EP3300505A1 - Vorrichtung und verfahren zum fördern von schüttgut - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum fördern von schüttgut

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EP3300505A1
EP3300505A1 EP16708599.2A EP16708599A EP3300505A1 EP 3300505 A1 EP3300505 A1 EP 3300505A1 EP 16708599 A EP16708599 A EP 16708599A EP 3300505 A1 EP3300505 A1 EP 3300505A1
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EP
European Patent Office
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seal
bulk material
conveying
sealing element
dynamic seal
Prior art date
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Application number
EP16708599.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3300505B1 (de
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Peter Schweizer
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Schenck Process Europe GmbH
Original Assignee
Schenck Process Europe GmbH
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Publication date
Application filed by Schenck Process Europe GmbH filed Critical Schenck Process Europe GmbH
Publication of EP3300505A1 publication Critical patent/EP3300505A1/de
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Publication of EP3300505B1 publication Critical patent/EP3300505B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/09—Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/154—Pushing devices, e.g. pistons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/158—Screws

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying bulk material according to the
  • the bulk material which may be pasty, powdery, lumpy, free-flowing / free-flowing or cohesive conveyed to be conveyed into a pressure chamber.
  • Such conveyors or pumps are used for introducing dry bulk materials, such as e.g. Coal, in a pressurized space, such as a gasification reactor used.
  • the bulk material to be conveyed has an effect on the sealing effect of the components insofar as the components wear faster or slower depending on the nature of the bulk material. In the design of such conveyors must therefore often with respect to the
  • Material plug are compacted. This is difficult especially with inhomogeneous materials and also entails a high degree of wear on the components coming into contact with the stopper.
  • the object of the present invention in contrast, is to promote bulk material with the least possible energy expense in a pressure chamber and to guarantee the promotion regardless of fluctuating material properties.
  • the invention provides a device for conveying bulk material with a movable conveying member and a fixed relative to the conveying member outer wall, wherein the device can be placed under pressure or with a further processing chamber or a pressure chamber for receiving and
  • a dynamic seal seals the differential pressure between the processing chamber and
  • Seal which is arranged in the conveying device, the differential pressure between further processing chamber and the upstream areas, such as the ambient pressure or a bulk stock, must withstand.
  • a dynamic seal is a component or an element to
  • sealing element is provided differently than in known conveying devices only from a partial flow of the bulk material to be conveyed and / or a separate sealant supply.
  • Sealant flow must be applied.
  • only a part of the bulk material is thereby changed in terms of its original properties, so that there is no need to restore the original properties before entering or entering the pressure chamber.
  • the sealing element from the bulk material or separate sealant acts like a regenerable sacrificial seal and the abrasion that inevitably occurs during operation can be used / further processed in the gasification process.
  • Forming conveyor are compensated by the regeneration of the sealing element with the bulk material or sealant and the associated filling of the wells in the course of the process.
  • a conveyor with very long service life is low
  • the sealing element of the dynamic seal as a primary or
  • Sealing element of the dynamic seal made entirely of the material of the
  • the sealing element can have a conventional shaping envelope component and the filling of this envelope component from the partial flow of the bulk material or the sealant stream can be provided as a secondary seal. In the secondary seal, the sealing effect of the sealing element results from the
  • a development of the invention provides that the dynamic seal is provided as a translational or rotary seal on the movable conveyor member or the fixed outer wall of the conveyor.
  • this can be used, for example, in a conveying device which comprises a cylinder and in which a piston which can be moved back and forth in the cylinder as the conveying member is provided.
  • the dynamic seal can be arranged both radially on the cylinder wall or on the piston.
  • the sealing element of the dynamic seal in the form of the material template or material seal may be formed as a sealing jacket.
  • the sealing jacket has the smallest possible wall thickness, on the one hand is large enough to withstand the forces and pressures occurring during operation and on the other hand is so small that only a small mass and / or a small volume of Material template or material seal is present.
  • the sealing effect is improved when the compression device, the compression path traveled by the compression device, the sealing space, the cylinder, the shape and the resistance of the piston are coordinated so that when compacting is effected by the compression device a radial outward strut of the sealing material is forced becomes.
  • the sealing element of the dynamic seal may also be arranged as a plug or disk on the end face of the reciprocating piston.
  • an already compacted plug or an already compacted disk can be used, or a compression device can be arranged so that sealing material spent in the conveyor device can be processed into a sealing element.
  • Seal can be the partial flow of the bulk material and / or the separate
  • Sealant one additive or several additives are added.
  • these additives have only characteristics that are inert with respect to the further processing in the pressure chamber.
  • the material property of the bulk material to be conveyed does not flow through the separate sealant or adversely affect the additives.
  • water oil
  • oil such as waste oil, graphite, fat or others
  • Lubricant preferably with good lubricity and / or lubricating properties conceivable.
