DE102018117675B4

DE102018117675B4 - Verschlussvorrichtung für ein Schüttgutsystem und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE102018117675B4
Application number: DE102018117675.9A
Authority: DE
Inventors: Christopher Thannhäuser
Original assignee: Concord Blue Patent GmbH
Current assignee: Concord Blue Patent GmbH
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2038-07-21
Also published as: US20210308643A1; US11484854B2; WO2020016168A1; TW202012276A; DE102018117675A1; TWI793353B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung für ein Schüttgutsystem und eine Verwendung einer solchen Verschlussvorrichtung zum Regulieren eines Wärmeträgerpartikelflusses. Die Verschlussvorrichtung weist eine als Hohlkörper ausgebildete Schüttgutführung mit einer ersten Öffnung zur Verbindung mit dem Schüttgutsystem und einer zweiten Öffnung zur Ausgabe von einem von dem Schüttgutsystem geführten Schüttgut und ein um eine Drehachse drehbar gelagertes Verschlussblatt auf, welches in einer ersten Drehstellung die zweite Öffnung verschließt und in einer zweiten Drehstellung die zweite Öffnung, zumindest teilweise, freigibt. Dabei ist das Verschlussblatt in der Weise gelagert, dass sich bei seiner Drehung um die Drehachse zu seiner Überführung von der ersten in die zweite Drehstellung ein erster Punkt auf einer ersten Kante des Verschlussblatts, die bezogen auf die Bewegungsrichtung zuvorderst liegt, auf einer ersten Bewegungskurve bewegt, und sich ein zweiter Punkt auf dem Verschlussblatt, der auf die Bewegungsrichtung bezogen räumlich hinter dem ersten Punkt liegt, auf einer zweiten Bewegungskurve bewegt, die, zumindest abschnittsweise, einen größeren Abstand zur Drehachse aufweist als die erste Bewegungskurve. Dabei weisen der erste und zweite Punkt bei der Bewegung auf der ersten bzw. zweiten Bahnkurve jeweils eine tangential zum Verschlussblatt liegende Bewegungskomponente auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung für ein Schüttgutsystem, insbesondere einen Schüttgutbehälter und/oder eine Schüttgutförderstrecke, und eine Verwendung einer solchen Verschlussvorrichtung.
Zum Verschließen von Siloöffnungen sind Klappensysteme bekannt, die sich im Wesentlichen entlang der Ausflussrichtung von aus dem Silo unter dem Einfluss der Schwerkraft austretendem Material öffnen. Das Verschließen kann dabei problematisch sein, da gegen den Materialstrom geschlossen werden muss.
Dieses Problem wird von sog. Segment- oder Sichelverschlüssen umgangen, bei denen ein Schieberblatt zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Materials in den Materialstrom eingeschoben wird, um die Siloöffnung zu verschließen. Üblicherweise wird der Schieber dabei mit einer Rotationsbewegung in den Materialstrom eingeschwenkt. Solche Segmentverschlüsse funktionieren recht zuverlässig bei Schüttgütern, die sehr kleine Partikeldurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Siloöffnung besitzen.
Allerdings können sich bei größeren Partikeldurchmessern, etwa bei einem Hundertstel des Durchmessers der Siloöffnung oder größer, insbesondere bei einem Zehntel des Durchmessers der Siloöffnung oder größer, Probleme bei der Öffnung des Schiebers ergeben, insbesondere wenn das Schüttgut Partikel mit einer rauen Oberfläche und/oder unregelmäßig geformte Partikel, die zum Verhaken neigen, aufweist. Insbesondere kann es zum Verklemmen des Schieberblattes kommen, da beim Öffnen Partikel aus einer Materialschicht im Bereich des Schieberblattes bewegt, etwa rotiert und/oder verschoben, werden müssen. Diese Bewegung kann durch benachbarte Partikel oder eine Gehäusewand gehemmt werden. Die Hemmung wirkt als Gegenkraft auf die Schieberblattbewegung und kann so groß ausfallen, dass das Schieberblatt verklemmt und nicht ausreichend verschwenkt werden kann.
Aus CH 568 217 ist ein Verschluss bekannt, in dem ein als Schieber ausgebildetes Verschlussglied in einer Führung verläuft und mittels einer Vorrichtung zur Gewährleistung einer einwandfreien Abdichtung unter Druck in Anlage an einem Mündungsteil eines Verschlussgehäuses gehalten wird. Der Schieber liegt dabei unterhalb des Verschlussgehäuses in einer horizontalen Ebene zwischen dem Verschlussgehäuse und einem Druckring, während er außerhalb des Verschlussgehäuses in einem Verschwenkungsbereich eines Hebelarms in einem Bogen um eine Verschwenkungsachse verläuft. Zum Öffnen des Schiebers wird der Hebelarm verschwenkt, wobei schon bei Beginn dieser Verschwenkungsbewegung ein Steuerglied unter Schrägflächen von Hebeln weggleitet, wodurch der Druckring vom Dichtungsdruck entlastet wird.
FR 638 405 A offenbart einen Drehschieber, der es ermöglicht, einen sicher abgedichteten Verschluss eines Silos oder Trichters mittels einer hydraulischen Dichtung sicherzustellen, wobei Wasser als Dichtmedium verwendet wird, das im geöffneten Zustand in ein flaschenartiges Reservoir geführt wird und im geschlossenen Zustand aus dem Reservoir in eine Dichttasse läuft, wodurch die Dichtungsfunktion erreicht wird. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Ver-schließen von Schüttgutsystemen zu verbessern, insbesondere das Risiko einer Verklemmung einer Verschlussvorrichtung zu verringern.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung für ein Schüttgutsystem, insbesondere einen Schüttgutbehälter und/oder eine Schüttgutförderstrecke, aufweisend eine als Hohlkörper ausgebildete Schüttgutführung, die eine erste Öffnung zur Verbindung mit dem Schüttgutsystem und eine zweite Öffnung zur Ausgabe von einem von dem Schüttgutsystem geführten Schüttgut aufweist, und ein um eine Drehachse drehbar gelagertes Verschlussblatt, welches in einer ersten Drehstellung die zweite Öffnung verschließt und in einer zweiten Drehstellung die zweite Öffnung, zumindest teilweise, freigibt. Dabei ist das Verschlussblatt in der Weise gelagert, dass sich bei seiner Drehung um die Drehachse zu seiner Überführung von der ersten in die zweite Drehstellung ein erster Punkt auf einer ersten Kante des Verschlussblatts, die bezogen auf die Bewegungsrichtung zuvorderst liegt, auf einer ersten, bevorzugt kreisförmigen, Bewegungskurve bewegt, und sich ein zweiter Punkt auf dem Verschlussblatt, der auf die Bewegungsrichtung bezogen räumlich hinter dem ersten Punkt liegt, auf einer zweiten, bevorzugt kreisförmigen, Bewegungskurve bewegt, die, zumindest abschnittsweise, einen größeren Abstand zur Drehachse aufweist als die erste Bewegungskurve. Dabei weisen der erste und zweite Punkt bei der Bewegung auf der ersten bzw. zweiten Bahnkurve jeweils eine tangential zum Verschlussblatt liegende Bewegungskomponente auf.
Dabei liegt der zweite Punkt vorzugsweise auf einer zweiten Kante des Verschlussblatts, die bezogen auf die Bewegungsrichtung des Verschlussblatts bei der Überführung von der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung zuhinterst liegt.
