DE69516717T2 - Vertikalachsige zellenradschleuse - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Schiebern. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Vertikalwellen-Drehschieber zum Injizieren von Festmaterial in ein Fluid bei unterschiedlichem Druck.
• Pulver werden in den verschiedensten Industrien verarbeitet, einschließlich Zement-, Chemikalien-, Nahrungsmittel-, Kunststoff- sowie kohlegefeuerten Kraftwerken, um einige zu nennen. Die Anlagen, in denen die Pulver bearbeitet oder gespeichert werden, benötigen allgemein Förderer, um diese im Werk herumzutransportieren. Die Pulver werden gewöhnlich pneumatisch gefördert, was wegen der Vielseitigkeit und Sauberkeit die bevorzugte Alternative zur mechanischen Förderung ist.
• Pneumatische Förderer besitzen Rohre, in die die Pulver injiziert werden und durch Luftströmung transportiert werden. Das Pulver wird normalerweise aus einem drucklosen Bunker in das Rohr überführt. Um eine Luftleckage in den Bunker hinein zu verhindern, ist ein kontinuierlich arbeitender Sperrschieber vorgesehen, der ermöglicht, dass das Pulver in das Rohr eintritt, jedoch verhindert, dass Luft in den Bunker zurückströmt, wobei ein solcher Schieber Luftschleuse genannt wird.
• Die am häufigsten verwendete Luftschleuse, Drehschieber genannt, umfasst einen Rotor, der innerhalb eines Gehäuses umläuft. Geformt wie eine Drehtür, jedoch um eine horizontale Achse drehend, ermöglichen die Drehschieber, dass das Pulver durch eine Öffnung in der Oberseite des Gehäuses eintritt, durch die Wirkung des Rotors zum Boden der Anordnung bewegt wird und dann durch eine Öffnung im Gehäuseboden herausfällt.
• Drehschieber sind mit einem engen Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse gebaut, um zu verhindern, dass sich der Rotor aufgrund thermischer Ausdehnung festfrisst, die durch die Temperatur zwischen dem Gehäuse und dem Rotor aufgrund der Bewegung des Rotors relativ zum Gehäuse verursacht wird. Der Spalt erzeugt ein Problem, wenn das geförderte Pulver fein und abrasiv ist. Der Druck in der Förderleitung nimmt das Pulver mit und treibt es durch den Spalt mit Geschwindigkeiten oberhalb 1100 km (700 Meilen) pro Stunde, was starke Erosionen verursacht, wenn die Pulver fein genug sind, um durch die Spalte zu fließen und auch nur minimal abrasiv sind. Bei solchen Anwendungen ist die Lebensdauer der Drehschieber zu kurz, um brauchbar zu sein.
• Unter diesen Umständen wird eine alternative Luftschleusenkonstruktion verwendet, die Schraubenpumpe. Mit einer Konfiguration ähnlich einem Haushaltsfleischwolfkomprimieren die Schraubenpumpen das Pulver durch die Wirkung einer Schraube veränderlicher Steigung, die sich innerhalb eines Gehäuses dreht. Das komprimierte Pulver bildet die Dichtung, welche einen Rückfluss der Luft verhindert. Die zum Komprimieren des Pulvers mit einer Schraubenpumpe erforderliche elektrische Energie ist relativ hoch im Vergleich zu Drehschiebern. Auch bei dieser Einschränkung sind Schraubenpumpen auf bestimmte Materialien beschränkt. Sehr abrasive Materialien verursachen übermäßige Abnutzung, und Materialien, die keine ausreichend feinen Fraktionen oder eine Menge an groben Fraktionen enthalten, kompaktieren nicht ausreichend zur Bildung einer guten Abdichtung.
• Eine andere Luftschleuse, der Eduktor, wird zum Fördern feiner und abrasiver Pulver verwendet, wenn die Förderleitung einen niederen Druck hat. Wie die Schraubenpumpe gibt der Eduktor normalerweise akzeptable Zuverlässigkeitswerte, benötigt jedoch auch viel mehr Elektrizität als der Drehschieber.
• Wegen ihres geringen Energieverbrauchs sind Drehschieber noch immer bei Anwendungen bevorzugt, wo Niederdruck und/oder Abrasivität akzeptable Zuverlässigkeitswerte ergeben. Um Erosionen zu minimieren, muss der Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse so klein wie möglich gemacht werden.
• Spalte zwischen dem Rotor und dem Gehäuse herkömmlicher Drehschieber treten in drei Bereichen auf: an den Flügelspitzen (am Rotoraußendurchmesser); an den Flügelenden (an den Flügelrändern in der axialen Richtung) und in den Ecken (zwischen den Flügelspitzen und den Flügelenden). Es werden verschiedene Konstruktionen verwendet, um Leckagen zu minimieren.
• Um Leckagen an den Flügelspitzen zu minimieren, ist das Ende jedes Flügels bei einigen Drehschiebern mit einer Folie ausgestattet, die sich zurückbiegt, um eine Dichtung zu bilden, wenn der Flügel in das Gehäuse eintritt. Um eine gute Abdichtung zu erzeugen, muss die Federkraft der Folie steif genug gemacht werden, um dem Gegendruck der Luftschleuse zu widerstehen. An der Rückseite der Luftschleuse (wo sich die Flügel aufwärts bewegen) wirkt der Gegendruck in der entgegengesetzten Richtung, wobei sie zu der Federlast hinzukommt und hohe Lagerbelastungen an den Spitzen der Folie erzeugt. Hierdurch verschleißen die Folien schnell, wodurch sie nach kurzer Zeit unwirksam werden. Im Ergebnis werden flexible Folien nicht häufig verwendet.
• Eine alternative Konstruktion verwendet einstellbare Dichtungen, die so eng wie möglich an dem Gehäuse sitzen und dann am Ort befestigt werden. Dies überwindet den Effekt von Herstellungstoleranzen und von Rotorabnutzung, erfordert jedoch immer noch einen gewissen Abstand zwischen dem Rotor und dem Gehäuse, um Verschleiß durch thermische Ausdehnung zu vermeiden. Die Verwendung einstellbarer Dichtungen verkleinert die Abstände.
• Eine weitere alternative Konstruktion verwendet schwenkbare Schuhe, die innerhalb der Oberseite des Gehäuses nahe der Oberseite des Rotors angebracht sind. Die Schuhe sind an die Krümmung des Rotors angepasst und sind federbelastet, so dass sie eine gute Abdichtung auch dann ergeben, wenn sich der Rotor durch thermische Ausdehnung ausdehnt. Die Schuhe sind aus gehärteten Materialien gefertigt, um Abnutzung weiter zu reduzieren. Diese Konstruktion ist durch die thermische Ausdehnung begrenzt, wodurch sich die Krümmung des Schuhs von jener des Rotors unterscheidet, wodurch ein kleiner Spalt erzeugt wird, der die Erosionsquelle wird.
• Um Luftleckage und Erosion an den Flügelenden zwischen dem Rotor und den Endplatten des Gehäuses zu minimieren, ist der Rotor mit Endscheiben umgeben, die integral mit den Flügeln ausgebildet sind. Dieses Verfahren ist nur teilweise wirksam. Es tritt noch immer eine Leckage zwischen Endscheiben und dem Gehäuse auf, was dort Erosion verursacht.
• Die Luftleckage kann weiter reduziert werden, indem man Spülluft in das Gehäuse einführt, die die staubhaltige Luft in dem Raum zwischen den Gehäuseendplatten und den Rotorendscheiben verdrängt. Die Spülluft verstärkt das Durchblasen von Luft in den Drehschiebereinlass, was den Nutzen der Spülluft beschränkt. Um dies zu vermeiden, wird manchmal eine noch andere Modifikation durchgeführt: es werden Dichtungen an den Spitzen der Rotorscheiben angebracht. Diese Dichtungen verschleißen jedoch relativ schnell, weil die volle Druckdifferenz der Luftschleuse die Dichtung in die Endscheiben hineindrückt, zumindest über einen Teil des Umfangs. Dies bewirkt einen sehr schnellen Verschleiß der Dichtungen. Es gibt gegenwärtig keinen wirksamen Weg, die Leckage an der Ecke zwischen den Flügelspitzen und den Flügelenden zu minimieren.
• Vorrichtungen, wie etwa verstellbare Dichtungen oder federbelastete Schuhe, können sich nicht über den gesamten Weg zu den Ecken erstrecken, wodurch es zu Verschleiß kommt. Die in den Ecken verbleibenden Räume werden somit zu einer Erosionsquelle.
• Drehschieber zur Handhabung abrasiver Pulver sind aus den härtesten verfügbaren Materialien hergestellt, allgemein Gusslegierungen mit einer Brinnel-Härte von über 600. Trotz dieser Vorsorge und der Verwendung der oben beschriebenen abrasionsreduzierenden Konstruktionselemente kann es in kurzer Zeit zu einem Ausfall kommen. Beispielsweise stellte sich heraus, dass ein Drehschieber, der zum Injizieren von 200-Mesh-Kalkstein bei dem relativ mäßigen Druck von 41 kPa (6 psi) in eine pneumatische Förderstrecke bei einem kohlegefeuerten Kraftwerk verwendet wurde, nach etwa 12 Wochen Betrieb abrupt und katastrophal ausfiel. Ein zuverlässiger Betrieb erfordert die Überarbeitung der Luftschleuse alle acht Wochen und einen Ersatz derselben alle acht Monate.
• Es stellte sich heraus, dass die Lebensdauer der Drehschieber unabhängig von der Konstruktion ist. Man erhielt die gleichen Ergebnisse mit hochwertigen abrasionsbeständigen Drehventilen, die von drei Herstellern gefertigt wurden. Eine derart intensive Wartung, in Verbindung mit den hohen Kosten der Luftschleuse, macht Drehschieber in dieser Anwendung kaum nutzbar. Bei anderen Kraftwerken, die groberen Kalkstein und/oder Kalkstein mit weniger Silizium verwenden, stellte sich heraus, dass Drehschieber langsamer abnutzen als bei den obigen Erfahrungswerten.
• Erosion wird auch durch "Rotorknirschen" verursacht, dem Einfangen von Feststoffen, die auf die Flügel am Drehschiebereinlass gefallen sind und sich zwischen den Rotorflügeln und dem Gehäuse einklemmen, wenn der Flügel die Einlassöffnung verlässt. Ausreichend harte Partikel höhlen das Gehäuse aus, wodurch sie einen Weg bilden, wo Erosion beginnen und zunehmen kann. Das Rotorknirschen ist in einigen Anwendungen vernachlässigbar, wie etwa beim Fördern von Kunststoffpellets, weil die Beschädigung an den Pellets stattfindet.
• Ein anderes wesentliches Problem von Drehschiebern ist das Durchblasen. Dies ist das Entweichen von Luft aus verschiedenen Quellen in den Drehschiebereinlass. Auch bei nichtabrasiven Pulvern kann sich das Durchblasen ausreichend mit dem Fluss der hereinkommenden Feststoffe stören, so dass die Drehschieber außer Betrieb gehen. In diesem Fall müssen andere Typen von Luftschleusen verwendet werden, wie etwa Eduktoren, trotz ihrer sehr viel höheren Betriebskosten. Die Ernsthaftigkeit des Problems ist direkt auf die Durchblasmenge bezogen, die Feinheit der Pulver und ihrer Adhäsionseigenschaften. Bei klebrigen Feststoffen, wie etwa nassen Kohlepartikeln, und sogar trockenen, jedoch leicht klebrigen Feststoffen, wie etwa Ruß, erzeugt die Turbulenz in dem Einlassrohr aufgrund des Durchblasens Ansammlungen, die evtl. den Einlass verschließen können. Auch bei freifließenden feinen Pulvern wird ein ausreichend hoher Durchblasluftstrom den Fluss der hereinkommenden Feststoffe vollständig blockieren.
• Bei herkömmlichen Drehschiebern werden Lüftungsöffnungen verwendet, um die Druckluft in den rücklaufseitigen Taschen von dem Einlass wegzurichten. Lüftungsöffnungen an der Zufuhrseite würden sich mit Feststoffen füllen und sind daher nicht brauchbar, weil Luftleckage durch die Zufuhrseite der Luftschleuse am Einlass enden würde, um Durchblasen zu verursachen.
• Um den Durchblaseffekt zu minimieren, sind am Drehschiebereinlass häufig Trichter installiert, die ermöglichen, dass die Feststoffe an einer Seite des Trichters eintreten, während der Großteil der Durchblasluft ihn am andern Ende verlässt. Dies ist in den meisten Fällen nur teilweise erfolgreich. Die beste Maßnahme ist es, die Durchblasluftströmungsmenge zu reduzieren.
