DE4228014C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse für gra­ nulierte Schüttgüter, bestehend aus einem das Zellenrad in einer zylindrischen Bohrung enthaltenden Gehäuse mit einem Zulaufschacht, der in einem Einlaufquerschnitt endet, der durch einen rechtwinklig zur Zellenradwelle verlaufenden, im Querschnitt dachförmigen Längssteg in zwei gleichgroße Querschnittsflächen geteilt ist, wobei der Längssteg sich in dem von den Zellenradstegen zu­ letzt überstrichenen Bereich des Einlaufquerschnitts verbreitert, so daß seine zunächst parallelen Seitenrän­ der dort als Abstreifränder wirken, die an zueinander symmetrischen Abstreifkantenabschnitten des Zulauf­ schachtes enden, welche in der Aufsicht den V-förmigen Schenkeln eines in Laufrichtung des Zellenrades weisen­ den Pfeils entsprechen, wobei die Abstreifkantenab­ schnitte sich in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses unterhalb des Längssteges in jeweils einer Nut etwa der 1,5-fachen Breite und Tiefe des größten Korndurchmessers des Granulats fortsetzen, und die Nuten sich in der zu der Zellenradwelle rechtwinkeligen Haupt­ symmetrieebene des Gehäuses treffen.

Aus der DE-PS 34 45 710 ist eine Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter bekannt, deren Gehäuse im Zu­ laufschacht einen rechtwinklig zur Zellenradwelle ver­ laufenden, im Querschnitt dachförmigen Längssteg hat, der den Einlaufquerschnitt in zwei gleichgroße Quer­ schnittsflächen teilt, so daß sich in den Zellenradkam­ mern jeweils unterhalb des dachförmigen Längssteges ein Böschungshohlraum bildet. In Laufrichtung des Zellenra­ des gesehen, endet der dachförmige Längssteg an einer Schrägfläche des Zulaufschachtes, die ihrerseits etwa zwei Korndurchmesser oberhalb der gedachten Mantelfläche des Zellenrades in einer Vorabstreifkante endet, die in der Ausführungsform nach Fig. 8 aus zwei zueinander sym­ metrischen Abschnitten besteht, die in der Aufsicht den V-förmigen Schenkel eines in Laufrichtung des Zellenra­ des weisenden Pfeiles entsprechen. Auf diese Vorab­ streifkantenabschnitte folgen, in Laufrichtung des Zel­ lenrades versetzt, entsprechende Abschnitte einer in der Mantelfläche des Zellenrades liegenden Abstreifkante, die also in der Aufsicht ebenfalls die Form eines in Laufrichtung des Zellenrades weisenden Pfeiles hat. Die Vorabstreifkanten- und die Abstreifkantenabschnitte schließen mit der Erzeugenden der Mantelfläche des Zel­ lenrades einen Winkel ein, der mindestens gleich dem Reibungswinkel zwischen dem Schüttgut und dem Schleusen­ werkstoff ist. Hierdurch soll erreicht werden, daß der­ jenige Teil von Granulatkörnern, der sich nach Passieren der Vorabstreifkante noch in der taschenförmigen Ausneh­ mung zwischen ersterer und der Abstreifkante, also außerhalb der Mantelfläche des Zellenrades, befindet, in den mittels des dachförmigen Steges zuvor geschaffenen Böschungshohlraum innerhalb dieser Mantelfläche abge­ streift wird. Auf diese Weise wird das Abscheren von Schüttgutkörnern zwischen den Vorderkanten der Stirnflä­ chen der Zellenradstege und der ersten von diesen über­ strichenen Kante des Schleusengehäuses im Bereich der Nenndrehzahl des Zellenrades weitgehend vermieden und ein hackarmer Betrieb der Schleuse erreicht. Betrachtet man jedoch den Böschungshohlraum an einer gegebenen Stelle der Zellenradkammer, so wird dieser Hohlraum im­ mer kleiner, je mehr er sich der V-förmigen Spitze der Abstreifkante nähert, einerseits weil der Hohlraum durch bereits abgestreifte Granulatkörner zunehmend aufgefüllt wird, andererseits weil die Böschungsverhältnisse un­ günstiger werden, da die V-förmige Spitze der Abstreif­ kante in Drehrichtung des Zellenrades gesehen bereits merklich tiefer als die höchste Mantellinie der Gehäuse­ bohrung liegt. Die Praxis hat daher auch gezeigt, daß insbesondere mit abnehmender Drehzahl des Zellenrades ein ausreichend hackarmer Betrieb nicht mehr gewährlei­ stet ist. Daher ist diese bekannte Zellenradschleuse vor allem für den einen großen Bereich unterschiedlicher Drehzahlen erfordenden Dosierbetrieb nur bedingt geeig­ net.

