DE862400C - Drehschieber fuer Zellstoffkocher - Google Patents
Drehschieber fuer ZellstoffkocherInfo
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- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C7/00—Digesters
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehschieber, der sich zur Verwendung beim Einbringen
von Holzspänen, Stroh oder ähnlichem cellulosehaltigen! Fasermaterial m ein Druckgefäß
eignet und aus einem Gehäuse mit einer vorzugsweise im Oberteil angeordneten Einlaß- und einer
dieser diametral gegenüber angebrachten Austrittsöffnung sowie aus einem im wesentlichen horizontal
angordneten Zapfen besteht, der in diesem Gehäuse drehbar und mit einer oder mehreren
Taschen versehen ist, die im Betrieb abwechselnd mit der Einlaß- und Austrittsöffnung des Gehäuses
in Verbindung gesetzt werden.
Bei solchen Schiebern ist der Zapfen einem beträchtlichen
Seitendruck unterworfen, was darauf beruht, daß der im Gefäß vorherrschende Druck auf
den der Austrittsöfrnung des Gehäuses gegenüberstehenden Teil des Zapfens und in der oder den
Taschen wirkt, die zu der Zeit mit der Austrittsöffnung in Verbindung stehen, und diesem Druck
wird nur durch den niedrigeren, gewöhnlich atmosphärischen Druck entgegengewirkt, der in der
Einlaßstelle des Gehäuses und in den damit in Verbindung stehenden Taschen vorherrscht. Wegen
dieses Seitendruckes sind starke Lager erforderlich, um den Zapfen in zentrierter Stellung zu halten,
und wenn auch ein Spielraum zwischen Zapfen und Gehäuse vorgesehen ist, was jedoch nachteilig ist
und zum Leckwerden führt, so neigt doch der Zapfen zum Einkeilen und erfordert jedenfalls
einen starken Motor zu seiner Drehung.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen Druckausgleich zu bewirken, so daß der Zapfen
leicht gedreht werden kann und seine Lagerung
keine Schwierigkeiten mehr bereitet. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse
und der Zapfen beiderseits ihrer mit Ein- und Austrittsöffnungen bzw. Taschen versehenen
Mittelteile axial erweitert und als Druckkammern .,dienende Aussparungen in den Berührungsflächen
der Ansätze des Gehäuses und des Zapfens gebildet werden. Aussparungen werden vorzugsweise auf
der Innenfläche der Ansätze des Gehäuses gebildet
ίο und diametral gegenüber, jedoch axial zu beiden
Seiten der durch die Austrittsstelle des Gehäuses gebildeten Aussparung auf der Innenfläche verschoben
angeordnet. In gleicher Weise werden entsprechend der Aussparung auf der Innenfläche des
Gehäuses, die durch die Einlaßstelle gebildet wird, auf der Innenfläche der Gehäuseansätze Aussparungen
gebildet, die der ersterwähnten Aussparung diametral gegenüber, jedoch zu ihr axial
verschoben angeordnet sind. Vorzugsweise werden die Ansätze des Zapfens auf jeder Seite seines versenkten
Mittelteils ebenfalls mit Aussparungen versehen, die in Umfangsrichtung dieselbe Ausdehnung
aufweisen wie die durch die Taschen gebildeten Aussparungen in der Oberfläche des
Zapfenmittelteils und im Verhältnis zu diesen symmetrisch· zur Zapfenachse angeordnet sind. In
axialer Richtung ist jede der ersterwähnten Aussparungen halb so lang wie die axiale.Länge der
Taschen, wobei die Gesamtfläche jedes Paares der Aussparungen in den Endteilen des Zapfens im
wesentlichen der Fläche der in der Mitte liegenden, diametral gegenüber diesem Paar von Aussparungen
angeordneten Tasche entspricht. Um Druckausgleich zu erzielen, sind die durch die
Aussparungen in den Gehäuse- und Zapfenansätzen gebildeten geschlossenen Kammern mit dem
gleichen Druck in- Verbindung zu bringen, wie er bei den einander diametral gegenüberliegenden
Teilen des Gehäuse- und Zapfenmittelteils vorherrscht, und zu diesem Zweck können äußere Leitungen
vorgesehen oder Kanäle im Werkstoff des Gehäuses oder des Zapfens gebildet werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Drehschiebers gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. ι ist ein Axialschnitt, und
F'ig. 2 und 3 sind Querschnittsansichten nach den Linien H-II bzw. ΊΙΙ-ΙΙΙ in Fig.'i.
