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Schneckenförderer
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Die Erfindung betrifft einen Schneckenförderer für die Beschickung
von unter Druck stehenden Apparaten mit rieselfähigem Material oder für den Austrag
derartigen Materials aus solchen Apparaten, insbesondere für die Kohlebeschickung
von oder den Ascheaustrag aus Kohlevergasungsreaktoren, mit einer drehbar in einem
im wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuse angeordneten Förderschnecke, einem Aufgabestutzen
an dem einen Gehäuseende, einem Abgabestutzen an dem anderen Gehäuseende und einer
am Gehäuse drehbar gelagerten Schneckenwelle, die aus dem Gehäuse herausgeführt
und zur kraftschlüssigen Verbindung mit den Antriebsmitteln ausgebildet ist.
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Bei derartigen Schneckenförderern bereitet eine zuverlässige und auch
über längere Betriebszeiten wirksame Abdichtung der Schneckenwel lendurchführungen
an den Schneckengehäusewandungen gegenüber dem Apparate- bzw. Reaktorinnendruck
erhebliche Schwierigkeiten. Da an solchen Apparaten bzw. Reaktoren häufig sowohl
eine Einführschnecke als auch eine Austragschnecke vorgesehen sind, vervielfachen
sich diese Dr.uckhalteprobleme nach Maßgabe der Anzahl der vorhandenen Schneckenwellendurchführungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schneckenförderer bereitzustellen,
bei denen die Schneckenwellendurchführungen auch gegen hohe Apparate- bzw. Reaktorinnendrücke
zuverlässig abgedichtet sind.
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Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von der eingangs bezeichneten
Gattung eines Schneckenförderers dadurch gelöst, daß sich mindestens an ein Gehäuseende
ein Druckraum anschließt, durch den die Schneckenwelle hindurchgeführt ist, daß
der Druckraum auf seiner Gehäuseseite durch eine in der Abschlußwand zwischen Gehäuse
und Druckraum befindliche Stopfbüchse und auf seiner gegenüberliegenden Seite durch
eine Gleitringdichtung gegenüber der Schneckenwelle abgedichtet ist, daß in den
Druckraum ein Druckgasstutzen einmündet und daß der Druckraum für einen den Apparatedruck
übersteigenden Betriebsdruck ausgelegt ist.
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Der erfindungsgemäße Schneckenförderer wird mit einem positiven Druckgefälle
zwischen dem Druckraum bzw. den Druckräumen und dem Gehäuseraum, in welchem sich
die Förderschnecke befindet, betrieben. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß
durch die mit Stopfbüchsen abgedichteten Schneckenwellendurchführungen hindurch
keine unter Druck stehende Reaktionsgase und/oder -dämpfe entweichen können, so
daß ein unerwünschter Abbau des Apparate- bzw. Reaktorinnendruckes ausgeschlossen
ist. Dbertritte von Druckgas aus dem Druckraum bzw.
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den Druckräumen durch die Stopfbüchsen hindurch in den Gehäuseinnenraum
sind dagegen nicht nur unschädlich, sondern erhöhen auch noch die Abdichtungswirkung
an den Stopfbüchsen.
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Als Druckgas wird zweckmäßig ein Inertgas, z.B. Stickstoff, verwendet.
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Im Interesse einer Erhöhung der Abdichtwirkung der Stopfbüchsen ist
es von .Vorteil, wenn der Packungsraum der Stopfbüchse mit dem Druckraum durch mindestens
eine in der Hohlzylinderwand der Stopfbüchse befindliche Durchtrittsbohrung verbunden
ist, durch die hindurch das Druckgas in die Stopfbüchsenpackung eindringen kann.
Zweckmäßig ist hierbei an
der Einmündungsstelle der Durchtrittsbohrung
ein druckgasverteilender Zwischenring in die Packung eingelegt, der dafür sorgt,
daß die Stopfbüchsenpackung über ihren ganzen Umfang gleichmäßig durch das Druckgas
beaufschlagt ist.