  • a development of the invention also provides that the sealing element of the dynamic seal is provided from a pasty or liquid material. This property can be adjusted for example by the addition of liquid additives in its expression. Advantage of this feature is the improved eligibility of the sealing element for the purpose of regeneration. This is worn away
  • the invention provides a method for conveying bulk material in a pressurized space, in which for sealing a
  • Seal element of a dynamic seal from a partial flow of the bulk material flow to be delivered and / or a separate sealant stream is formed.
  • sealant which is supplied to the bulk material flow during operation of the conveying device, is removed from a separate sealant stream, this can be used together with the bulk material to be conveyed in the pressure chamber or the
  • Sealant that has been removed from the bulk material stream and added to the additive to possibly improve the cohesion or slip properties.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a
  • FIG. 2 shows a section along the line II through the conveying device from FIG. 1 in the region of a sealant supply unit;
  • FIG 3 shows the state of the conveying device when removing a compression device from a generated sealing element and with simultaneous movement of a piston of the conveying device in the direction of a further processing chamber.
  • Fig. 4 shows the state of the Aufthezubeggis of the piston
  • FIG. 5 shows the state of the conveying device in the pressurization of the
  • Fig. 6 shows the moment of introduction of the bulk material
  • FIG. 8 shows a second embodiment of a conveyor according to the invention
  • Fig. 9 is an illustration of the method according to the invention.
  • a first embodiment of a conveyor device 1 is shown.
  • the conveying device 1 is designed as a solid pump. It has as a fixed outer wall a cylinder 3 and as a movable conveying member a piston 8.
  • the fixed outer wall 3 also defines a working space 2 in which the piston 8 can be moved back and forth along a longitudinal axis 7.
  • Working space 2 can be filled with bulk material 4.
  • the bulk material 4 is from a
  • Removed bulk material supply comprising a feed device 5 with a screw conveyor 6.
  • a sealing gap 0 is present between the outside of the piston 8 and an inner side or inner surface 9 of the cylinder 3, a sealing gap 0 is present.
  • the sealing gap 10 is sealed by a dynamic seal whose sealing element 11 is provided in the form of a primary seal or material seal.
  • the sealing element 11 is annular and has an inner surface 12 which abuts a conical outer surface 13 of the piston 8.
  • the piston 8 has a slot 14 in the manner of a slot in which a pin 15 of a compression device 16 is guided.
  • the compression device 16 is designed in the manner of a hollow-drilled shaft.
  • the sealing element 1 1 is composed of a partial flow of the bulk material 4, but also contains a small amount of additive and / or bulk different
  • the bulk material 4 to be processed is first supplied from a raw material supply 17 to a flow divider or a delivery flow divider 18. In doing so, e.g. 90% of the bulk material to be conveyed via filter, sieving, crushing, rolling or grinding operations fed directly to the feeder 5 and the remaining 10% of the material, after the same or similar preprocessing steps supplied to a Dichtelementzu Glassmaschine 19 shown in Fig. 2.
  • the Dichtelementzu Swiss Republic Switzerland 19 can be formed as a "side feeder” or "top feeder". Shown is a so-called “side feeder”, in which the bulk material to be conveyed is introduced via a lateral inlet into the working space 2 of the conveyor device 1. As can be seen from FIG. 1
  • Dichtelementzu Switzerland 19 are optionally supplied via an additive strand 20, an additive and mixed with the partial flow 26 of the bulk material flow.
  • the lower end of the cylinder 3 has an outlet which is in a
  • Further processing chamber 23 protrudes. This outlet is closed by a closure member 21, so that in the working space 2 of the cylinder 3, the corresponding pressure for further processing can be established.
  • a sealing space for forming the sealing element 1 1 of the dynamic seal is shown as a primary seal or material seal.
  • Sealing element 1 1 retained to the inner wall of the working space 2. This opens a gap 4, whose volume is approximately the volume of wear worn sealing element corresponds. This volume is then replenished in the region of the sealing element supply unit 19 and thus regenerated.
  • Fig. 5 it is visible how in a subsequent step, the bulk material 4 is compressed from the material flow to be conveyed in the working space 2 of the cylinder 3 and a pressure chamber 23 corresponding pressure is built up, which can be realized only by the presence of the Dichtelments 11 ,
  • the working space 2 of the conveyor device 1 can be opened approximately via an auxiliary piston 22 and a discharge of the bulk material 4 shown in FIG. 6 is made possible. Essentially, however, not the bulk material 4 is compressed, but only the working space 2 on the pressure, as it prevails in the further processing chamber 23, brought. After the compression phase of FIG. 5 and the ejection phase of FIG. 6, the working space 2 of the cylinder 3 is again opposite to the
  • FIG. 8 shows a second embodiment 24 of a conveyor system 1 according to the invention.
  • two conveyor systems 1 according to the invention used perpendicular to each other.
  • Both conveyor systems 1 have an outlet opening, which in a
  • Further processing chamber 23 opens, which, for example, part of a
  • Conveyors 1 of the Au adoptedvorgang in which a cylinder then takes place when just at the other cylinder, the compression phase is in progress.