Die Bewegung des Verschlussblatts bei der Überführung aus der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung oder andersherum entspricht dabei in bevorzugter Weise einer Kombination aus einer Sichelbewegung, wie sie von konventionellen Segmentverschlüssen bekannt ist, und einer Klapp- oder Senkbewegung, wie sie von konventionellen Klappverschlüssen bekannt ist. Die Bewegung des Verschlussblatts bei der Drehung um die Drehachse, bei welcher sich der erste Punkt auf der ersten Bewegungskurve und der zweite Punkt auf der zweiten Bewegungskurve bewegt, kann auch als Bewegungslinie des Verschlussblatts bezeichnet werden.
Der Anteil der Sichelbewegung an der Bewegungslinie des Verschlussblatts erlaubt es, das Verschlussblatt, zumindest nahezu, widerstandslos in einen aus der zweiten Öffnung tretenden Schüttgutstrom einzuführen bzw. diesen Schüttgutstrom zu unterbrechen. Insbesondere kann die Sichelbewegung des Verschlussblatts in der Weise verlaufen, dass ein Abschnitt des Verschlussblatts, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zur Austrittsrichtung des Schüttguts aus der zweiten Öffnung in den Schüttgutstrom eingeführt werden kann. Dadurch kann die zweite Öffnung auch bei großen Materialsäulen in der Schüttgutführung bzw. im Schüttgutsystem zuverlässig verschlossen werden.
Der Anteil der Klappbewegung an der Bewegungslinie des Verschlussblatts erlaubt es dagegen, das Verschlussblatt beim Freigeben der zweiten Öffnung in der Weise von der zweiten Öffnung wegzubewegen, dass ein, insbesondere reibschlüssiger, Kontakt zwischen Partikeln des Schüttguts im Bereich des Verschlussblatts und dem Verschlussblatt vermindert, insbesondere unterbrochen, wird. Dadurch kann das Risiko eines Verklemmens des Verschlussblatts beim Freigeben der zweiten Öffnung zumindest verringert werden.
Mit anderen Worten vollzieht das Verschlussblatt durch die Rotationsbewegung um die Drehachse beim Öffnen der Verschlussvorrichtung, d.h. beim Freigeben der zweiten Öffnung der Schüttgutführung bzw. beim Überführen des Verschlussblatts aus der zweiten Drehstellung in die erste Drehstellung, auch eine Senkbewegung in Bezug auf die zweite Öffnung, durch welche die sich im Bereich des Verschlussblatts befindlichen Partikel des Schüttguts entlastet werden. Insbesondere kann den Partikeln des Schüttguts beim Öffnen somit mehr Raum für Rotations- und/oder Translationsbewegungen gegeben und so die Reibung zwischen den Partikeln und dem Verschlussblatt verringert werden. Auf diese Weise kann das Risiko einer Verklemmung des Verschlussblatts beim Öffnen verringert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung können z.B. Schüttgutbehälter, etwa Silos, und/oder Schüttgutförderstrecken, etwa Schurren oder Fallrohre, ausgestattet werden, um den Austritt bzw. den Durchsatz von Schüttgut zu regeln. Vorzugsweise wird die Schüttgutführung dazu mit dem entsprechenden Schüttgutsystem, etwa dem Schüttgutbehälter oder der Schüttgutförderstrecke, verbunden, um das Schüttgut durch die Verschlussvorrichtung zu leiten und so z.B. eine Dosierung des Schüttguts mittels des Verschlussblatts zu ermöglichen.
Insgesamt erlaubt die Erfindung eine verbesserte Bewegung eines Verschlussblatts beim Öffnen und/oder Verschließen von Schüttgutsystemen, insbesondere die Verringerung des Risikos einer Verklemmung des Verschlussblatts.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
In einigen Ausführungsformen ist die räumliche Lage der Drehachse, insbesondere bezüglich der Schüttgutführung, fixiert. Dadurch können sich der erste und der zweite Punkt auf dem Verschlussblatt, insbesondere alle Punkte auf dem Verschlussblatt, auf kreisförmigen Bewegungskurven bewegen.
Die Drehachse kann dabei etwa auf einer Längsachse der Schüttgutführung angeordnet sein. Alternativ kann die Drehachse aber auch neben der Schüttgutführung angeordnet sein, d.h. in der Weise, dass sie die Schüttgutführung nicht schneidet bzw. nicht durch die Schüttgutführung verläuft. Die räumliche Lage der Drehachse kann beispielsweise in Abhängigkeit von vorhandenem Bauraum gewählt werden, um eine kompakte Ausführung der Verschlussvorrichtung zu ermöglichen.
Alternativ kann die Drehachse in einigen Ausführungsformen beweglich gelagert sein, so dass sie bei einer Drehung des Verschlussblatts räumlich ihre Lage, insbesondere bezüglich der Schüttgutführung, ändert. Beispielsweise kann die Drehachse entlang einer Längsachse der Schüttgutführung beweglich gelagert sein. Dadurch können sich der erste und der zweite Punkt auf dem Verschlussblatt, insbesondere alle Punkte auf dem Verschlussblatt, auf nicht-kreisförmigen Bewegungskurven bewegen. Die Bewegungslinie des Verschlussblatts kann so an die auf das Verschlussblatt einwirkenden Belastungen angepasst werden. In einigen Ausführungsformen bildet die zweite Öffnung der Schüttgutführung einen Dichtsitz für das Verschlussblatt, an den das Verschlussblatt in der zweiten Drehstellung anliegt. Die durch die erste und zweite Bahnkurve vorgegebene Bewegung des Verschlussblatts, insbesondere durch senkrecht zum Verschlussblatt liegende Bewegungskomponenten des ersten und zweiten Punkts bei der Bewegung auf der ersten bzw. zweiten Bahnkurve, kann dabei ein Abheben des Verschlussblatts von seinem Dichtsitz beim Öffnen der Verschlussvorrichtung erlauben. Insbesondere kann sich beim Öffnen der Verschlussvorrichtung ein Spalt, vorzugsweise mit einer entlang des Spalts zumindest im Wesentlichen gleichmäßigen Spaltbreite, zwischen dem Dichtsitz und dem Verschlussblatt bilden. Dadurch kann ein Nachrücken des Schüttguts im Bereich des Verschlussblatts und somit eine Verringerung der auf das Verschlussblatt wirkenden Reibungskräfte, welche eine Bewegung des Verschlussblatts senkrecht zur Austrittsrichtung des Schüttguts aus der zweiten Öffnung beeinflussen, ermöglicht werden. Insbesondere kann durch die spezielle Bewegungslinie des Verschlussblatts vermieden werden, dass eine Reibungskräfte vermittelnde Rotation und/oder Translation einzelner Partikel des Schüttguts, die in, insbesondere reibschlüssigem, Kontakt mit dem Verschlussblatt stehen, erzwungen wird.
In einigen Ausführungsformen ist das Verschlussblatt bezüglich der Drehachse in der Weise angeordnet, dass ein Abstand zwischen dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse größer ist als ein Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse. Dabei entspricht die erste Bewegungskurve vorzugsweise einem Kreis, dessen Radius mit dem Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse korrespondiert. Die zweite Bewegungskurve entspricht vorzugsweise einem Kreis, dessen Radius mit dem Abstand zwischen dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse korrespondiert. Dadurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass die zweite Bewegungskurve stets einen größeren Abstand zur Drehachse aufweist als die erste Bewegungskurve und somit die Bewegungslinie des Verschlussblatts einer Sichelbewegung mit einem Hub bezüglich der zweiten Öffnung entspricht.
