DE3542487C1 - Hochdruck-Zellenläuferschleuse - Google Patents

Description

• Dabei erstrecken sich die Kanäle 3 im Einlaß- und Auslaßbereich im wesentlichen radial und in den dazwi- schenliegenden Mittelbereich im wesentlichen axial. Auf die Wellenstümpfe sind Wellenbuchsen 13 aufgezogen, die verschleißfest ausgebildet sind. An den Wellenstümpfen sind Dichtungen 14, z. B. Dichtungsringe, zur Abdichtung des Gehäuseinneren gegen die Umgebung vorgesehen. Die Lager der Wellenstümpfe sind mit 10 und 11 bezeichnet.
• Die Trennwände 15, die die einzelnen Zellen bzw.
• Kanäle 3 in Umfangsrichtung voneinander trennen, sind im Eintrittsbereich mit Prallplatten 26 versehen bzw. in diesem Bereich besonders verschleißfest ausgebildet, um die Teile großer Korngröße, insbesondere der größten Korngrößen hier wesentlich zu zerkleinern. Auf diese Weise wird praktisch das Fördergut gemahlen, so daß es ohne größere Widerstände durch die Kanäle zum Auslaß 5 hin gelangen kann. Es können auch in den Einlaßbereich der Kanäle 3 zusätzliche Prallplatten der Form, wie bei 26 angedeutet, eingebaut sein, wenn man z. B. vier Kanäle 3 für den Läufer vorsieht. Es sind in diesem Falle ein Einlaßstutzen 6 und ein Auslaßstutzen 7 vorgesehen. Der Einlaßkanal des Stutzens 6 geht hierbei in einen Ringraum 18 über und in gleicher Weise tritt das Gut am Auslaßende der Zellenläuferschleuse über einen Ringraum 19 in den Auslaßkanal 5 ein.
• Besonders zweckmäßig ist hierbei die nachfolgend beschriebene Ausbildung, bei der Steuerbüchsen verwendet werden. Diese Steuerbüchsen sind mit 16 für die Einlaßseite und mit 17 für die Auslaßseite bezeichnet.
• Diese Steuerbüchsen weisen entsprechend der Zahl der Kanäle bzw. deren Eintrittsquerschnitt Eintrittsöffnungen 8 bzw. Austrittsöffnungen 9 auf. Wie dargestellt, sind Eintritts- und Austrittsöffnung jeweils in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, um eine direkte Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß zu verhindern (Schleusenwirkung).
• Um die Abdichtung der Einlaß- gegen die Auslaßseite noch weiter zu verbessern, ist Sperrwasser vorgesehen, das über Sperrwasseranschlüsse 20, 20' und 20" den Sperrwasserkanälen 21, 21' und 21" zugeführt wird. Der Druck dieses Sperrwassers kann mittels seitlich an dem Eintrittsbereich des Läufers 2 angebrachter Förderschaufeln 23 gegen den Behälterdruck wirkend noch erhöht werden. Es sind ferner gewindeartige Rillen 24 an den Umfangsflächen am Eintrittsbereich des Läufers 2 vorgesehen, die eine weitere Sperrwirkung hervorrufen. Die Dichtungselemente sind hier in der Zeichnung sehr vereinfacht dargestellt (mit 14 bezeichnet). Als Dichtungs- bzw. Drosselelemente gegen das Sperrwasser werden verschleißfeste, sogenannte »Gleitlagerringe« verwendet. Dies sind bekannte, geschlossene Ringe, die am Innendurchmesser eine Art Gleitlagerpassung besitzen und in ihrer radialen Lage sich frei nach dem Wellendurchmesser ausrichten können. Sie selbst stehen still, da sie vom Druck des Sperrwassers an die stillstehenden Gegenbüchsen angedrückt werden. Die geringe Flüssigkeitsmenge, die durch die Gleitlagerringe noch hindurchtreten kann und zur Schmierung auch muß, wird in einem anschließenden Entlastungsraum nach außen abgeführt (nicht dargestellt).
• Wie bereits erwähnt, wird der hohe Druck im Behälter im wesentlichen durch den Gegendruck des rotierenden Laufrades abgebaut. Ein geringer Druckaufbau erfolgt aber auch durch Reibung innerhalb des Laufrades und gegebenenfalls auch durch eine Art Querschnittsdrosselung am Austritt. Die Schlacke (Kohleschlacke z. B. bei Kohlehydrierung) ist hier gemahlen und mit Wasser vermischt. Ein Gegendruck ist praktisch nicht mehr vorhanden, da das Fördermedium hinter der austrittsseitigen Steuerbüchse 17 über den Ringkanal 19 frei nach unten fallen kann.
• Je größer die Widerstände durch Reibung innerhalb des Laufrades und am Austritt der austrittsseitigen Steuerbüchse gegeben sind (im Verhältnis zum Gegendruckaufbau des Laufrades), umso funktionssicherer wird die Drehzahlregelung des Laufrades zur Abflußmengensteuerung den gestellten Forderungen entsprechen. Kleine Mengenschwankungen können hierbei für die Funktion ohne Bedeutung sein.
• Das Sperrwasser verhindert auch, daß sich an den umfangsseitigen Dichtungsflächen und in radialen Dichtungsspalten Festkörperteilchen festsetzen oder länger aufhalten können oder überhaupt dort hinein gelangen können. Wegen der Radialbeschaufelung 23 des Läufers kann das Sperrwasser mit relativ niedrigem Druck zugeführt werden. Kleine Festkörperteilchen werden auch durch den Abweiseffekt des radial äußeren Gewindes, das vorzugsweise mehrgängig ausgeführt ist, von den Dichtungsspalten ferngehalten.
• Vorzugsweise wird der Eintrittsquerschnitt des Laufrades so groß gehalten, daß er ein Vielfaches der größten vorkommenden Schlackenteile beträgt. Da hierdurch die Durchsatzmenge im Verhältnis zu den gegebenen Querschnitten relativ klein wird, sind insbesondere Pumpenstabilitätsfragen angesprochen. Es ist ähnlich wie bei einer Zentrifugalpumpe, die entsprechend ihrer QH-Linie bei der Fördermenge Null arbeitet. Instabilitäten an der Pumpe (Eintrittsseite des Läufers) bringen natürlich auch Instabilitäten in der Regelung bei starkem Drehzahlabfall, d. h. beim Zusammenbrechen des Gegendruckes würde der Hochdruckkessel ohne die Schleusenwirkung, die sich durch die versetzten Öffnungen der Steuerbüchsen ergibt, fast schlagartig entleeren.
• Die durch die Steuerbüchsen gegebene Schließ- und Öffnungsfunktion läuft mit sehr hoher Frequenz ab und verhindert so die Entstehung niederfrequenter lnstabilitäten. Hierdurch dürfte überhaupt erst die notwendige Regelstabilität gewährleistet sein, da die Querschnitte dieser Pumpe im Verhältnis zu einer normalen Pumpe eintrittsseitig zumindest viel zu groß sind.
• - Leerseite -

