DE862400C

DE862400C - Drehschieber fuer Zellstoffkocher

Info

Publication number: DE862400C
Application number: DEA4727A
Authority: DE
Inventors: Arne Skretting
Original assignee: Kamyr AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1949-10-21
Filing date: 1950-10-21
Publication date: 1953-01-12
Also published as: US2688416A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehschieber, der sich zur Verwendung beim Einbringen von Holzspänen, Stroh oder ähnlichem cellulosehaltigen! Fasermaterial m ein Druckgefäß eignet und aus einem Gehäuse mit einer vorzugsweise im Oberteil angeordneten Einlaß- und einer dieser diametral gegenüber angebrachten Austrittsöffnung sowie aus einem im wesentlichen horizontal angordneten Zapfen besteht, der in diesem Gehäuse drehbar und mit einer oder mehreren Taschen versehen ist, die im Betrieb abwechselnd mit der Einlaß- und Austrittsöffnung des Gehäuses in Verbindung gesetzt werden.

Bei solchen Schiebern ist der Zapfen einem beträchtlichen Seitendruck unterworfen, was darauf beruht, daß der im Gefäß vorherrschende Druck auf den der Austrittsöfrnung des Gehäuses gegenüberstehenden Teil des Zapfens und in der oder den Taschen wirkt, die zu der Zeit mit der Austrittsöffnung in Verbindung stehen, und diesem Druck wird nur durch den niedrigeren, gewöhnlich atmosphärischen Druck entgegengewirkt, der in der Einlaßstelle des Gehäuses und in den damit in Verbindung stehenden Taschen vorherrscht. Wegen dieses Seitendruckes sind starke Lager erforderlich, um den Zapfen in zentrierter Stellung zu halten, und wenn auch ein Spielraum zwischen Zapfen und Gehäuse vorgesehen ist, was jedoch nachteilig ist und zum Leckwerden führt, so neigt doch der Zapfen zum Einkeilen und erfordert jedenfalls einen starken Motor zu seiner Drehung.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen Druckausgleich zu bewirken, so daß der Zapfen leicht gedreht werden kann und seine Lagerung

keine Schwierigkeiten mehr bereitet. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse und der Zapfen beiderseits ihrer mit Ein- und Austrittsöffnungen bzw. Taschen versehenen Mittelteile axial erweitert und als Druckkammern .,dienende Aussparungen in den Berührungsflächen der Ansätze des Gehäuses und des Zapfens gebildet werden. Aussparungen werden vorzugsweise auf der Innenfläche der Ansätze des Gehäuses gebildet

ίο und diametral gegenüber, jedoch axial zu beiden Seiten der durch die Austrittsstelle des Gehäuses gebildeten Aussparung auf der Innenfläche verschoben angeordnet. In gleicher Weise werden entsprechend der Aussparung auf der Innenfläche des Gehäuses, die durch die Einlaßstelle gebildet wird, auf der Innenfläche der Gehäuseansätze Aussparungen gebildet, die der ersterwähnten Aussparung diametral gegenüber, jedoch zu ihr axial verschoben angeordnet sind. Vorzugsweise werden die Ansätze des Zapfens auf jeder Seite seines versenkten Mittelteils ebenfalls mit Aussparungen versehen, die in Umfangsrichtung dieselbe Ausdehnung aufweisen wie die durch die Taschen gebildeten Aussparungen in der Oberfläche des Zapfenmittelteils und im Verhältnis zu diesen symmetrisch· zur Zapfenachse angeordnet sind. In axialer Richtung ist jede der ersterwähnten Aussparungen halb so lang wie die axiale.Länge der Taschen, wobei die Gesamtfläche jedes Paares der Aussparungen in den Endteilen des Zapfens im wesentlichen der Fläche der in der Mitte liegenden, diametral gegenüber diesem Paar von Aussparungen angeordneten Tasche entspricht. Um Druckausgleich zu erzielen, sind die durch die Aussparungen in den Gehäuse- und Zapfenansätzen gebildeten geschlossenen Kammern mit dem gleichen Druck in- Verbindung zu bringen, wie er bei den einander diametral gegenüberliegenden Teilen des Gehäuse- und Zapfenmittelteils vorherrscht, und zu diesem Zweck können äußere Leitungen vorgesehen oder Kanäle im Werkstoff des Gehäuses oder des Zapfens gebildet werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Drehschiebers gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. ι ist ein Axialschnitt, und

F'ig. 2 und 3 sind Querschnittsansichten nach den Linien H-II bzw. ΊΙΙ-ΙΙΙ in Fig.'i.