Aus der DE-PS 40 04 415 ist eine weitere Zellenrad­ schleuse für granulierte Schüttgüter bekannt, bei der auf einen dachförmigen Längssteg im Zulaufschacht bzw. in Höhe des Einlaufquerschnittes verzichtet wird und die Vorabstreifkante nicht gepfeilt sondern parallel zu den Zellenradstegen verläuft. Bei im übrigen ähnlicher Aus­ bildung des Gehäuses wie bei der aus der zuvor genannten DE-PS 34 45 710 bekannten Schleuse ist in der taschen­ förmigen Ausnehmung zwischen der Vorabstreifkante und der geteilten Abstreifkante ein Abweiskörper angeordnet, der in der Aufsicht einen im wesentlichen V-förmigen Um­ riß mit entgegen der Drehrichtung des Zellenrades wei­ sender Spitze hat. Der Abweiskörper erstreckt sich nicht bis an die Abstreifkantenabschnitte sondern endet vor diesen unter Freilassung eines Spaltes, dessen Weite ein Mehrfaches des mittleren Granulatkorndurchmessers be­ trägt. Auch diese Schleuse gewährleistet im Bereich der Nenndrehzahl des Zellenrades einen hackarmen Betrieb, allerdings nur unter der Voraussetzung, daß der Füllgrad der Kammern deutlich unter 100% bleibt, damit ein aus­ reichendes Volumen zur Aufnahme der abgestreiften Granu­ latkörner verbleibt. Die genannte Voraussetzung ist in vielen Einsatzfällen erfüllt, z. B. beim Betrieb mit ho­ her Drehzahl, mit vordosiertem Schüttgutzulauf und/oder mit hohem Gegendruck und einer daraus resultierenden großen, dem zulaufenden Schüttgut entgegengerichteten Leckluftströmung.

Die Zellenradschleuse der einleitend angegebenen Gattung ist diesseitig offenkundig vorbenutzt und hat ein Gehäu­ se, dessen Einlaufbereich sowohl Merkmale der Schleuse nach der DE-PS 34 45 710 als auch nach der DE-PS 40 04 415 aufweist. Ein zumindest weitgehend hackfreier Betrieb dieser Schleuse ist allerdings an bestimmte, einschränkende Voraussetzungen geknüpft. In Abhängigkeit von der jeweiligen Art des insbesondere durch seine Här­ te, seine Kornform und sein Schüttverhalten charakteri­ sierten Schüttgutes sowie dem auf der Austragsseite der Schleuse herrschenden Gegendruck kann eine bestimmte Zellenraddrehzahl nicht oder nur bei vordosiertem Be­ trieb unterschritten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellen­ radschleuse der einleitend angegebenen Gattung zu schaf­ fen, die über einen weiten Einsatzbereich von Schüttgü­ tern und Betriebsarten, vor allem im Dosierbetrieb mit einer großen Spanne zwischen der minimalen und der maxi­ malen Dosiermenge je Zeiteinheit, hackfrei arbeitet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zellenrad unterhalb des Längssteges je Kammer zwei in Radialebenen liegende, voneinander um die Breite des Längssteges beabstandete Kammertrennbleche hat, deren Umfangsränder in der gedachten Mantelfläche des Zellen­ rades liegen, und daß die Kammertrennbleche im Bereich ihres Stoßes mit dem jeweils hinteren oder nachlaufenden Zellenradsteg jeweils eine den Umfangsrand unterbrechen­ de Ausnehmung haben.