In der Zeichnung ist der Drehschieber zwischen einem Einfülltrichter ι·ι. und einem Druckgefäß 13
eingesetzt dargestellt, welch letzteres als Kocher zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzspänen
durch Behandlung mit einer geeigneten Flüssigkeit bei erhöhtem Druck und hoher Temperatur, z. B.
bei einem Druck von 10 Atmosphären angenommen wird. Vom Einfülltrichter, in dem .gewöhnlich
atmosphärischer Druck vorherrscht, werden die Späne fortlaufend in den Kocher eingeführt, in
dem der genannte hohe Druck aufrechterhalten wird.
Die Hauptteile des Drehschiebers bestehen aus einem feststehenden Gehäuse 15 und einem darin
drehbaren Zapfen 17. Das Gehäuse hat eine durchgehende, etwas konische Bohrung 19. Der Zapfen
ist mit einer/gleichen konischen Fläche 21 ausgebildet
und in die erwähnte Bohrung eingesetzt, so daß der Zapfen und das Gehäuse längs ihrer
konischen Oberflächen Verschluß dicht aufeinander lagern. Der Zapfen ist starr ..mit einer Welle 23
verbunden, die eine feststehende Wand 25 des Gehäuses durchdringt und deren Ende mittels einer
Kupplung 27 mit einem nicht gezeigten Motor zur Drehung des Zapfens verbunden ist. Am anderen
Ende ist der Zapfen mittels eines geeigneten Lagers 29 mit einem Gewindebolzen 31 verbunden, der
sich nicht zusammen mit dem Zapfen dreht, in die andere Wand 35 des Gehäuses eingeschraubt und
gegen Drehung durch eine Mutter 33 gesichert ist. Dieser Bolzen 31 dient dazu, den Zapfen in derjenigen
axialen Stellung zu halten, die einem geeigneten Spielraum oder einer Verengerung der
konischen Oberflächen entspricht und das Nachstellen entsprechend der Abnutzung des Zapfens zu
bewirken. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, kann die konische Bohrung des Gehäuses mit einem z. B.
aus Lagermetall bestehenden Ausguß 37 versehen .sein. An Stelle der gezeigten konischen Form
lassen sich die Lagerflächen des Gehäuses und des Zapfens auch zylindrisch ausführen.