In der Zeichnung ist der Drehschieber zwischen einem Einfülltrichter ι·ι. und einem Druckgefäß 13 eingesetzt dargestellt, welch letzteres als Kocher zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzspänen durch Behandlung mit einer geeigneten Flüssigkeit bei erhöhtem Druck und hoher Temperatur, z. B. bei einem Druck von 10 Atmosphären angenommen wird. Vom Einfülltrichter, in dem .gewöhnlich atmosphärischer Druck vorherrscht, werden die Späne fortlaufend in den Kocher eingeführt, in dem der genannte hohe Druck aufrechterhalten wird.

Die Hauptteile des Drehschiebers bestehen aus einem feststehenden Gehäuse 15 und einem darin drehbaren Zapfen 17. Das Gehäuse hat eine durchgehende, etwas konische Bohrung 19. Der Zapfen ist mit einer/gleichen konischen Fläche 21 ausgebildet und in die erwähnte Bohrung eingesetzt, so daß der Zapfen und das Gehäuse längs ihrer konischen Oberflächen Verschluß dicht aufeinander lagern. Der Zapfen ist starr ..mit einer Welle 23 verbunden, die eine feststehende Wand 25 des Gehäuses durchdringt und deren Ende mittels einer Kupplung 27 mit einem nicht gezeigten Motor zur Drehung des Zapfens verbunden ist. Am anderen Ende ist der Zapfen mittels eines geeigneten Lagers 29 mit einem Gewindebolzen 31 verbunden, der sich nicht zusammen mit dem Zapfen dreht, in die andere Wand 35 des Gehäuses eingeschraubt und gegen Drehung durch eine Mutter 33 gesichert ist. Dieser Bolzen 31 dient dazu, den Zapfen in derjenigen axialen Stellung zu halten, die einem geeigneten Spielraum oder einer Verengerung der konischen Oberflächen entspricht und das Nachstellen entsprechend der Abnutzung des Zapfens zu bewirken. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, kann die konische Bohrung des Gehäuses mit einem z. B. aus Lagermetall bestehenden Ausguß 37 versehen .sein. An Stelle der gezeigten konischen Form lassen sich die Lagerflächen des Gehäuses und des Zapfens auch zylindrisch ausführen.

Die mittleren Teile des Gehäuses und des Zapfens, also etwa das mittlere Drittel derselben in Fig. i, entsprechen im wesentlichen der Konstruktion üblicher Drehschieber. So hat das Gehäuse eine Einlaßöffnung 39 im Oberteil und eine diametral gegenüber, d. h. im Boden angeordnete Austrittsöffnung 41. Im Querschnitt sind Einlaß und Austritt rechteckig, wenigstens an ihren Enden gegenüber dem Zapfen, und demzufolge zeigt die konische Oberfläche des Gehäuses rechteckige Aussparungen, wo sich das Gehäuse nicht gegen den Zapfen abstützt und wo daher der im Einlaß und im Austritt vorherrschende Druck ständig vorhanden ist. Der Mittelteil des Zapfens ist mit vier Taschen 43, 45, 47 und 49 versehen, die teils durch Abschluß wände 51,, 53, die ständig Abdichtungen gegen das Gehäuse längs ringförmiger Flächen auf jeder Seite des Einlasses 39 und des Austritts 41 bilden, teils durch radiale Trennwände 55, 57, 59, 611 begrenzt sind, die Abdichtungen zum Gehäuse längs axial gerichteter, bandförmiger Flächen bilden, wenn sie anderen Teilen des Gehäuses als dem Einlaß 39 und dem Austritt 41 gegenüberstehen. Mindestens eine und höchstens zwei der Taschen stehen immer in Verbindung mit dem Einlaß, und mindestens eine und höchstens zwei der übrigen Taschen stehen gleichzeitig in Verbindung mit dem Austritt. Wenn der Zapfen rotiert, werden die Taschen fortlaufend zunächst mit dem Einlaß und dann mit dem Austritt in Verbindung gesetzt, und da keine Tasche gleichzeitig sowohl mit dem Einlaß als auch mit dem Austritt in Verbindung stehen kann, ist es offensichtlich, daß Späne vom Einfülltrichter M. zum Kocher 13 befördert werden, ohne daß Einlaß und Austritt jemals in direkter Verbindung miteinander stehen. Der Kocherdruck wirkt auf den Zapfen teils an dem Teil seiner dem Austritt gegenüberliegenden konischen Oberfläche,

