DE2817245A1

DE2817245A1 - Zellenschleuse

Info

Publication number: DE2817245A1
Application number: DE19782817245
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Dipl Ing Irsch
Original assignee: Pft Putz & Foerdertech
Current assignee: Pft Putz & Foerdertech
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1979-10-25
Also published as: FR2423422A1; BE875682A; CH637085A5; DK160379A; DE2817245C3; IT7921956A0; NL7902909A; IT1112203B; DE2817245B2

Description

P.F.T. Putz- und Fördertechnik GmbH, D-8715 Iphofen

"Zellenschleuse"

Die Erfindung betrifft eine Zellenschleuse, insbesondere für eine pneumatische Förderanlage, mit einem in einem Gehäuse gelagerten, mindestens eine radial nach aussen offene Zelle aufweisenden Drehkörper, der zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Gehäuses, die auf der Bahn der Zellenöffnung liegen, gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist und in jeder Stellung denDurchgang sperrt.

Die bekannten Zellenschleusen dieser Art haben meist Drehkörper aus zwei parallelen Kreisscheiben, zwischen denen radiale Schotten die Zellen bilden. Das Gehäuse liegt allseitig eng an Drehkörper an. Die genannten Schotten streichen mit ihren Stirnseiten, die irgendeine Dichtleiste tragen können, daran entlang. Die Kreisscheiben haben häufig eine Art Labyrinthdichtung mit dem Gehäuse.

etwa

Diese Zellenschleusen sind bis zu/0,8 atü Druckunterschied zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang einsatzfähig. Bei grösseren Überdrücken wird die Durchlässigkeit zu gross, insbesondere an den Stirnseiten der Schotten und in den Eckkanten zwischen dem Mantel und den Seitenwänden des Gehäuses.

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Um mit höheren Drücken arbeiten zu können, muss man deshalb auf andere Lösungen ausweichen. Beim Entleeren eines Baustoffsilos zur pneumatischen Förderung zu Putzmaschinen lässt man z.B. das Material chargenweise aus dem Silo in ein darunter angebrachtes Zwischengefäss fallen, schliesst dieses dann gegenüber dem Silo ab und fördert anschliessend mit etwa 2 atü Druck pneumatisch daraus ab. Eine dichte Zellenschleuse wäre dem weitaus vorzuziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellenschleuse zu schaffen, die grössere Druckunterschiede zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang erlaubt.

Die erfindungsgemässe Zellenschleuse stimmt in der eingangs angegebenen Merkmalskombination mit den bekannten Zellenschleusen überein und unterscheidet sich von diesen dadurch, dass der Drehkörper eine zwischen zwei nahe dem Eingang und Ausgang des Gehäuses angeordneten Dichtringen sitzende, mindestens teilweise hohle Kugel ist, die als Zellenöffnung einen Ausschnitt Ln dem Kugelmantel aufweist.

Dies ist das Bauprinzip des Kugelventils, angewendet auf eine Zellenschleuse. Das Kugelventil hat sich als das mit Abstand funktionssicherste und dichteste Absperrorgan in der pneumatischen Förderung erwiesen. Seine Eigenschaften werden hier auf eine Zellenschleuse übertragen.

Die Sperrung des Durchgangs in jeder Stellung der Kugel bedeutet, dass bei der Zellenschleuse, anders als beim Kugelventil, erstens die Kugel selbst keinen Durchgang bieten darf und zweitens jeweils nur eine Zellenöffnung einen der beiden Dichtringe kreuzen darf, weil sonst der Raum zwischen der Kugel, dem Gehäuse und den Dichtringen am Eingang sowie am Ausgang der Schleuse zugänglich wäre und damit einen Durchlass böte. Es liegt also immer einer der beiden Dichtringe voll an der Kugel an, so dass die Zellenschleuse hier auf ihrem gesamten Querschnitt geschlossen und gedichtet ist. Der Dichtring bleibt dabei unverändert, die Kugel gleitet mit

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gleichbleibender Oberfläche an ihm vorbei, und der Anpressdruck kann, lediglich durch axiales Andrücken der beiden Dichtringe, zwischen denen die Kugel sitzt, ziemlich hoch eingestellt und auch bei Verschleiß nachgestellt werden. Damit wird eine wesentlich bessere Dichtwirkung erzielt als nach dem Stande der Technik. Die neue Zellenschleuse lässt Druckunterschiede von 2 bis 4 atü zu. Die Dichtheit ist auch unabhängig von der Temperatur des geförderten Materials; die Dichtringe können Wärmedehnungen der Kugel durchaus aufnehmen.

