DE3425895C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von Schüttgut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Als Dosiervorrichtungen, mit deren Hilfe Schüttgüter kontinuierlich aus einem Raum beliebig hohen Druckes in eine pneumatische Förderleitung gegen einen darin herrschenden höheren oder niedrigeren Druck eingeschleust werden können, sind sogenannte Zellenradschleusen allgemein bekannt. Das auf einer waagerechten Welle drehfest sitzende Zellenrad besteht aus einer Nabe und radialen Flügeln, die dementsprechend keil- oder trapezförmige Kammern begrenzen. Über die oberseitige Einlauföffnung gelangt das Schüttgut in jeweils eine Zellenradkammer und wird nach einer Drehung um ca. 180°, gegebenenfalls unterstützt durch Druckluft, über eine Auslauföffnung in die Förderleitung aufgegeben. Die auf diese Weise zudosierte Schüttgutmenge steigt mit zunehmender Drehzahl des Zellenrades zunächst an, nimmt jedoch bei weiterer Erhöhung der Drehzahl wieder ab. Ursächlich hierfür ist die Zentrifugalkraft. Das Maximum der je Zeiteinheit zudosierbaren Schüttgutmenge wird daher bei einer Drehzahl von ca. 20 bis 40 Umdrehungen pro Minute erreicht. Ein weiterer Nachteil macht sich dann bemerkbar, wenn in der Förderleitung ein höherer Druck als auf der Einlaufseite der Zellenradschleuse herrscht. Die dem zu dosierenden Schüttgutstrom entgegengerichtete, durch die konstruktionsbedingten Spalte zwischen dem Zellenrad und dem Gehäuse bedingte Gasströmung behindert das Befüllen der Zellenradkammern usw. insbesondere bei feinkörnigen Schüttgütern. Schließlich ergeben sich auch Probleme bei schwerfließenden, haftenden und brückenbildenden Schüttgütern, da die konstruktionsbedingten, relativ engen Einlaufquerschnitte einem kontinuierlichen Befüllen der Zellenradkammern entgegenstehen.

Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung mit um eine senkrechte Achse drehbarem Zellenrad wird das Schüttgut über eine exzentrische, etwa dem Querschnitt einer Zellenradkammer entsprechende Öffnung zugeführt und nach Weitertransport um etwa 180° aus der betreffenden Zellenradkammer in den Anschlußstutzen für die Förderleitung ausgeblasen, der der Einmündung der Reinluftleitung axial genau gegenübersteht. Nachteilig ist hierbei, daß der enge Einlaufquerschnitt einen kontinuierlichen Zufluß des zu dosierenden Schüttgutes behindert, bei kohäsiven Schüttgütern sogar unmöglich macht.

Eine Vorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1 ist aus der US-PS 19 43 589 bekanntgeworden. Bei dieser Druckschrift erfolgt das Dosieren von Schüttgut mittels einer Förderleitung, die die zu entleerende Kammer koaxial durchströmt, d. h. die Förderluft wird von oben über einen Zuführkanal in die zu entleerende Kammer eingeführt und das Gut nach unten aus der Kammer des Zellenrades ausgetragen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Zentrifugalkraft des Zellenrades keinerlei Einwirkung auf den Transport des Schüttguts beim Austrag aus der Kammer hat.

Weiterhin bekannt sind Zellenradschleusen, die eine weitestgehend radiale Austragsrichtung aus dem Zellenrad aufweisen. So ist aus der US-PS 26 37 539 eine Anordnung bekannt, bei welcher die Ausbildung der Nabe des Zellenrades aufgrund der integrierten Luftführung sehr kompliziert ausgebildet ist. Gleiches gilt für die US-PS 25 99 304. Bei beiden genannten Entgegenhaltungen muß für die Luftführung ein zusätzliches stehendes kegelförmiges Gehäuse geschaffen werden, innerhalb welchem die Luftzuführung angeordnet ist. Dabei ist insbesondere bei der zuerst genannten Druckschrift die zentrale Nabe als kompliziertes zentrisches Gehäuse ausgebildet, der Druckluft über ein kompliziertes sehr enges Luftkanalsystem zugeführt werden muß. Von dieser inneren Druckluftführung muß diese dann zu der jeweils zu entleerenden Kammer im Zellenrad erfolgen. Hierdurch kann eine effektive und befriedigende Luftströmung zur Entleerung der jeweiligen Kammer des Zellenrades nicht erzielt werden.