Das Verschlussblatt kann etwa über einen Schwenkarm mit der Drehachse verbunden sein. Dabei ist der Schwenkarm vorzugsweise derart ausgebildet bzw. das Verschlussblatt derart mit dem Schwenkarm verbunden, insbesondere bezüglich des Schwenkarms ausgebildet, dass sich ein größerer Abstand zwischen der Drehachse und dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt ausbildet als zwischen der Drehachse und dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt.
Der Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 50 cm, bevorzugt zwischen 10 und 40 cm, insbesondere zwischen 15 und 30 cm. Der Abstand zwischen dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 60 cm, bevorzugt zwischen 15 und 50 cm, insbesondere zwischen 20 und 40 cm. Dabei beträgt der Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse vorzugsweise zwischen 50 und 95 %, bevorzugt zwischen 60 und 90 %, insbesondere zwischen 70 und 85 % des Abstands zwischen dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse. Dadurch kann besonders gut sowohl ein zuverlässiges Verschließen der zweiten Öffnung der Schüttgutführung als auch ein verklemmungsfreies Bewegen des Verschlussblatts erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das, insbesondere über einen Schwenkarm mit der Drehachse verbundene, Verschlussblatt in der Weise gekrümmt oder verformt, dass der Abstand zwischen dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse größer ist als der Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse. Vorzugsweise ist das Verschlussblatt bezüglich der Drehachse konkav gekrümmt. Neben einer verbesserten, insbesondere ungehinderten, Verschwenkbarkeit des Verschlussblatts kann die Krümmung auch eine beim Verschließen und/oder Freigeben der zweiten Öffnung der Schüttgutführung vorteilhafte Kraftverteilung auf das Verschlussblatt bewirken, so dass zwischen dem Schüttgut und dem Verschlussblatt auftretende Reibung beim Verschließen und/oder Freigeben verringert und das Verschließen und/oder Freigeben somit erleichtert wird.
Eine bezüglich der Drehachse konkave Krümmung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Krümmung, gemäß der sich das Verschlussblatt, zumindest abschnittsweise, in Richtung der Drehachse biegt.
Dazu kann das Verschlussblatt beispielsweise derart gekrümmt und/oder, insbesondere bezüglich der Drehachse, angeordnet sein, dass ein Abschnitt des Verschlussblatts im Bereich des zweiten Punkts auf dem Verschlussblatt beim Einführen in einen aus der zweiten Öffnung tretenden Schüttgutstrom zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Austrittsrichtung des Schüttguts aus der zweiten Öffnung ausgerichtet ist, während zumindest ein weiterer Abschnitt des Verschlussblatts im Bereich eines weiteren Punkts auf dem Verschlussblatt, insbesondere im Bereich des ersten Punkts auf dem Verschlussblatt, gegenüber der Austrittsrichtung geneigt ist. Dadurch kann das Verschlussblatt zu Beginn besonders leicht den Schüttgutstrom eingeführt werden, während das Verschlussblatt dem Schüttgut durch die Krümmung in dem zumindest einen weiteren Abschnitt beim Freigeben der zweiten Öffnung besonders viel Raum gibt.
Dabei ist es denkbar, eine variierende Krümmung des Verschlussblatts zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt vorzusehen. Beispielsweise kann die Krümmung ausgehend vom zweiten Punkt in Richtung des ersten Punkts, insbesondere kontinuierlich, zunehmen. Die Krümmung des Verschlussblatts kann etwa, zumindest abschnittsweise, einen parabelastartigen Verlauf aufweisen, wobei der Extrempunkt der korrespondierenden Parabel vorzugsweise im Bereich des zweiten Punkts auf dem Verschlussblatt, d.h. vorzugsweise im Bereich der zweiten Kante, liegt. Das Verschlussblatt kann, zumindest abschnittsweise, z.B. gemäß der Funktion f(x) = ax² + bx + c mit x ≥ 0 gekrümmt sein. Alternativ kann die Krümmung des Verschlussblatts, zumindest abschnittsweise, auch gemäß einem höheren Polynom gekrümmt sein. Es ist aber auch eine lineare oder konstante Krümmung denkbar.
In einigen Ausführungsformen ist das Verschlussblatt in der Weise gekrümmt und/oder bezüglich der Drehachse angeordnet, dass das Verschlussblatt bei einer Drehung um die Drehachse einen Raumbereich durchstreicht, der zumindest im Wesentlichen vollständig zwischen der ersten Bahnkurve und der zweiten Bahnkurve liegt. Insbesondere kann der Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse einem minimalen Abstand zwischen dem Verschlussblatt der Drehachse entsprechen, und der Abstand zwischen dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt und der Drehachse kann einem maximalen Abstand zwischen dem Verschlussblatt der Drehachse entsprechen, insbesondere wenn der zweite Punkt auf der zweiten Kante des Verschlussblatts liegt. Mit anderen Worten ist das Verschlussblatt, insbesondere unabhängig von der Drehstellung, vollständig zwischen der ersten und der zweiten Bahnkurve angeordnet. Dadurch kann einerseits sichergestellt werden, dass das Verschlussblatt die zweite Öffnung vollständig freigeben kann, ohne dass das Verschlussblatt an den Rand der zweiten Öffnung stößt. Andererseits ermöglicht dies, dass das Verschlussblatt einer über dem Verschlussblatt stehenden Schüttgutsäule beim Freigeben der zweiten Öffnung über, zumindest im Wesentlichen, die gesamte Verschlussblattfläche Raum zur Bewegung geben kann, d.h. das Verschlussblatt gleichmäßig abheben kann.
In einigen Ausführungsformen ist die Schüttgutführung in der Weise ausgebildet, dass der Abstand zwischen einem zweiten Punkt auf einem Rand der zweiten Öffnung und der Drehachse größer ist als der Abstand zwischen einem ersten Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung und der Drehachse, wobei der erste Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung in der ersten Drehstellung des Verschlussblatts mit dem zweiten Punkt auf dem Verschlussblatt korrespondiert und der zweite Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung in der ersten Drehstellung des Verschlussblatts mit dem ersten Punkt auf dem Verschlussblatt korrespondiert. Dadurch kann Schüttgut im Bereich des Verschlussblatts bei einer Überführung des Verschlussblatts aus der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung genügend Raum erhalten, um die Reibung zwischen dem Schüttgut und dem Verschlussblatt zu verringern und in der Weise die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Verklemmung des Verschlussblatts zu reduzieren.
Bei diesen Ausführungsformen bewegt sich bei einer Drehung des Verschlussblatts aus der ersten Drehstellung heraus der zweite Punkt auf dem Verschlussblatt vom zweiten Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung auf den ersten Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung zu. Durch den geringeren Abstand zwischen dem ersten Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung und der Drehachse vergrößert sich bei der Drehung daher der Abstand zwischen dem Verschlussblatt, insbesondere einem Abschnitt des Verschlussblatts im Bereich des zweiten Punkts auf dem Verschlussblatt, und der zweiten Öffnung, insbesondere einem Abschnitt im Bereich des ersten Punkts auf dem Rand der zweiten Öffnung. Mit anderen Worten entsteht bei der Drehung des Verschlussblatts aus der ersten Drehstellung heraus ein Spalt zwischen der zweiten Öffnung und dem Verschlussblatt, so dass auf dem Verschlussblatt stehendes Schüttgut nicht hemmend auf das Verschlussblatt einwirkt.
