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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen einer strömenden Masse von Teilchen unterschiedlicher Grösse mit einem Behälter, welchem die Teilchen von oben zuführbar sind, mit Trichtern am unteren Ende des Behälters, mit Entnahmeeinrichtungen unterhalb der Trichter und mit einem Gebläse zum Einleiten eines Gases in eine die Trichter umgebende Kammer, wobei die Trichter Gaseinlassschlitze, vorzugsweise durch Zweiteilung der Trichter gebildet, aufweisen, durch die ein Teil des Gases in den Behälter einleitbar ist, und oberhalb jedes Trichters mit dem Gebläse über eine Zuleitung verbundene, eine dachförmige Abdeckung aufweisende Einrichtungen zum Einleiten des andern Teiles des Gases in die Masse von Teilchen vorgesehen sind.
Die Erfindung ist also insbesondere auf eine Vorrichtung zur Luftkühlung einer Masse von Teilchen hoher Temperatur gerichtet, die kontinuierlich aus einer Vorrichtung zugeführt werden, in der sie einer Wärmebehandlung unterworfen wurden. Solche Teilchen können beispielsweise gebrannte Kalkstückchen sein, wie sie im Verlauf eines Brennvorganges in einem Brennofen aus Kalkstein erzeugt werden. Anderseits ist die Erfindung nicht auf die Kühlung von Kalkstückchen allein beschränkt, sondern kann auch für die Kühlung anderer erhitzter Teilchen eingesetzt werden, beispielsweise für die Kühlung von Teilchen aus totgebranntem Dolomit, für die Kühlung von Zement, für die Kühlung von vergastem Schiefer u. dgl.
Der Ausdruck Partikel oder Teilchen, wie er in der Erfindung verwendet wird, soll die verschiedensten Formen von Materialteilchen bezeichnen, beispielsweise grosse und kleine Stückchen, kiesförmige Stückchen, Granulate, zerbrochene Feststoffe, Fragmente, Klinker usw. In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, dass beispielsweise die mit der erfmdungsgemässen Vorrichtung abzukühlenden Kalkteilchen eine Körnung haben können, die von Staubteilchen entsprechend einer Siebgrösse von weniger als DIN Nr. 8 (60 Mesh) bis zu Teilchen mit einer Grösse von ewa 2, 5 bis 6, 3 cm oder mehr reicht.
Das Brennen von Kalk erfolgt üblicherweise in einem Hochtemperatur-Brennofen, wie z. B. in einem im wesentlichen horizontalen Drehrohrofen, der durch einen oder mehrere Brenner geheizt wird. Auch die Verwendung von Öfen mit drehbarem Herd und die Verwendung von andern Brennöfen einschliesslich der Schachtöfen ist möglich. Es ist üblich, das zu verarbeitende Material Flammentemperaturen in der Grössenordnung von etwa 15380C auszusetzen, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Kalksteincharge zu verändern.
Der heisse Kalkstein, welcher die Brennzone verlässt, wird dann auf die Oberseite eines Kühlbettes ausgegeben, durch welche im Gegenstromverfahren Luft hindurchgeführt wird, um die Temperatur des gebrannten Kalks auf eine Grösse zu reduzieren, welche anschliessend einen Transport, eine Speicherung und eine Verladung innerhalb eines vernünftigen Raumes und innerhalb eines angemessen kurzen Zeitraumes gestattet, wobei gleichzeitig die Wärme aus dem heissen Kalkstein in Form vorgeheizter Verbrennungsluft für den Prozess zurückgewonnen werden soll.
Die Masse der heissen Kalkteilchen eines solchen Kühlbettes befindet sich in einem Trichtersystem, in welchem sich die Masse allmählich und kontinuierlich nach unten bewegt, u. zw. unter dem Einfluss der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit der Entnahme des Kalks von dem unteren Ende der Trichter bestimmt wird. Der gebrannte Kalk wird aus dem Ofen direkt und kontinuierlich abgegeben und bei seiner Abwärtsbewegung durch das Kühlbett für einen Zeitraum von Kühlluft durchblasen, der in der Grössenordnung von 3/4 bis 11/2 h liegt, um die nötige Zeit für eine Wärmeübertragung von dem Kalk auf die Luft zu erhalten.
Die Kühlluft wird in die sich abwärts bewegende Masse von Teilchen in einer mittleren Region zwischen der Oberseite und der Auslassseite der Kühlvorrichtung eingeblasen, um eine Gegenstromkühlung ohne einen übermässigen Druckabfall zu erzielen.
Um einen optimalen Wirkungsgrad des gesamten Systems, welches den Brennofen und die Kühlvorrichtung umfasst, zu erzielen, wird die aus dem Kalk durch die Kühlluft zurückgewonnene Wärme zurückgewonnen, indem man die erwärmte Kühlluft als vorgeheizte Verbrennungsluft in den Prozess zurückführt und indem man die erwärmte Kühlluft, wo dies möglich ist, zum Trocknen des Brennstoffes für den Brennprozess ausnutzt.
