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Vorrichtung zum Zuführen von Schüttgut in Zellenradschleusen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Schüttgut
in Zellenradschleusen, mit einem zur Schleusenmittelachse exzentrischen Schleuseneinlauf
mit Befestigungsflansch, einem in den Schleuseneinlauf eingesetzten Zulaufschacht
und einem in letzteren mündenden, angeflanschten Profuktzulaufrohr.
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Bekanntlich werden Zellenradschleusen zur Einschleusung von Schüttgut
aus einem Vorratssilo oder Vorratsbunker, der unter atmosphärischem Druck steht,
in eine pneumatische Förderleitung (Luftströmung), welche einen Förderdruck von
bis zu 2 bar aufweisen kann, eingesetzt. Die Zellenradschleuse erfüllt gleichzeitig
die Aufgabe eines Dosierorgans. Die Antriebsdrehzahl bestimmt die Beladung », die
das Verhältnis vom Schüttgutmengenstrom (Schüttgutdurchsatz) zum Gasmengenstrom
(Luftmenge) angibt. Die Zudosierung erfolgt durch das rotierende Zellenrad, wobei
die einzelne Zellenradkammer mit Schüttgut, das im freien Fall aus dem Vorratssilo
oder -Bunker ausläuft, gefüllt wird. Durch ein ständiges, motorgetriebenes Drehen
des Zellenrades in einer vorgeschriebenen Drehrichtung wird das jeweils in den Zellenradkammern
sich befindende Schüttgutvolumen in die Förderleitung eindosiert.
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Da bei einer pneumatischen Förderung mit einer durchschnittlichen
Reingasströmung von 10 bis 30 m/sec. an der Schüttgutaufgabestelle gerechnet wird,
bringt eine langsam drehende Zellenradschleuse den NachteiL mit sich, daß durch
die entleerende Kammer das Schüttgut schubweise in die Förderung aufgegeben wird.
Es entsteht dadurch
eine pulsierende Förderung.
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Man strebt daher an die Schleusendrehzahl immer möglichst hoch zu
wählen, um eine gleichmäßige und somit wirtschaftliche Förderung zu erzielen. Allzu
hohe Drehzahlen wiederum schleudern das Schüttgut infolge Fliehkraft nach außen,
wodurch sich die einzelnen Zellenradkammemnur zum Teil oder bei allzu hohen Drehzahlengar
nicht mehr befüllen. In der Praxis haben sich Drehzahlen je nach Durchmesser des
Zellenrades von 20 bis 40 Umdrehungen pro Minute als am geeignetsten erwiesen.
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Ein weiteres Kriterium für die Auslegung von Zellenradschleusen ist
die Art und insbesondere die Korngröße des Schüttgutes. Die meisten Zellenradschleusenhersteller
fertigen Zellenradschleusen, bei denen der Schüttguteinlauf genau zentrisch auf
der Mitte des Zellenrades angeordnet ist. Diese Schleusen eignen sich speziell für
die Schttgutaufgabe von Pulver, wobei die maximale Korngröße 1 mm nicht übersteigen
sollte. Schwierigkeiten mit Schüttgütern wie Anbacken, Plastifizieren usw. werden
hier mittels verschiedenartigster Sonderzellenräder gelöst, wie z.B. angeschrägte
Zellenradstege, aufgesetzte Messer, Vulkullan-Stege, Federbleche, Sinterplatten,
welche belüftet werden usw.
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Bei Schüttgütern mit einer größeren Korngröße, wie z.B. Kunststoffgranulate,
die noch spezielle Kornformen aufweisen (linsenförmig, zylindrisch sowie eckig),
sind einer Schleuse mit zentrischem Einlauf Grenzen gesetzt. Die Hauptschwierigkeiten
entstehen durch die überfüllten Zellenradkammern, wodurch die einzelnen Schüttgut
körner durch das sich drehende Zellenrad gegen die erste, in Drehrichtung sich befindende
Gehäusekante geschleudert werden, dort eingequetscht bzw. abgeschert werden. Bei
einer laufenden Schleuse wird dies durch ein z.T. ziemlich starkes Hackgeräusch
hörbar. Um dieses Problem zu lösen, sollen die Zellenradkammern nur zu einem Teil
(zur Hälfte) gefüllt werden. Die einzelnen Schüttgutkörner befinden sich dann immer
am Grund einer jeden Zellenradkammer. Sofern
die Drehzahl des Zellenrades
und somit die Fliehkraft nicht allzu groß ist, wird damit verhindert, daß Schüttgutkörner
zwischen den besagten Kanten gequetscht bzw. geschnitten werden. Die Zudosierung
zu den einzelnen Zellenradkammern bringt jedoch zusätzlich Schwierigkeiten mit sich,
wobei es wieder verschiedenartigste Lösungsmöglichkeiten gibt. Beispielsweise ist
es bekannt, über der eigentlichen Zellenradschleuse eigens ein Dosierrad anzuordnen.
