EP4685425A1 - Einstückig ausgebildeter luftstossgerätekörper, luftstossgerät, modul und system damit - Google Patents

Einstückig ausgebildeter luftstossgerätekörper, luftstossgerät, modul und system damit

Info

Publication number
EP4685425A1
EP4685425A1 EP25190403.3A EP25190403A EP4685425A1 EP 4685425 A1 EP4685425 A1 EP 4685425A1 EP 25190403 A EP25190403 A EP 25190403A EP 4685425 A1 EP4685425 A1 EP 4685425A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
air blast
blast device
connection
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25190403.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Roth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agrichema Schuettguttechnik & Co Kg GmbH
Original Assignee
Agrichema Schuettguttechnik & Co Kg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agrichema Schuettguttechnik & Co Kg GmbH filed Critical Agrichema Schuettguttechnik & Co Kg GmbH
Publication of EP4685425A1 publication Critical patent/EP4685425A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D25/00—Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/54—Large containers characterised by means facilitating filling or emptying
    • B65D88/64—Large containers characterised by means facilitating filling or emptying preventing bridge formation
    • B65D88/70—Large containers characterised by means facilitating filling or emptying preventing bridge formation using fluid jets
    • B65D88/703—Air blowing devices, i.e. devices for the sudden introduction of compressed air into the container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities

Definitions

  • the invention relates to a one-piece formed air blast device body according to the preamble of claim 1, as well as a module and a system.
  • Air blast device bodies are used in air blast devices designed to generate strong air blasts, particularly in applications to loosen material build-up from surfaces of a process chamber or to convey material in a process chamber.
  • Air burst devices are based on the principle that a medium stored in a pressure chamber, such as air or inert gases, is suddenly released through a discharge opening.
  • a valve unit forces a sudden burst of compressed air, so that compressed air is abruptly blown from the air burst device to a discharge point, generally formed by a discharge nozzle, from where the compressed air then enters the process chamber.
  • the exiting air jet is blown into the interface between a wall of the process chamber and the deposit, since the lowest adhesive forces are present there.
  • Air blast devices are frequently used in process chambers with high operating temperatures, e.g., up to 1200°C, where an aggressive chemical atmosphere typically prevails inside the chambers.
  • process chambers are also referred to as combustion chambers.
  • the discharge nozzle is made of a heat-resistant cast material (hot-firing nozzle). Installing a discharge nozzle in existing wall openings is possible at any time and can, in particular, be carried out subsequently from the outside using a suitable core drilling process.
  • long discharge nozzles can be provided to protect the valve unit, especially the piston assembly of the air blast device, from the effects of heat.
  • An air blast device is known with an internal, top-mounted valve unit, a pressure vessel for storing a gaseous medium under pressure, and a valve unit with a cylinder and a movable piston for the sudden ejection of the stored medium.
  • the valve unit is essentially located inside the pressure vessel.
  • Such air blast devices are complex to manufacture and limit design variability and maintainability, as the valve unit and the discharge tube are generally difficult to access within the pressure vessel.
  • the use of a large-volume pressure vessel is disadvantageous when used in an air conveying and/or cleaning system.
  • the air blast device body comprises a pressure chamber that surrounds a piston guide for receiving a piston and a valve seat for the piston.
  • the body has a connection flange for a control unit, which serves to vent a piston pre-chamber and thus to discharge the compressed air via an air outlet flange.
  • the invention is based on the objective of proposing an air blast unit body, an air blast unit, an air conveying and/or cleaning module, and an air conveying and/or cleaning system for process rooms, which can be manufactured cost-effectively, in particular without welding.
  • the module and the system should be low-complexity and adaptable to different process room sizes.
  • a further objective of the invention is to provide a particularly maintenance-friendly system.
  • a one-piece air blast device body with a pressure chamber that surrounds a piston guide for receiving a piston and a valve seat for the piston, a connection for a control unit to control the position of the piston, an air outlet opening and at least two further connections for additional air blast devices to form a common pressure chamber.
  • the task is also solved by an air blast device, an air conveying and/or cleaning module and an air conveying and/or cleaning system for process rooms, which include at least one such air blast device body.
  • the air blast unit body is very compact due to the combination of the piston-valve assembly necessary for its operation with connections for additional air blast units to expand the system, thus reducing the system's overall volume. Its distribution functionality makes the air blast unit body advantageously suited for use in adaptive air conveying and/or cleaning systems for a variety of process spaces, particularly combustion chambers. The reduction in individual parts and the integration of multiple functionalities into a single component significantly improves system maintenance.
  • the air blast device body according to the invention is manufactured in one piece using a casting process. This eliminates welding work, which is complex due to the required compactness of the body and the limited accessibility of the weld points.
  • One disadvantage The difficulty of welding lies in the fact that the welds must sometimes be subjected to X-ray testing to ensure their quality, which leads to additional costs.
  • the pressure chamber has, for example, an air intake volume of 2 to 20 l, preferably 5 to 15 l, and particularly preferably 8 to 10 l.
  • the valve seat provided in the air blast device body defines a stop surface for the piston.
  • the stop surface can be formed by an internal stop flange integrated into the air blast device body itself.
  • the stop surface can be formed by an additional component, such as a screw-in ring, press-fit ring, or cast-in ring.
  • the air blast unit body has exactly two connections for two further air blast units, which are preferably arranged opposite each other in alignment. This allows the system to be linearly extended in one direction to form a common pressure chamber, using connecting pieces that can be, for example, rigid pipe constructions or corrugated hoses.
  • the air blast unit body is particularly suitable for use in a module designed to position several air blast units along a step of the process chamber.
  • the air outlet opening and the connection for the control unit are preferably arranged opposite each other in alignment.
  • a first axis which connects the air outlet opening and the connection for the control unit, and a second axis, which connects the two connections for the two further air blast devices, form a cross with each other.
  • the arms of the cross are preferably connected to each other at an angle of 90°.
  • the symmetrical arrangement of the connections to each other has several advantages. Firstly, the system is equally easily accessible from all sides, which is beneficial for maintenance and replacing parts. Secondly, the air blast unit body Easy to calculate and model, allowing for the optimization of specific internal dimensions of the flow channels, the position of blind holes, burrs, edges, and the like for foundry applications. One goal of optimization can be to generate as little turbulence as possible during the airflow in order to minimize energy losses.
  • connection of components to be attached such as covers, pipes, pipe flanges, blind flanges, etc.
  • connections and the air outlet opening can be achieved through positive and/or non-positive locking, by means of screwing, clamping, external and/or internal threads, clamping, shrinking, or the like, with or without additional fasteners, whereby reference may be made to the relevant specialist knowledge.
  • the connections of the air blast unit body can be designed in a variety of ways accordingly. Preferably, they are designed as connection flanges.
  • connection of the components can be made in any way; however, detachable connections are preferred, especially screw connections, pin connections, or threaded connections, i.e., a direct screwing of the component to be connected to the respective connection, e.g., a connecting flange. Screw connections are preferred, however, due to their accessibility and ease of maintenance.
  • connections and/or the air outlet are designed as block flanges, as this results in a particularly compact body design and allows access to the fasteners used for connecting the other components from the outside.
  • the block flanges are provided with receptacles for fasteners, preferably four to eight, and more preferably four.
  • the receptacles for fasteners are designed as screw holes with a corresponding internal thread. Blind holes in the block flanges can be provided as screw holes.
  • connections are designed as pipe flanges to provide the receptacles for fastening means.
  • the smallest flow cross-section for the discharge of compressed air is formed by the inner diameter of the valve seat.
  • the inner diameter at the connections for the further air blast device is preferably similarly sized, or at least equal to or larger than the inner diameter of the valve seat.
  • the diameter of the connection for the control unit is similar to, preferably the same size as, the diameter of the connection for the additional air blast device. Furthermore, it is preferably provided that the diameter of the connection for the additional air blast device is similar to, preferably the same size as, the diameter of the air outlet opening. Alternatively or additionally, it is provided that the diameter of the connection for the control unit is similar to, preferably the same size as, the diameter of the air outlet opening.
