DE19626876A1

DE19626876A1 - Vorrichtung zum Entladen von pulvrigen und körnigen Gütern aus Silobehältern mittels eines Turboverdichters

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Publication number: DE19626876A1
Application number: DE1996126876
Authority: DE
Original assignee: KNIPPENBERG PETER 45711 DATTELN DE; KNIPPENBERG WERNER 45711 DATTELN DE
Current assignee: KNIPPENBERG PETER 45711 DATTELN DE; KNIPPENBERG WERNER 45711 DATTELN DE
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entladen von pulvrigen und körnigen Gütern, wie Mehl, Zement, Kunststoffstäuben, Granulaten und Pellets, aus Silobehältern über damit verbundene Druckluftleitungen mittels eines Kompressors zur Erzeugung von Druckluft in einem Bereich zwischen ca. 0,3 bar und 4 bar.

Zum Entladen derartiger Silobehälter werden Luftkompressoren benötigt, deren Rotor weder durch Öl noch durch sonstige Schmiermittel geschmiert werden darf, weil eine Vermischung der damit verbundenen Verunreinigungen von Schmiermitteln mit den zu entladenden Gütern unter allen Umständen schon aus hygienischen Gründen, z. B. bei Lebens- und Futtermitteln, unterbleiben muß. Die benötigte Luft weist in aller Regel einen Druck von 2 bar auf, wobei bislang für einen Fördermengenbereich zwischen 450 m³/h und 800 m³/h ca. drei unterschiedliche Kompressorentypen verwendet werden müssen. Ein mittlerer Förderbereich liegt bei ca. 650 m³/h.

Diese Kompressoren werden bei auf Zugmaschinen angeordneten Silobehältern in aller Regel über eine Nebenabtriebswelle des Motors der Zugmaschine angetrieben. Diese Nebenantriebswelle weist eine Drehzahl zwischen 850 U/min und 1100 U/min auf. Bei derartigen von einer Nebenantriebswelle angetriebenen Kompressoren unterscheidet man im wesentlichen nach dem bisherigen Stand der Technik zwei Formen:

a) eine axiale Rotationsturbine mit sich selbst schmierenden Kohlegraphitlamellen, die mit einer hohen Schallintensität behaftet ist, heißlaufen kann und relativ störanfällig ist. Um diese Rotationsturbine mit ihrer erforderlichen Drehzahl zwischen 1300 U/min und 1600 U/min antreiben zu können, muß zwischen der Nebenantriebswelle der Rotationsturbine ein Getriebe angeordnet werden, wobei die Rotationsturbine nur in sehr geringen Toleranzbereichen hinsichtlich ihres Luftfördervolumens geregelt werden kann. Bei einem zu großen Luftvolumen führt dies bei pulvrigen Gütern zu Verklumpungen, wohingegen die Kohlegraphitlamellen bei zu niedriger Drehzahl zu schlagen beginnen. Bei zu hoher Drehzahl entwickelt sich eine zu große Luft- und Förderleitungstemperatur von über 180°C. Die dadurch entstehenden Wärmemengen können auf die auszublasenden Güter aus Kunststoff übertragen werden und diese in eine plastische Modifikationsphase versetzen, was wiederum zu Verklumpungen in der Ausblasleitung des Silobehälters führt.
b) Als zweite Kompressorform ist ein Schraubenverdichter bekannt, bei dem zwei ineinandergreifende Schrauben über ein Steuergetriebe verbunden und bei ordnungsgemäßem Betrieb berührungsfrei laufen. Dieser Schraubenverdichter benötigt eine relativ konstante Drehzahl von ca. 18.000 U/min, die beispielsweise über einen Elektromotor oder einen ähnlichen Motor mit einer Drehzahl von 3600 U/min sowie über einem dazwischen angeordneten Übersetzungsgetriebe zu erreichen ist. Die Schraubenwellen sind mit einer unterschiedlichen Anzahl von Kammern, z. B. 5/4 versehen und erzeugen eine Schallintensität von ca. 85 dBA. Ferner erfordern sie aufgrund ihrer relativ großen Massenträgheiten eine relativ hohe Antriebsleistung von ca. 35 kw. Aufgrund des Verdichtungsvorganges wird durch die erhitzte Luft nach einem gewissen Zeitraum auch der Ausgang des Schraubenverdichters erhitzt und diese Wärmemengen bei andauerndem Betrieb bis hin zu seiner ursprünglich kalten Lufteingangsseite übertragen. Aufgrund dieser Wärmeübertragungen und den damit einhergehenden Ausdehnungen der Materialien laufen die Schrauben bei einer bestimmten Betriebstemperatur nicht mehr berührungsfrei, wodurch sich wiederum die Friktion an ihren Berührungsstellen bis zu deren Zerstörung erhöht.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Förderleistung zwischen 450 m³/h und 850 m³/h zu schaffen, die sich durch eine geringe Antriebsleistung, eine hohe Standzeit und eine geringe Schallintensität auszeichnet.

