DE3779492T2 - Ventil fuer staubsammler mit reduzierter hoehe. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Staubsammler des Typs mit einem Doppelkipp- oder schüttluftschleusenventil, wie durch die Oberbegriffsmerkmale nach Anspruch 1 definiert.
• Doppelkippluftschleusenventile sind seit vielen Jahren bekannt und finden verbreitet Anwendung in z.B. Bergbau-, Mahl-, Verarbeitungs-, Abfallbeseitigungs und Abfallverbrennungsoperationen. Die Ventile werden typischerweise in einem Vakuum- und Drucksystem zum Beseitigen von Teilchenstoffen eingesetzt und schützen damit ein Auffang- oder Sammelsystem, wie ein Sack- oder Beutelgehäuse o.dgl.. Die US-PS 3 257 045 und deren Verbesserung, (US-PS) 3 410 422, die auf die Anmelderin dieser Erfindung übertragen sind, beschreiben einen Staubsammler der vorliegend angesprochenen Art.
• Zur Aufrechterhaltung entweder eines Überdruck- oder eines Unterdrucksystems werden die Ventile in Paaren angewandt. Teilchenmaterial sammelt sich im oberen Ventil. Das untere Ventil ist anfänglich geschlossen, wenn das obere Ventil zum Auskippen bzw. Abwerfen des gesammelten Materials auf das untere Ventil geöffnet wird. Sodann werden das obere Ventil geschlossen und das untere Ventil geöffnet, um das Material bzw. Gut aus dem System zu entfernen, ohne den Druck im Sammelsystem zu beeinflussen. Klappenventile sind besonders gut geeignet, wenn das Gut schleifend oder scheuernd ist, bei Betrieb bei einer erhöhten Temperatur oder, wie oben erwähnt, wenn das Ventil als Luftschleuse wirken muß. Die Wartungskosten für Systeme unter Verwendung solcher Ventile sind dabei verringert, weil das Teilchenmaterial oder -gut aus dem Sammelsystem entfernt wird, bevor eine Beschädigung an Gebläsen oder Lüftern, Zyklonen, Präzipitatoren, Leitungsanlagen, Rohrleitungen und dgl. auftreten kann.
• Bisherige Klappenventile sind jedoch mit einem Hauptnachteil behaftet. Das Ventil erfordert eine übergroße Bauhöhe. Typischerweise besitzt ein Ventil mit einer Öffnung von 20,32 cm (8 inches) eine Höhe von 53,34 - 81,28 cm (21 - 32 inches). In vielen Fällen können Klappenventile aufgrund dieses Bauhöhenerfordernisses nicht eingesetzt werden. In manchen Fällen können Klappenventile durch Drehventile bzw. -schieber ersetzt werden, weil diese für eine Öffnung von 20,32 cm (8 inches) in einem Höhenbereich von 30,48 - 48,26 cm (12 - 19 inches) liegen. Wie angedeutet, gibt es jedoch bestimmte Anwendungsfälle, in denen die beste Leistung mit einem Klappenventil erzielbar ist.
• Wenn darüber hinaus das Ventilsystem in einer Luftschleuse bei z.B. einem Vakuum- oder Unterdruckfördersystem verwendet wird, kann für das Öffnen der Ventilklappe ein beträchtliches Drehmoment nötig sein. Dieses Problem wurde in der US-PS 4 480 812, die ebenfalls auf die Anmelderin dieser Erfindung übertragen ist, angesprochen. Gemäß dieser Patentschrift wurde eine Außermittenlagerung benutzt, um eine Kante der Klappe zunächst vom Sitz loszubrechen, bevor sich die gesamte Klappe vom Sitz wegdreht. Auf ähnliche Weise weist gemäß der US-PS 4 308 894 die Klappe ein getrenntes Druckauslöse- bzw. Druckverminderungsventil auf.
• Der Erfinder vorliegender Erfindung hat jedoch herausgefunden, daß die für ein Schieberventil oder einen Absperrschieber typische Verschiebewirkung in einer Klappenventilkonstruktion kombiniert werden kann, um den Druck beim Öffnen aufzuheben, aber das einwandfreie Schließen eines Klappenventils zu gewährleisten. Außerdem wurde herausgefunden, daß diese Merkmale in einem kurzen Ventil oder Schieber kombiniert werden können, bei dem bei einer Öffnung vom 20,32 cm (8 inches) das Doppelkippventilsystem nur die halbe Höhe üblicher Klappenventile aufweist. Die Verschiebewirkung beim Öffnen der Klappe reduziert auch das erforderliche Drehmoment, und die Verschiebewirkung beim Schließen ist bestrebt, etwaige schleifende oder scheuernde Stoffe vom Ventilsitz abzustreifen, so daß sich ein luftdichtes Schließen ergibt.
• Beim Staubsammler gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Betätigungswelle jedes Ventils am Boden des Ventilkörpers und nicht an der Oberseite, wie dies bei bisherigen Ventilen oder Schiebern üblich ist, montiert. Ein Lenker oder Arm bildet eine Verbindung zwischen der Betätigungswelle und der Klappe und ist im wesentlichen außermittig an der Klappe montiert. Die Kante der Klappenplatte und die betreffende Kante des Sitzes neben der außermittigen Verbindung definieren ferner Radien für Schwenkbewegung gegeneinander bzw. in gegenseitiger Berührung.