  • connection for the control unit and the connections for the additional air blast devices each have the same number of mounting openings for fasteners. Due to potentially different nominal pressures in the pressure chamber and the piston pre-chamber, the number of mounting openings for fasteners may also differ between the connection for the control unit and the connection for additional air blast devices.
  • the invention encompasses an air blast device comprising an air blast device body as described above, a piston inserted in the piston guide, and an attached control unit.
  • the invention also further encompasses an air blast device with one of the air blast device bodies described above and any blind flanges, filling hoses, or external pressure vessels connected to the ports.
  • an air conveying and/or cleaning module for a process chamber in particular a stepped one, which includes several air pulse devices.
  • the module comprises one of the air blast device bodies described above.
  • the module comprises 2 to 8, more preferably 3 to 5, and in particular, for example, 4, such air blast devices.
  • the module also comprises a number of connecting pieces, wherein the air blast devices are coupled to one another in a row by means of the connecting pieces and forming a common pressure chamber in order to provide their air outlet openings, preferably at uniform intervals, directly or indirectly for connection to the process chamber.
  • the volume of the pressure chamber consists of the volume of the connecting pieces and the volume of the pressure chambers of the air blast devices.
  • the module can be connected directly, e.g. by means of a flange, or indirectly via a connector to a pressure vessel that can be filled with external compressed air via the connection for the additional air burst device of an air burst device.
  • connection to the process chamber can be either direct or indirect via an extension piece such as a blow-out nozzle or a blow-out pipe, possibly with a blow-out nozzle inserted therein, e.g. a hot-firing nozzle.
  • an extension piece such as a blow-out nozzle or a blow-out pipe, possibly with a blow-out nozzle inserted therein, e.g. a hot-firing nozzle.
  • a stepped process chamber is understood to be a process chamber that has at least a stepped wall.
  • combustion chambers are provided in which the material introduced into the process chamber remains on each step for a defined period of time, during which the material is processed, for example, by combustion.
  • a number of such air blowers are used per step. After the defined residence time, the material is removed, for example, in a cascade-like manner by means of the air blowers emitted, or conveyed further step by step.
  • the air blowers of the module are also designed, for example, to clean material build-up on the individual steps of the process chamber.
  • the module is preferably inserted horizontally into the wall in the area of a "slope" of the step, so that the air outlet opening can be aligned with a "step” of the step, which forms the dwell area of the material.
  • the invention is not limited to a specific The geometry of the stages of a process chamber is limited.
  • connection of the outlet opening of a blow-off nozzle or blow-off pipe to the process chamber can also be made at an angle of attack, e.g., with an angle of attack of 0°, 20°, 40°, 75° and 90°, where an angle of attack is understood to be the angle at which the front part of the blow-off pipe or hot-firing nozzle with the outlet opening is angled relative to the longitudinal axis of the wall penetration in which the blow-off pipe or hot-firing nozzle is embedded.
  • the invention is not limited to a specific number of air blast devices in a module. On the contrary, depending on the size of the system, it can, in principle, be expanded indefinitely due to the compact form of the air blast device bodies, with the framework conditions being determined in particular by the total volume of the common pressure chamber and its refill time.
  • the module may be designed so that at least one of the air blast devices is fitted with a blanking plug at its connection for further air blast devices.
  • the air blast device thus forms the termination or end device in the module in question.
  • the blanking plug can be coupled to, or is coupled to, a torque support. Due to the operating principle of the air blast device with its pulsating air discharge, a torque can occur on the piston-valve axis during operation of the terminal air blast device, which can be absorbed by the torque support.
  • the air blast device bodies of the system are designed identically.
  • the connecting pieces are designed as compensators, particularly preferably in the form of corrugated hoses, to compensate for tolerances in the connections of the air blowers or pipes to the process chamber, especially the combustion chamber, and for differing thermal expansions.
  • rigid pipe constructions can be used as connecting pieces.
  • At least one of the air blast devices is connected to an external compressed air source via its connection for further air blast devices.
  • This connection to the external compressed air source can be achieved using one or more air blast devices, e.g., two, in the proposed system.
  • filling is carried out using only one filling hose, which simplifies system maintenance.
  • filling can be performed easily and efficiently.
  • a 3/4-inch filling hose can be provided, which is inserted into a bore of a blind flange.
  • the air blast devices are each individually connected to control units via their connections, with the control units preferably being interconnected via connecting hoses.
  • Suitable hoses are, for example, 1/2-inch hoses.
  • the piston pre-chamber is filled via the control unit.
  • the invention also includes an air conveying and/or cleaning system with a plurality of the described air conveying and/or cleaning modules, wherein at least one air conveying and/or cleaning module is assigned to a stage of the stepped process space.
  • FIG. 1 shows an air blast device 4 with a one-piece formed air blast device body 2 according to an embodiment of the invention.
  • the air blast device body 2 comprises a pressure chamber 3 with an air intake volume of, for example, approximately 10 l (see Figure 2).
  • Fig. 2 shows an air blast device 4 with a one-piece formed air blast device body 2 according to an embodiment of the invention.
  • the air blast device body 2 comprises a pressure chamber 3 with an air intake volume of, for example, approximately 10 l (see Figure 2).
  • Fig. 2 shows an air blast device 4 with a one-piece formed air blast device body 2 according to an embodiment of the invention.
  • the air blast device body 2 comprises a pressure chamber 3 with an air intake volume of, for example, approximately 10 l (see Figure 2).
  • Fig. 2 shows an air blast device 4 with a one-piece formed air blast device body 2 according to an embodiment of the invention.
  • the air blast device body 2 comprises a pressure chamber 3 with an air intake volume of, for example, approximately 10 l (see
  • the air pulse device 4 is suitable for use in an air conveying and/or cleaning module 6 or in an air conveying and/or cleaning system 8, as in Fig. 3 depicted, to be used.
  • the air blast device body 2 comprises a connection 10 for a control unit 30 and an air outlet opening 14, which is arranged opposite the connection 10 for the control unit 30.
  • the connection 10 for the control unit 30 is, by way of example, but preferably, cylindrical.
  • the air outlet opening 14 is designed as a block flange.
  • the air blast device body 2 also includes two connections 12 for further air blast devices 4, which are likewise designed as block flanges, but preferably as examples.
  • the control unit 30 includes a cover 32 which has a central bore as a supply channel 31 for pre-chamber air (see Fig. 2 ).
  • the cover 32 is fastened to the connection 10 for the control unit 30 by means of four fastening screws 36, which engage in corresponding blind holes (not shown).
  • the control unit comprises, by way of example but not limiting the invention, a 3/2-way valve assembly 34.
  • four receptacles 38 are also preferably provided on the front face, but this is not a limitation of the invention, which may be equipped with internal threads for receiving screws.
  • Fig. 2 shows a sectional view through the air blast device body 2 with a piston assembly inserted therein and part of an attached control unit 30.
  • the piston 22 is shown in its closed position and, in the drawing, is mounted to move up and down in a tubular piston guide 20.
  • the piston guide 20 is formed by a pipe stub that extends into the interior of the pressure chamber 3 of the air blast device body 2. As shown, a pipe section can be inserted into the piston guide 20, which is in direct contact with the piston 22. This is not part of the invention, so a more detailed description is unnecessary.
  • the cover 32 and/or the piston guide 20 can have overflow openings that allow a pressure-conducting connection from the piston pre-chamber to the pressure chamber 3, so that a further filling port (reference numerals 40 / 46 in Fig. 5 ) is not necessary for pressure chamber 3.
  • the piston guide 20 ends sufficiently far in front of a valve seat 15 for the piston 22, so that when the valve is open, i.e. with the piston 22 in the open position, a connecting channel 16 is located between the connections 12 for the additional air blast devices 4 and the air outlet opening 14 to allow the compressed air blast to pass through.
  • the piston 22 is formed from a central disk 26 and a piston disk 27 adjoining it, which together with two heat protection disks 28 (exemplarily) are connected to form a clamping package by means of a connecting screw 21.
  • a piston pre-chamber 24 is formed between the piston 22 and the cover 32 of the control unit 30.
  • the piston pre-chamber 24 is connected via the feed channel 31 to the 3/2-way valve assembly 34, which is located in Fig. 1 is shown.