Dadurch, daß der Bereich jeder Zellenradkammer unterhalb des dachförmigen Längssteges frei von zulaufendem Schüttgut gehalten wird, steht unter allen Betriebsbe­ dingungen ein ausreichendes Volumen zur Verfügung, in das die durch das Zusammenwirken der Vorderkante des hinteren Zellenradsteges jeder Kammer und der entspre­ chenden Nutflanken in Richtung der Hauptsymmetrieebene des Gehäuses verdrängten Granulatkörner über die Ausneh­ mungen in den Kammertrennblechen fallen können. Dieses Volumen ist also unabhängig von den Eigenschaften des jeweiligen Schüttgutes und den Betriebsbedingungen der Schleuse. Die Schleuse kann daher selbst aus dem Still­ stand hackfrei anlaufen.

Das Volumen des - ggf. bis zur Welle des Zellenrades reichenden - Raumes zwischen den Kammertrennblechen muß selbstverständlich groß genug sein, um die maximal mög­ liche Anzahl von in Richtung der Hauptsymmetrieebene des Gehäuses abgestreiften oder verdrängten Granulatkörnern aufnehmen zu können. Diese maximale Anzahl von Granu­ latkörnern ist durch das Volumen der Nuten in der In­ nenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses festge­ legt. Mithin muß das Volumen des Raumes zwischen den Kammertrennblechen mindestens gleich diesem letztgenann­ ten Volumen sein, beträgt aber vorzugsweise das 1,5- bis 2-fache desselben. Durch entsprechende Bemessung der Breite des Längssteges und dem daraus resultierenden, gegenseitigen Abstand der Kammertrennbleche erhält man das gewünschte Volumen.

Durch ähnliche Überlegungen läßt sich die Lage und die geometrische Form der Ausnehmungen in den Kammertrenn­ blechen optimieren, wie in den Ansprüchen 2 bis 4 näher angegeben.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen, z. B. bei besonders hohen Schleusendrehzahlen, kann es günstig sein, die normalerweise durch einen entsprechenden Abschnitt des betreffenden Zellenradsteges gebildete "hintere" Wand des Raumes zwischen den Kammertrennblechen relativ zu deren Ausnehmungen entgegen der Drehrichtung versetzt anzuordnen, um dem gepfeilten Verlauf der Nuten in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses noch besser Rechnung zu tragen. Auf diese Weiterbildung ist der Anspruch 5 gerichtet.

In der Zeichnung ist eine Zellenradschleuse nach der Er­ findung in beispielhaft gewählten Ausführungsformen schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Schleuse nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Halbschnitt entsprechend der Linie C-C in Fig. 4, jedoch ohne Zellenrad,

Fig. 6 eine Teilunteransicht entsprechend dem Pfeil X in Fig. 1,

Fig. 7 einen der Fig. 3 entsprechenden Quer­ schnitt durch eine zweite Ausführungs­ form,

Fig. 8 eine der Fig. 4 entsprechende Aufsicht auf die zweite Ausführungsform und

Fig. 9 eine der Fig. 6 entsprechende Teilunter­ ansicht der zweiten Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte Zellenradschleuse hat ein hier nur durch seine Lagerdeckel repräsentiertes Gehäuse 1 mit einem Zulaufschacht 2 und einem Auslaufschacht 3. In dem Gehäuse 1 befindet sich ein Zellenrad, bestehend aus einer Welle 4, Zellenradstegen 5 und beidseitigen Seitenschüben 4a, die jedoch optional sind. Dieselbe Zellenradschleuse ist in den Fig. 2 und 3 in Querschnit­ ten entsprechend den Linien A-A bzw. B-B in Fig. 1 dar­ gestellt. Man erkennt, daß das Gehäuse 1 einen Leckgas­ abführstutzen 1a hat, der ebenfalls optional ist. Die Lauf- bzw. Drehrichtung des Zellenrades ist durch einen Pfeil symbolisiert. In dem Zulaufschacht 2 befindet sich ein rechwinklig zu der Zellenradwelle 4 verlaufender Längssteg 6, der gem. Fig. 1 einen dachförmigen Quer­ schnitt hat. Dieser dachförmige Längssteg 6 teilt den Einlaufquerschnitt in zwei gleichgroße Querschnittsflä­ chen 7a und 7b (vergl. Fig. 1). Der Einlaufquerschnitt stellt einen Ausschnitt aus der Mantelfläche 8 des Zel­ lenrades dar, die gleichzeitig im Bereich des Gehäuses 1 die Innenwand der Gehäusebohrung bildet.

