DE10196079B3

DE10196079B3 - Trommelofen und Türkonstruktion in einem Trommelofen

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Publication number: DE10196079B3
Application number: DE10196079.4T
Authority: DE
Inventors: Richard S. Slade; Robert J. Garrett; David P. LaVelle; Lee Newton; Joseph Wojciechowski
Original assignee: Aleris Recycling Inc
Current assignee: Real Alloy Recycling Inc
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: US6213763B1; US6705858B2; BR0109959A; DE10196079T1; MXPA02010092A; US20010038990A1; GB2376518B; CA2399749A1; CN1437694A; CA2399749C; AU4011401A; GB0220473D0; US6435864B2; US20030134249A1; GB2376518A; AU2001240114B2; US6530779B1; WO2001081847A1

Abstract

Trommelofen, umfassend: – einen Rahmen (22); – eine Trommel (40) zum Aufnehmen von zu schmelzendem Material; – Lager, die die Trommel (40) auf dem Rahmen (22) um eine nominal horizontale Achse drehbar lagern; – Halteelemente (26), die den Rahmen (22) und die Trommel (40) zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse (30), die sich senkrecht zur Drehachse der Trommel (40) erstreckt, halten; – zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (34) zum selektiven Betrieb, um den Rahmen (22) und die Trommel (40) um die Schwenkachse (30) zu schwenken; – eine Tür (46), um das vordere Ende der Trommel (40) normal zu schließen; gekennzeichnet durch: – einen Stützaufbau (66), der die Tür (46) am Rahmen (22) zur Schwenkbewegung um eine sich senkrecht zur Drehachse und zur Schwenkachse (30) erstreckende, nominal vertikale Achse zur Bewegung zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung in Bezug auf das vordere Ende der Trommel (40) hält; – eine an der Tür (46) angebrachte Heizvorrichtung (80) zum Beheizen des Inneren der Trommel (40), um in der Trommel (40) enthaltenes Material zu schmelzen; – zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (70) zur selektiven Betätigung, um die Tür (46) zwischen deren offenen Stellung und geschlossenen Stellung in Bezug auf das vordere Ende der Trommel (40) zu schwenken; und – eine an der Tür (46) angebrachte Gießtür (82) zur selektiven Betätigung zwischen offener und geschlossener Stellung, um das Entleeren von geschmolzenem Material aus der Trommel (40) zu erleichtern.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Trommelöfen des Typs, der beim Recycling von Aluminium verwendet wird, und insbesondere eine verbesserte Türkonstruktion, die in Verbindung mit Trommelöfen verwendbar ist, um deren Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Recycling von Aluminium schließt häufig die Verwendung von Trommelöfen ein Typischerweise werden Aluminiumschrott und/oder gebrauchte Produkte aus Aluminium in einem Trommelofen zum Schmelzen aufgenommen. Wenn das Schmelzen beendet ist, wird das geschmolzene Aluminium aus dem Trommelofen zur weiteren Bearbeitung ausgebracht.
Spezieller weisen Trommelöfen des zum Recycling von Aluminium verwendeten Typs eine große Trommel auf, die drehbar um eine Längsachse gelagert ist. Ein Ende der Trommel ist geschlossen, das andere Ende der Trommel wird normalerweise durch eine Tür verschlossen. Zu Beginn jedes Arbeitszyklus wird die Trommel nach oben gekippt, um mit zu schmelzendem Aluminium beschickt zu werden. Die Trommel wird in eine horizontale Stellung nach unten gekippt, und die Tür wird verschlossen. Die Temperatur innerhalb der Trommel wird anschließend genügend erhöht, um das darin aufgenommene Aluminium zu schmelzen. Nachdem das Aluminium geschmolzen ist, wird die Trommel nach unten gekippt, um das Aluminium zur weiteren Verarbeitung zu entleeren.
Bis jetzt wurden die zum Schliessen von Trommelöfen genutzten Türen während des Schmelzens von darin aufgenommenem Aluminium unabhängig von der Trommel des Ofens gelagert. Dies bedeutet, dass die Tür sowohl beim Beschicken der Trommel mit zu schmelzendem Aluminium als auch beim Entleeren des Aluminiums aus der Trommel völlig geöffnet sein muß. Die Notwendigkeit, die Trommel völlig zu öffnen, um einen Abfluss von geschmolzenem Aluminium daraus zu bewirken, ist nachteilig, weil sich die Trommel abkühlen kann, wodurch ein erhebliches erneutes Beheizen des nächsten Arbeitszyklus erforderlich wird.