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Eine einfache wartungsfreundliche Bauweise des Schneckenförderers
ergibt sich, wenn der Druckraum von einer Hohlzylinderwand umschlossen ist, die
einerseits an die Abschlußwand des Gehäuses angeflanscht und andererseits durch
eine die Gleitringdichtung oder ein geschlossenes Schneckenwellenlager aufnehmende
Ringwand geschlossen ist. Hierbei ist der Druckgasstutzen zweckmäßig an der Hohlzylinderwand
angeordnet.
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Bei einem als Austragsschnecke ausgebildeten Schneckenförderer mit
quer zur Schneckenwelle ausgerichteten Aufgabe- und Abgabestutzen ist die Anordnung
im Verfolg des Erfindungsgedankens so getroffen, daß sich an beide Gehäuseenden
jeweils ein Druckraum anschließt, durch welche die Schneckenwelle hindurchgeführt
ist, daß in beiden Abschlußwänden des Gehäuses .jeweils eine Stopfbüchse angeordnet
ist, daß nur einer der Druckräume durch eine Gleitringdichtung gegenüber der aus
dem Druckraum herausgeführten Schneckenwelle abgedichtet ist, während der andere
Druckraum durch eine Ringwand geschlossen ist, in welcher anstelle einer Gleitringdichtung
eine nach außen geschlossene Lagerbüchse für das eine Schneckenwellenende angeordnet
ist und daß das durch die Gleitringdichtung hindurchgeführte andere Schneckenwellenende
eine außerhalb des benachbarten Druckraums befestigte Lagerbüchse durchsetzt.
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Das zuletzt genannte Schneckenwellenende ist dann für die kraftschlüssige
Verbindung mit den Antriebsmitteln vorgesehen.
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Bei einem als Einführschnecke ausgebildeten Schneckenförderer mit
einem quer zur Schneckenwelle ausgerichteten Aufgabestutzen und einem unmittelbar
von einem offenen Gehäuseende gebildeten Abgabestutzen ist in Anwendung des Erfindungsgedankens
vorgesehen, daß neben dem sich nur an das geschlossene Gehäuseende anschließenden
Druckraum eine mit dem Gehäuse starr verbundene Außenlageranordnung angeordnet ist,
die zwei mit Abstand zueinander vorgesehene Lagerstellen umfaßt, an welchen die
Schneckenwelle ausschließlich gelagert ist. Bei dieser Schneckenausführung handelt
es sich demnach um eine einseitig gelagerte Förderschnecke, deren Abgabeende unmittelbar
an den Apparate- bzw. Reaktor innenraum herangeführt ist und daher auf dieser Seite
keine Lagerung erfahren kann. In diesem Anwendungsfall sind dementsprechend nur
eine Stopfbüchse und ein Druckraum sowie nur eine Gleitringdichtung am äußeren Ende
des Schneckenförderers vorgesehen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele
zum Teil schematisch darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Fig.
1 einen schematisierten Längsschnitt durch ein erstes eine Austragsschnecke darstellendes
Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen in einem größeren Maßstab dargestellten abgebrochenen
Längsschnitt durch den einen Endbereich der Austragsschnecke gemäß Fig. 1, Fig.
3 einen entsprechenden Längsschnitt durch den anderen Endbereich der Austragsschnecke
gemäß Fig. 1,
Fig. 4 einen schematisierten Längsschnitt durch ein
zweites eine Einführschnecke darstellendes Ausführungsbeispiel und Fig. 5 einen
abgebrochenen gegenüber der Fig. 4 in einem größeren Maßstab gezeichneten Längs
schnitt durch den Druckraumbereich der Einführschnecke.
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Zur Erläuterung des eine Austragsschnecke darstellenden Ausführungsbeispiels
wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Wie daraus hervorgeht, befindet
sich im mittleren Bereich einer langgestreckten Schneckenwelle 1 eine nur s hematisch
eingezeichnete eingängige Förderschnecke 2, die v)n einem im wesentlichen hohlzylindrischen
Gehäuse 3 umschlo;sen ist, das an beiden Enden durch je eine ringförmige Abschllßwand
4 bzw. 5 begrenzt ist. Rechtwinklig zur Schneckenwelle 1 befindet sich an einem
Gehäuseende ein Aufgabestutzen 6 uid am anderen Gehäuseende ein Abgabestutzen 7.
