DE19600858A1 - Austragsvorrichtung für schwerfließende Schüttgüter - Google Patents

Description

Für Schüttgüter, die nicht allein durch die Schwerkraft aus Gefäßen und Silos ausfließen, werden entweder pneumatische oder mechanische Austragsvorrichtungen eingesetzt. Während sich die pneumatischen nur für dicht liegende und fluidisier­ fähige Schüttgüter eignen, haben mechanische ein breiteres Anwendungsfeld, obwohl Aufwand und Platzbedarf größer sind. Besonders bei spezifisch leichten und gasdurchlässigen sowie anhaftenden Produkten, oder wenn mehrere ungünstige Eigen­ schaften aufeinandertreffen, sind sie unumgänglich.

Die bekanntesten Geräte sind Vibratoren, Klopfer, Rührwerke, Kratzer und Förderschnecken. Weiterhin sind spezielle Aus­ tragshilfen für Druckgefäße zur pneumatischen Förderung be­ kannt.

Vibratoren und Klopfer versetzen die Gefäßwandungen in Schwingungen. Dabei wird die Reibung an der Gefäßwand stark herabgesetzt. Bei feinkörnigen Schüttgütern wird oft ein na­ hezu kontinuierliches Ausflußverhalten erreicht. Trotzdem gibt es wie bei den pneumatischen Austragshilfen Produkte, die auf diese Art nicht ausfließen.

Rührwerke haben oft neben der Austrags- noch eine Mischfunk­ tion zuerfüllen. Deshalb sind sie auch nicht für schlecht fließende, sondern mehr für solche Schüttgüter geeignet, die an den Gefäßwandungen haften und deshalb in Bewegung gehalten werden müssen.

Speziell für Druckgefäße ist ein Dosiergerät bekannt, das mit einem als Kegel ausgebildeten Verdrängungskörper durch Hubbe­ wegungen das Schüttgut einer am Boden befindlichen Öffnung zuführen soll. Solange das Schüttgut dem sich bildenden Ring­ spalt mit Hilfe der vorhandenen Druckdifferenz zufließt, kann mit dieser Vorrichtung dosiert werden.

Probleme bereiten jedoch Schüttgüter, die sich über dem Ver­ drängungskörper auf der Gefäßwandung abstützen und die Öff­ nung nicht erreichen.

Ebenfalls für Druckgefäße zum pneumatischen Transport sind Zuteil- oder Dosiergeräte bekannt, die das Schüttgut in einen Gasstrom führen. Schwierig ist hierbei nicht das Überführen in den Gasstrom, sondern das Erfassen des Schüttgutes durch das Gerät.

Kratzer haben den Nachteil, daß sie nicht die ganze Bodenflä­ che eines Gefäßes erfassen.

Ähnliche Probleme treten bei Förderschnecken auf, von denen mehrere parallel zueinander angeordnet werden müssen, um die Bodenfläche besser zu erfassen.

Bei runden Gefäßen können Förderschnecken im Mittelpunkt der Bodenfläche gelagert sein und eine Rotationsbewegung zusätz­ lich zu der Eigendrehung ausführen. Bis auf das Zentrum, in dem der Austragsstutzen angeordnet ist, wird damit die gesam­ te Bodenfläche überdeckt.

Da sich diese Geräte bei einer Anordnung am Boden mit dem Austragsstutzen gegenseitig überdecken, muß der Stutzen rela­ tiv groß gewählt werden. Bei einer Einschnürung treten wieder Störungen im Fließverhalten auf. Wird dagegen der Antrieb auf dem Deckel des Gefäßes befestigt, dann ist die Antriebswelle bis zum Boden bzw. bis zum Beginn des konischen Gefäßteiles zu führen. Das hat insbesondere bei Mischern zu sehr schlan­ ken Konstruktionen geführt. Der Nachteil ist ein sehr großes Verhältnis von Bauhöhe zum Inhalt des Gefäßes.

