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Zellensotileuse Die Erfindung betrifft eine Zellenschleuse mit einem
mindestens eine Zelle aufweisenden, mittels einer nach aussen geführten Welle drehbaren
Zellenkörper, der den Einlass gegen den Auslass der Schleuse abdichtet.
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Zellenschleusen dieser Art sind als Zellenradschleusen bekannt. Bei
diesen bekannten Zellenradschleusen besteht der drehbare Zellenkörper aus einem
Rad, das von auf der Welle sitzenden radialverlaufenden Trennwänden gebildet wird,
die die einzelnen Zellen abteilen. Zur Abdichtung der Einlasseite gegen die Auslasseite
der Schleuse läust das Zellenrad in einer zyäidrisch geschliffenen Kammer.
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Solche Zellenradschleusen werden zum Gut eintrag in pneumatische Förderleitungen
im Druckbetrieb bzw. zum
Austrag aus Saugleitungen verwendet, um
Buftverluste zu vermeiden. Diese bekannten Zellenradschleusen eignen sich dabei
insbesondere für den Transport von Schüttgut, wie Granulat oder Staub.
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Aufgrund der verhältnismässig schwierigen Abdichtung der an der zylindrischen
Innenwand und an den axialen Stirnwinden der Schleusenkammer laufenden radialen
Zellentrennwände ist die Abdichtung durch diese bekannten ellenradschleusen für
grössere Druckunterschiede nicht ausreichend.
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Die bekannten Zellenradschleusen eignen sich daher nicht für den Eintrag
oder Austrag von Schüttgut in oder aus Vakuumbehältern. Ebenso eignen sich diese
bekannten Zellenradschleusen nicht für die Abdichtung bzw. Förderung von Flüssigkeiten.
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Bei vielen Verarbeitungsverfahren sowohl im Labor als auch im grossindustriellen
Masstab ist es jedoch erforderlich, einzelne Verfahrensschritte unter erhöhtem oder
verringertem Druck oder insbesondere unter Vakuum durchzuführen. Beispiele hierfür
sind Destillations-, Regenerations-, chemische Umsetzungsverfahren usw. Bei diesen
Verfahren besteht häufig ausserdem eine Substanz, die von einem Teil der Anlage
in einen anderen Teil mit höherem oder niedrigerem Druck eingefüllt oder aus einem
Teil der Anlage mit höherem oder niedrigerem Druck entleert werden muss, aus einer
Flüssigkeit.
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Für dieses Abfüllen oder Entleeren ist es bisher notwendig, den entsprechenden
Teil der Anlage jeweils zu be- und entlüften. Dies bedeutet einerseits einen beträchtlichen
Zeitverlust und andererseits einen grossen Aufwand an Pumpleistung.
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Dadurch wird der Betrieb solcher Anlagen unwirtschaftlich.
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Der Nachteil des Zeitverlustes wird üblicherweise dadurch vermieden,
dass der Teil der Anlage mit unterschiedlichen
Druckbedingungen
in doppelter Ausführung,parallel geschaltet vorgesehen ist. Diese beiden doppelt
vorgesehenen Teile, z.B.
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die Vorlagen einer Destillations- oder Regenerationsanlage, werden
abwechselnd betrieben. Während der eine Teil beispielsweise unter Vakuum steht und
an die Anlage angeschlossen ist, kann der andere Teile zur Entleerung belüftet werden.
Auf diese Weise ist durch einen erhöhten apparativen Aufwand ein kontinuierlicher
Betrieb einer solchen Anlage möglich. Die erforderliche Pumpleistung wird allerdings
auf diese Weise nicht verringert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute
Schleuse zu schaffen, die das kontinuierliche Beschicken und/oder Entleeren eines
Apparateteils gestattet, der unter von den anschliessenden Apparateteilen abweichenden
Druckbedingungen, insbesondere unter Vakuum, steht, und die sich auch für den Ein-
bzw. Austrag von Flüssigkeiten eignet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Zellenschleuse der eingangs genannten
Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Zellenkörper kugelförmig ausgebildet
ist und einen durch eine Querwand verschlossenen Durchgang aufweist.