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Eine weitere Möglichkeit des Zudosierens ist die Regelung über den
Zulaufquerschnitt. Wird der Zulaufquerschnitt vergrößert, so strömt mehr Schüttgut
in die Zellenradkammern, wird er hingegen verkleinert, strömt entsprechend weniger
Schüttgut. Dieses System hat den Vorteil, daß bei gleichbleibender Zellenraddrehzahl
der Schüttgutdurchsatz entsprechend der Förderanlage einreguliert werden kann.
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Dieses System hat allerdings den Nachteil, daß sich, wenn die Zellenradschleuse
abgeschaltet bleibt, die oben befindlichen Zellenradkammern überfüllen, wodurch
es beim Wiedereinschalten zu dem schon genannten Einquetschen bzw. Abscheren kommt,
was bei der Anlaufphase zum Blockieren des Antriebsmotors führen kann.
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Wegen der sich häufenden Anlaufstörungen dieser Art von Zellenrad
schleusen wurde bekanntlich auch schon vorgeschlagen, die Zellenradkammern exzentrisch
von der Seite her zu be£dhlen, wobei zur Begrenzung des Kammervolumens der natürliche
Böschungswinkel des Gutes zu Hilfe genommen wird. Hieran ist aber nachteilig, daß
für pulverförmige und für körnige Schüttgüter Zellenradschleusen unterschiedlichen
Typs, zumindest aber verschiedenartige Konstruktionen von Vorrichtungen zum Zuführen
der Jeweiligen Schüttgüter in die Zellenradschleuse bereitgehalten und verwendet
werden müssen.
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Als weitere Störgröße. für den reibungslosen Einlauf sei es nun von
pulverförmigen oder von körnigen Schüttgütern in die Zellenradkammern tritt die
bauartbedingte Leckluftetrömung CLeckluftmenge) auf.
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Die Leckluftmenge setzt sich zusammen aus sogenannten Schöpf- und
Spaltverlusten. Als Schöpfverlust wird die Luftmenge bezeichnet, die durch die leere
Zellenradkammer infolge des Drehens des Zellenrades mit nach oben transportiert
wird. Als Spaltverlust wird die Luftmenge bezeichnet, die infolge der Druckdifferenz
zwischen Förderleitung und Schüttguteinlauf durch die fertigungsbedingten Spalte
zwischen Zellenrad und Schleusengehäuse sowie zwischen dem Zellenrad und den beiden
Seitendeckeln hindurchströmt. Wird die Leckluftmenge am Schüttguteinlauf nicht abgeführt,
so bildet sich zwischen Schüttgut und Zellenrad eine sogenannte Luftglocke (Luftblase),
die bewirkt, daß ein Schüttgutnachlauf fast unmöglich ist.
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Wie aus den deutschen Patentschriften 12 93 678 und 12 53 149 sowie
der deutschen Offenlegungsschrift 24 07 595 zu ersehen ist, ging man davon aus,
daß im sogenannten Schöpfverlust der Löwenanteil der Leckluftmenge liegt und entwickelte
Problemlösungen, die aber einen nur scheinbaren Erfolg mit sich brachten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die mit stets der gleichen Zellenradschleuse
auf einfachste Art und Weise sowohl für pulverförmige als auch für körnige Schüttgüter
verwendbar ist und immer einen gleichmäßigen, optimalen Schüttguteinlauf gewährleistet.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achse des
Produktzulaufrohres und des Zulaufschachtes zumindest im Bereich deren Anschlußflansche
exzentrisch zu der Achse des Schleuseneinlaufs liegen.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß sich durch eine einfache
Drehung des Produktzulaufrohres um seine Achse um 180 Grad die Exzentrizität dieser
Achse in Bezug auf die Schleusenmittelachse zwischen einem kleinen Wert (gegebenenfalls
0) und einem großen Wert wählen läßt, wobei der erstere Wert für die Zufuhr von
pulverförmigen Schüttgütern und der letztere Wert für die Zufuhr von
körnigen
Schüttgütern bestimmt ist, so daß zum Übergang von der einen Schüttgutart auf die
andere nur noch der Austausch des Zulaufschachtes erforderlich ist, der indessen
ein einfaches und demgemäß preiswertes Konstruktionsteil darstellt.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Außenwand des Zulaufschachts
und die Innenwand des Schleuseneinlaufs zwischen sich einen Ringspalt begrenzen,
der zur Abführung der Leckluft über eine öffnung in einem außerhalb des Schüttgutstroms
des Schleuseneinlaufs ins Freie mündet.
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Hierdurch wird mit Sicherheit die Bildung der sogenannten Luft-.
