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Vorrichtung zum kontinuierlichen Ein- und Ausschleusen stückiger,
körniger oder pulverförmiger Materialien in bzw. aus abgeschlossenen Räumen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ein- bzw. Ausschleusen
stückiger, körniger oder pulverförmiger Materialien, die aus einem Gehäuse mit Zu-
und Abfuhröffnungen besteht, zwischen denen die Schleusenelemente angeordnet sind,
die aus mindestens zwei sich in einem Teilbereich berührenden, weichelastischen
und relativ zueinander bewegbaren Transportorganen bestehen.
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Eine größere Anzahl kontinuierlicher Arbeitsgänge, insbesondere in
der chemischen Industrie, verlangen, daß Materialien der genannten Art aus oder
in Räumen bzw. Behältern gleichen oder verschiedenen Druckes bewegt werden, wobei
nichts oder ein Minimum von Umgebungsmedien mitgeführt werden soll.
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Mit der bekannten Beschickungsvorrichtung sind die Forderungen nach
Arbeitskontinuität, hermetischer Abschließung der beteiligten Räume und minimalem
Mittransport der jeweiligen Umgebungsmedien im einzelnen nicht zufriedenstellend
oder mechanisch zu aufwendig und in Kombination gar nicht erfüllbar, d. h. in den
meisten Fällen genügen die bekannten Beschickungsvorrichtungen, die heute in Betrieb
sind, nur einer oder maximal zweien der genannten Forderungen. Eine Beschickungskontinuität
ist bei den meisten der bekannten Beschickungsvorrichtungen mit rotierenden, vibrierenden,
schraubenden und bandförmigen Elementen erreichbar.
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Die Anzahl der bekannten Beschickungsvorrichtungen, die mehr oder
weniger kontinuierlich das Material bewegen und dabei zudem hermetisch gegen die
Umgebung abschließen, ist schon wesentlich geringer. Zu diesen bekannten Vorrichtungen
gehören sogenannte Doppelglocken- und Zellradschleusen.
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Die dritte Forderung, daß mit den festen Körpern so wenig wie möglich
von den gasförmigen oder flüssigen Umgebungsmedien mitgeschleust werden soll, ist
bei keiner der bekannten Beschickungsvorrichtungen zufriedenstellend erfüllt, zumindest
nicht in Verbindung mit den beiden anderen Forderungen.
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So ist beispielsweise eine Vorrichtung nach der österreichischen
Patentschrift 177 277 bekanntgeworden, die aus einem aus dehnungselastischem Material,
vorzugsweise Gummi, hergestellten und an der inneren Wand der Leitung dicht und
unverrückbar befestigten Futterring besteht, der durch eine angeschlossene Druckleitung
mittels Gas- oder Flüssigkeitsdruckes radial gegen die Mitte zu ausgebaucht und
zur Öffnung der Leitung mittels folgenden Unterdruckes wieder glatt an die Wand
gelegt wird. Hierbei ist keineswegs Gewähr dafür gegeben, daß nicht gerade bei Druckbeaufschlagung
pulverförmiges Material verdichtet und zusammengedrückt wird, und
außerdem besteht
bei dieser Vorrichtung immer noch die Gefahr des Festkeilens zwischen zwei Druckmembranen
oder im Membranbereich selbst.
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Ferner ist nach der deutschen Patentschrift 708 406 eine Vorrichtung
zum Ein- und Ausschleusen bekanntgeworden, bei der die festen und/oder beweglichen
Organe sowie Gehäuseteile der Schleuseneinrichtung mit Gummi belegt oder aus Gummi
hergestellt sind. Da es sich hierbei letztlich um eine Zellenradschleuse bekannter
Bauart handelt, ist die Materialförderung unvermeidbar auch mit einer gewissen Gas-
oder Flüssigkeitsförderung verbunden. Je nach geförderter Material art ist ein beträchtlicher
Vorrichtungsverschleiß unvermeidbar, da hierbei das Zellenrad mit einem stationären
Gehäuse zusammenarbeitet.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll deshalb die Aufgabe gelöst werden,
eine Vorrichtung zu schaffen, die ein kontinuierliches und weitgehend druckdichtes
und verschleißfreies Beschicken bzw. Ausfördern ermöglicht, unter Berücksichtigung
eines möglichst minimalen Mittransportes des jeweiligen Umgebungsmediums.
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Diese Aufgabe ist nach der vorliegenden Erfindung mit einer Vorrichtung
der genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die gegen das sie
umgebende Vorrichtungsgehäuse abgedichteten Schleusenelemente aus mindestens einem
Walzenpaar mit sich in einem Teilbereich ihrer Mantelflächen berührenden, weichelastischen,
drehbaren Walzen bestehen.