  • a first axis A connects the connection 10 for the control unit 30 and the air outlet opening 14.
  • a second axis B runs perpendicular to the first axis A, forming the two connections 12 for further air blast devices 4.
  • the first axis A and the second axis B form, by way of example but preferably, a right-angled cross.
  • D4 denotes an inner diameter of the valve seat 15.
  • the inner diameter D4 of the valve seat 15 is the smallest flow cross-section for the discharge of compressed air.
  • the cross-sectional area of the valve seat 15 is smaller than the cross-sectional area in the region of the connecting channel 16.
  • connections 12 for additional air blast devices 4 have an identical diameter D2.
  • the connections 12 for the additional air blast devices 4 are arranged opposite each other in alignment.
  • On the end faces are the previously described receptacles 38 for connection to additional air blast devices 4 via connecting pieces 44, which are related to Fig. 3 will be described in more detail.
  • the diameter D3 of the air outlet opening 14 is advantageously, but not limitingly for the invention, the same size as the diameter D1 of the connection 10 for the control unit 30 and the same size as the diameters D2 of the connections 12 for the further air blast devices 4 in the illustrated embodiment.
  • the air blast device 4 is based on the principle that the medium stored in the pressure chambers 3, in the connecting pieces 44 and possibly in a pressure vessel, in particular air or an inert gas, is suddenly blown out via the air outlet opening 14.
  • the air blast device body 2 is first filled with compressed air via an external compressed air connection, as previously described in connection with Fig. 5 is described. Likewise, the piston pre-chamber 24 is filled with pre-chamber air.
  • the pressure of the pre-chamber air in the piston pre-chamber 24 causes the piston 22 to be pressed against the valve seat 15 provided at the air outlet opening 14. This closes the air outlet opening 14, as shown in Fig. 2 depicted.
  • the blow-off process is controlled by the 3/2-way valve assembly 34.
  • the 3/2-way valve assembly 34 allows the air outlet opening 14 to be closed by the piston 22 resting in the valve seat 15, and in the other position, the piston pre-chamber 24 to be vented, i.e., the air outlet opening 14 is opened, which triggers a sudden retraction of the piston 22 and a stop against a damping ring 25, thus generating the air blast by releasing the pressure from the pressure chamber 3.
  • the piston pre-chamber 24 is vented. This causes the medium stored in the pressure chambers 3 and in the connecting pieces 44 to act on the piston and push the piston 22 against the cover 32. This allows the compressed air from inside the air blast device body 2 to escape abruptly through the air outlet opening 14.
  • the air blast device body 2 is refilled with compressed air via the external compressed air connection.
  • the piston pre-chamber 24 is refilled with pre-chamber air. The air blast device 4 is then ready for use again.
  • FIG. 3 Figure 1 shows an air conveying and/or cleaning system 8 with five fully illustrated air conveying and/or cleaning modules 6, shown here purely as examples, according to one embodiment of the invention.
  • the air conveying and/or cleaning module 6 is hereinafter referred to as "Module 6".
  • the air conveying and/or cleaning system 8 is hereinafter referred to as "System 8".
  • the System 8 is arranged on the wall 50 of a stepped process chamber.
  • the process chamber comprises a plurality of steps 52, each of which includes a dwelling area 54 for the material to be processed and risers 56, which, for example, but not limited to the invention, are arranged at 90° to each other in the form of a staircase.
  • the dimensions of the dwelling areas 54, the risers 56, and their number are expediently determined according to the type of application required.
  • a module 6 comprises four air blast devices 4, which are coupled to one another by means of connecting pieces 44.
  • the pressure chambers 3 of the air blast devices 4 and the volume of the connecting pieces 44 together form a common pressure chamber.
  • the connecting pieces 44 are attached to the respective connections 12 for the other air blast devices 4, for example by means of screws.
  • the connecting pieces 44 are designed as corrugated hose compensators, for example made of metal.
  • rigid pipe constructions can be used (not shown).
  • the module 6 is attached on the one hand to the wall 50 of the stepped process chamber by means of a torque support 48 and on the other hand supported against another module 6 arranged next to it, here on the same step 52, by means of a further torque support 48.
  • the air blowers 4 are preferably controlled individually to release compressed air. If this occurs, for example, over an entire step 52, the material located on that step is blown onto the step below.
  • the control mechanism is not part of the invention and is subject to the conditions of the required application.
  • Fig. 4 Figure 1 shows a connection area of two modules 6, where the terminal air blast device 4 of each module 6 is depicted.
  • the terminal modules 6 are each equipped with a
  • the end air blast device 4 is provided with a blind flange 40. Due to the torque exerted during the air blast, a lateral impulse occurs in the end air blast device 4, which is absorbed by the torque support 48.
  • the blind flanges 40 are, by way of example but not as a limitation of the invention, fastened by means of a long nut 49 with threaded bolts in order to clamp the end air blast device 4 against the torque support 48.
  • FIG. 4 A connecting hose 47 for the pre-chamber air is shown, which connects the control unit 30 of one air burst device 4 with the control unit 30 of another air burst device 4.
  • the connecting hose 47 is appropriately designed depending on the required pressure and sealing requirements, e.g. as a 1/2 inch hose.
  • FIG. 5 Figure 1 shows a terminal air blast device 4, which is equipped with a connecting hose 46 for connection to an external pressure source, e.g., a 3/4 inch hose.
  • the air blast device 4 has a blind flange 40 attached to the connection 12, which has a through-opening for connecting the connecting hose 46.
  • the torque support 48 for connecting the module 6 to the wall 50 of the stepped process chamber is also attached to the blind flange 40, which in turn is attached by screws to the connection 12 for the other air blast device 4.
  • blind flange 40 instead of the blind flange 40 a direct connection, e.g. flange connection or an indirect connection of the module 6 to a pressure vessel that can be filled with external compressed air via a connecting piece 44 can be provided.
  • a direct connection e.g. flange connection or an indirect connection of the module 6 to a pressure vessel that can be filled with external compressed air via a connecting piece 44 can be provided.
  • FIG. 5 Figure 1 also shows a discharge pipe 42 connected to the air outlet opening 14 and, on the other side, to the residence area 54 of a stage 52 of the process chamber. Although a vertical connection of the discharge pipe 42 to the stage 52 is shown, angled connections are also possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen einstückig ausgebildeten Luftstoßgerätekörper (2) mit einer Drucckammer (3), die eine Kolbenführung (20) zur Aufnahme eines Kolbens (22) und einen Ventilsitz (15) für den Kolben (22) umgibt, einem Anschluss (10) für eine Steuereinheit (30) zur Steuerung der Stellung des Kolbens (22) und mit einer Luftaustrittsöffnung (14). Dabei ist vorgesehen, dass der Luftstoßgerätekörper (2) außerdem mindestens zwei weitere Anschlüsse (12) für weitere Luftstoßgeräte (4) zur Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes umfasst.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Luftstoßgerät (4) mit einem derartigen Luftstoßgerätekörper (2) und ein Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) für einen insbesondere stufenförmigen Prozessraum,

Description

  • Die Erfindung betrifft einen einstückig ausgebildeten Luftstoßgerätekörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Modul und ein System.
    • STAND DER TECHNIK
  • Luftstoßgerätekörper werden in Luftstoßgeräten verwendet, die zur Erzeugung starker Luftstöße ausgebildet sind, insbesondere in der Anwendung, um Materialanbackungen von Oberflächen eines Prozessraums zu lösen oder um Material in einem Prozessraum zu fördern.
  • Luftstoßgeräte basieren auf dem Prinzip, dass ein in einem Druckraum gespeichertes Medium, etwa Luft oder Inertgase, schlagartig über eine Ausblasöffnung abgeblasen wird. Dabei wird über eine Ventileinheit zwangsgesteuert schlagartig ein Druckluftstoß ausgeübt, so dass Druckluft schlagartig vom Luftstoßgerät zu einer Ausblasstelle, die im Allgemeinen durch eine Ausblasdüse gebildet ist, geblasen wird, von wo dann die Druckluft in den Prozessraum gelangt. Bevorzugt wird der austretende Luftstrahl in die Trennfläche zwischen einer Wandung des Prozessraums und der Anbackung eingeblasen, da dort die geringsten Haftkräfte vorliegen.