In einigen Ausführungsformen ist bzw. sind die Schüttgutführung, insbesondere die zweite Öffnung, und/oder das Verschlussblatt in der Weise ausgeführt, dass eine Form der zweiten Öffnung zumindest abschnittsweise mit einer Form des Verschlussblattes, insbesondere mit dessen Krümmung, korrespondiert. Insbesondere kann die Schüttgutführung, insbesondere die zweite Öffnung, und/oder das Verschlussblatt in der Weise ausgeführt sein, dass eine Form der zweiten Öffnung mit einer Form des Verschlussblattes, insbesondere mit dessen Krümmung, zumindest in einem Abschnitt des Verschlussblattes korrespondiert. Die Form der zweiten Öffnung und die Form des Verschlussblatts können dabei in der Weise aufeinander abgestimmt sein, dass das Verschlussblatt, zumindest im Wesentlichen, gleichmäßig, insbesondere über die gesamte Verschlussblattfläche, von der zweiten Öffnung abheben bzw. auf die zweite Öffnung aufgesetzt werden kann. Dies ermöglicht gleichzeitig einen dichten Verschluss der zweiten Öffnung durch das Verschlussblatt und ein verklemmungsfreies Verschwenken des Verschlussblatts.
Beispielsweise kann das Verschlussblatt größer ausgebildet sein als die zweite Öffnung der Schüttgutführung, so dass in der ersten Drehstellung beim Verschließen der zweiten Öffnung die Schüttgutführung über die zweite Öffnung hinausragt. Dabei korrespondiert in bevorzugter Weise die Form der zweiten Öffnung mit der Krümmung des Verschlussblattes in demjenigen Abschnitt des Verschlussblatts, der die zweite Öffnung abdeckt bzw. das Austreten des Schüttguts aus der zweiten Öffnung verhindert.
In einigen Ausführungsformen weisen sowohl die zweite Öffnung als auch das Verschlussblatt jeweils eine Krümmung auf. Dabei ist ein Krümmungsradius der gekrümmten zweiten Öffnung kleiner ist als ein Krümmungsradius des gekrümmten Verschlussblattes. Dadurch kann in der ersten Drehstellung, d.h. im geschlossenen Zustand, ein Spalt zwischen der zweiten Öffnung und dem Verschlussblatt gebildet sein, der das Abscheren des Schüttguts beim Überführen des Verschlussblatts von der zweiten Drehstellung in die erste Drehstellung, d.h. beim Verschließen der zweiten Öffnung, verhindern oder zumindest das Abscherrisiko verringern kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Schüttgutführung eine Längsachse auf. Die Drehachse ist dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass sie die Längsachse nicht schneidet. Insbesondere kann die Drehachse exzentrisch bezüglich der Schüttgutführung angeordnet sein. Dadurch kann nicht nur ein Abheben des Verschlussblatts beim Herausschwenken aus der ersten Drehstellung ermöglicht, sondern auch Bauraum eingespart werden, da das Verschlussblatt in der Weise besonders nahe an der Schüttgutführung geführt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schüttgutführung zum Regulieren eines maximalen Durchsatzes von Schüttgut durch die Schüttgutführung auswechselbar. In bevorzugter Weise weist die Verschlussvorrichtung dazu ein Verbindungsmittel, etwa einen Verbindungsflansch, eine Kupplung und/oder dergleichen, auf, mit dessen Hilfe die Schüttgutführung auswechselbar, beispielsweise mit einem Schüttgutbehälter, einem Fallrohr oder einer Schurre verbindbar, ist. Vorzugsweise können so verschiedene Schüttgutführungen mit verschiedenen Durchmessern und/oder Formen in Abhängigkeit des gewünschten maximalen Schüttgutdurchsatzes eingesetzt werden. Dies erlaubt einen flexiblen Einsatz der Verschlussvorrichtung.
Vorzugsweise wird dabei eine, zumindest im Wesentlichen, runde Schüttgutführung eingesetzt. Alternativ können aber auch mehreckige, insbesondere rechteckige, ovale oder anderweitig geformte Schüttgutführungen eingesetzt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Verschlussvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zum Regulieren eines Wärmeträgerpartikelflusses, mit dem eine Temperatur und/oder ein Wärmebedarf im Rahmen eines thermischen Konversionsverfahrens und/oder ein Füllstand in einem Schüttgutsystem, insbesondere in einer Komponente des Schüttgutsystems, eingestellt wird. Die Verschlussvorrichtung erlaubt eine besonders gezielte Steuerung der dabei ablaufenden chemischen Prozesse.
Eine oder mehrere Verschlussvorrichtungen können beispielsweise in einer Vorrichtung bzw. einem System zur Erzeugung eines Produktgases auf Grundlage einer Vergasung eines kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials, insbesondere Biomasse, eingesetzt werden. Dabei wird in bevorzugter Weise ein Schüttgutfluss aus Wärmeträgerpartikeln von den Verschlussvorrichtungen reguliert.
Beispielsweise können die Wärmeträgerpartikel in einem Vorwärmer auf eine Reformierungstemperatur vorgeheizt werden, indem eine auf einer Verschlussvorrichtung des Vorwärmers angeordnete Schüttung der Wärmeträgerpartikel mit heißen Abgasen durchströmt wird. Vorzugsweise wird zumindest ein Teil der aufgeheizten Wärmeträgerpartikel dosiert in einen unterhalb des Vorwärmers angeordneten Reformer überführt, auf dessen Grund, insbesondere auf einer weiteren Verschlussvorrichtung des Reformers, die aufgeheizten Wärmeträgerpartikel eine weitere Schüttung bilden können. Die Schüttung im Reformer kann durch ein bei einer thermischen Zersetzung des Ausgangsmaterials erzeugtes Pyrolysegas durchströmt werden, wobei in bevorzugter Weise bei der Reformierungstemperatur das Produktgas erzeugt wird. Die Wärmeträgerpartikel auf dem Grund des Reformers kühlen dabei auf eine Pyrolysetemperatur ab und können dosiert in einen unterhalb des Reformers angeordneten Pyrolysereaktor überführt werden. Dort können die Wärmeträgerpartikel das Ausgangsmaterial bei der Pyrolysetemperatur thermisch zersetzen, bevor sie, vorzugsweise über eine weitere Verschlussvorrichtung des Pyrolysereaktors, abgeführt und zurück in den Vorwärmer gefördert werden können.
Sinkt die Temperatur im Reformer beispielsweise, können Wärmeträgerpartikel aus dem Vorwärmer gezielt zugeführt werden, um die Temperatur im Reformer wieder auf die Reformtemperatur zu heben bzw. dort konstant zu halten. Gleiches gilt auch für die Temperatur im Pyrolysereaktor, wobei hier Wärmeträgerpartikel aus dem Reformer gezielt zugeführt werden können.
Wird die Menge an Wärmeträgerpartikeln im Reformer dagegen zu hoch, so dass die Temperatur zu stark steigt, können gegebenenfalls Wärmeträgerpartikel aus dem Reformer über die Verschlussvorrichtung abgeführt werden, um so die im Reformer vorhandene Wärmeenergie zu reduzieren.
