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"Doppel-Kreiskolbenförderer"
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Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Doppel-Kreiskolbenförderer
mit zwei im Verbund zusammenarbeitenden Arbeitsräumen, in denen mit Schiebern ausgerüstete
Drehkolben, jeweils entgegengesetzten Drehsinnes, angeordnet sind. Derartige Arbeitsmaschinen
werden für flüssige und gasförmige Massen in erheblichem Umfange eingesetzt.
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Pumpen, die mit einem auf einer Kreisbahn wirkenden Kolben und einem
im Kolben angeordneten Gleitschieber pumpenartig arbeiten, gehören zum Stand der
Technik. Anschaulich beschreibt das Patent 1 241 266 eine derartige Anordnung einer
Drehkolbenpumpe mit einem radial beweglichen Schieber und Ein- und Auslaß des Fördermediums,
wobei zwei Kolben winkelversetzt auf einer Welle angeordnet sind. Der Nachteil dieser
Einrichtung beruht darin, daß der Schieber die Ein- und Auslaßöffnung nur teilweise
überdeckt und daß dieser durch das Gleiten der Schieberstirnfläche auf der Innenwandung
des Pumpengehäuses ganz erheblichem Verschleiß ausgesetzt ist, so daß schleißscharfe
Medien mit einer solchen Einrichtung nicht behandelt werden können.
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Auf dem Gebiet des Förderns von scharfen Medien, insbesondere pulverförmigen
Medien, werden Kreiskolbenförderer wegen des Verschleißphänomens nur bedingt eingesetzt,
obwohl das Bedürfnis, beispielsweise nach einer Apparatur für ein in Rohrleitungen
transportierbares Pulver-LuSt-Gemisch seit Jahrzehnten besteht.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine doppelt wirkende
Drehkolbenpumpe zu entwickeln, die dem naturgemäß unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft
im Kolbengehäuse auftretenden erhöhten Verschleiß durch eine besondere konstruktive
Gestaltung so entgegenwirkt, daß die Lebensdauer einer solchen Pumpe um eine Zehnerpotenz,
vergleichsweise zu den bekannten Konstruktionen, heraufgesetzt wird. Bei niedriger
Drehzahl und guter Dichtung ergibt sich niedriger Verschleiß.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie von einer Doppel-Drehkolbenpumpe
mit zwei im Verbund zusammenarbeitenden Arbeitsräumen ausgeht, in denen mit Schiebern
ausgerüstete Exzenterkolben entgegengesetzten Drehsinnes angeordnet sind, wobei
die Kolben, je nach Arbeitsweise, im Winkel zueinander versetzt sind, und sie kennzeichnet
sich dadurch, daß in einer Ausgleichskammer ein geteilter Absperrschieber mit Rolidichtung
angeordnet ist.
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Dabei sind auf einer Welle mehrere Kolben-Arbeitsgruppen hintereinander
angeordnet. Diese Arbeitsgruppen haben unterschiedliche Aufgaben. So folgt auf eine
Arbeitsgruppe in Wellenrichtung für Druckluft eine druckerzeugende Gruppe für den
Schmierstoff, und zwischen beiden ist eine Dichtungsgruppe angeordnet. Zwischen
der erstgenannten luftkomprimierenden Arbeitsgruppe und der Dichtungsgruppe ist
eine pulverfördernde Arbeitsgruppe angeordnet. Das bedeutet, daß die Pumpe nach
der Erfindung die verfahrenstechnisch erforderlichen Dichtungsfunktionen und Förderfunktionen
sowie auch die luftkomprimierenden Funktionen für das Pulver-Luftgemisch selbst
erzeugt.
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Um den bisher einem breiten Einsatz hinderlichen Verschleißerscheinungen
wirksam zu begegnen, sind die Exzenterkolben mit einem elastischen, dichtungswirksamen
Belag ausgerüstet, der so bemessen ist, daß Ansaugkanal und Druckkanal überdeckend
geschlossen werden. Zwischen den beiden Arbeitsräumen befindet sich als besonderes
Merkmal der Erfindung ein geteilter Absperr-
schieber (24) Der Ausgleichssperrschieber
26 einer Arbeitsstellung überdeckt den Ein- und Auslaßkanal.
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Die Figuren stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es
zeigen: Fig. 1 den mittigen Schnitt durch die Arbeitsgruppen mit der seitlichen
Lagerung der Welle, Fig. 2 die Ansicht einer Verdichtergruppe im Ansaugbereich,
Fig. 3 die Seitenansicht der Fig. 2 für die Pulverförderung, Fig. 4 die Seitenansicht
der Fig. 2 mit den Exzenterrollkolben für die Luft- bzw. Gasverdichtung, Fig. 5
die Winkel der Drehkolben bei drei Kolben und Fig. 6 die Winkelversetzung bei vier
Kolben.
