DE3724121A1 - Zellradschleuse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zellradschleuse, mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, motorisch antreibbaren Zell­ rad, das mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte mulden­ förmige Zellen aufweist, und einem das Zellrad aufnehmenden Gehäuse, das wenigstens einen Einlauf und wenigstens einen Auslauf in solcher Anordnung aufweist, daß das zu dosierende Gut unter Schwerkrafteinfluß durch den Einlauf den Zellen aufgegeben und durch den Auslauf dosiert abgegeben werden kann.

Derartige Zellradschleusen dienen als Dosiervorrichtung für schütt- oder rieselfähige Güter. Das Zellrad ist in der Regel in fünf bis acht Zellen eingeteilt. Im Einlauf füllen sich die Zellen mit einem Füllungsgrad von in der Praxis 100% und fördern das Material bei einer Drehung von etwa 180° zum Auslauf. In vielen Fällen wird eine Zellradschleuse direkt unter einem Siloauslauf angeordnet.

Bei klebrigen und/oder zusammenbackenden Materialien kommt es unvermeidbar zu Anbackungen des Materials an den Zellenwänden. Dadurch werden die Zellen zunehmend zugesetzt, und die Förder­ leistung sinkt im Extremfall bis auf Null. Herkömmliche Zell­ radschleusen mußten daher beim Dosieren von klebrigen und/oder zusammenbackenden Gütern relativ häufig zum Säubern der ein­ zelnen Zellen abgeschaltet werden und hatten dementsprechend lange Standzeiten. Hier greift die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genann­ te Zellradschleuse so auszubilden, daß sie auch bei klebrigen und/oder zusammenbackenden Fördergütern eine hohe Dosierge­ nauigkeit und praktisch gleichbleibende Förderleistung hat.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß wenigstens ein Räumpaddel auf einer zur Drehachse des Zellra­ des parallelen Achse derart drehbar angeordnet ist, daß es während eines Umlaufs in eine Zelle des Zellrades eintaucht, mit einem Abstreifer über den Zellenboden streicht und das Dosiergut aus dem Zellenraum in den Auslauf verdrängt, und daß der Abstreifer zur Anpassung an die Form der von ihm über­ strichenen Zellenflächen durchbiegbar und/oder etwa radial bewegbar ausgebildet ist.

Durch die Erfindung gelingt es, bei laufendem Betrieb der Zellradschleuse, d.h. bei kontinuierlich umlaufendem Zellrad die einzelnen Zellenkammern von an den Zellwänden klebendem oder anbackendem Gut zu befreien und dieses Gut direkt in den Auslauf zu verdrängen. Alle Zellen bleiben auf diese Weise selbst bei der Dosierung von klebrigem Gut voll aufnahmefähig für jeweils eine neue Charge, so daß die Förderleistung kon­ stant bleibt und Wartungsarbeiten und Betriebsausfälle sowie die damit verbundenen Kosten beim Betrieb der Zellradschleuse weitgehend eingespart werden. Die durchbiegbare Ausbildung oder die nach Art eines Schiebers radial bewegbare Anordnung des Abstreifers ermöglicht auch eine relativ einfache Abstim­ mung der Umlaufbahnen von Räumpaddel und Zellenwänden. Die Abstreifer, die beispielsweise aus Federblech, Gummi oder einer oder mehreren axial hintereinander angeordneten Bürsten bestehen können, sind vorzugsweise auf das Fördergut abge­ stimmt. Die Abstreifer sind Verschleißteile, die mit möglichst einfachen Mitteln an einem biegesteifen Teil des Paddels lös­ bar befestigt sind.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das wenigstens eine Räumpaddel und das Zellrad synchron angetrieben sind und die Umlaufgeschwindigkeit des Räumpaddels ein ganzzahliges Vielfaches der Umlaufgeschwindig­ keit des Zellrades ist, wobei das ganzzahlige Vielfache gleich der Zahl der über den Umfang verteilten Zellen ist. Das Räum­ paddel ist dabei vorzugsweise so angetrieben, daß seine Bewe­ gung in der Räumphase beim Eintauchen in eine Zelle der Zel­ lenbewegung entgegengerichtet ist. Diese entgegengerichtete Bewegung vereinfacht die Kinematik zwischen den relativ zuein­ ander bewegten Komponenten und gewährleistet ein großfläches, wirksames Überstreichen jeder Zelle mit dem Abstreifer des Räumpaddels.

