DE3934988A1 - Geraet zur erzeugung einer druckwelle - Google Patents
Geraet zur erzeugung einer druckwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur intermittierende
Erzeugung einer Druckwelle in Silos oder anderen Be
hältern, bei dem ein Rohr zum Ablassen der Druckwellen,
ein das Rohr umgebendes Speichergehäuse zur Ansamm
lung von Druckluft und ein flächiges Dichtelement vor
handen ist, das im geladenen Ruhezustand an dem inneren
Ende des Rohres anliegt, auf der dem Rohr abgewandten
Seite eine Druckkammer abschließt, auf der einen Seite
mit dem Innendruck der Druckkammer und auf der anderen
Seite außerhalb des Rohres mit dem Speichergehäusedruck
beaufschlagt ist und im Auslösefall durch Entlüften
der Druckkammer zur Herstellung einer Verbindung zwi
schen Speichergehäuse und Rohr von dem Rohrende abhebt,
wobei das Speichergehäuse über eine Passage befüllbar
ist, die die Druckkammer einschließt.
Aus der europäischen Patentanmeldung 2 02 720 ist ein
Gerät dieser Art bekannt, bei dem innerhalb eines Stutzens
ein Ventilteller verschiebbar ist, der abwechselnd
das Rohr zum Ablassen der Druckwellen oder den Ausgang
der Druckkammer abdichtet. Zur Befüllung des Speicher
gehäuses ist ein separater Kanal vorhanden, der mit
Hilfe eines gesonderten Ventils bedient wird. Darüber
hinaus ist ein derartiges Gerät von der Firma Ermap
bekannt, bei dem statt der dichtend in einem Rohr
stutzen geführten Scheibe eine Membran oberhalb des
ventilseitigen Rohrendes eingespannt ist, die die Druck
kammer abschließt. Zur Vermeidung einer gesonderten
Leitung zur Befüllung des Speichergehäuses trägt die
Membran außerhalb der Fläche des Rohres zum Ablassen
der Druckwellen eine kalibrierte Bohrung. Die Befüllung
geschieht also über die Druckkammer mit Hilfe derselben
Öffnung, über die auch die Entlüftung der Druckkammer
erfolgt.
Bei dem Gerät aus französischer Produktion ist ein
besonderer Grad an Vereinfachung gelungen, so daß eine
relativ einfache Herstellung bei zuverlässiger Funk
tion möglich ist. Das einzig beanspruchte Teil ist
die Membran, die wegen der hohen Belastung im Falle
der Auslösung einer Druckwelle sorgfältig gestaltet
und aus hochwertigem Material bestehen muß. Der ein
zig gravierende Nachteil dieses bekannten Gerätes liegt
darin, daß eine Neubefüllung nach der Abgabe einer
Druckwelle relativ lange dauert, weil die gesamte Luft
menge durch die kalibrierte Bohrung in der Membran
strömen muß, die aus Gründen einer zuverlässigen Funk
tion nicht zu groß gewählt werden darf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät dieser Gattung
so zu verbessern, daß unter Beibehaltung eines unkom
plizierten Aufbaus eine sehr schnelle Befüllung mög
lich ist, also Druckwellen in kürzesten Abständen ab
gegeben werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,
daß das flächige Dichtelement eine nicht eingespannte
Ventilscheibe ist, und daß beim Befüllen des Speicher
gehäuses der äußere Randabschnitt als Rückschlagventil
zwischen Druckkammer und Speichergehäuse dient.
In der deutschen Patentschrift 24 02 001 wird an einem
Gerät der gleichen Gattung eine Kolbendichtung vorge
stellt, die in der einen Richtung luftdurchlässig,
in der anderen Richtung jedoch abdichtend gestaltet
ist. Es bedarf dazu der Verwendung einfacher Dichtungs
manschetten, die aufgrund ihrer im Querschnitt U-förmigen
Gestalt von Hause aus und ohne Ausnahme diese Eigenschaft
aufweisen. Bei der Erfindung hingegen ist die Ventilschei
be in Abstimmung auf die Druckkammer gestaltet, so
daß die Ventilscheibe in der Funktion als Rückschlag
ventil zwischen Druckkammer und Speichergehäuse eine
eigene konstruktive Gestaltung aufweist.