• Demzufolge öffnet die Klappenplatte jedes Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung durch anfängliches Verschieben und anschließendes Verschwenken an bzw. auf den radialen Flächen, während die Platte in die Offenstellung schwingt, bis eine Abstandnase an ihrer Unterseite auf den Betätigungsarm trifft. Hierdurch wird dann der Unterdruck aufgehoben, wofür weniger Leistung oder Drehmoment nötig ist; wenn die Platte in die Offenstellung schwingt, besteht dabei auf ähnliche Weise das Bestreben, verdichtetes Teilchengut darin loszurütteln. Beim Schließen ist die Wirkung bzw. der Vorgang umgekehrt, wobei das Abstreifen der maschinell bearbeiteten Fläche des Sitzes beim Schließen der Klappenplatte dahingehend wirkt, daß dazwischen liegende Teilchen oder Grobkörnchen vom Sitz abgestreift werden und damit eine voll ausgerichtete Abdichtung erreicht wird.
• Jedes Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht dabei eine verkürzte Höhe durch den Schwenkvorgang einer Fläche der Platte gegen eine Fläche des Sitzes, so daß die erforderliche Höhe im wesentlichen der Länge oder dem Durchmesser der Klappenplatte selbst entspricht. Daher beträgt bei einer Öffnung von 20,32 cm (8 inches) die Höhe eines Doppelkippventils nach dieser Erfindung nur 40,64 cm (16 inches).
• Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 wird somit die Aufgabe gelöst, einen Staubsammler gemäß dem Oberbegriff mit erheblich verringerter erforderlicher Bauhöhe zu schaffen, wobei weniger Drehmoment für das Öffnen jedes Ventils nötig ist.
• Diese Aufgabe ergibt sich ohne weiteres aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen zeigen:
• Fig. 1 eine Seitenansicht eines Doppelkipp- oder -schüttventil-Staubsammlers gemäß der Erfindung, in welcher die Klappe und der Sitz in gestrichelten Linien dargestellt sind,
• Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,
• Fig. 3 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, in welcher eines der Ventile weggelassen ist,
• Fig. 4 eine Teilquerschnittdarstellung, welche die radialen Flächen von Klappe und Sitz zeigt,
• Fig. 5 eine Teilquerschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Abstandnase an der Unterseite der Klappenplatte,
• Fig. 6 eine Teilquerschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Stellgliedarms und der Klappenplatte in einer Schließstellung und
• Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung, welche die Klappenplatte in der Offenstellung zeigt.
• Im folgenden wird auf die Zeichnungen und insbesondere die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen; gemäß Fig. 1 sind die Ventile 10 des erfindungsgemäßen Staubsammlers normalerweise übereinandergesetzt und miteinander verschraubt. In einem Luftschleusenfall, wie anschließend erläutert, sind das Öffnen und Schließen der Ventile durch Kolben 12 taktgesteuert (cycled). Während die dargestellte Einrichtung zum Öffnen und Schließen des Ventils ein Kolben 12 ist, soll diese Erfindung nicht auf hydraulische oder pneumatische Einrichtungen zum Öffnen und Schließen der Ventile beschränkt sein. Es kann ein Motor oder eine elektrische Einrichtung benutzt werden, tatsächlich könnten die Ventile auch von Hand geöffnet und geschlossen werden.
• Das Ventil 10 besteht allgemein aus einem Ventilkörper 14, der einen ihn durchsetzenden Durchgang festlegt und obere und untere Anbauflansche 16 bzw. 18 aufweist. An seiner einen Seite ist eine Zugangstür oder -klappe 20 für Inspektion und für das Auswechseln etwaiger abgenützter innerer Teile vorgesehen.
• Die Verbindungsstange 22 vom Kolben 12 ist mittels eines Bolzens 24 am einen Ende eines Lenkers 26 angelenkt. Das andere Ende des Lenkers 26 ist an einer Stellgliedwelle 28 montiert. Gemäß den Zeichnungen ist die Stellgliedwelle 28 am unteren Abschnitt des Ventilkörpers 10 angebracht. Herkömmlicherweise sind derartige Wellen im oberen Abschnitt des Ventilkörpers montiert oder gelagert. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß durch Lagerung der Stellgliedwelle 28 im unteren Abschnitt des Ventilkörpers 10 die Ventilplatte für eine Gleit- oder Verschiebebewegung zusätzlich zu einer Schwenkbewegung an ihr angelenkt werden kann, wie dies nachstehend erläutert werden wird. Wie für den Fachmann offensichtlich ist, ist der Lenker 26, wie in Fig. 1 gezeigt, unter Verwendung einer Keilfeder 30 starr (drehfest) an der Welle 28 angebracht.