Diese Aufgabe wird nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kompressor aus einem Turboverdichter besteht, dessen Luftauslaß mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden und der über ein Übersetzungsgetriebe von einem motorischen Antrieb antreibbar ist. Derartige Turboverdichter haben sich in den seit vielen Jahren bekannten Abgasturboladern bewährt, weisen eine hohe Standzeit auf und sind hinsichtlich ihrer Luftförderleistung ohne Schwierigkeiten innerhalb der gewünschten Luftförderleistung zwischen 450 m³/h und 850 m³/h regelbar. Außerdem bewirken sie eine nur geringe Schallintensität infolge ihres entsprechend gekapselten Verdichtergehäuses.

Zur Erzielung der gewünschten Förderleistung besteht in Weiterbildung der Erfindung das Getriebe aus einem mehrstufigen Zahnrad-Übersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis zwischen 1 : 35 und 1 : 55. Über dieses Zahnrad-Übersetzungsgetriebe wird der Turboverdichter mit einer Drehzahl etwa zwischen 80.000 U/min 130.000 U/min angetrieben, wobei er zur Erzielung einer Luftförderleistung zwischen 450 m³/h und 850 m³/h mit einer variablen Drehzahl beaufschlagbar ist.

Vorteilhaft wird der Antrieb entweder von der bekannten Nebenabtriebswelle des Motors einer Zugmaschine oder von einem Elektromotor gebildet. Dabei wird bei Silobehältern auf Zugmaschinen der ersten Alternative und bei stationären Silobehältern der zweiten Alternative der Vorzug zu geben sein.

Zur Schonung des Getriebes sowie des Turboverdichters ist vorteilhaft zwischen der Abtriebswelle des Antriebes und der Antriebswelle des Getriebes ein Keilriementrieb angeordnet.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Turboverdichter über ein glockenförmiges Zwischengehäuse und mehreren Befestigungsschrauben an das Gehäuse des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes geflanscht und über eine außenverzahnte Abtriebswelle des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes mit einer außenverzahnten Antriebswelle des Turboverdichters über eine innenverzahnte Hülse zur Drehmomentenübertragung gekuppelt. Dabei weist die innenverzahnte Hülse in ihrer Einbaulage ein geringes Spiel von z. B. 2 mm bis 3 mm in Richtung ihrer Symmetrieachse auf. Um eine unnötige Aufheizung der Druckluft zu unterbinden, ist das Luftausgangsrohr des Turboverdichters an der vom Getriebe abgewandten Seite der Vorrichtung angeordnet.

Der Turboverdichter stützt sich zusätzlich über eine Konsole auf der Oberseite einer Ölwanne des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes ab, dessen Gehäuse mit mehreren Rippen zur Luftkühlung sowie mit mehreren Befestigungsfüßen auf einer Konsole einer Zugmaschine oder einer stationären Konsole einer Siloanlage versehen ist.