  • Luftstoßgeräte werden häufig in Prozessräumen eingesetzt, in denen hohe Betriebstemperaturen, z.B. bis zu 1200°C herrschen, wobei im Inneren der Prozessräume in der Regel auch eine aggressive chemische Atmosphäre herrscht. Derartige Prozessräume werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Brennkammern bezeichnet. Die Ausblasdüse besteht dabei aus einem hitzebeständigen Gusswerkstoff (Heißbranddüse). Der Einbau einer Ausblasdüse in vorhandene Wandungsausbrüche ist jederzeit möglich und kann insbesondere auch nachträglich von außen in einem entsprechenden Kernbohrverfahren erfolgen. Bei Anlagen mit besonders großer Hitzeentwicklung können lange Ausblasdüsen vorgesehen sein, um die Ventileinheit, insbesondere die Kolbenbaugruppe des Luftstoßgeräts vor der Hitzeeinwirkung zu schützen.
  • Aus EP 1 528 013 A1 ist ein Luftstoßgerät mit einer innenliegenden, oben angeordneten Ventileinheit bekannt, mit einem Druckbehälter zum Aufbewahren von gasförmigem Medium unter Druck und einer Ventileinheit mit Zylinder und darin beweglichem Kolben zum schlagartigen Ausblasen eines gespeicherten Mediums. Die Ventileinheit ist im Wesentlichen innerhalb des Druckbehälters angeordnet. Derartige Luftstoßgeräte sind aufwendig in der Herstellung und schränken die konstruktive Variabilität und Wartbarkeit ein, da die Ventileinheit und das Ausblasrohr in dem Druckbehälter im Allgemeinen schwer zugänglich sind. Des Weiteren ist die Verwendung eines großvolumigen Druckbehälters beim Einsatz in einem Luftförder- und/oder Abreinigungssystem nachteilig.
  • Aus EP 2 272 776 A1 ist ein einstückig ausgebildeter Luftstoßgerätekörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Der Luftstoßgerätekörper umfasst eine Druckkammer, die eine Kolbenführung zur Aufnahme eines Kolbens und einen Ventilsitz für den Kolben umgibt. Der Körper weist einen Anschlussflansch für eine Steuereinheit auf, welche zur Entlüftung eines Kolbenvorraums und damit zum Abschießen der Druckluft über einen Luftaustrittsflansch dient.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftstoßgerätekörper, ein Luftstoßgerät, ein Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul, sowie ein Luftförder- und/oder Abreinigungssystem für Prozessräume vorzuschlagen, welche kostengünstig, insbesondere unter Vermeidung von Schweißarbeiten herstellbar sind. Das Modul und das System sollen eine geringe Komplexität aufweisen und auf verschiedene Größen eines Prozessraums adaptierbar sein. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein besonders wartungsfreundliches System bereitzustellen.
    • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen einstückig ausgebildeten Luftstoßgerätekörper mit einer Druckkammer, die eine Kolbenführung zur Aufnahme eines Kolbens und einen Ventilsitz für den Kolben umgibt, einem Anschluss für eine Steuereinheit zur Steuerung der Stellung des Kolbens, einer Luftaustrittsöffnung und mit mindestens zwei weiteren Anschlüssen für weitere Luftstoßgeräte zur Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Luftstoßgerät, ein Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul und ein Luftförder- und/oder Abreinigungssystem für Prozessräume, welche zumindest einen derartigen Luftstoßgerätekörper umfassen.
  • Der Luftstoßgerätekörper ist durch die Kombination der für den Betrieb des Luftstoßgeräts notwendigen Kolben-Ventil-Baugruppe mit Anschlüssen für weitere Luftstoßgeräte zur Erweiterung des Systems sehr kompakt ausgebildet und reduziert hierdurch das Volumen des Systems. Durch seine Verteilerfunktionalität ist der Luftstoßgerätekörper in einem adaptiven Luftförder- und/oder Abreinigungssystem für eine Vielzahl von Prozessräumen, insbesondere in Brennkammern vorteilhaft verwendbar. Durch die Verringerung von Einzelteilen und Integration mehrerer Funktionalitäten in einem einzigen Bauteil ist die Wartung des Systems erheblich verbessert.
  • Der erfindungsgemäße Luftstoßgerätekörper ist einstückig mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Dadurch entfallen Schweißarbeiten, die aufgrund der benötigten Kompaktheit des Körpers aufwendig sind, da die Zugänglichkeit der Schweißstellen begrenzt ist. Ein Nachteil des Schweißens besteht darin, dass die Schweißnähte teilweise einer Röntgenprüfung unterzogen werden müssen, um deren Qualität zu gewährleisten, was zu zusätzlichen Kosten führt.
  • Die Druckkammer weist beispielsweise ein Luftaufnahmevolumen von 2 bis 20 l, bevorzugt von 5 bis 15 I, insbesondere bevorzugt von 8 bis 10 l auf.
  • Der im Luftstoßgerätekörper vorgesehene Ventilsitz definiert eine Anschlagsfläche für den Kolben. Die Anschlagsfläche kann in einer Ausführungsform durch einen innenliegenden Anschlagsflansch ausgebildet sein, der am Luftstoßgerätekörper selbst ausgebildet ist. Alternativ kann die Anschlagsfläche durch ein Zusatzbauteil ausgebildet sein, etwa durch einen Einschraubring, Einpressring oder eingegossen Ring. Der Anschlag des Kolbens an den Ventilsitz verschließt die Luftaustrittsöffnung.
  • Insbesondere im Einsatz bei stufenförmigen Prozessräumen erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn der Luftstoßgerätekörper genau zwei Anschlüsse für zwei weitere Luftstoßgeräte aufweist, welche bevorzugt in Fluchtung einander gegenüberliegend angeordnet sind. Das System ist hierdurch in einer Richtung zur Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes linear erweiterbar, und zwar mit Hilfe von Verbindungsstücken, die beispielsweise als starre Rohrekonstruktionen oder als Wellschläuche ausgebildet sein können. Insbesondere eignet sich der Luftstoßgerätekörper zum Einsatz in einem Modul, das vorgesehen ist, um mehrere Luftstoßgeräte entlang einer Stufe des Prozessraums zu positionieren.
  • Die Luftaustrittsöffnung und der Anschluss für die Steuereinheit sind bevorzugt in Fluchtung einander gegenüberliegend angeordnet.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine erste Achse, welche die Luftaustrittsöffnung und den Anschluss für die Steuereinheit verbindet, und eine zweite Achse, welche die beiden Anschlüsse für die zwei weiteren Luftstoßgeräte verbindet, miteinander ein Kreuz ausbilden. Die Arme des Kreuzes sind bevorzugt in einem Winkel von 90° miteinander verbunden.
  • Die symmetrische Anordnung der Anschlüsse zueinander hat mehrere Vorteile. Zum einen ist das System von allen Seiten her gleichermaßen leicht zugänglich, was Vorteile bei der Wartung und beim Austausch von Teilen mit sich bringt. Zum anderen ist der Luftstoßgerätekörper einfach zu berechnen und modellieren, so dass die konkreten Innenabmessungen der Strömungskanäle, die Lage von Sacklochaugen, Graten, Kanten und dergleichen gießereitechnisch optimiert werden können. Ein Ziel der Optimierung kann es sein, beim Luftstoß möglichst wenig Verwirbelungen zu erzeugen, um Energieverluste gering zu halten.
  • Die Verbindung anzuschließender Bauteile, etwa Deckel, Rohre, Rohrflansche, Blindflansche, usw. an den Anschlüssen und der Luftaustrittsöffnung kann form- und/oder kraftschlüssig, mittels Verschraubung, Verspannung, Außen- und/oder Innengewinde, Klemmung, Schrumpfung, oder dgl., mit oder ohne zusätzliche Befestigungsmittel erfolgen, wobei auf das Fachwissen verwiesen werden darf. Die Anschlüsse des Luftstoßgerätekörpers können entsprechend auf vielfältige Weise ausgestaltet sein. Bevorzugt sind sie als Anschlussflansche ausgebildet.
  • Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit Schraubenverbindungen, d.h. Schrauben als Befestigungsmittel beschrieben wird, ist sie nicht darauf beschränkt. Die Verbindung der Bauteile, insbesondere zur Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes, kann beliebig erfolgen, bevorzugt sind allerdings lösbare Verbindungen, insbesondere Schraubenverbindungen, Stiftverbindungen, oder auch eine Gewindeverbindung, also eine direkte Verschraubung des anzuschließenden Bauteils mit dem jeweiligen Anschluss, z.B. Anschlussflansch. Schraubenverbindungen sind aufgrund der Zugänglichkeit und Wartungsfreundlichkeit allerdings bevorzugt.
  • Besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Anschlüsse und/oder die Luftaustrittsöffnung als Blockflansche ausgebildet sind, da dies zum einen eine besonders kompakte Bauform des Körpers darstellt und da zum anderen die zum Anschluss der weiteren Bauteile verwendeten Befestigungsmittel von außen her zugänglich sind. Die Blockflansche sind dabei mit Aufnahmen für Befestigungsmittel versehen, bevorzugt mit vier bis acht, insbesondere bevorzugt vier Aufnahmen für Befestigungsmittel. Bevorzugt, da wartungsfreundlich, sind die Aufnahmen für Befestigungsmittel als Schraubenaufnahmen ausgebildet und weisen ein entsprechendes Innengewinde auf. Als Schraubenaufnahmen können Sacklöcher in den Blockflanschen vorgesehen sein.
  • Alternativ zu der Ausführungsform als Blockflansch kann vorgesehen sein, dass die Anschlüsse als Rohrflansche zur Bereitstellung der Aufnahmen von Befestigungsmitteln ausgebildet sind.
  • In der Druckkammer ist bevorzugt vorgesehen, dass ein kleinster Strömungsquerschnitt für die Abgabe der Druckluft durch den Innendurchmesser des Ventilsitzes gebildet ist. Unabhängig davon ist der Innendurchmesser an den Anschlüssen für das weitere Luftstoßgerät bevorzugt ähnlich groß oder zumindest gleich groß oder größer ausgebildet als der Innendurchmesser des Ventilsitzes.
  • In Bezug auf die Außendurchmesser gilt: Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Durchmesser des Anschlusses für die Steuereinheit ähnlich groß, bevorzugt gleich groß, ist wie ein Durchmesser des Anschlusses für das weitere Luftstoßgerät. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Durchmesser des Anschlusses für das weitere Luftstoßgerät in ähnlich groß, bevorzugt gleich groß, ist wie ein Durchmesser der Luftaustrittsöffnung. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist vorgesehen, dass ein Durchmesser des Anschlusses für die Steuereinheit ähnlich groß, bevorzugt gleich groß, ist wie ein Durchmesser der Luftaustrittsöffnung.
  • Unter "ähnlich groß" wird eine Abweichung von bis zu 20%, bevorzugt bis zu 10% und noch weiter bevorzugt bis zu 5% verstanden. Die Vereinheitlichung der Anschlussdimensionen der Anschlüsse ermöglicht es, einheitliche Bauteile, beispielsweise Ventildeckel, Rohrflansche oder Blindflansche, zu verwenden. In diesem Sinne ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Anschluss für die Steuereinheit bzw. die Anschlüsse für die weiteren Luftstoßgeräte jeweils die gleiche Anzahl von Aufnahmeöffnungen für Befestigungsmittel aufweisen, wobei aufgrund ggf. vorhandener unterschiedlicher Nenndrücke in der Druckkammer und in der Kolbenvorkammer auch zwischen dem Anschluss für die Steuereinheit und dem Anschluss für weitere Luftstoßgeräte auch unterschiedliche Anzahlen von Aufnahmeöffnungen für Befestigungsmittel vorliegen können.
  • Von der Erfindung umfasst ist ein Luftstoßgerät, das einen Luftstoßgerätekörper wie oben beschrieben, einen in der Kolbenführung eingesetzten Kolben und eine angeschlossene Steuereinheit aufweist. Ebenso ist weiterhin umfasst von der Erfindung ein Luftstoßgerät mit einem der oben beschriebenen Luftstoßgerätekörper und etwaigen an die Anschlüsse angeschlossenen Blindflanschen, angeschlossenen Füllschläuchen oder externen Druckbehälter.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul für einen insbesondere stufenförmigen Prozessraum vorgeschlagen, welches mehrere Luftstoßgeräte umfasst, die einen der oben beschriebenen Luftstoßgerätekörper aufweisen. Bevorzugt umfasst das Modul 2 bis 8, weiter bevorzugt 3 bis 5, insbesondere beispielsweise 4, derartige Luftstoßgeräte. Das Modul umfasst außerdem eine Anzahl von Verbindungsstücken, wobei die Luftstoßgeräte mithilfe der Verbindungsstücke in einer Reihe und unter Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes aneinandergekoppelt sind, um in bevorzugt gleichmäßigen Abständen ihre Luftaustrittsöffnungen direkt oder indirekt zum Anschluss an den Prozessraum bereitzustellen.
  • Im Allgemeinen setzt sich das Volumen des Druckraums aus dem Volumen der Verbindungsstücke und dem Volumen der Druckkammern der Luftstoßgeräte zusammen.
  • Falls benötigt, kann zur Vergrößerung des Volumens des Druckraums das Modul über den Anschluss für das weitere Luftstoßgerät eines Luftstoßgeräts direkt, z.B. mittels eines Flansches, oder indirekt über ein Verbindungsstück an einen mit externer Druckluft befüllbaren Druckbehälter angeschlossen werden.
  • Der Anschluss an den Prozessraum kann entweder direkt erfolgen oder indirekt über ein Verlängerungsstück wie etwa eine Ausblasdüse oder ein Ausblasrohr, ggf. mit einer darin eingesetzten Ausblasdüse, z.B. Heißbranddüse.
  • Unter einem an sich bekannten stufenförmigen Prozessraum wird ein Prozessraum verstanden, der zumindest eine treppenartige Wandung aufweist. Beispielsweise sind in einigen Anwendungen Brennkammern vorgesehen, in denen das in den Prozessraum eingebrachte Material auf den einzelnen Stufen jeweils für eine definierte Zeit verweilt, wobei es dort in der Verweilzeit zu einer Verarbeitung des Materials, beispielsweise einer Verbrennung kommt. Beim stufenförmigen Prozessraum wird eine Vielzahl derartiger Luftstoßgeräte pro Stufe eingesetzt. Nach der definierten Verweilzeit wird das Material z.B. kaskadenartig mittels der von den Luftstoßgeräten abgegebenen Luftstöße abgeräumt oder Stufe für Stufe weitergefördert. Die Luftstoßgeräte des Moduls sind außerdem beispielsweise dazu ausgelegt, um Materialanbackungen an den einzelnen Stufen des Prozessraums abzureinigen.
  • Das Modul wird bevorzugt horizontal im Bereich einer "Steigung" der Stufe in die Wandung eingebracht, so dass die Luftaustrittöffnung auf einen "Auftritt" der Stufe ausrichtbar ist, welcher die Verweilfläche des Materials bildet. Die Erfindung ist aber nicht auf eine bestimmte Geometrie der Stufen eines Prozessraums beschränkt. Der Anschluss der Austrittsöffnung einer Ausblasdüse oder eines Ausblasrohres an den Prozessraum kann auch in einem Anstellwinkel erfolgen, z.B. mit einem Anstellwinkel von 0°, 20°, 40°, 75° und 90°, wobei unter einem Anstellwinkel der Winkel zu verstehen ist, unter welchem das Vorderteil des Ausblasrohres bzw. der Heißbranddüse mit der Austrittsöffnung gegenüber der Längsachse des Wandungsdurchbruchs abgewinkelt ist, in welchem das Ausblasrohr bzw. die Heißbranddüse eingebettet ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl der Luftstoßgeräte in einem Modul beschränkt. Je nach Größe des Systems ist dieses gerade im Gegenteil aufgrund der kompakten Form der Luftstoßgerätekörper im Prinzip beliebig erweiterbar, wobei die Rahmenbedingungen insbesondere durch das Gesamtvolumen des gemeinsamen Druckraums und dessen Wiederbefüllzeit festgelegt sind.
