DE4428137C2

DE4428137C2 - Schüttgutförderer

Info

Publication number: DE4428137C2
Application number: DE19944428137
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Helling
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2014-08-10
Also published as: DE4428137A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Förderung von Schüttgut, vorzugsweise zur Förde rung von hochreinem Schüttgut in Vakuumschmelzöfen. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann vorteilhaft dort eingesetzt werden, wo Schüttgut aus einem Vorratsbehälter dosiert ei nem Prozeß zugeführt werden soll, ohne daß es durch Abrieb des Fördermechanismus unzu lässig kontaminiert wird.

Es sind bereits eine Reihe von Fördermechanismen für Schüttgut, wie z. B. Schneckenförderer, Trommelförderer oder Schwingförderer bekannt, die aber bei sehr hohen Anforderungen an die Reinhaltung des Fördergutes nicht einsetzbar sind. Derartig hohe Anforderungen werden z. B. bei Schmelzöfen gestellt, die für die Herstellung von Ausgangsprodukten für die Halbleiterin dustrie eingesetzt werden sollen. Es sind weiterhin Fördereinrichtungen bekannt, die zwar mit einer relativ geringen Relativbewegung zwischen Fördermechanismus und Fördergut arbeiten, bei denen aber die Dosierung des Förderstromes problematisch ist. Das betrifft u. a. Einrich tungen, die einen Vorratsbehälter mit freiem Auslauf benutzen und bei denen die Dosierung mittels eines Absperrschiebers vorgenommen wird.

Die in der Praxis oft gewählte Kombination Vorratsbehälter - Förderband ermöglicht eine gute Dosierung des Förderstromes. Es besteht jedoch die Gefahr, daß Fördergut auf die untere Bahn des Förderbandes verschleppt wird. Dieses Material wird dann zwischen Förderband und Umlenkrollen zermahlen und verschleißt dabei diese Bauteile. Zur Vermeidung dieser Gefahr kann anstelle des Förderbandes unter der Öffnung des Vorratsbehälters eine Trommel instal liert werden. Eine derartige Trommel müßte jedoch einen sehr großen Durchmesser besitzen, damit das Fördergut nicht bereits ohne Drehung der Trommel über deren Wölbung abrutscht. Ein großer Trommeldurchmesser führt jedoch zu einer unerwünscht großen Fallhöhe für das Fördergut, da an der Auftreffstelle, z. B. einem Schmelztiegel, nachteilige Wirkungen, z. B. Spritzer, ausgelöst werden können. Eine weitere Möglichkeit stellt die Benutzung eines waage recht angeordneten Fördertellers dar, der um seine vertikale Mittelachse rotiert. Das Schüttgut muß jedoch von diesem Teller an der erforderlichen Stelle durch einen Abstreifer entfernt wer den. Damit kann das Problem der Entstehung von Abrieb nicht befriedigend gelöst werden. In der Patentschrift DE 5 28 868 ist bereits vorgeschlagen worden, die Dosierung von Schütt gut aus einem Vorratsbehälter dadurch vorzunehmen, daß sich in einer unter dem Vorratsbe hälter angeordneten Förderscheibe Vertiefungen befinden, in die das Schüttgut hineinrutscht und aus der es nach einer gewissen Drehung der Förderscheibe durch eine Öffnung in der unterhalb dieser Förderscheibe angeordneten Platte wieder herausfällt. Eine derartige Anord nung ist nur für sehr feinkörniges Schüttgut vorstellbar und ermöglicht keine stetige Förde rung. Außerdem weist auch diese Anordnung den bereits geschilderten Nachteil auf, daß sich Schüttgutteilchen zwischen Platte und Förderscheibe setzen und zu Störungen und Kontami nation des Schüttgutes führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fördereinrichtung für Schüttgut zu schaffen, die trotz einfacher Bauweise eine gute Dosierbarkeit und stetige Förderung aufweist und bei der insbesondere die Kontaminierung des Schüttgutes durch Abrieb minimiert ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird unter Benutzung eines Vorratsbehälters für das Schüttgut mit einer nach unten angeordneten Öffnung für dessen Ausfluß dadurch gelöst, daß unterhalb der Öffnung (3) des Vorratsbehälters (1) ein drehbarer Fördertrichter (4) ange ordnet ist, dessen Rotationsachse (6) gegenüber der Vertikalen geneigt ist und gegenüber der Öffnung des Vorratsbehälters einen Mittenversatz "e" aufweist. Kegelwinkel des Fördertrich ters (4) und Neigungswinkel seiner Rotationsachse (6) sind so gewählt, daß die der Mündung des Vorratsbehälters (1) gegenüberliegende Mantellinie waagerecht liegt und die um 180° ge genüberliegende Mantellinie einen Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen besitzt, der größer ist als der Reibungswinkel zwischen Schüttgut (2) und Oberfläche des Fördertrichters (4). Der Fördertrichter besitzt in der Mitte eine Öffnung und ist mittels der Speichen (8) mit der Welle (7) des Antriebsmotors (9) verbunden. Diese Anordnung führt dazu, daß das Schüttgut durch die Rotation des Fördertrichters zu dessen Zentrum transportiert wird und ohne jeglichen Abstreifer zwischen den Speichen (8) in das gegenüber der Vertikalen geneigte Abflußrohr (5) rutscht und dem Prozeßort (Schmelztiegel 12) zugeführt wird. Obwohl auch hier eine Relativbewegung zwischen den Transportmechanismen und dem Schüttgut nicht völlig vermieden werden kann, ist der auftretende Abrieb minimal, da jeweils nur sehr geringe Kräfte wirken.

