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Ventil für pneumatische Anlagen zum Fördern von Zement und ähnlichen
pulverförmigen Stoffen mit hoher Verschleißwirkung Der in der Mahlstation einer
Zementfabrik gemahlene Zement wird häufig in eine schematisch in Fig. I dargestellte
Apparatur zwecks weiterer in zeitlichen Abständen erfolgender Förderung abgegeben.
Eine solche Vorrichtung besitzt einen senkrechten zylindrischen Behälter F mit konischem
Boden und einer Einlaßöffnung I, durch welche der Zement eingeführt wird. Ein Ventil
mit einem Ventilkegel IK, welcher mit einem Gummiventilsitz IS zusammenarbeitet,
ist an der Einlaßöffnung I angebracht. Das Ventil wird so betätigt, daß es die Zufuhr
unterbricht, wenn der Zement in dem Behälter bis zu einem solchen Ausmaß eingefüllt
ist, daß eine vorbestimmte Materialhöhe in dem Behälter erreicht ist. Nach dem Schließen
des Ventils wird Druckluft in den Behälter durch besondere Düsen M eingeführt, wodurch
der Zement durch eine an dem Boden des Behälters angeschlossene Auslaßleitung entleert
wird. Gleichzeitig wird Druckluft durch eine an der Verbindung zwischen dem Auslaßrohr
U und dem Behälterboden angebrachte Düse B eingeführt, um so eine Art Ejek-
tion
in dem Auslaßrohr U zu erzeugen. Wenn der Behälter fast entleert ist, wird die Zufuhr
von Druckluft abgestellt und der in dem Behälter herrschende Druck auf den atmosphärischen
durch -Öffnung eines Entlüftungsventils UV an der Spitze des Behälters verringert,
bevor das Ventil in dem Einlaß 1 - für eine weitere Zuleitung von Zement in den
Behälter geöffnet wird. Obwohl die verschiedenen Formen derartiger Fördervorrichtungen
erheblich in der Ausführung verschieden sein können, arbeiten sie im allgemeinen
nach diesem Prinzip und gewöhnlich automatisch über ein System von Druckluftventilen,
Hebeln und Anzeigern. Hierbei wird das Einlaßventil selbsttätig geschlossen, wenn
die vorbeschriebene Materialhöhe erreicht ist. Unmittelbar anschließend wird der
Behälter dann durch Einführung von Druckluft entleert, und das Entlüftungsventil
UV und das Einlaßventil für Zement werden dann geöffnet. Außer in der Zement industrie-
werden solche Apparate in anderen Industrien verwendet, in welchen pulverförmige
Stoffe in vorteilhafter Weise nach diesem Verfahren gefördert werden.
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Wenn jedoch die Vorrichtung für das Fördern pulverförmiger Stoffe
mit erheblicher Scheuerwirkung, wie z. B. Zement, verwendet wird, entstehen Schwierigkeiten
infolge der Neigung- des pulverförmigen Stoffes mit der Druckluft durch Leckstellen
in dem Behälter zu entweichen. Das Ergebnis hiervon ist eine starke Abnutzung der
dieser staubhaltigen Druckluft ausgesetzten Teile.
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Die Teile der Vorrichtung, welche einer solchen Abnutzung am meisten
unterworfen sind, sind die-Teile des Einlaß- und des Entlüftungsventils. Es ist
schwierig, diese Ventile genügend dicht gegenüber den hohen Drücken zu halten, welche
zum Entleeren des Behälters verwendet werden und im allgemeinen etwa 5 kg/cm2 betragen.
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Bei dem Einlaßventil wird der Gummiventilsitz IS für den Ventilkegel
1K rasch schlecht werden und sich verbrauchen wegen der verhältnismäßig hohen Temperatur
des zugeführten Zements.
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Daher wird bald Zementteilchen enthaltende Druckluft an dem Ventilkegel
IK vorbeistreichen und Nuten beträchtlicher Größe in ihm hervorrufen, wodurch die
Leckverluste vergrößert werden. Diese Wirkung wird trotz aller Bemühungen, den Ventilkegel
so widerstandsfähig wie möglich durch seine Herstellung aus legierten und sogar
thermisch behandelten Stählen hoher Qualität zu machen, eintreten.
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Das Entlüftungsventil ist naturgemäß entsprechenden Einwirkungen
ausgesetzt. Da ferner das Entlüftungsventil vor dem Einlaßventil geöffnet werden
muß, um einen Ueberschuß an Druckluft herauszulassen, so sind seine Teile einer
starken Abnutzung durch den von der Druckluft mitgenommenen Zement unterworfen,
wenn das Ventil zur Ausübung seiner Funktion geöffnet wird.