Vorzugsweise wird ein Getriebemotor über eine hochelastische Kupplung mit der Welle des Räumpaddels verbunden. Von der Welle des Räumpaddels geht das Antriebsdrehmoment über ein Stirnradgetriebe bei geeigneter Untersetzung auf die Welle des Zellrades. Dadurch kann mit relativ geringer Antriebsleistung ein erhebliches Drehmoment zum Zellrad übertragen werden.

Das Räumpaddel ist in der Regel im Bereich des Auslaufs in das Gehäuse integriert. In jedem Falle ist diejenige Stelle, an der das Räumpaddel aus einer ausgeräumten Zelle austritt, derart über oder im Gehäuseauslauf angeordnet, daß das aus der Zelle verdrängte Gut unter Schwerkrafteinfluß in den Auslauf fallen kann.

Das Räumpaddel kann entweder seitlich, vorzugsweise etwas unterhalb des Zellrades oder vertikal unter dem Zellrad im Gehäuse angeordnet sein. Die seitliche Anordnung des Räumpad­ dels an derjenigen Seite des Zellrades, an der die entleerten Zellen in der Rücklaufphase zwischen Auslauf und Einlauf vor­ beibewegt werden, hat den Vorteil, daß das Räumpaddel während des Entleerungsvorgangs der Zelle nicht mit dem Gewicht des fallenden Schüttguts belastet wird. Die Anordnung des Räumpad­ dels in einer Vertikalebene unterhalb des Zellrades verein­ facht die Gestaltung des Gehäuses.

Im Vergleich zu herkömmlichen Zellradschleusen ohne Räumpaddel sind die muldenförmigen Zellen vorzugsweise von geringerer Tiefe und größerer Weite. In jedem Fall muß der Zellenquer­ schnitt, insbesondere die Zellentiefe auf den Abstand zwischen Räumpaddeldrehachse und Abstreifkante abgestimmt sein, damit der Abstreifer während der Räumbewegung auch die tiefste Stel­ le der Zellenmulde erreicht.

Das Räumpaddel ist gemäß Weiterbildung der Erfindung im achs­ nahen Bereich biegesteif und nahe des äußeren, als Abstreifer wirkenden Randes elastisch verformbar ausgebildet. Durch eine geeignete Anordnung von Kontrollöffnungen kann jeder Abstrei­ fer am Paddel ohne Demontage der Zellradschleuse einzeln aus­ gewechselt werden. Der Abstreifer kann auch durch wenigstens einen im Räumpaddel radial verschiebbaren, nach außen federnd vorgespannten Flügel gebildet sein. Entsprechendes gilt auch für die äußeren Begrenzungen der einzelnen Zellen des Zellen­ rads, die zur Zellraddrehachse radial verschiebbar gelagert und/oder durchbiegbar ausgebildet sein können.

Eine Zellradschleuse kann mit mehreren axial hintereinander angeordneten Kränzen von über den Umfang verteilten Zellen versehen sein. Dementsprechend können auch axial hintereinan­ der angeordnete Räumpaddel mit einer Antriebswelle drehfest gekuppelt sein. Dies ist vor allem bei langen Zellradschleusen zweckmäßig, bei denen das Zellrad in zwei Außenlagern und in einem Mittellager gelagert ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht mit wegge­ brochenen Teilen eines ersten Ausführungsbei­ spiels einer Zellradschleuse nach der Erfindung mit einem unter der Zellraddrehachse in einem Gehäuseauslauf drehbar gelagerten Räumpaddel;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht in Richtung der Schnittlinie II-II in Fig. 1; und

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 2 auf ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßem Zellradschleuse mit einer seitlichen Räumpaddel­ anordnung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Zellradschleuse schematisch dargestellt, bei der in einem Gehäuse 1 ein Zellrad 2 und ein Räumpaddel 3 auf achsparallelen Wellen 4 und 5 drehbar ange­ ordnet sind. Die Achsen 6 und 7 von Zellrad und Räumpaddel sind bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Vertikalebene angeordnet.