  • Bei dem Modul kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der Luftstoßgeräte an seinem Anschluss für weitere Luftstoßgeräte mit einem Blindverschluss versehen ist. Das Luftstoßgerät bildet dabei den Abschluss beziehungsweise das endständige Gerät in dem betreffenden Modul.
  • Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Blindverschluss an eine Drehmomentstütze koppelbar oder gekoppelt ist. Aufgrund der Funktionsweise des Luftstoßgerätes mit der stoßartigen Abgabe von Luft kann es im Betrieb beim endständigen Luftstoßgerät zu einem Drehmoment auf die Kolben-Ventil-Achse kommen, welches mit der Drehmomentstütze abgefangen werden kann.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftstoßgerätekörper des Systems identisch ausgebildet sind.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verbindungsstücke als Kompensatoren ausgebildet sind, insbesondere bevorzugt in Form von Wellschläuchen, um Toleranzen der Anschlüsse der Luftstoßgeräte bzw. Rohre an den Prozessraum, insbesondere Brennkammer, und unterschiedliche Wärmeausdehnungen auszugleichen. Alternativ können als Verbindungsstücke starre Rohrkonstruktionen vorgesehen sein.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest eines der Luftstoßgeräte an ihrem Anschluss für weitere Luftstoßgeräte an eine externe Druckluftquelle gekoppelt ist. Die Kopplung an die externe Druckluftquelle kann mittels eines oder mehrerer, z.B. mittels zweier Luftstoßgeräte in dem vorgeschlagenen System erfolgen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Befüllung mittels lediglich eines Füllschlauchs erfolgt, was die Wartung des Systems vereinfacht. Bei der bevorzugten vorgeschlagenen Dimensionierung der Anschlüsse und Kolbenräume kann eine Befüllung leicht und effektiv erfolgen. Für die Befüllung kann beispielsweise ein 3/4-Zoll-Füllschlauch vorgesehen sein, welcher in einer Bohrung eines Blindflanschs eingesetzt ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Luftstoßgeräte über ihre Anschlüsse bevorzugt jeweils einzeln mit Steuereinheiten verbunden sind, wobei die Steuereinheiten bevorzugt über Verbindungsschläuche miteinander verbunden sind. Geeignete Schläuche sind beispielsweise 1/2-Zoll-Schläuche. Über die Steuereinheit wird die Kolbenvorkammer befüllt.
  • Von der Erfindung umfasst ist außerdem ein Luftförder- und/oder Abreinigungssystem mit einer Mehrzahl der beschriebenen Luftförder- und/oder Abreinigungsmodule, wobei jeweils zumindest ein Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul einer Stufe des stufenförmigen Prozessraums zugeordnet ist.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, die Module über mehrere Stufen hinweg anzuordnen, was aber zu vergrößertem Aufwand führt, insbesondere durch die dadurch notwendige schräge Verbindung der Luftstoßgeräte beziehungsweise eventuell gar schräg verlaufende Achse der Anschluss für die weiteren Luftstoßgeräte im Luftstoßgerätekörper.
  • Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit "Luft"-Stößen beschrieben wird, ist sie nicht darauf beschränkt. Als Medien können alternativ zur Umgebungsluft zweckmäßigerweise andere Gase verwendet werden, insbesondere inerte Gase, je nach Anwendungsfall.
  • Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem 3/2-Wegeventil beschrieben wird, ist diese nicht darauf beschränkt. Ebenso ist der Einsatz anderer Mechanismen möglich, welche bewirken, dass der Kolben schlagartig aus dem Ventilsitz in eine Offenstellung gebracht und aus der Offenstellung wieder in die Schließstellung zurückgebracht werden kann, insbesondere unter Verwendung von z.B. 2/2-Wegeventilen oder Schnellentlüftungsventilen und einer Feder im Kolbenvorraum.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben und dargestellt.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Luftstoßgeräts nach einer Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig. 2 eine Schnittansicht durch ein Luftstoßgerät nach einer Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig. 3 ein Luftförder- und/oder Abreinigungssystem für einen stufenförmigen Prozessraum nach einer Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig. 4 einen Anschlussbereich zweier Luftförder- und/oder Abreinigungsmodule aneinander, und
    • Fig. 5 einen Anschlussbereich eines Luftförder- und/oder Abreinigungsmoduls an einen stufenförmigen Prozessraum.
    AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Fig. 1 zeigt ein Luftstoßgerät 4 mit einem einstückig ausgebildeten Luftstoßgerätekörper 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Luftstoßgerätekörper 2 umfasst eine Drucckammer 3 mit einem Luftaufnahmevolumen von beispielsweise etwa 10 l (vgl. Fig. 2).
  • Das Luftstoßgerät 4 ist dazu geeignet, um in einem Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul 6 beziehungsweise in einem Luftförder- und/oder Abreinigungssystem 8, wie in Fig. 3 dargestellt, eingesetzt zu werden.
  • Der Luftstoßgerätekörper 2 umfasst einen Anschluss 10 für eine Steuereinheit 30 und eine Luftaustrittsöffnung 14, welche dem Anschluss 10 für die Steuereinheit 30 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Anschluss 10 für die Steuereinheit 30 ist beispielhaft, aber bevorzugt zylinderförmig als ein Blockflansch ausgebildet, ebenso wie die Luftaustrittsöffnung 14. Der Luftstoßgerätekörper 2 umfasst außerdem zwei Anschlüsse 12 für weitere Luftstoßgeräte 4, die ebenso beispielhaft, aber bevorzugt als Blockflansche ausgebildet sind.
  • Die Steuereinheit 30 umfasst einen Deckel 32, der eine mittige Bohrung als Zuführkanal 31 für Vorkammerluft aufweist (siehe Fig. 2). Der Deckel 32 ist mithilfe von beispielhaft, aber nicht einschränkend für die Erfindung, vier Befestigungsschrauben 36 an dem Anschluss 10 für die Steuereinheit 30 befestigt, die in entsprechende Sacklöcher eingreifen (nicht dargestellt). Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinheit beispielhaft, aber nicht einschränkend für die Erfindung, eine 3/2-Wegeventil-Baugruppe 34.
  • An den Anschlüssen 12 für weitere Luftstoßgeräte 4 sind stirnseitig ebenfalls bevorzugt, aber nicht einschränkend für die Erfindung, jeweils vier Aufnahmen 38 vorgesehen, die mit inneren Gewindegängen zur Aufnahme von Schrauben ausgestattet sein können.
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht durch den Luftstoßgerätekörper 2 mit einer darin eingesetzten Kolbenbaugruppe und einem Teil einer angeschlossenen Steuereinheit 30.
  • Der Kolben 22 ist in seiner Schließstellung dargestellt und in der Zeichnung auf- und abwärts beweglich in einer rohrförmigen Kolbenführung 20 gelagert. Die Kolbenführung 20 ist durch einen Rohrstutzen gebildet, der sich in das Innere der Druckkammer 3 des Luftstoßgerätekörpers 2 erstreckt. In die Kolbenführung 20 kann wie dargestellt ein Rohrabschnitt eingesetzt sein, der im direkten Kontakt mit dem Kolben 22 steht. Dies ist nicht Gegenstand der Erfindung, sodass auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann.
  • In nicht dargestellten Ausführungsformen, die ebenfalls von der Erfindung umfasst sind, können der Deckel 32 und/oder die Kolbenführung 20 Überströmöffnungen aufweisen, die eine druckleitende Verbindung von der Kolbenvorkammer in die Druckkammer 3 ermöglichen, so dass ein weiterer Befüllanschluss (Bezugszeichen 40 / 46 in Fig. 5) für die Druckkammer 3 nicht nötig ist.