Es ist bekannt, dass dann, wenn man erhitzte Teilchen, wie z. B. gebrannte Kalkteilchen, auf die mittlere Region eines Kühlbettes in einem Trichter schüttet, die feinen Partikel der Masse die Tendenz haben, sich in der Mitte des Kühlbettes zu sammeln. Dies bedeutet, dass in der Mitte des Bettes normalerweise ein höherer Prozentsatz an feinen Teilchen vorhanden ist als in jedem andern Bereich des Kühlbettes. Ausserdem bildet die Kühlbettoberfläche unterhalb der Stelle, an der die Kalkteilchen zugeführt werden, einen Hügel, dessen Oberfläche nach allen Seiten unter einem Winkel geneigt ist, der dem natürlichen Schüttwinkel des Materials entspricht. Für Kalkteilchen liegt dieser Schüttwinkel zwischen etwa 30 und 400 gegenüber der Horizontalen.
Wenn die Kühlluft senkrecht durch das Kühlbett geleitet wird, ergibt sich somit ein geringerer Grad der Kühlung im mittleren Bereich des Kühlbettes, da dieser der Luftströmung einen höheren Widerstand entgegensetzt als die äusseren Bereiche.
In ähnlicher Weise ergibt sich dann, wenn die heissen Partikel exzentrisch zugeführt werden, ein Hügel und eine Anhäufung feiner Partikel an einer exzentrischen Stelle des Kühlbettes und unterhalb des Bereiches, in welchem die Teilchen zugeführt werden, und durch die Luft erfolgt eine stärkere Kühlung in den Bereichen des Kühlbettes, welche von dem Bereich, wo die Partikel zugeführt werden, entfernt sind. Der Widerstand für die Kühlluft ist also in beiden Fällen in der heisseren Region, wo die Partikel zugeführt werden, am grössten. Der dadurch verursachte Unterschied in der Kühlung wird noch durch den sogenannten "Wandeffekt" vergrössert,
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welcher aus der Literatur bekannt ist, und dadurch, dass der Widerstand gegenüber einem kräftigen Luftstrom bei ansteigender Temperatur zunimmt.
Der Widerstand gegen die Luftströmung erhöht sich also in dem Bereich, in welchem die Teilchen zugeführt werden auf Grund der kombinierten Wirkung der Separation der Teilchen, des erhöhten Hügels und der dadurch erhöhten Kühlbettiefe und auf Grund des höheren Widerstandes, welchen Luft höherer Temperatur zu überwinden hat. Wo die Teilchen und die Kühlluft dem Kühlbett zugeführt werden, ist somit wesentlich bei der Bestimmung des höchsten Kühlbettwiderstandes gegenüber einer Luftströmung.
Wenn, wie dies in der Praxis häufig üblich ist, das Trichtersystem einer Kalkstein-Kühlvorrichtung durch eine Gruppe von vier einzelnen Trichtern gebildet wird, die in einer quadratischen Anordnung Seite an Seite angeordnet sind, und wenn ferner die Teilchen dem Kühlbett im Bereich der Mitte der vier Trichter zugeführt werden, dann erfolgt eine Anhäufung feiner Teilchen in der Mitte der Kühlvorrichtung, und die Strömung der Teilchen breitet sich radial in alle Richtungen aus. Der Wärmegradient hat aus den oben angegebenen Gründen gleichfalls die Tendenz, von der Mitte der Kühlvorrichtung in radialer Richtung nach aussen in Richtung auf die Aussenwand der Kühlvorrichtung zu verlaufen, wobei sich die höchste Temperatur in der Mitte einstellt.
Ausgehend von den vorstehend erläuterten Zusammenhängen lag der Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kühlvorrichtung bzw. ganz allgemein eine Vorrichtung zum Kühlen einer strömenden Masse von Teilchen vorzuschlagen, bei welcher der erhöhte Luftwiderstand infolge der Anhäufung der feinen Teilchen in der mittleren Region, die grössere Tiefe des Kühlbettes in diesem Bereich und die Tendenz zum Entstehen einer höheren Temperatur in diesem Bereich derart kompensiert werden, dass sich eine möglichst gleichförmige Durchströmung bzw. Kühlung des Materials ergibt.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einer Vorrichtung zum Kühlen einer strömenden Masse von Teilchen unterschiedlicher Grösse, mit einem Behälter, welchem die Teilchen von oben zuführbar sind, mit Trichtern am unteren Ende des Behälters, mit Entnahmeeinrichtungen unterhalb der Trichter und mit einem Gebläse zum Einleiten eines Gases in eine die Trichter umgebende Kammer, wobei die Trichter Gaseinlassschlitze, vorzugsweise durch Zweiteilung der Trichter gebildet, aufweisen, durch die ein Teil des Gases in den Behälter einleitbar ist, und oberhalb jedes Trichters mit dem Gebläse über eine Zuleitung verbundene, eine dachförmige Abdeckung aufweisende Einrichtungen zum Einleiten des andern Teiles des Gases in die Masse von Teilchen vorgesehen sind, dadurch gelöst, dass diese Gaseinleit-Einrichtungen,
die vorzugsweise aus einer mittleren dachförmigen Abdeckung und einem diese umgebenden dachförmigen Ring bestehen, in horizontaler Richtung verstellbar sind.