Die mittleren Teile des Gehäuses und des Zapfens, also etwa das mittlere Drittel derselben
in Fig. i, entsprechen im wesentlichen der Konstruktion üblicher Drehschieber. So hat das Gehäuse
eine Einlaßöffnung 39 im Oberteil und eine diametral gegenüber, d. h. im Boden angeordnete
Austrittsöffnung 41. Im Querschnitt sind Einlaß und Austritt rechteckig, wenigstens an ihren Enden
gegenüber dem Zapfen, und demzufolge zeigt die konische Oberfläche des Gehäuses rechteckige Aussparungen,
wo sich das Gehäuse nicht gegen den Zapfen abstützt und wo daher der im Einlaß und
im Austritt vorherrschende Druck ständig vorhanden ist. Der Mittelteil des Zapfens ist mit vier
Taschen 43, 45, 47 und 49 versehen, die teils durch Abschluß wände 51,, 53, die ständig Abdichtungen
gegen das Gehäuse längs ringförmiger Flächen auf jeder Seite des Einlasses 39 und des Austritts 41
bilden, teils durch radiale Trennwände 55, 57, 59, 611 begrenzt sind, die Abdichtungen zum Gehäuse
längs axial gerichteter, bandförmiger Flächen bilden, wenn sie anderen Teilen des Gehäuses als
dem Einlaß 39 und dem Austritt 41 gegenüberstehen. Mindestens eine und höchstens zwei der
Taschen stehen immer in Verbindung mit dem Einlaß, und mindestens eine und höchstens zwei der
übrigen Taschen stehen gleichzeitig in Verbindung mit dem Austritt. Wenn der Zapfen rotiert, werden
die Taschen fortlaufend zunächst mit dem Einlaß und dann mit dem Austritt in Verbindung gesetzt,
und da keine Tasche gleichzeitig sowohl mit dem Einlaß als auch mit dem Austritt in Verbindung
stehen kann, ist es offensichtlich, daß Späne vom Einfülltrichter M. zum Kocher 13 befördert werden,
ohne daß Einlaß und Austritt jemals in direkter Verbindung miteinander stehen. Der Kocherdruck
wirkt auf den Zapfen teils an dem Teil seiner dem
Austritt gegenüberliegenden konischen Oberfläche,
teils in der oder den zum Austritt hin geöffneten Taschen.' Die in verschiedener Richtung auf die
Taschenwände wirkenden Druckkräfte ergeben eine resultierende Kraft von derselben Größe, als
5 ob der Druck stattdessen auf die durch die Wände der Tasche begrenzte, gedachte konische Fläche
wirken würde. Dies bedeutet, daß der Druck nicht durch die Tiefe der Tasche, sondern ausschließlich
durch die von der Tasche in der konischen Oberfläche des Zapfens gebildete Aussparungsfläche bestimmt
wird. Mit anderen Worten: Der auf den Zapfen wirkende Gesamtdruck wird bestimmt durch die Lage und die Größe jener Teile der dem
Gehäuse und dem Zapfen gemeinsamen konischen Oberfläche, wo das Gehäuse und der Zapfen nicht
aneinander anliegen und wo der Druck Zugang hat. Augenscheinlich variiert der auf den Zapfen
wirkende Gesamtdruck hinsichtlich der Größe als auch des Umfangs, wenn .der Zapfen rotiert.
Gemäß der Erfindung werden, um diesen Druck auszugleichen, das Gehäuse und der Zapfen mit
Ansätzen beiderseits des oben beschriebenen Mittelteils ausgebildet. Die Ansätze 63, 65 des Gehäuses
sind auf ihrer inneren konischen Oberfläche mit untiefen Aussparungen 67, 69, 71 und 73 versehen.
Die Aussparungen 69 und 73 besitzen eine Umfangslänge gleich derjenigen des Austritts 41 und
sind so angeordnet, daß ihre zur Achse parallelen Begrenzungsränder diametral gegenüber den zur
Achse parallelen Begrenzungsrändern des Austritts 41 liegen. Die axiale Länge der Aussparungen
69 und 73 insgesamt ist gleich der axialen Länge des Austritts 41, und jede derselben hat eine der
Hälfte der axialen Länge des Austritts nahezu gleiche Länge. Ferner sind die Aussparungen 69
und 73 im wesentlichen symmetrisch auf jeder Seite des Einlasses 39 angeordnet. Daher entspricht dem
vertieften Teil der konischen, durch den Austritt 41 gebildeten Zapfenoberfläche eine diametral gegenüber
angeordnete, ausgesparte Fläche gleichen Umfangs, jedoch ist die letztere Oberfläche in zwei
Hälften geteilt, die in entgegengesetzten Richtungen bei gleichen Abständen vom Austritt axial
verschoben sind, wobei völliges Gleichgewicht zwischen diesen ausgesparten Flächen auf entgegengesetzten
Seiten besteht. Ebenso sind die Aussparungen 67 und 71 diametral gegenüber dem
Einlaß 39, jedoch axial verschoben angeordnet, so daß sie beiderseits des Austritts 41 liegen. Sie
sind derart bemessen, daß die Aussparung in der Konusfläche des Gehäuses, die durch den Einlaß
gebildet wird, in bezug auf die Achse der Konusfläche durch die Aussparungen 67 und 71 ausgeglichen
wird. Überdies gleichen sich alle Aussparungen in bezug auf eine zur Papierebene in
Fig. ι senkrechte und in die Mitte zwischen Einlaß und Austritt gelegte Linie einander aus.