Auch bei der weiterhin genannten US-PS 25 99 304 ist eine komplizierte Anordnung zur Förderung des Schüttgutes vorgesehen. Hierfür sind auf einem kegelförmigen Gehäuse drei Rotationsarme aufgesetzt, die an ihren Enden Mitnehmerschaufeln für das zu fördernde Gut aufweisen, was eine Art Zellenrad bilden soll. Auch die Druckluftführung wird zunächst in den inneren stationären Kegel eingeführt und von dort kompliziert radial nach außen in eine Art Kammer geleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und eine hohe Dosierleistung auch für schwerfließende Schüttgüter zu erhalten.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung zum Dosieren von Schüttgut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Bauform haben weder die Zentrifugalkraft noch eine etwa vorhandene Leckströmung einen nachteiligen Einfluß auf die Befüllung der Zellenradkammern, denen außerdem wegen des großen Querschnittes der Einlauföffnung das Schüttgut über einen großen Drehwinkelbereich des Zellenrades zuströmt, wodurch eine vollständige Befüllung dieser Zellenradkammer erreicht wird, zumal der große Querschnitt der Einlauföffnung auch eine Brückenbildung in dem darüberbefindlichen Raum selbst bei kohäsiven Schüttgütern verhindert.

Nur bei ausgesprochen schwerfließenden Schüttgütern ist es daher auch zweckmäßig und gegebenenfalls erforderlich, in Weiterbil­ dung der Vorrichtung nach der Erfindung vorzusehen, daß mit dem Zellenrad ein sich durch die Beschickungsöffnung hindurch nach oben erstreckendes Rührwerk drehfest verbunden ist.

Vor allem bei großem Durchmesser des Zellenrades läßt sich eine vollständige Füllung der Zellenradkammern noch dadurch fördern, daß die Nabe des Zellenrades einen Ablenkkegel trägt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet außerdem die Mög­ lichkeit, gleichzeitig in mehrere Förderleitungen gleiche Schüttgutmengen zu dosieren. Die betreffende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Gehäuse mit mehreren, über seinen Umfang verteilten Einmündungen für die Reinluft, An­ schlußstutzen für Förderleitungen und die entsprechenden Räume überdeckende Platten versehen ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine von außen zugängliche, staubdichte Lagerung des Zellenrades da­ durch erreicht werden, daß das letztere auf einer Antriebswelle sitzt, die in dem Gehäuse in zwei voneinander beabstandeten Lagern drehbar gelagert ist, von denen das obere durch einen oberhalb dessen angeordneten Dichtungssatz, das untere durch einen unterhalb dessen angeordneten Dichtungssatz abgedichtet und beide über Druckluftkanäle mit Spülluft beaufschlagbar sind.

In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß der obere Dichtungssatz und der untere Dichtungssatz jeweils über einen von außen nachstellbaren Druckring nachspannbar sind.

Häufig besteht das Bedürfnis, die je Zeiteinheit in die Förder­ leitung zu dosierende Schüttgutmenge innerhalb weiter Grenzen ändern zu können. Statt hierfür in bekannter Weise einen Antrieb mit stufenlos einstellbarer Drehzahl für das Zellenrad zu ver­ wenden, kann eine Durchsatzregelung insbesondere bei einer Vor­ richtung der hier vorgeschlagenen Art mit geringem Aufwand da­ durch erzielt werden, daß die Reinluftleitung mit der (jeder) Förderleitung über eine Bypassleitung verbunden ist und wenig­ stens eine der Leitungen ein Ventil zur Einstellung der die Bypassleitung durchströmenden Luftmenge enthält.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung dieses Vorschlages ist das Ventil ein 3-Wege-Ventil, das entweder in der Reinluftleitung oder in der Förderleitung angeordnet ist.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung nach der Erfindung in beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch verein­ facht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Lagerung des Zellenrades,

Fig. 4 und 5 eine schematische Seitenansicht und Aufsicht auf eine Ausführungsform zur Versorgung mehrerer Förderleitungen,

Fig. 6 bis 11 verschiedene Ausführungsformen einer Vorrichtung mit regelbarem Schüttgutdurchsatz.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung setzt sich zusammen aus einem Zellenrad mit einer Nabe 1 und radialen Flü­ geln 2, das in einem zylindrischen Gehäuse 3 drehfest auf einer Antriebswelle 4 sitzt.

Oberseitig hat das Gehäuse 3 eine sich über seinen vollen Stirn­ flächenquerschnitt erstreckende Einlauföffnung für Schüttgut, das beispielsweise aus dem Bodenkonus 12 eines Silos zuströmt.

Das Gehäuse 3 ist zu diesem Zweck über einen Flansch 10 mit einem Gegenflansch 11 am Bodenauslauf des Silos verschraubt. In diesen Bodenauslauf ragt auch ein drehfest mit dem Zellenrad 1, 2 verbundenes Rührwerk 13.