Der an dieser Stelle sich auftuende Ringspalt bei einer
Befüllung des Speicherbehälters über die Druckkammer
kann annähernd beliebig groß gestaltet werden, so daß
an dieser Stelle nicht die geringste Behinderung bei
der Befüllung des Gerätes auftritt. Als Folge davon
kann das Gerät in wenigen Sekunden für einen Auslöse
fall geladen werden. In dieser Weise kann oftmals die
Anzahl der für die Entleerung eines Silos benötigten
Geräte reduziert werden. Voraussetzung ist selbstver
ständlich eine entsprechend üppige Luftförderung zur
schnellen Befüllung des Gerätes.
Es hat sich gezeigt, daß bei geschickter Gestaltung
der Druckkammer, nämlich bei einer Druckkammer, die
die Ventilscheibe allseits übergreift, die Ventil
scheibe im übrigen völlig führungslos bleiben kann,
also keine formschlüssigen Verbindungen irgendeiner
Art erforderlich sind, um die Ventilscheibe an Ort
und Stelle zu halten. Dadurch ist die Herstellung noch
weiter vereinfacht, weil als Ventilscheiben aus Meter
ware ausgestanzte Ronden eingesetzt werden können.
Auch ist eine genaue zentrische Zuordnung der Druck
kammer zu dem Rohr nicht erforderlich, da es hier
auf nicht ankommt. Auch ohne zentrische Lage kommt
es zu der gewünschten Abdichtung an den jeweiligen
Stellen, so daß wiederum äußerst geringe Anforderun
gen an die Präzision des Gerätes gestellt werden müssen.
Das verbilligt die Herstellung.
Zur Schonung der Ventilscheibe ist es zweckmäßig, die
innere Wandung der Druckkammer im wesentlichen in sich
glattflächig zu gestalten, die im Auslösefall als Stütz
fläche für die Ventilscheibe dient. Selbstverständlich
können zur leichteren und vollständigen Entleerung
der Druckkammer im Auslösefall die Wandungen von ra
dialen Kanälen durchzogen sein; im Regelfall bedarf
es dieser Hilfsmittel jedoch nicht. Im Ergebnis wird
im Auslösefall die Ventilscheibe fest gegen die Druck
kammer gepreßt, wodurch sie neben einer leichten Ver
formung keinen sonstigen Belastungen unterworfen ist.
Insbesondere fehlt es an einer Beanspruchung, die bei
einer Membran nahe der Einspannstelle regelmäßig auf
tritt.
Es versteht sich von selbst, daß die Ventilscheibe
steif genug sein muß, um den Differenzdruck zwischen
Druckkammer und Rohr im geladenen Ruhezustand ohne
nennenswerte Verformung aushalten zu können. Ggf.
wird die Ventilscheibe mit einer Verstärkung verse
hen, die einseitig angebracht sein kann oder in einen
Überzug beispielsweise aus einem Polymerwerkstoff ein
gelassen ist. Eine derartige Verstärkung kann aus einem
Stahlplättchen oder Aluminiumplättchen bestehen, wobei
der Zusammenhalt zu dem Überzug ohne Bedeutung ist.
Es kommt vielmehr darauf an, daß die Ventilscheibe
insgesamt leicht ist, damit eine schnelle Öffnungs
bewegung erreicht wird. Dadurch steigt der Wirkungs
grad des gesamten Gerätes.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher er
läutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt:
Eine schematische Querschnittsansicht eines Gerätes
gemäß der Erfindung in Rohrausführung.
Das in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemäß der Erfindung
besteht aus einem rohrartig geformten Speichergehäuse
1, das an seinen beiden Enden mit einem unteren Deckel
2 bzw. einem oberen Deckel 3 mit Hilfe üblicher Schraub
verbindungen geschlossen ist. In den unteren Deckel
2 ist ein Rohr 5 eingeschweißt, während auf den oberen
Deckel 3 eine Verschraubung 4 aufgeschweißt ist. Sie
dient zum Einschrauben eines Ventils oder einer Lei
tung, an deren Ende sich ein Ventil befindet, mit des
sen Hilfe an dieser Stelle eine Befüllung mit Druck
luft oder eine schnelle Entlüftung möglich ist. Das
Rohr 5 dient zum Ablassen von Druckwellen, die wie
derum zum Lösen von rieselfähigem Gut in Silos oder
sonstigen Behältern eingesetzt werden, die zur Brük
kenbildung, zum Ankleben neigen oder aus anderen Grün
den schwer rieselfähig sind.