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Die erfindungsgemässe Zellenschleuse entspricht in ihrem Aufbau bis
auf die den Durchgang verschliessende Querwand einem Kugelabsperrhahn. Dementsprechend
kann durch die erfindungsgemässe Zellenschleuse eine ebenso gute Abdichtung erzielt
werden, wie sie durch die bekannten Kugelabsperrhähne erreicht wird. Diese Abdichtung
ist für alle bei in industriellem Masstab durchgeführten chemischen Verfahren auftretenden
Vakuumbedingungen ausreichend. Ausserdem eignet sich die Abdichtung für Flüssigkeiten,
so dass mit Hilfe der erfindungsgemässen Schleuse awh Flüssigkeiten in einen Vakuumbehälter
eingebracht oder aus diesem ausgetragen werden können.
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Der Aufbau und die Herstellung der erfindungsgemässen Schleuse sind
einfach. Die Herstellung entspricht vollständig der Herstellung eines üblichen Kugelabsperrhahns,
wobei lediglich der durch das Hahnküken führende Durchgang nicht vollständig durchgängig
ausgeführt wird, so dass der erfindungsgemässe Zellenkörper entsteht, der zwei napfförmige,
einander diametral gegenüberliegende Zellen aufweist.
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In einer besonders zweckmässigen Ausführungsform ist die Schleusenwand
rohrförmig ausgebildet und weist an der Einlass- und Auslass-Seite äe einen nach
innen ragenden Bund auf,mit dessen kugelig geschliffenen Rand der Zellenkörper dichtend
in Berührung steht. In dieser Ausführungsform ist es nicht notwendig, die gesamte
Innenwand der Schleusenkammer kugelig zu schleifen. Es müssen lediglich die Ränder
der zwei mit dem Zellenkörper in Berührung stehendn Bunde geschliffen werden. Ausserdem
ist das Einsetzen des Zellenkörpers und das Einpassen der miteinander in dichtender
Berührung stehenden Flächen wesentlich vereinfacht.
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Durch die erfindungsgemässe Zellenschleuse ist es im Gegensatz zu
den bekannten Zellenradschleusen auch möglich, Substanzen, insbesondere auch Flüssigkeiten,
kontinuierlich in ein unter Vakuum stehendes Apparateteil einer Anlage einzubringen
oder aus diesem Apparateteil auszutragen, ohne dass eine Be- und Entlüften erforderlich
ist.
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Es kann daher die doppelte Ausführung der entsprechenden Apparateteile,
z.B. die Verwendung von Wechselvorlagen, entfallen. Der apparative Aufwand solcher
Anlagen wird dadurch erheblich verringert, ohne dass auf einen kontinuierlichen
Betrieb
der Anlage verzichtet werden muss. Da das Be- und Entlüften ebenfalls entfällt,
kann auch der erforderliche Piimpaufwand reduziert werden. Schliesslich sind die
Herstellungskosten der erfindungsgemässen Schleuse nicht höher als die eines üblichen
Kugelabsperrhahns, der in solchen Anlagen ohnehin erforderlich wäre.
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Die Lage der Querwand in Bezug auf die Axialerstreckung des Durchgangs
bestimmt die Grösse der zwei in dem Zellenkörper gebildeten napfförmigen Zellen.
In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Querwand in der Mitte dieser
Axlalerstreckung, Dadurch werden zwei Zellen gleicher Grösse gebildet, die bei jeder
Drehung des Zellenkörpers am 180° abwechselnd die Substanz von dem einen Apparateteil
in den anderen befördern. Dadurch wird insbesondere bei kontinuierlicher Drehung
des Zellenkörpers ein gleichmässiger Transport der Substanz gewährleistet. In einer
anderen Ausführungsform kann die Querwand den Durchgang des Zellenkörpers an seinem
einen Ende verschliessen. Dadurch wird nur eine napfförmige Zelle gebildet, die
allerdings ein grösseres Volumen besitzt.