Eine bsonders einfache, zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Kugel nur eine Zelle im wesentlichen vom gesamten Rauminhalt der Kugel aufweist. Die Kugel hat also nur einen Ausschnitt als Zellenöffnung. Der Durchmesser dieser Zellenöffnung kann etwa die Grosse des Innendurchmessers der Dichtringe haben.

Die Kugel kann jedoch zur Steigerung der Förderkontinuität auch zwei gegenüberliegende Zellen erhalten, deren Zellenöffnungen sich im wesentlichen nur auf einer Seite einer längs durch die Drehachse der Kugel gelegten Schnittebene erstrecken, damit sie nicht gleichzeitig einen der Dichtringe kreuzen. Um die Zellenöffnungen trotzdem möglichst gross zu machen, kann man ihnen einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser etwa von der Grosse des Innendurchmessers der Dichtringe geben.

Stattdessen kann man die Kugel auch mit zwei gegenüberliegenden Zellen mit im wesentlichen auf einer Kugelachse liegenden Zellenöffnungen versehen, in die von innen her Deckel von der Form des ausgeschnittenen Kugelmantelteils einsetzbar sind, so dass bei eingesetztem Deckel eine ununterbrochene Kugeloberfläche gegeben ist. Die Zellen und die Deckel sind dann vorzugsweise als Kolben und Zylinder ausgebildet. Die Kolben können durch eine Mechanik bewegbar sein, deren Bewegung sich von der Drehung der Kugel gegenüber einer in sie eingreifenden feststehenden Achse herleitet. Auch durch eine Pneumatik oder eine Hydraulik können die Kolben bewegbar sein, die durch eine auf der Drehachse in die Kugel einge-

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führte Leitung gespeist ist. Die auf einer Kugelachse liegenden Zellenöffnungen haben vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als die Dichtringe, damit Zeit zum öffnen bzw. Schliessen der Zelle ist, während sich die Öffnung bei ihrem Umlauf innerhalb eines Dichtrings befindet.

Vorzugsweise ist die Kugel auf einer Seite mittels einer Antriebswelle und auf der anderen Seite mittels einer feststehenden Achse gelagert. Die letztere Achse ist jedoch nicht unbedingt nötig, da die Kugel bereits durch die beiden Dichtringe einen definierten Sitz hat.

Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem Zylindermantel und zwei ringförmigen Stirnwänden, die die in den Ecken des Gehäus^uerschnitt in Anlage an den Stirnwänden, dem Zylindermäntel und der Kugel angeordneten Dichtringe an die Kugel andrücken und die gegenüber dem Zylindermantel axial nachstellbar sind. Mit der Nachstellung der Stirnwände gegenüber dem Zylindermantel kann Verschleiss der Dichtringe ausgeglichen werden. Die dabei notwendige Dichtung zwischen den Stirnwänden und dem Zylindermantel übernehmen die Dichtringe selbst; bei der vorgeschlagenen Anordnung ergibt sich von selbst eine Andrückung der Dichtringe auch an den Zylindermantel. Die Dichtung kann hier jedoch auch noch verstärkt werden durch Ausbildung einer Dichtlippe am Rande des Dichtrings, die durch den in dem betreffenden Raum entstehenden Druck des Mediums an den Zylindermantel angepresst wird.

Schliesslich wird als besonders vorteilhafte Anwendung einer solchen Zellenschleuse vorgeschlagen, sie unmittelbar über einem Belüftungsboden am Anfang einer pneumatischen Förderleitung zur Entleerung eines Baustoffsilos anzubringen, insbesondere zur Versorgung von Putzmaschinen.

Die Zellenschleuse ist wesentlich leichter, kleiner und handlicher und damit leichter montierbar als der oben erwähnte Zwischenbehälter. Die Bauhöhe des Baustoffsilos kann verkleinert

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und damit die Standsicherheit erhöht werden. Darüberhinaus ist die Zellenschleuse weit billiger als der Zwischenbehälter.

Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder. Fig. 1 zeigt eine Zellenschleuse in senkrechtem Schnitt. Fig. 2 zeigt eine anderen Zellenschleuse in senkrechtem Schnitt. Fig. 3 zeigt eine weitere Zellenschleuse in senkrechtem Schnitt.

Am trichterförmig auslaufenden unteren Ende 1 eines mit Putzgips gefüllten Standsilos ist eine von Hand zu betätigende Verschlussklappe 2 mit ihrem lahmen 3 angeflanscht. Sie ist in Öffnungsstellung gezeichnet.

In gleicher Weise ist an dem Rahmen 3 der Verschlussklappe eine Zellenschleuse 4 befestigt.

Die Zellenschleuse 4 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 5, einem darin gelagerten Drehkörper 6 und einem seitlich an dem Gehäuse sitzenden Antrieb 7 für den Drehkörper.

Das Gehäuse 5 setzt sich aus einem Zylindermantel 8 und zwei ringförmigen Stirnwänden 9 und 10 zusammen, die mit ringförmigen Ansätzen 11 in den Zylindermantel 8 greifen und an Flanschen des Zylindermantels 8 bei 12 angeschraubt sind. Die obere Stirnwand 9 ist mit einem Trichter 13 versehen; dieser bildet den Obergang von dem Rahmen 3 der Verschlussklappe zu dem Gehäuse 5. An der unteren Stirnwand 10 sitzt eine pneumatische Fördereinheit 14. Beide Stirnwände 9 und 10 fassen zwischen ihrem ringförmigen Ansatz 11 und einer Umbiegung 15 an ihrem Innenumfang einen Dichtring 16, z.B. aus Teflon, ein. Der Dichtring 16 erstreckt sich jeweils über den Ansatz 11 hinweg nach aussen bis an den Zylindermantel 8. Hier liegt er auf einem Teil der axialen Höhe mit einer Lippe 17 an, die durch eine Nut 18 gebildet wird. Zur Gehäusemitte hin haben die beiden Dichtringe 16 eine schräge Anlagefläche 19 für den Drehkörper 6.

Der Drehkörper 6 ist eine Hohlkugel, z.B. von 20 1 Rauminhalt, mit

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einer kreisförmigen Öffnung 20 etwa vom lichten Durchmesser der Stirnwände 9 und 10. Er ist auf der einen Seite gelagert durch eine Antriebswelle 21 und auf der anderen Seite durch eine feststehende Achse 22, die beide vom Zylindermantel 8 her in inwendige Stutzen 23 und 24 der Hohlkugel eingreifen. Die Antriebswelle 21 ist gegenüber dem Gehäuse 8 abgedichtet durch einen Dichtring 25, der sie ausserhalb des Zylindermantels 8 in einer an diesen angeschweissten Büchse 26 umgibt. Eine Dichtung gegenüber der Kugel ist nicht vorgesehen. Die Antriebswelle 21 steckt einfach in dem Stutzen 23 und ist mit ihm durch eine Feder 2 7 drehfest verbunden. Der das Drehlager für die feststehende Achse 22 bildende Stutzen 24 ist am inneren Ende geschlossen; die Achse 22 sitzt dicht am Gehäuse 8.

Der Antrieb 7 ist ein an einen Flansch 28 der erwähnten Büchse angeschraubter Getriebemotor mit beispielsweise zwei U/min an seiner Abtriebswelle, die als die Antriebswelle 21 des Drehkörpers dient.

Die pneumatische Fördereinheit 14 umfasst einen an der unteren Stirnwand 10 sitzenden Topf 29, einen schräg in diesem angeordneten Belüftungsboden 30, eine darunter in den Topf 29 seitlich einmündende Pressluftzuführung 31 und einen auf der anderen Seite aus dem Topf 29 herausführenden Anschluss 32 für eine Förderleitung.

Die Arbeitsweise ist folgende:

Der aus der Hohlkugel bestehende Drehkörper 6 wird durch die Antriebswelle 21 ständig gedreht.