An der Oberseite des Gehäuses befindet sind ein Einlauf 8, durch den das zu dosierende Schüttgut der Zellradschleuse aufgegeben wird. Der Auslauf 9 ist vertikal unter dem Zellrad angeordnet und so ausgebildet, daß das vom Zellrad während dessen Umlauf geförderte Gut unter Schwerkrafteinfluß nach unten abgeführt werden kann.

Das Gehäuse 1 hat eine zylindrische Hauptkammer 11, die ko­ axial zur Drehachse 6 des Zellrads 2 angeordnet ist und beim Fördern des Förderguts in der Förderrichtung entgegen des Uhrzeigersinns die fünf Zellen 21 des Zellrade außen ab­ schließt. In Axialrichtung ist das Gehäuse 1 in einen das eigentliche Zellrad 2 aufnehmenden Mitteilteil 12 und zwei stirnseitig aufgeflanschte Lagerdeckel 13 und 14 unterteilt.

Das Zellrad 2 und das Räumpaddel 3 haben einen gemeinsamen Antrieb. Dieser besteht aus einem Getriebemotor 15, der über eine hochelastische Kupplung 16 mit der Welle 5 des Räumpad­ dels 3 verbunden ist. Das Abtriebsende der Welle 5 treibt ein als Ganzes mit 17 bezeichnetes Untersetzungsgetriebe, das die Welle 4 und das mit dieser drehfest verbundene Zellrad 2 ini einem Drehzahlverhältnis von 5:1 zum Räumpaddel 3 dreht. Das im Betrieb im Gegenuhrzeigersinn umlaufende Räumpaddel 3 ist nach Ausbildung und Anordnung so auf die Zellen 21 des Zellrads 2 abgestimmt, daß es bis in den Bereich des Tiefsten jeder Zelle 21 reicht und den gesamten Zellenboden 22 von anhaftendem Gut freiräumen kann. Zu diesem Zweck hat das mit der Welle 5 drehfest verkeilte Räumpaddel 3 einen praktisch biegesteifen achsnahen Bereich 31 und einen vorzugsweise ela­ stisch verformbaren äußeren Bereich 32, der als Abstreifer dient. Dieser Abstreifer ist beispielsweise mittels Schrauben lösbar am biegesteifen Teil des Räumpaddels 3 angebracht und kann ggf. durch eine Inspektionsöffnung 18 (Fig. 2) oder den Auslauf 9 ausgetauscht werden. Der oder die in einer achs­ parallelen Linie hintereinander angeordneten Abstreifer kann oder können als Federblech-, Gummibauteil oder als Bürste ausgebildet sein, wobei die Abstreiferausbildung dem Fördergut vorzugsweise anzupassen ist.