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Wegen der Schwierigkeiten zur Erhaltung eines genügend zuverlässigen
Arbeitens und Abdichtens der Ventile durch andere Mittel ist es notwendig gewesen,
Ventilsitze aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Stoff zu benutzen und diese
Ventilsitze regelmäßig in bestimmten Zeiträumen zu ersetzen. Indessen ist mit einem
solchen Ersatz nur geringe Unbequemlichkeit verbunden, da er leicht und in -kurzer
Zeit auszuführen list, und die Kosten eines neuen Ventilsitzes verhältnismäßig klein
sind.
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Trotz häufigen Ersatzes des Gummisitzes IS des Einlaßventils für
die Zementzufuhr zu dem Behälter F (ein derartiger Ersatz findet etwa alle 3 Wochen
bei kontinuierlichem Betrieb statt) ist der Ventilkegel 1K solcher Abnutzung unterworfen,
daß es bisher kaum möglich gewesen ist, ihn länger als 5 bis 6 Wochen zu gebrauchen.
Im Verlauf dieser Zeit ist die Abnutzung so stark geworden, daß die Zeit zur Entleerung
des Behälters in merklicher Weise infolge des durch die Leckage verursachten Druckabfalls
beeinträchtigt wird. Infolgedessen muß auch der Ventilkegel 1K häufig ersetzt oder
durch Aufschweißen von Material auf ihn und anschließendes Behandeln auf einer Drehbank,
um ihm die ursprüngliche Gestalt wiederzugeben, ausgebessert werden. Da der Ventilkegel
bisher im Hinblick auf die starke Abnutzung aus einem legierten Stahl hoher Qualität
gemacht wurde; sind Herstellung und Reparatur dieses Kegels ziemlich kostspielig.
Da ferner der Ersatz des Ventilkegels eine erhebliche Unterbrechung des Betriebes
und einen beträchtlichen Aufwand von Handarbeit erfordert, ist gs augenscheinlich,
daß erhebliche Vorteile durch Verlängern der Lebensdauer der Ventilbestaffdteile
erhalten werden, vorzugsweise in Verbindung mit einer erheblichen Verringerung der
Kosten für solch neue Bestandteile. Dies gilt naturgemäß auch für die Teile des
Entlüftungsventils.
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Trotz der bisherigen großen Anstrengung zur Lösung dieses Problems
besitzt ein Ventilkegel IK für das Speiseventil aus einem - hochqualifizierten Stahl
nur solch eine beschränkte Lebensdauer.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die Aufgabe der Verlängerung der Gebrauchsdauer
solcher Ventile gleichzeitig mit der Verringerung der Kosten zur Herstellung der
Bestandteile, welche infolge der Scheuerwirkung der Fördervorrichtung häufig ersetzt
werden müssen, zu lösen. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
die Ventilbestandteile, welche einer scheuernden Einwirkung während des Betriebes
unterworfen sind, insbesondere der Ventilkegel in dem Einlaßventil der Fördervorrichtung,
aus einem keramischen Stoff gemacht werden. Dieser keramische Stoff kann vorteilhafterweise
aus echtem Feldspatporzellan von der Art bestehen, wie es für elektrische Isolatoren,
insbesondere Hochspannungsisolatoren, verwendet wird. Gewünschtenfalls können die
einzelnen Teile in der üblichen Weise glasiert werden, obwohl sich auch nicht glasierte
Teile als sehr geeignet erwiesen haben. Durch Herstellung des Ventilkegels gemäß
der Erfindung werden die ursprünglichen Kosten eines Materialeinlaßventils auf ein
Mindestmaß im Vergleich zu den bisherigen Kosten verringert. Gleichzeitig besitzt
ein kerami-
scher Ventilkegel eine die Lebensdauer eines Stahlkegels
weit überschreitende Lebensdauer. Diese keramischen Kegel erwiesen sich als vollkommen
unbeschädigt nach mehr als 4 Monaten stetigen Betriebs, während, wie bereits erwähnt,
Stahlkegel bereits nach sechswöchiger Betriebsdauer so stark abgenutzt sind, daß
sie weggeworfen werden müssen.