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1i1. dieser Ausführung ist jeweils eine Drehung des Zellenkörpers
um 360° zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beschickungs-oder Entleerungsvorgängen
erforderlich.
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Zweckmässigerweise ist die durch die Schleusenwand geführte Welle
durch eine Stopfbuchsendichtung abgedichtet und zur kontinuierlichen Drehung mit
einem Antriebsmotor verbunden.
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Dadurch wird ein vollständig kontinuierlicher automatischer Betrieb
der Anlage erreicht.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 - einen
Bsngsschnitt durch eine Zellenschleuse gem. der Erfindung in der Füll- bzw. Entleerungsstellung
Fig. 2 - einen um 9o0 gedrehten Längsschnitt durch die Zellenschleuse mit gedrehtem
Zellenkörper.
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Die in der Zeichnung dargestellte Zellenschleuse ist zwischen einem
oberen Stutzen 10 an der Eintrittsseite und einem unteren Stutzen 12 an der Austrittsseite
z.B. mit Hilfe von Flanschverbindungen eingesetzt. Der Stutzen 1o ist beispielsweise
an einem Kessel einer Regenerationsanlage angeschlossen, in dem die zu regenerierende
Substanz mit einem Lösungsmittel unter Vakuum behandelt wird. Durch den Stutzen
12 soll das so behandelte Regenerat unter Normaldruck abgeführt werden.
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Die Zellenschleuse besitzt eine zylindrische Aussenwand 14.
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In diese zylindrische Wand 14 sind nach innen vorstehende kreisringförmige
Bunde 16 eingesetzt, die kugelig geschliffene Dichtflächen aufweisen, mit denen
der kugelförmige Zellenkörper 18 gleitend in Berührung steht.
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Der Zellenkörper 18 besitzt einen Durchgang 20 mit kreisförmigem Querschnitt,
wobei dieser Querschnitt dem Öffnungsquerschnitt der Stutzen 10 und 12 entspricht.
In Axialrichtung in der Mitte des Durchgangs 20 ist eine Querwand 22 vorgesehen,
die den Durchgang 20 verschliesst. Durch den Durchgang 20 und die Querwand 22 werden
zwei napfförmige Zellen 24 in dem Körper gebildet.
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Seitlich an dem Zellenkörper 18 ist eine Welle 26 angebracht, die
durch die zylindrische Wand 14 der Schleuse drehbar nach aussen geführt ist. In
der Welle 26 ist an ihrem äusseren Ende ein Längsschlitz 28 zum Ankuppeln eines
nicht dargestellten Antriebsmotors vorgesehen. Die Welle 26 ist an der Durchführung
durch die Schleusenwand mittels eines Dichtungsrings 30 und einer Stopfbuchse 32
abgedichtet.
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Die dargestellte Zellenschleuse arbeitet folgendermassen: In der in
Fig. 1 gezeigten Stellung ist die obere napfförmige Zelle 24 auf den unter Vakuum
stehenden Stutzen 10 ausgerichtet. Das unter Vakuum behandelte Regenerat fällt durch
den Stutzen lo in die obere Zelle 24.
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Bei der Drehung des Zellenkörpers 18 über die in Fig. 2 gezeigte Stellung
wird die mit dem Regenerat gefüllte obere Zelle 24 nach unten geschwenkt, bis sie
auf den unteren, unter Normaldruck stehenden Stutzen 12 ausgerichtet ist, wie in
Fig.1 für die untere Zelle 24 dargestellt ist. Das Regenerat kann nun durch den
Stutzen 12 nach unten herausfallen.
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In dieser Stellung wrd gleichzeitig die andere Zelle gefüllt, die
sich nun oben auf den Stutzen Io ausgerichtet befindet.
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Die entleerte Zelle 24 wird bei der weiteren Drehung des Zellenkörpers
wieder nach oben geschwenkt und erneut gefüllt.
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Auf diese Weise kann bei kontinuierlicher Drehung des Zellenkörpers
18 über die Welle 26 mit Hilfe eines Antriebsmotors eine kontinuierliche Entleerung
des Regenerats aus dem unter Vakuum stehenden Behandlungskessel erfolgen.