Im allgemeinen sind Getriebe und mindestens ein Antrieb für die Eigenrotation der Förderschnecken und die Zusatzrotation um die Behälterachse notwendig. Bei Verwendung von zwei Moto­ ren ist ein beachtlich höherer Aufwand für die Unterbringung, den Schutz der Motoren und die Stromzufuhr zu treiben, abge­ sehen von den Kosten für den zweiten Antrieb. Wird nur ein Motor und ein Getriebe für den zwangsweisen Antrieb um die Behälterachse verwendet, so führen Schüttgutverdichtungen leicht zur Überlastung oder zum Stillstand des Motors. Vor einem erneuten Anfahren ist mitunter der Behälter mühevoll zu leeren.

Aus der DE 43 35 949 A1 ist bereits eine Einrichtung zum Aus­ stoßen von Material aus einem Silo oder einem entsprechenden Lagerbehälter bekannt, bei der das Antriebssystem aus nur ei­ nem Antrieb sowie einer mit ihm verbundenen Transmissionsein­ richtung besteht, die die Drehung der Ausstoßschraube um ihre eigene Achse und die Drehung der Ausstoßschraube um die Läng­ sachse des Silos bewirkt. Hierzu weist das Getriebe eine dritte Achse als Bremsachse auf, die mit der Primärachse in gleicher Richtung verläuft, wobei die Drehung der Ausstoß­ schraube, zugleich Sekundärachse, um die Achse des Silos mit einem der Drehung der dritten Achse entgegenwirkenden Brems­ moment bewirkt wird. Als Getriebe ist ein Kegelradgetriebe verwendet.

Die vom Motor angetriebene Primärachse und die Bremsachse durchsetzen gemeinsam das Silo und sind durch das dazwischen angeordnete Getriebe verbunden. Es durchläuft also entweder die Primärachse oder die Bremsachse die gesamte Silohöhe bis zum Schraubausstoßer am Boden des Silos. Infolge der großen statischen und dynamischen Kräfte, insbesondere Reib- und Druckkräfte, die das Schüttgut beim Füllen und Austragen auf alle Einbauten in einem Silo ausübt, sind sowohl die Lager für die Längsachse als auch die Längsachse selbst äußerst ge­ fährdet. Weiterhin wirken starke Momente auf die endseitig nicht abgestützten, waagerecht angeordneten Schraubausstoßer. Auch ist die durchgängige Achse natürlich in vielen Fällen hinderlich.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß durch das auf­ zubringende Bremsmoment an der Bremsachse Energie verloren geht oder sogar zusätzlich aufgebracht werden muß, die nicht in Drehung umgesetzt werden kann. Auch erfolgt keine automa­ tische Regelung des Bremsmoments in Abhängigkeit der gegen­ wirkenden Kräfte von Motor und Schüttgutwiderstand zwecks störungsfreiem Betrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Austragsvor­ richtung für schwerfließende Schüttgüter zu schaffen, die so­ wohl für Druckgefäße zum pneumatischen Transport als auch für drucklose Gefäße einsetzbar ist, ein kleines Verhältnis von Bauhöhe zum Inhalt des Gefäßes aufweist, nur einen Antrieb benötigt sowie störungsfrei und energiesparend arbeitet.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 ange­ geben.

Die erfindungsgemäße Austragsvorrichtung weist zwei parallel zum kegelförmigen Boden eines Gefäßes angeordnete Förder­ schnecken auf, die sowohl um ihre eigene Achse als auch um die Symmetrieachse des Gefäßes rotieren. Die Förderschnecken sind in der Mitte über einem Ausschnitt im Boden zusammenge­ führt, fliegend gelagert und über Gelenke und einem Kegelrad­ getriebe mit einer in der Symmetrieachse des Gefäßes stehenden Antriebswelle verbunden. Die Schneckenwellen stützen sich auf am Umfang des Gefäßes befestigten Schienen ab. Infolge der Rotation der Schneckenkörper um ihre eigenen Achsen rollen die Wellenenden auf den Schienen ab und erzeugen so eine Vor­ schubbewegung für die Rotation der Schnecken um die Symme­ trieachse des Gefäßes. Da das Kegelradgetriebe zusammen mit den Gelenken und den Förderschnecken wiederum auf der An­ triebswelle fliegend gelagert sind, besteht ein Reibschluß in der Lagerung zwischen Antriebswelle und Förderschnecken, der ein Zusatz-Drehmoment in der selben Drehrichtung erzeugt.

