DE4031156A1

DE4031156A1 - Zellenradschleuse

Info

Publication number: DE4031156A1
Application number: DE19904031156
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: MOTAN VERFAHRENSTECHNIK
Current assignee: MOTAN VERFAHRENSTECHNIK
Priority date: 1990-09-08
Filing date: 1990-10-03
Publication date: 1992-03-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse zum Austragen und Dosieren von Schüttgut mit einer senkrechten Welle, an der radial gerichtete Flügel befestigt sind, die einen auf Drehung antreibbaren Rotor ausbilden, der sich in einem zylindrischen Gehäuse dreht.

Derartige Zellenradschleusen werden zum Austragen und Dosieren auch von schwerfließenden, brücken- und schachtbildenden Schüttgütern verwendet. Eine derartige Zellenradschleuse ist beispielsweise in der Auslauföffnung eines Silos angeordnet, wobei der Rotor der Zellenradschleuse drehangetrieben wird, die Rotorwelle vertikal steht und das Schüttgut in vertikaler Richtung von oben her über eine Einlauföffnung in die Rotorkammer eintritt und von dem drehenden Rotor in die Auslauföffnung befördert wird.

Hierbei ist es bekannt, einen Rotor mit einer Reihe von gleichmäßig am Umfang angeordneten Rotorflügeln zu verwenden, wobei es sich um eine offene Anordnung handelt, d. h. die Rotorflügel weisen radial nach außen und schließen mit ihren radial außenweisenden Stirnkanten einen möglichst geringen Dichtspalt zur Innenwandung der zylindrischen Bohrung des Gehäuses ab.

Ferner bildet ein derartiges Zellenrad auch einen axialen Dichtungsspalt in Bezug auf die zugeordneten Flächen des Gehäuses, wobei über diesen axialen Dichtungsspalt Leckluft fließt, die ein Teil des Schüttgutes in unerwünschter Weise mitnimmt.

Nachteil des bekannten Zellenrades in einer derartigen Zellenradschleuse ist also, daß man einen relativ hohen Leckluftanteil hat, der durch eine entsprechende Mehrleistung des Gebläses ausgeglichen werden muß.

Ferner ist Nachteil der bisher bekannten Zellenradschleusen eine relativ geringe Förderleistung. Die bekannten Zellenradschleusen weisen nämlich in der Regel einen Eingang und einen Auslaß auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zellenradschleuse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei wesentlich verminderter Leckluftmenge eine größere Förderleistung erzielt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet.

In einer wesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich vorgesehen, daß der Zellenradschleuse mehrere Ein- und mehrere Ausläufe zugeordnet sind. Es bedarf hier lediglich einer geringfügigen Vergrößerung des Rotordurchmessers und der entsprechenden Bohrung des Gehäuses gegenüber dem Stand der Technik, wo mit einem einzigen Einlauf und einem einzigen Auslauf gearbeitet wird.

Wichtig bei dieser technischen Lehre ist, daß nun der Einlauf und Auslauf nicht mehr als Meßquerschnitt begrenzend für die Fördermenge wirkt, sondern daß die Einläufe von einem zentralen relativ groß dimensionierten Rohr verzweigen auf verschiedene Punkte des Zellenrades, so daß zur gleichen Zeit immer mehrere, getrennt voneinander angeordnete, Kammern des Zellenrades gleichzeitig über einen Dosierschieber zur Vermeidung von Produktzerstörung gefüllt werden und dementsprechend beim Weiterdrehen des Zellenrades auch über fluchtend hierzu angeordnete Auslauföffnungen gleichzeitig entleert werden. Bei dieser verblüffend einfachen Maßnahme wird also bei geringfügig größerem Zellenradvolumen die Leistung praktisch verdoppelt. Man kann die Volumenvergrößerung über verschiedene Maßnahmen erreichen; entweder erhöht man die Bauhöhe des Zellenrades bei gleichbleibendem Durchmesser oder man läßt die Bauhöhe gleich und vergrößert den Durchmesser.

Mit der gegebenen technischen Lehre werden also mehrere Vorteile gleichzeitig erzielt. Durch die ausgezeichnete Abdichtung zwischen dem Zellenrad und der zugeordneten Innenwandung des Gehäuses über den Ringmantel und über feststehende Dichtungen im Deckel wird ein Leckluftstrom praktisch nicht mehr erzeugt und eine derartige Zellenradschleuse kann auch als Hochdruckschleuse verwendet werden. Die Dichtungen sind bevorzugt aus verschleißarmem Kunststoff und für höhere Drücke auch aufblasbar ausgebildet.

