DE4207663A1 - Vorrichtung zur emissionsarmen ueberfuehrung von staubendem schuettgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur emissionsarmen Überführung von stau­ bendem Schüttgut zu einer Abgabestelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art besteht aus einem Fallrohr durch das das Schütt­ gut geführt wird. In dem Fallrohr ist beweglich ein Staurohr angeordnet, an dem als Ver­ schlußvorrichtung ein Kegel befestigt ist. Bei einem Beladevorgang von oben staut sich das Schüttgut bis zu einer vorgegebenen Höhe im Staurohr an und drückt auf den Ke­ gel. Bei einer bestimmten Höhe des Schüttgutes sackt das Staurohr mit dem Kegel nach unten. Die Vorrichtung wird geöffnet, das Schüttgut fließt in einem kompakten Strom aus und fällt auf den darunterliegenden Schüttguthaufen. Nach einem kurzen Ein­ schwenkvorgang ist der ausfließende Schüttgutstrom genau so groß wie der einflie­ ßende. Wird nun der Füllgrad erhöht, steigt die Säule im Staurohr an, das dadurch stär­ ker belastet wird und weiter absinkt. Dadurch vergrößert sich der Austrittsspalt bis wie­ der Gleichgewicht herrscht. Durch diese Konstruktion wird erreicht, daß das Schüttgut, das aus einer großen Höhe auf die Säule im Staurohr auftrifft, durch die im Fall- und Staurohr befindliche Säule gegen die Umgebung abgeschottet wird. Im Rohr entsteht zwar weiterhin Staub, der jedoch nicht nach außen dringen kann und sich daher wieder auf dem Gut ablagert. Bei dieser Konstruktion ist jedoch nachteilig, daß der das Staurohr von unten verschließende Kegel einen konstanten Ausflußwinkel aufweist. Durch die Konstruktion des Kegels ist es schwierig, die Austrittsöffnungsfläche in eine eindeutige, direkte Beziehung zur Säulenhöhe zu bringen. Der Selbstregelkreis einer solchen Vor­ richtung funktioniert nicht optimal. Bei steigender Säule im beweglichen Staurohr öffnet diese zwar die Kegelkonstruktion, jedoch erfolgt dies nicht der zunehmenden Gewichts­ kraft entsprechend. Die strömungstechnischen Eigenschaften dieser Vorrichtung sind unbefriedigend.

Daneben sind andere Vorrichtungen bekannt (Fördertechnik Hamburg H. Lässig), bei denen z. B. am Ende eines Beladerohres Klappen angebracht sind, welche in Abhängig­ keit von der Trichterbefüllung durch eine Zweipunkteregelung angesteuert werden. Der Regelkreis der Klappen erfordert komplizierte elektrische Zusatzeinrichtungen, was nachteilig ist.