Dieser Stand der Technik ist in GB 520 533 A sowie Artikeln beschrieben (S. Lavoie, J. Lachance, ”Five years of industrial experience with the plasma dross treatment process”, Third International Symposium an Recycling of Metals and Engineered Materials, 1995; M. G. Drouet et al., ”A rotary arc furnace for aluminum dross processing”, Third International Symposium an Recycling of Metals and Engineered Materials, 1995; H. Geus and V. Lussi, ”Process for the recovery of aluminum from dross without use of salt flux”, Third International Symposium an Recycling of Metals and Engineered Materials, 1995; G. Zammit, ”Sydney recycler installs major furnace”, in The Beverage Can; D. Grimm, ”A dross processor for the year 2000”, in Light Metal Age, August 1999; I. de Faro, ”Alumex: Brazil's newest aluminum recycling facility”, in Light Metal Age, August 1999; J. C. Daley, ”The evolution of rotary dross furnaces”, Dross Handling Resource Guide 10/2000; D. Yerushalmi, ”Recent advances in automated controls revolutionizing rotary furnace efficiency”, in Light Metal Age, August 2000).
Aus der DE 1 750 528 U ist ein Trommelofen mit einer drehbar gelagerten Trommel bekannt, die im Betrieb horizontal ausgerichtet ist. Am vorderen Ende der Trommel befindet sich eine Tür, die schwenkbar an der Trommel gelagert ist und zum Beschicken und Entleeren der Trommel benutzt wird. Zum Entleeren wird die gesamte Anordnung um eine horizontale Achse verschwenkt. Bei diesem Trommelofen muss die Tür vollständig geöffnet werden, um einen Abfluss von geschmolzenem Material aus der Trommel zu bewirken, was nachteilig ist. Denn dabei kann sich die Trommel erheblich abkühlen, weshalb für den nächsten Arbeitszyklus ein beträchtlicher und kostspieliger Heizaufwand erforderlich wird.
Die DE 695 04 309 T2 beschreibt einen drehbaren Offen mit einer endständigen Tür, die ebenfalls nur als Ganzes geöffnet werden kann. Diese Tür dient zum Ablassen von Krätzerückstand, wenn der Ofen gekippt wird, während flüssiges Metall über ein Abstichloch abgelassen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Trommelofen zu schaffen, der weniger Heizenergie verbraucht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Trommelofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Anspruch 7 betrifft eine Türkonstruktion für einen Trommelofen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine verbesserte dauerhafte Konstruktion für Trommelöfen, welche die vorhergehenden und andere Schwierigkeiten überwindet, die den Stand der Technik lange gekennzeichnet haben. Den breiteren Ausführungsformen der Erfindung entsprechend ist ein Trommelofen mit einer Tür vorgesehen, die zur Drehbewegung mit der Trommel zwischen ihrer nach oben geneigten Beschickungsstellung, ihrer horizontalen Schmelzstellung und ihrer nach unten geneigten Entleerstellung gelagert ist. Weil sich die Tür mit der Trommel dreht, ist es nicht notwendig, die Tür zum Entleeren von darin geschmolzenem Aluminium völlig zu öffnen. Vielmehr ist der untere Teil der Tür getrennt beweglich, um einen Abfluss von geschmolzenem Aluminium zu erlauben, wodurch in der Trommel Wärme zurückgehalten wird.
Nach spezielleren Ausführungsformen der Erfindung enthält ein Trommelofen eine Trommel, die auf einem Rahmen zur Drehbewegung zwischen einer nach oben geneigten Beschickungsstellung, einer horizontalen Schmelzstellung und einer nach unten geneigten Entleerstellung gelagert ist. Eine Tür für die Trommel ist auf dem gleichen Rahmen montiert wie die Trommel zur Drehbewegung mit dieser. Die Tür ist vollkommen beweglich, um das Beschicken der Trommel mit zu schmelzendem Aluminium leichter zu machen. Die Tür enthält eine Giesstür mit einem unteren Teil, der getrennt beweglich ist, um den Abfluss von geschmolzenem Aluminium aus der Trommel zu erleichtern.