teils in der oder den zum Austritt hin geöffneten Taschen.' Die in verschiedener Richtung auf die Taschenwände wirkenden Druckkräfte ergeben eine resultierende Kraft von derselben Größe, als 5 ob der Druck stattdessen auf die durch die Wände der Tasche begrenzte, gedachte konische Fläche wirken würde. Dies bedeutet, daß der Druck nicht durch die Tiefe der Tasche, sondern ausschließlich durch die von der Tasche in der konischen Oberfläche des Zapfens gebildete Aussparungsfläche bestimmt wird. Mit anderen Worten: Der auf den Zapfen wirkende Gesamtdruck wird bestimmt durch die Lage und die Größe jener Teile der dem Gehäuse und dem Zapfen gemeinsamen konischen Oberfläche, wo das Gehäuse und der Zapfen nicht aneinander anliegen und wo der Druck Zugang hat. Augenscheinlich variiert der auf den Zapfen wirkende Gesamtdruck hinsichtlich der Größe als auch des Umfangs, wenn .der Zapfen rotiert.

Gemäß der Erfindung werden, um diesen Druck auszugleichen, das Gehäuse und der Zapfen mit Ansätzen beiderseits des oben beschriebenen Mittelteils ausgebildet. Die Ansätze 63, 65 des Gehäuses sind auf ihrer inneren konischen Oberfläche mit untiefen Aussparungen 67, 69, 71 und 73 versehen. Die Aussparungen 69 und 73 besitzen eine Umfangslänge gleich derjenigen des Austritts 41 und sind so angeordnet, daß ihre zur Achse parallelen Begrenzungsränder diametral gegenüber den zur Achse parallelen Begrenzungsrändern des Austritts 41 liegen. Die axiale Länge der Aussparungen 69 und 73 insgesamt ist gleich der axialen Länge des Austritts 41, und jede derselben hat eine der Hälfte der axialen Länge des Austritts nahezu gleiche Länge. Ferner sind die Aussparungen 69 und 73 im wesentlichen symmetrisch auf jeder Seite des Einlasses 39 angeordnet. Daher entspricht dem vertieften Teil der konischen, durch den Austritt 41 gebildeten Zapfenoberfläche eine diametral gegenüber angeordnete, ausgesparte Fläche gleichen Umfangs, jedoch ist die letztere Oberfläche in zwei Hälften geteilt, die in entgegengesetzten Richtungen bei gleichen Abständen vom Austritt axial verschoben sind, wobei völliges Gleichgewicht zwischen diesen ausgesparten Flächen auf entgegengesetzten Seiten besteht. Ebenso sind die Aussparungen 67 und 71 diametral gegenüber dem Einlaß 39, jedoch axial verschoben angeordnet, so daß sie beiderseits des Austritts 41 liegen. Sie sind derart bemessen, daß die Aussparung in der Konusfläche des Gehäuses, die durch den Einlaß gebildet wird, in bezug auf die Achse der Konusfläche durch die Aussparungen 67 und 71 ausgeglichen wird. Überdies gleichen sich alle Aussparungen in bezug auf eine zur Papierebene in Fig. ι senkrechte und in die Mitte zwischen Einlaß und Austritt gelegte Linie einander aus.

Die Ansätze des Zapfens bestehen aus röhrenförmigen, etwas konischen Flanschen 75, yj, die auf der Peripherie der Abschluß wände 51, 53, der Taschen sitzen und durch radiale Wände verstärkt sind. In der Außenfläche des Flansches 75 sind vier untiefe, rechteckige Aussparungen81,83,85,87 ausgeschnitten, während der übrige Teil dieser Fläche gegen die Ansätze 63, 65 des Gehäuses eine Abdichtung bildet und sich auf ihnen abstützt/ Der Flansch yy ist mit vier ähnlichen Aussparungen versehen, von denen nur zwei, 89 und 91, in Fig. 1 gezeigt sind. Diese acht Aussparungen haben eine Peripherielänge, die gleich der Peripherielänge der Taschen ist, gemessen längs der Konusfläche, und ihre axiale Abmessung beträgt etwa die Hälfte derjenigen der Taschen. Auf jeder Seite sind die Aussparungen etwa gleich weit von den Abschlußwänden 51, 53 angeordnet, und ihre axial gerichteten Begrenzungsränder liegen diametral gegenüber den axial gerichteten B egrenzungs rändern der entsprechenden Taschen. Daher befinden sich, entsprechend der durch jede der Taschen gebildeten Aussparung in der Konusfläche des Zapfenmittelteils, zwei Aussparungen in den Enden des Zapfens, die diametral gegenüber der erstgenannten Aussparung liegen und eine gleich große Gesamtfläche wie diese haben.

