlüftungsventils durch Heben des Hebelarms zu.
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Durch die Erfindung wird des Weiteren ein Kegelventil zur Verfügung gestellt. Das Kegelventil kann insbesondere, allerdings nicht ausschließlich, in der erfindungsgemäßen Druckschleuse bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Es umfasst eine Durchgangsöffnung sowie einem sich von einer Unterseite zu einer Oberseite hin verjüngenden Ventilkörper. Die verschiedenen Ausgestaltungsoptionen des Ventilkörpers wurden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Druckschleuse erläutert und wenn der Kürze halber hier nicht nochmals geschildert. Es ist allerdings anzumerken, dass im Bezug auf die Druckschleuse die Begriffe oben/unten, Oberseite/Unterseite etc. dem tatsächlichen Aufbau der Anlage entsprechen, wobei "unten" die durch die Schwerkraft vorgegebene Richtung ist. Im Zusammenhang mit dem hier geschilderten Kegelventil ist generell auch eine andere Anordnung denkbar, so dass ein "Anheben" hier eine Bewegung in Richtung auf die Oberseite bzw. ein "Absenken " eine Bewegung in Richtung auf die Unterseite bedeutet.
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Der Ventilkörper liegt in einer geschlossenen Stellung derart an der Durchgangsöffnung an, dass er diese verschließt. In einer offenen Stellung, unterhalb der geschlossenen Stellung, ist er von der Durchgangsöffnung beabstandet. Er weist ein Aufhängungselement zum Anheben des Ventilkörpers auf sowie ein Entlüftungsventil, durch das ein von der Unterseite des Ventilkörpers zu einer Oberseite des Ventilkörpers verlaufender Luftkanal freigebbar ist. Es ist prinzipiell möglich, dass das Ventil auch mit anderen Gasen oder auch Flüssigkeiten eingesetzt wird. Somit kann der Luftkanal im weiteren Sinne als Fluidkanal bezeichnet werden. Das Entlüftungsventil kann im weiteren Sinne als Druckausgleichsventil bezeichnet werden.
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Die oben geschilderten bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckschleuse lassen sich auch auf das erfindungsgemäße Kegelventil übertragen. Sie werden nachfolgend nicht nochmals ausführlich geschildert, sondern nur kurz erwähnt. So kann insbesondere
- – das Aufhängungselement derart gegenüber dem Ventilkörper absenkbar sein, dass hierdurch das Entlüftungsventil geöffnet wird;
- – das Entlüftungsventil einen innerhalb des Ventilkörpers verschiebbar angeordneten Stößel umfassen, wobei der Luftkanal zwischen Stößel und Ventilkörper ausgebildet ist;
- – das Aufhängungselement mit dem Stößel verbunden und der Ventilkörper über den Stößel anhebbar sein;
- – der Stößel einen Kragenabschnitt aufweisen, der zum Anheben des Ventilkörpers mit dem Ventilkörper in formschlüssigen Eingriff bringbar ist;
- – der Kragenabschnitt derart mit dem Ventilkörper in Eingriff bringbar sein, dass hierdurch der Luftkanal verschlossen wird;
- – der Stößel zentral im Ventilkörper angeordnet sein;
- – der Stößel ein oberhalb des Luftkanals angeordnetes Ablenkelement zum seitlichen Ablenken eines durch den Luftkanal aufsteigenden Luftstroms aufweisen;
- – der Ventilkörper einen Anschlag aufweisen, durch den eine Absenkbarkeit des Aufhängungselements gegenüber dem Ventilkörper beschränkt ist; und/oder
- – ein über eine Antriebseinheit schwenkbarer Hebelarm an dem Aufhängungselement angreifen.
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Details der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigt:
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1: eine teilweise Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Druckschleuse in einer ersten Stellung;
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2: eine stark schematisierte Schnittdarstellung der Druckschleuse aus 1 in einer zweiten Stellung;
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3: einen Teil eines erfindungsgemäßen Kegelventils bei geschlossenem Entlüftungsventil; sowie
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4: den Teil des Kegelventils aus 3 bei geöffnetem Entlüftungsventil.