Die Ansätze des Zapfens bestehen aus röhrenförmigen, etwas konischen Flanschen 75, yj, die
auf der Peripherie der Abschluß wände 51, 53, der Taschen sitzen und durch radiale Wände verstärkt
sind. In der Außenfläche des Flansches 75 sind vier untiefe, rechteckige Aussparungen81,83,85,87
ausgeschnitten, während der übrige Teil dieser Fläche gegen die Ansätze 63, 65 des Gehäuses eine
Abdichtung bildet und sich auf ihnen abstützt/ Der Flansch yy ist mit vier ähnlichen Aussparungen
versehen, von denen nur zwei, 89 und 91, in Fig. 1 gezeigt sind. Diese acht Aussparungen haben eine
Peripherielänge, die gleich der Peripherielänge der Taschen ist, gemessen längs der Konusfläche, und
ihre axiale Abmessung beträgt etwa die Hälfte derjenigen der Taschen. Auf jeder Seite sind die
Aussparungen etwa gleich weit von den Abschlußwänden 51, 53 angeordnet, und ihre axial gerichteten
Begrenzungsränder liegen diametral gegenüber den axial gerichteten B egrenzungs rändern
der entsprechenden Taschen. Daher befinden sich, entsprechend der durch jede der Taschen gebildeten
Aussparung in der Konusfläche des Zapfenmittelteils, zwei Aussparungen in den Enden des Zapfens,
die diametral gegenüber der erstgenannten Aussparung liegen und eine gleich große Gesamtfläche
wie diese haben.
Die oberen Aussparungen 69, 73 in den Seitenansätzen des Gehäuses stehen mittels durchgehender
Löcher 93, 95 und einer Leitung 97 in Verbindung mit dem Innern des Kochers 13, wobei der
darin vorherrschende Druck auf die beiden geschlossenen Druckkammern übertragen wird, die
durch die genannten Aussparungen 69, 73 und die Aussparungen in den Enden des Zapfens, die damit
vorläufig in Verbindung stehen, gebildet werden. Wegen der oben beschriebenen Lage der Aussparungen
in den Ansätzen des Gehäuses und des Zapfens, die über die Leitung 97 unter Kocherdruck
gesetzt werden, also diametral gegenüber dem Austritt und den damit in Verbindung stehenden
Taschen, werden die beiden Zapfenansätze durch Kräfte beeinflußt, die wenigstens zum größten Teil
die seitlichen Kräfte ausgleichen, die von der Unterseite auf den Mittelteil des Zapfens wirken.
Die in den Seitenansätzen des Gehäuses durch die unteren Aussparungen 67, 71 gebildeten
Räume sind an eine Leitung 99 angeschlossen, die vorzugsweise in den Einfülltrichter 11 endet, jedoch
auch zu einer anderen Stelle führen kann, wo atmosphärischer Druck oder Niederdruck vorherrscht.
Über die genannte Verbindung wird der atmosphärische Druck in die Kammern übertragen,
die durch die Aussparungen 67, 71 und die damit in Verbindung stehenden Zapfenaussparungen gebildet
werden, wobei auch der auf den Zapfen wirkende Seitendruck im Einlaß ausgeglichen wird.