  • In etwa auf Höhe der zweiten Achse B, was aber nicht einschränkend für die Erfindung ist, endet die Kolbenführung 20 ausreichend entfernt vor einem Ventilsitz 15 für den Kolben 22, so dass bei geöffnetem Ventil, also mit dem Kolben 22 in Offenstellung, ein Verbindungskanal 16 zwischen den Anschlüssen 12 für die weiteren Luftstoßgeräte 4 und der Luftaustrittsöffnung 14 vorhanden ist, um den Druckluftstoß durchzuleiten.
  • Der Kolben 22 ist in der dargestellten Ausführungsform, nicht einschränkend für die Erfindung, aus einer Mittelscheibe 26 und einer daran anschließenden Kolbenscheibe 27 gebildet, die gemeinsam mit hier beispielhaft zwei Hitzeschutzscheiben 28 mittels einer Verbindungsschraube 21 zu einem Klemmpaket verbunden sind.
  • Zwischen dem Kolben 22 und dem Deckel 32 der Steuereinheit 30 ist eine Kolbenvorkammer 24 ausgebildet. Die Kolbenvorkammer 24 ist über den Zuführkanal 31 an die 3/2-Wegeventil-Baugruppe 34 angeschlossen, welche in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Den Anschluss 10 für die Steuereinheit 30 und die Luftaustrittsöffnung 14 verbindet eine erste Achse A. Senkrecht zur ersten Achse A verläuft eine zweite Achse B, welche die zwei Anschlüsse 12 für weitere Luftstoßgeräte 4 miteinander ausbilden. Die erste Achse A und die zweite Achse B bilden hier beispielhaft, aber bevorzugt, ein rechtwinkliges Kreuz miteinander.
  • D4 bezeichnet einen Innendurchmesser des Ventilsitzes 15. In der Druckkammer 3 ist der Innendurchmesser D4 des Ventilsitzes 15 der kleinste Strömungsquerschnitt für die Abgabe der Druckluft. Insbesondere ist der Flächenquerschnitt des Ventilsitzes 15 kleiner als der Flächenquerschnitt im Bereich des Verbindungskanals 16.
  • Die Anschlüsse 12 für weitere Luftstoßgeräte 4 weisen einen identischen Durchmesser D2 auf. Die Anschlüsse 12 für die weiteren Luftstoßgeräte 4 sind einander gegenüberliegend in Fluchtung angeordnet. An den Stirnseiten befinden sich die bereits beschriebenen Aufnahmen 38 für den Anschluss an weitere Luftstoßgeräte 4 über Verbindungsstücke 44, welche im Zusammenhang mit Fig. 3 näher beschrieben werden.
  • Der Durchmesser D3 der Luftaustrittsöffnung 14 ist in der dargestellten Ausführungsform vorteilhaft, aber nicht einschränkend für die Erfindung, ebenso groß wie der Durchmesser D1 des Anschlusses 10 für die Steuereinheit 30 und gleich groß wie die Durchmesser D2 der Anschlüsse 12 für die weiteren Luftstoßgeräte 4 ausgebildet.
  • Das Luftstoßgerät 4 basiert auf dem Prinzip, dass das in den Druckkammern 3, in den Verbindungsstücken 44 und ggf. in einem Druckbehälter gespeicherte Medium, insbesondere Luft oder ein Inertgas, schlagartig über die Luftaustrittsöffnung 14 abgeblasen wird.
  • Der Luftstoßgerätekörper 2 wird zuerst über einen externen Druckluftanschluss mit Druckluft befüllt, wie noch im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird. Ebenso wird die Kolbenvorkammer 24 mit Vorkammerluft befüllt.
  • Der Druck der Vorkammerluft in der Kolbenvorkammer 24 führt dazu, dass der Kolben 22 gegen den an der Luftaustrittsöffnung 14 vorgesehenen Ventilsitz 15 gepresst wird. Dadurch ist die Luftaustrittsöffnung 14 verschlossen, wie in Fig. 2 dargestellt.
  • Die Steuerung des Ausblasvorgangs erfolgt durch die 3/2-Wegeventil-Baugruppe 34. Die 3/2-Wegeventil-Baugruppe 34 ermöglicht in einer Stellung das Schließen der Luftaustrittsöffnung 14 durch Anlage des Kolbens 22 im Ventilsitz 15, und in der anderen Stellung die Entlüftung der Kolbenvorkammer 24, das heißt Öffnen der Luftaustrittsöffnung 14, was eine schlagartige Zurückbewegung des Kolbens 22 und Anschlag an einen Dämpfungsring 25 und damit die Erzeugung des Luftstoßes durch Entladung des Drucks aus der Druckkammer 3 auslöst.
  • Wenn die 3/2-Wegeventil-Baugruppe 34 betätigt wird, entlüftet die Kolbenvorkammer 24. Dadurch wirkt das in den Druckkammern 3 und in den Verbindungsstücken 44 gespeicherte Medium auf den Kolben und schiebt den Kolben 22 gegen den Deckel 32. Dadurch kann die Druckluft aus dem Inneren des Luftstoßgerätekörpers 2 schlagartig über die Luftaustrittsöffnung 14 entweichen.
  • Nach der Abgabe des Luftstoßes wird der Luftstoßgerätekörper 2 wiederum über den externen Druckluftanschluss mit Druckluft befüllt. Ebenso wird die Kolbenvorkammer 24 wieder mit Vorkammerluft befüllt. Das Luftstoßgerät 4 ist wieder einsatzbereit.
  • Fig. 3 zeigt ein Luftförder- und/oder Abreinigungssystem 8 mit hier rein beispielhaft fünf vollständig dargestellten Luftförder- und/oder Abreinigungsmodulen 6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul 6 wird im Folgenden verkürzt als "Modul 6" bezeichnet. Das Luftförder- und/oder Abreinigungssystem 8 wird im Folgenden verkürzt als "System 8" bezeichnet.
  • Das System 8 ist an der Wandung 50 eines stufenförmigen Prozessraums angeordnet. Der Prozessraum umfasst eine Mehrzahl von Stufen 52, welche jeweils eine Verweilfläche 54 für das zu verarbeitende Material und Steigungen 56 umfasst, die hier beispielsweise, aber nicht einschränkend für die Erfindung, jeweils in 90° zueinander in Form einer Treppe angeordnet sind. Die Dimensionierung der Größe der Verweilflächen 54, der Steigungen 56, auch deren Anzahl erfolgt zweckmäßig nach Art der gewünschten Anwendung.
  • Obwohl in Fig. 3 fünf Module 6 vollständig dargestellt sind, ist das System nicht hierauf beschränkt, sondern im Prinzip beliebig erweiterbar.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 3 umfasst ein Modul 6 vier Luftstoßgeräte 4, welche mittels Verbindungsstücken 44 aneinandergekoppelt sind. Die Druckkammern 3 der Luftstoßgeräte 4 und das Volumen der Verbindungsstücke 44 bilden einen gemeinsamen Druckraum miteinander aus. Die Verbindungsstücke 44 sind an die jeweiligen Anschlüsse 12 für die weiteren Luftstoßgeräte 4 beispielhaft mittels Schrauben befestigt.
  • Die Verbindungsstücke 44 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Wellschlauchkompensatoren, beispielsweise aus Metall ausgebildet. Alternativ, nicht dargestellt, können starre Rohrkonstruktionen eingesetzt werden.
  • Das Modul 6 ist einerseits mittels einer Drehmomentstütze 48 an der Wandung 50 des stufenförmigen Prozessraums befestigt und andererseits über eine weitere Drehmomentstütze 48 gegen ein weiteres daneben angeordnetes, hier auf derselben Stufe 52 angeordnetes Modul 6 abgestützt.
  • Um das zu verarbeitende Material im stufenförmigen Prozessraum zu fördern, werden die Luftstoßgeräte 4 bevorzugt einzeln angesteuert, um Druckluft abzugeben. Erfolgt dieses z.B. über eine ganze Stufe 52, wird das darauf befindliche Material auf die darunterliegende Stufe geblasen. Die Ansteuerung ist nicht Gegenstand der Erfindung und unterliegt den Bedingungen der benötigten Anwendung.
