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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schleuse zur Abgabe
von Schüttgut
aus einer Zykloneinrichtung, umfassend eine Umfangswand, welche
eine im Allgemeinen zylindrische Kammer mit einem Einlass zur Aufnahme
von Schüttgut
aus der Zykloneinrichtung, einen Auslass zur Abgabe von Schüttgut aus
der Kammer, und ein Schleusenrad umfasst, welches in der Kammer
zum Durchschleusen von Schüttgut
in Chargen von dem Einlass durch die Kammer zu dem Auslass drehbar
ist.
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Eine
solche Schleuse hält
einen Gegendruck in dem Scheitelende der Zykloneinrichtung aufrecht, durch
welchen das Schüttgut
durchtritt, so dass die Zykloneinrichtung in der gewünschten
Weise arbeitet. In konventionellen Schleusen dieser Art dreht sich
das Schleusenrad um eine horizontale Achse, wobei der Einlass sich
auf der Oberseite der Umfangswand zur Zufuhr des Schüttguts aus
der Zykloneinrichtung radial zu dem Schleusenrad befindet, und wobei
sich der Auslass auf der Unterseite der Umfangswand zur Abgabe des
Schüttguts
radial von dem Schleusenrad befindet. Das Schleusenrad umfasst radiale
Schleusenwände,
welche eine Anzahl von Zellen begrenzen, die gleichmäßig um die
Horizontalachse des Schleusenrades herum verteilt sind. Die radial äußeren Enden
der Schleusenwände
sind mit Gummidichtungen versehen, welche gegen die Innenseite der
Umfangswand mit Ausnahme dessen abdichten, wenn die Schleusenwand
den Einlass und den Auslass während
der Rotation des Schleusenrades passiert.
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Ein
Problem einer solchen konventionellen Schleuse ist, dass Schüttgut, wie
Fasern, mit niedriger Dichte die Zellen des Schleusenrads schlecht
füllen,
was die Kapazität
der Schleuse reduziert. Die Drehgeschwindigkeit des Schleusenrads
wird auf einen relativ niedrigen Wert begrenzt, da sonst der Einfluss
der Zentrifugalkraft auf das Schüttgut
in den Zellen des Schleusenrads groß wird, so dass das Schüttgut einfach
vom Durchtritt durch den Einlass der Schleuse in die vorbei tretenden
Zellen gehindert wird. Aus diesem Grund kann die Kapazität der Schleuse nicht
durch Erhöhen
der Drehgeschwindigkeit des Schleusenrads erhöht werden. Die Lösung für dieses
Problem in Verbindung mit dem Durchschleusen von Schüttgut mit
niedriger Dichte war, überdimensionierte,
Raum erfordernde Schleusen einzurichten, welche mit niedrigen U/min
betrieben werden.
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Ein
anderes Problem der konventionellen Schleuse ist, dass lange Übertragungsabschnitte zwischen
dem Scheitelende der Zykloneinrichtung und dem Einlass der Schleusen
erforderlich sind, um den Wirbel der Zykloneinrichtung daran zu
hindern, das Füllen
der Zellen des Schleusenrades mit Schüttgut zu stören. Für Anwendungen, bei welchen Schüttgut von
Fasern in Zykloneinrichtungen getrocknet werden, können solche Übertragungsabschnitte
bis zu sieben Meter lang sein, wenn dies vertikal betrachtet wird.
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Ein
weiteres Problem der konventionellen Schleuse ist, dass die Luftleckage
aus der Zykloneinrichtung durch die Schleuse zu der Umgebung unzufriedenstellend
schnell über
die Zeit ansteigt, wegen der Tatsache, dass die Gummidichtungen
der Schleusenwände
relativ schnell altern. Zusätzlich verschleißen die
Gummidichtungen relativ schnell infolge der Tatsache, dass Material
zwischen den Gummidichtungen und der Umfangswand gedrängt wird,
wenn die Gummidichtungen wieder gegen die Umfangswand abdichten,
nachdem diese den Einlass während
der Drehung des Schleusenrades passierten.