  • FIG. 9 again schematically illustrates the process of conveying the bulk material into the further processing space 23.
  • the bulk material stream to be conveyed is split at a feedstream splitter 18 into a main flow and a partial flow 26.
  • Addtive may be added from an additive strand 20 for the manufacture of a sealing element in the form of a material seal.
  • the production of the dynamic seal as a primary or secondary seal can take place in a separate step 27.
  • a material seal in the form of a disc or plug can be made. This can be done either with the addition of additives or by pure compression.
  • the partial flow 26 also for the production of a
  • Processing process itself can be produced or introduced as a finished seal in the conveying process.
  • the advantage of the conveying device according to the invention and the conveying method according to the invention is that the energy used to seal the
  • compacting or continuously compacting promotional devices can be significantly reduced because not the entire bulk material flow or flow must be compressed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Fördern von Schüttgut, mit einem beweglichen Förderorgan und einer gegenüber dem Förderorgan feststehenden Außenwand, wobei die Vorrichtung mit einer Weiterverarbeitungskammer (23) zur Aufnahme und Weiterverarbeitung des Schüttguts (4) und eine dynamische Dichtung abdichtend gegenüber dem Differenzdruck zwischen Weiterverarbeitungskammer (23) und prozessaufwärt liegenden Bereichen eingesetzt ist. Dabei besteht ein Dichtungselement (11) der dynamischen Dichtung aus einem Dichtstoff in Form einer im Betrieb der Fördervorrichtung regenerierbaren Materialvorlage oder Materialdichtung, wobei das Dichtungselement (11) aus einem Teilstrom (26) des zu fördernden Schüttguts (4) oder einem separaten Dichtstoffvorrat vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut in eine Weiterverarbeitungskammer (23) oder einen druckbeaufschlagten Raum, bei dem zur Abdichtung gegenüber dem Differenzdruck ein Dichtungselement (11) einer dynamische Dichtung aus einem Teilstrom (26) des zu fördernden Schüttgutstrom und/oder einem separaten Dichtmittelstrom gebildet wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Fördern von Schüttgut
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Schüttgut gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut gemäß Anspruch 10. Dabei soll das Schüttgut, das pastöses, pulveriges, stückiges, frei fließbar / frei fließend oder zusammenhaltendes Fördergut sein kann, in einen Druckraum gefördert werden.
Derartige Fördervorrichtungen oder Pumpen, die auch als Trockenstoffpumpen bezeichnet werden, werden zum Einbringen von trockenen Schüttgütern, wie z.B. Kohle, in einen druckbeaufschlagten Raum, wie etwa einen Vergasungsreaktor, eingesetzt.
Bei der Verarbeitung von Kohle in Vergasungsreaktoren sind für einen effizienten Betrieb der Anlage hohe Temperaturen und/oder Drücke von 25 bar bis 80 bar üblich. Gerade im Hinblick auf die Vergasung von Kohle mit niedriger Qualität oder bei Brennstoffen aus Biomasse können bezüglich der Förderung des jeweiligen
Schüttguts bestimmte Anforderungen nicht außer Acht gelassen werden.
Üblicherweise sollen für die Bereitstellung des Grundmaterials, was dessen
Bewegung, Zerkleinerung, Klassifizierung und Lagerung beinhaltet, keine großen Kosten entstehen. Außerdem sollen die Fördervorrichtungen robust und preiswert sein und ein Entweichen von Prozessgases, das zu Druckverlusten führt, während des Fördervorganges weitgehend vermieden werden. Außerdem muss berücksichtigt werden, dass gerade Schüttgüter in Form von Brennstoffen sehr unterschiedliche Charakteristika aufweisen und häufig Schwankungen hinsichtlich Restfeuchte oder Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, grobkörnig sind oder sogar aggressive Eigenschaften oder die Oberfläche der Fördervorrichtung angreifende Beschaffenheit haben.
Der Verlust von Prozessgas, mit dem der erforderlich Druck in der Fördervorrichtung oder einem Arbeitsraum der Fördervorrichtung gegenüber dem Umgebungsdruck erzeugt wird, ist grundsätzlich von der jeweiligen Abdichtung des Arbeitsraumes abhängig. Zum einen gibt es Fördervorrichtungen, wie Kolbenpumpen,
Scheibenpumpen, Zellenadschleusen oder hintereinander angeordnete
Druckbehälter, bei denen einen Abdichtung mittels geometrisch definierter Bauteile
BESTÄTIGUNGSKOPIE erzielt wird. Zum Einsatz kommen mechanische Dichtungen, Kolbenringe, bzw.
weiche und harte gegeneinander laufende Dichtbauteile.
Das zu fördernde Schüttgut hat auf die Dichtwirkung der Bauteile insofern Einfluss, als die Bauteile je nach Eigenart des Schüttguts schneller oder langsamer erschleißen. Beim Design derartiger Fördervorrichtungen muss somit häufig bezüglich der
Dichtwirkung ein Kompromiss zwischen Verschleiß der Bauteile und deren Ersatz und der Dichtigkeit eingegangen werden.