• Wie ferner aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, ist im Inneren des Ventilkörpers 10 ein (Ventil-)Sitz 32 montiert und z.B. mittels Maschinenschrauben 34 (Fig. 1) befestigt. Der Sitz 32 kann zum Nachschleifen oder Ersetzen über die Zugangstür 20 herausgenommen (ausgebaut) werden.
• Der Sitz 32 umfaßt eine verlängerte rechte Wand 36 und eine verkürzte linke Wand 38. Eine Klappenplatte 40 liegt gemäß Fig. 6 in der Schließstellung des Ventils an der maschinell (spanabhebend) bearbeiteten Unterseite des Sitzes 32 an. Die Klappenplatte 40 ist vorzugsweise über eine Gelenk- und Bolzenanordnung 60 schwenkbar mit einem Stellgliedarm 42 verbunden, wobei die Platte 40 über einen Bolzen 62 am Arm 42 angelenkt ist. Die Unterseite der Platte 40 trägt eine Abstandnase 64, die sich in der Offenstellung des Ventils gemäß Fig. 7 an den Arm 42 anlegt.
• Der Arm 42 ist zudem z.B. über eine Keilfeder 66 und eine festgezogene Kopfschraube starr an der Stellgliedwelle 28 angebracht.
• Die Klappenplatte 40 weist eine hintere radiale Fläche 68 auf, und der hintere Abschnitt 38 des Sitzes 32 weist eine ähnliche radiale Fläche 70 auf.
• Bei der Drehung der Stellgliedwelle 28 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Stellung gemäß Fig. 6 gleitet bzw. verschiebt sich die Klappenplatte 40 zunächst in Richtung auf die hintere Wand 38, um dann in die Stellung gemäß Fig. 7 zu schwenken. Zum Schließen des Ventils wird dieser Vorgang umgekehrt, wobei die radialen Flächen 68 und 70 aufgrund der Schwenkbewegung in Berührung miteinander gelangen. Eine Drehung der Welle 28 im Uhrzeigersinn aus der Stellung gemäß Fig. 7 hat zur Folge, daß die Klappenplatte 40 sich an ihrer Kante 68 gegen die bzw. an der entsprechende(n) Kante 70 des Sitzes 32 verschwenkt, bis der Arm 42 die Lotrechte durchläuft. Sodann verschiebt sich die Platte 40 vorwärts, bis sich die Platte 40, wie in Fig. 6 gezeigt, an den Sitz 32 anlegt.
• Ersichtlicherweise wird durch Abbauen der Zugangstür 20 ein voller Zugang zur Klappenplatte 40 für Inspektion oder Ausbau und Auswechseln hergestellt.
• Im Einsatz werden die Ventile 10 auf die in Fig. 1 gezeigte Weise übereinander gesetzt (gestapelt). Der obere Flansch 16 des oberen Ventils 10 wird dann mit einer nicht dargestellten Vakuum- bzw. Unterdruckleitung verschraubt. Beide Ventile befinden sich dabei in der Schließstellung gemäß Fig. 6, in welcher die Klappenplatte 40 am Sitz 32 anliegt. Wenn sich Teilchengut im oberen Ventil ansammelt, wird das obere Ventil geöffnet, um das Gut auf das geschlossene untere Ventil abzuwerfen. Sodann wird das obere Ventil geschlossen, und das untere Ventil wird geöffnet, um das Gut abzuwerfen. Die beiden Ventile wirken dabei zusammen als Luftschleuse.
• Wie oben erwähnt, erforderten normale herkömmliche Ventile eine(n) wesentlich größere(n) Bauhöhe oder Kopfraum zur Ermöglichung des Schwenkens der Klappenplatte und ihres Betätigungsarms, speziell dann, wenn die Stellgliedwelle im oberen Abschnitt des Ventilkörpers (bzw. -gehäuses) angeordnet ist. Im vorliegenden Fall schwenkt dagegen die Klappe(nplatte) 40 um den Bolzen 62, und die Flächen 68 und 70 schwenken aufeinander bzw. umeinander herum, so daß die Klappe(nplatte) 40 in der Offenstellung den Stellgliedarm 42 im wesentlichen überlappt. Infolgedessen entspricht die erforderliche Bauhöhe im wesentlichen der Höhe der Klappenplatte 40 selbst. Infolgedessen besitzt das Staubventil nach dieser Erfindung im wesentlichen eine Höhe entsprechend der halben Höhe bisheriger Staubventile; es benötigt eine Bauhöhe etwa gleich der eines Drehventils oder -schiebers. Darüber hinaus erlaubt es der Verschiebevorgang der Klappenplatte, etwa angesammeltes oder abgesetztes Teilchengut von der maschinell bearbeiteten Fläche des Sitzes 32 abzustreifen, so daß eine sichere Abdichtung gewährleistet ist.