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Die Fig. 1 zeigt das Gehäuse für die Drehkolbenpumpe 10.
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Der äußere Körper ist zweckmäßig in verschleißfester Druckgußausführung
ausgeführt; es ist aber vorgesehen, bei sehr schleißscharfen Fördermedien die Innenwand
mit einer Keramik auszukleiden, gegebenenfalls zu beschichten.
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Die beiden zentralen Antreibswellen 12 sind außenseits in den Lagern
11 beweglich gehalten. Die Welle wird über ein Getriebe zum synchronischen Gegenlauf
der Drehrichtung beider Drehkolben, wie in Fig. 3 dargestellt, angetrieben. Von
außen nach innen gesehen beginnt die Abdichtung der Arbeitsgruppen mit dem Hochdruckdichtungssatz
13. Der Hochdruckdichtungssatz 13 schottet die Arbeitsgruppen zur Lagerung ab.
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Die Zwischenplatten 14 sind mit 0-Ringausführungen versehen.
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Innenseits sind Dichtungsplatten 15 und Dichtungsprofile 16 angeordnet.
Die beaufschlagte Fläche der Dichtungsscheiben in der Druckkammer 32 ist jeweils
größer als die Fläche der Druckkammer 18. Durch diese Anordnung wird die Dichtungsscheibe
15 mittels des Druckes des Dichtungsmittels gegen die Kolbenseitenflächen 23 (20)
angepreßt und auf diese Weise eine optimale Dichtung erzielt. Auftretender Verschleiß
wird durch diese Dichtungsanordnung nach der Erfindung ausgeglichen. Die Dichtungsscheibe
15 wird vorteilhaft aus Sintermaterial, Hartkohle oder vergütetem Stahl hergestellt.
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Das Dichtungsprofil 16 wirkt so, daß durch den Druck des Dichtungsprofiles
in der Druckkammer 32 gegen die Innenwand 19 der Dichtungsplatte 14 ein Preßdruck
verstärkt ausgeübt wird, der gleichzeitig auf die Dichtungsscheiben 15 an den Exzenterkolben
23 (20) wirksam wird.
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Der Rollkolben 20 selbst wälzt sich an der Gehäuseinnenwand 17 ab.
Er dient der Luftkompression. Die Ummantelung 21 des Rollkolbens 20 ist nach der
Lehre der Erfindung als elastischer Belag ausgebildet, so daß sich beim Abwälzvorgang
eine Flächendichtung gegenüber der Gehäusewand ergibt.
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Ansaugkanal 43 und Druckkanal 44 werden überdeckend geschlossen. Durch
die absolute Dichtung ist auch bei langsamer Drehzahl eine Gas- bzw. Luftkompression
gewährleistet.
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Der Exzenterkolben für die Pulverförderung besteht nach einem besonderen
Merkmal der Erfindung aus Sintermaterial, hochverschleißfestem Guß, Kunststoff-Keramikverbindungen
oder gleichartigen verschleißfesten Materialien.
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Der Ausgleichssperrschieber gemäß Fig. 3 wird vom Enzenterdrehkolben
23 gegen die Innenwand geführt. Er überdeckt den Spalt 29 des Exzenterdrehkolbens
23. Dieser Spalt ist je nach der Körnungsgröße des fluidisierenden Fördergutes in
seiner Abmessung bestimmt.
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Wesentlich für die zuverlässige Arbeitsweise der Arbeitsgruppen sind
die Dichtungen. Die Dichtung 25 dichtet beispielsweise die Saugzone zur Druckzone
zwischen dem Absperrschieber 24 und Exzenterdrehkolben 23, wie aus der Fig.
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3 ersichtlich, ab und gleicht auftretenden Verschleiß an der Gehäusewand
aus. Die Breite des Ausgleichssperrschiebers 26 ist so zu bemessen, daß Ansaugkanal
43 und Auslaßkanal 44 in der Nullstellung zuverlässig überdeckt sind.
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Der Absperrschieber 24 wird von dem jeweils gegenläufigen Exzenterrollkolben
20 und dem Exzenterkolben für Pulverförderung 23 hin- und herbewegt. Durch die Bohrung
34 wird der Dichtungsstoff zwischen die beiden Absperrschieber 24 in den Raum 33
gepreßt. Auftretender Verschleiß wird auf diese Weise ausgeglichen. Der geteilte
Absperrschieber hat dadurch eine konstante Anpressung an die Kolbenaußenwand.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die abrollende Dichtung
des Ausgleichssperrschiebers 26 durch die Rollen 27. Im Bereich der Schmierstoffverdichtung
30 befindet sich ein pulverförmiges Gleitmittel, beispielsweise Graphit.