Ferner ist wesentlich bei der vorliegenden Erfindung, daß mindestens zwei Einläufe und zwei Ausläufe vorgesehen sind. Ebenso ist es natürlich möglich, einer gleichartigen Anzahl von Einläufen, wie z. B. drei Einlauföffnungen, entsprechend drei Auslauföffnungen zuzuordnen. Hierbei ist von Bedeutung, daß zwischen den Ein- und Auslauföffnungen jeweils Dichtzonen im Zellenrad zugeordnet sind, um die axiale Abdichtung des Zellenrades gegen Leckluft zu ermöglichen.

Weiterer Vorteil ist, daß man nun über die voneinander getrennten Eingänge verschiedene Produktkomponenten fördern und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermischen kann.

Hierbei ist im übrigen wesentlich, daß die Lagerung des Zellenrades außerhalb des Produktstromes im Deckel erfolgt.

Der Antrieb des Zellenrades kann hierbei oben oder unten am Gehäuse angeordnet sein.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel und der Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert eine Zellenradschleuse nach der Erfindung mit zwei Ein- und Ausläufen.

Fig. 2 schematisiert in perspektivischer Darstellung das Zellenrad nach Fig. 1.

Fig. 3 schematisiert eine Draufsicht auf die einlaßseitige Axialfläche des Einlaufdeckels über dem Rotor, gestrichelt ist die Anordnung der Auslaßöffnungen im Auslaufdeckel dargestellt.

Fig. 4 schematisiert eine Abwicklung des Funktionsablaufs der Zellenradschleuse.

Es hat sich eine 10er-Teilung des Zellenrades als vorteilhaft herausgestellt. Es sind 10 Kammern am Umfang gleichmäßig verteilt. In Drehrichtung haben die aufeinanderfolgenden Kammern die Funktionen: Einlauf-Vollauslauf-Leer-Entlüften. Um die Abdichtung zwischen der Einlauf- und der Auslaufkammer zu gewährleisten, muß zwischen diesen Kammern mindestens eine Kammer zur Druckabdichtung angeordnet sein. In der Zeichnung ist der zeichnerischen Klarheit wegen der Auslaufdeckel 32 um ca. 70-90° (vergl. Fig. 3) versetzt zum Einlaufdeckel 2 gezeichnet.

In einem kreiszylinderischen Gehäuse 1 ist auf der oberen Stirnseite ein Deckel 2 aufgesetzt, der eine zentrale Einströmöffnung bildet, von der abzweigend zwei Einlauföffnungen 5, 6 ausgebildet sind. Über die Einlauföffnungen 5, 6 fließt das Schüttgut in Fallrichtung 7, 8 den an den Auslaufseiten des Deckels 2 zugeordneten Ausnehmungen 9, 10 zu.

In der zentralen Bohrung 30 des Gehäuses 1 ist drehbar ein Rotor 12 gelagert. Der Rotor 12 weist hierbei eine Welle 13 auf, die an der Ober- und Unterseite des Deckels in jeweils einem Lager 3 gehalten ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt der Drehantrieb der Welle 12 oben über ein Ritzel 4.

Der Rotor 12 besteht aus einer Reihe von Rotorflügeln 14, 15 (vgl. Fig. 2). Die Rotorflügel 14, 15 bilden zwischen sich druckdichte Kammern 17, 18, in welche das Schüttgut von den Ausnehmungen 10, 11 kommend einfließt.

Erfindungsgemäß ist nun der Rotor 12 an seinem Außenumfang mit einem Ringmantel 16 verbunden, so daß die Stege oder die radial außenliegenden Stirnseiten der Flügel 14, 15 nicht mehr unmittelbar die Dichtung zu der inneren Gehäusewandung der Bohrung 30 bilden müssen, sondern der Ringmantel 16 bildet die Dichtfläche in der Bohrung 30.

Hierbei ist wesentlich, daß im Gehäuse 1 im Bereich der Bohrung 30 feststehende Dichtungen 28, 29 angeordnet sind, die den Ringmantel 16 radial auswärts und die Zellenstage oben und unten abdichten. Hierdurch wird ein vorher in Behauf genommener Leckluftstrom vermieden, der ansonsten im Ringspalt 31 zwischen dem Außenumfang des Ringmantels 16 und dem Innenumfang des Gehäuses 1 floß.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind hierbei zwei Dichtungen 28, 29 im Gehäuse 1 vorgesehen. Es können jedoch auch mehr als zwei Dichtungen vorgesehen sein, um die Labyrinthabdichtung gegen Leckluftströmung zu verbessern.