Claims (2)

1. Staubsammler mit zwei koaxial zueinander eingebauten Staubventilen (10), wobei jedes Staubventil (10) umfaßt:

einen Ventilkörper (14) mit einem durch diesen in Längsrichtung verlaufenden Strömungsdurchgang,

eine Stellgliedwelle (28) mit mit dieser gekoppelten Mitteln (12, 22, 24, 26) zum Drehen der Welle (28) über 90º,

ein ausbaubar in den oberen Abschnitt des Ventilkörpers (14) eingebautes Leitungselement, das den Strömungsdurchgang umgibt und einen Ventilsitz (32) in einer unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Ventilkörpers (14) angeordneten Ebene bildet, wobei der Ventilsitz (32) ein Rechteck mit oberen und unteren Enden sowie ringförmigen Seiten ist, von denen das obere Ende nahe der Seite des Ventilkörpers (14), an welcher die Stellgliedwelle (28) gelagert ist, angeordnet ist,

einen an der Stellgliedwelle (28) befestigten Stellgliedarm (42) und eine an dem der Stellgliedwelle (28) gegenüberliegenden Ende des Arms (42) schwenkbar gelagerte Ventilklappenplatte, wobei der Arm (42) so angeordnet ist, daß er die Oberseite der Klappenplatte (40) zum Öffnen und Schließen des Ventils (10) bei Drehung der Stellgliedwelle (28) an den Ventilsitz (32) anlegt und von ihm abhebt, so daß beim Öffnen des Ventils (10) die Klappenplatte (40) nach unten schwenkt,

dadurch gekennzeichnet,

die Stellgliedwelle (28) am unteren Abschnitt des Ventilkörpers (14) drehbar gelagert ist und sich durch diesen unteren Abschnitt an der einen Seite desselben erstreckt,

daß das Ende der Klappenplatte (40) nahe dem oberen Ende des Ventilsitzes (32) schwenkbar am Stellgliedarm (42) gelagert ist und

daß der Stellgliedarrn (42) so angeordnet ist, daß er dann, wenn die Klappenplatte (40) am Ventilsitz (32) anliegt, in einer Ebene liegt, die unter einem spitzen Winkel zur Lotrechten zum Ventil (10) an der Seite desselben, welche der Seite des Ventilsitzes (32) entspricht, angeordnet ist, so daß bei Drehung der Stellgliedwelle (28) zum öffnen des Ventils (10) die Platte (40) mit einer Schiebe- oder Gleitbewegung über den Ventilsitz gezogen wird, bis der Arm (42) im wesentlichen lotrecht steht, woraufhin die Platte (40) bei weiterer Drehung der Stellgliedwelle (28) nach unten schwenkt, um schließlich gegen den Arm (42) anzuliegen, und bei der Drehung der Welle (28) zum Schließen des Ventils (10) die Bewegung der Klappenplatte (40) umgekehrt ist.

2. Staubsammler nach Anspruch 1, wobei die obere Endfläche des Ventilsitzes (32) und die entsprechende Fläche der Klappenplatte (40) gegenüberliegende radiale Flächen festlegen.