Die meisten eingangs genannten Fördervorrichtungen oder Trockenstoffpumpen sind relativ teuer, haben einen hohen Energieverlust und sind in Summe sehr ineffizient.
Aus dem WO 95/06610 A1 oder der US 4 197 092 A sind beispielsweise
Fördervorrichtungen zu finden, die Dichtungen in Form von Materialstopfen aus zu verarbeitendem Material einsetzen. Dabei fördern diese Vorrichtungen das Material kontinuierlich in den Druckraum. Bei beiden ist jedoch sehr viel Energie notwendig, um den Materialstopfen so weit zu verdichten, dass die gewünschte Dichtwirkung erzielt wird. Das gesamte zu fördernde Schüttgut muss bei dem Förderprozess entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich auf die Dichte des gewünschten
Materialstopfens verdichtet werden. Dies ist gerade bei inhomogen Materialien schwierig und zieht zudem einen hohen Verschleiß an den mit dem Stopfen in Kontakt kommenden Bauteilen nach sich.
Außerdem muss das gesamte Fördergut vor dem Fördervorgang soweit aufbereitet werden, dass dieses die Vorrichtung und die Verdichtungsstrecke passieren kann. Dies erhöht den Aufwand an die Aufbereitung des Schüttguts vor dem Förderprozess. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, Schüttgut mit einem möglichst geringen energetischen Aufwand in einen Druckraum zu fördern und die Förderung unabhängig von schwankenden Materialeigenschaften zu garantieren. Die aus dem Stand der Technik bekannten und vorgenannten Nachteile sollen dabei überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen und Gegenstand der Unteransprüche. Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Fördern von Schüttgut mit einem beweglichen Förderorgan und einer gegenüber dem Förderorgan feststehenden Außenwand bereitgestellt, wobei die Vorrichtung unter Druck setzbar ist oder mit einer Weiterverarbeitungskammer oder einem Druckraum zur Aufnahme und
Weiterverarbeitung des Schüttguts verbunden ist. Eine dynamische Dichtung dichtet dabei den Differenzdruck zwischen Weiterverarbeitungskammer und
prozessaufwärtsliegenden Bereichen ab. Dies bedeutet, dass die dynamische
Dichtung, die in der Fördervorrichtung angeordnet ist, dem Differenzdruck zwischen Weiterverarbeitungskammer und den prozessaufwärtsliegenden Bereichen, beispielsweise dem Umgebungsdruck oder einem Schüttgutvorrat, standhalten muss. Unter einer dynamischen Dichtung ist dabei ein Bauteil oder ein Element zu
verstehen, das für die Dichtwirkung zwischen einem beweglichen Teil und einem feststehenden Teil der Fördervorrichtung sorgt. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Dichtungselement der dynamischen Dichtung aus einem Dichtstoff in Form einer im Betrieb der Fördervorrichtung regenerierbaren Materialvorlage oder
Materialdichtung vorgesehen, wobei das Dichtungselement anders als bei bekannten Fördervorrichtungen lediglich aus einem Teilstrom des zu fördernden Schüttguts und/oder einem separaten Dichtstoffvorrat bereitgestellt wird.
Dies hat den Vorteil, dass keine Energie zur Verdichtung des gesamten
Schüttgutförderstroms, sondern lediglich für den Teilstrom oder den separaten
Dichtstoffstrom aufgebracht werden muss. Außerdem wird dadurch auch nur ein Teil des Schüttgut hinsichtlich seiner ursprünglichen Eigenschaften verändert, so dass keine Notwendigkeit zur Wiederherstellung der ursprünglichen Eigenschaften vor dem Eintritt oder bei Eintritt in den Druckraum besteht.
Dennoch wirkt das Dichtelement aus dem Schüttgut oder separaten Dichtstoff wie eine regenerierbare Opferdichtung und der zwangsläufig im Betrieb auftretende Abrieb kann im Vergasungsprozess mit verwendet / weiterverarbeitet werden.
Riefen oder Vertiefungen, die sich durch Verschleiß etwa auf der Innenseite der
Fördervorrichtung bilden, werden durch die Regeneration des Dichtelements mit dem Schüttgut oder Dichtstoff und die damit verbundene Auffüllung der Vertiefungen im Laufe des Prozesses ausgeglichen. Somit ist eine Fördervorrichtung mit sehr hohen Standzeiten bei niedrigen
Energiekosten für die Abdichtung herstellbar.
Dabei kann das Dichtelement der dynamischen Dichtung als Primär- oder
Sekundärdichtung vorgesehen sein. Bei einer Primärdichtung besteht das
Dichtelement der dynamischen Dichtung vollständig aus dem Material des
Schüttgutteilstroms bzw. eines separaten Dichtstoff Stroms oder einer Mischung aus beiden. Alternativ dazu, kann das Dichtelement ein konventionelles formgebendes Hüllbauteil aufweisen und die Füllung dieses Hüllbauteils aus dem Teilstrom des Schüttguts oder des Dichtstoffstroms als Sekundärdichtung vorgesehen sein. Bei der Sekundärdichtung ergibt sich die Dichtwirkung des Dichtelements aus dem
Zusammenwirken von Hüllbauteil und Füllung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die dynamische Dichtung als translatorische oder rotatorische Dichtung an dem beweglichen Förderorgan oder der feststehenden Außenwand der Fördervorrichtung vorgesehen ist.