Die Leckluft wird somit auf den Spalt 11, nämlich die axiale Abdichtung zwischen dem Rotor 12 und dem Deckel 2 bzw. 32, beschränkt. Damit wird erfindungsgemäß der Leckluftstrom halbiert, weil ein Leckluftstrom am Außenumfang des Ringmantels 16 praktisch nicht mehr vorkommt.

Die gleichen Erläuterungen gelten im übrigen für den ausgangsseitig sich bildenden Spalt 19.

Wichtig ist nun, daß die Ausnehmungen 9, 10 auf der Einlaufseite einander um 180° gegenüberliegen, ebenso wie die Auslauföffnungen 20, 21 um jeweils eine Dichtzone zwischen den verschiedenen Ein- und Auslaufzonen zu bilden. Nähere Erläuterungen ergeben sich hierbei aus der Fig. 3. Hierbei sind die Einlauföffnungen im Deckel 2 zu den Auslauföffnungen 20, 21 im Deckel 32 zueinander um ca. 70-90° versetzt.

Aus der Fig. 3 ist erkennbar, daß zwischen der Einlauföffnung 5 und der Auslauföffnung 20 eine erste Dichtzone 27 vorhanden ist.

Zwischen den anderen Ein- und Ausläufen sind ebenfalls in analoger Weise Dichtzonen 24-27 gebildet.

Im Bereich des auslaufseitigen Deckels 32 ist ein Ubergangstrichter 22 angeordnet, welcher das Schüttgut aus den Auslauföffnungen 20, 21 aufnimmt und in die Förderleitung 23 einspeist. Wahlweise können auch zwei getrennte Übergangstrichter 22 eingesetzt werden, die bei Bedarf in getrennte Förderströme einmünden.

Dort wird das Produkt in Förderrichtung 33 abgeführt.

Eine wesentlich erhöhte Leistung ergibt sich erfindungsgemäß also dadurch, daß von der oberen, relativ groß dimensionierten Einlauföffnung 34 mit Fülldosierung ausgehend mindestens zwei Einlauföffnungen 5, 6 abzweigen und daß hierdurch immer zwei Kammern 17, 18 zugleich gefüllt werden, die bevorzugt einander diametral gegenüberliegen.

In analoger Weise wird mit der Weiterdrehung des Rotors 12 dann jeweils eine Auslauföffnung 20, 21 beschickt.

Somit ist es möglich, bei geringfügig erhöhtem Volumen der Zentralbohrung 30 eine Verdoppelung der Leistung der Zellenradschleuse zu erreichen. Wegen des verwendeten Ringmantels und der zugehörenden, gehäusefesten Dichtungen 28, 29 wird der Leckluftstrom halbiert. Durch die Verminderung des Leckluftstromes wird auch verhindert, daß der Leckluftstrom in die Einlauföffnungen 5, 6 wirkt und dort einen Zulauf beeinträchtigt.

Damit ist auch die Leistung der Zellenradschleuse nach der vorliegenden Erfindung wesentlich verbessert.

Für die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 wird Schutz auch ohne die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 begehrt. Für die Merkmale der Patentansprüche 4 und 5 wird auch Schutz ohne die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 begehrt.

Erfindungsgemäß werden die Auslaufkammern durch Druckluft ausgeblasen und damit beschleunigt entleert. Die gleichmäßige Druckbeaufschlagung auf die beiden Auslaufkammern wird durch den Einsatz von Lavaldüsen und einem Druckminderer erreicht.

In einer anderen Ausführungsform ist in kinematischer Umkehrung vorgesehen, daß der Rotor 12 feststeht und die Produktdosierung über eine drehende Produktzulaufscheibe mit zwei Öffnungen erfolgt, welche das Produkt an der Einlaufseite einfüllt und reihum alle Kammern des feststehenden Rotors 12 füllt, während an der Auslaufseite eine gleichartige, mit der oberen Zulaufscheibe drehfest verbundene Auslaufscheibe vorhanden ist, die nacheinanderfolgend die Kammern über ihre beiden Auslauföffnungen entleert.

Aus der Abwicklung der Zellenradschleuse wird deutlich, daß über die Einlauföffnung 34 das Produkt in die Einlaßöffnungen 5, 6 gelangt, und somit eine erste Kammer 37 gefüllt wird. In der eingezeichneten Stellung des Zellenrades ist hierbei die erste Kammer 37 halb gefüllt, die zweite Kammer 38 voll gefüllt, die dritte Kammer 39 halb entleert und die Kammern 40 und 41 vollständig entleert.