• Ein weiteres Problem herkömmlicher Drehschieber ist ihre Druckgrenze. Unter den meisten Umständen sind Drehschieber auf Differenzdrücke unter 103 kPa (15 psi) beschränkt. Auch bei nichtabrasiven Materialien und einer verstärkten Konstruktion sind Drehschieber normalerweise auf einen Betriebsdruck von 276 kPa (40 psi) beschränkt, obwohl viele Anwendungen für Luftschleusen bei höheren Drücken arbeiten. Höhere Drücke bewirken, dass sich die Drehschieberwelle verbiegt, die der Kraft widerstehen muss, die durch den Luftschleusendruck über dem gesamten Rotorquerschnitt erzeugt wird. Für vernünftig bemessene Wellen würde bei Drücken über 276 kPa (40 psi) eine Biegung der Welle einen signifikant größeren Spalt zwischen Flügel und dem Gehäuse erfordern, um Festfressen zu verhindern, was das Durchblasen verstärken würde und die Leistung reduzieren würde.
• Drehschieber unterliegen auch Temperaturbeschränkungen. Je höher die Temperatur der hereinkommenden Feststoffe ist, desto größer ist die potenzielle Temperaturdifferenz zwischen den Rotoren und dem Gehäuse, und desto größer ist der potenzielle Spalt, der zum Vermeiden von Festfressen erforderlich ist. Infolgedessen werden bei Hochtemperatur- Luftschleusenanwendungen normalerweise Bunkerverschlüsse anstelle von Drehschiebern verwendet. Bunkerverschlüsse unterliegen sogar noch stärker abrasiver Abnutzung als die Drehschieber und sind daher auf noch geringere Drücke beschränkt. Als Auslassvorrichtungen verwendete Drehschieber, wie etwa in Kohlenasche-Beseitigungssystemen, wodurch der Druck am Einlass höher ist als am Auslass, sind in ähnlicher Weise in ihrer Temperaturgängigkeit beschränkt.
• Schließlich unterliegen herkömmliche Drehschieber Verstopfung. Feine Pulver, wie etwa Ruß, sowie etwa Feuchtmaterialien, wie etwa nasse Kohle, verkeilen sich selbst in den Ecken der Taschen, wodurch die Luftschleuse die Taschen nicht mehr füllen kann. Einige Pulver fließen ausreichend frei, um evtl. aus den Taschen zu fallen, wobei jedoch das Ablösen von den Wänden langsam genug ist, um die Kapazität der Luftschleuse zu reduzieren.
• Um Verstopfung zu vermeiden, verwenden einige Drehschieber eine sogenannte Druchblaskonstruktion anstelle der üblicheren Durchfallkonstruktionen. Bei den Durchfallkonstruktionen befindet sich das pneumatische Förderrohr unter dem Drehschieber. Bei der Durchblaskonstruktion strömt die Pneumatikluft durch den Drehschieber selbst, tritt ein und verlässt diesen durch Löcher im Boden der Gehäuseendplatten. Die Geschwindigkeit des Pneumatikluftstroms wird genutzt, um die Feststoffe zu entfernen.
• Die Durchblaskonstruktion kann nicht mit Geschlossenrotor-Drehschiebern verwendet werden, weil die Rotorendscheiben den Pneumatikluftstrom unterbrechen. Jedoch sind die geschlossenendigen Rotoren bei abrasiven Feststoffen erforderlich. Die Durchblaskonstruktion ist auch bei sehr klebrigen Feststoffen nur begrenzt verwendbar, wie etwa nasser Kohle oder Ton, weil die pneumatische Luftfördergeschwindigkeit nicht ausreicht, um diese Materialien zu entfernen.
• Drehschieber können entweder als Aufgeber oder als Luftschleusen betrieben werden. Aufgeber werden zum Dosieren des Feststoffstroms benutzt. Wenn er als Aufgeber betrieben wird, bleibt das Standrohr über dem Drehschiebereinlass mit Feststoffen gefüllt, und die Taschen des Drehschiebers sind immer mit Feststoffen gefüllt. Wenn er als Luftschleuse betrieben wird, wird der Drehschieber mit einer höheren Durchsatzleistung betrieben als der Rate der hereinkommenden Feststoffe, so dass seine Taschen teilweise leer sind. Die Drehschieberdurchsatzsleistung wird durch dessen Größe und Drehzahl gesteuert.
• Der Betrieb eines Drehschiebers, dessen Taschen mit Feststoffen gefüllt sind, erhöht stark die Wahrscheinlichkeit von Rotorknirschen. Der Betrieb des Drehschiebers als Aufgeber und dann in Abhängigkeit von dessen Dichteigenschaften als Luftschleuse ist mit abrasiven Materialien oder Anwendungen, bei denen eine Beschädigung der Partikel unakzeptabel ist, nicht geeignet.
• Aus der EP 0 170 239 ist ein Drehschieber bekannt, umfassend: eine Rotoranordnung, die durch einen Antrieb drehbar ist, um zu bewirken, dass Material von einer Einlassseite zu einer Auslassseite des Drehschiebers überführt wird, wobei die Rotoranordnung einen Rotor aufweist, der mit einer Welle gekoppelt ist, die sich um eine Achse dreht, wenn sie durch den Antrieb angetrieben wird, wobei der Rotor umfasst: eine Mehrzahl von Taschen, wobei die Taschen an einer Oberseite und einer Unterseite des Rotors offen sind, und eine Nabe, die mit der Welle gekoppelt ist; eine Gehäuseanordnung zum Halten der Rotoranordnung, und die einen Einlass aufweist, um zu ermöglichen, dass das Material in die Taschen der Rotoranordnung eintritt, sowie einen Auslass, um zu ermöglichen, dass das Material aus der Rotoranordnung austritt, wobei die Gehäuseanordnung umfasst: einen oberen Deckel, der an einer Oberseite der Gehäuseanordnung angeordnet ist und eine Öffnung enthält, um zu ermöglichen, dass das Material in die Taschen der Rotoranordnung eintritt, sowie eine Wellenöffnung, einen Mantel, der mit dem oberen Deckel gekoppelt ist, einen unteren Deckel, der an der Unterseite der Gehäuseanordnung angeordnet ist und eine Öffnung enthält, um zu ermöglichen, dass das Material in den Taschen der Rotoranordnung austritt.
• Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor ein Außenrohr, ein Innenrohr und eine Mehrzahl radialer Flügel aufweist, wobei das Außenrohr, das Innenrohr und die radialen Flügel alle im Wesentlichen die gleiche Höhe haben und die radialen Flügel sich zwischen dem Außen- und Innenrohr erstrecken und damit verbunden sind, um zwischen dem Innen- und dem Außenrohr die Taschen zu bilden; die Nabe mit dem Innenrohr verbunden ist; der obere Deckel eine Abstreifanordnung aufweist, um Material von den Flügeln zu entfernen, wenn die Flügel an der Einlassöffnung vorbeilaufen, der Mantel kürzer ist als der Rotor, die Unterseite des oberen Deckels an die Form der Rotoroberseite angepasst ist und die Oberseite des unteren Deckels an die Form der Rotorunterseite angepasst ist, eine Mehrzahl von Federn den unteren Deckel mit dem Mantel koppelt und dazu dient, den Rotor zwischen den Deckeln zusammenzudrücken, und eine Lageranordnung vorgesehen ist, um den Rotor innerhalb der Gehäuseanordnung drehbar zu halten, wobei die Lageranordnung ein oberes Lager aufweist, welches den oberen Deckel von der Rotoroberseite durch einen winzigen Spalt trennt, ein unteres Lager, welches den unteren Deckel von der Rotorunterseite durch einen winzigen Spalt trennt, sowie Lagernuten, in denen die Lager angeordnet sind.
• Somit zeigt die vorliegende Erfindung einen Vertikalwellen-Drehschieber, der die bei Luftschleusenanwendungen auftretenden Kosten reduziert. Die Erfindung kann Schraubenpumpen ersetzen, die bei Hochdruck-Pneumatikförderanwendungen (z. B. bis 30 psig oder 300 kPa) benutzt werden, Drehventile, die mit abrasiven Pulvern bei mittleren Drücken (z. B. bis 15 psig oder 200 kPa) benutzt werden, sowie bei niedrigen Drücken benutzte Eduktoren. Der Vorteil, der durch die Erfindung im Vergleich zu Schraubenpumpen und Eduktoren erzielt wird, ist der geringere Energieverbrauch. Ein Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Drehschiebern sind die verbesserte Zuverlässigkeit und reduzierte Wartungskosten.
• Der Vertikalwellendrehschieber mit umschlossenem Rotor kann als Luftschleuse zum Injizieren abrasiver, feiner oder klebriger Feststoffe in Druckluft benutzt werden. Die Erfindung beseitigt den Effekt thermischer Ausdehnung an dem Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse, wodurch es möglich wird, viel kleinere Spalte zu erhalten als bisher. Die Kleinheit der Spalte macht ihn in bevorzugten Ausführungen der Erfindung geeignet, saubere Luft in die Spalte zu pumpen, ohne die Leistung der Luftschleuse zu beeinflussen. Die saubere Luft verhindert, dass staubhaltige Luft in die Spalte eintritt, was die Erosion beseitigt, die den Nutzen herkömmlicher Drehschieber bei der Handhabung abrasiver Pulver beschränkt hatte. In bevorzugten Ausführungen der Erfindung reduziert die Verwendung zweier Lüftungsöffnungen sowie eines Doppel-Druck-Spülluftsystems stark das Durchblasen von Luft in den Eingang der Luftschleuse, was den Nutzen herkömmlicher Drehschieber bei der Handhabung sehr kleinkörniger Pulver beschränkt hatte. Diese Vorteile ergeben sich auch beim Injizieren klebriger Feststoffe in Druckfluide. Die Erfindung erweitert die Druck- und Temperaturgängigkeit von Luftschleusen. Sie kann zum Injizieren von Feststoffen in Fluide bei niedrigem anstelle von hohem Druck benutzt werden und kann ferner mit anderen Fluiden als Luft benutzt werden.
• Bei Gebrauch treten die Feststoffe durch die Rotortaschen des Schiebers in der axialen Richtung. Eine Abdichtung wird an flachen Oberflächen an den Enden der Rotoren erreicht. Lager, z. B. am Rotoraußenrohr, werden benutzt, um den Rotor-Stator-Spalt zu steuern, und wenn Präzisionslager verwendet werden, kann der Spalt sehr klein gemacht werden. Weil die Dichtfläche flach ist, behalten der Rotor und der Stator beide die gleiche Form, auch bei thermischer Ausdehnung durch Temperaturdifferenzen zwischen dem Rotor und dem Stator. Eine Federspannung hält den Rotor gegen den Stator und ermöglicht, dass der Spalt dazwischen sehr klein gehalten werden kann (oder in einem kleinen vorbestimmten Bereich), unabhängig von thermischer Ausdehnung.
• Hierin bedeutet der Begriff "vertikal" allgemein entweder orthogonal zu einer horizontalen Fläche oder um einen bestimmten Betrag von der orthogonalen Achse weg verkippt, jedoch nicht so weit verkippt, dass ein schwerkraftbedingter Materialfluss durch das Ventil verhindert wird. Allgemein erlaubt ein Wegkippen von der orthogonalen Achse von 50 Grad oder mehr nicht den notwendigen Schwerkraftfluss des Materials.
• Es kann saubere Spülluft in die Rotor-Stator-Spalte gepumpt werden, um zu verhindern, dass der Fluss von staubhaltiger Luft in die Spalte eindringt, wodurch eine schnelle Erosion verhindert wird. Demzufolge zeigen bevorzugte Ausführungen der Erfindung Luftpassagen, die erlauben, dass Spül luft bei etwas über dem Druck der benachbarten Rotortasche liegenden Drücken hindurchtritt. Dies minimiert Luftleckage am Einlass und Erosion in der Nähe der Dichtung und erhöht daher stark die Lebensdauer von Drehschiebern, die mit abrasiven Materialien benutzt werden.
• In einer bevorzugten Ausführung können zwei Lüftungsöffnungen im oberen Rotordeckel und ein Zweifachdruck-Spülluftsystem verwendet werden, um den Leckluftstrom in dem Einlass zu minimieren, was das Durchblasen stark reduziert. Es sind zwei Lüftungsöffnungen mit einem Vertikalwellen- Drehschieber möglich, weil die Lüftungsöffnungen, die an der Oberseile des Drehschiebers angeordnet sind, von den Feststoffen entfernt sind, die sich am Boden befinden. In einigen Ausführungen wird das Durchblasen im Vergleich zu herkömmlichen Drehschiebern um zwei Größenordnungen reduziert. Das stark reduzierte Durchblasen verbessert die Zuverlässigkeit von Drehschiebern, die zum Injizieren feiner Pulver benutzt werden, und beseitigt den Bedarf nach teureren Typen von Luftschleusen.
• Es wird ein Abstreifmechanismus verwendet, der einkommende Partikel von der Oberseite der Rotorflügel abwischt, um Rotorknirschen zu beseitigen.