Die äußere Kante 33 des Abstreifers 32, die aus Übersichtlich­ keitsgründen in Fig. 2 mit Abstand zum Zellenboden 22 gezeigt ist, taucht beim Eintritt in eine gerade entleerte Zelle 21 rechts in die Zelle ein und verläßt diese Zelle während des kontinuierlichen Weiterdrehens des Zellrades 2 an der linken Seite, wobei die vom Abstreifer 32 ausgeräumten angebackten Partikel an der linken Flanke des Räumpaddels 3 in den Auslauf 9 ausgetragen werden. Der Abstreifer 32 kann bei Beginn und am Ende der Ausräumphase unmittelbar an den Dichtlippen 23 der Zelle 21 vorbeigeführt werden. Die Lippen 23 begrenzen die Außenflanken der Zellen 21 und unter Umständen ebenso wie die Abstreifer 32 aus elastisch verformbarem Material bestehen. Das Räumpaddel läuft, bedingt durch die Getriebeuntersetzung zwischen der Welle 5 und der Welle 4, mit der fünffachen Um­ laufgeschwindigkeit des Zellrads 2. Dadurch ist das Räumpaddel 3 beim Entleeren jeder einzelnen der fünf Zellen in der glei­ chen Räumstellung und kehrt beim Entleeren einer neuen Zelle durch den Auslauf 9 wieder in die Eintauchstellung zurück. Da beide Wellen 4 und 5 in der gleichen Drehrichtung (Gegenuhr­ zeigersinn) drehen, ist die Bewegung des Räumpaddels 3 in der Räumphase beim Eintauchen in eine Zelle 21 der Zellenbewegung entgegengerichtet. Auf diese Weise kann die Gesamtfläche jeder Zelle 21 wirksam und ohne Kollision der relativ zueinander bewegten Teile ausgeräumt werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Unterset­ zungsgetriebe aus zwei Stirnrädern, die über einen Zahnriemen 20 miteinander gekuppelt sind. Stattdessen kann mit prinzi­ piell gleicher Wirkung die synchrone Drehbewegung der beiden Wellen 4 und 5 auch durch einen geeigneten Kettentrieb er­ reicht werden. Bei einem Zahnradgetriebe sollte ein Zwischen­ rad vorgesehen werden, damit die Drehrichtungen des Zellrads 2 und des Räumpaddels 3 beispeilsweise entsprechend den Pfeilen R und R′ gleich sind.

Das in Fig. 3 in Schnittansicht dargestellte Ausführungsbei­ spiel der Zellradschleuse unterscheidet sind von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch eine seitlich versetz­ te Anordnung der Drehachse 7 des Räumpaddels 3. Dementspre­ chend hat auch das Gehäuse 1′ einen seitlichen Bauch 34, in welchem eine teilzylindrische Seitenkammer 35 ausgebildet ist. Die Rotationsachse der zylindrischen Seitenkammer 35 fällt mit der Drehachse 7 des Räumpaddels zusammen. Der Zylinderradius der Seitenkammer entspricht dem Abstand der wirksamen Ab­ streifkante 33 des Räumpaddels 3 von der Räumpaddel-Drehachse 7. Der Bauch 34 mit der das Räumpaddel 3 aufnehmenden Seiten­ kammer 35 ist an derjenigen Seite des Zellrades 3 angeordnet, an der die jeweils entleerten Zellen 21 in der Rücklaufphase zwischen dem hier erweiterten Auslauf 9′ und dem Einlauf 8 vorbewegt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel laufen sowohl Zellrad 2 als auch Räumpaddel 3 in Gegenuhrzei­ gerrichtung um. Die Drehachse 7 ist auch bei der seitlich versetzten Anordnung gemäß Fig. 3 etwas unterhalb der Zell­ rad-Drehachse 6 angeordnet, damit das vom Räumpaddel ausge­ räumte Material problemlos in den Auslauf 9′ ausgeworfen wer­ den kann. Wie zu sehen ist, kann das Räumpaddel 3 in der seit­ lich versetzten Anordnung gemäß Fig. 3 nicht mit dem Schütt­ gut beim Entleeren der jeweiligen Zellkammern in den Auslauf 9′ belastet werden. Insofern ist die Ausführungsform gemäß Fig. 3 noch wartungsfreundlicher, da das Räumpaddel 3 relativ gering belastet ist.

