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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zufuhrschleuse beispielsweise
zum Zuführen
von Fasern aus einem Fasertrennschritt in einem ersten Medium, zum
Beispiel Dampf, beispielsweise zu einem Trocknungsschritt in einem
zweiten Medium, zum Beispiel Luft, wodurch die beiden Medien gegeneinander
abgedichtet werden (z.B. siehe Dokument SE-C-516001).
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Hintergrundtechnologie
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Beim
Zubereiten von Holzfasern erfolgt eine Trennung von Fasern und Dampf
in einem Fasertrennschritt, wobei ein Zyklon- oder ein Zentrifugalabscheider zu diesem
Zweck verwendet wird. Vorzugsweise wird der Dampf auch von diesem
Schritt recycelt. Der Druck in dem System vor der Fasertrennung beträgt in den
meisten Fällen
3–12 bar.
Beim nachfolgenden Verfahrensschritt kann es sich um das Trocknen
der Fasern handeln. Dies erfolgt bei geringerem Druck, manchmal
so gering wie atmosphärischer Druck.
Um zu verhindern, dass der Dampf in den Trocknungsschritt bei niedrigerem
Druck entweicht, ist es erforderlich, die Fasern vom Trennschritt
druckdicht abzuführen.
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Beim
Behandeln von Holzschliff zur Papierherstellung kann dies leicht
durch eine Stopfschnecke bzw. Verschlussschraube gelöst werden,
wobei die zugeführten
Fasern komprimiert werden und einen dampfdichten Stopfen in der
Verschlussschraube zur selben Zeit bilden, wie er weiter zugeführt wird und
anschließend
der weiteren Behandlung bei niedrigerem Druck zugeführt werden
kann.
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Beim
Behandeln von Holzschliff zur Herstellung von beispielsweise Faserplatten
oder bei der MDF-Technologie (mitteldichte Faserplatten-Technologie)
ist es im Gegenteil nicht möglich,
die Fasern zu verdichten, weil dadurch Klumpen gebildet werden, die
beim Trocknen der Fasern und bei der anschließenden Herstellung von Endprodukten
Schwierigkeiten bereiten. Stattdessen kann eine Zufuhrschleuse verwendet
werden, in der die abgetrennte Faser in eine Tasche im Rotor, der
in der Zufuhrschleuse vorgesehen ist, fällt, wobei der Rotor gedreht
wird und die Faser in den unteren Abschnitt der Zufuhrschleuse,
wo ein niedrigerer Druck vorherrschen kann, fällt, ohne dabei verdichtet
zu werden. Der Rotor und seine Taschen sind gegenüber dem
Umfang der Zufuhrschleuse abgedichtet.
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Ein
Problem der traditionellen Zufuhrschleusen besteht darin, dass sie
nicht bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden können, weil
die Fasern dann aus dem Rotor geworfen werden und somit die Förderleistung
sinken wird. Da diese Zufuhrschleusen langsam gedreht werden müssen, müssen sie groß und voluminös sein,
um dazu in der Lage zu sein, die gewünschte Fasermenge in einem
bestimmten Zeitraum zu schleusen, so dass die Herstellung nicht
behindert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zufuhrschleuse
anzugeben, die Fasern aus einem Fasertrennschritt in einem ersten
Medium einem Verfahrensschritt in einem zweiten Medium im Wesentlichen
ohne Energieverluste zuführt.
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Dies
wird durch eine Zufuhrschleuse gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein
Vorteil dieser Zufuhrschleuse besteht darin, dass sie sehr schnell
betrieben werden kann, was bei traditionellen Zufuhrschleusen nicht
der Fall ist. Dies hat auch zur Folge, dass die Abmessungen der Zufuhrschleuse
klein und übersichtlich
gehalten werden können.