Der Drehsinn wurde für das Kegelradgetriebe so gewählt, daß dieser Reibschluß die Rotationsbewegung der Schnecken um die Symmetrieachse des Gefäßes unterstützt. Zur Begrenzung und Vergleichmäßigung der Anpreßkraft der Schneckenwellen ist ei­ ne elastische Abstützung auf den Schienen notwendig. Diese Elastizität wird zweckmäßigerweise durch eine unterbrochene Welle an den Förderschnecken erreicht.

Vorteilhaft ist dabei, wenn die Schienen an mindestens drei Stellen eine Höhenverstellbarkeit mittels Stellschrauben, die außerhalb des Gefäßes angebracht sind, vorhanden ist.

Im Falle von außergewöhnlichen Widerständen des Schüttgutes gegen eine Rotationsbewegung der Förderschnecken um die Ge­ fäßachse wird weder der Motor überlastet noch das Getriebe beschädigt. Die Vorschubbewegung infolge Abrollens der Lager­ zapfen auf den Schienen verringert sich beim Auftreffen auf eine schwer zu durchdringende Schüttgutzone gegebenenfalls bis zum Stillstand, indem die Lagerzapfen, unterstützt durch die elastische Abstützung, mehr oder weniger auf den Schienen durchdrehen und der Reibschluß in der Lagerung zwischen An­ triebswelle und Förderschnecken überwunden wird. Haben die weiterhin sich um ihre Längsachse drehenden Förderschnecken das Hindernis durch Austrag oder Umwälzung aufgelöst, setzt die Rotationsbewegung um die Gefäßachse von neuem ohne Zutun ein. Damit arbeitet der Rotationsantrieb um die Gefäßachse als sich selbst regelnder Antrieb in Abhängigkeit von der ihm entgegengesetzten Kraft durch Schüttgutanormalitäten.

Für den pneumatischen Transport des Schüttgutes oder den Schwerkraftaustrag sind die Austrittsquerschnitte wesentlich kleiner als der Ausschnitt im Boden des Gefäßes. So muß das Schüttgut nach dem Ausfließen aus dem Gefäß nochmals von ei­ nem großen Querschnitt in einen kleineren überführt werden. Das wird dadurch gelöst, indem ein Flügelrad das Schüttgut erfaßt und in eine an der Gefäßwand angeordnete Öffnung wirft.

Für den pneumatischen Transport ist das Förderrohr in Höhe des Flügelrades tangential an die Gefäßwand angeschlossen. Im Scheitelpunkt ist die Hälfte der Förderleitung zum Gefäß ge­ öffnet. Eine restlose Entleerung des Gefäßes wird erreicht, wenn die Innenflächen von Förderleitung und Boden des Gefäßes einen glatten Übergang bilden.

Für den Schwerkraftaustrag des Schüttgutes ist in Höhe des Flügelrades an der Gefäßwand ein Stutzen angeordnet, dessen Symmetrieachse parallel zur Symmetrieachse des Gefäßes liegt. Hierbei wird ebenfalls eine restlose Entleerung erreicht.