Wird dem Pyrolysereaktor beispielsweise eine größere Menge an kohlenstoffhaltigem Ausgangsmaterial zugeführt, müssen in der Regel auch zusätzliche Wärmeträgerpartikel zugeführt werden. Dies gilt auch, sich die chemische Zusammensetzung des Ausgangsmaterials derart geändert, dass zusätzliche Wärmeenergie zur thermischen Zersetzung notwendig ist.
Mithilfe der Verschlussvorrichtung kann in bevorzugter Weise der Durchsatz und/oder Umlauf von Wärmeträgerpartikeln in einem thermischen Konversionsverfahren nach Bedarf geregelt werden, z.B. indem die Zeitdauer, für welche das Verschlussblatt die zweite Öffnung verschließt und/oder freigibt, gesteuert wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, zumindest eine Konversionstemperatur, etwa die Reformierungstemperatur und/oder die Pyrolysetemperatur, zu regulieren und so an die Erfordernisse des Verfahrens anzupassen.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren, in denen durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden. Es zeigen, wenigstens teilweise schematisch:

1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung in einem Querschnitt;
2 die Verschlussvorrichtung aus 1 in einer anderen Konfiguration;
3 eine Darstellung der Drehbewegung eines erfindungsgemäßen Verschlussblatts in einer bevorzugten Ausführungsform;
4 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlussblatts in einer Draufsicht;
5 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung in einer dreidimensionalen Darstellung; und
6 ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1 in einem Querschnitt. Die Verschlussvorrichtung 1, insbesondere eine Schüttgutführung 4 der Verschlussvorrichtung 1, ist in diesem Beispiel mithilfe eines Verbindungsmittels 2, etwa Schrauben, insbesondere zerstörungsfrei, mit einem Schüttgutbehälter 3 verbunden. Genauso könnte die Schüttgutführung auch mit einer anderen Komponenten eines Schüttgutsystems, etwa einem Fallrohr oder einer Schurre, verbunden werden. Die Schüttgutführung 4 ist dabei als Hohlkörper ausgebildet und weist eine erste Öffnung 4a zur Verbindung mit dem Schüttgutbehälter 3 und eine, insbesondere der ersten Öffnung 4a gegenüberliegende, zweite Öffnung 4b zum Ausgeben von Schüttgut aus dem Schüttgutbehälter 3 auf.
Ein Verschlussblatt 5 der Verschlussvorrichtung 1 ist schwenkbar um eine, insbesondere raumfeste, Drehachse D gelagert, so dass es, wie in 1 gezeigt, die zweite Öffnung 4b in einer ersten Drehstellung, insbesondere vollständig und/oder dichtend bezüglich des Schüttguts, verschließen kann. Das Verschlussblatt 5 ist dabei über einen, insbesondere steifen, Schwenkarm 6 mit der Drehachse D verbunden.
Das Verschlussblatt 5 weist eine erste Kante 5a und eine der ersten Kante 5a gegenüberliegende zweite Kante 5b auf. Bei einer Drehung des Verschlussblatts 5 um die Drehachse D aus der ersten Drehstellung heraus, insbesondere bei einer Überführung des Verschlussblatts 5 aus der ersten Drehstellung in eine in 2 dargestellte zweite Drehstellung, in der die zweite Öffnung 4b, zumindest teilweise, freigegeben ist, liegt die erste Kante 5a dabei in einer Bewegungsrichtung B zuvorderst. Die zweite Kante 5b liegt entsprechend zuhinterst.
Das Verschlussblatt 5 ist derart relativ zur Drehachse D angeordnet, insbesondere ausgerichtet, dass ein erster Punkt P1 auf der ersten Kante 5a einen Abstand A1 zur Drehachse D aufweist, der kleiner ist als ein Abstand A2 eines zweiten Punkts P2 auf der zweiten Kante 5b zur Drehachse D. Das Verschlussblatt 5 kann beispielsweise schräg bzw. verkippt am Schwenkarm 6 angebracht sein, um die unterschiedlichen Abstände A1, A2 des ersten bzw. zweiten Punkts P1, P2 zur Drehachse D zu bewirken. Insbesondere kann das Verschlussblatt 5 exzentrisch in Bezug auf die Drehachse D angeordnet, insbesondere am Schwenkarm 6 montiert, sein.
Alternativ oder zusätzlich können die unterschiedlichen Abstände A1, A2 auch durch eine Krümmung K des Verschlussblatts 5 realisiert werden. Das Verschlussblatt 5 verläuft dabei vorzugsweise konkav bezüglich der Drehachse D. Die Krümmung K kann dabei insbesondere derart ausgebildet bzw. das gekrümmte Verschlussblatt 5 kann dabei derart bezüglich der Drehachse D angeordnet sein, dass ein Abschnitt des Verschlussblatts 5 im Bereich des zweiten Punkts P2, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zur Verbindungslinie zwischen dem Punkt P2 und der Drehachse D ausgerichtet ist, während ein Abschnitt des Verschlussblatts 5 im Bereich des ersten Punkts P1 schräg zur Verbindungslinie zwischen dem ersten Punkt P1 und der Drehachse D ausgerichtet ist. Dadurch kann das Verschlussblatt 5 besonders leicht in einen aus der zweiten Öffnung 4b tretenden Schüttgutstrom eingeführt werden, da die Bewegung des Verschlussblatts 5 dabei, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zur Austrittsrichtung des Schüttguts aus der zweiten Öffnung 4b verläuft und dieser Austrittsrichtung nicht entgegengesetzt ist.
Die Form der zweiten Öffnung 4b korrespondiert dabei vorzugsweise mit der Form des Verschlussblatts 5, d.h. auch die zweite Öffnung 4b kann die Krümmung K aufweisen. In der ersten Drehstellung des Verschlussblatts 5 liegt dem ersten Punkt P1 auf dem Verschlussblatt 5 daher ein erster Punkt p1 auf einem Rand der zweiten Öffnung 4b gegenüber, während dem zweiten Punkt P2 auf dem Verschlussblatt 5 ein zweiter Punkt p2 auf dem Rand der zweiten Öffnung 4b gegenüber liegt. Dabei ist ein Abstand a1 zwischen dem ersten Punkt p1 auf dem Rand der zweiten Öffnung 4b und der Drehachse D kleiner als ein Abstand a2 zwischen dem zweiten Punkt p2 auf dem Rand der zweiten Öffnung 4b und der Drehachse D. Dabei können die Abstände A1, A2 zwischen den Punkten P1, P2 auf dem Verschlussblatt 5 in der Weise mit den Abständen a1, a2 zwischen den Punkten p1, p2 auf dem Rand der zweiten Öffnung 4b und der Drehachse D korrespondieren, dass beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b zwischen dem Verschlussblatt 5 und der zweiten Öffnung 4b ein gleichmäßiger Spalt entsteht, der eine verklemmungsfreie Schwenkbewegung des Verschlussblatts 5 ermöglicht.
2 zeigt die Verschlussvorrichtung 1 aus 1, wobei sich das Verschlussblatt 5 in der zweiten Drehstellung befindet und die zweite Öffnung 4b daher, zumindest teilweise, freigegeben ist, so dass Schüttgut aus dem Schüttgutbehälter 3 durch die Schüttgutführung 4 aus der zweiten Öffnung 4b austreten kann.