Die Tür der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zum Beheizen des Inneren der Trommel, um das darin enthaltene Aluminium zu schmelzen. Typischerweise umfasst die Heizvorrichtung einen Brenner, der mit Erdgas betrieben wird, wobei jedoch in der praktischen Erfindung eine andere Heizvorrichtung genutzt werden kann. Die Heizvorrichtung wird nicht nur beim Schmelzen des in der Trommel aufgenommenen Aluminiums in Betrieb gesetzt, sondern auch beim Abfluss von geschmolzenem Aluminium aus der Trommel, so dass das Innere der Trommel beim Entleeren des Aluminiums nicht erheblich abgekühlt wird. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit von Trommelöfen mit einer Tür nach der vorliegenden Erfindung wesentlich erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein völligeres Verständnis der Erfindung kann man durch Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erhalten, in denen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Trommelofens, in dem eine Tür nach der vorliegenden Erfindung einbezogen ist und die die Tür in ihrer geschlossenen Stellung veranschaulicht;
2 eine der 1 ähnliche Darstellung, welche die Tür des Trommelofens in ihrer offenen Stellung darstellt;
3 eine Ansicht des Trommelofens der 1 von unten, die weiter die offene und die geschlossene Stellung der Tür der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Seitenansicht der Tür der vorliegenden Erfindung, die den Aufbau und die Wirkungsweise von deren Giesstür-Bauteil darstellt;
5 eine der 4 ähnliche Ansicht, die den Aufbau und die Wirkungsweise der Giesstür weiter veranschaulicht;
6 eine Draufsicht der Tür des Trommelofens der vorliegenden Erfindung;
7 eine Vorderansicht der Tür des Trommelofens nach der vorliegenden Erfindung;
8 die Seitenansicht eines Trommelofens mit der Tür der vorliegenden Erfindung, die den Ofen in seiner nach oben geneigten Beschickungsstellung darstellt;
9 die Darstellung eines Trommelofens mit der. Tür nach der vorliegenden Erfindung, die den Trommelofen in seiner horizontal angeordneten Schmelzstellung zeigt; und
10 eine Darstellung des Trommelofens der 8 und 9, die den Trommelofen in seiner nach unten angeordneten Entleerstellung und die Giesstür der Tür nach der vorliegenden Erfindung in ihrer offenen Ausführung veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug jetzt auf die Zeichnungen und insbesondere auf deren 1 und 2 ist ein Trommelofen 20 dargestellt, der die vorliegende Erfindung enthält. Der Trommelofen 20 umfasst einen Rahmen 22, der auf einer darunter liegenden Fläche 24 gelagert ist. Zwei Stützelemente 26 tragen das vordere Ende 28 des Rahmens 22 an Drehzapfen 30. Das hintere Ende 32 des Rahmens 22 wird durch fluidbetriebene Zylinder 34 gehalten, die wahlweise aus- und einfahrbar sind, um den Rahmen 22 und die dadurch getragenen Bauteile in Bezug auf die darunter liegende Fläche 24 um eine durch die Drehzapfen 30 gebildete, horizontale Achse zu drehen.
Der Trommelofen 20 enthält ferner eine Trommel 40, die Aluminium und/oder andere Materialien zum Schmelzen aufnimmt. Das hintere Ende 42 der Trommel 40 ist geschlossen. Das vordere Ende 44 der Trommel 40 ist normalerweise durch eine Tür 46 verschlossen. 1 stellt die Tür 46 in ihrer geschlossenen Stellung dar, und 2 veranschaulicht die Tür 46 in ihrer offenen Stellung.
Die Trommel 40 ist mit zwei Tragringen 50 versehen. Die auf dem Rahmen 22 angebrachten Traganordnungen 52 kommen mit den Tragringen 50 in Eingriff, um die Trommel 40 drehbar um eine ganz gering horizontal angeordnete Achse zu lagern, die sich senkrecht zu der durch die Drehzapfen 30 definierte Achse erstreckt. Die Trommel 40 wird durch einen Antriebsmechanismus 54 einschließlich eines Antriebsmotors 56 und eines Ritzels 58, das mit einem an der Trommel 40 angebrachten Zahnkranz 60 zum Eingriff montiert ist, um ihre Achse gedreht.