Wandert die Öffnung 20 in den oberen Dichtring 16, so fällt aus dem unteren Ende 1 des Silos Materia L in die Hohlkugel und füllt sie. Wandert die Öffnung 20 in den unteren Dichtring 16, so fällt das Material aus der Hohlkugel in den Topf 29. Darin wird es von der durch die Pressluftzuführung 31 einströmenden und durch den Belüftungsboden 30 hindurch-tretenden Pressluft erfasst und

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in den Anschluss 32 der Förderleitung hinein ausgetragen. Sofern nötig, kann die Entleerung der Hohlkugel unterstützt werden mittels Einblasen von Pressluft durch die Achse 22 und den Stutzen 24 hindurch, die dafür in einfacher Weise eingerichtet x^erden können. Dabei ist der Querschnitt des Gehäuses 5 immer verschlossen, entweder an dem unteren Dichtring 16 oder an dem oberen Dichtring 16. Die öffnung 20 kreuzt jeweils nur einen von beiden; ihr Durchmesser ist kleiner als der Abstand der beiden Dichtringe voneinander. Kreuzt die öffnung 20 den unteren Dichtring 16, so wird der Zwischenraum zwischen der Hohlkugel und der Gehäusewandung ebenso unter den Pressluftdruck gesetzt wie das Innere der Hohlkugel. Der Druck presst dann die Lippen 17 an den Zylindermantel 8 an und verstärkt damit hier selbst die Dichtung. Die an den Anlageflächen 19 der Dichtringe gegenüber der Hohlkugel benötigte Anpresskraft kommt aus den Verschraubungen 12, die bei Verschleiss des Dichtrings immer nachgestellt werden können. Die Anpr.essung des Dichtrings an die Kugel lässt infolge der Schrägstellung der Anlagefläche zur Anpressk -aft eine in dem Dichtring nach aussen wirkende Kraft entstehen, die zu einer weiteren Anpressung an den Zylindermantel 8 führt.

Kreuzt die öffnung :'.O den oberen Dichtring 16, so werden der Hohlraum der Kugel und >ler Zwischenraum zwischen der Kugel und dem Gehäuse nach oben in las Silo hinein entspannt. Am unteren Dichtring 16 ist das Gehiuse 5 durch denKugelmantel abgeschlossen.

Die in Fig. 2 dargestellte Zellenschleuse weist statt des Drehkörpers 6 einen etwas abgewandelten Drehkörper 33 auf. Im übrigen ist ihr Aufbau wie vorstehend beschrieben. Gleiche Teile haben gleiche Bezugszeichen.

Der Drehkörper 33 ist wiederum eine Hohlkugel, jedoch mit zwei Zellen 34. Die Öffnungen 35 der Zellen liegen beide auf derselben Seite der Kugelmittelachse; sie nehmen jeweils ungefähr die Hälfte der Öffnung 20 im Drehkörper 6 ein. In der Zeichnung ist diese Anordnung um 90° verdreht dargestellt, wie in der Mitte mit dem gebogenen Pfeil angedeutet. Sie hat zur Folge, dass immer nur eine jffnung 35 einen Dichtring 16 kreuzt und immer am anderen

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- 11 Dichtring 16 der Gehäusequerschnitt geschlossen ist.

Fig. 3 zeigt in einer Zellenschleuse von sonst wiederum gleichem Grundaufbau einen dritten Drehkörper 36.

Er weist ebenfalls zwei Zellen 37 auf, jedoch mit gegenüberliegenden Zellenöffnungen 38. Die Zellen 37 sind als Zylinder gestaltet, in denen Kolben 39 verschiebbar sind. Die Koben tragen Kugelkalotten 40 von der Form des an den Zellenöffnungen 38 fehlenden Kugelmantelabschnitts. Beide Kolben39 sitzen an einer gemeinsamen Kolbenstange 41, die durch einen Pneumatikzylinder 42 hindurchgeführt und durch diesen verschiebbar ist; der Pneumatikzylinder 42 wird gehalten und gespeist über eine ihrerseits von dem Stutzen 24 gehaltene und durch diesen sowie durch die feststehende Achse 22 aus dem Gehäuse hinausgeführte Koaxialleitung 43.