Wie aus 2 ersichtlich ist, hat sich beim Verschwenkens des Verschlussblatts 5 aus der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung der Spalt zwischen dem Verschlussblatt 5 und der zweiten Öffnung 4b, insbesondere kontinuierlich, vergrößert. Mit anderen Worten ist der Abstand zwischen dem zweiten Punkt P2 auf dem Verschlussblatt 5 und dem ersten Punkt p1 auf dem Rand der zweiten Öffnung 4b in der zweiten Drehstellung größer als der Abstand zwischen dem ersten Punkt P1 auf dem Verschlussblatt 5 und dem ersten Punkt p1 auf dem Rand der zweiten Öffnung 4b in der ersten Drehstellung (vgl. 1).
Dadurch wird dem Schüttgut, welches bei verschlossener zweiter Öffnung 4b auf dem Verschlussblatt 5 aufliegt, beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b, d.h. beim Verschwenken des Verschlussblatts 5 aus der ersten Drehstellung heraus, zusätzlicher Raum gegeben, der das Schüttgut im Bereich der zweiten Öffnung 4b entlastet. Die Partikel des Schüttguts sind daher nicht mehr gezwungen, aufgrund des Kontaktes mit dem Verschlussblatt 5 bei einer Bewegung des Verschlussblatts 5 zu rotieren und/oder sich zu bewegen, was in einer reduzierten, auf das Verschlussblatt 5 wirkenden Reibungskraft resultiert.
Wie auch bereits aus 1 ersichtlich, ist die Drehachse D exzentrisch bezüglich der Schüttgutführung 4, insbesondere einer Längsachse L der Schüttgutführung 4, angeordnet. Insbesondere verläuft die Drehachse D senkrecht zur Längsachse L in einem endlichen Abstand zur Längsachse L.
Die exzentrische Anordnung der Drehachse D hat den Vorteil, dass beim Verschwenken des Verschlussblatts 5 weniger Raum außerhalb der Schüttgutführung 4 vom Verschlussblatt 5 bzw. dem Hebelarm 6 eingenommen wird. Insbesondere kann dadurch der Abstand zwischen dem Verschlussblatt 5 und der Schüttgutführung 4 in der zweiten Drehstellung, wie in 2 dargestellt, reduziert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann durch die exzentrische Anordnung der Drehachse D auch die Größe des zwischen der zweiten Öffnung 4b und dem Verschlussblatt 5 entstehenden Spalts eingestellt und damit die beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b effektiv wirkende Reibungskraft beeinflusst werden. Ebenso kann durch die Lage der Drehachse D die Gesamtbewegung des Verschlussblatts 5 beeinflusst werden, d.h. inwieweit das Verschlussblatt 5 beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b von der zweiten Öffnung 4b abhebt und/oder in welcher Ausrichtung das Verschlussblatt 5 in einen aus der zweiten Öffnung 4b tretenden Schüttgutstrom eingeführt bzw. durch den Schüttgutstrom geführt wird, bevor die zweite Öffnung 4b vollständig geschlossen ist.
3 zeigt eine Darstellung der Drehbewegung eines erfindungsgemäßen Verschlussblatts 5 in einer bevorzugten Ausführungsform. Dabei ist das Verschlussblatt 5 in einer ersten Drehstellung, in der es eine zweite Öffnung 4b einer Schüttgutführung 4 verschließt, durch eine durchgezogene Linie dargestellt, während es in einer zweiten Drehstellung, in der es die zweite Öffnung 4b freigibt, als gestrichelte Linie dargestellt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei Bezugszeichen gleicher oder einander entsprechender Elemente nicht für jedes der Elemente eingezeichnet.
Bei der Überführung des Verschlussblatts 5 von der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung bewegen sich die Enden des Verschlussblatts 5 auf unterschiedlichen Bewegungskurven B1, B2, die durch strichpunktierte Linien dargestellt sind. Insbesondere bewegt sich ein erster Punkt P1, der auf einer ersten Kante 5a des Verschlussblatts 5 liegt, auf einer ersten Bahnkurve B1, während sich ein zweiter Punkt P2, der auf einer zweiten Kante 5b des Verschlussblatts 5 liegt, auf einer zweiten Bahnkurve B2 bewegt. Die erste Kante 5a liegt dabei bei der Überführung des Verschlussblatts 5 von der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung in der Bewegungsrichtung B des Verschlussblatts 5 zuvorderst, während die zweite Kante 5b zuhinterst liegt.
Der erste Punkt P1 und der zweite Punkt P2 weisen bei der Bewegung entlang der entsprechenden Bewegungskurve B1, B2 jeweils eine Bewegungskomponente b1', b2' auf, die tangential zum Verschlussblatt 5 liegt. Dies unterscheidet die Bewegungslinie der Verschlussklappe 5 von einer reinen Klappbewegung, bei der sich das Verschlussblatt ausschließlich in einer Richtung senkrecht zum Verschlussblatt bewegen würde.
Da das Verschlussblatt 5 aber keine reine Sichelbewegung ausführt, bei der die Bewegung ausschließlich tangential zum Verschlussblatt 5 stattfindet, weisen der erste Punkt P1 und der zweite Punkt P2 bei der Bewegung entlang der entsprechenden Bewegungskurve B1, B2 auch jeweils eine Bewegungskomponente b1", b2" auf, die senkrecht zum Verschlussblatt liegt. Dadurch wird das Abheben des Verschlussblatts 5 von der zweiten Öffnung 4b beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b realisiert und ein Verklemmen des Verschlussblatts 5 vermieden.
Die zweite Bahnkurve B2 befindet sich dabei in einem größeren Abstand zu einer Drehachse, um die das Verschlussblatt 5 geschwenkt wird, als die erste Bahnkurve B1. Mit anderen Worten liegt die erste Bahnkurve B1, zumindest abschnittsweise, bezüglich der Drehachse weiter innen als die zweite Bahnkurve B2. Dadurch wird ermöglicht, dass das Verschlussblatt 5 beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b, zumindest im Wesentlichen, gleichmäßig von der zweiten Öffnung 4b abhebt, um ein Verklemmen des Verschlussblatts 5 zu vermeiden. Gleichzeitig führt das Verschlussblatt 5 auch eine, zumindest im Wesentlichen, sichelartige Bewegung aus, die ein Verschließen der zweiten Öffnung 4b ermöglicht, auch wenn Schüttgut aus der zweiten Öffnung 4b tritt.
Bevorzugt bewegen sich der erste und zweite Punkt P1, P2 dabei auf kreisförmigen Bewegungskurven B1, B2 um die raumfeste Drehachse, wobei die Radien der Bewegungskurven B1, B2 durch die Abstände des ersten und zweiten Punkts P1, P2 zur Drehachse definiert sind. Eine zweite Bewegungskurve B2 des zweiten Punkts P2, die weiter entfernt von der Drehachse liegt als die erste Bewegungskurve B1 des ersten Punkts P1, kann daher beispielsweise durch eine entsprechende Ausrichtung des Verschlussblatts 5 bezüglich der Drehachse D und/oder eine entsprechende Krümmung des Verschlussblatts 5 erreicht werden (vgl. 1 und 2).