Durch die erfindungsgemässe Konstruktion wird sichergestellt, dass die Punkte, an denen die Kühlluft in die einzelnen Quadranten der Kühlvorrichtung eingeleitet wird, so gewählt werden können, dass eine gleichförmige Kühlung der Partikel in jedem horizontalen Niveau des Kühlbettes erfolgt. Bei richtiger Konstruktion einer Kühlvorrichtung, entsprechend den beim Kühlvorgang angetroffenen Bedingungen, kann zwar eine gleichförmige Kühlung bereits unmittelbar nach der ersten Installation der Kühlvorrichtung erreicht werden, was jedoch in der Praxis, wie später noch näher erläutert wird, praktisch nie der Fall ist. Dies bedeutet, dass bei den bekannten Vorrichtungen weder in allen vier Trichtern der Kühlvorrichtung noch in irgendeinem der einzelnen Trichter eine vollkommen gleichmässige Kühlung erreicht wird.
Durch die Erfindung wird dagegen eine Kühlvorrichtung für heisse Partikel geschaffen, in welcher mindestens ein Lufteinlass in dem Kühlbett verstellbar ist, um nach der Installation der Kühlvorrichtung eine ausgewogene Verteilung der Luftströmung zu erhalten und die Teilchen im gesamten Kühlbett gleichförmig zu kühlen. Hiedurch wird vermieden, dass einzelne Bereiche der Kühlvorrichtung von übermässigen Kühlluftmengen durchströmt werden, während gleichzeitig in andern Bereichen der Kühlluftstrom zu gering ist, um das aufgegebene Material richtig zu kühlen.
Weiters ist es dadurch möglich, die Luft in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Widerstand, welchen die Luftströmung zu überwinden hat, u. zw. infolge der unterschiedlichen Höhe des Bettes und der unterschiedlichen Packungsdichte ausgehend von dem Bereich, in welchem die Partikel zugeführt werden, an entsprechend unterschiedlichen Stellen zuzuführen.
Besonders bevorzugt wird dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Gaseinleit-Einrichtung längs der Einlassleitung verstellbar ist.
Als günstig hat es sich auch erwiesen, bei einer Vorrichtung mit vier symmetrisch zu einer senkrechten Mittelachse angeordneten Trichtern erfindungsgemäss zwei senkrecht zueinander verlaufende Einlassleitungen vorzusehen, die sich im Bereich der Symmetrieachse kreuzen und die jeweils zumindest im wesentlichen in der senkrechten Diagonalebene der Trichter verlaufen. Ein spezieller Aspekt der Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass sich die Teilchen entsprechend einem symmetrischen Muster verteilen, und dieser Tatsache wird durch eine entsprechende Anordnung der Kühlvorrichtung in der Trichteranordnung Rechnung getragen.
Indem man die Kühlvorrichtung für jeden der Trichter längs einer Symmetrielinie verstellbar ausbildet, u. zw. insbesondere längs einer Linie, die in radialer Richtung vom Mittelpunkt der Trichteranordnung ausgehend längs einer Diagonallinie der insgesamt quadratischen Anordnung verläuft, wodurch die Schwierigkeiten der Einstellung der Lufteinlassvorrichtungen zur Erreichung einer optimalen Gleichmässigkeit der Kühlung stark verringert werden. Durch eine derartige Einstellmöglichkeit kann die Lufteinlassvorrichtung in jedem Trichter durch
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einfaches Einwärts- oder Auswärtsverschieben längs einer radialen Linie verstellt werden, wodurch gleichzeitig die für die Einstellung einer optimal gleichmässigen Kühlung bei vorgegebenen Betriebsbedingungen erforderliche Zeit stark verringert wird.
Ein wichtiges Merkmal einer erfindungsgemässen Kühlvorrichtung besteht also darin, dass sie leicht auf Betriebsbedingungen eingestellt werden kann, welche typischerweise nicht vorhersehbar sind, und dass es somit nicht erforderlich ist, bereits bei dem ersten Zusammenbau von Kühlvorrichtung und Brennofen von vornherein die optimalen Bedingungen zu erreichen. Insbesondere ergibt sich durch die Verstellbarkeit der Lufteinlassvorrichtungen eine hohe Flexibilität der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung über einen weiten Bereich von Materialien und Teilchengrössen, deren Eigenschaften bei einer Kühlung vor der Installation möglicherweise gar nicht vorhersagbar waren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kühlvorrichtung teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kühlvorrichtung gemäss Fig. l längs der Linie 2-2 in dieser Figur, Fig. 3 einen verkleinerten, schematischen Querschnitt durch die Kühlvorrichtung gemäss Fig. 1 und 2 mit konzentrischen Isothermen-Linien, die vom Mittelpunkt radial nach aussen gehen, u. zw. in gleicher Weise für alle vier Trichter der Kühlvorrichtung, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Lufteinlassvorrichtung, wie sie in jedem der Trichter einer erfindungsgemässen Kühlvorrichtung vorgesehen ist, wobei insbesondere die von aussen einstellbaren Einstellvorrichtungen vorgesehen sind, Fig.