Die oberen Aussparungen 69, 73 in den Seitenansätzen des Gehäuses stehen mittels durchgehender Löcher 93, 95 und einer Leitung 97 in Verbindung mit dem Innern des Kochers 13, wobei der darin vorherrschende Druck auf die beiden geschlossenen Druckkammern übertragen wird, die durch die genannten Aussparungen 69, 73 und die Aussparungen in den Enden des Zapfens, die damit vorläufig in Verbindung stehen, gebildet werden. Wegen der oben beschriebenen Lage der Aussparungen in den Ansätzen des Gehäuses und des Zapfens, die über die Leitung 97 unter Kocherdruck gesetzt werden, also diametral gegenüber dem Austritt und den damit in Verbindung stehenden Taschen, werden die beiden Zapfenansätze durch Kräfte beeinflußt, die wenigstens zum größten Teil die seitlichen Kräfte ausgleichen, die von der Unterseite auf den Mittelteil des Zapfens wirken.

Die in den Seitenansätzen des Gehäuses durch die unteren Aussparungen 67, 71 gebildeten Räume sind an eine Leitung 99 angeschlossen, die vorzugsweise in den Einfülltrichter 11 endet, jedoch auch zu einer anderen Stelle führen kann, wo atmosphärischer Druck oder Niederdruck vorherrscht. Über die genannte Verbindung wird der atmosphärische Druck in die Kammern übertragen, die durch die Aussparungen 67, 71 und die damit in Verbindung stehenden Zapfenaussparungen gebildet werden, wobei auch der auf den Zapfen wirkende Seitendruck im Einlaß ausgeglichen wird. Die genannte Leitung 99 ist mit durch die Abschlußwände 25, 35 des Gehäuses ragenden Zweigleitungen versehen, die dazu dienen, Kochergase abzuleiten, die etwa am Zapfen vorbei eingedrungen sind.

In der gezeigten Stellung des Zapfens ist die Tasche 45 völlig von jeder Verbindung mit anderen Räumen abgeschnitten. Unter der Voraussetzung, daß der Zapfen im Uhrzeigersinn rotiert, wäre die genannte Tasche genau geschlossen, wenn die Wand 59 den rechten Rand des Einlasses 39 erreichen würde. Der Druck in der Tasche, der 'bis

dahin gleich dem 'Druck itn Einlaß war, wird im wesentlichen aufrechterhalten, nimmt jedoch infolge Eindringens von Kochergasen längs der Wand 61 etwas zu. Die Aussparungen 8r in den Zapfenansätzen, die diametral gegenüber. der genannten Tasche 45 liegen, wurden gleichzeitig von der Verbindung mit den Aussparungen γι abgeschnitten, wo derselbe Druck wie im Einlaß herrscht, und der Druck darin wird ebenfalls infolge Leckstellen längs des zwischen den Aussparungen 81 und 83 gelegenen Zapfenteils zunehmen. Daher wird sogar der Druck in der Tasche 45 durch einen Gegendruck auf die Enden des Zapfens ausgeglichen. Da jedoch die Aussparungen 81 ein geringeres Gesamtvolumen besitzen als dasjenige der Tasche 45, werden Leckgase den Druck in den Aussparungen Sr schneller erhöhen als in der Tasche 45, und daher wird das Gleichgewicht nicht in allen Stellungen vollständig sein.

Dasselbe gilt für die Tasche 49. Wenn die Wand 515, den linken Rand des Austritts 41; erreicht hat und damit die Tasche 49 abschließt, so herrscht darin zunächst derselbe hohe Druck wie im Austritt, jedoch nimmt dann dieser hohe Druck infolge Leckstellen längs der Wand 57 ab. Die Aussparungen 85 im Endansatz des Zapfens wurden gleichzeitig von der Verbindung mit der Aussparung 75 abgeschnitten, worin Kocherdruck herrscht, und daher wird der Druck in diesen Aussparungen zunächst infolge Leckens ebenfalls abnehmen, jedoch etwas schneller als in der Tasche 49 infolge des geringeren Volumens der - Aussparungen 85.

Eine öffnung 101 im Mittelabschnitt des Gehäuses ist so angeordnet, daß sie verhältnismäßig bald, nachdem die Tasche 49 durch die Wand 55 geschlossen worden ist, durch die Wand 57 aufgedeckt wird. Diese öffnung steht mittels einer Leitung 103 mit der Seite des Einfülltrichters π in Verbindung. Das in der Tasche 49. vorhandene, unter hohem Druck stehende Gas wird durch diese Leitung abgeführt, wobei der Druck darin verhältnismäßig schnell auf atmosphärischen Druck abnimmt. Daher verbleibt kein wirklicher Druckunterschied zwischen der Tasche 49 und dem Einlaß 39, wenn sie in einer späteren Stellung miteinander in> Verbindung gesetzt werden. Durch Ableiten des Druckgases durch die Leitung 103 wird die Einführung von Spänen in die Taschen erleichtert, wobei die' Späne keinem Gasgegenstrom im Einlaß oder im Fülltrichter begegnen.