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Zellenradschleuse, insbesondere für Hochdruck ausgebildete Zellenläuferschleuse, mit axialer Durchströmung der Zellen, wobei die Einlaßöffnungen im Gehäuse oder Gehäuseteil gegen die Auslaßöffnungen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die einzelnen Zellen bildenden Kanäle (3) des Läufers (2) an ihrem Ein- und Austrittsende im wesentlichen radial oder mindestens halbaxial verlaufen und sich zwischen dem Einlaß (4) und dem Auslaß (5) des Gehäuses in einem Mittelbereich im wesentlichen in axialer Richtung erstrecken.
2. 2. Zellenläuferschleuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mit den Durchtrittsöffnungen (Einlaß- (8) und Auslaßöffnungen (9)) versehene Steuerbüchsen (16, 17), die die radialen Umfangsflächen des Läufers (2) am Eintritts- und Austrittsende der Kanäle (3) umschließen, wovon die eintrittsseitige Steuerbüchse (16) die Einlaßöffnungen (8) und die austrittsseitige (17) die Auslaßöffnungen (9) des Läufers aufweist.
3. 3. Zellenläuferschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sperrwasserkanäle (21, 21', 21") axial außerhalb der Steuerbüchsen (16, 17) bzw. der radialen Umfangsflächen des Läufers und dazwischen zum Heranführen von Sperrwasser zwischen diese letzteren Flächen und die radial inneren Umfangsflächen der Steuerbüchsen (16, 17) bzw.