5 einen Schnitt durch die Lufteinlassvorrichtung gemäss Fig. 4 längs der Linie 5-5 in dieser Figur, Fig. 6 einen Schnitt durch die Lufteinlassvorrichtung gemäss Fig. 4 längs der Linie 6-6 in dieser Figur, Fig. 7 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer Kühlvorrichtung gemäss der Erfindung, bei welcher die Einlassvorrichtung in einer horizontalen Ebene eines Kühltrichters in vier Richtungen einstellbar ist, Fig. 8 einen Querschnitt, welcher insbesondere die Form der Trichter der Kühlvorrichtung gemäss Fig. 1 zeigt, Fig. 9 einen Querschnitt durch das obere Ende des unteren linken Trichters gemäss Fig. 8, Fig. 10 einen Querschnitt durch den Trichter gemäss Fig. 9 längs der Linie 10-10 in dieser Figur und Fig. 11 eine Seitenansicht des Trichters gemäss Fig. 9, gesehen von der Linie 11-11 in dieser Figur.
Die erfindungsgemässe Kühlvorrichtung gemäss Fig. 1 ist am Ende eines schrägen Drehrohrofens angeordnet, in welchem Kalkstein oder ein anderes Material gebrannt wird oder einer andern Wärmebehandlung ausgesetzt wird. In Fig. 1 ist ferner ein Brenner--11--dargestellt, welcher an der Auslassseite des Drehrohrofens --10-- vorgesehen ist, um die für den Brennvorgang bzw. die Wärmebehandlung der Charge erforderliche Hitze zu liefern. Es versteht sich, dass an Stelle eines Brenners--11--auch mehrere solcher Brenner vorgesehen sein können.
Der Drehrohrofen --10-- ist gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt, so dass er seinen Inhalt infolge der Schwerkraft in eine Kühlkammer-12-entlädt. Ehe das Material aus dem Drehrohrofen in das Kühlbett-13-gelangt, passiert es einen mit Öffnungen versehenen Rost-14-, welcher grössere Stücke zurückhält, beispielsweise Bruchstücke der Ofenauskleidung, zusammengebackene Kalkmassen oder Klinker, Fremdkörper usw. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die in der Kühlvorrichtung zu behandelnden Stücke eine brauchbare Grösse besitzen. Das den Rost--14--passierende Material setzt sich unter der Wirkung der Schwerkraft in der Kühlkammer ab.
Das Material in dem Kühlbett-13-bewegt sich im wesentlichen abwärts und wandert kontinuierlich in eine Gruppe von vier mit Kühlschlitzen versehenen Trichtern--14--, die Seite an Seite um das Zentrum des Kühlbettes gruppiert sind. Bei einer derartigen Anordnung mehrerer Trichter unterhalb des Kühlbettes an Stelle eines einzigen Trichters kann gemäss der Erfindung eine bessere Kontrolle der Balance zwischen dem Material und der Luftströmung herbeigeführt werden, wie dies nachstehend noch im einzelnen erläutert werden soll.
Die Zuführung von Luft in das Innere des Kühlbettes wird erreicht, indem man jeden der Trichter
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welches durch den oberen Trichterteil --18-- hindurchgelangt, wird somit von etwas aufgenommen, das in gewissem Sinne als Haupttrichter oder unterer Trichterteil--19--bezeichnet werden kann.
Das Material, welches den unteren Trichterteil-19-der einzelnen Trichter verlässt, gelangt in an den unteren Trichterteilen-19-befestigte Auslassrohre-20-, die im Vergleich zu ihrem Querschnitt relativ lang sind.
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welcher mit der Atmosphäre in Verbindung steht, über eine Dosieröffnung--41--in einer Öffnungsplatte --42-- angesaugt. Dem Haupteinlass-33-wird ferner über eine Leitung-34-, die mit dem Abzug - an der Auslassseite der Auslassrohre --20-- verbunden ist, Luft zugeführt. Eine Drosselklappe --35-- in der Leitung --34-- regelt die Menge der durch das Gebläse-31-aus dem Abzug-23- abgesaugten Luft.
Die aufwärts strömende Luft passiert das Kühlbett und ein Teil der Kühlluft kann dann durch eine Absaugleitung --50-- abgesaugt werden, welche zu einer Pulvermühle für Kohle führt und kann dort zur Trocknung der pulverisierten Kohle verwendet werden, ehe diese dem Brenner zugeführt wird. Die abgesaugte Luft kann aber auch dazu verwendet werden, Primärluft für eine Gas- oder Ölfeuerung auf eine hohe Temperatur zu bringen. Der grösste Teil der Kühlluft wird jedoch direkt in den Drehrohrofen eingeleitet, wo sie als vorgeheizte Luft für den Brennvorgang verwendet wird.