• Ein Vertikalwellen-Drehschieber nach den bevorzugten Ausführungen der Erfindung bietet andere signifikante Vorteile gegenüber herkömmlichen Drehschiebern. Beispielsweise ist das Problem von Rotorverbiegung durch hohen Druck beseitigt, und daher ist der Drehschieber für höhere Drücke besser geeignet als herkömmliche Einheiten. Ferner unterliegt er weniger Verstopfung als herkömmliche Drehschieber wegen der reduzierten Klemmtendenz, der Möglichkeit, Durchflussrohre mit abrasiven Pulvern zu verwenden, und der Möglichkeit, Luftdüsen zu verwenden, um besonders klebrige Feststoffe zu beseitigen.
• Die vorstehenden und andere Ziele, Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen näher ersichtlich.
• Bestimmte Ausführungen der Erfindung werden nun lediglich als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• (In den Zeichnungen betreffen in sämtlichen Ansichten gleiche Bezugszahlen allgemein die gleichen Teile. Auch sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern sie sollen allgemein die Prinzipien der Erfindung anhand der Darstellung hervorheben.)
• Fig. 1A und 1B sind End- und Seitenansichten eines erfindungsgemäßen Vertikalwellen-Drehschiebers, der gemäß Darstellung installiert ist.
• Fig. 2A und 2B sind Drauf- und Seitenansichten des Drehschiebers der Fig. 1A und 1B, wobei Fig. 2B ein Querschnitt ist.
• Fig. 3A ist ein 90º-Segment der Draufsicht des Rotors.
• Fig. 3B ist ein 90º-Segment der Unteransicht des Rotors.
• Fig. 3C ist eine Seitenansicht des Rotors im Querschnitt.
• Fig. 4A und 4B sind Drauf- und Seitenansichten einer äußeren Anordnung, die dem Drehschieber zugeordnet ist.
• Fig. 5A und 5B sind Drauf- und Unteransichten eines oberen Deckels des Drehschiebers.
• Fig. 6A und 6B sind Drauf- und Unteransichten eines unteren Deckels des Drehschiebers.
• Fig. 7A zeigt einen Querschnitt in der Nähe des unteren Lagers.
• Fig. 7B zeigt einen Querschnitt in der Nähe des oberen Lagers.
• Fig. 8A ist ein Querschnitt einer Lagernut.
• Fig. 8B ist ein Querschnitt einer Lageranordnung.
• Fig. 9A ist eine Draufsicht der Sektoren des Drehschiebers, gesehen von oben her.
• Fig. 9B-9E sind schematische Darstellungen von Druckverteilungen innerhalb des Drehschiebers.
• Fig. 10 ist eine schematische Darstellung der Spülluftströmungen innerhalb des Drehschiebers.
• Fig. 11 ist eine schematische Darstellung des Spülluftsystems außerhalb des Drehschiebers.
• Fig. 12 ist ein Querschnittsdiagramm der Unterseite eines Flügels und von dessen Umgebungen.
• Fig. 13 ist ein Querschnittsdiagramm der Oberseite eines Flügels und von dessen Umgebungen.
• Fig. 14A und 14B sind schematische Diagramme einer Abstreifanordnung zum Entfernen trockener Pulver.
• Fig. 15 ist eine Draufsicht einer Abstreifanordnung.
• Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm einer Abstreifanordnung zum Entfernen klebriger Feststoffe.
• Fig. 17 zeigt eine alternative Ausführung der Vertikalwellen-Luftschleuse unter Verwendung einer Durchblaskonfiguration.
• Fig. 18 ist ein schemtisches Diagramm eines Luftdüsensystems zum Entfernen klebriger Feststoffe aus den Taschen.
• In Bezug auf die Fig. 1A und 1B sind die Endansicht (Fig. 1A) und die Seitenansicht (Fig. 1B) der installierten Luftschleuse dargestellt. Die Luftschleuse umfasst einen Drehschieber 5, der Feststoffe von einem herunterkommenden Rohr 2 aufnimmt und diese an eine Auslassleitung 9 abgibt.
• Die Feststoffe fallen dann in ein pneumatisches Förderrohr 6, wo sie entfernt werden. Das Rohr 2 ist mit dem Drehschieber am Einlass 8 durch eine flexible Dichtung 7 verbunden (teilweise weggebrochen gezeigt). Das Rohr 6 ist mit dem Drehschieber an der Auslassleitung 9 verbunden. Bei Verwendung als Luftschleuse ist der Druck im Rohr 6 höher als im Rohr 2. Staubige Luft wird durch den Drehschieber an Lüftungsöffnungen 3 und 4 abgegeben, von einem Lüftungsrohr 1 gesammelt und zu einem Staubsammler geleitet, wo die Partikel abgetrennt und zum Rohr 2 rückgeführt werden.
• In Bezug auf die Fig. 2A und 2B sind die Querschnitts-Draufsicht (Fig. 2A) und die Seitenansicht (Fig. 2B) der Drehschieberanordnung dargestellt. Der Drehschieber umfasst einen Rotor 14, der in einem Gehäuse 13 eingeschlossen ist. Das Gehäuse umfasst einen oberen Deckel 24, einen zylindrischen Mantel 26 sowie einen unteren Deckel 30. Die Einlassleitung 8 ist starr an dem Gehäuse 13 durch einen Einlassflansch 23 angebracht. Die Auslassleitung 9 ist starr mit dem Gehäuse am Deckel 30 angebracht. Der Mantel 26 ist ein wenig kürzer als der Rotor 14, was einen Spalt 28 zwischen dem Mantel 26 und dem Deckel 30 erzeugt. Der Spalt 28 bleibt offen, unabhängig von Längenunterschieden zwischen dem Rotor und dem Gehäuse aufgrund thermischer Ausdehnung, um hierdurch zu verhindern, dass thermische Ausdehnung irgendwelche Kräfte ausübt, welche die inneren Abstände der Luftschleuse beeinflussen.
• Der Rotor 14 ist in dem Gehäuse 13 durch Lagerkugeln 19 angebracht, die eine obere Lageranordnung 25 und eine untere Lageranordnung 29 bilden. Die vertikalen Abstände zwischen dem Rotor und dem Deckel an jedem Ende des Rotors sind jeweilige Spalte 21 und 31. Die Enden des Rotors sind sorgfältig bearbeitet, so dass sie flach und parallel zueinander sind. Die Innenflächen jedes Deckels sind sorgfältig bearbeitet, so dass sie flach sind, um zur Form der Rotorenden zu passen. Die Deckel sind dick genug ausgeführt, um eine signifikante Verbiegung durch Innendruck zu vermeiden, wenn die Luftschleuse in Betrieb ist.
• Die Tiefen der Rotorlagernuten 42 und 51 (Fig. 3A und 3B) und der Lagerdeckel-Lagernuten 74 (Fig. 5B) und 99 (Fig. 6B) sind alle entsprechend dem Durchmesser der Lagerkugeln 19 sorgfältig bearbeitet, um zu ermöglichen, dass die Spalte 21 und 31 zwischen dem Rotor und den Deckeln sehr klein sind (typischerweise 0,001" oder 0,025 mm), und um noch einen Kontakt zwischen dem Rotor und den Deckeln während der Drehung des Rotors vermeiden.
• Der Deckel 24 ist starr an Laschen 11 an dem Mantel 26 angebracht, und zwar an Laschen 11a durch Bolzen 12 (Fig. 4A und 4B). Der Deckel 30 ist durch eine Lasche 58 an dem Mantel 26 an einer Federlagerung 66 durch Federn 57 angebracht (Fig. 4A und 4B). Die Lager 25 und 29 (Fig. 2B) werden durch die Federn 57 zusammengehalten, die ausreichend vorgespannt sind, um die Deckel gegen die Lagerkugeln zusammengepresst zu halten.
• Die flexible Dichtung 7 (Fig. 1B) isoliert den Drehschieber von Kräften, die durch die mögliche Bewegung des Rohrs 2 relativ zum Rohr 6 verursacht werden. Diese Bewegung könnte die Kraft der Federn 57 überwinden und die Spalte 21 und 31 öffnen.
• Der Rotor 14 ist starr an einer vertikalen Welle 16 angebracht, die sich durch den Deckel 24 am Loch 20 erstreckt. Ein Getriebemotor 55 (Fig. 4A und 4B) treibt den Rotor 14 durch eine Welle 16 und einen Antriebsstrang an, der ein Getriebemotorritzel 65 und ein Drehschieberritzel 62 umfasst, die durch eine Kette 63 miteinander verbunden sind. Der Antriebsstrang ist von einem Kettenschutz 64 abgedeckt. Bei Anwendungen, bei denen übergroße Brechmaterialien in den hereinkommenden Feststoffen enthalten sind, kann das Getriebemotorritzel 65 eine Drehmomentbegrenzungskupplung enthalten, die im Falle einer Verklemmung den Rotor ohne Zerstörung stoppt. Ein in der Nähe des Ritzels 62 befindlicher Näherungssensor erfasst einen Vorsprung an dessen Nabe. Der Näherungssensor überträgt ein Signal zu einem Zeitverzögerungsrelais, welches den Getriebemotor abschaltet, wenn das Ritzel 62 zu drehen aufhört.
• Den Spalten 21 und 31 wird saubere Luft zugeführt, um eine Verunreinigung und Erosion innerhalb der Luftschleuse zu verhindern. Die zufuhrseitige Lüftung 3 (Fig. 1 A und 4A) und die rücklaufseitige Lüftung 4 führen zu einer Unterdruckaufnahme, wie etwa einem Sackfiltergehäuse, um die Einlassseite 133 des Drehschiebers (Fig. 9A) nahe oder auf Atmosphärendruck zu halten, was dazu dient, Durchblasen zu minimieren.
• Bei Betrieb treten Feststoffe in dem Drehschieber durch Schwerkraft durch die Einlassleitung 8 (Fig. 2B) und die Öffnung 22 ein und fallen in die Taschen 17. Die Drehung 18 des Rotors 14 bewegt die Feststoffe vom Einlass zum Auslass, wobei sie den Drehschieber durch Schwerkraft durch die Auslassöffnung 32 und die Auslassleitung 9 verlassen.
• In Bezug auf die Fig. 3A-3C sind die Draufsicht (Fig. 3A), die Unteransicht (Fig. 3B) und die Querschnitt-Seitenansicht (Fig. 3C) des Rotors 14 dargestellt. Der Rotor 14 umfasst ein Innenrohr 37, radiale Flügel 39 und ein Außenrohr 40, die alle die gleiche Höhe haben und jeweils starr an ihren benachbarten Elementen angebracht sind. Das Innenrohr, die radialen Flügel und das Außenrohr bilden gemeinsam sechs gleich große kuchenförmige Taschen 17, die oben und unten offen sind und an den Seiten vollständig geschlossen sind. In der Nähe der Oberseite besitzt das Rohr 37 eine integral angebrachte Nabe 33. Die Nabe 33 enthält an ihrer Mitte ein Gewindeloch 34 zum Anbringen der Welle 16 (Fig. 2B). Sie enthält ferner ein Lüftungsloch 54.
• Der Rotor 14 enthält an seiner Oberseite Luftpassagen, die aus Nuten 36, 38 und 41 (Fig. 3A) bestehen, welche Spülluft zuführen, um Pulver von dem Spalt 21 am Innenrohr, den Flügeln bzw. am Außenrohr des Rotors wegzuhalten. Die Nut 43 führt Luft zu der Nut 38 durch eine Innenpassage 43a (Fig. 3C). Der Rotor enthält ferner Nuten 44 und 46, um die Ansammlung von Partikeln im Spalt 21 am Innenrohr bzw. Außenrohr zu verhindern. Die Oberseite des Rotors 14 enthält ebenfalls eine Lagernut 42. Am Boden des Rotors (Fig. 3B) bilden in ähnlicher Weise die Nuten 47-50, 52 und 53 Luftpassagen, um Staub von verschiedenen Teilen des Spalts 31 wegzuhalten. Der Boden des Rotors enthält ebenfalls eine Lagernut 51.
• Zur Beschreibung des oberen Deckels sind die Draufsicht (Fig. 5A) und die Unteransicht (Fig. 5B) des Deckels 24 dargestellt. Der Deckel 24 enthält eine Öffnung 22, die sich direkt unter der Unterseite des Einlasses 8 befindet. Die Öffnung 22a im Einlass 8 ist durch einen Bogen 68, den Außenradius des Rohrs 37 und den Innenradius des Rohrs 40 definiert. Die Öffnung 22 im Deckel 24 ist durch einen Bogen 78, den Außenradius des Rohrs 37 und den Innenradius des Rohrs 40 definiert. Die Bögen 68 und 78 haben beide typischerweise 60º.
• Der Deckel 24 enthält eine Ausnehmung 79, die eine Verlängerung zur Öffnung 22 ist und in der eine Abstreifanordnung 165 (Fig. 15) angebracht ist. Die Abstreifanordnung ist in der Luftschleuse durch den Einlassflansch 23 abgedichtet, der sich über die Ränder der Ausnehmung 79 hinaus erstreckt und starr an der Oberseite des Deckels 24 angebracht ist.
• Der Deckel 24 enthält eine Nut 83, die das Lüftungsrohr 4 an der Rücklaufseite 131 (Fig. 9A) der Luftschleuse speist. Die Nut 83 ist wie folgt so ausgestaltet, dass sie Erosion minimiert. Wenn sich der Rotor dreht und die Flügel an der Rücklaufnut 83 vorbeilaufen, kommt es zu einem momentanen Geschwindigkeitsstoß, wenn die Druckluft in der Tasche abgelassen wird. Obwohl die Tasche normalerweise an dieser Stelle frei von Feststoffen ist, könnte dennoch, durch das Einfangen von in der Tasche verbleibendem Staub Erosion auftreten. Um die Geschwindigkeit und die einhergehende Erosion zu minimieren, ist die Nut 83 über die volle Länge der Flügel ausgeführt, und ihr Vorderrand fluchtet mit dem Nachlaufrand des Flügels, wenn dieser sich der Nut annähert. Ähnlich enthält der Deckel 24 eine Nut 80, die das Lüftungsrohr 3 an der Zufuhrseite 133 der Luftschleuse speist.