Eine Konstruktion der Firma Bühler Miag (GmbH) weist ein Beladerohr auf, bei dem eine einzelne Klappe das Fallrohr verschließt. Die Klappe wird durch ein Federschwingungs­ dämpfersystem abgestützt und über ein Stellorgan angesteuert. In Abhängigkeit von der Anzeige eines im Fallrohr angeordneten Füllstandssensoren wird über einen Regelkreis die Klappenöffnung angesteuert. Diese Konstruktion ist aufwendig und teuer. Für einen optimalen Ausflußvorgang erfordert sie eine kontinuierliche Überwachung desselben und kontinuierliche Steuerung. Dies ist nachteilig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter­ zubilden, daß eine bessere Beherrschung des Ausflußvorganges in Abhängigkeit von Arbeits-Parametern erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Dadurch, daß die Verschlußvorrichtung mindestens als eine, an dem Fallrohr angeord­ nete Klappe ausgebildet ist, wird eine selbsttätige Einstellung des Ausflußwinkels des Schüttgutes in Abhängigkeit von dessen Höhe im Fallrohr erreicht. Ein veränderlicher Ausflußwinkel/Schüttwinkel ermöglicht ein optimales Ausfließen des Schüttgutes aus dem Rohr. Die erfindungsgemäße Vorrichtung regelt selbsttätig die Ausflußmenge des Schüttgutes in Abhängigkeit von dessen Säulenhöhe im Rohr. Die vertikalen Kraftkomponenten des Schüttgutstromes werden direkt von der mit der Kraft eines Ge­ genhalters belasteten Klappe aufgenommen. Mit zunehmendem Gewicht des Schütt­ gutes öffnet sich die Klappe immer stärker, die Austrittsfläche und der Klappenöff­ nungswinkel nehmen zu. Die Belastung der Klappe steigt soweit an, bis ein Kräfte­ gleichgewicht zwischen dem Schüttgutgewicht und der Klappengegenkraft erreicht ist. Durch die Anordnung von Gegengewicht belasteten Klappen als Verschlußvorrichtung des Staurohres ist eine geringe Höhendifferenz zwischen Austrittsöffnung und Schüttke­ gel gewährleistet und das ausfließende Schüttgut trifft nur mit geringer Geschwindigkeit auf den Schüttgut-Kegel auf. Es entsteht somit nur sehr wenig Staub. Weiterhin um­ manteln die Klappen teilweise das austretende Schüttgut, wodurch die Kontaktfläche zwischen Schüttgutoberfläche und Umgebungsluft verringert wird. Dies trägt auch zur Staubminderung bei.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 2 sind zwei Klappen vorgesehen, welche symmetrisch angeordnet sind und konisch aufeinander zulaufen. Durch die Zweiklappenanordnung wird der Schüttgut­ strom mittig abgeleitet, wodurch die Gewichts- und Impulskraft des Schüttgutes besser auf den Verschlußmechanismus übertragen wird. Ein Einstellwinkel der Klappen von etwa 55° trägt zu einem einwandfreien Massenfluß im Staurohr bereits bei Beginn des Füllvorganges bei. Des weiteren hat eine symmetrische Zwei-Klappen-Anordnung den Vorteil, daß beide Klappen durch das symmetrische Ausfließen des Schüttgutes gleich­ zeitig gleichmäßig belastet werden. Vor allem bei den Anfahrvorgängen treten keine unkontrollierten Bewegungen des gesamten Rohres auf. Auch Torsionskräfte, die von der Konstruktion nur schlecht aufgefangen werden können, treten bei einer Zwei-Klap­ pen-Anordnung nicht auf. Eine Panzerung eines Klappenendes ist bei manchen Schüttgutarten sinnvoll.

Gemäß Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist es vorteilhaft, wenn die Verschlußvorrichtung als eine vierseitige Pyramide ausgeführt ist. Dadurch verhält sich das ausfließende Schüttgut strömungstechnisch sehr günstig, was eine sehr geringe Staubentwicklung verursacht. Die konstruktive Lösung eines solchen Pyramidenverschlusses ist technisch einfach zu lösen.