Das Gehäuse 3 hat unterseitig eine exzentrische Öffnung, der Reinluft 6 über eine Reinluftleitung 7 zugeführt wird. Auf dem gleichen Radius wie die Einmündung der Reinluftleitung 7 ist in der Wand des Gehäuses 3 eine Öffnung vorgesehen, von der ein An­ schlußstutzen 9 radial abgeht, mit dem eine zum Verwendungsort des Schüttgutes führende, nicht dargestellte Förderleitung ver­ bindbar ist. Der Bereich der Einmündung der Reinluftleitung 7 und der Ausmündung des Anschlußstutzens 9 ist oberhalb des Zel­ lenrades 1, 2 durch eine Platte 5 abgedeckt, die gemäß Fig. 2 kreissegmentförmig ausgebildet ist und in Umfangsrichtung brei­ ter als eine Kammer des Zellenrades 1, 2 ist.

Diese Konstruktion ermöglicht es, den Einlaufquerschnitt nahe­ zu beliebig groß zu machen, wodurch einer Brückenbildung des Schüttgutes auf der Einlaufseite entgegengewirkt wird. Das Rührwerk 13 ist daher für viele Schüttgüter entbehrlich.

Ebenso behindert aber auch die Leckströmung, die sich dann ergibt, wenn in der Reinluftleitung 7 ein höherer Druck als in dem das Schüttgut enthaltenden Silo herrscht, den Schüttgutzulauf nicht. Die Leckluftströmung verläuft nämlich näherungsweise entspre­ chend den Pfeilen 14, also in Bezug auf die Welle 4 auf der ent­ gegengesetzten Seite wie das entsprechend den Pfeilen 15 nach unten in die Zellenradkammern fließende Schüttgut.

Auch bei hoher Drehzahl des Zellenrades 1, 2 tritt keine Behin­ derung des Schüttgutzulaufes infolge der Fliehkraft ein. Im Ge­ genteil unterstützt die Fliehkraft den Austrag des Schüttgutes aus dem Zellenrad 1, 2, da das Schüttgut in Richtung auf den Anschlußstutzen 9 beschleunigt wird. Wie durch Messung festge­ stellt wurde, konnte bei einer Schleuse von 300 mm Durchmesser bei einer Drehzahl von 50 Umdrehungen pro Minute noch ein Fül­ lungsgrad der Zellenradkammern von mehr als 50% erreicht werden. Unter vergleichbaren Verhältnissen beträgt der Füllungsgrad einer Zellenradschleuse mit waagerechter Achse nur noch ca. 20%.

In Fig. 3 ist eine zweckmäßige Ausbildung der Lagerung der Welle 4 im Schnitt dargestellt. Die Welle läuft in zwei voneinander beabstandeten Kugellagern 16 und 17. Um einen Staubeintritt in die Lager zu verhindern, sind oberhalb des Kugellagers 17 und unterhalb des Kugellagers 16 Dichtungen 18 bzw. 21 angeordnet. Außerdem können die Lager über die Druckluftkanäle 23 bis 27 mit Spülluft beaufschlagt werden.

Sowohl die Dichtung 18 als auch die Dichtung 21 sind nachspannbar ausgebildet. Um die Dichtung 18 von außen nachspannen zu können, ist die Nabe 1 des Zellenrades hohl ausgebildet und umschließt einen Druckring 19, der die Dichtung 18 gegen eine Ringschulter des Gehäuses 3 preßt und über Schrauben 20 von außen nachstellbar ist. Mit der unteren Dichtung 21 wirkt ein weiterer Druckring 22 zusammen, der als Überwurfmutter ausgebildet und daher ebenfalls leicht nachstellbar ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in schematischer Vereinfachung eine Ausführungsform der Vorrichtung, mit der mehrere Verbraucher mit gleichen, dosierbaren Schüttgutmengen versorgt werden können. In Frage kommt hierfür beispielsweise die Versorgung von mehreren Brennern einer Kohlenfeuerungsanlage mit Kohlenstaub. Die Vorrichtung ist hierzu an den Auslauf eines Silos 412 angeflanscht und enthält ein Zellenrad mit einer Nabe 41 verhältnismäßig großen Durchmessers und kurzen Flügeln oder Zellenradstegen 42. Die Nabe 41 ist durch einen Ablenkkegel 428 abgedeckt, der mit Rührorganen 413 versehen ist. Über den Umfang gleichmäßig verteilt sind 6 Anschlußstutzen 49a bis 49f angeordnet, unterhalb derer jeweils Reinluftleitungen 47a bis 47f einmünden, während oberhalb des Zellenrades an den betreffenden Stellen ebensoviele Platten 45a bis 45f angebracht sind.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Reinluftleitung 7 mit der Förderleitung 9 über eine Bypassleitung 50 verbunden ist, in der ein Drosselventil 51 angeordnet ist. Bei konstanter Antriebsdrehzahl des Zellenrades läßt sich über die Einstellung des Drosselventils 51 die in die Förder­ leitung 9 aufgegebene Schüttgutmenge über einen weiten Bereich variieren. Gemäß Fig. 7 kann ein weiteres Drosselventil 52 in der Reinluftleitung 7 stromab von der Abzweigung der Bypass­ leitung 50 angeordnet werden, wodurch sich die Luftmengenauf­ teilung noch genauer einstellen läßt.

