DE69401500T2 - Druckdichte schleuse - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Schleusen zum Zuführen oder Dosieren von Pulvermaterial, z.B. von einem Silo zu einem Druckbehälter oder zu einer pneumatischen Transporteinrichtung. Der Zweck ist, den Füllgrad und die Umdrehungen pro Minute (rpm) mittels eines neuartigen Aufbaus des Gehäuses, des Einlasses und Auslasses zu erhöhen, den Druckunterschied zu erhöhen und einen Leckverlust an Luft zwischen dem Gehäuse und dem Rotor durch eine neue Dichtungsanordnung zu beseitigen und den Verlust zwischen abgegebener und zugeführter Luf tmenge durch Einrichten eines Druckausgleichs zwischen den Rückführ- und Zufuhrseiten im Rotor zu reduzieren.
• Eine überwiegende Anzahl früher bekannter derartiger Schleusen haben ein zylindrisches Gehäuse und einen Rotor mit gegenüberliegendem und nach unten gerichtetem Einlaß und Auslaß&sub1; wo der Schnitt mit der Zylinderoberfläche entweder kreisförmig oder rechtwinkelig geformt ist. Es sind auch Schleusen bekannt, die kugelförmige Gehäuse mit einem kreisförmigen oder quadratischen Einlaß und Auslaß aufweisen. Aus Gründen der Bearbeitung und der Gefahr eines Metalleingriffs zwischen Rotor und Gehäuse während des Betriebs haben gewöhnliche Schleusen einen Spielraum von ungefähr 0,1 mm, was einen großen Leckverlust ergibt.
• Um die Dichtung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu verbessern, gibt es nachregelbare Dichtungsplatten aus Kunststoff. Es sind auch selbsteinstellende Dichtungen bekannt, die in kanalförmigen Rillen in der Außenkante der Rotorklingen, gegen die Gehäusewand liegen und wo eine radial verschiebbare Dichtung durch eine federnde Unterstützung an der Unterseite der Dichtung gegen die Gehäusewand drückt. In diesem Zusammenhang wird auf das norwegische Patent Nr. 141 313 verwiesen. Wenn man den Unterschied der Menge an Luft zwischen dem leeren Feedout- Rotor und Luft im zugeführten Pulver betrachtet, stellt dies einen Verlust dar, der bei vorbekannten Schleusen akzeptiert wird.
• Aus der DE-A-4008407 (siehe Fig. 2 und den entsprechenden Text) kennt man schon eine druckdichte Schleuse mit Lamellen rechtwinkliger Form, wobei die Außenkanten der Lamellen mit selbsteinstellenden Luftschlauchdichtungen zur Abdichtung gegenüber der umgebenden Gehäusewand während einer Drehung der Lamellen ausgestattet sind. Den Luftschläuchen wird über ein zentrales Loch in der Achse Luft zugeführt. Diese Veröffentlichung nach dem Stand der Technik offenbart jedoch eine zylindrisch geformte Schleuse mit offensichtlichen Dichtungsproblemen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Darüber hinaus wird das schnelle Unterdrucksetzen/Entlüften der Dichtungsschläuche (siehe Fig. 4-8) mittels Mechanismen mit pulsierendem Luftdruck geregelt, die unnötig kompliziert sind.
• Gemäß der Erfindung werden die oben erwähnten Unzulänglichkeiten mittels eines neuartigen geometrischen Aufbaus des Gehäuses und des Einlasses und Auslasses behoben, wobei ein verbesserter Pulverstrom durch die Düse geschaffen wird. Weiterhin wird der Steuermechanismus für die Luftzufuhr und - entleerung der Dichtungsschläuche wesentlich vereinfacht, was zu einer billigeren und robusteren Konstruktion führt.
• Gemäß der Erfindung wird eine druckdichte Schleuse zum Zuführen von Pulvermaterial, z.B. von einem Silo zu einem Druckbehälter oder zu einer pneumatischen Transporteinrichtung geschaffen, die ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß umfaßt, die einander gegenüberliegen. Das Gehäuse hat einen Rotor mit einer Achse und daran angeordneten, sich radial erstreckenden Lamellen, wobei die Lamellen mit ihren Außenkanten während der Drehung an der Innenwand des Gehäuses in dichtender Anschmiegung gleiten, wodurch mehrere Kammern zwischen den Lamellen, der Rotorachse und der Innenwand gebildet werden. Die Außenkanten der Lamellen sind mit einer selbsteinstellenden Dichtung zur Abdichtung gegenüber der Innenwand des Gehäuses ausgestattet, und jede Lamellendichtung umfaßt einen darunterliegenden, schnell unter Druck setzbaren und entleerbaren Luftschlauch mit einer elastischen Wand zur schnellen Steuerung des Drucks der Dichtung gegenüber der Gehäusewand. Die erfindungsgemäße Schleuse ist dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Gehäuses im wesentlichen wie ein Torus mit einem überelliptischen Querschnitt geformt ist, wobei jede Lamelle eine entsprechende überelliptische Form aufweist, um eine dazu komplementäre Abdichtung zu erzielen, und daß ein Ende jedes Luftschlauchs über eine Lochverbindung in der Achse mit einem Druckluftverteiler kommuniziert, der so mit einem Ring von Löchern in einem Ende der Achse zusammenwirkt, um die Luftschläuche entsprechend der momentanen Winkellage des Rotors zu füllen und zu leeren.
• Gemäß einer zusätzlichen wichtigen Verbesserung der Erfindung wird der Luf tverlust zwischen der Abgabe- und Zufuhrmenge an Luft für den Rotor durch eine zusätzliche Übertragungsleitung zwischen den beiden Schleusenseiten verringert. So ist eine Leitungsverbindung für einen Druckausgleich zwischen der Rückführseite der Schleuse und ihrer Zufuhrseite eingerichtet, jeweils als die beiden Abschnitte des Innenraums des Gehäuses definiert, die während des Betriebs kein Pulver bzw. Pulver enthalten, und es ist auch ein in der Leitungsverbindung montiertes Rückschlagventil eingerichtet, wodurch Luft von der Rückführseite zur Zufuhrseite überführt werden kann.