Jede der durch die Zellenradstege 5 begrenzten Kammern ist gem. Fig. 1 durch zwei Kammertrennbleche 9a und 9b unterteilt, die, in Radialebenen liegend, genau unter dem Längssteg 6 angeordnet sind und voneinander um die Breite dieses Längssteges 6 (abzüglich der Materialstär­ ke der Kammertrennbleche) beabstandet sind. Die Kammer­ trennbleche 9a und 9b begrenzen also einen zunächst schüttgutfreien Raum 10 (vergl. auch Fig. 6), der zur Aufnahme von abgestreiften Granulatkörnern bestimmt ist, die in den Raum 10 über Ausnehmungen 11a bzw. 11b in den Umfangsrändern der Kammertrennbleche 9a bzw. 9b gelan­ gen, wie nachfolgend erläutert wird.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, hat der Längssteg 6, gesehen in Laufrichtung des Zellenrades, bis etwa zur Mitte des Einlaufquerschnittes parallele Seitenränder, verbreitert sich jedoch anschließend, so daß die entsprechenden Sei­ tenrandabschnitte dort als Abstreifränder 6a, 6b wirken. Diese Abstreifränder 6a, 6b gehen an den Punkten A, B jeweils in einem kleinen Radius in zueinander symmetri­ sche Abstreifkantenabschnitte 2a, 2b des Zulaufschachtes 2 über. Diese Abstreifkantenabschnitte 2a, 2b, welche in der Aufsicht den V-förmigen Schenkeln eines in Laufrich­ tung des Zellenrades weisenden Pfeils entsprechen, set­ zen sich in der Innenwand der Bohrung des Gehäuses un­ terhalb des Längssteges 6 in Nuten 12a, 12b fort, die etwa die 1,5-fache Breite und Tiefe des größten Korn­ durchmessers des Granulats haben und sich im Punkt C auf der zu der Zellenradwelle rechtwinkligen Hauptsymme­ trieebene des Gehäuses treffen. Der in Fig. 5 gezeichne­ te Teilschnitt veranschaulicht den Verlauf der Nuten 12a, 12b genauer. Erreicht wird hierdurch folgendes:
Sofern der Zulaufschacht über die Querschnittsflächen 7a, 7b (Fig. 1) hinaus mit Granulat gefüllt ist, nimmt, bezogen auf eine bestimmte Zellenradkammer, der hintere Zellenradsteg 5, während er den Einlaufquerschnitt über­ streicht, mit seinem Vorderrand einige Granulatkörner mit. Diese Granulatkörner werden, je nachdem, wo sie sich in der betreffenden Querschnittsfläche befinden, entweder längs des Abstreifrandes (6a oder 6b) des Längssteges 6 oder längs des betreffenden Abstreifkan­ tenabschnittes (2a oder 2b) des Zulaufschachtes bis zu dem entsprechenden Scheitelpunkt (A oder B) geführt und treten dort in die betreffende Nut (12a oder 12b) ein. Sobald nun im weiteren Verlauf der Drehung des Zellen­ rades die nächstgelegene Ausnehmung (11a oder 11b) in dem zugehörigen Kammertrennblech (9a oder 9b) unter die Nut zu liegen kommt, können die Granulatkörner frei in den Raum 10 zwischen den Kammertrennblechen 9a, 9b fal­ len. In der Regel wird daher kein Granulatkorn bis zu dem Scheitelpunkt C gelangen, wo es zwischen dem den Raum 10 rückwärtig begrenzenden Abschnitt 5a (vergl. Fig. 6) des zugehörigen Zellenradsteges 5 und der Innen­ wand der Bohrung des Gehäuses abgeschert werden könnte.

Aus dieser Funktion ergibt sich auch die optimale Bemes­ sung der Ausnehmungen 11a, 11b. Der in Laufrichtung ge­ sehen hintere Rand jeder Ausnehmung sollte vorzugsweise in der Ebene des Vorderrandes des betreffenden "hinte­ ren" Zellenradsteges liegen. Weiterhin sollte die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Ausnehmungen 11a, 11b mindestens gleich der in die Hauptsymmetrieebene projizierten Breite der Nuten 12a, 12b sein, wie sich ohne weiteres aus Fig. 4 ergibt. Die in radialer Rich­ tung des Zellenrades gemessene Tiefe der Ausnehmungen 11a, 11b muß mindestens gleich dem größten Korndurchmes­ ser des Granulats sein, sollte aber andererseits nicht unnötig groß gemacht werden, da dann ein Teil des Raumes von aus den seitlichen Kammern zulaufendem Schüttgut aufgefüllt würde.