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Durch die verbindende Leitung 31 zwischen dem Schmierstoffverdichter
30 und den Schmierstoffkammern 32 wird das Gleitmittel an die erforderlichen Stellen
gefördert. Die Bezugsziffer 33 bezeichnet die Hohlräume zwischen der Dichtungsplatte
14 und der Dichtungsscheibe 15.
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Die erforderliche Schmierstoffbohrung für die Ausgleichskammer des
geteilten Absperrschiebers ist in Fig. 4 unter der Positionsziffer 34 sichtbar.
Die Ausgleichskammer selbst führt die Positionsziffer 35. Die Ansaugöffnung 40 ist
in Fig. 2 dargestellt, der Druckanschluß in Fig. 3; ebenso die Verbindungsbohrung
42 zwischen den Ansaugkanälen 43 und der Ansaugöffnung 40.
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Aus dieser Figurengruppe geht auch der Verlauf der Druckkanäle 44
und die Verbindungsbohrung 45 zwischen den Druckkanälen 44 und Druckanschluß 41
hervor.
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Aus den Fig. 5 und 6 ist die Winkelverschiebung der hintereinander
angeordneten Exzenterkolben um 1200 bzw. um 90" erkennbar. Diese erfolgt, um eine
gleichmäßige Belastung der Lager zu sichern.
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Um die Arbeitsweise der Erfindung anschaulich darzustellen, sei ein
typischer Betriebsvorgang geschildert: Es ist bekannt, daß das Fördern und Verdichten
pulverförmiger Gemische in Rohrleitungen außerordentliche Schwierigkeiten macht.
Es liegt nahe, in solchen Fällen für den Zweck der kontinuierlichen Förderung das
Medium Luft oder aber in Fällen erhöhter Explosionsgefahr Stickstoff dem Pulvergemisch
hinzuzufügen.
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Das Pulvergemisch, von einer Sammeleinrichtung, beispielsweise von
einem Trichter herkommend, wird in den Zulauf 40, wie dies die Fig. 2 bis 4 zeigen,
eingeführt. Entsprechend der insbesondere in Fig. 3 deutlich sichtbaren Gegenläufigkeit
der Exzenterdrehkolben 23 und unter Mithilfe des zwischen den beiden Exzenterkolben
angeordneten Ausgleichsschiebers 26 und des geteilten Absperrschiebers 24 entsteht
praktisch durch das Zusammenwirken der beiden Exzenterkolben eine kontinuierliche
Förderung. Das geförderte Pulver verläßt die Einrichtung über die Verbindung 42,
um von dort in die Transportleitung (nicht dargestellt) zu gelangen.
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Es ist besondere Erkenntnis der Erfindung, daß der Doppel-Kreiskolbenförderer,
hier als Pumpe arbeitend, mit Drehzahlen betrieben wird, die deutlich unter dem
Bereich, der in der einschlägigen Technik üblich ist, liegen. So ist als im Rahmen
der Erfindung übliche Höchstdrehzahl eine solche
von 150 U/min.,
maximal von 300 U/min. und minimal von 2 U/min. vorgesehen. Aus diesem Drehzahlbereich
geht bereits hervor, daß die erfindungsgemäße Pumpe in weiten Bereichen arbeiten
kann.
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Dem Problem der Dichtung kommt deshalb ganz besondere Bedeutung zu.
Deshalb sind die einzelnen Abteilungen, auch Arbeitsgruppen genannt, erfindungsgemäß
mit besonderen Dichtungsanordnungen voneinander abgeschottet. Gemeinsam ist diesem
Dichtungssystem die verbindende Leitung 31 für das Gleitmittel und dessen Verdichter
30. Diese Leitung drückt das Gleitmittel in die Dichtungsräume 33.
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Die Kammer für die Schmiermittelförderung 50 ist mit Gleitmittel gefüllt.
Das bekannteste Gleitmittel für diesen Zweck ist Graphit.
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Die Dichtungseinheit 60 umfaßt die Dichtungsplatte 14, die Dichtungsscheiben
15, das Dichtungsprofil 16, die sich an der Gehäusewand 17 abstützen.