Damit kann diese beispielsweise bei einer Fördervorrichtung zum Einsatz kommen, die einen Zylinder umfasst und bei der als Förderorgan ein in dem Zylinder hin- und her bewegbarer Kolben vorgesehen ist. Hier kann die dynamische Dichtung sowohl radial an der Zylinderwand oder am Kolben angeordnet sein.
Dementsprechend kann das Dichtelement der dynamische Dichtung in Form der Materialvorlage oder Materialdichtung als Dichtmantel ausgeformt sein.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Dichtmantel eine möglichst geringe Wandstärke aufweist, die einerseits groß genug ist, um den auftretenden Kräften und Drücken im Betrieb Stand zu halten und andererseits so klein ist, dass nur eine geringe Masse und/oder ein geringes Volumen der Materialvorlage oder Materialdichtung vorhanden ist.
Die Dichtwirkung wird verbessert, wenn die Komprimiereinrichtung, der von der Komprimiereinrichtung zurücklegbare Kompressionsweg, der Dichtraum, der Zylinder, die Form und die Widerstandskraft des Kolben so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer durch die Komprimiereinrichtung hervorgerufene Kompaktierung ein radiales nach außen Streben des Dichtungsmaterials erzwungen wird. Alternativ dazu kann das Dichtelement der dynamischen Dichtung auch als Pfropfen oder Scheibe an der Stirnseite des hin und her bewegbaren Kolbens angeordnet sein. Hier kann entweder ein bereits verdichteter Pfropfen bzw. eine bereits verdichtete Scheibe zum Einsatz kommen oder eine Komprimiereinrichtung so angeordnet sein, dass in die Fördervorrichtung verbrachtes Dichtungsmaterial zu einem Dichtelement verarbeitbar ist.
Bezüglich der Materialzusammensetzung des Dichtelements der dynamischen
Dichtung können dem Teilstrom des Schüttguts und/oder dem separaten
Dichtstoffstrom ein Additiv oder mehrere Additive hinzugefügt werden.
Vorteilhafterweise weisen diese Additive nur Charakteristika auf, die bezüglich der Weiterverarbeitung im Druckraum inert sind. Somit wird die Materialeigenschaft des zu fördernden Schüttguts nicht durch den separaten Dichtstoff ström oder die Additive negativ beinflusst.
Als Additiv sind beispielsweise Wasser, Öl, etwa Altöl, Grafit, Fett oder andere
Gleitmittel, mit vorzugsweise guten Gleit- und/oder Schmiereigenschaften, denkbar. Vorzugsweise werden durch das Additiv zum einen die Gleiteigenschaften des Dichtelements an der Fördervorrichtung optimiert und andererseits insbesondere bei flüssigen Additiven, die Fließfähigkeit des Dichtmaterials verbessert, um die
Zuführung des Dichtmaterials zur Regeneration des Dichtelementes zu verbessern.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht außerdem vor, dass das Dichtelement der dynamischen Dichtung aus einem pastösen oder flüssigen Material vorgesehen ist. Diese Eigenschaft lässt sich etwa durch den Zusatz flüssiger Additive in seiner Ausprägung einstellen. Vorteil dieser Eigenschaft ist die verbesserte Förderfähigkeit des Dichtelementes zum Zweck der Regeneration. Dabei wird abgetragenes
Dichtelement durch Zuführung unter Druck aus einem Vorrat ersetzt.
Weiterhin wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut in einen druckbeaufschlagten Raum bereitgestellt, bei dem zur Abdichtung einer
Fördervorrichtung gegenüber dem Umgebungsdruck oder Schüttgutvorrat ein
Dichtungselement einer dynamische Dichtung aus einem Teilstrom des zu fördernden Schüttgutstromes und/oder einem separaten Dichtmittelstrom gebildet wird. Hierbei kann Dichtstoff aus dem Teilstrom und/oder Dichtmittelstrom in einen zur Verdichtung einsetzbaren Arbeitsraum der Fördervorrichtung mittels eines
beweglichen Förderorgans kontinuierlich oder diskontinuierlich gefördert und/oder in diesem verdichtet werden.
Selbst wenn der Dichtstoff, der dem Schüttgutstrom im Betrieb der Fördervorrichtung zugeführt wird, aus einem separaten Dichtstoffstrom entnommen wird, kann dieser zusammen mit dem zu fördernden Schüttgut in dem Druckraum oder der
Weiterverarbeitungskammer verarbeitet werden, da dieser die Materialeigenschaften des Schüttguts nicht verändert oder verschlechtert. Das Gleiche gilt für einen
Dichtstoff, der aus dem Schüttgutstrom entnommen wurde und dem Additive beigemengt wurden, um möglicherweise die Kohäsion oder die Gleiteigenschaften zu verbessern.