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WO-A-96/18564
offenbart eine Schleuse mit einem Schleusenrad mit umfänglich verteilten
Zellen zum sequentiellen Aufnehmen und Abgeben von Pulverpartikeln,
sowie sich das Schleusenrad dreht. Die Schleuse weist einen Einlass
auf, welcher exzentrisch zu dem Schleusenrad positioniert ist, um
die Pulverpartikel axial relativ zu dem Schleusenrad in die einzelnen
Zellen zuzuführen,
sowie diese den Einlass während
der Drehung des Schleusenrad passieren.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleuse bereitzustellen,
welche die vorstehend genannten Probleme konventioneller Schleusen
beseitigt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schleuse von der eingangs beschriebenen
Art gelöst,
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
- – das Schleusenrad
um eine vertikale Achse drehbar ist, welche sich durch die Mitte
des Schleusenrades erstreckt, wobei das Schleusenrad eine Mehrzahl
von zumindest im Wesentlichen radialen Schleusenwänden, welche
beabstandet voneinander entlang des Umfangs des Schleusenrads verteilt
sind, und welche mit deren äußeren Enden
dichtend an der Umfangswand mit Ausnahme an dem Auslass anliegen,
wobei die radial inneren Enden der Schleusenwände sich an einem vorbestimmten
Abstand von der Mitte des Schleusenrads befinden, so dass ein mittlerer
freier Raum, der mit dem Einlass kommunizierend verbunden ist, in
dem Schleusenrad ausgebildet wird, eine untere kreisförmige Giebelwand
und eine obere ringförmige,
kreisförmige
Giebelwand, wobei die Schleusenwände
sich axial zwischen den unteren und oberen Giebelwänden erstrecken
und an diesen angeschlossen sind, umfasst;
- – der
Einlass mittig über
dem Schleusenrad zur Zufuhr von Schüttgut im Wesentlichen axial
zu dem Schleusenrad angeordnet ist; und
- – der
Auslass sich im Wesentlichen tangential zu der zylindrischen Kammer
erstreckt. Durch die Tatsache, dass das Schüttgut axial durch das Schleusenrad
empfangen wird, wird der Einfluss der Zentrifugalkraft auf das Schüttgut die
gewünschte
Folge haben, dass das Schüttgut
radial nach außen
in dem Schleusenrad gepackt wird, was der Schleuse gemäß der Erfindung
eine gute Kapazität
bzw. Leistung verleiht. Zusätzlich
kann dem Wirbel der Zykloneinrichtung ermöglicht werden, sich durch den
Einlass auf dem ganzen Weg in das Schleusenrad zu erstrecken, ohne
das Befüllen
der Schleuse mit Schüttgut
zu stören,
was die Folge hat, dass die Länge
des Übertragungsabschnitts
zwischen der Zykloneinrichtung und der Schleuse relativ kurz vorgesehen
werden kann. Zum Beispiel muss der Übertragungsabschnitt nur etwa
4 Meter in seiner Länge
betragen, wenn das durchzuschleusende Schüttgut in der Form von Fasern
ist, was im Vergleich zu einem entsprechenden Übertragungsabschnitt in einem konventionellen
Schleu senmittel eine Reduzierung der Länge von etwa 40% ist. Da die
Schleusenwände
des Schleusenrads stets mit deren radial äußeren Dichtungen an der Innenseite
der Umfangswand an dem Bereich des Einlasses anliegen, ist das Risiko
des Drängens
des Schüttguts
zwischen die Dichtungen und die Umfangswand signifikant reduziert.
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Die
untere Giebelwand kann zweckmäßig an einem
Antriebsmotor angeschlossen sein.
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Um
ein gutes Abdichten zwischen dem mittleren Raum und dem Auslass
zu erzielen, umfasst die Schleuse gemäß der Erfindung eine stationäre teilzylindrische
Wand, welche sich in den zentralen Raum koaxial zu dem Schleusenrad
erstreckt und dichtend an den oberen und unteren Giebelwänden anliegt,
wobei die teilzylindrische Wand sich über den Auslass hinaus erstreckt,
wenn dies in Umfangsrichtung des Schleusenrads gesehen wird. Zweckmäßigerweise
liegt das radial innere Ende jeder Schleusenwand dichtend an der
teilzylindrischen Wand an, wenn letztere während der Drehung des Schleusenrads
an der Schleuse vorbei passiert, wobei das radial äußere Ende
jeder Schleusenwand dichtend gegen die Umfangswand anliegt, mit
Ausnahme dann, wenn die Schleusenwand den Auslass während der Drehung
des Schleusenrads passiert.