• Um die besonderen Vorteile der Erfindung zu erreichen, ist das Gehäuse mit einer Form im wesentlichen wie ein Torus mit einem überelliptischen Querschnitt versehen worden, d.h. der Innenraum des Gehäuses ergibt sich durch Drehen einer Überellipse, wobei ihre Fläche und ihre Hauptachse zur Rotationsachse parallel und außerhalb von ihr liegen. Eine Überellipse ist hier als die zwischen einer Ellipse und einem umschriebenen Rechteck liegende Kurve definiert.
• Für den Einlaß und den Auslaß wurde auch eine überelliptische Form in der Übergangszone zum Gehäusehohlraum gewählt, wobei die Öffnungszonen einen relativ kleineren Teil des Kreisumfangs einnehmen als bei Verwendung kreisförmiger und rechtwinkliger Einlässe. Ferner werden in gewöhnlichen Schleusen die äußeren und kritischen Ecken an den Endgiebeln, was das Füllen und Leeren anbetrifft, vermieden. Zum Zwecke der Zerlegung ist der innere Hohlraum des Gehäuses in der Mitte geteilt, um die Entfernung des Rotor zu ermöglichen. Um den Vorteil der nicht geteiltenen Einlaß- und Auslaß-Flansche beizubehalten, befinden sich die Endstücke im größten Teil des Gehäuses, während der kleinste Teil in den größten Teil zylindrisch eingeführt ist, wobei beide einen gemeinsamen Giebelflansch aufweisen.
• Um eine feste Abdichtung zwischen Rotor und Gehäuse und gleichzeitig eine Dichtung zu erhalten, die nicht ausbeult, wenn sie den Einlaß und den Auslaß passiert, hat die Dichtung einen einstellbaren Luftdruck als Abdichtdruck anstelle einer ständig federnden Unterstützung, die von früher her bekannt ist. Die Dichtung kann aus einem verschleißfesten Außenband bestehen, das an einen darunterliegenden biegsamen Schlauch geklebt ist, oder der Schlauch und das verschleißfeste Außenband können integriert und gegebenfalls durch Extrusion hergestellt worden sein. Die Druckluft, die den Schlauch ausdehnt, dichtet radial am Gehäuse ab und dichtet gleichzeitig seitwärts in der Lamellenrille. Wenn die Einlaß- und Auslaßöffnungen passiert werden, wird der Druck entspannt und eine Ausbuchtung der Dichtung vermieden. Sowohl Luft auf dem ganzen Weg zur Dichtung als auch Rückführluft gelangen durch ein gesondertes Lochsystem für jede Lamelle zusammen durch die Achse zu einem Verteilerflansch an der Vorderseite des Rotors. Die Länge der Dichtung ist gleich der Länge der Rille in der Lamelle am Gehäuse und setzt sich von beiden Seiten ein Stück in die Lamelle und den Rotor fort, um die Dichtung mit der Möglichkeit zur Bewegung in Längsrichtung zu fixieren.
• Um die Luftmenge zwischen der abgeführten Luft und dem Luftgehalt im zugeführten Pulver zu verringern, muß der Rotor eine ausreichende Anzahl Kammern und einen ausreichend großen Abdichtteil des Umfangs aufweisen, damit dies stattfindet. In der bevorzugten Ausführungsform der Schleuse gemäß der Erfindung wurde eine Leitung mit einem Rückschlagventil hinzugefügt, welches Luft von der Rückführseite zur Zufuhrseite überführt, bis die Drücke ausgeglichen sind. Insbesondere bei Schleusen, die mit einem großen Druckunterschied zwischen Einlaß und Auslaß arbeiten, kann dieses Merkmal eine wesentliche Einsparung an Luft liefern.
• Die erfindungsgemäße Schleuse ist in den beigefügten Zeichnungen folgendermaßen dargestellt:
• Fig. 1 A-A: Die Schleuse in einer Vorderansicht und im Schnitt durch die Mitte
• B-B: Die Schleuse in einer Ansicht von oben und im Schnitt durch die Mitte.
• Fig. 2 E : Ein Schnitt durch eine bevorzugte Dichtung
• F : Ein Schnitt durch eine in einer Lamelle angeordnete, unter Druck gesetzte Dichtung.
• C-C und D-D: Luftverteilung zu und von der Dichtung
• Fig. 3 : Schleuse mit einer Leitungsverbindung und einem Rückschlagventil.
• Die Gehäuseteile 1 und 3 der Schleuse in Fig. 1 bilden einen inneren überelliptischen torusförmigen Hohlraum, der entlang der Mitte im Innern geteilt ist, wobei der Gehäuseteil 3 in den Teil 1 mit einem gemeinsamen Flansch 5 eingeführt ist. Ein Einlaß 7 und Auslaß 9 sind im Teil 1 mit kreisförmigen Flanschen und mit annähernd überelliptischen Übergängen 11 zum Schleusenhohlraum angeordnet. Der Rotor ist mit acht Lamellen 13 dargestellt, die in diesem Fall an die Achse 15 geklebt sind und durch dichte Kugellager 17 und 19 getragen werden. In der Rückseite der Schleuse gibt es einen Achsauslaß mit einer Kupplung 21 und einer Keilverbindung 23 zu einem stufenlos veränderlichen Antrieb mit einem Getriebe 25. In der Lamelle 13 gibt es eine Dichtungsrille 27, die in Fig. 2F mit einer Dichtung 31 an der Stelle dargestellt ist. Die Dichtung 31 dichtet gegen die Gehäuseteile 1 und 3 ab und sowohl die Rille als auch die Dichtung sind in beiden Enden mit Taschen 29 verlängert. Die Dichtung 31 ist in der Ausführungsform aus einem harten verschleißfesten Band 35 und einem weichen, elastischen Gummischlauch 37 zusammengeklebt dargestellt, der sich bei Aufnahme eines Überdrucks ausdehnt und die Verschleißoberfläche abdichtend gegen die Gehäusewand drückt und sich selbst gegen die Rille in der Lamelle abdichtet. Fig. 2 zeigt im Schnitt C-C, wie die Dichtungsluft, die einen Druck von 100-200 KPa (1-2 Bar) über dem maximalen Schleusendruck haben sollte, von einem Verteilerflansch 39 und einer gefrästen Rille 41 zur Dichtung geleitet wird. Dementsprechend wird die Luft durch den Verteilerflansch 39 durch eine gefräste Lochrille 43 entleert, wenn die Lamellen die Einlaß- und Auslaßöffnungen 7 und 9 passieren. In Fig. 3 sieht man die Schleuse in einer Vorderansicht mit einer Leitungsverbindung 45 und einem Rückschlagventil 47. Wenn die Lamellen die mittlere Stellung passieren, wird Luft mit dem Auslaßdruck durch die Leitung 45 strömen, bis die Drükke in beiden Seiten ausgeglichen sind. Die von einer Seite zur anderen strömende Luf tmenge wird in mit einem großen Druckunterschied arbeitenden Schleusen eine große relative Einsparung an Luft bedeuten, wenn die Schleuse in anderer Hinsicht druckdicht ist.