Alternativ ist es auch denkbar, dass die Bewegungskurven B1, B2 nicht kreisförmig sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Drehachse beim Verschwenken des Verschlussblatts 5 bewegt wird. In diesem Fall ist es auch nicht notwendig, dass die Punkte P1, P2 auf den Verschlussblatt 5 unterschiedliche Abstände zur Drehachse aufweisen. Bei Bewegung der Drehachse entlang einer Längsachse der Schüttgutführung 4 entspricht die Gesamtbewegung des Verschlussblatts 5 beispielsweise verstärkt einer Schaufelbewegung, so dass die zweite Öffnung 4b noch leichter freigegeben werden kann. Allerdings ist dann das Verschließen der zweiten Öffnung 4b, wenn Schüttgut aus der zweiten Öffnung 4b tritt, erschwert, da das Verschlussblatt 5 gegen den Schüttgutstrom bewegt werden muss.
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlussblatts 5 zum Verschließen einer zweiten Öffnung einer Schüttgutführung in einer Draufsicht.
Vorzugsweise ist das Verschlussblatt 5 der zweiten Öffnung der Schüttgutführung angepasst, insbesondere bezüglich seiner Form und/oder seiner Krümmung, so dass die zweite Öffnung dicht verschlossen werden kann. Im gezeigten Beispiel ist das Verschlussblatt 5 scheibenförmig ausgeführt, so dass es eine rund ausgeführte zweite Öffnung verschließen kann. Alternativ ist es aber auch denkbar, das Verschlussblatt 5 rechteckig, gegebenenfalls auch polygonal, d.h. vieleckig, beispielsweise als Hexagon oder Oktagon, auszuführen. Das Verschlussblatt 5 kann dabei auch eine oder mehrere gekrümmte Kanten aufweisen.
Das Verschlussblatt 5 weist eine erste Kante 5a auf, die bei einer Drehung des Verschlussblatts um eine Drehachse, insbesondere bei der Überführung aus einer ersten Drehstellung in eine zweite Drehstellung (vgl. 1 und 2), in der resultierenden Bewegungsrichtung B des Verschlussblatts 5 zuvorderst liegt. Gegenüberliegend der ersten Kante 5a weist das Verschlussblatt 5 eine zweite Kante 5b auf, die bei dieser Bewegung entsprechend zuhinterst liegt.
Auf der ersten Kante 5a liegt ein erster Punkt P1, der sich bei der Drehung des Verschlussblatts 5 um die Drehachse auf einer ersten Bahnkurve bewegt (vgl. 3). Das Verschlussblatt 5 weist auch zweiten Punkt P2 auf, der bezüglich der Bewegungsrichtung B hinter dem ersten Punkt P1 liegt und sich bei der Drehung des Verschlussblatts 5 auf einer zweiten Bahnkurve bewegt. Dabei muss der zweite Punkt P2 nicht notwendigerweise auf der zweiten Kante 5b liegen.
5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1 für einen Schüttgutbehälter in einer dreidimensionalen Darstellung. Die Verschlussvorrichtung 1 weist eine Schüttgutführung 4 zum Ausleiten von Schüttgut aus dem Schüttgutbehälter über eine zweite Öffnung 4b auf. Die Schüttgutführung 4 ist dabei mit dem Schüttgutbehälter verbunden, beispielsweise über einen Verbindungsflansch 8 angeflanscht. Durch Lösen des Verbindungsflansches 8 kann die Schüttgutführung 4 ausgewechselt werden, beispielsweise gegen eine Schüttgutführung mit einer kleineren zweiten Öffnung, um den maximalen Durchsatz von Schüttgut durch die Schüttgutführung begrenzen, oder gegen eine Schüttgutführung mit einer größeren zweiten Öffnung, um die Führung von Schüttgut mit größeren Schüttgutpartikeln zu erleichtern.
Die zweite Öffnung 4b kann mittels eines Verschlussblatts 5 verschlossen werden, das um eine Drehachse D drehbar gelagert ist. Um einen dichten Verschluss der zweiten Öffnung 4b und gleichzeitig ein Abheben des Verschlussblatts 5 von der zweiten Öffnung 4b beim Verschwenken des Verschlussblatts 5 zu ermöglichen, sind sowohl die zweite Öffnung 4b als auch das Verschlussblatt 5 gekrümmt, insbesondere geschwungen, ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass beim Freigeben der zweiten Öffnung 4b ein gleichmäßiger Spalt zwischen der zweiten Öffnung 4b und dem Verschlussblatt 5 entsteht und das Verschlussblatt 5 nicht einfach nur an der zweiten Öffnung 4b entlang schiebt. In der Weise kann ein Verklemmen des Verschlussblatts 5 durch Schüttgutpartikel zuverlässig verhindert werden.
Die Drehachse D wird durch Lager 7 definiert, die beidseitig der Schüttgutführung 4 angeordnet sind. Ein mit der Drehachse D in Verbindung stehender Betätigungshebel 9, der beispielsweise mittels einer Hydraulikanordnung (nicht gezeigt) betätigbar ist, ermöglicht die Drehung des Verschlussblatts 5. Dabei ist das Verschlussblatt 5 über einen Hebelarm 6 mit der Drehachse die verbunden.
Ein oder mehrere Komponenten der Verschlussvorrichtung 1, insbesondere die Drehachse D, die Lager 7, der Hebelarm 6, der Betätigungshebel 9 und/oder die Hydraulikanordnung können in bevorzugter Weise in einem Gehäuse angeordnet sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Gehäuse hier nicht gezeigt.
6 zeigt ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtungen 1 in einem Schüttgutsystem 10, in dem das Schüttgut ein aus Wärmeträgerpartikeln 11 bestehendes Wärmeträgermedium ist. Das in 6 gezeigte Schüttgutsystem 10 wird vorzugsweise im Rahmen eines Pyrolyseverfahrens verwendet, bei dem ein kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial, etwa Biomasse, in einem Pyrolysereaktor 12 thermisch zersetzt und dabei ein Pyrolysegas erzeugt wird.
Die Verschlussvorrichtungen 1 werden dabei dazu verwendet, die Menge an Wärmeträgerpartikeln 11 in einem Vorwärmer 13, in der die Wärmeträgerpartikel 11 auf eine Reformierungstemperatur gebracht werden können, in einem Reformer 14, in dem bei der Reformierungstemperatur ein Produktgas aus dem Pyrolysegas erzeugt werden kann, und/oder in dem Pyrolysereaktor 12 zu regulieren. Durch die Regulierung der Menge an Wärmeträgerpartikeln 11 im Reformer 14 und/oder im Pyrolysereaktor 12 kann die effektiv im Reformer 14 bzw. im Pyrolysereaktor 12 herrschende Temperatur beeinflusst werden.
Beispielsweise kann aus dem Vorwärmer 13, in der die Wärmeträgerpartikel 11 in Form einer Schüttung auf dem Grund dem Vorwärmers 13 angeordnet sind und beispielsweise von heißen Verbrennungsabgasen zum Aufheizen durchströmt werden, eine dosierte Menge an Wärmeträgerpartikeln 11 durch Verschwenken eines Verschlussblatts der Verschlussvorrichtung 1 unterhalb des Vorwärmers 13 in den Reformer überführt werden, der dabei auf die Reformierungstemperatur aufgeheizt wird. Die aus dem Vorwärmer 13 in den Reformer 14 überführten Wärmeträgerpartikel 11 sammeln sich auf dem Grund des Reformers 14 vorzugsweise ebenfalls in Form einer Schüttung, die von im Pyrolysereaktor 12 erzeugten und in den Reformer 14 überführten Pyrolysegas durchströmt werden kann.