• Der Deckel 24 enthält auch eine Lagernut 74, Laschen 11 zum Anbringen des Deckels 24 an dem zylindrischen Mantel 26 (Fig. 2B), ein Wellenloch 20 sowie ein Loch 15 zum Anbringen der Luftdüse (Fig. 18). Er enthält auch ein Loch 73, das dazu dient, den Deckel in Bezug auf das Gehäuse 27 unter Verwendung eines Ausrichtstifts zu positionieren.
• Der Deckel 24 enthält auch die Nuten, die Passagen zur Spülluftzufuhr zum Rotor bilden (Fig. 5B). Diese enthalten Nuten 82, 84 und 86, die Spülluft zur Auslassseite 134 des Deckels führen, welche Nuten mit den Einlassöffnungen 82a, 71 bzw. 72 verbunden sind. Die Spülluft wird dem Rotor an der Einlassseite 132 (Fig. 9A) des Deckels 24 durch die Nuten 75, 76, 77 und 81 zugeführt, die mit den Einlassöffnungen 69, 70, 67 bzw. 81a verbunden sind. Zur Beschreibung des unteren Deckels sind die Draufsicht (Fig. 6A) und die Unteransicht (Fig. 6B) des Deckels 30 dargestellt. Der Deckel 30 enthält eine Öffnung 32, die die gleiche Form und Größe hat wie die Oberseite der Auslassleitung 9. Die Öffnung 32 ist durch einen Bogen 103, den Außenradius des Rohrs 37 (Fig. 3C) und den Innenradius des Rohrs 40 definiert. Der Bogen 103 hat typischerweise 60º. Der Deckel 30 enthält Laschen 58 zum Anbringen von Federn 57 an dem Gehäuse 26 (Fig. 4B), sowie eine Lagernut 99. Er enthält auch ein Loch 91, das mit einem Ausrichtstift dazu dient, den Deckel relativ zum Gehäuse zu positionieren. Gemeinsam mit dem Ausrichtstift in dem Loch 73 in dem oberen Deckel dienen die Stifte dazu, die zwei Deckel in Umfangsrichtung zueinander auszurichten.
• Der Deckel 30 enthält auch Nuten, die Passagen zur Spülluftzufuhr zum Rotor bilden (Fig. 6B). Diese umfassen Nuten 94, 96 und 100-102, die Spülluft zur Auslassseite 134 (Fig. 9A) des Deckels leiten, welche Nuten mit den Einlassöffnungen 93, 96a, 89, 92 bzw. 90 verbunden sind. Spülluft wird den Nuten an der Einlassseite 132 (Fig. 9A) des Deckels 30 durch Nuten 97 und 98 zugeführt, die mit den Einlassöffnungen 87 bzw. 88 verbunden sind.
• Die Drehschieber-Lageranordnungen 25 und 29 (Fig. 2A und 2B) sind außen liegende Lager. Ein außen liegendes Lager ist als ein solches definiert, dessen Rollkreisdurchmesser größer als der Außendurchmesser der Tasche 17 ist, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Mantels 26. Die außen liegenden Lager dienen dazu, den Kippbewegungen durch exzentrische Verteilung von Drücken innerhalb des Drehschiebers aufzunehmen. Innen liegende Lager würden viel größere Lagerflächen erfordern, um mehr als eine Größenordnung, um dieselbe Steifigkeit zu erhalten. In allen anderen als Niedrigstdruck-Anwendungen würden solche großen Lager nicht in den verfügbaren Raum passen.
• Die Lager 25 und 29 (Fig. 2B) sind Drehscheibenlager, die als Lager definiert sind, deren Höhe weder durch Axiallasten noch durch Radiallasten beeinflusst wird. Axiallasten sind als Kräfte parallel zur Rotorachse definiert, während Radiallasten Kräfte orthogonal zur Rotorachse sind.
• Eine Darstellung der unteren Lageranordnung 29 (Fig. 2B) ist in den Fig. 8A und 8B gezeigt. Das Lagernutprofil ist in Fig. 8A gezeigt, während die Anordnung in Fig. 8B gezeigt ist. Das gleiche Profil wird für alle vier Lagernuten des Drehschiebers verwendet. Die Nut besteht aus einer flachen Fläche 122, die auf dem Lager-Rollkreisdurchmesser 121 zentriert ist. Die flache Fläche 122 befindet sich bei einer Tiefe 123 unter der Oberseite 30a des Deckels 30. Die Tiefe 123 ist gleich dem Radius der Lagerkugel 19 minus einem Abstand 124. Der Abstand 124 beträgt die Hälfte der Spalthöhe zwischen dem Rotor und dem Deckel, wie etwa des Spalts 31 (Fig. 2B). Die Spalte 21 und 31 sind so ausgestaltet, dass sie einen Kontakt zwischen dem Rotor und den Deckeln gerade beseitigen, wenn der Drehschieber in Betrieb ist.
• Benachbart jedem Ende der flachen Fläche 122 (Fig. 8A) und tangential zu ihr befindet sich eine gekrümmte Fläche 122a, deren Radius 119 ein wenig kleiner ist als der der Lagerkugel 19. Jede gekrümmte Fläche 122a erstreckt sich vom Ende der Fläche 122 zu einem Kreis, der durch einen Winkel 11 8 definiert ist. Hier ist jede gekrümmte Fläche mit einer konischen Fläche 120 verbunden, die tangential zur Oberseite der gekrümmten Fläche 122a ist und sich zur Fläche 30a erstreckt.
• Fig. 8B zeigt das Aussehen der Lageranordnung im Gebrauch. Die obere Lageranordnung 25 ist die gleiche wie in Figur ßB gezeigt, außer, dass sie umgedreht ist. Die Lageranordnung umfasst Lagerkugeln 19, die die Nuten voneinander trennen, und können Abstandshalter enthalten, um die Kugeln in Umfangsrichtung voneinander zu trennen (nicht gezeigt), um Abnutzung zu reduzieren. Die Nuten in Fig. 8B sind in der horizontalen Richtung durch den Schub versetzt, die auf das Lager durch die Kette 63 und die Welle 16 einwirkt.
• Die von den Federn 57 erzeugte Axiallast erzeugt einen Kontakt zwischen den Lagerkugeln und den Nuten an den Stellen 127 und 130. Da der Radius 119 der gekrümmten Flächen 122a kleiner als jener der Kugeln ist, liegen die Kontaktpunkte zwischen den Kugeln und der Nut auf den flachen Flächen 122, und der Kontaktwinkel 128 beträgt 90º. Ein Kontaktwinkel von 90º verhindert, dass die Kugeln an der Seite der Nuten bei Änderungen der Axial- und Radiallasten hochlaufen, was bei anderen Kontaktwinkeln der Fall wäre. Die flache Fläche 122 ist in der Nut enthalten, um einen Kontaktwinkel von 90º vorzusehen, auch wenn die Rollkreisdurchmesser der zugeordneten Lagernuten durch die Wirkung thermischer Ausdehnung und Herstellungstoleranzen ein wenig differieren.
• Die Radialbelastungen der Lager erzeugen einen Kontakt zwischen Lagerkugeln und den Nuten an den Stellen 126 und 129. Die Spalthöhe 31 bleibt, trotz der Einwirkung von Radiallasten, unverändert, solange das Verhältnis der Radiallasten zu den Axiallasten kleiner als der Tangentialwinkel 125 ist. Diese Bedingung wird leicht mit den auf die Lager wirkenden Kräften und mit Konuswinkeln 125 erreicht, die 60º überschreiten. Die Verwendung von Kontaktwinkeln 125 von weniger als 90º macht die Lagernut leichter herstellbar und reduziert die Spannungskonzentrationen, die andernfalls an den Kontaktpunkten 126 und 129 auftreten würden.
• In Bezug auf die Fig. 9A-9E ist die Druckverteilung innerhalb des Drehschiebers schematisch dargestellt. Die Druckverteilung beeinflusst die Konstruktion sowohl der mechanischen Elemente, wie etwa der Federn und Lager, als auch der Strömungsverteilung des Spülluftsystems. Um die Erläuterung zu erleichtern, ist das Drehschiebergehäuse, von oben gesehen, in sechs gleich große Sektoren unterteilt. Sektor A (Fig. 9A) entspricht der Stelle der Öffnung 22a im Einlass 8 (Fig. 4A). Der Sektor D entspricht der Stelle der Öffnung 32 des unteren Deckels 30 (Fig. 6A).
• Fig. 9A identifiziert die Seiten des Drehschiebers. Die Einlassseite 132 bezieht sich auf die Sektoren A, B und F. Die Auslassseite 134 bezieht sich auf die Sektoren C, D und E. Die Zufuhrseite 133 bezieht sich auf die untere Hälfte des Drehschiebers, wie in Fig. 9A gezeigt, der Abschnitt des Drehschiebers, in dem die Taschen Feststoffe vom Einlass zum Auslass bewegen. Die Rücklaufseite 131 bezieht sich auf die obere Hälfte des Drehschiebers, wie in Fig. 9A gezeigt, die Seite des Drehschiebers, in der die Taschen leer sind.
• Fig. 9B zeigt die Drücke in den Taschen 17 (Fig. 2A), wenn sie die stationären Sektoren A bis F durchlaufen. Sie zeigt, dass die Taschen, die durch die Sektoren A, B und F hindurchlaufen, immer Niederdruck (L) haben. Die Taschen, die durch die Sektoren B und F hindurchlaufen, werden durch die Lüftungsöffnungen 3 und 4 (Fig. 4A) auf Niederdruck gehalten sowie dann, wenn sie zum Einlass 8 freiliegen.
• Die Tasche, die durch den Sektor D hindurchläuft, wird immer auf Hochdruck (H) gehalten, während die Taschen, die durch die Sektoren C und E hindurchlaufen, zwischen Hoch- und Niederdrücken (H-L) wechseln, wobei eine Tasche immer hohen Druck hat, wenn die andere niedrigen Druck hat. Demzufolge wird die Niederdruckseite der Luftschleuse durch die Segmente A, B und F gebildet, während die Hochdruckseite durch die Segmente C, D und E gebildet wird.
• Die Druckverteilung in den Taschen ist im näheren Detail in den Fig. 9C bis 9E gezeigt. Fig. 9C zeigt den Druck in den Taschen an einer mittleren Rotorstellung. Fig. 9D zeigt den Druck in den Taschen, kurz bevor einer der Flügel über dem stromaufwärtigen Rand des Sektors D hinwegläuft (oder die Auslassöffnung 32). Fig. 9E zeigt den Druck in den Taschen kurz nach diesem Vorgang. Die Federn 41 (Fig. 4B) wirken den Kräften entgegen, die in der Luftschleuse durch den Luftdruck erzeugt werden. Typischerweise sind vier Federn vorgesehen, mit gleichem Abstand um den Umfang des Gehäuses (Fig. 4A und 4B). Die Federn 57a und 57b an der Auslassseite 134 dienen dazu, den dortigen Drücken entgegenzuwirken, während die Federn an der Einlassseite 132 nur dazu erforderlich sind, die Lager dicht gegen ihre Nuten zu halten. Diese Federn müssen nicht stärker sein als notwendig, um die Luftschleuse dicht zu halten (plus eine Sicherheitsgrenze), um die Belastung der Lager zu minimieren.
• Die Spülluft ist saubere Luft, die zu den Spalten 21 und 31 gepumpt wird, um die Luftschleuse vor Beschädigungen durch Partikel zu schützen. Das Spülluftsystem enthält ein äußeres Netzwerk, das an den Einlassöffnungen in den Deckeln endet. Diese sind mit einem internen Netzwerk verbunden, welches die Spülluft zu den Deckelnuten, den Rotornuten und den horizontalen Spalten zwischen dem Rotor und den Deckeln leitet. Die Spülluft hat unterschiedliche Funktionen in unterschiedlichen Bereichen der Luftschleuse wie folgt. Die Spülluft wird an den Nuten 36 und 48 des Innenrohrs 37 (Fig. 3A-3C) injiziert, verhindert, dass staubhaltige Luft in den Spalt zwischen dem Rohr und die Deckel eintritt und Erosion verursacht. Die an der Nut 38 an der Oberseite der Flügel 39 injizierte Spülluft verhindert, dass staubhaltige Luft über die Oberseiten der Flügel hinwegtritt. Bei abrasiven Pulvern würden sowohl die Flügel als auch der Deckel 24 (Fig. 2A und 2B) andernfalls erodieren.
• Die Spülluft, die an den Nuten 49 an den Unterseite der Flügel 39 (Fig. 3B und 3C) injiziert wird, schwemmt Feinpartikel von der Vorderseite der Flügel weg und verhindert, dass diese zwischen dem Flügel und dem Deckel durch die Rotordrehung hängen bleiben. Dies verhindert, dass der Rotor 14 (Fig. 2B) an den hängen gebliebenen Partikeln hochläuft, was den Spalt 31 vergrößern würde und hierdurch das Durchblasen verstärken würde. Das hängen gebliebene Material würde auch den Vorderrand der Flügelunterseite erodieren und dort einen Radius formen, der bewirken würde, dass der Rotor auf den immer zunehmend größeren Partikeln hochläuft, bis es zum Ausfall kommt. Die Spülluft, die an den Nuten 41 und 50 des Außenrohrs 40 (Fig. 3A-3C) injiziert wird, verhindert, dass staubhaltige Luft in den Spalt zwischen dem Rohr und den Deckeln eintritt, verhindert sowohl Erosion und Kontamination der Lager, was andernfalls auftreten würde.