Claims (7)

1. Druckdichte Schleuse zum Zuführen von Pulvermaterial, z.B. von einem Silo zu einem Druckbehälter oder zu einer pneumatischen Transporte inrichtung, umfassend ein Gehäuse (1, 3) mit einem Einlaß (7) und einem Auslaß (9), die einander gegenüberliegen, und einen Rotor mit einer Achse (15) und daran angeordneten sich radial erstreckenden Lamellen (13), wobei die Lamellen (13) mit ihren Außenkanten während einer Drehung an der Innenwand des Gehäuses in dichtender Anschmiegung gleiten, wodurch mehrere Kammern zwischen den Lamellen (13), der Rotorachse (15) und der Innenwand gebildet werden, wobei die Außenkanten der Lamellen (13) mit einer selbsteinstellenden Dichtung (31) zum Dichten an der Innenwand des Gehäuses ausgestattet sind, wobei jede Lamellendichtung (31) einen darunterliegenden, schnell unter Druck setzbaren und entleerbaren Luftschlauch (37) mit einer elastischen Wand zur schnellen Steuerung des Drucks der Dichtung (31) gegen die Gehäusewand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Gehäuses im wesentlichen wie ein Torus mit einem überelliptischen Querschnitt geformt ist, wobei jede Lamelle (13) eine entsprechende überelliptische Form aufweist, um eine dazu komplementäre Abdichtung zu erzielen, und daß ein Ende (29) jedes Luftschlauchs (37) über eine Lochverbindung in der Achse (15) mit einem Druckluftverteiler (39) kommuniziert, der somit mit einem Ring von Löchern in einem Ende der Achse (15) zusammenwirkt, um die Luftschläuche (37) entsprechend der momentanen Winkellage des Rotors zu füllen und zu leeren.

2. Schleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellendichtung (31) in einer Umfangsrille (27) auf jeder Lamelle (13) liegt.

3. Schleuse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftschlauch mit der Dichtung (31) integral ausgebildet ist, derart, daß die Dichtung (31) durch einen gegebenenfalls extrudierten Luftschlauch mit einer festen verdickung als Verschleißteil auf dessen Oberseite gebildet ist.

4. Schleuse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtung (31) durch einen Luftschlauch (37) und ein darüberliegendes, daran geklebtes Teil (35) aus verschleißfestem Material gebildet ist.

5. Schleuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseeinlaß (7) und auslaß (9) eine überelliptische Form in dem Schnitt mit der Innenwand des Gehäuses aufweisen.

6. Schleuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 3) innen in der Mitte geteilt ist, wobei ein erstes Gehäuseteil (1) den Einlaß (7) und Auslaß (9) einschließlich Flanschen umfaßt, und ein zweites Gehäuseteil (3) dazu ausgebildet ist, in das erste Gehäuseteil (1) geschoben und mittels eines gemeinsamen Endflansches (5) daran befestigt zu werden.

7. Schleuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Leitungsverbindung (45) zum Druckausgleich, die zwischen der Rückführseite der Schleuse und deren Zufuhrseite angeordnet ist, die als die beiden Abschnitte des Innenraumes des Gehäuses definiert sind, die während des Betriebs kein Pulver bzw. Pulver enthalten, und ein in der Leitungsverbindung (45) angeordnetes Rückfluß- bzw. Rückschlagventil (47), wodurch Luft von der Rückführseite zu der Zufuhrseite überführt werden kann.