Dieser Füllungszustand der verschiedenen Kammern 37, 41 wird durch die Drehung des Zellenrades 12 gesteuert.

Von der mittleren Kammer 39 aus erfolgt die Entleerung über die Auslauföffnung 20, 21.

Nachfolgend werden die verschiedenen Druckluftzuführungen und Abführungen näher geschildert.

Über die Drucklufteinspeisung 35 wird das Produkt aus der mittleren Kammer 39 in die Auslaßöffnung 20, 21 ausgeblasen.

Über die weitere Drucklufteinspeisung 36 im oberen Deckel 2 wird die Dichtung an die Stege des Zellenrades angepreßt. Damit wird der Spalt 11 auf ein Minimum reduziert.

Die gleichen Verhältnisse gelten für den auslaufseitig angeordneten Deckel 32, bei dem ebenfalls zwei Drucklufteinspeisungen 43 vorgesehen sind, die ebenfalls für eine Anpressung der Dichtung 29 an die unteren Stirnseiten der Stege des Zellenrades 12 sorgen. Auch hier wird dann damit der Spalt 19 verkleinert.

Durch die Druckluftausblasung der mittleren Kammer 39 über die Drucklufteinspeisung 35 entsteht in dieser Kammer Überdruck, genauso wie in der darauffolgenden, benachbarten Kammer 40. Um diesen Überdruck abzubauen, ist in der darauffolgenden, wiederum benachbarten Kammer 41 ein Entlüftungsstutzen 43 angeodnet, der für eine Druckbefreiung des Innenraumes dieser Kammer 41 sorgt.

In der Abwicklung bewegen sich dann die Kammern in Pfeilrichtung 44 nach rechts und gelangen somit dann in Pfeilrichtung 45 wiederum unter den Einlauf zum Füllen, wobei zur besseren Verdeutlichung nochmals auf der linken Seite der vorher erwähnte Entlüftungsstützen 43 gezeichnet ist.

Zeichnungs-Legende

1 Gehäuse
2 Deckel
3 Lager
4 Ritzel
5 Einlaßöffnung
6 Einlaßöffnung
7 Pfeilrichtung
8 Pfeilrichtung
9 Ausnehmung
10 Ausnehmung
11 Spalt
12 Rotor
13 Welle
14 Flügel
15 Flügel
16 Ringmantel
17 Kammer
18 Kammer
19 Spalt
20 Auslaßöffnung
21 Auslaßöffnung
22 Übergangstrichter
23 Förderleistung
24 Dichtzone
25 Dichtzone
26 Dichtzone
27 Dichtzone
28 Dichtung
29 Dichtung
30 Bohrung
31 Ringspalt
32 Deckel
33 Pfeilrichtung
34 Einlauföffnung
35 Drucklufteinspeisung
36 Drucklufteinspeisung
37 Kammer
38 Kammer
39 Kammer
40 Kammer
41 Kammer
42 Drucklufteinspeisung
43 Entlüftungsstutzen
44 Pfeilrichtung
45 Pfeilrichtung

Claims

1. Zellenradschleuse zum Austragen und Dosieren von Schüttgut mit einer senkrechten Welle, an der radial gerichtete Flügel befestigt sind, die einen auf Drehung antreibbaren Rotor ausbilden, der sich in einem zylindrischen Gehäuse dreht, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außenliegenden Kanten der Flügel (14, 15) mit einem Ringmantel (16) verbunden sind und daß der Ringspalt (31) zwischen dem Ringmantel (16) und dem Gehäuse (1) durch Dichtungen (28, 29) abgedichtet ist, die zwischen dem Gehäuse (1) sowie dem Deckel (2, 32) und an der Welle gehalten sind.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Einlaßöffnungen (5, 6) und mehrere Auslaßöffnungen (20, 21) im Deckel (2, 32) hat.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlässe (5, 6) und/oder die Auslässe (20, 21) von einem zentralen Rohr verzweigen.

4. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) außerhalb des Produktstromes im Deckel (2, 32) gelagert ist.

5. Zellenradschleuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebeelemente (4) für den Rotorantrieb im Gehäuse (1) außerhalb des Produktstroms angeordnet sind.

6. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im Gehäuse (1) eingespannten Dichtungen (28, 29) durch Druckluft an die Stirnseiten des Rotors (12) angepreßt werden.