Die genannte Leitung 99 ist mit durch die Abschlußwände 25, 35 des Gehäuses ragenden Zweigleitungen
versehen, die dazu dienen, Kochergase abzuleiten, die etwa am Zapfen vorbei eingedrungen
sind.
In der gezeigten Stellung des Zapfens ist die Tasche 45 völlig von jeder Verbindung mit anderen
Räumen abgeschnitten. Unter der Voraussetzung, daß der Zapfen im Uhrzeigersinn rotiert, wäre die
genannte Tasche genau geschlossen, wenn die Wand 59 den rechten Rand des Einlasses 39 erreichen
würde. Der Druck in der Tasche, der 'bis
dahin gleich dem 'Druck itn Einlaß war, wird im
wesentlichen aufrechterhalten, nimmt jedoch infolge
Eindringens von Kochergasen längs der Wand 61 etwas zu. Die Aussparungen 8r in den Zapfenansätzen,
die diametral gegenüber. der genannten Tasche 45 liegen, wurden gleichzeitig von der Verbindung
mit den Aussparungen γι abgeschnitten,
wo derselbe Druck wie im Einlaß herrscht, und der Druck darin wird ebenfalls infolge Leckstellen
längs des zwischen den Aussparungen 81 und 83 gelegenen Zapfenteils zunehmen. Daher wird sogar
der Druck in der Tasche 45 durch einen Gegendruck auf die Enden des Zapfens ausgeglichen. Da jedoch
die Aussparungen 81 ein geringeres Gesamtvolumen besitzen als dasjenige der Tasche 45, werden Leckgase
den Druck in den Aussparungen Sr schneller erhöhen als in der Tasche 45, und daher wird das
Gleichgewicht nicht in allen Stellungen vollständig sein.
Dasselbe gilt für die Tasche 49. Wenn die Wand 515, den linken Rand des Austritts 41; erreicht
hat und damit die Tasche 49 abschließt, so herrscht darin zunächst derselbe hohe Druck wie im Austritt,
jedoch nimmt dann dieser hohe Druck infolge Leckstellen längs der Wand 57 ab. Die Aussparungen 85 im Endansatz des Zapfens wurden
gleichzeitig von der Verbindung mit der Aussparung 75 abgeschnitten, worin Kocherdruck
herrscht, und daher wird der Druck in diesen
Aussparungen zunächst infolge Leckens ebenfalls abnehmen, jedoch etwas schneller als in der
Tasche 49 infolge des geringeren Volumens der - Aussparungen 85.
Eine öffnung 101 im Mittelabschnitt des Gehäuses
ist so angeordnet, daß sie verhältnismäßig bald, nachdem die Tasche 49 durch die Wand 55
geschlossen worden ist, durch die Wand 57 aufgedeckt wird. Diese öffnung steht mittels einer
Leitung 103 mit der Seite des Einfülltrichters π
in Verbindung. Das in der Tasche 49. vorhandene, unter hohem Druck stehende Gas wird durch diese
Leitung abgeführt, wobei der Druck darin verhältnismäßig schnell auf atmosphärischen Druck
abnimmt. Daher verbleibt kein wirklicher Druckunterschied zwischen der Tasche 49 und dem Einlaß
39, wenn sie in einer späteren Stellung miteinander in> Verbindung gesetzt werden. Durch Ableiten
des Druckgases durch die Leitung 103 wird die Einführung von Spänen in die Taschen erleichtert,
wobei die' Späne keinem Gasgegenstrom im Einlaß oder im Fülltrichter begegnen.
IJm den beim Aufdecken der Öffnung in der
Tasche 49 auftretenden "Druckabfall auszugleichen, ist jeder der Seitenansätze des Gehäuses mit einer
besonderen öffnung 105 versehen, und diese zwei
öffnungen sind diametral gegenüber der Öffnung
iöi angeordnet und mittels Leitungen Ί07 mit dem
Fülltrichter 11 verbunden. Daher werden die Aussparungen
85 gleichzeitig mit der Tasche 49 mit •So dem atmosphärischen Druck in Verbindung gesetzt,
so daß der Druck in der Tasche 49 durch den Druck in den beiden Aussparungen 85 selbst in der gezeigten
Stellung der Tasche 49 ausgeglichen wird.