Auf diese Weise wird zum einen eine standfeste Fördervorrichtung und andererseits auch eine effizient betreibbare Fördervorrichtung realisiert.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Fördervorrichtung eingebettet in ein erfindungsgemäßes Verfahren;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II durch die Fördervorrichtung aus Fig. 1 im Bereich einer Dichtstoffzuführeinheit;
Fig. 3 den Zustand der Fördervorrichtung bei Entfernen einer Komprimiereinrichtung von einem erzeugten Dichtelement und bei gleichzeitiger Bewegung eines Kolbens der Fördervorrichtung in Richtung einer Weiterverarbeitungskammer;
Fig. 4 den Zustand des Aufeinanderzubewegens des Kolbens und der
Komprimiereinrichtung bei Kompaktierung des Dichtelements; Fig. 5 den Zustand der Fördervorrichtung bei dem Unterdrucksetzen des
Schüttgutstroms durch den Kolben;
Fig. 6 den Augenblick des Einbringen des Schüttgutes
Weiterverarbeitungskammer;
Fig. 7 den Zustand des Evakuierens des Arbeitsraum der Fördervorrichtung;
Fig. 8 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung;
Fig. 9 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung 1 dargestellt. Die Fördervorrichtung 1 ist als Feststoffpumpe ausgestaltet. Sie weist als feststehende Außenwand einen Zylinder 3 und als bewegliches Förderorgan einen Kolben 8 auf. Die feststehende Außenwand 3 definiert zudem einen Arbeitsraum 2, in dem der Kolben 8 entlang einer Längsachse 7 hin- und herbewegbar ist. Der
Arbeitsraum 2 ist mit Schüttgut 4 befüllbar. Das Schüttgut 4 wird aus einem
Schüttgutvorrat entnommen, der eine Zuführeinrichtung 5 mit einer Förderschnecke 6 umfasst. Zwischen der Außenseite des Kolbens 8 und einer Innenseite oder Innenfläche 9 des Zylinders 3 ist ein Dichtspalt 0 vorhanden. Der Dichtspalt 10 wird über eine dynamische Dichtung, deren Dichtelement 11 in Form einer Primärdichtung oder Materialdichtung vorgesehen ist, abgedichtet. Das Dichtelement 11 ist ringförmig ausgebildet und weist eine Innenfläche 12 auf, die an einer konischen Außenfläche 13 des Kolbens 8 anliegt. Der Kolben 8 weist einen Schlitz 14 nach Art eines Langloches auf, in dem ein Zapfen 15 einer Komprimiereinrichtung 16 geführt ist. Die Komprimiereinrichtung 16 ist nach Art einer hohlgebohrten Welle ausgebildet. Das Dichtelement 1 1 ist aus einem Teilstrom des Schüttguts 4 aufgebaut, enthält aber auch eine geringe Menge an additiven und/oder schüttgutunterschiedlichen
Elementen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das zu verarbeitende Schüttgut 4 zunächst aus einem Ausgangsmaterialzuführer 17 einem Förderstromaufteiler bzw. einer Förderstromaufteileinrichtung 18 zugeführt. Dabei werden z.B. 90% des zu fördernden Schüttgutes über Filter-, Sieb-, Zerkleinerungs-, Wälz- oder Mahlvorgänge direkt der Zuführeinrichtung 5 zugeführt und die restlichen 10% des Materials, nach den gleichen oder ähnlichen Vorverarbeitungsschritten einer in Fig. 2 dargestellten Dichtelementzuführeinheit 19 zugeführt.
Dabei kann die Dichtelementzuführeinheit 19 als„side feeder" oder„top feeder" ausgebildet werden. Dargestellt ist ein sog.„side feeder", bei dem das zu fördernde Schüttgut über einen seitlichen Einlass in den Arbeitsraum 2 der Fördervorrichtung 1 eingebracht wird. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, kann der
Dichtelementzuführeinheit 19 über einen Additivstrang 20 wahlweise ein Additiv zugeführt werden und mit dem Teilstrom 26 des Schüttgutstroms vermischt werden.
Das untere Ende des Zylinders 3 weist einen Auslass auf, der in eine
Weiterverarbeitungskammer 23 ragt. Dieser Auslass ist durch ein Verschlussbauteil 21 verschlossen, so dass im Arbeitsraum 2 des Zylinders 3 der entsprechende Druck für die Weiterverarbeitung aufgebaut werden kann.
In Fig. 3 ist das Befüllen eines Dichtungsraumes zum Ausbilden des Dichtelements 1 1 der dynamischen Dichtung als Primärdichtung oder Materialdichtung dargestellt.