Der Förderstrom dieser Anordnung ist für Schüttgut konstanter Korngröße bzw. Korngrößen verteilung bei gegebenem Durchmesser der Öffnung des Vorratsbehälters und dessen Abstand zum Fördertrichter der Drehzahl des Fördertrichters proportional. Zur besseren Anpassung an die Korngröße ist es vorteilhaft, den Durchmesser der Öffnung des Vorratsbehälters und des sen Abstand zum Fördertrichter veränderbar zu gestalten. Dies kann in einfacher Weise da durch erfolgen, daß die Öffnung (3) des Vorratsbehälters als auswechselbarer Einsatz ausge führt wird.

Zur weiteren Verminderung der Kontaminationsgefahr kann es vorteilhaft sein, alle Teile der Einrichtung, bei denen eine Relativbewegung zum Schüttgut auftreten kann, aus Material mit der chemischen Zusammensetzung des Schüttgutes herzustellen.

In Fällen, wo die Herstellung dieser Teile Schwierigkeiten bereitet oder überhaupt nicht mög lich ist, kann durch den Einsatz von Hartstoffen bzw. der Hartstoffbeschichtung sowie im ein fachsten Fall durch die Verwendung von gehärtetem Stahl die Sicherheit gegenüber einer möglichen Kontamination erhöht werden.

Das Abrutschen des Schüttgutes von der Mantelfläche erfolgt in der Regel portionsweise, da die Haftung der Schüttgutpartikel untereinander in der Regel größer ist als die Haftung zur Oberfläche des Fördertrichters. Um die Größe dieser Portionen gleichmäßiger zu gestalten, kann es vorteilhaft sein, den Rotationsantrieb des Fördertrichters nicht stetig sondern in Form regelmäßiger Antriebsimpulse durchzuführen. Bei geeigneter Wahl der Impulse wird bei jedem Antriebsimpuls eine definierte Portion des Schüttgutes vom Fördertrichter abgelöst und zur Mitte transportiert. Damit kann die gleichmäßige Materialdosierung auch innerhalb kürzerer Meßzeiten garantiert werden.

In einer älteren Patentschrift US 2,920,793 wird ein Ventil zum Trennen von pulverförmigem Material vom Luftstrom in Zyklonabscheidern beschrieben. Bei dieser Einrichtung wurde bereits ein kegelförmiger Trichter benutzt, der unterhalb des Zyklonabscheiders angeordnet ist. Da der Zweck der beschriebenen Einrichtung darin besteht, die untere Öffnung des Zyklonabscheiders gegenüber dem Luftstrom abzuschließen ist auch keine Lösung angegeben, wie das im Trichter aufgefangene Schüttgut störungsfrei und ohne Kontamination weiter transportiert werden kann. Die Patentschrift liefert somit für das genannte Problem keinen Lösungsansatz.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung in Fig. 1 näher erläutert werden.