Nach einer zweiten Ausführungsalternative wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in Verbindung mit dem eingangs genannten Oberbegriff dadurch gelöst, daß der Kompressor von einem Turboverdichter gebildet ist, der in an sich bekannter Weise von einer von den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, wassergekühlten Abgasturbine antreibbar ist und dessen Luftauslaß ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise ein kleiner PKW-Motor mit einer Leistung beispielsweise zwischen 15 kW und 30 kW einen herkömmlichen Abgasturbolader antreiben. Zu seiner Zuschaltung wird nur ein geringer Brennstoffverbrauch benötigt, ohne daß es zum Antrieb dieses Turboverdichters des Antriebes des mit mehreren hundert kW behafteten Motors der Zugmaschine über die Nebenabtriebswelle bedarf. Dabei kann diese zusätzliche Verbrennungskraftmaschine geringer Leistung sowohl von der Zugmaschine mitgeführt als auch bei Siloanlagen stationär angeordnet werden.

Und schließlich kann nach einer dritten Ausführungsalternative die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß der Kompressor aus dem Turboverdichter eines zweiten Abgasturboladers eines bereits mit einem ersten Abgasturbolader versehenen Verbrennungskraftmaschine besteht, wobei der Abgaseinlaß der Turbine des zweiten Abgasturboladers in eine wahlweise absperrbare und zuschaltbare Abgaszweigleitung der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt ist und der Luftauslaß dieses Turboverdichters ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden ist. Zwar ist es auch möglich, einen Teil der Druckluft des ohnehin bei den meisten Zugmaschinen anzutreffenden Abgasturboladers zur Druckluftleitung des Silobehälters hin abzuzweigen. Jedoch ist dies auf jeden Fall mit einer verminderten Leistung des Motors der Zugmaschine verbunden und kann bei einer dadurch bedingten Reparatur- und Störanfälligkeit zum Garantieverlust des Motorherstellers der Zugmaschine führen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Turboverdichters, der mit einem Zahnrad-Übersetzungsgetriebe hoher Übersetzung angetrieben wird, ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Vorrichtung 1 gemäß der Figur zum Entladen von pulvrigen und körnigen Gütern, wie Mehl, Zement, Kunststoffstäuben, Granulaten oder Pellets, aus einem nicht dargestellten Silobehälter mittels mindestens einer damit verbundenen, gleichfalls nicht dargestellten Druckluftleitung, besteht aus einem Kompressor 2 in Form eines Turboverdichters mit einem Lufteinlaß 2a und einem Luftauslaß 2b, der ausschließlich mit der vorgenannten Druckluftleitung des Silobehälters verbunden ist, sowie aus einem Übersetzungsgetriebe 3, welches über die Antriebswelle 4 von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor antreibbar ist. Das innerhalb des Getriebegehäuses 5 angeordnete Zahnrad-Übersetzungsgetriebe 3 ist in einer ersten konkreten Ausführungsform mit einer Übersetzung von 1 : 49 versehen und weist an der Abtriebswelle 6 eine Drehzahl von ca. 115.000 U/min auf. Die Abtriebswelle 6 ist mit einer Außenverzahnung 6a versehen und mit der gleichfalls mit einer Außenverzahnung 7a versehenen Antriebswelle 7 des Turboverdichters 2 über eine innenverzahnte Hülse 8 gekuppelt, die in Richtung ihrer Symmetrielängsachse 9 bei einem geringfügigen axialen Spiel von z. B. 2 mm bis 3 mm versehen ist.

Das Gehäuse 2c des Turboverdichters 2 ist über ein glockenförmiges Zwischengehäuse 10 mittels Schrauben 11, 12 mit dem Getriebegehäuse 5 des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes 3 verbunden. Außerdem ist das Gehäuse 2c des Turboverdichters 2 zusätzlich über eine Konsole 13 auf einer Ölwanne 14 des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes 3 abgestützt, wobei die Ölwanne 14 mit dem Getriebegehäuse 5 verbunden sowie mit zahlreichen Rippen 15 zur Luftkühlung versehen ist. Außerdem weist die Ölwanne 14 bzw. das Getriebegehäuse 5 mehrere Befestigungsfüße 16 zur Anbringung auf einer nicht dargestellten Konsole einer Zugmaschine oder einer stationären Konsole einer nicht dargestellten Siloanlage auf.