• Das Spülluftsystem ist so ausgebildet, um ausreichend saubere Luft vorzusehen, um alle Abschnitte der Spalte zu schützen. Ein zu starker Spülluftfluss erhöht das Durchblasen und das Hängenbleiben von staubiger Luft in dem Lüftungssystem, was beides die Leistung der Luftschleuse verschlechtert. Um einen zuverlässigen, jedoch minimalen Spülluftfluss zu erreichen, werden zwei Prinzipien verwendet: Durchflusssteuerung und unabhängige Zufuhr. Beide Prinzipien sind in Fig. 10 dargestellt. Die Durchflusssteuerung bedeutet, dass in den Niederdrucksektoren die Durchflussrate der Spülluft gesteuert wird, während in den Hochdrucksektoren (mit einer Ausnahme) der Druck gesteuert wird. Die Steuerung der Durchflussrate wird mit einer Druckreduziervorrichtung, etwa einer Drossel, erreicht, die eine Verengung stromauf der Nuten aufweist, welchei die Spülluft auf die Spalte verteilt. Die Verengungen erzeugen jeweils einen Druckabfall, der um ein Vielfaches höher ist als der Druckabfall am Auslass der Nut, wie etwa in den Spalten neben den Nuten. Wenn der Druck gesteuert wird, ist keine solche Druckreduziervorrichtung vorhanden. Das Prinzip der unabhängigen Zufuhr bedeutet, dass die Leitung zu den Innen- und Außenringen getrennt von den Leitungen zu den Flügeln ist, und dass Segmente jeder Nut separat versorgt werden können.
• Der Grund für das Prinzip für die Durchflusssteuerung ist wie folgt. Im Niederdrucksystem ist die Druckdifferenz über den Spalt in beide Richtungen gleich: von den Nuten zu den Taschen und von den Nuten zur Außenseite des Drehschiebers. Die Spülluftmenge beträgt im Idealfall nicht mehr als benötigt wird, kleine Partikel aus dem Spalt wegzublasen. Die einzigen Partikel, die weggeschwemmt werden müssen, sind jene, die kleiner sind als der Spalt selbst. Typischerweise ist eine Geschwindigkeit von 6 m/s (20 ft/sec) am Spaltauslass mehr als genug, um jegliche Partikel wegzublasen, die klein genug sind, um in den Spalt zu passen, entsprechend einer Leckage von 0,1 CFM pro Fuß Spaltdurchmesser pro 0,025 mm (0,001") des Spalts. Stärkere Luftströmungen sind unerwünscht, weil sie das Durchblasen verstärken. Um diese Flussrate zu erreichen, ist die Druckdifferenz über dem Spalt sehr klein - weniger als 690 Pa (0,01 psi). Die Steuerung einer derart niedrigen Druckdifferenz würde die Verwendung empfindlicher Instrumente erfordern, die teuer und unzuverlässig sind. Anstatt der Steuerung des Drucks auf Niederdruck zu den Nuten wird dann der Fluss zu jeder Nut unter Verwendung eines Druckzählers und einer Drossel in jeder Nut gesteuert, wie unten im näheren Detail beschrieben.
• Ein entgegengesetzter Ansatz wird mit dem Hochdrucksystem verwendet. Dort ist die Druckdifferenz von den Nuten zu den Taschen viel geringer als die Druckdifferenz von den Nuten zur Außenseite der Luftschleuse (oder über die Oberseiten der Flügel). Das bedeutet, dass die Strömungsrate in die Luftschleusentaschen ein kleiner Bruchteil - typischerweise 5% oder weniger - des Luftstroms aus der Luftschleuse ist. Die Steuerung des Gesamtluftstroms zu dem Hochdrucksystem ergibt somit keine Steuerung über die kritischen 5% hinweg. Beispielsweise würde eine 10%ige Zunahme der Strömung zur Außenseite hin (erzeugt durch leichte Vergrößerung des Spalts 21) eine 5%ige Abnahme des Spülluftflusses in die Taschen bewirken, wodurch es zu einem Rückwärtsfluss staubhaltiger Feststoffe in den Spalt kommt, was das System verhindern sollte.
• Daher wird der Hochdruckspülluftfluss gesteuert, indem man die Nutendrücke ein wenig über denen der Luftschleusendrücke hält. Während dies einen stärkeren Strom in die Luftschleusentaschen erzeugen kann, als es vom Standpunkt, Feststoffe am Eintritt in den Spalt zu hindern, optimal ist, wird der überschüssige Spülluftfluss vollständig entlüftet, entweder in den Auslass oder in die Lüftungsöffnungen 3 und 4. In keinem Fall erreicht die überschüssige Luft den Einlass, wo sie durch verstärktes Durchblasen die Leistung der Luftschleuse reduzieren würde.
• Der Grund für das Prinzip der unabhängigen Zufuhr ist wie folgt. Die Spalte 21 oder 31 (Fig. 2B) benachbart den Rotornuten 36, 41, 48 und 50 ( Fig. 3A und 3B) sind für die Gesamtumdrehung des Rotors sehr klein, wobei diese Einschränkung die Spülluftflussrate beschränkt. Für den Großteil der Rotorumdrehungen sind die Spalte zwischen den Flügelnuten 38 und 49 und den Deckeln ähnlich restriktiv und durchflussbeschränkend. Wenn jedoch die Flügel in die offenen Bereiche laufen, etwa die Öffnung 22 oder 32 (Fig. 2B), die Lüftungsnut 80 und 83 (Fig. 5B) oder die Abstreifnut 79, sind die Spalte beseitigt.
• Bei allen außer Niedrigstdruck-Anwendungen wird die Spülluftflussrate aus den Nuten 38 und 49 zu groß, so dass die Spülluftzufuhr an den anderen Spalten zu gering wird und dort ein Rückwärtsfluss stattfindet. Um dies zu verhindern, sind externe Strömungsbeschränker in den Passagen erforderlich, die zu den Flügelnuten führen, wenn diese die offenen Bereiche durchlaufen. Die externen Begrenzer werden nur verwendet, wenn die Flügel die Öffnungen passieren; ansonsten müssen sie entfernt werden, weil sonst die austretende Luft den Fluss staubiger Luft über die Flügelenden nicht verhindern würde.
• In Bezug auf Fig. 11 ist der äußere Abschnitt des Spülluftsystems schematisch dargestellt. Die Spülluft wird durch die Pneumatik-Förderleitung 6 am Einlass (nicht gezeigt) zugeführt, der sich stromauf des Drehschieberauslasses 9 befindet (Fig. 1 B). Die Spülluft wird durch einen Filter 135 geleitet und dann in den FLussweg zu den Hochdrucknuten (oben) und dem Flussweg zu den Niederdrucknuten (unten) aufgeteilt. Der Hochdruckflussweg umfasst ein Gebläse 136, einen Durchflussmesser 61, einen Druckschalter 137, ein Rückschlagventil 137b sowie einen Verteiler, der die Einlässe 90- 96a an dem rechten oberen Abschnitt von Fig. 11 speist. Die Einlassöffnungen 90-96a befinden sich in den Deckeln (Fig. 5A und 6A). Der Strömungsbegrenzer 140 stromauf des Einlasses 90 sorgt für die Durchflusssteuerung zur Nut 49, wenn diese über die Auslassöffnung 32 hinwegläuft.
• Der Niederdruckflussweg enthält einen Durchflussmesser 62, einen Druck schalter 139, einen Druckregler 138 und einen Verteiler, der die Strömungsbegrenzer 141-148 und die Einlassöffnungen 67-95a speist. Ein Niederdrucksignal von den Druckschaltern 137 oder 139 zeigt einen ungenügenden Spülluftfluss an, während ein Hochdrucksignal vom Druckschalter 137 einen übermäßigen Leckageweg anzeigt, wie etwa durch einen aufgeweiteten Spalt 21 oder 31. Die Signale werden benutzt, um die Luftschleuse abzuschalten und einen Alarm ertönen zu lassen.
• Der Innenabschnitt des Spülluftsystems ist in den Fig. 7A und 7B gezeigt. Fig. 7A zeigt die Spülluftnuten am Außenradius des unteren Deckels 30 und an der Unterseite des Rotors 14. Die Spülluft zu den Nuten in der Nähe des Außenrohrs 40 (Fig. 3C) tritt in den Deckel durch die Einlassöffnungen, wie etwa 87 oder 92 (nicht gezeigt) sowie in die Nut 108 ein. Die Nut 108 kann entweder 97 oder 101 sein (Fig. 6B) in Abhängigkeit von der Stelle um den Umfang herum. Spülluft aus der Nut 108 fließt zu den Taschen 17, entweder direkt durch den Spalt 107 oder zuerst zur Rotornut 50 und dann durch den Spalt 107.
• Die Spülluft zur Nut am Boden der Flügel, der Nut 49, tritt durch die Nut 109 (Fig. 7A) ein, welche die Nuten 98 und 102 (Fig. 6B) repräsentiert, in Abhängigkeit von der Stelle um den Umfang herum. Ein Teil der Spülluft aus der Nut 109 fließt in die Nut 52, von wo sie zur Nut 50 geführt wird (Fig. 3C). Der Rest der Spülluft aus der Nut 109 fließt in den Spalt 52, an den Lagernuten 51 und 99 vorbei und aus dem Drehschieber durch den Spalt 28 hinaus.
• Fig. 7B zeigt die entsprechenden Spülluftnuten am oberen Deckel 24 und an der Oberseite des Rotors 14. Die Flusswege entsprechen jenen, die oben anhand von Fig. 7A beschrieben sind, außer dass der durch den Spalt 111 verlassende Fluss den Drehschieber durch das Gehäuse 117 und das Lüftungsloch 27 erreicht (Fig. 2B). Am Innenrohr 37 zugeführte Spülluft (Fig. 3C) tritt in den oberen Deckel 24 (Fig. 5A und 5B) an den Öff nungen 81a und 82a ein, fließt zu den Nuten 81 bzw. 82 und dann zur Rotornut 36 (Fig. 3A). Ein Teil der Luft fließt radial auswärts durch den Spalt 21 in die Taschen 17, während der Rest radial einwärts durch den Spalt 21 fließt und den Drehschieber durch das Loch 20 verlässt (Fig. 2). Ähnlich tritt die Spülluft zum Innenrohr am unteren Deckel durch die Öffnungen 95a und 96a zu den Nuten 95, 96 und 48 ein. Sie tritt durch den Spalt 31 zu den Taschen 17 aus, sowie durch das Lüftungsloch 54 und das Loch 20.
• Die Auslegung der Nuten um den Umfang der Luftschleuse herum bewirkt, dass der Rotornutendruck immer auf den Taschendruck bezogen ist: wenn eine bestimmte Tasche niedrigen Druck hat, ist das benachbarte Umfangsnutsegment in dem Rotor ebenfalls auf niedrigem Druck, und umgekehrt. Beispielsweise sind die Taschen in den Sektoren A, B und E in Fig. 9A immer auf niedrigem Druck. Um die Anpassung zwischen dem Druck in der Nut und dem Druck in den Taschen zu erreichen, führen die Niederdrucknuten 76, 77 und 81 des oberen Deckels (Fig. 5B) Spülluft zu den oberen Rotornuten 36, 40 bzw. 43, wenn die Taschen diese Sektoren durchlaufen.
• Im Gegensatz hierzu speisen die Hochdrucknuten 82, 149 und 813 des oberen Deckels die Rotornuten 36, 40 bzw. 43, wenn die Taschen die Sektoren C, D und E durchlaufen. Ähnlich speisen die Nuten des unteren Deckels die Rotornuten mit Spülluft bei einem geeigneten Druck, wenn die Taschen von einer Druckzone zur anderen laufen. Der Bogen 85 (Fig. 5B), der die Hochdrucknut 86 von der Niederdrucknut 76 trennt, ist etwas kleiner als einen 45º-Bogen, um jegliche Unterbrechung des Spülluftflusses zu vermeiden, wenn die drehende Nut von der Niederdruck- zur Hochdruckquelle läuft. Die Überlappung zwischen den Bögen 85 und 45 beträgt etwa 3º, was ausreicht, um einen gewissen Spüllufttransfer von der Nut 86 zur Nut 76 während des Übergangs zu ermöglichen, jedoch nicht genug, dass Luft in dem restlichen System ausbleibt. Das gleiche Konzept der Nutzung eines beschränkten Überlappungsbetrags zwischen den Hochdruck- und Niederdruck-Spülluftnuten wird bei allen anderen Übertragungsstellen in den Drehschieber verwendet.
• In Bezug auf Fig. 12 ist ein Querschnitt der Unterseite eines Flügels 39 und von dessen Umgebung dargestellt. Die Bewegung 150 des Flügels geht von rechts nach links. Fig. 12 zeigt einen Flügel an der Zufuhrseite 133 (Fig. 9A) der Luftschleuse, wo Feststoffschichten 84 die Böden der Taschen 17 (Fig. 3A) an jeder Seite des Flügels füllen.
• Partikel, die größer sind als die Höhe des Spalts 154, werden durch die Kraft des Flügels bewegt. Die linke untere Ecke des Flügels ist scharf, um die Größe von Partikeln zu minimieren, die zwischen dem Flügel und dem Deckel gefangen werden könnten und den Rotor dazu zwingen, auf ihnen hochzulaufen. Partikel, die kleiner als der Spalt 154 sind, werden aus dem Spalt durch die Spülluft gehalten, die an der Nut 49 eintritt, durch den Spalt 154 fließt und in der Feststoffschicht eine Luftblase 155 erzeugt.
• Spülluft aus der Nut 49 tritt auch durch den Spalt 153 dort aus, wo er in die Feststoffschicht 149 eintritt, unter Bildung einer Luftblase 152. Die rechte untere Ecke des Flügels hat einen Radius 151, der den Querschnitt des Spalts aufweitet, bevor die Spülluft die Feststoffschicht erreicht, um hierdurch die Luftgeschwindigkeit und die einhergehende Erosion zu reduzieren. Anstelle einer Kammer an der unteren rechten Seite des Flügels 39 wird ein Radius verwendet, um den Coanda-Effekt zu erzeugen, wodurch die Spülluft der Wand folgt, während sie langsamer wird, anstelle hinaus in die Feststoffschicht zu strahlen, um die durch den Spülluftstrom verursachte Erosion weiter zu minimieren.