IJm den beim Aufdecken der Öffnung in der Tasche 49 auftretenden "Druckabfall auszugleichen, ist jeder der Seitenansätze des Gehäuses mit einer besonderen öffnung 105 versehen, und diese zwei öffnungen sind diametral gegenüber der Öffnung iöi angeordnet und mittels Leitungen Ί07 mit dem Fülltrichter 11 verbunden. Daher werden die Aussparungen 85 gleichzeitig mit der Tasche 49 mit •So dem atmosphärischen Druck in Verbindung gesetzt, so daß der Druck in der Tasche 49 durch den Druck in den beiden Aussparungen 85 selbst in der gezeigten Stellung der Tasche 49 ausgeglichen wird.

Die Aussparungen 85 haben einen Gesamtinhalt, der kleiner ist als die Tasche 49, und werden daher vom Gas schneller entleert; demzufolge ist der Druckausgleich während einer kurzen Zwischenzeit nicht vollkommen. Andererseits ergibt sich bei untiefer .Ausführung der Aussparungen 85 der .Vorteil, daß die für den Druckausgleich erforderliche und durch die genannten Aussparungen abgelassene Gasmenge gering ist.

Wie oben beschrieben, werden die Seitendrücke auf den Zapfen nur annähernd ausgeglichen, was jedoch für die Praxis genügt. Es ist kaum möglich, einen vollkommenen Ausgleich zu erzielen, und zwar wegen ungleicher Leckverhältnisse, der konischen Form des Zapfens, der veränderten Lage des Zapfens im Gehäuse nach seiner Nachstellung infolge Verschleißes usw. Daher liegt es im Rahmen der Erfindung, daß sie absichtlich nicht auf. einen vollkommenen Ausgleich abzielt. So kann z. B. die gesamte axiale Länge der Aussparungen 6(71, 69, und 73 in den Gehäuseansätzen beträchtlich kurzer sein als die axiale Länge des Einlasses und des Austritts 41. Dies beruht darauf, daß dadurch verursachte Gleichgewichtslosigkeit belanglos ist im Vergleich mit anderen Ursachen eines unvollkommenen Druckausgleiches.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Drehschieber zum Einbringen von Holzspänen, Stroh oder ähnlichen cellulosehaltigen! Fasermaterial in ein Druckgefäß, bestehend aus einem Gehäuse mit einer vorzugsweise im Oberteil angeordneten Einlaß- und einer dieser diametral gegenüber angebrachten Austrittsöffnung sowie aus einem im wesentlichen horizontal angeordneten Zapf en, der in diesem Gehäuse drehbar und mit einer oder mehreren Taschen versehen ist, die im Betrieb abwechselnd mit der Einlaß- und Austrittsöffnung des Gehäuses in Verbindung' gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und der Zapfen beiderseits ihrer mit Ein- und Austrittsöffnungen bzw. Taschen versehenen Mittelteile axial erweitert und als Druckkammern dienende Aussparungen in den Berührungsflächen der Ansätze des Gehäuses und des Zapfens angeordnet sind.

2. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen auf der Innenfläche der Ansätze des Gehäuses angeordnet sind, die diametral gegenüber der Austrittsöffnung liegen. " '

3,. Drehschieber nach Anspruch 1 oder U₁ dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen in der Oberfläche der Zapfenansätze angeordnet sind, wobei diese Aussparungen in jedem Ansatz diametral gegenüber je einer gesonderten Aussparung der Taschen liegen.

.4. Drehschieber nach Anspruch 2 oder 3,, dadurch gekennzeichnet, daß die_; Aussparungen in den Ansätzen des Gehäuses und/oder des

Zapfens von nahezu derselben Größe beiderseits des Gehäuse- oder Zapfenmittelteils sind und zu ihm symmetrisch liegen.

5. Drehschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral gegenüber der Austrittsöffnung liegenden Aussparungen in den Gehäuseansätzen in Verbindung mit der Austrittsöffnung oder einem damit verbundenen Gefäß stehen.

6. Drehschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral gegenüber der Einlaßöffnung liegenden Aussparungen in den Gehäuseansätzen in Verbindung mit der Einlaßöffnung oder mit der Atmosphäre stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5615 12.52