Es ist klar, daß verschiedene Abwandlungen im Rahmen des Er­ findungsgedankens möglich sind. So können beispielsweise auf einer Welle 7 mehrere Räumpaddel sowohl axial hintereinander als auch in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnet sein. In dem zuletzt genannten Falle sollte das Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Wellen 4 und 5 entsprechend geändert wer­ den, so daß jedes Räumpaddel 3 nur jede zweite, dritte oder vierte Zelle von angebackenem Gut freiräumt. Auch die Anzahl der über den Umfang verteilten Zellen 21 ist entsprechend herkömmlichen Zellradschleusen wählbar. Der Antrieb des Zell­ rades 2 kann auch diskontinuierlich erfolgen wobei das Frei­ räumen jeder Zelle durch wenigstens ein Räumpaddel 3 zweck­ mäßigerweise über dem stationären Zellrad 2 erfolgt. Geeignete Fühler können den Umlauftakt von Zellrad 2 und Räumpaddel 3 steuern.

Claims (12)

1. Zellradschleuse mit einem um eine Achse (6) drehbar gela­ gerten, motorisch antreibbaren Zellrad (2), das mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte muldenförmige Zellen (21) aufweist, und einem das Zellrad aufnehmenden Gehäuse (1), das wenigstens einen Einlauf (8) und wenigstens einen Auslauf (9; 9′) in solcher Anordnung aufweist, daß das zu dosierende Gut unter Schwerkrafteinfluß durch den Einlauf den Zellen aufgege­ ben und durch den Auslauf dosiert abgegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Räumpaddel (3) auf einer zur Drehachse (6) des Zellrades (2) parallelen Achse (7) derart drehbar angeord­ net ist, daß es während eines Umlaufs in eine Zelle (21) ein­ taucht, mit einem Abstreifer (32) über den Zellenboden (22) streicht und in der Zelle zurückgebliebenes Dosiergut aus dem Zellenraum in den Auslauf (9, 9′) verdrängt, und daß der Ab­ streifer zur Anpassung an die Form der von ihm überstrichenen Zellenflächen durchbiegbar und/oder etwa radial bewegbar aus­ gebildet ist.

2. Zellradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens ein Räumpaddel (3) und das Zellrad (2) synchron angetrieben sind und die Umlaufgeschwindigkeit des Räumpaddels ein ganzzahliges Vielfaches der Umlaufgeschwindig­ keit des Zellrades ist, wobei das ganzzahlige Vielfache gleich der Zahl der über den Umfang verteilten Zellen ist.

3. Zellradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumpaddel (3) so angetrieben ist, daß seine Bewegung in der Räumphase beim Eintauchen in eine Zelle (21) der Zel­ lenbewegung entgegengerichtet ist.

4. Zellradschleuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zellrad (2) und das Räumpaddel (3) durch einen Zahnriemen- oder Kettentrieb (17) synchronisiert sind.

5. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumpaddel (3) im Bereich des Auslaufs (9) vorgesehen ist.

6. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumpaddel (3) an derjenigen Seite des Zellrades (2) angeordnet ist, an der die entleerten Zellen (21) in der Rücklaufphase zwischen Auslauf (9′) und Einlauf (8) vorbeibewegt werden.

7. Zellradschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumpaddel (3) in eine teilzylindrische Seitenkammer (35) des Gehäuses (1′) eingreift, deren (35) Rotationsachse mit der Drehachse (7) des Räumpaddels zusammenfällt, und daß der Zylinderradius der Seitenkammer dem Abstand der wirksamen Abstreifkante (33) des Räumpaddels von der Räumpaddel-Drehach­ se entspricht.

8. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (6, 7) vom Zellrad (2) und Räumpaddel (3) in einer Vertikalebene liegen.

9. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der muldenförmigen Zellen (21) wesentlich größer als deren Tiefe ist.

10. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Räumpaddel (3) im achsnahen Bereich (31) biegesteif und nahe des äußeren, als Abstreifer (32) wirkenden Randes elastisch verformbar ausgebildet ist.

11. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer durch wenigstens einen im Räumpaddel (3) radial verschiebbaren, nach außen federnd vor­ gespannten Flügel gebildet ist.

12. Zellradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zellen (21) von radial nach außen stehenden Flügeln oder Lippen (23) begrenzt sind, die durchbiegbar ausgebildet sind.