Nachdem die Gesamtanlage in ihren wesentlichen Teilen vorstehend allgemein beschrieben wurde, lässt sich die Erfindung besser verstehen, wenn man beachtet, dass die Öffnungen bzw. Lufteinlassöffnungen--39--und die zugeordneten Ringe bzw. Luftleitringe --44-- eine Anordnung bilden, die in verschiedene Stellungen innerhalb der zugeordneten oberen Trichterteile --18-- bewegbar ist. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, wird die
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Einlassleitungen--43--zu--39-- und den Luftleitringen--44--geleitet, über welche die Teilchen aus dem Kühlbett nach unten wandern, um schliesslich über die kurzen Trichter --21-- entladen zu werden.
Die Luft wird also in das Innere des Kühlbettes geleitet, u. zw. im wesentlichen in der Mitte der Eintrittsöffnungen der Trichterteile-18--.
Ausserdem wird, wie bereits oben ausgeführt, die Luft zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Trichter --17-- durch die Kühlschlitze-38-zugeführt, welche jeweils zwischen dem oberen Trichterteil --18-- und dem unteren Trichterteil--19--vorgesehen sind.
Die die Kühlschlitze --38-- bildenden Luftspalte werden durch einander überlappende Trichterteile gebildet, um auf diese Weise zu verhindern, dass durch die Kühlschlitze Material austritt, wenn dieses von den oberen Trichterteilen--18--in die unteren Trichterteile --19-- wandert. Anderseits sind die Luftschlitze ausreichend gross, um das Einleiten von Kühlluft zu ermöglichen, welche von den Kühlschlitzen aus hauptsächlich durch das Kühlbett aufwärts strömt, welche jedoch teilweise auch durch die unteren Trichterteile und durch die damit verbundenen Auslassrohre--20-- strömt.
Fig. 3 soll deutlich machen, wie die Teilchen aus einem Kühlbett --13--, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, sich beim Abwärtsfliessen, ausgehend vom Zentrum, auf alle vier Trichter --17 -- verteilen. Man erkennt, dass jeder der Trichter die Teilchen eines Quadranten des Kühlbettes aufnimmt. Da das Kühlbett in dieser Stufe noch als Einheit wirkt, erfolgt die Wärmeabfuhr im wesentlichen von der Mitte des Kühlbettes radial nach aussen. Dies ist in Fig. 3 durch eine Reihe von zum Mittelpunkt des Bettes konzentrischen Isothermen --70-- dargestellt.
Aus Fig. 3 wird ferner deutlich, dass es ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass zu beiden Seiten der Diagonallinien --71--, welche die oberen Trichterteile-18-halbieren, eine symmetrische Teilchengrösseverteilung und Oberflächenform vorliegt und dass somit auch symmetrische, thermische Bedingungen vorliegen. Zusätzlich zu der thermischen Symmetrie auf beiden Seiten der Diagonallinien-71besteht also auch eine Symmetrie bezüglich des Musters der Verteilung der Teilchen entsprechend ihrer Grösse und bezüglich der Tiefe des Kühlbettes, welche durch die Oberflächenform bestimmt wird. In der mittleren Region des Kühlbettes werden also die Teilchen verhältnismässig klein sein, während sie in der äusseren Region des Kühlbettes gröber und grösser sind.
Anderseits ist die Verteilung jedoch zu beiden Seiten der Diagonallinien --71-- im wesentlichen symmetrisch, was auch für die Oberfläche des Kühlbettes gilt.
Obwohl eine Symmetrie auf beiden Seiten der Diagonallinien vorliegt, muss beachtet werden, dass die thermischen Bedingungen bzw. die Temperaturbedingungen von Punkt zu Punkt längs der Diagonallinien wahrscheinlich unsymmetrisch sind, solange keine Massnahmen getroffen werden, um zusätzlich zu der Gleichförmigekeit der Temperatur zu beiden Seiten dieser Linien auch eine Gleichförmigkeit der Temperatur längs dieser Linien zu erreichen.
Bei der Entwicklung der Kühlvorrichtung gemäss der Erfindung wurde nunmehr beabsichtigt, diese asymmetrischen thermischen Bedingungen längs der Diagonalen der Trichteranordnung zu überwinden, u. zw. durch richtige Anordnung der Lufteinlassvorrichtungen bezüglich des Kühlbettes in jedem der Trichterbereiche, wobei sich jedoch ergab, dass bei der tatsächlichen Installation einer Kühlvorrichtung bei jeder Quelle für die zu kühlenden Teilchen viele unvorhersehbare Bedingungen eintreten können.