• In Bezug auf Fig. 13 ist ein Querschnitt der Oberseite eines Flügels 39 dargestellt. Die Richtung 150 des Flügels geht von rechts nach links. Die Atmosphäre, welche den Flügel umgibt, ist staubige Luft 156. Spülluft wird aus der Mitte des Flügels abgegeben.
• Eine Funktion der Spülluft ist es, zu verhindern, dass der staubhaltige Luftstrom in die Spalte 158 und 159 eintritt, um die schnelle Erosion zu vermeiden, die andernfalls mit abrasiven Pulvern auftreten würde. Wenn der Flügel durch den Sektor C (Fig. 9A) an der Zufuhrseite 133 des Drehschiebers hindurchläuft, befindet sich der Hochdruck an der linken Seite des Flügels. Das Gegenteil gilt, wenn der Flügel durch den Sektor E an der Rücklaufseite 131 des Drehschiebers hindurchläuft, so dass die Spülluft den Fluss staubhaltiger luft in beide Richtungen blockieren muss. Eine weitere Funktion der Spülluft ist es, die Entfernung durch den Abstreifer 165 (Fig. 14B) für Partikel zu unterstützen, die auf den Oberseiten der Flügel verbleiben, wenn sie den Einlass verlassen. Die Spülluft tritt in den Flügel horizontal durch die Passage 164 ein und verlässt ihn durch Schlitze 163 und 162, die alle die volle Länge des Flügels haben. Der Schlitz 162 ist nach hinten geneigt, um ein Zusetzen zu verhindern, wenn der Flügel unter den Öffnungen 22 (Fig. 5B) und der Abstreifbürste 166 (Fig. 14A) hindurchläuft. Die Schlitze 162 und 163 sind eng genug ausgeführt, um den Spülluftfluss gleichmäßig entlang der Länge des Flügels zu verteilen und um für eine ausreichende Geschwindigkeit zu sorgen, um jegliche feinen Partikel aus der Nähe des Schlitzauslasses zu beseitigen.
• Ein Teil der aus dem Schlitz 162 ausgegebenen Spülluft fließt durch den Spalt 158, am Radius 160 vorbei und bildet eine Luftblase 157. Die restliche Spülluft fließt durch den Spalt 159, am Radius 160a vorbei und bildet eine Luftblase 161. Die Radien 160 und 160a werden benutzt, um den Coanda-Effekt zu erzeugen, wodurch die Spülluft der Kontur des Flügels folgt und an der Wand leicht beschleunigt, anstatt dass er direkt in die Staubluft strahlt, um hierdurch Erosion zu minimieren.
• In Bezug auf die Fig. 14A, 14B, 15 und 16 sind Abstreifanordnungen zur Reinigung dargestellt. Die Abstreifanordnungen dienen zur Entfernung der Partikel, die auf den Oberseiten eines Flügels 39 aufliegen, die dort gelandet sind, wenn der Flügel unter der Einlassöffnung 22 hindurchläuft, um hierdurch Rotorknirschen zu vermeiden. Die Fig. 14A und 14B sind Endansichten im Querschnitt der Abstreifanordnung 165, während Fig. 15 eine Draufsicht sowohl der Abstreifanordnung 165 als auch der Abstreifanordnung 172 ist. Beide Anordnungen sind in der Verlängerung 79 des Deckeis 24 (Fig. 5B) durch Bolzen 171 (Fig. 15 und 16) angebracht. Die Abstreifanordnung der Fig. 14A und 14B ist zum Umgang mit trockenen, nicht klebrigen Feststoffen ausgeführt. Die Bewegung 150 des Flügels in den Fig. 14A und 14B unter dem Abstreifer erfolgt von rechts nach links. Wenn der Flügel sich der Abstreifanordnung annähert, trifft er auf die Bürste 166, die die Partikel in die Tasche an der rechten Seite befördert. Wenn sich der Flügel weiterbewegt, trifft er auf das Messer 167, welches restliche Partikel in die Tasche schabt. Der Abstand zwischen dem Messer und dem Flügel beträgt nur wenige Tausendstel Zoll, so dass nach den ersten zwei Entfernungsstufen nur sehr kleine Partikel auf dem Flügel verbleiben können. Das Messer hat einen Freiwinkel 168, um das Aushöhlen der Oberseite der Flügel zu verhindern. Wenn sich der Flügel weiter entlangbewegt (Fig. 14B), bildet er die Spalte 169 und 170 zwischen dem Flügel und dem Deckel 242. Die Geschwindigkeit der aus den Spalten 169 und 170 abgegebenen Spülluft bläst jegliche Partikel weg, die auf der Oberseite der Flügel verbleiben.
• Die Abstreifanordnung 165 ist zur Verwendung mit nassen oder klebrigen Feststoffen ungeeignet, da die Bürste 166 sich zusetzen und nicht mehr funktionieren würde. Die Abstreifanordnung 172 (Fig. 16) wird für solche Materialien benutzt. Sie umfasst einen Wischer 173, ein Messer 174 und einen Wischer 177. Die Wischer 173 und 177 sind aus abrasionsbeständigen Elastomeren hergestellt, die durch die Bewegung des Flügels ausgelenkt werden. Der Wischer 173 bürstet das meiste Material an dem Flügel weg. Das Messer 174 ist den Flügeln 32 eng angepasst und schabt das meiste Restmaterial weg. Der Wischer 177 poliert die Oberseite des Flügels und entfernt etwaiges restliches Material. Das Messer 174 enthält eine Vertiefung 175, welche Abrieb abgeschabter Feststoffe zurück in die Tasche richtet, und sein Freiwinkel 176 verhindert, dass die Flügel durch gefangene Feststoffe ausgehöhlt werden.
• Der Rotor und die Deckel sind aus gehärteten, abriebbeständigen Eisengusswerkstoffen gefertigt. Abriebbeständige Materialien erhöhen die Lebensdauer der Lager. Sie reduzieren auch die Erosionsrate des Deckels 30 wegen des Abschabens der Feststoffe, wenn sie durch den Rotor gefördert werden, und des Deckels 24 am Lüftungsschlitz 83 (Fig. 5B) durch schnelle staubhaltige Luft während der Drucksenkung der rücklaufseitigen Taschen. Das Gehäuse ist aus Kohlenstoffstahl gefertigt. Die Federn sind alle aus Federstahl gefertigte Schraubenfedern. Die Lagerkugeln sind aus gehärtetem Lagerstahl gefertigt und sind fettgeschmiert.
• Die Erfindung wird für Größen von 4 bis 36" (100 mm bis 910 mm) Durchmesser verwendet, mit Feststoffkapazitäten im Bereich von 1 /20 bis 100 CFM. Die Dimensionen einer typischen Einheit sind wie folgt: Drehschiebergröße: 10 Zoll (250 mm), Nennkapazität: 10 CFM; maximaler Differenzdruck: 40 psig (303 kPa); Drehschieberdrehzahl pro Minute bei Nennkapazität: 39; Pferdestärkeneingabe am Getriebemotor bei Nennkapazität: 1/2 (370 W); maximale Größe des Zuführmaterials: 1,2" (30 mm); Luftleckage (Durchblasen) in den Einlass bei 30 psi (200 kPa): 0,3 CFM; Spülluftgpebläse: regenerativer Typ für 6 CFM und 1/2 psi (3 kPa) mit einem 1/8 PS-(93 Watt)-Motor.
• Typische Dimensionen der 10 Zoll (250 mm)-Einheit sind wie folgt: Rotortaschendimensionen: 4" (100 mm) Innendurchmesser · 10" (250 mm) Außendurchmesser · 10"' (250 mm) Höhe; Rotorflügel: 6, jeder 1/2" (13 mm) dick; Außendimensionen des Drehschiebers: 12,5" (318 mm) Außendurchmesser · 11,25" (286 mm) Höhe; Innendurchmesser vom Einlass und Auslass: 5,0" (130 mm); Außendimensionen der Luftschleuse einschließlich dem Einlass, Auslass, Getriebemotor und Durchflussmesser: 20,5" (520 mm) Länge · 18,0" (460 mm) Höhe · 15,5" (394 mm) Breite; Gewicht der Luftschleuse: 180 lbs (82 kg).
• Die Prinzipien dieser Erfindung können auch zum Injizieren von Feststoffen in Hochdruckfluidmaterial genutzt werden, welche grobe, abrasive Feststoffe enthalten, wo herkömmliche Luftschleusen ungeeignet sind. Der Grund hierfür ist, dass Drehschieber wegen Erosion auf 15 psi (200 kPa) beschränkt sind, während Schraubenpumpen nicht in der Lage sind, eine Luftabdichtung für Feststoffe zu bilden, solange sie nicht überwiegend Feinmaterialien enthalten. Die Erfindung überwindet diese beiden Einschränkungen.
• Die Prinzipien dieser Erfindung können auch in einem Förderer oder einer Kombination eines Förderers mit einer Luftschleuse genutzt werden, solange nicht das Material feine Pulver enthält. Bei Verwendung als Förderer sind das Spülluftsystem und die Lüftungen weggelassen, und an den Lagern ist eine mechanische Dichtung angebracht. Zusätzlich ist ein Deflektor an der stromabwärtigen Seite des Einlasses angebracht, um Rotorknirschen zu minimieren; solche Deflektoren werden in herkömmlichen Drehschiebern verwendet. Rotorknirschen kann auch durch Kippen des Drehschiebers reduziert werden, so dass die Taschen nicht vollständig mit Feststoffen gefüllt sind, wenn sie die Einlassöffnung verlassen.
• Die Luftschleuse dieser Erfindung kann so ausgeführt werden, dass sie bei hohen Drücken arbeitet, über 100 psig (190 kPa). Die Deckel müssen so ausgeführt sein, dass sie dem Innendruck ohne signifikante Auslenkung aushalten. Bei kleineren Luftschleusen und bei geringeren Drücken ist der Deckel scheibenförmig. Bei größeren Abmessungen und Drücken wird die Dicke der Scheibe unerwünscht, und es können Rippen an den Außenseiten der Deckel als Versteifungen hinzugefügt werden. Die Rippen werden hauptsächlich an der Auslassseite der Luftschleuse verwendet. Bei Höchstdruckanwendungen können die Deckel und Rotorenden konisch sein.
• Hochdruckbetrieb erhöht die Belastung an den Lagern. Die Belastung kann auf geringere Werte durch eine oder mehrere der folgenden Techniken reduziert werden, die alle die Kosten erhöhen. Die Lager können unter Verwendung austauschbarer Lager verstärkt werden, anstatt der oben beschriebenen eingebauten Lager. Austauschbare Lager bestehen aus Lageranordnungen, die Laufbahnen und Kugeln enthalten, die in eine Nut in dem Rotor eingesetzt sind. Gegenwärtig ist die Wahl der Materialien sowohl des Rotors als auch der Deckel ein Kompromiss zwischen dem Erfordernis, starke Lager zu bauen, und anderen Erfordernissen, wie etwa den Herstellungskosten und der Abriebbeständigkeit. Unter Verwendung austauschbarer Lager sind diese Kompromisse nicht mehr erforderlich, da die Lager aus optimalen Lagerlegierungen gefertigt und hergestellt werden können, um die optimale Härte und das optimale Finish zu erhalten.
• Andere Verfahren zur Verlängerung der Lagerlebensdauer umfassen die Verwendung einer stärkeren Konstruktion (zwei Reihen von Kugeln anstelle nur einer; Rollenlager statt Kugellager). Auch kann die Federkraft gelöst werden, wenn der Drehschieber nicht benutzt wird, da die höchste Belastung der Lager auftritt, wenn der Drehschieber drucklos ist.
• Die Luftschleuse dieser Erfindung kann für Hochtemperatur-Anwendungen genutzt werden, weil die Konstruktion die Effekte thermischer Ausdehnung beseitigt. Die Erfindung kann bei Temperaturen verwendet werden, so hoch wie 815ºC (1500ºF). Für Konstruktionen, die mit heißeren Materialien als 200ºF (93ºC) verwendet werden, ist das Gehäuse isoliert, um das Personal zu schützen, um thermische Verspannung der Deckel zu minimieren und um den Getriebemotor abzuschirmen. Die Temperaturgrenze der beschriebenen Erfindung ist durch die Lager auf 500ºF (260ºC) mit herkömmlichen Schmiermitteln beschränkt, und auf 900ºF (480ºC) mit festen Schmiermitteln. Bei Temperaturen über 900ºF (480ºC) und bis 1500ºF (815ºC) werden rostfreie Stähle und Superlegierungen anstelle der zuvor spezifizierten Materialien benutzt, um Kriechen und Oxidation zu steuern. Anstelle eines Elektromotors kann ein Luftmotor bei den höheren Temperaturen verwendet werden, weil dieser höhe Temperaturen aushält.
• Die Hauptanwendung der Erfindung liegt in pneumatischen Fördersystemen, wobei das Medium Luft ist. Die Prinzipien dieser Erfindung können auch zur Bildung eines Schiebers genutzt werden, um Feststoffe in oder aus anderen Medien, wie etwa anderen Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten, zu überführen.