Das Pyrolysegas wird dabei zu Produktgas umgewandelt, welches aus dem Reformer 14 separat abgeführt wird. Dabei kühlen die Wärmeträgerpartikel 11 auf dem Grund des Reformers 14 ab. Um die Reformierungstemperatur im Reformer 14 zu halten, kann zumindest ein Teil der abgekühlten Wärmeträgerpartikel 11 im Reformer durch Verschwenken eines Verschlussblatts der unterhalb des Reformers 14 angeordneten Verschlussvorrichtung 1 in den Pyrolysereaktor 12 überführt werden, wo die übrige, in den abgekühlten Wärmeträgerpartikeln 11 gespeicherte Wärmeenergie zur thermischen Zersetzung des Ausgangsmaterials genutzt werden kann. Gleichzeitig können weitere, auf die Reformierungstemperatur vorgeheizte, Wärmeträgerpartikel 11 aus dem Vorwärmer 13 in den Reformer 14 nachgeführt werden.
Die Wärmeträgerpartikel 11 werden, insbesondere wenn sie sich nach der Zersetzung des Ausgangsmaterials weiter abgekühlt haben, über eine Fördereinrichtung 15 zurück in den Vorwärmer 13 geführt, wo sie erneut auf die Reformierungstemperatur aufgeheizt werden können.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Befestigungsmittel
3: Schüttgutbehälter
4: Schüttgutführung
4a, 4b: erste, zweite Öffnung
5: Verschlussblatt
5a, 5b: erste, zweite Kante
6: Schwenkarm
7: Lager
8: Verbindungsflansch
9: Betätigungshebel
10: Schüttgutsystem
11: Wärmeträgerpartikel
12: Pyrolysereaktor
13: Vorwärmer
14: Reformer
15: Fördereinrichtung
L: Längsachse
D: Drehachse
B: Bewegungsrichtung
P1, P2: erster, zweiter Punkt auf dem Verschlussblatt
p1, p2: erster, zweiter Punkt auf dem Rand der zweiten Öffnung
B1, B2: erste, zweite Bewegungskurve
A1, A2,: Abstände zwischen Punkten auf dem Verschlussblatt und der Drehachse
a1, a2: Abstände zwischen Punkten auf dem Rand der zweiten Öffnung und der Drehachse
b1', b2': Bewegungskomponenten tangential zum Verschlussblatt
b1", b2": Bewegungskomponenten senkrecht zum Verschlussblatt

Claims

Verschlussvorrichtung (1) für ein Schüttgutsystem, insbesondere einen Schüttgutbehälter (3, 12, 13, 14) und/oder eine Schüttgutförderstrecke, aufweisend: eine als Hohlkörper ausgebildete Schüttgutführung (4) mit einer ersten Öffnung (4a) zur Verbindung mit dem Schüttgutsystem und einer zweiten Öffnung (4b) zur Ausgabe von einem von dem Schüttgutsystem geführten Schüttgut; ein um eine Drehachse (D) drehbar gelagertes Verschlussblatt (5), welches in einer ersten Drehstellung die zweite Öffnung (4b)verschließt und in einer zweiten Drehstellung die zweite Öffnung (4a), zumindest teilweise, freigibt; wobei das Verschlussblatt (5) so gelagert ist, dass sich bei seiner Drehung um die Drehachse (D) zu seiner Überführung von der ersten in die zweite Drehstellung ein erster Punkt (P1) auf einer bezogen auf die Bewegungsrichtung (B) zuvorderst liegenden ersten Kante (5a) des Verschlussblatts (5) auf einer ersten Bewegungskurve (B1) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussblatt (5) des Weiteren so gelagert ist, dass bei dieser Drehung um die Drehachse (D) sich ein auf die Bewegungsrichtung (B) bezogen räumlich hinter dem ersten Punkt (P1) liegender zweiter Punkt (P2) auf dem Verschlussblatt (5) auf einer zweiten Bewegungskurve (B2) bewegt, die, zumindest abschnittsweise, einen größeren Abstand zur Drehachse (D) aufweist als die erste Bewegungskurve (B1); wobei der erste und zweite Punkt (P1, P2) bei der Bewegung auf der ersten bzw. zweiten Bahnkurve (B1, B2) jeweils eine tangential zum Verschlussblatt liegende Bewegungskomponente (b1', b2') aufweisen.
Verschlussvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Verschlussblatt (5) bezüglich der Drehachse (D) in der Weise angeordnet ist, dass ein Abstand (A2) zwischen dem zweiten Punkt (P2) auf dem Verschlussblatt (5) und der Drehachse (D) größer ist als ein Abstand (A1) zwischen dem ersten Punkt (P1) auf dem Verschlussblatt (5) und der Drehachse (D).
Verschlussvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verschlussblatt (5) in der Weise gekrümmt oder verformt ist, dass der Abstand (A2) zwischen dem zweiten Punkt (P2) auf dem Verschlussblatt (5) und der Drehachse (D) größer ist als der Abstand (A1) zwischen dem ersten Punkt (P1) auf dem Verschlussblatt (5) und der Drehachse (D).
Verschlussvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlussblatt (5) in der Weise gekrümmt und/oder bezüglich der Drehachse (D) angeordnet ist, dass das Verschlussblatt (5) bei einer Drehung um die Drehachse (D) einen Raumbereich durchstreicht, der zumindest im Wesentlichen vollständig zwischen der ersten Bahnkurve (B1) und der zweiten Bahnkurve (B2) liegt.
Verschlussvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schüttgutführung (4) in der Weise ausgebildet ist, dass der Abstand (a2) zwischen einem zweiten Punkt (p2) auf einem die zweite Öffnung (4b) begrenzenden Rand der Schüttgutführung (4), der in der ersten Drehstellung des Verschlussblatts (5) mit dem zweiten Punkt (P2) auf dem Verschlussblatt (5) korrespondiert, und der Drehachse (D) größer ist als der Abstand (a1) zwischen einem ersten Punkt (p1) auf dem die zweite Öffnung (4b) begrenzenden Rand der Schüttgutführung (4), der in der ersten Drehstellung des Verschlussblatts (5) mit dem ersten Punkt (P1) auf dem Verschlussblatt (5) korrespondiert, und der Drehachse (D).
Verschlussvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schüttgutführung (4) und/oder das Verschlussblatt (5) in der Weise ausgeführt ist bzw. sind, dass eine Form der zweiten Öffnung (4b) zumindest abschnittsweise mit einer Form des Verschlussblattes (5), insbesondere mit dessen Krümmung, korrespondiert.
Verschlussvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl die zweite Öffnung (4b) als auch das Verschlussblatt jeweils eine Krümmung aufweisen und ein Krümmungsradius der gekrümmten zweiten Öffnung (4b) kleiner ist als ein Krümmungsradius des gekrümmten Verschlussblattes (5).
Verschlussvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schüttgutführung (4) eine Längsachse (L) aufweist und die Drehachse (D) derart angeordnet ist, dass sie die Längsachse (L) nicht schneidet.
Verschlussvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schüttgutführung (4) zum Regulieren eines maximalen Durchsatzes von Schüttgut durch die Verschlussvorrichtung (1) auswechselbar ist.
Verwendung einer Verschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Regulieren eines Wärmeträgerpartikelflusses, mit dem eine Temperatur und/oder ein Wärmebedarf im Rahmen eines thermischen Konversionsverfahrens und/oder ein Füllstand in einem Schüttgutsystem eingestellt wird.