Der feststehende Vorratsbehälter 1 für das Schüttgut 2 besitzt auf der Unterseite eine Öff nung 3, deren Durchmesser der Korngröße des Schüttgutes so angepaßt ist, daß eine Brückenbildung der Schüttgutteilchen vermieden wird. Unter der Öffnung des Vorratsbehälters ist der drehbare Fördertrichter 4 in einem ebenfalls der Korngröße angepaßten Abstand zur Öffnung des Vorratsbehälters 3 mit einem Mittenversatz e exzentrisch angeordnet. Die Rotati onsachse 6 des Fördertrichters ist gegenüber der Vertikalen geneigt. Die Größe des Nei gungswinkels ergibt sich aus der Forderung, daß die Mantellinie des Fördertrichters unterhalb der Öffnung des Vorratsbehälters waagerecht liegen soll und die um 180° versetzte Mantelli nie einen größeren Neigungswinkel besitzen muß als der Reibwinkel, der durch die Materialei genschaften zwischen Schüttgut und Oberfläche des Fördertrichters gegeben ist. Der Nei gungswinkel ist damit mindestens halb so groß wie der genannte Reibungswinkel. Der Förder trichter 4 besitzt in der Mitte eine Öffnung, ist über die Speichen 8 mit der Welle 7 des An triebsmotors 9 verbunden und wird durch diesen in Rotation versetzt. Dabei bildet das aus der Öffnung 3 des Vorratsbehälters auslaufende Schüttgut 2 auf der Innenwandung des Förder trichters 4 einen Wall 10 in Form eines Kreisbogens. Durch die Rotation des Fördertrichters wird das Fördergut in den Bereich zunehmender Wandneigung transportiert. An der Stelle 11 überschreitet schließlich der Neigungswinkel der Trichterwand den Reibwinkel zwischen Trichteroberfläche und Fördergut, so daß die Teilchen zur Mitte rutschen und durch die Mittenöffnung in das Abflußrohr 5 fallen und dem Prozeßort, z. B. einem Schmelztiegel 12, zugeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Vorratsbehälter
2 Schüttgut
3 Öffnung des Vorratsbehälters
4 Fördertrichter
5 Abflußrohr
6 Rotationsachse
7 Antriebswelle
8 Speichen
9 Antriebsmotor
10 Wall aus Schüttgut
11 Ort größter Neigung
12 Schmelztiegel

Claims

1. Einrichtung zur Schüttgutförderung, bestehend aus einem feststehenden Vorratsbehälter (1) für das Schüttgut (2) mit einer Öffnung (3) und Abflußrohr (4) am unteren Ende, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Öffnung (3) ein drehbarer Fördertrichter (4) angeordnet ist, dessen Rotationsachse (6) gegenüber der Vertikalen geneigt ist und gegenüber der Öffnung des Vorratsbehälters (3) einen Mittenversatz "e" aufweist, wobei der Fördertrichter (4) eine Mittenöffnung besitzt und über Speichen (8) mit der Welle (7) eines Antriebsmotors (9) mit einer frei wählbaren Drehzahl verbunden ist und daß die Neigung der Rotationsachse (6) des Fördertrichters gegenüber der Vertikalen so gewählt ist, daß die der Mündung des Vorratsbehälters gegenüberliegende Mantellinie des Fördertrichters waagerecht liegt und die um 180° gegenüberliegende Mantellinie einen Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen besitzt, der größer als der Reibungswinkel zwischen Schüttgut (2) und der Oberfläche des Fördertrichters (4) ist.

2. Einrichtung zur Schüttgutförderung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Öffnung des Vorratsbehälters (3) und dessen Abstand zum Fördertrichter (4) ver änderbar sind.

3. Einrichtung zur Schüttgutförderung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Öffnung des Vorratsbehälters (3) durch einen auswechselbaren Einsatz hergestellt wird.

4. Einrichtung zur Schüttgutförderung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den auswechselbaren Einsatz der Öffnung des Vorratsbehälters (3) und/oder den Fördertrichter (4) und das Abflußrohr (5) die chemische Zusammensetzung des Schütt gutes besitzt.

5. Einrichtung zur Schüttgutförderung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auswechselbare Einsatz der Öffnung des Vorratsbehälters (3) und/oder der Fördertrichter (4) und das Abflußrohr (5) aus einem Hartstoff, aus Metall mit einer Hartstoffbeschichtung oder aus gehärtetem Stahl bestehen.

6. Einrichtung zur Schüttgutförderung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fördertrichter (4) mit einem pulsierenden Drehmoment angetrieben wird.