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Weitere Einzelheiten werden nachfolgend an Hand einer zeichnerischen
Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher
erläutert.
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In dieser Darstellung zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch
die Vorrichtung und F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung mit zwischen
den Walzen eingeschlossenen körnigen Materialteilchen.
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Ein- oder auszutragendes stück- oder kornförmiges Material wird zwischen
den Walzen 1, die aus weichelastischem Material bestehen, aufgenommen und weitertransportiert.
Die Walzen sind dabei aneinandergedrückt und drehen sich gegeneinander, wobei das
erfaßte Material 13 mit nach unten geführt wird. Bei diesem Vorgang deformieren
sich die Walzen entsprechend der Form der aufgenommenen Stücke. Das Medium, in dem
sich das Material befindet, kann dabei zwischen den Walzen nicht hindurchtreten,
da diese auf Grund ihrer Elastizität die aufgenommenen Stücke sofort dicht umschließen.
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Hinter dem Walzenberührungsbereich wird das Material ausgeworfen.
Als elastisches Material für die Walzen kann weicher Gummi Verwendung finden, der
den Arbeitsbedingungen genügt. Das elastische Material wird jedenfalls so gewählt,
daß es gegen höhere Temperaturen und gegen physische Einflüsse der Materialien,
mit denen es in Berührung kommt, widerstandsfähig ist Das gewählte Material muß
gleichzeitig einen kleinen Reibungskoeffizienten haben und weitgehend abriebfest
sein.
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Als weiteres Material zur Herstellung der Walzen ist eine elastische,
schwammförmige, mit einem elastischen und widerstandsfähigen Überzug versehene Masse
geeignet. Ferner können die Walzen mit elastischer Ummantelung hohl ausgebildet
und mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium gefüllt sein. Bei dieser Ausführungsform
besteht die Möglichkeit, mit bekannten Einrichtungen die vom Materialdurchsatz verursachten
Druckschwankungen der Flüssigkeiten in den Walzen zu messen und mit dem Durchsatz
in Relation zu bringen.
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Die Walzen können selbstverständlich auch aus auf die Wellen gesteckten
Scheiben aus elastischem Material gebildet werden.
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Der elastische Walzenteil ist auf Wellen 2, 2', die als Träger dienen,
aufgezogen, die durch Zahnräder 11, 12 von einem Motor entsprechender Größe angetrieben
werden. Gegebenenfalls genügt es, jeweils nur eine der beiden Walzen anzutreiben.
Die Stirnseiten der Walzen sind so präzis bearbeitet, daß eine gewisse Abdichtung
gegen das Gehäuse 14, in dem sie sich bewegen, erreicht wird.
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Um einen vollständigen Abschluß dieses Systems zu erzielen, sind
vorteilhaft seitlich Labyrinthdichtungen 9, 10 vorgesehen, die die Kommunikation
von Gasen oder Flüssigkeiten von der einen zur anderen Seite der Schleuse verhindern.
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Handelt es sich beim Umgebungsmedium um eine Flüssigkeit, so genügt
eine einfache Ringdichtung mit kleinem Reibungskoeffizienten. Um eine Abdichtung
achsparallel zwischen den Walzen und dem Gehäuse zu erzielen, ist das Gehäuse entsprechend
der Walzenkontur gewölbt und mit leichtem Druck gegen die elastischen Flächen der
Walzen gelegt.
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Um die dabei auftretende Reibung zu vermeiden, können vorteilhaft
im Bereich dieser Wölbungen Abdichtwalzen 8 vorgesehen werden, die sich durch Berührung
mit den Schleusenwalzen von selbst mitdrehen.
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Über dem Berührungsbereich der Walzen befindet sich ein Trichter
5, durch den das zu schleusende Material den Walzen zugeführt wird. Unter den Walzen
sind entweder stumpfe Abstreicher 7 oder Drehbürsten angeordnet, die eventuell anhaftendes
Material von den Walzenoberflächen abstreifen. Der Ausfallschacht 15 enthält elastische
Gummiklappen 6, die durch das Gewicht des eingeschleusten Materials geöffnet werden,
wobei gleichzeitig eine Vermischung des unter den Walzen befindlichen Mediums mit
dem, aus dem das Material eingeschleust wird, weitgehend vermieden wird. Da gleichzeitig
mit dem eingeschleusten Material auch eine gewisse Menge des Primärmediums mitgeht,
sind diese zusätzlichen Klappen vorteilhaft.
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Liegt ein Überdruck im System hinter der Schleuse vor, wird das wegen
unvollständigem Abschluß des gesamten Systems eingebrachte Fluidum wieder zurückgedrängt.
Vorteilhaft übernehmen dabei die Klappen in etwa die Funktion eines Rückschlagventils.