Unterhalb des oberen Deckels 3 ist mit Hilfe eines
Druckkammergehäuses 6 eine Druckkammer 7 gebildet,
die an ihrer unteren Seite mit Hilfe einer Ventil
scheibe 10 abgeschlossen ist. Die Wandung 8 der Druck
kammer 7 ist glattflächig ohne schroffe Übergänge,
weil sie als Stützfläche für die Ventilscheibe 10 bei
der Abgabe von Druckwellen dient.
Das wiedergegebene Gerät ist an vorgegebenen Stellen
an Schütttrichtern oder an der Innenwand von Vorrats
behältern oder Silos in einfacher oder mehrfacher An
zahl vorhanden und vermag einen heftigen Druckstrahl
in Form einer Druckwelle auszusenden, die auf riesel
fähiges Schüttgut lösende Wirkungen ausübt. Zur Ab
gabe einer derartigen Druckwelle bedarf es folgender
Bedienung des Gerätes: Über das bereits genannte Ven
til wird Druckluft in die Druckkammer 7 eingelassen,
die die leicht elastische Ventilscheibe 10 an der Kon
taktstelle mit der Druckkammer 6 zur Freigabe eines
Durchlaßspaltes nach unten drängt. Auf diese Weise
füllt sich das Speichergehäuse 1 mit Druckluft, wo
bei die Ventilscheibe 10 wegen des fehlenden Gegen
druckes innerhalb des Rohres 5 mit zunehmender Kraft
dichtend auf das innere Ende des Rohres 5 gepreßt wird.
Nach dem Befüllen kehrt die Ventilscheibe 10 in ihre
dargestellte Ausgangslage zurück, in der sie mehr oder
weniger locker an dem Druckkammergehäuse 6 anliegt.
An dieser Kontaktstelle können sogar Restspalte oder
kleine Öffnungen vorhanden sein, es kommt lediglich
darauf an, daß in der Berührzone keine zu großen Öff
nungen vorhanden sind.
Wenn eine Druckwelle das Gerät verlassen soll, wird
über das genannte Ventil die Druckkammer 7 schlag
artig entlüftet. Aufgrund des fehlenden Gegendruckes
wird die Ventilscheibe 10 von dem in dem Speicher
gehäuse 1 anstehenden Luftdruck gegen die Druckkammer
wandung 8 gedrückt, wobei selbstverständlich der mitt
lere Abschnitt der Ventilscheibe 10 vom inneren Ende
des Rohres 5 abgehoben wird. Die in dem Speicherge
häuse 1 angesammelte Luft verläßt nun über den mit
"s" markierten Ringspalt das Gerät über das Rohr 5
in gerichtetem Strahl. Dabei nimmt die Ventilschei
be die gestrichelt wiedergegebene Form an. Nach dem
Ablassen der Druckwelle kehrt die Ventilscheibe 10
aufgrund der ihr eigenen Elastizität und Formstabili
tät in die ausgezogen dargestellte Ausgangslage zu
rück. Damit ist der Vorgang abgeschlossen.
Die Fläche des Ringspaltes "s" sollte so gewählt werden,
daß sie in etwa der Querschnittsfläche des Rohres 5
entspricht. Dadurch entsteht an dieser Stelle so gut
wie kein Stau, was einer schnellen Entleerung des Spei
chergehäuses 1 durch das Rohr 5 förderlich ist. Im
übrigen sorgt die Leichtgewichtigkeit der Ventilscheibe
10 für eine besonders schlagartige Freigabe des inneren
Endes des Rohres 5 im Auslösefall, was zu hervorragenden
Ergebnissen führt. Zum einen ist die das Gerät verlassen
de Druckwelle sehr stark, zum anderen ist die Reichweite
beträchtlich.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das
Speichergehäuse 1, das Rohr 5 und die Ventilscheibe
10 kreisförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander
angeordnet. Das ist jedoch nicht Bedingung. Es kommen
ebenso rechteckige oder quadratische Formen in Frage,
wenn entsprechende Einbauverhältnisse od. dgl. nach
diesen Formen verlangen. Unabhängig von der jeweiligen
Gestaltung ist ersichtlich, daß die Ventilscheibe 10
so gut wie keinen Beanspruchungen unterworfen ist.
wenn man einmal von der Anpressung an das Ende des
Rohres 5 im geladenen Ruhezustand und von der leichten
Durchbiegung während der Entleerung des Speichergehäuses
1 absieht. Es können deshalb billigste Werkstoffe und
einfachste Ausführungen bevorzugt werden, so daß sich
günstige Herstellungskosten ergeben.