Vorteilhafterweise ist die Aufhängung der Klappen so realisiert, daß diese über einen Rahmen mit dem Fallrohr fest verbunden sind. Der Rahmen lagert die Drehachsen der Klappen. Die Verbindung zwischen dem Rahmen und dem Fallrohr ist mit vier Stangen, welche je eine Ecke des rechteckigen Rahmens aufnehmen, realisiert. An den Achsen sind sowohl die Klappenlagerungen als auch die Klappen belastenden Federn montiert. Vorteilhaft ist, wenn die Klappen und die Klappenlagerung als getrennte Teile ausgeführt sind, da sie unterschiedlichen Beanspruchungen unterliegen und daher auch unter­ schiedliche Standzeiten erreichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist das den Klappen zu­ gewandte Staurohrende quadratisch ausgeführt. Da zwischen dem Staurohr und den Klappen ein unmittelbarer Kontakt sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen beste­ hen muß, um eine einwandfreie Kraftübertragung zu gewährleisten, reibt das Staurohr bei der vertikalen Bewegung auf den Klappen. Da relativ hohe Impuls-/Gewichts- und Federkräfte übertragen werden müssen, kommt es zu einer hohen, punktuellen Bela­ stung des Rohrendes und damit zu einem hohen Abrieb. Bei einer quadratischen Aus­ führung des Staurohrendes verteilt sich die Reibung beim Staurohr auf eine Linie, die Klappen werden auf einer Fläche und nicht punktuell abgenutzt. Das untere Ende des Staurohres stützt sich bei allen Öffnungswinkeln auf ihrer ganzen Breite auf den Klappen ab. Außerdem sind auch keine kleinen Ritzen mehr vorhanden, durch welche Schüttgutkörner hinter die Reiblinie dringen und sich dort verkeilen könnten. Durch die quadratische Ausgestaltung des Staurohres wird also der Verschleiß verringert, die Funktionsfähigkeit erhöht und die Störanfälligkeit verringert. Die quadratische Form des Staurohres ist nur an seinem mit der Klappe zusammenwirkenden Ende vorgesehen, das gesamte Innenrohr ist zylindrisch ausgebildet.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß zwischen den Klappen und dem Staurohr Schürzen angeordnet sind. Die Schürzen sind an den Klappen befestigt. Es entsteht kein horizontaler Spalt zwischen den Klappen und dem Staurohr. Gleichzeitig wird durch diese Ausbildung die seitliche Austrittsfläche bei geöffneten Klappen kleingehalten. Der Schüttgutstrom, der seitlich von den Klappen ungeschützt austritt, wird auf ein Minimum begrenzt. Wie bereits oben erläutert, tragen die Klappen auch durch die Abschirmung des Gutes von der Umgebungsluft zur Staubvermeidung bei.

Es ist vorteilhaft, wenn als Gegenhalter auf die Klappen Federelemente einwirken. Diese sind an dem Fallrohr angeordnet und in Abhängigkeit von der gewählten/eingestellten Federkonstante wird die Klappenöffnung bzw. Klappenöffnungsgeschwindigkeit verän­ dert. Dasselbe gilt für den Schließvorgang der Klappen. Die Wahl der Federkonstanten erfolgt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Schüttgutes und in Abhängigkeit von der Konstruktion der gesamten Vorrichtung. Durch die Ausgestaltung des Gegenhalters in Form von Federn, ist eine selbsttätige Klappenkonstruktion möglich. Durch die Wahl der Federkonstanten in Abhängigkeit von dem Schüttgut und dem Eigengewicht der ge­ samten Konstruktion sowie der Schüttgutsäule, können optimale Schüttverhältnisse er­ reicht werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in den nachfolgenden Zeichnungen anhand ei­ nes Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung im unbelasteten Zustand mit geschlossenen Klappen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung im belasteten Zustand mit geöffneten Klappen;