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1 zeigt in Schnittdarstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Druckschleuse 1, die Teil eines pneumatischen Druckgefäßförderers ist. Im obersten Teil der Druckschleuse 1 befindet sich ein Einlaufbereich 2, der bspw. an ein darüber liegendes Silo oder Ähnliches angeschlossen werden kann. Unterhalb des Einlaufbereichs 2 befindet sich ein Schleusenbehälter 3, der durch eine erste Durchgangsöffnung 14 mit dem Einlaufbereich 2 verbunden ist. Die erste Durchgangsöffnung 14 ist Teil eines ersten Kegelventils 8, das nachfolgend noch erläutert wird. Im unteren Bereich der Druckschleuse 1 befindet sich ein Förderbehälter 4, der über eine zweite Durchgangsöffnung 114 eines zweiten Kegelventils 108 mit dem darüber liegenden Schleusenbehälter 3 in Verbindung steht. Eine Seitenwand des Förderbehälters 4 wird von einem Förderrohr 6 durchquert, das eine Förderöffnung 5 aufweist. Ein Fluidboden des Förderbehälters 4 bildet eine Öffnung 7, die an eine Druckluftzufuhr angeschlossen ist, mittels welcher der Förderbehälter 4 mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Im vorliegenden Beispiel ist ein Förderdruck von 4 bar vorgesehen. Über hier nicht dargestellte Sonden können der Füllstand des Förderbehälters 4 sowie der darin herrschende Förderdruck überwacht werden.
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Das erste Kegelventil 8 umfasst einen kegelförmigen Ventilkörper 9, der sich von einer Unterseite 9.1 zu einer Oberseite 9.2 hin verjüngt. Die Dimensionierung des unteren Teils des Ventilkörpers 9 ist hierbei (mit einem Durchmesser von 224 mm) so gewählt, dass er in der Lage ist, die erste Durchgangsöffnung 14 zu verschließen. Um für eine verbesserte Dichtheit zu sorgen, ist unterseitig an der ersten Durchgangsöffnung 14 eine ringförmige Silikondichtung 15 angeordnet. Silikon zeichnet sich durch eine hervorragende Elastizität und eine Temperaturbeständigkeit aus, die auch bei einer Beschickung der Druckschleuse 1 mit heißer Asche ausreichend ist.
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Oberseitig weist der Ventilkörper 9 eine Ringschraube 10 auf, die als Aufhängungselement dient. In diese Ringschraube 10 greift ein Bolzen 23 ein, der an einem ersten inneren Hebelarm 21 befestigt ist. Letzterer ist wiederum drehfest mit einem ersten äußeren Hebelarm 22 verbunden, der außerhalb einer Ventilwandung 12 des ersten Kegelventils 8 angeordnet ist. Auf den ersten äußeren Hebelarm 22 wirkt ein (schematisch in 2 dargestellter) erster pneumatischer Zylinder 24. Die Kraft des pneumatischen Zylinders 24 erzeugt ein Drehmoment auf die Hebelarme 21, 22 und führt zu einer Schwenkbewegung derselben. Diese wirkt wiederum auf die Ringschraube 10. für das zweite Kegelventil 108 sind ein entsprechender zweiter pneumatischer Zylinder 124 sowie ein zweiter äußerer Hebelarm 122 und ein zweiter innerer Hebelarm 121 vorgesehen.