Damit sich kein Schüttgut zwischen den Flügeln des Flügelra­ des und den Kanten der Ausschnitte verkeilen kann, ist es vorteilhaft, die Flügel gelenkig zu gestalten oder aus flexi­ blem Material herzustellen.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Halbschnitt eines Gefäßes mit dem Getriebeschema der Austragsvorrichtung,

Fig. 2 die Einzelansicht einer Abstützung mit Verstell­ schraube für die Schiene,

Fig. 3 die Ansicht einer elastischen Förderschnecke mit ge­ teilter Welle,

Fig. 4 die Draufsicht des Flügelrades im Schnitt des Gefäßes mit der Anordnung der Förderleitung für den pneumatischen Transport,

Fig. 5 die Draufsicht des Flügelrades im Schnitt des Gefäßes mit der Anordnung des Stutzens für den Schwerkraftaustrag.

Gemäß Fig. 1 ist die Austragsvorrichtung in einem Gefäß 1 mit gewölbtem Deckel 2, einem zylindrischen Schuß 3, einem kegel­ förmigen Boden 4, einem Einlaufstutzen 5 mit aufgesetztem Verschluß, einem Auslaufstutzen 6 und einem angeflanschten Unterteil 7 angeordnet. Sie besteht aus zwei Förderschnecken 8 und einem Flügelrad 9. Alle drei Geräte werden von einem Antriebsmotor 10 angetrieben, der am Boden des Unterteiles 7 befestigt ist.

Direkt auf der Antriebswelle 11 des Antriebsmotors 10, die im Unterteil eine Lagerung 12 erhält, sitzt das Flügelrad 9. Weiterhin ist die Antriebswelle 11 mit einem Ritzel eines Ke­ gelradgetriebes 13 verbunden, während das Gehäuse des Kegel­ radgetriebes 13, das mit einem runden Spitzdach 14 ausgebil­ det ist, auf der Antriebswelle 11 gelagert ist. Das Kegelrad­ getriebe 13 weist ein Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 auf und reduziert die Drehzahl für die Förderschnecken 8. Gleichzei­ tig wird damit das Drehmoment erhöht.

Da auch das Kegelradgetriebe 13 mit den Förderschnecken 8 im Gefäß 1 rotieren, wird die relative Eingangsdrehzahl des Ke­ gelradgetriebes 13 kleiner und damit auch die Drehzahl der Förderschnecken 8. Auf Grund des großen Übersetzungsverhält­ nisses zwischen der Eigenrotation der Förderschnecken 8 und der Rotation um die Symmetrieachse des Gefäßes 1 ist der re­ lative Unterschied klein. Verursacht wird die Rotation um die Symmetrieachse des Gefäßes 1 von der Rotation der Förder­ schnecken 8. Diese sind jeweils über ein Gelenk 15 an die Ausgänge des Kegelradgetriebes 13 angeschlossen und im Spitz­ dach fliegend gelagert. Die gegenüberliegenden Wellenenden der Förderschnecken 8 rollen auf einer Schiene 16 am Umfang des Gefäßes 1 ab.

Das erzeugt einen Vorschub für die Rotation um die Symmetrie­ achse des Gefäßes 1. Die Reibung der Lagerung des Kegelradge­ triebes 13 auf der Antriebswelle 11 erzeugt ebenfalls ein Drehmoment in der gleichen Richtung, so daß dieses unterstüt­ zend wirkt.

Über den Verschluß am Einlaufstutzen 5 wird das Schüttgut in das Gefäß 1 eingefüllt. Nach dem Einschalten des Antriebsmo­ tors 10 drehen sich die Förderschnecken 8. Sie erfassen das über dem kegelförmigen Boden 4 liegende Schüttgut und fördern es zum Auslaufstutzen 6. Dort wird es durch die Schubkraft der Förderschnecken 8 und durch Schwerkraft dem Flügelrad 9 im Unterteil 7 zugeführt. Das Flügelrad 9 schleudert das Schüttgut in das im Mantel des Unterteiles 7 angeordnete Rohr 23 zum weiteren pneumatischen Transport.

Gemäß Fig. 2 ist die am Umfang des Gefäßes 1 angeordnete Schiene 16 mit Aussparungen 18 versehen, in die Stellschrau­ ben 17 eingreifen und somit eine Höhenverstellung ermögli­ chen. Die Stellschraube 17 ist über eine Muffe 19 aus dem Ge­ fäß 1 herausgeführt.