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Die
Fasern werden vom Dampf beim vorherigen Verfahrensschritt getrennt,
was vorteilhafterweise mithilfe eines Zentrifugalabscheiders geschieht,
der auch so ausgestattet sein sollte, dass er den Dampf verwenden
kann, und dem ein Verfahrensschritt zum Recyceln des Energiegehalts
des Dampfs nachfolgt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Der
Erfindung wird nun exemplarisch und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Darin zeigen:
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1 eine
Zufuhrschleuse gemäß der vorliegenden
Erfindung im Querschnitt,
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2 eine
Ausführungsform
einer Zufuhrschleuse gemäß der vorliegenden
Erfindung von oben in einer ersten Position, die Material zur selben Zeit
in die innersten Taschenbereiche entlässt, wie Material aus dem mittleren
Abschnitt in die äußersten Taschenbereiche
entlassen wird,
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3 die
Zufuhrschleuse in einer zweiten Stellung, wo alle Taschenbereiche
durch den Stator geschlossen sind,
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4 die
Zufuhrschleuse in einer dritten Stellung, wo die innersten Taschenbereiche
sich in Richtung auf die mittleren Taschenbereiche zur selben Zeit öffnen, wie
die äußersten
Taschenbereiche in Richtung auf den Auslass der Zufuhrschleuse offen sind,
und
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5 die
Zufuhrschleuse in einer vierten Stellung, wo alle Taschenbereiche
durch den Stator wieder geschlossen sind.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Eine
Ausführungsform
der Zufuhrschleuse gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 1 dargestellt. Das zwischen
einem ersten Medium und einem zweiten gegenüber dem ersten Medium abgedichteten
Medium zu schleusende Material wird durch ein Einlassrohr 1 einem
Rotor 2 nach unten zugeführt, genauer gesagt in Richtung
auf den zentralen Abschnitt des Rotors 2. Der Einlass 1 kann
beispielsweise mit einem Gas, beispielsweise Dampf, unter Druck
gesetzt werden. Das Material wird durch den Rotor 2 radial
nach außen
geworfen, der wie in dem dargestellten Fall mit Fördermitteln 3 ausgestattet
sein kann, die helfen, das Material radial nach außen zu befördern.
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Der
Rotor 2 ist mit wenigstens einem konzentrischen Rotorring 4 versehen,
der eine radiale Anschlagswand für
das Material bildet, wenn es radial nach außen geworfen wird. Im dargestellten
Fall ist der Rotor 2 mit drei Rotorringen 4 versehen.
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In
jedem Rotorring 4 befindet sich wenigstens eine Öffnung 5 in
radialer Richtung, wobei jede Öffnung 4 mit
der entsprechenden Öffnung 5 in
den konzentrischen Rotorringen 4 fluchtet. Im dargestellten
Fall, siehe 2, ist jeder Rotorring 4 mit
vier Öffnungen 5 versehen
und die Öffnungen 5 jedes
Rotorrings 4 fluchten mit den Öffnungen 5 des anderen
Rotorrings 4, so dass die drei Rotorringe 4 zusammen vier
Durchlässe
bilden, die radial in Richtung auf den Umfang des Rotors 2 ausgerichtet
sind und 90° voneinander
beabstandet sind.
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In
der Zufuhrschleuse ist ein Stator 7 vorgesehen, der mit
konzentrischen Statorringen 15 ausgestattet ist, von denen
einer sich radial innerhalb des/der Rotorrings/e befindet, und einer
sich radial außerhalb
des/der Rotorrings/e befindet, und falls der Rotor 2 mit
mehr als einem Rotorring 4 ausgestattet ist, ist ein Statorring 15 zwischen
jedem Rotorring 4 vorgesehen. Im dargestellten Fall sind
vier Statorringe 15 vorgesehen.
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Auch
sind die Statorringe 15 jeweils mit mindestens einer Öffnung 8 versehen,
vorzugsweise mit gleich vielen Öffnungen 8 je
Statorring 15 wie je Rotorring 4. Die Öffnungen 8 der
Statorringe 15 fluchten jedoch nicht miteinander, sondern
sind zueinander versetzt, so dass sie jeweils die Öffnung/en
in dem/den Rotorring/en 4 bedecken oder offen lassen können.
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Auf
diese Weise werden versiegelbare Taschen 9 gebildet, die
radial jeweils durch die Innen – und
Außenseite
der Statorringe (in Bewegungsrichtung des Materials gesehen) und
seitlich durch die Abschlusskanten 17 der Rotorringe an
deren Öffnungen 5 begrenzt
sind. Der durch die Öffnungen 5 gebildete
Durchlass kann somit in Taschenbereiche 9 geteilt werden,
zahlenmäßig der
Anzahl der Rotorringe 4 entsprechend, mithilfe der Statorringe 15.
Die Größe der Tasche 9 hängt somit
von der Breite der Öffnung 5 im
Rotorring 4 und der Tiefe des Rotorrings 4 in
radialer Richtung ab.
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Bei
Drehung des Rotors 2 werden sich die Tasche oder Taschenabschnitte 9 nacheinander
radial nach innen zur selben Zeit öffnen, wie sie radial nach
außen
durch einen Statorring 15 abgedichtet werden und sie werden
sich jeweils zur selben Zeit radial nach außen öffnen, wie sie radial nach
innen durch einen Statorring 15 abgedichtet werden.