Zwischen der Antriebswelle 4 für das Zahnrad-Übersetzungsgetriebe 3 und dem entweder aus einem Elektromotor oder aus einer Verbrennungskraftmaschine oder aus einer Nebenabtriebswelle eines Motors einer Zugmaschine bestehenden Antrieb ist ein Keilriementrieb in Form eines elastischen Übersetzungsgetriebes angeordnet, um das Zahnrad-Übersetzungsgetriebe 3 und/oder den Turboverdichter 2 von Drehzahlschwankungen und damit verbundenen stoßartigen Belastungen freizuhalten.

Zur Schmierung der Antriebswelle 7 des Turboverdichters 2 führt in dessen Gehäuse 2c eine Ölleitung 17. Ebenso ist das Getriebegehäuse 5 mit einer Ölzuführungsleitung 18 versehen. Das Zahnrad-Übersetzungsgetriebe 3 ist ausschließlich im Teil 5a des Getriebegehäuses 5 untergebracht, wohingegen der im linken Figurenbereich befindliche Teil 5b Teil der Ölwanne 14 ist.

Außer der in der Figur dargestellten und vorbeschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind noch zwei weitere Ausführungsformen zur Lösung der Aufgabe möglich, die auf einem anderen, nebengeordneten Lösungsprinzip beruhen. So wird nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung der Kompressor gleichfalls von einem Turboverdichter 2 gebildet, der allerdings nicht mit einem Getriebe 3, sondern in an sich bekannter Weise über eine von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine geringer Leistung angetriebenen, wassergekühlten Abgasturbine direkt antreibbar ist, wobei der Luftauslaß 2b des Turboverdichters 2 gleichfalls ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden ist. Dabei bildet der Turboverdichter 2 mit der Abgasturbine einen herkömmlichen Abgasturbolader, der von den Abgasen eines Verbrennungsmotors, entweder Diesel- oder Ottomotor, je nach Leistung beaufschlagt wird, dessen Luftauslaß 2b ausschließlich mit der Druckluftleitung des nicht dargestellten Silobehälters verbunden ist. Dabei genügt ein Motor mit einer Leistung zwischen 15 kW und 30 kW. Diese Lösung ist mit dem besonderen Vorteil verknüpft, daß der mehrere hundert kW Leistung aufweisende Motor eines Tanklastzuges zum Entladen des Silobehälters ausgeschaltet werden kann und nur der Verbrennungsmotor mit der geringen Leistung zum Antrieb des Abgasturboladers zur Erzeugung der zum Entladen des Silobehälters erforderlichen Druckluft eingeschaltet zu werden braucht, wodurch die Betriebskosten in Form des Brennstoffverbrauches neben den anderen damit verbundenen Vorteilen erheblich gesenkt werden können.

Nach einer dritten Ausführungsform besteht der Kompressor aus einem Turboverdichter 2, eines zweiten, nicht dargestellten Abgasturboladers einer bereits mit einem ersten Abgasturbolader versehenen Verbrennungskraftmaschine, wobei der Abgaseinlaß der Abgasturbine des zweiten Abgasturboladers in eine wahlweise absperrbare oder zuschaltbare Abgaszweigleitung der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wird und der Luftauslaß 2b des Turboverdichters 2 ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden wird. Bei dieser Ausführungsform ist zwar ein zusätzlicher Motor zur Erzeugung der Druckluft entbehrlich, jedoch muß zu diesem Zweck die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einer Zugmaschine zum Entladen des Silobehälters eingeschaltet bleiben.

Bezugszeichenliste

Vorrichtung 1
Turboverdichter 2
Lufteinlaß des Turboverdichters 2, 2a
Luftauslaß des Turboverdichters 2, 2b
Gehäuse des Turboverdichters 2c
Zahnrad-Übersetzungsgetriebe 3
Antriebswelle 4
Getriebegehäuse 5
Teile des Getriebegehäuses 5, 5a, 5b
Abtriebswelle 6
Außenverzahnung der Abtriebswelle 6, 6a
Antriebswelle 7
Außenverzahnung der Antriebswelle 7, 7a
Hülse 8
Symmetrielängsachse 9
Zwischengehäuse 10
Schrauben 11, 12
Konsole 13
Ölwanne 14
Rippen 15
Befestigungsfüße 16
Ölleitungen 17, 18.