Während sich die Komproimiereinrichtung 16 entgegen der Richtung zur
Weiterverarbeitungskammer 23 bewegt, wird der Kolben 8 durch Reibung des
Dichtelementes 1 1 zur Innenwand des Arbeitsraumes 2 zurückgehalten. Dadurch öffnet sich ein Spalt 4, dessen Volumen in etwa dem Volumen des durch Verschleiß abgetragenen Dichtelementes entspricht. Dieses Volumen wird anschließend im Bereich der Dichtelementzuführeinheit 19 wieder aufgefüllt und damit regeneriert.
Im nächsten Schritt, wie in Fig. 4 dargestellt, bewegen sich durch den zunehmenden Druck im Arbeitsraum 2 die Komprimiereinrichtung 16 und der Kolben 8 aufeinander zu, was einerseits zu einer Verdichtung des Materials des Dichtelements 11 und andererseits zu einem radialen nach Außendrängen des Materials führt, wobei dieses radial durch die Außenwand der Fördervorrichtung 1 hier die Innenfläche 9 des Zylinders 3 begrenzt wird. Auf jeden Fall wird ein Dichtspalt 10 zwischen beweglichem Förderorgan und Fördervorrichtung 1 durch das Dichtelement 1 1 verschlossen.
In Fig. 5 wird sichtbar, wie in einem anschließenden Schritt das Schüttgut 4 aus dem zu fördernden Schüttgutstrom in dem Arbeitsraum 2 des Zylinders 3 verdichtet wird und ein dem Druckraum 23 entsprechender Druck aufgebaut wird, was erst durch das Vorhandensein des Dichtelments 11 realisiert werden kann.
Sobald der definierte Druck erreicht ist, kann der Arbeitsraum 2 der Fördervorrichtung 1 etwa über einen Hilfskolben 22 geöffnet werden und ein in Fig. 6 dargestellter Ausstoß des Schüttgutes 4 wird ermöglicht. Dabei wird im Wesentlichen aber nicht das Schüttgut 4 komprimiert, sondern lediglich der Arbeitsraum 2 auf den Druck, wie er in der Weiterverarbeitungskammer 23 herrscht, gebracht. Nach der Kompressionsphase aus Fig. 5 und der Ausstoßphase aus Fig. 6 wird der Arbeitsraum 2 des Zylinders 3 wieder gegenüber der
Weiterverarbeitungskammer 23 verschlossen. Durch Rückziehen des Kolbens 8 wird auch der Arbeitsraum 2 wie in Fig. 7 dargestellt wieder evakuiert.
In Fig. 8 ist eine zweite Ausführungsform 24 einer erfindungsgemäßen Förderanlage 1 dargestellt. Hier sind zwei erfindungsgemäße Förderanlagen 1 senkrecht zueinander eingesetzt. Beide Förderanlagen 1 haben eine Auslassöffnung , die in einer
Weiterverarbeitungskammer 23 mündet, welche beispielsweise Teil eines
Druckkessels sein kann. Vorteilhafterweise findet bei zwei kombinierten
Förderanlagen 1 der Austoßvorgang bei dem einen Zylinder dann statt, wenn gerade beim anderen Zylinder die Komprimierphase in Gange ist. Um eine annähernd kontinuierliche Beschickung der Weiterverarbeitungskammer 23 zu erzielen, können auch mehrere solcher Förderanlagen miteinander kombiniert werden.
In Fig. 9 ist nochmals schematisch der Prozess der Förderung des Schüttguts in den Weiterverarbeitungsraum 23 dargestellt. In einem Ausgangsmaterialzuführer wird der zu fördernde Schüttgutstrom an einer Förderstromaufteileinrichtung 18 in einen Haupstrom und einen Teilstrom 26 aufgeteilt. Zusätzlich kann für die Herstelltung eines Dichtelements in From einer Materialdichtung Addtive aus einem Additivstrang 20 hinzugefügt werden.
Während in einem Schritt 25 die Brennstoffvorbereitung stattfindet, kann alternativ zu den bereits beschriebenen Verfahren die Herstellung der dynamischen Dichtung als Primär- oder Sekundärdichtung in einem separaten Schritt 27 erfolgen. Beispielsweise kann eine Materialdichtung in Form einer Scheibe oder Stopfens hergestellt werden. Dies kann wahlweise unter Zuführung von Additiven oder durch reine Komprimierung geschehen. Alternativ kann der Teilstrom 26 auch für die Herstellung einer
Sekundärdichtung dienen, die in ein formgebendes elastisches Dichtelement eingefüllt wird. Zur Überprüfung der Dichtwirkung der Primär- oder Sekundärdichtung kann eine zusätzliche Qualitätsprüfung 28 vorgesehen sein. Die Weiterverarbeitung von vorbereitetem Schüttgut aus der Brennstoffvorbereitung 25 und aus dem Teilstrom 26 mit oder ohne Additive erfolgt anschließend in einem Schritt 29 in der
Weiterverarbeitungskammer, wobei die dynamische Dichtung im
Verarbeitungsprozess selbst hergestellt werden kann oder als fertige Dichtung in den Förderprozess eingebracht werden kann. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung und des erfindungsgemäßen Förderverfahrens besteht darin, dass die Energie, die zur Abdichtung des
Druckraumes gegenüber dem Umgebungsgdruck benötigt wird, gegenüber
kompaktierenden oder kontinuierlich kompaktierend fördernden Vorrichtungen maßgeblich reduziert werden kann, da nicht der gesamte Schüttgutstrom oder Förderstrom verdichtet werden muss.