Es wurde eingangs schon erwähnt, daß der Wirkungsgrad
des Gerätes dann am besten ist, wenn die Freigabe des
Rohres 5 möglichst schlagartig erfolgt. Es ist deshalb
zweckmäßig, die Ringfläche der Ventilscheibe 10 außer
halb des Rohres 5 etwa halb so groß oder noch kleiner
zu wählen als die Querschnittsfläche des Rohres 5.
Dadurch gibt es bei der Belüftung der Druckkammer 7
eine entsprechend heftige Bewegung der Ventischeibe
10, während andererseits ein sicherer Verschluß vor
der Auslösung gewährleistet ist.
Derartige Geräte werden in der Regel nur bei Bedarf
eingesetzt, weil sie einen relativ hohen Luftverbrauch
haben und komprimierte Luft relativ teuer ist. Ein
weiterer Vorteil des Gerätes besteht darin, daß im
Ruhezustand die Ventilscheibe 10 das Rohr 5 abschließt,
so daß in dem entsprechenden Silobehälter befindliche
Stäube nicht in das Gerät eindringen können. Eine Ab
lagerung innerhalb des Rohres 5 ist unschädlich und
nicht von langer Dauer; spätestens beim Ablassen der
nächsten Druckwelle werden diese Ablagerungen ausge
blasen.
Claims (11)
1. Gerät zur intermittierenden Erzeugung einer Druckwelle
in Silos oder anderen Behältern, bei dem ein Rohr
zum Ablassen der Druckwellen, ein das Rohr umgeben
des Speichergehäuse zur Ansammlung von Druckluft
und ein flächiges Dichtelement vorhanden sind, das
im geladenen Ruhezustand an dem inneren Ende des
Rohres anliegt, auf der dem Rohr abgewandten Seite
eine Druckkammer abschließt, auf der einen Seite
mit dem Innendruck der Druckkammer und auf der an
deren Seite außerhalb des Rohres mit dem Speicher
gehäusedruck beaufschlagt ist und im Auslösefall
durch Entlüften der Druckkammer zur Herstellung
einer Verbindung zwischen Speichergehäuse und Rohr
von dem Rohrende abhebt, wobei das Speichergehäuse
über eine Passage befüllbar ist, die die Druckkammer
einschließt, dadurch gekennzeichnet,
daß das flächige Dichtelement eine nicht eingespannte
Ventilscheibe (10) ist, und daß beim Befüllen des
Speichergehäuses (1) der äußere Randabschnitt als
Rückschlagventil zwischen Druckkammer (7) und Spei
chergehäuse (1) dient.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckkammer (7) den Rand
abschnitt der Ventilscheibe (10) übergreift und
die Ventilscheibe (10) im übrigen ungeführt ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wandung (8) der Druckkammer
(7) bis auf die Leitung zum Befüllen bzw. zum Ent
lüften im wesentlichen in sich glattflächig ist
und als Stützfläche für die Ventilscheibe (10) in
der Funktion als Auslöseventil dient.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Ventil
scheibe (10) in ihrem mittleren Abschnitt eine Ver
steifung trägt.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Spalt
fläche zwischen Rohrende und Ventilscheibe (10)
bei Abgabe einer Druckwelle mindestens so groß ist
wie die Querschnittsfläche des Rohres (5).
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Ventil
scheibe (10) aus Kunststoff besteht.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe
(10) aus einer Kernplatte mit einem polymeren Über
zug besteht.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kernplatte aus Stahl oder
Aluminium besteht.
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Ventil
scheibe (10) kreisförmig ausgebildet ist.
10.Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Fläche
der Ventilscheibe (10) zwischen der Außenseite des
Rohres (5) und dem äußeren Rand halb so groß ist
oder noch kleiner ist als die Querschnittsfläche
des Rohres (5).
11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Speichergehäuse (1) rohrartig und konzentrisch
zu dem Rohr (5) ausgebildet ist.
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