Claims

1. Vorrichtung zum Entladen von pulvrigen und körnigen Gütern, wie Mehl, Zement, Kunststoffstäuben, Granulaten und Pellets, aus Silobehältern mittels mindestens einer damit verbundenen Druckluftleitung mit einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft in einem Bereich zwischen ca. 0,3 bar und 4 bar, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor aus einem Turboverdichter (2) besteht, dessen Luftauslaß (2b) ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden und der über ein Übersetzungsgetriebe (3) von einem motorischen Antrieb antreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (3) von einem mehrstufigen Zahnrad-Übersetzungsgetriebe mit einer Übersetzung zwischen 1 : 35 und 1 : 55 gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Turboverdichter (2) eine Drehzahl zwischen 80.000 U/min und 130.000 U/min aufweist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Turboverdichter (2) mit einer variablen Drehzahl zur Erzielung einer Luftförderleistung zwischen 450 m³/h und 850 m³/h antreibbar ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb entweder von einer Nebenabtriebswelle des Motors einer Zugmaschine des Silobehälters oder von einem Elektromotor gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abtriebswelle des Antriebes und der Antriebswelle (4) des Getriebes ein Keilriementrieb angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Turboverdichter (2) über ein glockenförmiges Zwischengehäuse (10) mit mehreren Befestigungsschrauben (11, 12) an das Getriebegehäuse (5) geflanscht, und eine außenverzahnte Abtriebswelle (6) des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes (3) mit einer außenverzahnten Antriebswelle (7) des Turboverdichters (2) über eine innenverzahnte Hülse (8) zur Drehmomentenübertragung gekuppelt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innenverzahnte Hülse (8) relativ zu der Abtriebswelle (6) des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes (3) und der Antriebswelle (7) des Turboverdichters (2) mit einem geringen Spiel in Richtung ihrer Symmetrielängsachse (9) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftauslaß (2b) des Turboverdichters (2) an der vom Zahnrad-Übersetzungsgetriebe (3) abgewandten Seite der Vorrichtung (1) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Turboverdichter (2) zusätzlich über eine Konsole (13) auf einer Ölwanne (14) des Zahnrad-Übersetzungsgetriebes (3) abgestützt und dessen Gehäuse (5) mit zahlreichen Kühlrippen (15) zur Luftkühlung und mit mehreren Befestigungsfüßen (16) zur Anbringung auf einer Konsole einer Zugmaschine oder einer stationären Konsole einer Siloanlage versehen ist.

11. Vorrichtung zum Entladen von pulvrigen und körnigen Gütern, wie Mehl, Zement, Kunststoffstäuben, Granulaten und Pellets, aus Silobehältern über eine damit verbundene Druckluftleitung mit einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft in einem Bereich zwischen 1,5 bar und 4 bar, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor von einem Turboverdichter (2) gebildet ist, der in an sich bekannter Weise über eine von den Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine geringer Leistung angetriebenen, wassergekühlten Abgasturbine direkt antreibbar ist, wobei der Luftauslaß (2b) des Turboverdichters (2) ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden ist.

12. Vorrichtung zum Entladen von pulvrigen und körnigen Gütern, wie Mehl, Zement, Kunststoffstäuben, Granulaten und Pellets, aus Silobehältern über eine damit verbundene Druckluftleitung mit einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft in einem Bereich zwischen 1,5 bar und 4 bar, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor aus einem Turboverdichter (2) eines zweiten Abgasturboladers einer bereits mit einem ersten Abgasturbolader versehenen Verbrennungskraftmaschine besteht, wobei der Abgaseinlaß der Abgasturbine des zweiten Abgasturboladers in eine wahlweise absperrbare und zuschaltbare Abgaszweigleitung der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt ist und der Luftauslaß (2b) des Turboverdichters (2) ausschließlich mit der Druckluftleitung des Silobehälters verbunden ist.