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Die
teilzylindrische Wand weist eine derartige Erstreckung in Umfangsrichtung
des Schleusenrads auf, dass unabhängig von der Drehstellung des Schleusenrads
zumindest eine Schleusenwand zwischen der Umfangswand und der teilzylindrischen Wand
auf jeder Seite des Auslasses abdichtet, wenn dies in der Umfangsrichtung
gesehen wird.
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Die
Umfangswand kann ein gekrümmtes, biegsames
Band umfassen, wobei ein Ende entgegengesetzt der Bewegung in der
Längsrichtung
des Bandes befestigt ist, und wobei ein gegenüberliegendes Ende, welches
in der Längsrichtung
des Bandes für
die Einstellung der radialen Erstreckung des Bandes beweglich ist.
Als ein Ergebnis kann das Band erforderlichenfalls gleichzeitig
mit dem Verschleiß der radialen äußeren Enden
oder Dichtungen der Schleusenwände
eingestellt werden. Die gegenüberliegenden
Enden des Bandes werden vorteilhafterweise an eine vorgespannte
Zugfeder oder einen Luftzylinder für automatische Einstellung
der radialen Erstreckung des Bandes angeschlossen, so dass eine
zufrieden stellende Abdichtung zwischen dem Band und den radial äußeren Enden
der Schleusenwände
während
des Betriebs erzielt werden. Alternativ kann eine Umfangswand selbstverständlich stationär sein,
und die radial äußeren Enden
der Schleusenwand können
mit konventionellen, abdichtenden Gummilippen versehen sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen 1 eine Explosionsansicht
einer Schleuse in Übereinstimmung
mit der Erfindung anhand eines Beispiels zeigt, und 2 eine etwas
vergrößerte Ansicht
von schräg
von oben bezüglich
der Schleuse gemäß 1 in
einem zusammengebauten Zustand zeigt.
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1 zeigt
eine Schleuse 2 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zum Abgeben von Schüttgut aus
einer Zykloneinrichtung (nicht gezeigt). Die Schleuse 2 umfasst
eine Umfangswand in der Form eines biegsamen Stahlbandes 4,
welches zwei freie Enden 6 und 8 aufweist und
welches eine im Allgemeinen zylindrische Kammer 10 mit
einer vertikalen Mittenachse 12 begrenzt. Die zwei freien Enden 6 und 8 des
Stahlbandes 4 befinden sich beabstandet voneinander und
begrenzen einen Auslass 14, welcher sich im Wesentlichen
tangential zu der zylindrischen Kammer 10 erstreckt. Ein
Schleusenrad 16 befindet sich in der Kammer 10 und
ist auf nicht gezeigten Lagern um die vertikale Achse 12 drehbar.
Das Schleusenrad 16 umfasst eine untere kreisförmige Giebelwand 18,
welche an einem nicht gezeigten Antriebsmotor anschließbar ist,
und umfasst eine obere ringförmige,
kreisförmige
Giebelwand 20, und zwölf
radiale Schleusenwände 22 erstrecken
sich axial zwischen der unteren Giebelwand 18 und der oberen
Giebelwand 20 und sind mit diesen verbunden. Die Schleusenwände 22 sind
beabstandet voneinander entlang des Umfangs des Schleusenrades 16 gleichmäßig verteilt
und liegen mit deren radialen äußeren Enden 24 gegebenenfalls über Gummidichtungen
an dem Stahlband 4 an, dies mit Ausnahme an dem Auslass 14.
Die radial inneren Enden 26 der Schleusenwände 22 befinden
sich an einem vorbestimmten Abstand von der Mitte des Schleusenrades 16,
so dass ein mittlerer, freier Raum 28 in dem Schleusenrad 16 ausgebildet
wird.