Durch die Kombination mehrerer Förderanlagen kann dennoch eine annähernd kontinuierliche Beschickung einer Weiterverarbeitungskammer 23 oder eines
Druckraums erreicht werden. Bezuqszeichenliste
1 Vorrichtung zum Fördern von Schüttgut, Fördervorrichtung
2 Arbeitsraum
3 Zylinder
4 Schüttgut
5 Zuführeinrichtung
6 Förderschnecke
7 Längsachse
8 Kolben
9 Innenfläche des Zylinders
10 Dichtspalt
11 Dichtelement
12 Innenfläche des Dichtelements
13 Außenfläche des Kolbens
14 Schlitz
15 Zapfen
16 Komprimiereinrichtung
17 Ausgangsmaterialzuführer
18 Förderstromaufteileinrichtung
19 Dichtelementzuführeinheit
20 Additivstrang
21 Verschlussbauteil
22 Hilfskolben
23 Weiterverarbeitungskammer, Druckraum
24 Förderanlage
25 Brennstoffvorbereitung
26 Teilstrom des Schüttgutstroms
27 Dichtelementherstellung
28 Qualitätsprüfung
29 Herstellprozess

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Fördern von Schüttgut, mit
- einem beweglichen Förderorgan
- und einer gegenüber dem Förderorgan feststehenden Außenwand,
- wobei
- die Vorrichtung mit einer Weiterverarbeitungskammer (23) zur Aufnahme und Weiterverarbeitung des Schüttguts (4) verbunden ist und
- eine dynamische Dichtung abdichtend gegenüber dem Differenzdruck zwischen der Weiterverarbeitungskammer (23) und prozessaufwärts liegenden Bereichen eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungselement (11) der dynamischen Dichtung aus einem Dichtstoff in Form einer im Betrieb der Fördervorrichtung regenerierbaren Materialvorlage oder Materialdichtung besteht, wobei das Dichtungselement aus einem Teilstrom des zu fördernden Schüttguts oder einem separaten Dichtstoffvorrat vorgesehen ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dass das Dichtelement (11) der dynamischen Dichtung als Primär- oder Sekundärdichtung vorgesehen ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Dichtung als translatorische oder rotatorische Dichtung an dem beweglichen Förderorgan oder der feststehenden Außenwand der
Fördervorrichtung (1) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (1) einen Zylinder (3) umfasst und als Förderorgan ein in dem Zylinder (3) hin- und her bewegbarer Kolben (8) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dichtelement (11) der dynamische Dichtung in Form der Materialvorlage oder Materialdichtung als Dichtmantel ausgeformt ist.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Dichtmantel eine möglichst geringe Wandstärke aufweist, die einerseits groß genug ist, um den auftretenden Kräften und Drücken im Betrieb Stand zu halten und andererseits so klein ist, dass nur eine geringe Masse und/oder ein geringes Volumen der Materialvorlage oder Materialdichtung verdichtet werden muss.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (1) eine Trommel oder einen Zylinder umfasst und das Förderorgan als eine in der Trommel oder dem Zylinder rotierendes
Zellenrad vorgesehen ist.
8. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dichtelement (11) der dynamischen Dichtung in Form der Materialvorlage oder Materialdichtung ein oder mehrere Additiv(e) enthält.
9. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, das Dichtelement (11) der dynamischen Dichtung in Form der
regenerierbaren Materialvorlage oder Materialdichtung aus einem pastösen oder flüssigen Material vorgesehen ist.
10. Verfahren zum Fördern von Schüttgut in eine Weiterverarbeitungskammer (23) oder einen druckbeaufschlagten Raum, bei dem zur Abdichtung einer
Fördervorrichtung (1) gegenüber dem Umgebungsdruck oder Schüttgutvorrat ein Dichtungselement (11) einer dynamische Dichtung aus einem Teilstrom (26) des zu fördernden Schüttgutstrom und/oder einem separaten Dichtmittelstrom gebildet wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem der Dichtstoff aus dem Teilstrom (26) und/oder Dichtmittelstrom in einen zur Verdichtung einsetzbaren Arbeitsraum (2) der Fördervorrichtung (1) mittels eines beweglichen Förderorgans kontinuierlich oder diskontinuierlich gefördert und/oder in diesem verdichtet wird.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 , bei dem der Dichtstoff für das Dichtelement (11) der dynamischen Dichtung im Betrieb der
Fördervorrichtung (1) dem Schüttgutstrom zugefügt und im Druck- oder Weiterverarbeitungsraum (23) usammen mit dem Schüttgutstrom verarbeitet wird.
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