  • Fig. 4 zeigt einen Anschlussbereich zweier Module 6, wobei hier jeweils das endständige Luftstoßgerät 4 des Moduls 6 abgebildet ist. Die endständigen Module 6 sind jeweils mit einem Blindflansch 40 versehen. Aufgrund der Einwirkung des Drehmoments beim Luftstoß kommt es bei den endständigen Luftstoßgeräten 4 zu einem seitlichen Impuls, welcher über die Drehmomentstütze 48 abgefangen wird. Die Blindflansche 40 sind hierzu beispielhaft, aber nicht einschränkend für die Erfindung, mittels einer Langmutter 49 mit Gewindebolzen befestigt, um das endständige Luftstoßgerät 4 gegen die Drehmomentstütze 48 zu verspannen.
  • Des Weiteren ist in Fig. 4 ein Verbindungsschlauch 47 für die Vorkammerluft dargestellt, welche die Steuereinheit 30 eines Luftstoßgeräts 4 mit der Steuereinheit 30 eines weiteren Luftstoßgeräts 4 verbindet. Der Verbindungsschlauch 47 ist je nach benötigtem Druck und Dichtigkeitsanforderungen zweckmäßig ausgelegt, z.B. als ein 1/2 Zoll-Schlauch.
  • Fig. 5 zeigt ein endständiges Luftstoßgerät 4, das mit einem Verbindungsschlauch 46 zum Anschluss an eine externe Druckquelle versehen ist, z.B. ein 3/4 Zoll-Schlauch. Hierzu weist das Luftstoßgerät 4 einen an den Anschluss 12 befestigten Blindflansch 40 auf, der eine Durchgangsöffnung zum Anschluss des Verbindungsschlauchs 46 aufweist. An dem Blindflansch 40, der seinerseits mittels Schrauben an dem Anschluss 12 für das weitere Luftstoßgerät 4 befestigt ist, ist außerdem die Drehmomentstütze 48 zum Anschluss des Moduls 6 an die Wandung 50 des stufenförmigen Prozessraums befestigt.
  • Alternativ, aber nicht dargestellt, kann anstelle des Blindflanschs 40 ein direkter Anschluss, z.B. Flanschanschluss oder ein über ein Verbindungsstück 44 bereitgestellter indirekter Anschluss des Moduls 6 an einen mit externer Druckluft befüllbaren Druckbehälter vorgesehen sein.
  • Fig. 5 zeigt außerdem ein Ausblasrohr 42, das an der Luftaustrittsöffnung 14 angeschlossen ist und andererseits an die Verweilfläche 54 einer Stufe 52 des Prozessraums. Obwohl ein senkrechter Anschluss des Ausblasrohrs 42 an die Stufe 52 dargestellt ist, sind angewinkelte Anschlüsse ebenfalls möglich.
    • BEZUGSZEICHEN
    • 2 Luftstoßgerätekörper; 3 Druckkammer; 4 Luftstoßgerät; 6 Modul; 8 System; 10 Anschluss Steuereinheit; 12 Anschluss weiteres Luftstoßgerät; 14 Luftaustrittsöffnung; 15 Ventilsitz; 16 Verbindungskanal; 20 Kolbenführung; 21 Verbindungsschraube; 22 Kolben; 24 Kolbenvorkammer; 25 Dämpfungsring; 26 Mittelscheibe; 27 Kolbenscheibe; 28 Hitzeschutzscheibe; 30 Steuereinheit; 31 Zuführkanal Vorkammerluft; 32 Deckel; 34 3/2-Wegeventilbaugruppe; 36 Befestigungsschraube; 38 Aufnahme; 40 Blindflansch; 42 Ausblasrohr; 44 Verbindungsstück; 46 Verbindungsschlauch externe Druckquelle; 47 Verbindungsschlauch Vorkammerluft; 48 Drehmomentstütze; 49 Langmutter; 50 Wandung; 52 Stufe; 54 Verweilfläche; 56 Steigung;
    • A erste Achse; B zweite Achse; D1 Durchmesser Anschluss Steuereinheit; D2 Durchmesser Anschluss weiteres Luftstoßgerät; D3 Durchmesser Anschluss weiteres Luftstoßgerät; D4 Innendurchmesser Ventilsitz

Claims (14)

  1. Einstückig ausgebildeter Luftstoßgerätekörper (2) mit einer Druckkammer (3), die eine Kolbenführung (20) zur Aufnahme eines Kolbens (22) und einen Ventilsitz (15) für den Kolben (22) umgibt, einem Anschluss (10) für eine Steuereinheit (30) zur Steuerung der Stellung des Kolbens (22) und mit einer Luftaustrittsöffnung (14),
    dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstoßgerätekörper (2) außerdem mindestens zwei weitere Anschlüsse (12) für weitere Luftstoßgeräte (4) zur Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes umfasst.
  2. Luftstoßgerätekörper (2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstoßgerätekörper (2) genau zwei Anschlüsse (12) für zwei weitere Luftstoßgeräte (4) aufweist, welche bevorzugt in Fluchtung einander gegenüberliegend angeordnet sind.
  3. Luftstoßgerätekörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Achse (A), welche die Luftaustrittsöffnung (14) und den Anschluss (10) für die Steuereinheit (30) verbindet, und eine zweite Achse (B), welche die zwei Anschlüsse (12) für die zwei weiteren Luftstoßgeräte (4) verbindet, ein bevorzugt rechtwinkliges Kreuz bilden.
  4. Luftstoßgerätekörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (10) für die Steuereinheit (30), die Anschlüsse (12) für die weiteren Luftstoßgeräte (4) und/oder die Luftaustrittsöffnung (14) als Blockflansche ausgebildet sind.
  5. Luftstoßgerätekörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkammer (3) ein kleinster Strömungsquerschnitt für die Abgabe von Druckluft durch einen Innendurchmesser (D4) des Ventilsitzes (15) gebildet ist.
  6. Luftstoßgerätekörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (D1) des Anschlusses (10) für die Steuereinheit (30) ähnlich groß, bevorzugt gleich groß, ist wie ein Durchmesser (D2) des Anschlusses (12) für das weitere Luftstoßgerät (4) und/oder wie ein Durchmesser (D3) der Luftaustrittsöffnung (14).
  7. Luftstoßgerät (4) mit einem Luftstoßgerätekörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in der Kolbenführung (20) eingesetzten Kolben (22) und angeschlossener Steuereinheit (30).
  8. Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) für einen insbesondere stufenförmigen Prozessraum, umfassend mehrere Luftstoßgeräte (4) nach Anspruch 7, bevorzugt 2 bis 8, weiter bevorzugt 3 bis 5, insbesondere bevorzugt 4, derartige Luftstoßgeräte (4),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstoßgeräte (4) mithilfe von Verbindungsstücken (44) in einer Reihe und unter Ausbildung eines gemeinsamen Druckraumes aneinandergekoppelt sind, um in bevorzugt gleichmäßigen Abständen ihre Luftaustrittsöffnungen (14) direkt oder indirekt zum Anschluss an den Prozessraum bereitzustellen.
  9. Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Luftstoßgeräte (4) an seinem Anschluss (12) für das weitere Luftstoßgerät (4) mit einem Blindflansch (40) versehen ist, welcher bevorzugt an eine Drehmomentstütze (48) gekoppelt ist.
  10. Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstoßgerätekörper (2) des Systems identisch ausgebildet sind.
  11. Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstücke (44) als Kompensatoren, insbesondere in Form von Wellschläuchen, ausgebildet sind.
  12. Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Luftstoßgeräte (4) an seinem Anschluss (12) für das weitere Luftstoßgerät (4) an eine externe Druckluftquelle gekoppelt ist.
  13. Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstoßgeräte (4) über ihre Anschlüsse bevorzugt jeweils einzeln mit Steuereinheiten (30) verbunden sind, wobei die Steuereinheiten (30) bevorzugt über Verbindungsschläuche (47) miteinander verbunden sind.
  14. Luftförder- und/oder Abreinigungssystem (8) mit einer Mehrzahl von Luftförder- und/oder Abreinigungsmodulen (6) nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest ein Luftförder- und/oder Abreinigungsmodul (6) einer Stufe (52) eines stufenförmigen Prozessraums zugeordnet ist.
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