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Das Gehäuse 3 und der Aufgabestutzen 6 sind von einem Kühlmantel 8
umgeben, an welchen ein Zuführstutzen 9 und ein Abführstutzen 10 für. das Kühlmittel
angebracht sind. Bei Verwendung der Austragsschnecke für den Ascheaustrag aus Kohlevergasungsreaktoren
bei Asche temperaturen vot ca. 500 bis 800"C kann die Kühlung der Austragsschnecke
mit Wasserdampf erfolgen.
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Die Schneckenwelle 1 -ist durch die Abschlußwände 4 und 5 hindurchgeführt
und gegenüber diesen durch Stopfbüchsen 11 bzw.
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12 abgedichtet. Die Stopfbüchsen 11 und 12 befinden sich jeweils in
einem an das Gehäuse 3 anschließenden Druckraum 13 bzw. 14, durch welche die Schneckenwelle
1 hindurchgeführt ist.
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Die Druckräume 13,14 sind jeweils von einer Hohlzylinderwand 15 bzw.
16 umschlossen, die über daran angebrachte Flansche 17 bzw. 18 fest und abgedichtet
mit den Abschlußwänden 4 bzw.
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5 lösbar und in konzentrischer Anordnung zum Gehäuse 3 verbunden sind,
wie die Fig. 2 und 3 verdeutlichen.
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Die Hohlzyl.inderwand 15 des Druckraums 13 ist durch eine Ringwand
19 geschlossen, in welche konzentrisch eine nach außen geschlossene Lagerbüchse
20 eingesetzt ist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, befindet sich in der Lagerbüchse 20
eine Gleitlagerbüchse 21 in welcher das zugeordnete Ende der Schneckenwelle 1 drehbar
und für den Längenausgleich verschiebbar gelagert ist.
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Das Festlager für die Schneckenwelle 1 ist auf der anderen Seite des
Gehäuses 3 außerhalb des Druckraums 14 auf die unter Bezugnahme auf Fig. 2 nachfolgend
beschriebene Weise angeordnet.
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Die Hohlzylinderwand 16 ist an ihrem äußeren Ende mit einem Flansch
22 versehen, der dem zugeordneten Flansch 23 eines konzentrisch zur Lagerwelle 1
angeordneten hohlzylindrischen Lagergehäuses 24 entspricht. Zwischen den Flanschen
22 und 23 ist eine weitere den Druckraum 14 begrenzende Ringwand 25 lösbar eingespannt,
welche eine noch näher zu beschreibende allgemein mit der Bezugszahl 26 bezeichnete
Gleitringdichtung trägt, die die Abdichtung des Druckraums 14 gegenüber dem Lagergehäuse
24 besorgt. Den äußeren Abschluß des Lagergehäuses 24 bildet eine weitere Ringwand
27,in welcher sich in konzentrischer Anordnung eine von der Schneckenwelle 1 durchsetzte
Lagerbüchse 28 befindet. Die Lagerbüchse 28 ist durch zwei Gleitlagerbüchsen 29
und 30 ausgekleidet, die von beiden Seiten in die Lagerbüchse 28 eingesetzt sind
und die Schneckenwelle 1 drehbar lagern. Die axiale Festlegung der Schneckenwelle
1 erfolgt durch zwei in die Schneckenwelle 1 eingelassene Wider-
lagerringe
31 und 32, welche jeweils den Gleitlagerbüchsen 29 bzw. 30 von außen anliegen.