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Eine
stationäre
teilzylindrische Wand 30 erstreckt sich in dem mittleren
freien Raum 28 in dem Schleusenrad 16 koaxial
zu diesem und liegt dichtend an der ringförmigen oberen Giebelwand 20 und der
unteren Giebelwand 18 gegebenenfalls über nicht gezeigte Gummidichtungen
an. Das radial innere Ende 26 jeder Schleusenwand 22 liegt
dichtend an der zylindrischen Wand 30 gegebenenfalls über eine Gummidichtung
an, wenn die Wand 30 an der Schleusenwand 22 während der
Rotation des Schleusenrades 16 vorbei passiert. In Umfangsrichtung
des Schleusenrades 16 gesehen, erstreckt sich die Wand 30 über den
Auslass 14 hinaus, so dass ein Abgabedurchtritt 32,
durch welchen die Schleusenwände 16 sich
zu dem Auslass 14 hin bewegen, und ein Rücklaufdurchtritt 34,
durch welchen die Schleusenwände 16 sich
zu dem Auslass 14 hin bewegen, ist zwischen dem Stahlband 4 und
der Wand 30 ausgebildet. Die Wand 30 weist eine
so große
Erstreckung in der Umfangsrichtung des Schleusenrades 16 auf,
dass zumindest eine Schleusenwand 22 in dem Abgabedurchtritt 32 und
in dem Rücklaufdurchtritt 34 jeweils
unabhängig
von der Drehstellung des Schleusenrades 16 ist. Ein kreisförmiger Dichtungsflansch 36 ist
koaxial an dem oberen Ende der teilzylindrischen Wand 30 angefügt und begrenzt
einen Einlass 38 für
das Schüttgut.
Der Klarheit wegen, wurde der Dichtflansch 36 in 2 weggelassen.
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Ein
Ende 8 des Stahlbandes 4 ist gegen eine Bewegung
in der Längsrichtung
des Stahlbandes 4 befestigt, während das andere Ende 6 an
eine vorgespannte Zugfeder 40 angeschlossen ist, wie in 2 schematisch
gezeigt. Die Zugfeder 40 stellt eine automatische Einstellung
der Radialerstreckung des Stahlbandes 4 ein, so dass eine
zufrieden stellende Dichtung zwischen dem Stahlband 4 und
den äußeren Enden 24 der
Schleusenwände 22 für einen
langen Betrieb der Schleuse 2 bereitgestellt wird.
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Die
Funktion der Schleuse 2 in Übereinstimmung mit der Erfindung
wird nachfolgend in Verbindung mit der Abgabe von Schüttgut in
der Form von Fasern aus einer Zykloneinrichtung beschrieben, welches
eine wichtige Anwendung der Schleuse gemäß der Erfindung bildet.
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Die
Schleuse 2 ist an einer Zykloneinrichtung zum Trocknen
von Fasern angeschlossen (eine Zykloneinrichtung dieser Art kann
eine Höhendimension
von mehr als 20 Metern aufweisen), so dass der untere enge Teil
der konischen Abscheidekammer der Zykloneinrichtung mit dem Einlass 38 der
Schleuse 2 über
einen relativ kurzen Übertragungsabschnitt von
etwa vier Metern kommunizierend verbunden ist. Die Fasern werden
in die Abscheidekammer der Zykloneinrichtung geblasen, so dass ein
Wirbel des Gemisches von Luft und Fasern darin erzeugt wird. Der Wirbel
erstreckt sich durch den Übertragungsabschnitt
axial nach unten in den mittleren freien Raum 28 des Schleusenrades über den
Einlass 38. In dem Raum 28 werden die nun getrockneten
Fasern radial nach außen
geworfen und zusammen in den offenen Zellen gepackt, welche durch
sechs der Schleusenwände 22 begrenzt
werden, welche in Faser empfangenden Stellungen in der Kammer 10 sind.
Der Antriebsmotor, der nicht gezeigt ist, dreht das Schleusenrad 16 im
Gegenuhrzeigersinn in derselben Drehrichtung wie der Wirbel der
Zykloneinrichtung, wie durch einen Pfeil in 2 gezeigt
ist, so dass die Fasern durch die Schleusenwände 22 über den
Abgabedurchtritt 32 des Auslasses 14 transportiert
werden. Das Schleusenrad 16 wird schnell in Drehung versetzt,
so dass Fasern, welche von dem Abgabedurchtritt 32 aus
in den Auslass 14 eintreten, welcher tangential zu der
Kammer 10 gerichtet ist, durch die Zentrifugalkraft aus
den Zellen zwischen den Schleusenwänden 22 aus dem Auslass 14 geworfen
werden. Die Schleusenwände 22,
welche geleerte Zellen in dem Auslass 14 begrenzen, kehren
durch den Rückkehrdurchtritt 34 zu
den Faser empfangenden Stellungen in der Kammer 10 zurück, wonach
der vorstehend beschriebene Ablauf wiederholt wird.