Wenn beispielsweise in der Masse der Teilchen ein grösserer Anteil an Staub bzw. sehr feinen Partikeln vorhanden ist als dies ursprünglich vorausgesetzt wurde, dann tritt in der Mitte der Trichteranordnung eine stärkere Blockierung bzw. ein höherer Widerstand gegen die Luftströmung auf, so dass es wünschenswert wäre, wenn die Lufteinlassöffnungen --39-- näher an der mittleren Region liegen würden. Ferner beeinflussen diese Variationen bezüglich der Streubreite der Teilchengrösse, bezüglich der Form der Teilchen, bezüglich der Geschwindigkeit, mit der die Teilchen anfangs eintreten, und bezüglich der Richtung der Teilchen, mit der diese auf das Kühlbett auftreffen, den Schüttwinkel und damit die Oberflächenform des Kühlbettes.
Parameter, welche
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die Tendenz haben, einen Schüttkegel an einer andern Stelle als in der Mitte der Kühlvorrichtung entstehen zu lassen, sind beispielsweise der Aufbau des Rostes, die Art, in der die Teilchen von der Quelle, beispielsweise dem Ofen, entladen werden und bei einem Drehrohrofen die Drehgeschwindigkeit desselben sowie die Grösse und die Form der Teilchen und schliesslich die Form der Teilchen, welche den Ofen verlässt. In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Brennofens und von der Art seines Betriebes kann also in einem Fall die Temperatur des Kühlbettes im Bereich des Zentrums heisser sein als erwartet, während die Temperatur des Kühlbettes bei Vorherrschen anderer Bedingungen längs der Peripherie höher sein kann als dies erwartet wurde.
Gemäss der Erfindung können nun die aus Lufteinlassöffnung --39-- und Luftleitring --44-bestehenden Lufteinlassvorrichtungen nach Inbetriebnahme der Kühlvorrichtung in Abhängigkeit von der beobachteten bzw. gemessenen Temperaturverteilung längs der Diagonallinien --71-- verschoben werden. Auf diese Weise wird eine ziemlich perfekte Annäherung an eine gleichförmige Kühlung über den gesamten Bereich des Kühlbettes ermöglicht, wodurch trotz der Unmöglichkeit, alle auftretenden Parameter von vornherein zu berücksichtigen, eine optimale Kühlung erreicht wird.
An Hand der Fig. 4 bis 6 der Zeichnungen soll nunmehr in den Einzelheiten erläutert werden, auf welche Weise eine Einstellung der Lufteinlassvorrichtungen für jeden der Trichter --17-- erfolgt.
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wesentlichen quadratisch mit Ausnahme der einer Ecke der Trichteranordnung zugewandten Ecke, die mittels eines Winkelstückes --45--, welches senkrecht zur Diagonallinie --71-- verläuft, verkürzt ist. Durch diese Ausgestaltung der einen Ecke der Luftleitringe ergibt sich für die vier Lufteinlassvorrichtungen eine äussere Form, die derjenigen eines Achtecks nahekommt.
Die gesamte Trichteranordnung ist in ähnlicher Weise so ausgebildet, dass ein Kreis angenähert wird, in dem an den entsprechenden Ecken der Trichterteile--18--Eckflächen --46-- vorgesehen sind, von denen sich eine Schürze --47-- nach unten erstreckt. Die feuerfeste Kammer oberhalb der Trichteranordnung besitzt längs der Seiten und längs der Schürzen-47-die gleiche Gestalt. Zur Halterung der Luftleitringe --44-- an den Kappen über den Einlassöffnungen--39--sind
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wandernden Teilchen einleiten und indem sie anderseits als Leitbleche für die wandernden Teilchen dienen und an den entsprechenden Stellen die Abwärtsbewegung der Teilchen verlangsamen.
Diese sehr wünschenswerte Kombination von Wirkungen, nämlich die Verlangsamung des Materialflusses an den gleichen Stellen, an denen die Luft eingeleitet wird, führt zu einer maximalen Veränderung der Kühlcharakteristik bei einer minimalen Bewegung der jeweils aus einer Lufteinlassöffnung --39-- und einem Luftleitring --44-- bestehenden Lufteinlassvorrichtungen.
Aus Fig. 6 wird deutlich, dass die Luft der Unterseite der Luftleitringe --44-- über die Kanäle-60- zugeleitet wird, welche ausgehend vom unteren Bereich der Lufteinlassöffnungen--39--nach oben ragen. Am
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den Seitenwänden der Einlassleitung umfasst, dann tritt die durch die Einlassleitung zugeführte Luft aus der Verkleidung --58-- der Einlassöffnung --39-- aus und strömt ausserdem durch die Kanäle-60-auf die Unterseite des Luftleitringes und fliesst von dort durch das darüberliegende Bett aus zu kühlenden Teilchen.
Es ist möglich, die rittlings angebrachte Lufteinlassvorrichtung so auszubilden, dass sie längs der
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Grössenordnung von etwa 38 cm. Bei Abmessungen der Einlassleitung in dieser Grössenordnung hat es sich erwiesen, dass in den meisten Fällen eine Verschiebung von 5 bis 10 cm in beiden Richtungen ausreichend ist, um die Lufteinlassvorrichtung in die richtige Lage zu bringen, in welcher eine ausgewogene Kühlung des Kühlbettes erfolgt.