Gemäß Fig. 3 bestehen die Förderschnecken 8 aus einer unter­ brochenen Welle mit dem Antriebszapfen 20 und dem Lagerzapfen 21 sowie der Wendel 22. Die Wendel 22 wirkt als Federelement. Je nach ihrer Vorspannung wird der Lagerzapfen 21 einen ent­ sprechenden Druck auf die Schiene 16, Fig. 2, ausüben.

Gemäß Fig. 4 befindet sich im Unterteil 7 ein Flügelrad 9, das sich angenommen im Uhrzeigersinn dreht. Tangential am Ge­ häuse des Unterteiles 7 ist ein Rohr 23 befestigt, welches zur Zuführung von Druckluft und zum Anschluß einer nicht nä­ her beschriebenen Förderleitung dient. Die Förderrichtung er­ gibt sich aus der Drehrichtung des Flügelrades 9.

Gemäß Fig. 5 ist im Mantel des Unterteiles 7 anstelle des Rohres 23 in Fig. 4 ein parallel zur Drehachse des Flügelra­ des 9 verlaufender Stutzen 24 angeordnet. Er dient zum Schwer­ kraftaustrag des Schüttgutes.

Claims (7)

1. Austragsvorrichtung für schwerfließende Schüttgüter, ins­ besondere für Druckgefäße für den pneumatischen Transport und für drucklose Gefäße, bestehend aus zwei sich am kegelförmi­ gen Boden des Gefäßes mit zentrisch angeordnetem Ausschnitt um die Symmetrieachse des Gefäßes drehenden Förderschnecken, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Wellenenden der Förderschnecken (8) als Lagerzapfen (21) ausgebildet sind, diese Lagerzapfen (21) auf am Umfang des Gefäßes (1) angeord­ neten Schienen (16) abgestützt sind und dort bei mittels ei­ nes Antriebsmotors (10) in Rotation um ihre Längsachsen ver­ setzten Förderschnecken (8) abrollen, und daß die dadurch er­ zeugte zusätzliche Rotationsbewegung der Förderschnecken (8) um die Symmetrieachse des Gefäßes (1) vom Antriebsmotor (10) über die Lagerung (12) seiner Antriebswelle (11) vermittels Reibschluß direkt unterstützt wird.

2. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die am Umfang des Gefäßes (1) angeordneten Schienen (16) mindestens an drei Stellen abgestützt und durch Stell­ schrauben (17) außerhalb des Gefäßes höhenverstellbar sind.

3. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die als freie Wellenenden ausgestalteten Lager­ zapfen (21) der Förderschnecken (8) elastisch auf den Schie­ nen (16) abstützen, wobei die eigene Elastizität der Förder­ schnecken (8) vermittels einer unterbrochene Welle erhöht ist.

4. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich unter dem zentrisch angeordneten Ausschnitt des kegelförmigen Bodens (4) des Gefäßes (1) ein Flügelrad (9) befindet, das ebenfalls von dem Antriebsmotor (10) für die beiden Förderschnecken (8) angetrieben wird.

5. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (23) für den pneumatischen Transport des Schüttgutes tangential an die Wand des Unterteiles (7) des Gefäßes (1) in Höhe des Flügelrades (9) angeschlossen und im Scheitelpunkt zur Hälfte zum Gefäß (1) geöffnet ist.

6. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Stutzen (24) für den Schwerkraftaustrag des Schüttgutes mit seiner Symmetrieachse parallel zur Symmetrie­ achse des Gefäßes (1) und in Höhe des Flügelrades (9) an der Gefäßwand angeordnet ist.

7. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flügel des Flügelrades (9) gelenkig an der vom Antriebsmotor (10) getriebenen Antriebswelle (11) ange­ bracht sind und/oder aus flexiblem Material bestehen.