Fig. 3 die Konstruktion der Klappenaufhängung am Fallrohr;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Staurohres mit spitz zulaufenden Klap­ pen;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Fallrohr 1, ein Staurohr 2 und Klappen 3 auf. Die Klappen 3 sind an dem Fallrohr 1 über einen rechteckigen Rahmen 4 an dem die Klappenachsen 5 lagern, angeordnet. Der Rahmen 4 weist eine leichte und stabile Kon­ struktion auf. Er besteht aus zwei Lagerblöcken 12, welche einen quadratischen Quer­ schnitt aufweisen und miteinander mit zwei Streben 7 verbunden sind. An dem Fallrohr 1 sind im Drehpunktbereich 9 der Klappen 3 Biegefedern 8 angeordnet. Die Biegefedern 8 sind gegen den Staub durch eine geeignete Abdeckung geschützt. Die Einstellung der Klappen 3 ist um deren Drehpunkt 9 möglich. Sowohl die Einstellung des Nei­ gungswinkels α der Klappen 3 als auch die Drehbewegung derselben während des Öffnungs- und Schließvorganges geschieht um den Drehpunkt 9. Der Neigungswinkel α bzw. der Öffnungswinkel der Klappen ändert sich in Abhängigkeit von dem Volumen­ strom des durchfließenden Materials. Die die Schließbewegung verursachenden und die Öffnungsbewegung ermöglichenden Biegefedern 8, sind ebenfalls um den Drehpunkt 9 angeordnet. Die Biegefedern 8 sind auf Achsen 5 montiert. Auch die Klappenlagerung der Klappen 3 ist auf den Achsen 5 montiert. Die Stangen 6 sind in den Lagerböcken 12 direkt über dem Drehpunkt 9 der Achsen 5 befestigt, um Kippmomente zu vermeiden. Sie übernehmen gleichzeitig die Funktion, das Staurohr 2 vertikal zu führen und seitliche Bewegungen zu vermeiden. Das Staurohr 2 ist gemäß Fig. 5 über Feder-, Dämp­ fungselemente 10 mit dem Fallrohr I verbunden. Die beiden Rohre 1, 2 sind ineinander geschachtelt.

In Fig. 4 ist eine Anordnung eines Staurohres mit spitz zulaufender Form der Klappen 3 dargestellt.

Es ergibt sich folgende Wirkungsweise:

Eine Erhöhung der Zulaufmenge des Schüttgutes S2 führt zu einem Anstieg der Säule S1. Die Volumenstromerhöhung bewirkt einen Anstieg der Impulskraft des aufprallenden Schüttgutes S2; gleichzeitig nimmt die Gewichtskraft der Säule S1 zu. Sowohl die verti­ kalen als auch die horizontalen Kraftkomponenten steigen an. Das Staurohr 2 weicht der höheren seitlichen Stützkraft durch ein vertikales Absenken aus, bis die mit dieser Bewegung zunehmenden Federkräfte der Biegefedern 8 diesen Kräften entsprechen. Gleichzeitig leitet das Staurohr 2 durch die Absenkung die Stützkräfte F1 auf die Klappen 3 weiter und drückt diese auf. Die Klappen 3 bzw. die Biegefedern 8 nehmen die vertikalen Kraftkomponenten des Schüttgutstromes S1 auf. Die Klappen 3 öffnen sich stärker, die Ausführungsfläche und der Klappenöffnungswinkel α nehmen zu. Die Federkräfte an den Biegefedern 8 steigen solange an, bis ein Kräftegleichgewicht er­ reicht ist. Der ausfließende Volumenstrom S2 nimmt zu und erreicht schließlich den Wert des eintretenden Schüttgutstromes S1. Der Schließvorgang der Klappen 3 läuft entspre­ chend ab.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur emissionsarmen Überführung von staubendem Schüttgut zu einer Abgabestelle, mit einem Fallrohr für das Schüttgut und einem, in diesem befindlichen und relativ zu diesem bewegbaren Staurohr und mit einer Verschlußvorrichtung, welche abgabeseitig angeordnet ist und mit dem Stau­ rohr zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung durch mindestens eine Klappe (3) gebildet ist, welche mit dem Staurohr (2) zu­ sammenwirkt derart, daß sie in Abhängigkeit von der Säulenhöhe des Schütt­ gutes (S2) im Staurohr (2) und gegen die Kraft eines Gegenhalters (8) geöffnet und dadurch eine selbsttätige Regelung der Austrittsöffnung bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei symmetrisch angeordnete und aufeinander zulaufende mit dem Fallrohr (1) verbundene Klappen (3) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Klappen (3) vorgesehen sind, welche eine vierseitige Pyramide bilden.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Klappen (3) mit dem Fallrohr (1) über vier Stangen (6) erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das mit den Klappen (3) zusammenwirkende Staurohrende quadratisch ausgebildet ist.