• Die Erfindung kann als Einförder-Luftschleuse verwendet werden, wobei der Auslassdruck höher ist als am Einlass. Einförder-Luftschleusen werden benutzt, um Asche aus Synthesekraftstoff-Anlagen und Druckfluidbett- Verbrennungskraftwerken zu entfernen, neben anderen Anwendungen. Die Erfindung ist unverändert, außer für die Positionen der Lüftungen und Spülluftnuten, die von der Einlass- zur Auslassseite des oberen Deckels bewegt werden.
• In Bezug auf Fig. 17 ist eine alternative Ausführung der Erfindung unter Verwendung einer Durchblaskonfiguration dargestellt. Eine Durchblaskonfiguration ersetzt die in den Fig. 1 und 4 dargestellte Durchfallkonfiguration. Mit der Durchblaskonfiguration wird die Förderluft durch das Rohr 178 an der Oberseite des Drehschiebers zugeführt. Die Förderluft tritt in den Drehschieber an der gleichen Stelle wie die Einlassöffnung 15 ein (Fig. 2A und 2B), jedoch durch eine größere Öffnung. Die Förderluft dient dazu, Material aus der Tasche hinauszublasen, wenn die Tasche über die Auslassöffnung 32 hinwegläuft (Fig. 28). Pneumatisch geförderte Feststoffe treten an der Stelle 180 durch den Stutzen 179 aus, der das pneumatische Förderrohr 6 der Durchfallausführung ersetzt hat. Bei der Durchblasausführung ist der Getriebemotor an der Rücklaufseite 131 (Fig. 9A) des Drehschiebers angebracht anstelle an der Auslassseite 134 (Fig. 9A), um eine Störung mit dem Luftzufuhrrohr 178 zu vermeiden.
• In Bezug auf Fig. 18 ist ein schematisches Diagramm eines Luftdüsensystems zum Entfernen klebriger Feststoffe dargestellt. Pulse von Hochdruckluft werden abgegeben, wenn jede Tasche 17 (Fig. 2A) über die Auslassöffnung 32 (Fig. 2B) läuft. Das System enthält einen Kompressor 188, der Druckluft, typischerweise bei 80-100 psi, zu einem Akkumulator 187 fördert, und ein Ventilritzel 62, das an der Welle 15 angebracht ist, die an ihrer Nabe 6 Vorsprünge 181 mit gleichmäßigen Abständen aufweist.
• Ein Näherungssensor 182 ist in der Nähe des Ritzels angeordnet und schickt ein Signal zu einem Zeitverzögerungsrelais 183, wenn jeder Vorsprung 181 vorbeiläuft. Das Relais 183 schickt ein Momentsignal zu einem Solenoid 186, das einen Druckluftpuls zu dem Drehschieber schickt. Der Puls wird zu einer Düse an die Öffnung 15 geleitet, der dazu dient, klebrige Feststoffe aus den Taschen zu entfernen, wenn sie über die Auslassöffnung 27 laufen. Der Puls wird auch zu den Hochdruckeintrittsöffnungen an eine Leitung 137a geführt (Fig. 11), wo er dazu dient, den Rückwärtsluftfluss in die Hochdruck-Spülluftnuten zu verhindern. Ein Rückschlagventil 185 verhindert, dass der Rückwärtsfluss der Hochdruckspülluft aus der Drossel an Öffnungen herausleckt, wenn die Luftdüse nicht in Betrieb ist.
• Die bevorzugte Ausführung verwendet Lager, die außerhalb der Rotortaschen liegen. Diese außen liegende Konstruktion bietet den notwendigen Widerstand für die Momente, die durch die exzentrische Druckluftverteilung innerhalb des Drehschiebers erzeugt werden. Der Widerstand für dieses Moment kann stattdessen durch eine axial außen liegende Konstruktion vorgesehen werden, die aus einer Nabe und einer Welle besteht, die in jedes Ende des Rotors eingebaut sind, und zwei Lager, die an dem Ende jeder Welle angebracht sind. Alle Lager haben einen kleineren Durchmesser als das Rotorinnenrohr. Ein Lager ist ein Drehscheibenlager, das zwischen dem Rotorinnenrohr und dem benachbarten Deckel angebracht ist und dient dazu, die Größe der Spalte zwischen den Rotorenden und den Deckeln zu steuern. Das andere Lager ist ein Radiallager, das zwischen der Welle und der Öffnung innerhalb eines Jochs angebracht ist. Das Joch ist eine Struk tur, die sich vertikal über die Ebene des Deckels um einen signifikanten Abstand hinweg erstreckt und starr an dem Zylindermantel angebracht ist. Wegen seines Abstands von der Deckelfläche bildet das Radiallager die erforderliche Steifigkeit, um ein Kippen des Rotors zu verhindern. Irn Vergleich zu den Lagern der bevorzugten Ausführung verwendet die axial außen liegende Lagerkonfiguration kleinere Lager, die leichter verfügbar sind, jedoch die Höhe, die Kompliziertheit und die Wellengröße des Drehschiebers vergrößert.
• Der Drehschieber dieser Erfindung kann viele alternative Materialien und Konstruktionsverfahren verwenden, die allgemein bei der Herstellung herkömmlicher Drehschieber verwendet werden. Rostfreie Stähle oder korrosionsbeständige Legierungen werden für die Deckel und Rotoren in korrosiven Umgebungen eingesetzt. Grauguss und andere billige Gusswerkstoffe können verwendet werden, wenn das injizierte Material sowohl nichtabrasiv als auch nichtkorrosiv ist. Anstelle von Guss kann der Rotor aus Blech gefertigt sein, um die Oberflächenrauigkeit zu reduzieren und die Freigabe klebriger Feststoffe am Auslass zu verbessern. Es können reibungsarme Beschichtungen mit gegossenen oder aus Blech gefertigten Rotoren für den gleichen Zweck verwendet werden. Der Rotor und die Deckel können beschichtet sein, um ihre Härte und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Sanitäranwendungen erfordern die Verwendung von rostfreiem Stahlblech, um die Kontamination zu minimieren.
• Der Kette-und-Ritzel-Antriebsstrang der bevorzugten Ausführung kann durch ein wellengetriebenes System ersetzt werden. Das wellengetriebene System verwendet rechtwinklige Antriebe zur Kraftübertragung. Alternativ kann der Getriebemotor über dem Drehschieber angebracht oder direkt mit ihm gekoppelt sein. Die Verwendung wellengetriebener Systeme verhindert Abnutzung der Kettenantriebe, erhöht jedoch deren Kosten und Größe.
• Der Bereich der Flügel- und Taschenkonfiguration ist ähnlich wie bei her kömmlichen Drehschiebern. Anstelle von festen Flügeln können einstellbare Flügel verwendet werden, und es können abgeschrägte Flügel verwendet werden, um den Aufbau klebriger Materialien zu verhindern. Es können flache Taschen verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit der Strömung zu erhöhen, wenn große Luftschleusen bei geringen Strömungen verwendet werden. Die Erfindung kann mehr als sechs Flügel pro Rotor aufweisen, obwohl der Grund für diese Maßnahme bei herkömmlichen Drehschiebern, Durchblasen und Erosion zu vermeiden, bei der Erfindung nicht anwendbar ist. Alternativ können weniger als sechs Flügel verwendet werden.
• Eine alternative Spülluftdruckquelle ist Luft, die stromauf einer Drossel oder einer anderen Verengung in dem Pneumatikförderrohr abgezapft wird. Hierdurch kommt man ohne Spülungsgebläse aus, kann jedoch den gesamten Energiebedarf signifikant erhöhen. Eine andere alternative Spülluftquelle ist eine unabhängige Druckluftquelle, was auch den Energiebedarf signifikant erhöhen kann. Statische Dichtungen, wie etwa O-Ringe oder Metallkolbenringe, können an den Rotorenden und an den Enden der Flügel angebracht werden, um die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit zu senken und Durchblasen zu reduzieren. Jedoch nutzen sich solche Dichtungen schnell ab, was ihre Brauchbarkeit einschränkt. An den Innen- und Außenringen können Flüssigdichtungen verwendet werden, wobei die Spaltflächen durch einen Flüssigkeitsfilm beschichtet werden, wie etwa Öl. Kapillarwirkung verhindert, dass die Flüssigkeit aus dem Spalt herausgeblasen wird. Flüssigdichtungen sind ungeeignet zur Abdichtung der Flügel, weil sie mit den Feststoffen verunreinigt werden würden.
• Die Rotorwelle zum Anbringen des vom Getriebemotor angetriebenen Ritzels kann, nach Bedarf, bei einigen Installationen nach unten abstehen, anstatt nach oben.
• Die Federn, die zum Zusammenbauen des Luftschleusengehäuses verwendet werden, müssen bestimmten Anforderungen genügen. Bei Vollast müssen sie stark genug sein, dem Innendruck der Luftschleuse zu widerstehen. Zusätzlich muss die Federkonstante niedrig genug sein, um für eine relativ konstante Kraft über den Bereich thermischer Ausdehnungen zu sorgen und um auch die Genauigkeitsanforderungen bei der Federinatallation zu minimieren. Auch sollten die Federn relativ kompakt sein.
• Bei den meisten Anwendungen sind Schraubenfedern die bevorzugte Konstruktion. Für Hochdruckeinheiten mit großem Durchmesser können jedoch auch Gasfedern verwendet werden. Gasfedern enthalten einen mit Hochdruckgas, normalerweise Stickstoff, gefüllten Zylinder, der seine Kraft auf einen abgedichteten verschiebbaren Kolben überträgt. Die Gasfedern sind bei Hochdruckanwendungen wegen ihrer Kompaktheit bevorzugt, und weil der Zusammenbau und Auseinanderbau der Luftschleuse durch deren Verwendung einfacher wird. Die Spannung der Feder kann mit dem Hochdruckgasfluss aus einem Gaszylinder erfolgen, und das Lösen der Federlast wird einfach durch Öffnen des Ventils erreicht.
• Es sind minimal drei Federn erforderlich, um die Luftschleuse dicht zu halten. Zusätzliche Federn mit Abstand um den Außenumfang herum reduzieren die erforderliche Dicke des unteren Deckels, um zu verhindern, dass sich dieser mit dem Innendruck übermäßig verbiegt. Die Federn können an der Oberseite dieser Luftschleuse angeordnet werden anstatt an der Unterseite, wobei sie jedoch stärkerer Verwindung unterliegen, die durch Luftschleusenklemmer an dieser Stelle verursacht werden. Die Federn können sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Gehäuses angebracht werden, obwohl der zweite Federsatz redundant ist.
• Die kleineren Luftschleusen können entweder an ihrer Einlassleitung oder ihrer Auslassleitung befestigt sein. Größere Luftschleusen werden durch Sockel gehalten, die in die Deckel eingebaut sind. Es werden entweder oben angebrachte oder unten angebrachte Halterungen verwendet. Bei oben angebrachten Luftschleusen wird eine flexible Dichtung 7 an der Auslassleitung verwendet, und bei unten angebrachten Luftschleusen wird eine flexible Dichtung 7 an der Einlassleitung verwendet.
• Andere alternative Ausführungen sind wie folgt. Der Querschnitt des zylindrischen Gehäuses 26 ist in der bevorzugten Ausführung kreisförmig. Jedoch sind auch andere Formen akzeptabel, wie etwa rechteckige oder ovale. In jedem Fall ist die Form der Außenseite jedes Deckels so, dass sie an die Form des Gehäuses angepasst ist. Das bevorzugte Verfahren zum Anbringen des Deckels 24 am Gehäuse 26 erfolgt mit Laschen 11 und 11a und Bolzen 12; es können andere Verfahren zum Anbringen dieser Komponenten verwendet werden, wie etwa Klemmen oder Gewindelöcher in dem Gehäuse. Die Lüftungsnuten 80 und 83 können weggelassen oder modifiziert sein, mit nur geringer Leistungsverschlechterung, insbesondere bei nichtabrasiven Feststoffen. Die flexible Dichtung 7 ist am Auslass anstatt am Einlass angebracht, wenn der Drehschieber oben angebracht ist. Es ist keine flexible Dichtung 7 erforderlich, wenn das Einlass- oder Auslassrohr selbst flexibel ist. Das Spülluftsystem kann weggelassen sein, wenn die kleinsten Partikel in den Pulvern größer als die Spalte 21 und 31 sind. Die Spülluftleitung zu den Nuten 38 und 49 an den Enden der Flügel kann weggelassen werden, wenn das Material nichtabrasiv ist. Der Einlassstutzen 8, der Flansch 23 und der Deckel 24 können integral ausgeführt sein. Ähnlich kann der Auslassstutzen 9 integral mit dem Deckel 30 ausgeführt sein.
• Andere Änderungen, Modifikationen und andere Implementierungen von dem, was hierin beschrieben ist, wird der normale Fachmann erkennen, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie beansprucht ist. Demzufolge wird die Erfindung nicht nur durch die vorhergehende illustrative Beschreibung definiert, sondern stattdessen durch die folgenden Ansprüche.