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3 und 4 zeigen den Aufbau von Teilen des Kegelventils 8, ohne die Durchlassöffnung 14 und die Hebelarme 21, 22, im Detail. Wie hier erkennbar ist, weist der Ventilkörper 9 eine durchgehende, zentrale zylindrische Bohrung 9.4 auf, die an der Unterseite 9.1 in eine verbreiterte Ausnehmung 9.3 übergeht. In der Bohrung 9.4 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Stößel 16 aufgenommen, dessen Außendurchmesser (vorliegend 30 mm) etwas geringer als der Innendurchmesser (33 mm) der Bohrung 9.4 ist. An einem unteren Ende, das aus der Bohrung 9.4 herausragt, weist der Stößel 16 einen kegelstumpfförmigen Kragen 16.1 auf. Diesem gegenüberliegend ist in der Ausnehmung 9.3 eine weitere Silikondichtung 17 angeordnet, die durch eine ringförmige Scheibe 18 gesichert ist. Die Bohrung 9.4, der Stößel 16 mit dem Kragen 16.1 sowie die Silikondichtung 17 gehören zu einem Entlüftungsventil 11, mittels dessen ein Luftkanal 20, der zwischen Stößel 16 und Ventilkörper 9 gebildet ist, freigegeben oder verschlossen werden kann. In 3 befindet sich der Stößel 16 in einer maximal angehobenen Position gegenüber dem Ventilkörper 9. Hierbei ist der Kragen 16.1 an die Silikondichtung 16 gedrückt, so dass er mit dieser zusammen ein unteres Ende 20.1 des Luftkanals 20 verschließt. Die dargestellte Position entsteht dann, wenn durch den Hebelarm 21 über den Bolzen 23 an der Ringschraube 10 nach oben gezogen wird, während eine Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers 9 dadurch verhindert wird, dass er an der Silikondichtung 15 anliegt. In diesem Fall ist somit die Oberseite 9.2 gegenüber der Unterseite 9.1 gasdicht verschlossen.
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Herrscht an der Unterseite 9.1 einen wesentlich höherer Gasdruck als an der Oberseite 9.2, so führt eine Absenkung des Stößels 16 über die Ringschraube 10 zunächst nicht dazu, dass sich der Ventilkörper 9 ebenfalls absenkt; dieser wird vielmehr durch den Gasdruck an der ihm gegenüberliegenden Silikondichtung 15 gehalten. Da allerdings die Querschnittsfläche des Kragens 16.1 wesentlich geringer als die Querschnittsfläche der Durchlassöffnung 14 ist, wirkt dort eine erheblich geringere Kraft, so dass die Ringschraube 10 mit dem Stößel 16 gegenüber dem Ventilkörper 9 abgesenkt werden kann. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt. Bei der Verschiebung des Stößels 16 innerhalb der Bohrung 9.4 löst sich der Kragen 16.1 von der Silikondichtung 17, wodurch das untere Ende 20.1 des Luftkanals 20 geöffnet wird und somit ein Durchgang bis zu einem oberen Ende 20.2 gegeben ist. Durch den so geöffneten Luftkanal 20 kann nun Luft (sowie ggf. mitgeführte Partikel des Schüttgutes) von der Unterseite 9.1 zur Oberseite 9.2 strömen.
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Da mitgeführte Partikel in dem Luftstrom unter Umständen zu einem hohen Abrieb führen können, ist die Ringschraube 10 durch einen zwischen ihr und dem Stößel 16 befindliches haubenförmiges Ablenkblech 19 (in 1 und 2 nicht dargestellt) geschützt. Hierdurch wird der aufsteigende Luftstrom aus dem Luftkanal 20 seitlich und schräg nach unten entlang des Kegelmantels des Ventilkörpers 9 umgelenkt. Dadurch wird zum einen die Ringschraube 10 vor Abrieb geschützt, zum anderen kann bis zu einem gewissen Grad auch eventuell auf der Mantelfläche des Ventilkörpers 9 verbliebenes Schüttgut weggeblasen werden. Um zu verhindern, dass durch das Ablenkblech 19 das obere Ende 20.2 des Luftkanals 20 vollständig verschlossen wird, kann entweder der innere Hebelarm 21 gestoppt werden, bevor er den Stößel 16 zu weit nach unten drückt, oder aber es können am Ventilkörper 9 um das obere Ende 20.2 herum Vorsprünge (hier nicht dargestellt) vorgesehen sein, die mit dem Ablenkblech 19 einen Anschlag bilden, der die Abwärtsbewegung des Stößels 16 beschränkt. Schließlich ist es auch denkbar, dass das Absenken des Stößels 16 so langsam erfolgt, dass der Luftkanal 20 lange genug für einen Druckausgleich geöffnet bleibt.