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Die Vorteile bei der Anwendung keramischen Materials gerade bei Hochdruck-Zementtransportapparaten
sind verblüffend. Der Herstellungspreis beträgt nur etwa IOO/F des Herstellungspreises
für die bisher angewandten Stahlteile, und die Lebensdauer für Ventilkegel aus keramisclhem
Material ist mehr als das zwanzigfache der Lebensdauer für entsprechende Kegel aus
Stahl. Gewiß war von anderen technischen Gebieten her bekannt, metallene Ventilteile
durch entsprechende Teile aus Porzellan zu ersetzen. Der Gedanke, einen entsprechenden
Austausch der Ventilteile in einer Zementpumpe vorzunehmen, hat aber sehr fern gelegen.
Denn obwohl pneumatische Förderapparate mit Ventilteilen aus Stahl, legierten Stählen
oder legiertem Gußeisen in der Zementindustrie seit mehr als 25 Jahren in Verwendung
sind und entsprechende Ventilteile aus keramischem Material weniger als 5 Olol der
bisherigen aus Metall kosten, hatte bisher niemand einen derart vorteilhaften Vorschlag
gemacht.
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Der Grund, weshalb keramischer Stoff für die Ventilteile nicht zu
benutzen versucht wurde, ist einfach der, daß bei Behältern von der Art des mit
F auf der Zeichnung dargestellten, welche großen Luftdrücken standhalten sollen,
äußerst kräftige Materialien sowohl für den Behälter selbst als auch für die Ventilteile
erfordert werden. Der Versuch, keramische Materialien, die sehr zerbrechlich sind,
dabei zu verwenden, hatte somit für den Fachmann etwas Abschreckendes, und die tatsächlich
damit erzielten Vorteile konnten in keiner Weise vorausgesehen werden.
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Ein zusätzlicher Vorteil bei der Verwendung von keramischen Kegeln
für die erwähnten Speiseventile ist eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer
der Gummisitze. Diese sind doppelt solange brauchbar, wahrscheinlich weil die Leckverluste
nicht durch die Abnutzung des Kegels vergrößert werden. Auch bleibt die Entleerungszeit
des Behälters im wesentlichen während der ganzen Zeit unverändert, in welcher der
keramische Kegel unversehrt bleibt.
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Entsprechende Vorteile haben sich in bezug auf das Entlüftungsventil
ergeben, wenn die von der staubbeladenen Druckluft umgebenen Ventilbestandteile
(insbesondere ein außerhalb des Ventilkegels angebrachter und bisher aus einem kostspieligen
hochlegierten Stahl hergestellter Deckel) durch Teile aus keramischem Material ersetzt
werden.
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Zur Herstellung eines keramischen Ventilkegels für das Speiseventil
der erwähnten Vorrichtung wurde es für zweckmäßig gefunden, um die Anderung anderer
Teile der Fördervorrichtung zu vermeiden, den keramischen Kegel mit einer Bleifüllung
in einer solchen Weise zu belasten, daß sein Gewicht etwa dem Gewicht der bisher
verwendeten Stahlkegel entspricht. Demgemäß besitzt der keramische Kegel den in
Fig. 2 der Zeichnung wiedergegebenen Aufbau. Diese Figur ist ein axialer Schnitt
durch den auf seiner Führungswelle angeordneten Kegel.
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In Fig. 2 bezeichnet I einen aus keramischem Material hergestellten
Ventilteil, 2 ist eine Bleifüllung im - Innern des Ventilkörpers und 3 eine Scheibe,
um die Lage der Bleifüllung zu sichern.
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Die Führungswelle 4 ist mit einem Ansatz und mit einem Gewindekopf
versehen, durch welchen der Kegel mittels einer Mutter 5 festgehalten wird, so daß
er ersetzt werden kann. Die elastische Pakkung 6 dient zum Schutz des keramischen
Kegels, wenn die Mutter 5 angezogen wird. Vorzugsweise paßt der Gewindekopf der
Welle 4 dicht in die mittlere Bohrung des Kegels.
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Die gezeigte Ausführungsform des keramischen Kegels ist nur als ein
Beispiel anzusehen. Auf die Bleifüllung kann verzichtet werden, wenn der Regelmechanismus
des Ventilkegels im Hinblick darauf ausgeglichen wird, daß der keramische Ventilkegel
ein geringeres spezifisches Gewicht als die bisher verwendeten Stahlkegel besitzt.
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PATENTANSPRECIIE: I. Ventil für pneumatische Anlagen zum Fördern
von Zement und ähnlichen pulverförmigen Stoffen mit hoher Verschleiß wirkung, dadurch
gekennzeichnet, daß als Ventilteile, welche während des Betriebes der Anlage einer
Abnutzung durch das geförderte Material ausgesetzt sind, solche aus einem keramischen
Werkstoff verwendet werden.