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Die Schneckenwelle 1 ist durch die Gleitlageranordnung 28 bis 32 nach
außen herausgeführt und besitzt dort einen Außengewindeabschnitt 33 (Fig. 1) für
die Befestigung eines Antriebselements, beispielsweise eines Zahnritzels (nicht
dargestellt-). Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist die Schneckelwelle
1 eine Hohlwelle, in welche ein Zentralrohr für die Einführung eines Kühlmittels
eingeschoben ist, das mit seinem inneren Ende vor dem geschlossenen in der Lagerbüchse
20 befindlichen Ende der Schneckenwelle 1 endet. Dadurch kann das in das Zentrjlrohr
34 eingeführte Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser, aus lem inneren Zentralrohrende
34 austreten und durch den zwischen dem Zentralrohr 34 und der Innenwandung der
Hohlwelle befindlichen Ringspalt zurückfließen, wie durch die in Fig. 3 gestrichelt
eingezeichneten Pfeile angedeutet ist. Das durch Wärmeübertragung erwärmte Kühlmittel
tritt über einen Ablaufstutzen 35 (Fig. 1) aus.
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Die beiden Stopfbüchsen 11, 12 besitzen einen übereinstimmenden Aufbau,
so.daß für dessen Erläuterung lediglich auf die in Fig.
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3 näher gezeigte Stopfbüchse 11 Bezug genommen wird. Die Hohlzylinderwand
36 der Stopfbüchse ist in die Abschlußwand 4 eingesetzt und daran abgedichtet befestigt.
Im Packungsraum 37 der Stopfbüchse befindet sich eine temperaturbeständige Packung
38, die auf die übliche Weise durch eine in den Packungsraum 37 hineinreichende
Stopfbüchsenbrille 39 gepreßt wird. In die Packung 38 ist ein Zwischenring 40 eingelegt,
der mit einer Durchtrittsbohrung 41 in der Hohlzylinderwand 36 kommuniziert.
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Der Zwischenring 40 hat die Aufgabe, den Eintritt von Druckgas aus
dem Druckraum 13 durch die Durchtrittsbohrung 41 hindurch in die Packung 38 zu ermöglichen
bzw. zu erleichtern und das Druckgas auf den Packungsumfang zu verteilen.
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In die Druckräume 13, 14 münden jeweils Druckgasstutzen 42 bzw. 43
ein, die an den Hohlzylinderwänden 15 bzw. 16 angebracht sind und eine Verbindung
der Druckräume mit einer Druckgasquelle ermöglichen. Im Betrieb wird den Druckräumen
13, 14 ein vorzugsweise inertes Druckgas, beispielsweise Stickstoff,mit einem Druck
zugeführt, der oberhalb des im Schneckengehäuse 3 herrschenden Druckes liegt. Das
Druckgas tritt auf die beschriebene Weise in die Stopfbüchsen 11, 12 ein, durchwandert
die Stopfbüchsenpackungen und gelangt schließlich in einem kontinuierlichen Strom
in das Innere des Schneckengehäuses 3. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß
aus dem Schneckengehäuse 3 keine Gase und/oder Dämpfe nach außen dringen können,
so daß die Austragsschnecke keine Druckverluste im damit verbundenen Apparat oder
Reaktor verursachen kann. Die Volumenströme an Druckgas, die hierbei aus den Druckräumen
in das Schneckengehäuse eintreten, sind aufgrund der Abdichtwirkung der Stopfbüchsen
so gering, daß dadurch keine unerwünschte Erhöhung des Innendrucks im Apparat oder
Reaktor eintritt.
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Die aus Fig. 2 näher ersichtliche Gleitringdichtung 26 entspricht
dem Stande der Technik, so daß sich eine nähere Erläuterung des Abdichtprinzips
erübrigt. Der stationäre Gleitring 44 ist mittels eines Befestigungsflansches 45
abgedichtet und lösbar an der Ringwand 25 befestigt. Dem stationären Gleitring 44
liegt der gegenüber der Schneckenwelle 1 abgedichtete mit der Schneckenwelle rotierende
Gleitring 46 unter Einwirkung der Schraubendruckfeder 47 dicht an.
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Das sich auf eine Einführschnecke für Kohle an einem Kohlevergasungsreaktor
beziehende Ausführungsbeispiel des Schneckenförderers wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Fig. 4 und 5 näher beschrieben. Die mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3
eingeführten
Bezugszahlen werden dabei für entsprechende Vorrichtungselemente beibehalten.