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Hat eine hinreichende Druckangleichung zwischen der Unterseite 9.1 und der Oberseite 9.2 stattgefunden, so fällt der Ventilkörper 9 aufgrund seines eigenen Gewichts nach unten, so dass sich wiederum die in 3 gezeigte Relativposition zwischen Ventilkörper 9 und Stößel 16 ergibt. Ggf. ist es auch möglich, dass bei einem nur teilweise erfolgten Druckausgleich über die Ringsschraube 10 und das als Anschlag fungierende Ablenkblech 19 eine gewisse abwärts wirkende Kraft auf den Ventilkörper 9 ausgeübt wird, die sein Ablösen von der Silikondichtung 15 unterstützt.
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Der Aufbau des zweiten Kegelventils 108 ist im vorliegenden Fall identisch mit dem des ersten Kegelventils 8 und wird daher nicht im Detail beschrieben.
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Im Betriebszustand wird die Druckschleuse 1 über den Einlaufbereich 2 mit einem Schüttgut (partikelförmigen Fördergut), bspw. Sand, heiße Asche, Mehl etc., beschickt. Zunächst befindet sich das erste Kegelventil 8 in einer geschlossenen Stellung, die in 1 gestrichelt dargestellt ist. Hierbei liegt der Ventilkörper 9 an der ersten Silikondichtung 15 an. Auch das Entlüftungsventil 11 ist aufgrund des Zugs, den der erste innere Hebelarm 21 ausübt, geschlossen. In gleicher Weise ist, wie in 1 durch die durchgezogenen Linien dargestellt, das zweite Kegelventil 108 geschlossen. Befindet sich im Einlaufbereich 2 eine genügende Menge Schüttgut, so wird das erste Kegelventil 8 geöffnet. Herrscht im Schleusenbehälter 3 der gleiche Druck wie im Einlaufbereich 2, nämlich Atmosphärendruck, so senkt sich bei einem Absenken des inneren Hebelarms 21 der Ventilkörper 9 unmittelbar ab. Er gelangt hierbei in eine offene Stellung, die in 1 durchgezogen dargestellt ist. Hierzu sei angemerkt, dass aufgrund der Schwenkbewegung des inneren Hebelarms 21 der Ventilkörper 9 sich in der offenen Position nicht senkrecht unter der geschlossenen Position, sondern seitlich versetzt hierzu befindet.
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In der offenen Position kann nunmehr Schüttgut durch die Durchgangsöffnung 14 vom Einlaufbereich 2 in den Schleusenbehälter 3 gelangen. Wenn eine vorgesehene Menge an Schüttgut im Schleusenbehälter 3 angelangt ist, was entweder über eine Zeitsteuerung geregelt oder mittels Sonden im Schleusenbehälter überprüft wird, wird durch Aufwärtsschwenken des inneren Hebelarms 21 der Ventilkörper 9 wiederum in die geschlossene Stellung gebracht, wobei auch das Entlüftungsventil 11 geschlossen ist. Ein Vordringen von Schüttgut in den Förderbehälter 4 wird durch den geschlossenen Zustand des zweiten Kegelventils 108 verhindert. Das genannte Kegelventil 108 soll nunmehr geöffnet werden, indem die zweiten Hebelarme 121, 122 mittels des zweiten pneumatischen Zylinders 124 abwärts geschwenkt werden.