Die Aussparungen 85 haben einen Gesamtinhalt, der kleiner ist als die Tasche 49, und werden daher vom
Gas schneller entleert; demzufolge ist der Druckausgleich während einer kurzen Zwischenzeit nicht
vollkommen. Andererseits ergibt sich bei untiefer .Ausführung der Aussparungen 85 der .Vorteil, daß
die für den Druckausgleich erforderliche und durch die genannten Aussparungen abgelassene Gasmenge
gering ist.
Wie oben beschrieben, werden die Seitendrücke auf den Zapfen nur annähernd ausgeglichen, was
jedoch für die Praxis genügt. Es ist kaum möglich, einen vollkommenen Ausgleich zu erzielen, und
zwar wegen ungleicher Leckverhältnisse, der konischen Form des Zapfens, der veränderten Lage des
Zapfens im Gehäuse nach seiner Nachstellung infolge Verschleißes usw. Daher liegt es im Rahmen
der Erfindung, daß sie absichtlich nicht auf. einen vollkommenen Ausgleich abzielt. So kann z. B. die
gesamte axiale Länge der Aussparungen 6(71, 69, und 73 in den Gehäuseansätzen beträchtlich
kurzer sein als die axiale Länge des Einlasses und des Austritts 41. Dies beruht darauf, daß dadurch
verursachte Gleichgewichtslosigkeit belanglos ist im Vergleich mit anderen Ursachen eines unvollkommenen
Druckausgleiches.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Drehschieber zum Einbringen von Holzspänen, Stroh oder ähnlichen cellulosehaltigen! Fasermaterial in ein Druckgefäß, bestehend aus einem Gehäuse mit einer vorzugsweise im Oberteil angeordneten Einlaß- und einer dieser diametral gegenüber angebrachten Austrittsöffnung sowie aus einem im wesentlichen horizontal angeordneten Zapf en, der in diesem Gehäuse drehbar und mit einer oder mehreren Taschen versehen ist, die im Betrieb abwechselnd mit der Einlaß- und Austrittsöffnung des Gehäuses in Verbindung' gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und der Zapfen beiderseits ihrer mit Ein- und Austrittsöffnungen bzw. Taschen versehenen Mittelteile axial erweitert und als Druckkammern dienende Aussparungen in den Berührungsflächen der Ansätze des Gehäuses und des Zapfens angeordnet sind.2. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen auf der Innenfläche der Ansätze des Gehäuses angeordnet sind, die diametral gegenüber der Austrittsöffnung liegen. " '3,. Drehschieber nach Anspruch 1 oder U1 dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen in der Oberfläche der Zapfenansätze angeordnet sind, wobei diese Aussparungen in jedem Ansatz diametral gegenüber je einer gesonderten Aussparung der Taschen liegen..4. Drehschieber nach Anspruch 2 oder 3,, dadurch gekennzeichnet, daß die; Aussparungen in den Ansätzen des Gehäuses und/oder desZapfens von nahezu derselben Größe beiderseits des Gehäuse- oder Zapfenmittelteils sind und zu ihm symmetrisch liegen.5. Drehschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral gegenüber der Austrittsöffnung liegenden Aussparungen in den Gehäuseansätzen in Verbindung mit der Austrittsöffnung oder einem damit verbundenen Gefäß stehen.6. Drehschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral gegenüber der Einlaßöffnung liegenden Aussparungen in den Gehäuseansätzen in Verbindung mit der Einlaßöffnung oder mit der Atmosphäre stehen.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen5615 12.52
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