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Im Gehäuse 3' ist wiederum eine Förderschnecke 2' mit Hilfe einer
auf noch zu beschreibende Weise gelagerten Scneckenwelle 1' drehbar angeordnet.
Für die Zuführung des Fördergutes ist am Gehäuse 3' rechtwinklig zur Schneckenwelle
1' der Aufgabestutzen 6' angebracht. Die Austragung des Fördergutes aus dem Gehäuse
3' erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar in axialer Richtung aus einem
offenen Gehäuseende 48, welches in eine Ausnehmung 49 der Reaktorwand 50 eingeschcben
und dort mit Hilfe eines an der Reaktorwand 50 angebrachten Anschlußstutzens 51
befestigt ist. Zu diesem Zweck ist am Gehäuse 3' ein Flansch 52 befestigt, der mit
einem Gegenflansch 53 des Anschlußstutzens 51 abgedichtet lösbar verbunden ist.Bei
dieser Einführschnecke bildet al.so das offene Gehäuseende 48 den Abgabestutzen
des Schneckenförderers.
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Das andere Ende des Gehäuses 3' ist durch eine ringförmige Abschlußwand
5' geschlossen, durch welche die Schneckenwelle 1' durch eine Stopfbüchse 12' abgedichtet
hindurchgeführt ist. Die Stopfbüchse 12' befindet sich in einem an die Abschlußwand
5' angrenzenden Druckraum 14', der von einer Hohlzylinderwand 16' umschlossen ist.
Die Hohlzylinderwand 16' verlängert das Gehäuse 3' und.ist mittels eines Flansches
18' (Fig. 5) lösbar an der ringförmigen Abschlußwand 5' befestigt. Den äußeren Abschluß
des Druckraums 14' bildet die Ringwand 25', durch welche die Schneckenwelle 1' mit
Hilfe einer Gleitringdichtung 26' abgedichtet hindurchgeführt ist. An den Druckraum
14' ist ein an der Hohlzylinderwand 16' befestigter Druckgasstutzen 4 angeschlossen.
Die Stopfbüchse 12' und die Gleitringdichtung 26' sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel
gemäß der Fig. 1 bis 3 ausgebildet.
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Die Ringwand 25' ist lösbar zwischen zwei Flanschen 22' und 23' eingespannt,
von denen der Flansch 22' an der Hohlzylinderwand 16' befestigt ist, während der
Flansch 23' Bestandteil eines langgestreckten sich in axialer Richtung an die Hohlzylinderwand
16' anschließenden Lagergehäuses 24' ist. In der Nähe der Gleitringdichtung 26'
ist im Lagergehäuse 24' ein als Festlager ausgebildetes Gleitlager 54 befestigt,
dessen Konstruktion derjenigen des Festlagers 28 bis 32, wie es unter Bezugnahme
auf Fig. 2 beschrieben wurde, entsprechen kann. Am äußeren Ende des Lagergehäuses
24' ist ein als Loslager ausgebildetes Gleitlager 55 befestigt, welches ähnlich
ausgebildet sein kann, wie das mit Bezug auf Fig. 3 beschriebene Loslager 20, 21.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist jedoch die zugehörige Lagerbüchse nicht
geschlossen,sondern für den Durchtritt der Schneckenwelle 1' offen. Die Bezugszahl
56 bezeichnet eine Fensterausnehmung in der Wandung des Lagergehäuses 24'.
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Am äußeren Ende der Schneckenwelle 1' befindet sich wiederum ein Außengewindeabschnitt
33', der zu drehfesten Anbringung eines Antriebselements, beispielsweise eines Kettenrades,
dient.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Betrieb die Abdichtwirkung
der Stopfbüchse 12' aktiv unterstützt durch ein dem Druckraum 14' über den Druckgasstutzen
43' zugeführtes Druckgas, dessen Druck höher ist als der Innendruck im Gehäuse 3'
bzw. im Reaktor, so daß ein begrenzter Volumenstrom des Druckgases begünstigt durch
die besondere Ausbildung der Stopfbüchse 12' aus dem Druckraum 14' in das Gehäuse
3' gelangen kann.
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