Claims (20)

1. Drehschieber (5), umfassend:

a) eine Rotoranordnung, die durch einen Antrieb (55) drehbar ist, um zu bewirken, dass Material von einer Einlassseite zu einer Auslassseite des Drehschiebers überführt wird, wobei die Rotoranordnung einen Rotor (14) aufweist, der mit einer Welle (16) gekoppelt ist, die sich um eine Achse dreht, wenn sie durch den Antrieb angetrieben wird, wobei dar Rotor umfasst:

eine Mehrzahl von Taschen (17), wobei die Taschen an einer Oberseite und einer Unterseite des Rotors offen sind, und

eine Nabe (33), die mit der Welle gekoppelt ist,

(b) eine Gehäuseanordnung (13) zum Halten der Rotoranordnung, und die einen Einlass (8) aufweist, um zu ermöglichen, dass das Material in die Taschen der Rotoranordnung eintritt, sowie einen Auslass (9), um zu ermöglichen, dass das Material aus der Rotoranordnung austritt, wobei die Gehäuseanordnung umfasst:

einen oberen Deckel (24), der an einer Oberseite der Gehäuseanordnung angeordnet ist und eine Öffnung enthält, um zu ermöglichen, dass das Material in die Taschen der Rotoranordnung eintritt, sowie eine Wellenöffnung,

einen Mantel (26), der mit dem oberen Deckel gekoppelt ist,

einen unteren Deckel (30), der an der Unterseite der Gehäuseanordnung angeordnet ist und eine Öffnung enthält, um zu ermöglichen, dass das Material in den Taschen der Rotoranordnung austritt,

dadurch gekennzeichnet, dass:

der Rotor ein Außenrohr (40), ein Innenrohr (37) und eine Mehrzahl radialer Flügel (39) aufweist, wobei das Außenrohr, das Innenrohr und die radialen Flügel alle im Wesentlichen die gleiche Höhe haben und die radialen Flügel sich zwischen dem Außen- und Innenrohr erstrecken und damit verbunden sind, um zwischen dem Innen- und dem Außenrohr die Taschen zu bilden;

die Nabe (33) mit dem Innenrohr verbunden ist;

der obere Deckel eine Abstreifanordnung (165) aufweist, um Material von den Flügeln zu entfernen, wenn die Flügel an der Einlassöffnung vorbeigehen,

der Mantel (26) kürzer ist als der Rotor (14),

die Unterseite des oberen Deckels (24) an die Form der Rotoroberseite angepasst ist und die Oberseite des unteren Deckels (30) an die Form der Rotorunterseite angepasst ist,

eine Mehrzahl von Federn (57) den unteren Deckel mit dem Mantel koppelt und dazu dient, den Rotor (14) zwischen den Deckeln zusammenzudrücken, und

eine Lageranordnung vorgesehen ist, um den Rotor innerhalb der Gehäuseanordnung drehbar zu halten, wobei die Lageranordnung (25) ein oberes Lager aufweist, welches den oberen Deckel (24) von der Rotoroberseite durch einen winzigen Spalt (21) trennt, ein unteres Lager (29), welches den unteren Deckel (30) von der Rotorunterseite durch einen winzigen Spalt trennt, sowie Lagernuten (41, 51), in denen die Lager angeordnet sind.

2. Schieber nach Anspruch 1, wobei die Lager (25, 29) auf einem Durchmesser angeordnet sind, der größer ist als der Außendurchmesser der Rotortaschen.

3. Schieber nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lager (25, 29) Kugellager sind.

4. Schieber nach Anspruch 3, wobei der Kontaktwinkel zwischen den Lagerkugeln (25, 29) und den Lagernuten (41, 51) relativ zu Schublasten 90º beträgt und ausreichend groß ist, um zu verhindern, dass die Lagernuten durch Radialbelastungen an den Lagerkugeln hochlaufen.

5. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung eine erste Welle aufweist, die von der Oberseite des Schiebers absteht, sowie eine zweite Welle, die von der Unterseite des unteren Deckels absteht, wobei jede Welle mit dem Gehäuse durch ein erstes Lager gekoppelt ist, das sich an dem Deckel befindet, sowie durch ein zweites Lager, das in einem Joch angebracht ist, welches fest an dem Gehäuse angebracht ist, wobei die Montagestellen des zweiten Lagers einen deutlichen Abstand von dem Deckel haben.

6. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb einen Motor (55) sowie ein Mittel (63) aufweist, um eine Ausgabe des Motors auf die Rotorwelle zu übertragen.

7. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Öffnung (3) an einer Zufuhrseite des oberen Deckels (24) sowie eine Öffnung (4) an der Rücklaufseite des oberen Deckels (24) aufweist, wobei beide Öffnungen zu einer Unterdruckaufnahme führen, wobei jede Öffnung einen ausreichenden Abstand von der Auslassseite des Drehschiebers hat, um zu verhindern, dass Luft aus dem Auslass direkt zu den Öffnungen entweicht, und einen ausreichenden Abstand von der Einlassseite (133) des Drehschiebers hat, um das Durchblasen von Luft in den Einlass des Drehschiebers zu minimieren.

8. Schieber nach Anspruch 7, der ferner ein Mittel umfasst, um sauberes Druckfluid den Spalten (21) zwischen dem Rotor (14) und dem oberen Deckel (24) zuzuführen, wobei das Zufuhrmittel umfasst:

eine Quelle (3) für sauberes Druckfluid;

eine Mehrzahl von Leitungen von der Quelle zu Einlassöffnungen in dem oberen Deckel; und

eine erste Mehrzahl von Umfangsnuten an der Oberseite des Drehschiebers, wobei jede Nut von einer Einlassöffnung versorgt wird, einen Bogen um die Achse des Drehschiebers beschreibt und umfasst:

einen ersten Satz von Nuten (81, 82), die benachbart dem Innendurchmesser der Rotortaschen angeordnet sind, jedoch einen kleineren Durchmesser als dieser haben;

einen zweiten Satz von Nuten (84, 86), die benachbart dem Außendurchmesser der Rotortaschen

angeordnet sind, jedoch einen größeren Durchmesser als dieser haben;

eine Mehrzahl von Umfangsnuten an der Oberseite des Rotors, die jeweils einen Bogen um die Achse des Rotors beschreiben, und umfassen:

einen dritten Satz von Nuten (36), der im Wesentlichen auf dem gleichen Durchmesser wie der erste Satz von Nuten angeordnet ist;

einen vierten Satz von Nuten (41), der auf im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie der zweite Satz von Nuten angeordnet ist;

eine zweite Mehrzahl von Einlassöffnungen und Umfangsnuten, deren Funktion und Relativposition die gleichen sind wie bei der ersten Mehrzahl von Einlassöffnungen und Umfangsnuten, die sich jedoch an der Unterseite des Drehschiebers befinden; und

eine Mehrzahl von Öffnungen in dem Gehäuse, um komprimiertes Fluid aus dem Drehschieber zu entfernen.

9. Schieber nach Anspruch 8, der ferner eine Mehrzahl von Leitungen aufweist, die in Einlassöffnungen in dem oberen und unteren Deckel enden, und die verbunden sind mit:

einem fünften Satz von Nuten, die benachbart und auf einem größeren Durchmesser als dem zweiten und vierten Satz solcher Nuten angeordnet sind, jedoch auf einem kleineren Durchmesser als dem der Lagernuten;

einem sechsten Satz von Nuten, die in jedem Ende des Rotors auf im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie der fünfte Satz solcher Nuten angeordnet ist;

einem siebten Satz von Nuten, von denen sich eine am Ende jedes Rotorflügels über im Wesentlichen die Länge jedes Flügeis erstreckt; und

einer Mehrzahl von Passagen in dem Rotor, die den sechsten mit dem siebten Satz solcher Nuten verbinden.

10. Schieber nach Anspruch 8, wobei das saubere Druckfluid, das der Auslassseite des Drehschiebers zugeführt wird, einen hohen Druck hat, und das Fluid, das der Einlassseite des Drehschiebers zugeführt wird, einen niedrigen Druck hat, ferner umfassend: eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung, die in der Leitung stromauf jeder Nut an der Einlassseite des Drehschiebers angeordnet ist, wobei die Strömungsbegrenzungsvorrichtung einen Druckabfall erzeugt, der signifikant höher ist als der Druckabfall zwischen den Nuten und benachbarten Spalten zwischen dem Rotor und dem Deckel, derart, dass keine Strömungsbegrenzungen in den Leitungen stromauf der Hochdrucknuten der Drehschieber angeordnet sind.

11. Schieber nach Anspruch 8, wobei das Druckfluid aus einer Förderleitung (6) an einer Einlassöffnung stromauf des Drehschiebers erhalten wird, wobei ein Teil des sauberen Druckfluids zu einem Gebläse (136) und dann zu den Einlassöffnungen (90-96a) an der Auslassseite des Drehschiebers geleitet wird; und

wobei der Rest des sauberen Druckfluids zu einem Druckregler (138), Strömungsbegrenzern (141-148) und dann zu den Einlassöffnungen (67, 69, 70, 72, 81a, 87, 88, 95a) an der Einlassseite des Drehschiebers geleitet wird.

12. Schieber nach Anspruch 8, wobei das Druckfluid das selbe ist wie das Fluid am Auslass des Drehschiebers.

13. Schieber nach Anspruch 9, wobei das Druckfluid Luft ist.

14. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstreifanordnung (165) eine Bürste (166) zum Entfernen von Trockenmaterialien von der Oberseite der Flügel aufweist, ein Messer (167) zum Entfernen von Restpartikeln hinter der Bürste sowie Kanäle (169, 170), um zu ermöglichen, dass trockenes, sauberes Fluid von den Oberseiten der Flügel wegfließt, um etwaige Restpartikel zu entfernen.

15. Schieber nach einem der Ansprüche 1-13, wobei die Abstreifanordnung (172) einen flexiblen Abstreifer (173) aufweist, um feuchte oder klebrige Materialien von den Flügeloberseiten zu entfernen, ein Messer (174) zum Entfernen von Restpartikeln hinter dem flexiblen Abstreifer sowie einen zweiten Abstreifer (177) zum Entfernen von etwaigem Restmaterial von den Flügeloberseiten.

16. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner ein Mittel (181-188, 186-188) aufweist, um Druckfluidpulse einer Düse zuzuführen, die in einer Öffnung in dem oberen Deckel direkt über dem Auslass des Drehschiebers angebracht ist, wobei der Puls abgegeben wird, wenn die Mitte jeder Tasche über dem Auslass zentriert wird, und wobei die Pulse klebrige Feststoffe von dem Drehschieber entfernen und verhindern, dass verunreinigte Luft in die Spalte (21, 31) eintritt.

17. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (178) zum Zuführen von Förderfluid an einer Öffnung in dem oberen Deckel direkt über dem Auslass des Drehschiebers angebracht ist.

18. Schieber nach einem der Ansprüche 1-6, der ferner eine Öffnung (3) an einer Zufuhrseite des oberen Deckels (24) sowie eine Öffnung (4) an einer Rücklaufseite des oberen Deckels aufweist, wobei beide Öffnungen zu einer Unterdruckaufnahme führen und jede Öffnung einen ausreichenden Abstand von der Einlassseite des Drehschiebers hat, um zu verhindern, dass Fluid aus dem Auslass direkt zu den Öffnungen entweicht, und einen ausreichenden Abstand von der Auslassseite des Drehschiebers hat, um das Durchblasen von Fluid in den Auslass des Drehschiebers zu minimieren.

19. Schieber nach Anspruch 18, wobei die Einlassöffnungen und Nuten zum Zuführen von sauberen Hochdruckfluiden an der Einlassseite des Drehschiebers sind, und die Einlassöffnungen und Nuten zum Zuführen von sauberem Niederdruckfluid an den Auslassseiten des Drehschiebers sind.

20. Verfahren zum Betreiben eines Schiebers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches die Schritte aufweist:

Zuführen von Feststoffen zu dem Drehschieber mit einer Durchflussrate, die geringer ist als die Förderkapazität des Drehschiebers; und

Anbringen des Auslassmittels des Drehschiebers an einem pneumatischen Förderrohr, welches pneumatisches Förderfluid zuführt.