Zweckmäßiger als die Verwendung von zwei Drosselventilen 51 und 52 gemäß Fig. 7 ist jedoch die Verwendung eines 3-Wege-Ventils, das dann entweder gemäß Fig. 8, Bezugszeichen 53 in der Rein­ luftleitung 7 oder gemäß Fig. 9, Bezugszeichen 54 in der För­ derleitung 9 angeordnet werden kann.

In Fig. 10 ist ein derartiges 3-Wege-Ventil 53 in Form einer verschiebbaren Blende dargestellt. Die Fig. 11 zeigt eine Aus­ führungsform eines 3-Wege-Ventil 54 als schwenkbare Klappe.

Die in den Fig. 6 bis 11 dargestellte Möglichkeit zur kontinu­ ierlichen Durchsatzregelung über eine Bypassleitung ist beson­ ders vorteilhaft bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung, denn im Gegensatz zu einer Re­ gelung über die Antriebsdrehzahl des Zellenrades können hier die in die einzelnen abgehenden Förderleitungen eindosierten Schütt­ gutmengen unabhängig voneinander eingestellt und geändert werden, was beispielsweise bei Verwendung der Vorrichtung zur Versorgung von Kohlestaubbrennern notwendig sein kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Dosieren von Schüttgut in mindestens eine pneumatische Förderleitung, bestehend aus einem, um eine senkrechte Achse drehbaren Zellenrad in einem zylindrischen Gehäuse mit einem Förderstutzen zum Anschluß an die Förderleitung, wobei eine Reinluftleitung in das Gehäuse des Zellenrades einmündet und der Förderstutzen zur Förderleitung vom Gehäuse abgeht und oberseitig des Gehäuses eine Beschickungsöffnung zur Schwerkraftbeschickung mit dem zu fördernden Schüttgut vorhanden ist, die etwa gleich der oberen Stirnfläche des Gehäuses und oberhalb der Einmündung der Reinluftleitung abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinluftleitung (7) achsparallel zur Zellenrad- Drehachse (4) von unten unmittelbar in eine Zelle des Zellenrades (1, 2) einmündet, wobei die Mittelachse der Einmündung der Reinluftleitung (7) in der gleichen Ebene liegt, wie die Mittelachse der radial vom Zellenrad abführenden Austrittsöffnung des Förderstutzens (9), und daß oberhalb der Einmündung der Reinluftleitung (7) und oberhalb des Zellenrades (1, 2) eine Abdeckplatte (5) vorgesehen ist, die mindestens den Raum einer Kammer des Zellenrades (1, 2) überdeckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zellenrad (1, 2) ein sich durch die Be­ schickungsöffnung hindurch nach oben erstreckendes Rühr­ werk (13) drehfest verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nabe (1) des Zellenrades (1, 2) einen Ablenkkegel (428) trägt.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (43) mit mehreren, über seinen Umfang verteilten Einmündungen für die Reinluft (47a bis 47f), Anschlußstutzen (49a bis 49f) für die Förderleitungen und die entsprechenden Räume überdecken­ den Platten (45a bis 45f) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (1, 2) auf einer Antriebswelle (4) sitzt, die in dem Gehäuse (3) in zwei voneinander beabstandeten Lagern (15′, 16) drehbar gelagert ist, von denen das obere (15′) durch einen oberhalb dessen angeordneten Dichtungssatz (18), das untere (16) durch einen unterhalb dessen angeord­ neten Dichtungssatz (21) abgedichtet und beide über Druckluftkanäle (23 bis 27) mit Spülluft beaufschlag­ bar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Dichtungssatz (18) und der untere Dichtungssatz (21) jeweils über einen von außen nach­ stellbaren Druckring (19 bzw. 22) nachspannbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinluftleitung (7) mit der (jeder) Förderleitung (9) über eine Bypassleitung (50) verbunden ist und wenigstens eine der Leitungen (7, 50, 9) ein Ventil (51, 52) zur Einstellung der die Bypass­ leitung (50) durchströmenden Luftmenge enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein 3-Wege-Ventil (53, 54) ist, das entweder in der Reinluftleitung (7) oder in der Förderleitung (9) angeordnet ist.