Immer dann, wenn die beiden Zellenöffnungen 38 in die Ringe 16 gelangt sind, werden durch eine entsprechende Steuerung der Pneumatik die beiden Kolben 39 aus ihrer einen Endstellung injdie andere verschoben. Dabei wird oben die Zelle 37 für die Materialaufnahme freigegeben und unten das Material aus der Zelle ausgestossen und die Kugeloberfläche durch die Kugelkalotte 40 geschlossen. Bei ihrem anschliessenden Austritt aus dem unteren Dichtring 16 bleibt hier der Gehäusequerschnitt geschlossen, desgleichen später oben bei dem Eintritt in den oberen Dichtring 16. Erst wenn sich die Öffnungen 38 vollständig im Innenumfang der Dichtr.inge befinden, verschiebt der Pneumatik zylinder 42 die Kolben nach der anderen Seite. Damit Zeit genug für diesen Vorgang bleibt, ist der Durchmesser der Zellenöffnungen 38 etwas kleiner als der Innendurchmesser der üichtringe 16.

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Claims

Patentansprüche

Zellenschleuse, insbesondere für eine pneumatische Förderanlage, mit einem in einem Gehäuse gelagerten, mindestens eine radial nach aussen offene Zelle aufweisenden Drehkörper, der zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Gehäuses, die auf der Bahn der Zellenöffnung liegen, gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist und in jeder Stellung den Durchgang sperrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (6;33;36) eine zwischen zwei nahe dem Eingang und Ausgang des Gehäuses angeordneten Dichtringen (16) sitzende, mindestens teilweise hohle Kugel ist, die als Zellenöffnung (20;35;38) einen Ausschnitt in dem Kugelmantel aufweist.
2. Zellenschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (6) nur eine Zelle im wesentlichen vom gesamten Rauminhalt der Kugel aufweist.
3. Zellenschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zellenöffnung (20) etwa die Grosse des Innendurchmessers der Dichtringe (16) hat.
4. Zellenschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (33) zwei gegenüberliegende Zellen (34) aufweist, deren Zellenöffnung (35) sich im wesentlichen nur auf einer Seite einer längs durch die Drehachse der Kugel (33) gelegten Schnittebene erstrecken und vorzugsweise etwa halbkreisförmige* Querschnitt mit einem Durchmesser etwa von der Grosse des Innendurchmessers der Dichtringe (16) haben.
5. Zellenschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Kugel (36) zwei gegenüberliegende Zellen (37) mit im wesentlichen auf einer Kugelachse liegenden Zellenöffnungen (38) aufweist, in die von innen her Deckel (40) von der Form des ausgeschnittenen Kugelmantelteils einsetzbar sind.
6. Zellenschleuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (37) und die Deckel (40) als Kolben und Zylinder ausgebildet sind.
7. Zellenschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben durch eine Mechanik bewegbar sind, deren Bewegung sich von der Brehung der Kugel gegenüber einer, vorzugsweise durch eine Dichtung hindurch, in sie eing"eifenden feststehenden Achse herleitet.
8. Zellenschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (39) durch eine Pneum^atik (42) cder Hydraulik bewegbar sind, die durch eine auf der Drehachse (22) in die Kugel (36) eingeführte Leitung (43) gespeist ist.
9. Zellenschleuse nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass aer Durchmesser der Zellenöffnungen (38) eine kleinere Grosse als der Innendurchmesser der Dichtringe (16) hat.
10. Zellenschleuse nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass liie Kugel (6; 33; 38) auf einer Seite mittels einer Antriebswelle (21) und auf der anderen Seite mittels einer feststehenden Achse (22) gelagert ist.
11. Zellenschleuse nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus einem Zylindermantel (8) und zwei ringförmigen Stirnwänden (9) besteht, die die in den Ecken des GEhäusequerschnitts in Anlage an den Stirnwänden (9), dem Zylindermantel (8) und der Kugel (6;33;36) angeordneten Dichtringe (16) an die Kugel (6; 33; 36) andrücken und die gegen-

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- 3 über dem Zylindermantel (8) axial nachstellbar sind.
12. Zellenschleuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (16) an dem Zylindermantel (8) mit einer Dichtlippe (17) anliegen.
13. Anwendung einer Zellenschleuse (4) nach einem der Ansprüche
1-12, vorzugsweise unmittelbar über einem Belüftungsboden -(30) am Anfang einer pneumatischen Förderleitung (32), zur Entleerung eines Baustoffsilos (1), insbesondere zur Versorgung von Putzmaschinen.

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