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Das
durch den Einlass 1 zugeführte Material erreicht den
Rotor 2 in dessen zentralem Bereich und wird durch die
Drehung des Rotors 2 und durch die Fördermittel 3 radial
nach außen
geworfen. In 2 befindet sich die Zufuhrschleuse
in einer ersten Position, die ein Zuführen des Materials in die inneren
Taschenbereiche 9 gestattet. Wenn sich der Rotor 2 weiter
dreht (im Uhrzeigersinn in den gezeigten Figuren), wird das Material
in den inneren Taschenbereichen 9 der Drehung folgen, wodurch
die inneren Taschenbereiche 9 radial nach innen durch den
innersten Statorring 15, siehe 3, abgedichtet
werden.
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In 4 hat
sich der Rotor 2 so weit gedreht, wie der innere Taschenbereich 9 seinen
Materialinhalt in die mittlere Tasche 9 aufgrund der Tatsache entleeren
kann, dass eine Öffnung 8 in
dem Statorring 15 erreicht wurde. In 5 wurde
das Material im mittleren Taschenbereich 9 abgedichtet,
und auch die inneren und äußeren Taschenbereiche
sind vollständig
abgedichtet. Danach wird die erste Position, siehe 2,
wieder erreicht, so dass neues Material zur selben Zeit in den inneren
Taschen bereich 9 geführt
werden kann, wie das Material in dem mittleren Taschenbereich 9 weiter
nach außen
zum äußersten Taschenbereich 9 geführt wird,
da eine Öffnung 8 in dem
nächst äußersten
Statorring 15 erreicht wurde.
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Anschließend werden
alle Taschenbereiche 9 abgedichtet, wodurch der innere
und äußere Material
enthält,
während
der mittlere seines Inhalts entleert wird. In 4 ist
anschließend
zu sehen, dass das Material in dem inneren Taschenbereich in den mittleren
Taschenbereich 9 entleert wird und das Material in dem äußeren Taschenbereich 9 durch
eine Öffnung 8 in
dem äußersten
Statorring 15 entleert wird und weiter durch eine Öffnung 14 in
ein ringförmiges
Ventil 12, das drehbar um den äußersten Statorring 15 angeordnet
ist.
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Anschließend werden
alle Taschenbereiche 9 wieder abgedichtet, siehe 5,
wobei nur der mittlere Taschenbereich einen Materialinhalt aufweist.
Das aus dem äußersten
Taschenbereich 9 entleerte Material fällt in eine im Wesentlichen
kreisförmige
Kammer 10, von der das Material weiter hinaus aus dem Auslass 11 der
Zufuhrschleuse durch das zweite Medium, beispielsweise Druckluft
oder -wasser, befördert
wird. Vorzugsweise ist ein Einlass 16 für das zweite Medium und mit
der kreisförmigen Kammer 10 auf
der in Bezug auf den Auslass 11 gegenüber liegenden Seite der Zufuhrschleuse
verbunden.
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Das
ringförmige
Ventil 12 bestimmt somit die gewünschte Größe auf der Entleerungsöffnung zur kreisförmigen Kammer 10,
d.h. die Kombination von Öffnung 8 im äußersten
Statorring 15 und Öffnung 14 im
ringförmigen
Ventil 12.
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Das
ringförmige
Ventil 12 kann beispielsweise mithilfe eines Manövrierstabs 13 eingestellt
werden. Auf diese Weise können
die Verdichtung und somit die Undichtigkeit zwischen dem äußersten
Taschenbereich 9 und dem Auslass 11 gesteuert
werden.
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Abhängig von
der Geometrie des Stators 7 und des Rotors 2 kann
bestimmt werden, ob das Material verdichtet werden soll, wenn ja,
bis zu welchem Grad, oder ob es während des Transports durch
die Zufuhrschleuse nicht verdichtet werden soll. Je höher die
Verdichtung des Materials, desto dichter wird die Zufuhrschleuse
sein, wobei die Undichtigkeit zwischen dem Einlass 1 und
dem Auslass 11 der Zufuhrschleuse minimal sein wird. Mithilfe
der Erfindung wird der Einlass 1 nie mit dem Auslass 11 in
direkten Kontakt kommen.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
haben die Taschenabschnitte 9 im Wesentlichen dasselbe Volumen.
Das Volumen kann jedoch mit zunehmendem Radius abnehmen, um die
Dichte des transportierten Materials zu erhöhen, falls erwünscht, oder
es kann anders bemessen sein.