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Die Pumpe gemäß Erfindung erzeugt die notwendige Druckluft in der
Arbeitseinheit 70 selbst. Diese Druckluft kann zur Verbesserung der Transportfähigkeit
innerhalb der Pumpe durch die Ausgleichsbohrung 42 der Arbeitsgruppe 80 direkt zugeführt
werden, so daß eine Fremdzufuhr von Druckluft nicht erforderlich ist, obwohl eine
solche im Rahmen der Erfindung möglich ist. Als besonderes Merkmal dieser Arbeitsgruppe
dient der Exzenterrollkolben 20 mit seiner elastischen Ummantelung 21 und der Lagerung
zwischen 21 und 22, vorzugsweise einem Trockengleitlager.
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In der Druckkammer 18 für die Pulverförderung wird das eigentlich
zu fördernde Mittel, nämlich ein Pulver, verdichtet, das in erforderlichen Fällen,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit Luft oder Gas gefüllt werden kann.
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Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die einzelnen
Arbeitskammern (Arbeitsgruppen) in ihrer Aufeinanderfolge beliebig verändert werden
können. Lediglich Aufgabenstellung und Lösung bedingen Aufeinanderfolge und auch
die Breite der einzelnen Arbeitskammern.
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Eine weitere Variationsmöglichkeit liegt darin, daß die Exzentrizität
der Drehkolben verändert werden kann, und in der Veränderbarkeit der Kolbendurchmesser
liegt eine zusätzliche Beeinflussung der angestrebten Funktionen.
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Ein besonderes Beispiel für die Anwendung der Erfindung sei im Rahmen
des Betriebes von Feuerungsanlagen geschildert: Es ist bekannt, daß Kohle und andere
Brennstoffe Schwefel enthalten. Dieser Schwefel mit seinen Verbindungen erfordert
nach dem Stand der Technik, insbesondere in industriellen Kohlefeuerungsanlagen,
besondere Maßnahmen und einen hohen Aufwand, weil ganz besonders im Hinblick auf
Umweltschäden der Schwefel eleminiert werden muß, bevor er in einer seiner aggressiven
Verbindungen, sei es als Niederschlag, sei es in Gasform, Umweltschäden hervorruft.
Zu diesen Schäden rechnen auch solche an den Feuerungseinrichtungen selbst oder
aber deren Eolgevorrichtungen, auf der Seite der Reinhaltung der Luft.
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Um diesen Schwefel zu binden, verbindet man in Mischung die zu verbrennende
Kohl urld Kalk. Es ist aber festgestellt worden, daß diese Verbindungen in der Feuerzone
nur bedingt wirksam sind - sich sogar entmischen. Anders ist es dagegen, wenn es
gelingt, Kalk in Pulverform in die Feuerschutzzone selbst, mit dem notwendigen Druck
und der angepaßten Geschwindigkeit einzubringen, wobei die Nebelform die günstigste
ist.
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In einem solchen Fall verbinden sich der Kalk mit den Schwefelanteilen
des Brennstoffes selbst bereits in der Feuerungszone (Schmelzzone) optimal, und
es entstehen nach der Feuerungszone nur Stoffe, die gegenüber der Methodik nach
dem Stand der Technik nicht mehr oder nicht mehr in dem bisherigen Maße aggressiv
sind. Dadurch werden nachträgliche Einrichtungen zum Abscheiden von Schwefel und
dessen Verbindungen überflüssig oder dem Umfang nach kleiner.
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Bezugsziffernverzeichnis 10 Gehäuse 11 Lagerung in 10 12 Zentrale
Welle 1 3 1{ochdruckdlch Lung 14 Dichtungsplatten 15 Dichtungsscheiben 16 Dichtungsprofil
17 Gehäuseinnenwand 18 Druckkammer für Pulverförderung 19 Innenwand der Dichtungsplatte
20 Exzenterrollkolben (Gasverdichtung) 21 Ummantelung von 20 22 Lagerung zwischen
21 und 22 23 Exzenterdrehkolben - gegenläufig zu 20 (Pulverförderung) 24 Absperrschieber
25 Dichtung zwischen 24 und 23 26 Ausgleichssperrschieber 27 Rolle in 26 28 Flächendichtung
29 Spalt 30 Schmierstoffverdichter (Gleitmittel) 31 Verbindungsleitung für Gleitmittel
zu 32,33 32 Druckkammer (Schmierstoffkammer) 33 Dichtungsräume 34 Schmierstoffbohrung
in 26 35 Ausgleichskammer in 26 40 Ansaugöffnung 41 Druckanschluß 42 Verbindungsbohrung
zwischen 40 und 43 43 Arisaugkanäle
44 Druckkanäle 45 Verbindungsbohrung
zwischen 41 und 44 50 Arbeitsgruppe Schmierstoffverdichtung 60 Arbeitsgruppe Dichtung
70 Arbeitsgruppe Luft 80 Arbeitsgruppe Pulver