In den Fig. 7 bis 9 ist eine lediglich das Zellenrad betreffende Abwandlung des vorliegenden Vorschlages in Form einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist der mittlere Abschnitt 5b der Zellenradstege 5, hier in seiner Funktion als hintere Wand oder Begrenzung des Raumes 10 zwischen den Kammertrennblechen 9a, 9b, entge­ gen der Laufrichtung des Zellenrades um etwa 20% der in Umfangsrichtung gemessenen Breite der Kammer, abzüglich der Stegbreite, entgegen der Drehrichtung des Zellenra­ des versetzt angeordnet. Die Lage der Ausnehmungen 11a, 11b bleibt hierbei jedoch unverändert. Vorteile können sich vor allem bei sehr hohen Zellenraddrehzahlen erge­ ben, bei denen die Massenträgheit der Granulatkörner sich auszuwirken beginnt, so daß diese auf ihrem im we­ sentlichen der Schwerkraft folgenden Fallweg beginnen, scheinbar hinter der Drehung der Stege des Zellenrades zuruckbleiben.

Claims (5)

1. Zellenradschleuse für granulierte Schüttgüter, be­ stehend aus einem das Zellenrad in einer zylindri­ schen Bohrung enthaltenden Gehäuse (1) mit einem Zu­ laufschacht (2), der in einem Einlaufquerschnitt en­ det, der durch einen rechtwinklig zur Zellenradwelle (4) verlaufenden, im Querschnitt dachförmigen Längs­ steg (6) in zwei gleichgroße Querschnittsflächen (7a, 7b) geteilt ist, wobei der Längssteg (6) sich in dem von den Zellenradstegen (5) zuletzt überstrichenen Bereich des Einlaufquerschnitts verbreitert, so daß seine zunächst parallelen Seitenränder dort als Ab­ streifränder (6a, 6b) wirken, die an zueinander sym­ metrischen Abstreifkantenabschnitten (2a, 2b) des Zulaufschachtes (2) enden, welche in der Aufsicht den V-förmigen Schenkeln eines in Laufrichtung des Zel­ lenrades weisenden Pfeils entsprechen, wobei die Ab­ streifkantenabschnitte (2a, 2b) sich in der Innenwand der zylindrischen Bohrung des Gehäuses (1) unterhalb des Längssteges (6) in jeweils einer Nut (12a, 12b) mit etwa der 1,5-fachen Breite und Tiefe des größten Korndurchmessers des Granulats fortsetzen, und die Nuten (12a, 12b) sich in der zu der Zellenradwelle (4) rechtwinkligen Hauptsymmetrieebene des Gehäuses (1) treffen (bei C), dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad unterhalb des Längssteges (6) je Kammer zwei in Radialebenen liegende voneinander um die Breite des Längssteges (6) beabstandete Kammertrenn­ bleche (9a, 9b) hat, deren Umfangsränder in der ge­ dachten Mantelfläche (8) des Zellenrades liegen, und daß die Kammertrennbleche (9a, 9b) im Bereich ihres Stoßes mit dem jeweils hinteren oder nachlaufenden Zellenradsteg (5) jeweils eine den Umfangsrand unter­ brechende Ausnehmung (11a, 11b) haben.

2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hintere Rand jeder Ausnehmung (11a, 11b) in der gleichen Ebene wie die vordere Fläche des angrenzenden Zellenradsteges (5) der zugehörigen Kam­ mer liegt.

3. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Ausnehmungen (11a, 11b) mindestens gleich der in die Hauptsymmetrieebene projizierten Breite der Nuten (12a, 12b) ist.

4. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (11a, 11b) eine in radialer Richtung gemessene Tiefe von mindestens dem größten Korndurchmesser des Granulats haben.

5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Kammer­ trennblechen (9a, 9b) liegende, mittlere Abschnitt (5b) jedes Zellenradsteges (5) gegenüber den beiden äußeren Abschnitten des selben Zellenradsteges (5) maximal um die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Kammer abzüglich der Stegbreite entgegen der Drehrichtung des Zellenrades versetzt angeordnet ist.