Es versteht sich jedoch, dass die Massangaben lediglich als Beispiel zu betrachten sind und keineswegs Grenzwerte darstellen, da ein weiterer Einstellbereich für die Lufteinlassvorrichtung möglich ist, wobei die Grösse des Einstellbereiches durch entsprechende Wahl der Grösse der Ausschnitte--57--und durch entsprechende Ausbildung der rittlings angebrachten Verkleidung-58-der Einlassöffnung-39- bestimmt werden kann. Die Art und Weise, in welcher die Einstellbarkeit bei der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung erreicht wird, geht am besten aus den Fig. 4 und 5 hervor. Die aus Lufteinlassöffnung und Luftleitring bestehende Lufteinlassvorrichtung sitzt, wie oben ausgeführt, rittlings auf der Einlassleitung--43--.
Halteklammern-51 und 56-an gegenüberliegenden Enden des rittlings angebrachten Teiles der Anordnung erstrecken sich unterhalb der Einlassleitung und dienen als Halte- und Führungselemente für eine Gleitverschiebung der Lufteinlassvorrichtung längs der Einlassleitung--43--. Die Halteklammer --51-- ist
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Halteklammer --51-- vorgesehen sind. Die Kragen --52-- sind in geeigneter Weise an der Einstellstange befestigt, beispielsweise durch Schweissen, jedoch derart, dass zwischen ihnen ein ausreichendes Spiel verbleibt, um beim Wegziehen und Verschieben der Lufteinlassvorrichtung eine Drehung der Einstellstange zu ermöglichen.
Jede der Einstellstangen--50--besitzt eine ausreichende Länge, um von der Halteklammer--51--durch
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--53-- hindurchzureichen und auf der Aussenseite der Kammer --30-- zugängig zu sein. Die Einstellung der Lufteinlassvorrichtung längs der Einlassleitung --43-- kann dann in geeigneter Weise erfolgen, indem die Einstellstange bzw. -spindel mit Hilfe eines Schraubenschlüssels, der an einem sechseckigen Kopf--54--am Ende der Einstellstange --50-- angesetzt wird, durch die Buchse --53-- geschraubt wird. Zu diesem Zweck ist das äussere Ende jeder Einstellstange --50-- mit einem Gewinde versehen, welches dem Innengewinde der Buchse--53--entspricht.
In vorbekannten Kühlvorrichtungen, bei denen keine derartigen Einstellvorrichtungen vorgesehen waren, stellte es sich heraus, dass die Teilchen im mittleren Bereich des Kühlbettes extrem heiss bleiben konnten, während die äusseren Bereiche unnötigerweise bis auf Umgebungstemperatur abgekühlt wurden. In andern Fällen trat aus den oben angeführten Gründen das genaue Gegenteil auf, d. h. der mittlere Bereich wurde stark abgekühlt und die äusseren Bereiche des Kühlbettes blieben extrem heiss. Wenn dagegen die Kühlvorrichtung genau auf die Bedingungen ausgelegt wird, die angetroffen werden, dann brauchen weder die Partikel von der Aussenseite des Kühlbettes noch die vom mittleren Bereich desselben zu heiss sein. In der Praxis kann der Grad der Genauigkeit der ursprünglichen Einstellung einfach durch Anfassen der Partikel bestimmt werden.
Bisweilen können die Partikel jedoch so heiss sein, dass sie nicht berührt zu werden brauchen, da die abgestrahlte Hitze gefühlt werden kann, wenn man seine Hand in die Nähe der Partikel bringt oder wenn man einen Temperaturfühler, wie z. B.
Thermoelement oder ein Thermometer, verwendet. Die andere Seite des Kühlbettes kann demgegenüber wieder berührt werden, wobei man feststellt, dass sie kalt ist. Die hohe Temperatur, die man feststellt, kann irgendwo im Bereich zwischen etwa 93 und etwa 2040C liegen. Bei ausgewogenen Kühlbedingungen kann die Temperatur sämtlicher Teile jedoch in einem Temperaturbereich von etwa 100C gehalten werden oder in einem Temperaturbereich, der kleiner ist als die Umgebungstemperatur. Bei einer Trichteranordnung, wie sie auch bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung vorgesehen ist, können zwei Trichter typischerweise kalt sein, während von den beiden übrigen Trichtern einer oder beide auf einer Seite kalt und auf der andern heiss sein könnten.
Die kühlere Seite der Kühlvorrichtung kann beispielsweise wesentlich stärker gekühlt sein als es erforderlich ist. Diese Seite wird also unnützerweise auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt als es nötig ist. Da beim Einsatz derartiger Kühlvorrichtungen in Verbindung mit Brennöfen lediglich eine solche Luftmenge zur Kühlung verwendet werden kann, welche anschliessend auch für die Verbrennung verwendet werden kann, und da die Kühlung mit minimalen Luftmengen den Leistungsbedarf verringert, ist es erforderlich, eine gleichmässige Kühlung der Partikel zu erreichen, um einerseits ein Maximum an Wärme zurückzugewinnen und um anderseits mit einem minimalen Energiebedarf für das Gebläse auszukommen.