   die entsprechenden Gehäuseflächen an das Gehäuse (1) angeschlossen sind.
4. 4. Zellenläuferschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (3) bis mindestens zu ihrem Mittelbereich hin vom Eintrittsende aus einen stetig abnehmenden Querschnitt aufweisen.
5. 5. Zellenläuferschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Eintrittsbereich des Läufers (2) zu beiden Seiten des radialen Teils der Kanäle (3) außen am Läufer radial gerichtete Laufradschaufeln (23) vorgesehen sind, die in einem Dichtungsspalt mit radialer Erstreckung sich erstrecken.
6. 6. Zellenläuferschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Prallplatten (26) durch die radial äußere Kante der Zwischenwände (15) der Kanäle (3) im Eintrittsbereich des Läufers (2) gebildet oder zusätzlich dort vorgesehen sind.
7. 7. Zellenläuferschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang zwischen Gehäuse (1) und den Kanälen (3) des Läufers (2) Ringräume (18 und 19) sowohl eintrittsseitig als auch austrittsseitig im Gehäuse vorgesehen sind.
8. 8. Zellenläuferschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (2) an mindestens einem Teil seiner radial äußeren Umfangsflächen das Eintrittsende der Kanäle (3) gegen deren Austrittsende abdichtet oder abgedichtet ist.
9. 9. Zellenläuferschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Läufers (2) im Bereich seiner Einlaßöffnungen mindestens 50% größer ist als im Bereich seiner Auslaßöffnungen.
10. 10. Zellenläuferschleuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Kanäle (3) des Läufers (2) im Einlaßbereich in axialer Richtung mindestens um 50% größer ist als im Auslaßbereich.

    Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Schleuse ist bekanntgeworden aus deutschem Gebrauchsmuster 66 10 506. Diese Zellenradschleuse weist stirnseitig zu beiden Seiten der Zellen je eine Stirnplatte auf, die mit den Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen der Zellen versehen ist. Man könnte diese Stirnplatten auch als Steuerscheiben bezeichnen. Sie bewirken, daß zwischen Einlaß und Auslaß keine unmittelbare Verbindung besteht, so daß die Schleusenwirkung erreicht wird. In diesem Falle wird die Zellenradschleuse als Beschickungseinrichtung benutzt, bei welcher also in seiner Korngröße nicht allzu unterschiedliches Gut von einem niedrigem Druck (nämlich Atmosphärendruck) zu einem wesentlich höheren Druckniveau, das im Behandlungsbehälter herrscht, gelangt. Zu dem Zweck wird Druckgas in die Zellen eingeleitet.

    Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Zellenradschleuse so auszubilden, daß sie geeignet ist, in der Korngröße stark unterschiedliches Gut aus einem Hochdruckbehälter abzuführen.

    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Zellenradschleuse der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 4 gekennzeichnet.

    Bei dieser Zellenläuferschleuse bilden die eintrittsseitigen, radial gerichteten Teile der Kanäle praktisch eine Pumpe, die gegen den Innendruck des Behälters, aus dem das Fördergut abgezogen wird, arbeitet. Dieser Druck wird im weiteren Verlauf der Kanäle abgebaut, so daß das Fördergut relativ frei in den Auslaßraum bzw. den Auslaßkanal der Zellenläuferschleuse fallen kann. Ferner wirken die Zwischenwände der Kanäle, die die Zellen bilden, praktisch als Schlagorgane, die die großen Teile des Fördergutes wesentlich zerkleinern, so daß ein problemloser Abzug des Fördergutes durch die Zellenläuferschleuse möglich ist.

    Vorteilhafterweise können die Eintrittskanten der Zwischenwände aus besonders hartem Material gefertigt, damit überzogen oder abgedeckt sein bzw. können noch zusätzliche Prallplatten im Eintrittsbereich der Kanäle vorgesehen werden, um den Zerkleinerungsvorgang auf günstige Weise durchführen zu können.

    Da hier eine Mengenregelung mittels Drehzahlregelung vorgesehen werden soll, ist es besonders günstig, wenn eintrittsseitige und austrittsseitige Steuerbüchsen vorgesehen sind, die einen direkten Schluß zwischen Einlaß und Auslaß verhindern, und so auch bei-niedrigen Drehzahlen des Läufers die Schleusenfunktion aufrechterhalten. Wegen der im allgemeinen großen Drehzahl des Läufers kann es nicht zu störenden, niedrigfrequenten Pulsationen des Fördergutes kommen.

    Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles, welches in Querschnitten durch die Zellenläuferschleuse gezeigt ist, erläutert.

    Mit 1 ist das Gehäuse und mit 2 ein einzelne Kanäle 3, die die Zellen bilden, aufweisender Läufer bezeichnet, der rotierbar mittels Wellenstümpfen 12 gelagert ist.