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Durch den zuvor ausgeführten Druckausgleich zwischen Schleusenbehälter 3 und Einlaufbereich 2 herrscht im Schleusenbehälter 3 nunmehr Atmosphärendruck, während im Förderbehälter 4 ein Förderdruck von 4 bar herrscht. Die hierdurch entstehende Druckdifferenz führt dazu, dass selbst die Kombination aus Eigengewicht des Ventilkörpers 109 des zweiten Kegelventils 108 und einer durch den zugehörigen Inneren Hebelarm 121 ausgeübten Kraft nicht ausreicht, um den Ventilkörper 109 abzusenken. Allerdings führt einen leichtes Abwärtsschwenken des inneren Hebelarms 121 dazu, dass auch hier, wie mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben, das Entlüftungsventil 11 geöffnet wird, so dass ein Druckausgleich zwischen Förderbehälter 4 und Schleusenbehälter 3 stattfindet. Dies führt schließlich dazu, dass der Ventilkörper 109 fällt und somit der innere Hebelarm 121 weiter abwärts geschwenkt werden kann, wodurch schließlich die in 1 gestrichelt angedeutete und in 2 dargestellte offene Stellung erreicht wird. Das Schüttgut gelangt nunmehr durch die zweite Durchgangsöffnung 114 in den Förderbehälter 4 und wird dort aufgrund der Druckbeaufschlagung durch das Förderrohr 6 ausgefördert. Sobald der Schleusenbehälter entleert ist, was entweder durch eine Zeitsteuerung gewährleistet oder über Sonden kontrolliert werden kann, wird durch Aufwärtsschwenken des inneren Hebelarms 121 der Ventilkörper 109 des zweiten Kegelventils 108 wieder in die geschlossene Stellung gebracht, wobei wiederum das zugehörige Entlüftungsventil ebenfalls geschlossen ist.
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Es herrscht nunmehr im Schleusenbehälter 3 im Wesentlichen der Förderdruck von 4 bar, während im darüber liegenden Einlaufbereich 2 Atmosphärendruck herrscht. Aus diesem Grund ist für eine erneute Füllung des Schleusenbereichs 3 mit Schüttgut zunächst über das Entlüftungsventil 11 des ersten Kegelventils 8 für einen Druckausgleich zu sorgen, bei dem der Überdruck nach oben in den Einlaufbereich 2 abgegeben wird. Danach kann das Kegelventil 8 normal geöffnet werden und die Schritte des sukzessiven Auffüllens von Schleusenbehälter 3 und Förderbehälter 4 beginnen von neuem. Während des gesamten Verfahrens, bei dem die gleichen Schritte zyklisch durchgeführt werden, kann der Förderdruck von 4 bar ständig aufrechterhalten werden, da ein unkontrolliertes Entweichen des Drucks durch das Vorhandensein des Schleusenbehälters 3 und insbesondere des ersten Kegelventils 8 verhindert wird.
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Die Vorrichtung und das mit ihr durchgeführte Verfahren sind somit hoch effizient, da zum einen keine Pausen für ein Abschalten der Druckluftzufuhr zum Förderbehälter 4 eingeplant werden müssen, und zum anderen die Luftverluste beschränkt bleiben, da diese im Wesentlichen durch die Druckdifferenz zwischen Förderdruck und Atmosphärendruck sowie das Volumen des Schleusenbehälters 3 bestimmt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckschleuse
- 2
- Einlaufbereich
- 3
- Schleusenbehälter
- 4
- Förderbehälter
- 5
- Förderöffnung
- 6
- Förderrohr
- 8, 108
- Kegelventil
- 9, 109
- Ventilkörper
- 9. 1
- Unterseite
- 9.2
- Oberseite
- 9.3
- Ausnehmung
- 9.4
- Bohrung
- 12
- Ventilwandung
- 14, 114
- Durchgangsöffnung
- 15, 17
- Silikondichtung
- 16
- Stößel
- 16.1
- Kragen
- 18
- Scheibe
- 19
- Ablenkblech
- 20
- Luftkanal
- 20.1
- unteres Ende
- 20.2
- oberes Ende
- 21, 121
- innerer Hebelarm
- 22, 122
- äußerer Hebelarm
- 10
- Ringschraube
- 11
- Entlüftungsventil
- 23
- Bolzen
- 24, 124
- pneumatischer Zylinder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3519651 A1 [0004, 0004]
- DE 102008037787 A1 [0006, 0007]
- EP 0059394 A2 [0008, 0008]
- EP 0166959 B1 [0009, 0009, 0010]