Aus den Fig. 1 und 2 wird deutlich, dass die winkelmässige Orientierung der Unterkanten der vier Wände des oberen Trichterteiles-18-dazu führt, dass auch der Luftspalt bzw. der Kühlschlitz --38--, durch welchen Luft aus der umgebenden Kammer --30-- zugeführt wird, winkelmässig orientiert ist und dass die Länge des Weges, über welchen die Luft zur Oberfläche des Kühlbettes fliesst, modifiziert wird. Alle vier oberen Trichterteile --18-- besitzen in ähnlicher Weise schräg laufende Unterkanten, um auf diese Weise Lufteinlässe zu schaffen, die nach oben in Richtung auf das Zentrum des Kühlbettes geneigt sind.
Die Fig. 8, 9,10 und 11 zeigen besonders deutlich, dass die Unterkanten aller vier Wände unter einem andern Winkel geneigt sind, so dass sich Luftwege unterschiedlicher Länge zwischen den Unterkanten der oberen Trichterteile --18-- und den Oberkanten derselben ergeben.
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Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf den oberen Trichterteil-ig-des Trichters an der unteren linken Ecke der Kühlvorrichtung gemäss Fig. 8. Eine Diagonallinie--155--, die sich zwischen dem tiefsten Punkt
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Hindurchströmen der Luft zu ermöglichen, die für die Kühlung der empfangenen Masse von Teilchen erforderlich ist.
Die Unterkanten-151 und 152-laufen von dem unteren Punkt --156-- nach oben auseinander, wobei sie einen Winkel einschliessen, der grösser als 900 ist. Die Unterkanten-153 und 154-laufen in Richtung auf den höchsten Punkt --157-- zusammen, wobei sie einen Winkel einschliessen, der kleiner als 90 ist. Die Öffnung --150-- besitzt somit einen relativ schmäleren Bereich grösserer Länge, welcher in Richtung auf den Mittelpunkt der Kühlvorrichtung seinen höchsten Punkt besitzt, wo die Kühlluft den grösseren Widerstand und die höhere Temperatur des Kühlbettes wirksamer kompensieren kann, um auf diese Weise eine gleichförmigere Kühlung der Masse von Teilchen zu fördern.
Die Neigung der Öffnung--150--nach innen und oben wird so gross gewählt, wie dies der natürliche Schüttwinkel des Materials gestattet, ohne dass eine unzulässige Störung der gleichförmigen Materialströmung aus dem Kühlbett und durch die Trichter erfolgt. Der Schüttwinkel des Materials ist von vielen Faktoren abhängig einschliesslich der charakteristischen Zerkleinerungsform, der Härte und der Art des für die Erzeugung der Teilchen verwendeten Brechwerkes. Der Schüttwinkel eines Materials ist beträchtlich, wenn die Teilchen im Vergleich zu ihren Querschnittsabnutzungen eine beträchtliche Länge besitzen. Für Sandkörner kann der Schüttwinkel in der Grössenordnung von 50 liegen. Die Oberfläche eines geschütteten Sandbettes würde somit relativ flach sein.
Bei Kalkteilchen kann der Schüttwinkel jedoch beispielsweise in der Grössenordnung von 35 5 liegen. Für rotgebrannten Dolomit kann der Schüttwinkel in der Grössenordnung von 100 liegen.
Obwohl es sich im allgemeinen als ausreichend erweist, wenn die Lufteinlassvorrichtungen längs der Diagonalen der Trichter verstellbar sind, wie dies vollständig erläutert wurde, können in einigen Fällen auch Unsymmetrien bezüglich der Diagonalen vorliegen. Für solche Fälle ist es zweckmässig, wenn eine weitere Verstellvorrichtung --81-- vorgesehen ist, wie dies Fig. 7 zeigt, mit deren Hilfe die Einlassleitung-43- gegenüber der Trichterdiagonalen verschwenkbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Kühlen einer strömenden Masse von Teilchen unterschiedlicher Grösse, mit einem Behälter, welchem die Teilchen von oben zuführbar sind, mit Trichtern am unteren Ende des Behälters, mit Entnahmeeinrichtungen unterhalb der Trichter und mit einem Gebläse zum Einleiten eines Gases in eine die Trichter umgebende Kammer, wobei die Trichter Gaseinlassschlitze, vorzugsweise durch Zweiteilung der Trichter gebildet, aufweisen, durch die ein Teil des Gases in den Behälter einleitbar ist, und oberhalb jedes Trichters mit dem Gebläse über eine Zuleitung verbundene, eine dachförmige Abdeckung aufweisende Einrichtungen zum Einleiten des andern Teiles des Gases in die Masse von Teilchen vorgesehen sind, dadurch ge ken n- zeichnet, dass diese Gaseinleit-Einrichtungen (39,44),
die vorzugsweise aus einer mittleren dachförmigen Abdeckung (39) und einem diese umgebenden Ring (44) bestehen, in horizontaler Richtung verstellbar sind.
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