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glocke im Schüttguteinlauf verhindert. überraschenderweise hat sich
nämlich als Ergebnis langwieriger, systematischer Untersuchungen gezeigt, daß die
bisherige Annahme unzutreffend ist, daß die Schöpfverluste den Hauptanteil der Leckluftmenge
bilden. Vielmehr ist gerade das umgekehrte der Fall, das heißt die Spaltverluste
stellen den größten Teil der Leckluftmenge. Daraus ist auch erklärlich, daß die
eingangs erwähnten, bekannten Vorschläge zur Entlüftung der Zellenradkammern nach
ihrer Entleerung in die pneumatische Förderleitung einen nur bescheidenen Erfolg
hatten.
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In weiterer, vorteilhalfter Ausgestaltung der Vorrichtung nach der
Erfindung ist vorgesehen, daß der Ringspalt über eine öffnung im Anschlußflansch
des Zulaufschachts mit einem aus dem Anschlußflansch des Produktzulaufrohres abzweigenden
Rohrstutzen verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Leckluft aus dem
Ringspalt in konstruktiv besonders einfacher Art und Weise abgeführt.
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In der Zeichnung ist die Vorrichtung nach der Erfindung anhand einer
beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es
zeigt: Figur 1 eine Zellenradschleuse mit der Vorrichtung nach der Erfindung für
körnige Schüttgüter im Längsschnitt5
Figur 2 dieselbe Zellenradschleuse,
jedoch für pulverförmige Schütt güt er und Figur 3 die Aufsicht auf einen Schnitt
längs der Linie III-III in Figur 2.
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Gemäß Figur 1 dreht sich ein mit Stegen 4 zur Bildung der Zellenradkammern
versehenes Zellenrad 5 in einem Gehäuse, das auslaufseitig in eine pneumatische
Förderleitung 15 mündet und einlaufseitig einen zur Schleusenmittelachse 9 exzentrischen
Schleuseneinlauf 14 besitzt, der in einem Befestigungsflansch endet. In diesen Schleuseneinlauf
14 ist ein Zulaufschacht 3 eingesetzt, der mit seinem AnSchlußflansch 17 auf dem
Befestigungsflansch 1 aufliegt. In den Zulaufschacht 3 gelangt das Schüttgut über
ein Produktzulaufrohr 2, dessen Achse 8 exzentrisch zu der Achse des Schleuseneinlaufes
14 verläuft. Die Innenwand des Schleuseneinlaufs 14 und die Außenwand des Zulaufschachts
3 begrenzen einen sich von der Auslauföffnung 7 des Zulaufschachtes 3 bis zu dem
BefestigungsSlansch 1 erstreckenden5 umlaufenden, asymmetrischen Rechteck oder Ringspalt
10, der über eine öffnung in dem Anschlußflansch 17 des Zulaufschachtes ) mit einem
Rohrstutzen 13 verbunden ist, der aus dem Anschlußflansch 16 des Produktzulaufrohres
2 abzweigt Die infolge des in der pneumatischen Förderleitung 15 herrschenden Überdruckes
durch die konstruktionsbedingten Spalte 11 strömende Leckluft (Pfeile 12) kann somit
in gleicher Weise wie die in den geleerten ZellenraEkammern enthaltene Luft ins
Freie entweichen, uhne den Sohdttgutzulauf zu behindern.
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Figur 2 zeigt die gleiche Zellenradschleuse wie Figur 1, Jedoch mit
um 180 Grad gedreht aufgesetztem Produktzulaufrohr, dessen Achse 8 nunmehr nur noch
eine geringe Exzentrizität in Bezug auf die Schleusenmittelachse 9 besitz. Lediglich
unter Verwendung eines etwas anders geformten Zulaufsohachtes 3a ist damit die Zellenradschleuse
zur Zufuhr von pulverförmigen Schütt gütern unter vollständiger Befüllung Jeder
einzelnen Zellenradkammer verwendbar.
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Der Zulaufschacht 3a unterscheidet sich abgesehen von seiner geringeren
Bautiefe von dem Zulaufschacht 3 der Figur 1 vor allem durch den großen Querschnitt
seiner Auslauföffnung 7a, der bei pulverförmigen Schüttgütern, insbesondere bei
solchen, die infolge ihrer Kornstruktur zur Brückenbildung neigen, äußerst vorteilhaft
ist. Hingegen wird durch den kleineren Querschnitt der Auslauföffnung 7 des Zulaufschachtes
3 gemäß Figur 1 in Verbindung mit dessen größerer Exzentrizität erreicht, daß infolge
des Böschungswinkels der körnigen (granulatförmigen) Schüttgüter selbst bei Stillstand
der Zellenradschleuse die jeweiligen Zellenradkammer nie über einen bestimmten Prozentsatz
gefüllt wird. Damit ist ein Einquetschen und Abscheren der einzelnen Körner vermieden
und ein sicherer Anlauf sowie eine Geräuschminderung im Betrieb der Zellenradschleuse
erreicht.
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Figur 3 zeigt im Querschnitt längs der Linie 111-1 II in Figur 2 den
durch den Schleuseneinlauf 14 einerseits und durch den Zulaufschacht 3a andererseits
begrenzten Rechteckkanal 10 zum Sammeln und Abführen der Leckluft.