Die Beziehung der Tür 46 mit der Trommel 40 wird in 3 weiter veranschaulicht, in der die Tür 46 mit Strichlinien in ihrer geschlossenen Stellung und mit durchgezogenen Linien in ihrer offenen Stellung gezeigt ist. Die Tür 46 umfasst einen Schwenkarm 66, der die Tür 46 schwenkbar beweglich in Bezug auf den Rahmen 22 um eine ganz gering horizontal angeordnete Achse 68 hält, die sich senkrecht zur Drehachse der Trommel 40 und zur Achse der Schwenkbewegung der Trommel 40, wie sie durch die Drehzapfen 30 gebildet ist, erstreckt. Die Tür 46 wird durch einen fluidbetriebenen Zylinder 70, der sich zwischen dem Rahmen 22 und einem am Schwenkhebel 66 montierten Winkelhebel 72 zwischen ihrer offenen und geschlossenen Stellung geschwenkt.
Die Tür 46 des Trommelofens 20 ist in den 4, 5, 6 und 7 weiter veranschaulicht. Die Tür 46 trägt eine Heizvorrichtung 80, die die zum Schmelzen des Aluminiums und/oder anderen in der Trommel 40 enthaltenen Materials notwendige Wärme zuführt. Die Heizvorrichtung 80 kann einen nordamerikanischen ATP-Gasbrenner (anpassungsfähiges Wärmeprofil) für Erdgas mit geringem Stickoxid mit der Bezeichnung 4484-14 aufweisen. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung können in Abhängigkeit von ihren speziellen Anforderungen andere Typen und Arten von Heizvorrichtungen genutzt werden.
Der untere Teil der Tür 46 weist eine Giesstür 82 auf, die in 4 in ihrer offenen Stellung und in 5 in ihrer geschlossenen Stellung veranschaulicht ist. Die Giesstür 82 ist zur Schwenkbewegung um eine ganz gering horizontale Achse 84 zwischen den in den 4 und 5 dargestellten Positionen gelagert. Die Giesstür 82 wird durch einen fluidbetriebenen Zylinder 86 betätigt, der die Giesstür 82 durch ein Gestänge 88 in Gang setzt.
Der Betrieb des Trommelofens 20 und insbesondere dessen Tür 46 ist in den 8, 9 und 10 dargestellt, in 8 ist die Trommel 40 des Trommelofens 20 durch die Funktionsweise des fluidbetriebenen Zylinders 34 nach oben geschwenkt. Die Tür 46 wird durch die Funktionsweise des fluidbetriebenen Zylinders 70 in ihre offene Stellung geschwenkt. Das vordere Ende 44 der Trommel 40 wird dadurch zum Beschicken mit zu schmelzendem Aluminium und/oder anderen Materialien ganz geöffnet.
In 9 erstreckt sich die Drehachse der Trommel 40 in horizontaler Richtung. Der fluidbetriebene Zylinder 70 wird betätigt, um die Tür 46 zu schliessen. Der Antriebsmechanismus 54 wird betätigt, um die Trommel 40 um ihre Drehachse zu drehen, und die Heizvorrichtung 80 wird betrieben, um das Innere der Trommel 40 zu beheizen, wodurch deren Inhalt geschmolzen wird.
Nachdem der Inhalt der Trommel geschmolzen ist, werden die fluidbetriebenen Zylinder 34 betätigt, um die Trommel 40 in die in 10 dargestellte Stellung zu schwenken. Der fluidbetriebene Zylinder 86 wird betätigt, um die Giesstür 82 zu öffnen, worauf geschmolzenes Metall MM aus der Trommel 40 in einen geeigneten Aufnahmebehälter 90 entleert wird.
Beim Abfluss des geschmolzenen Metalls MM aus dem Inneren der Trommel 40 durch die jetzt offene Giesstür 82, bleibt die Tür 46 geschlossen. Beim Abfluss des geschmolzenen Metalls MM in den Behälter 90 wird die Heizvorrichtung 80 auf einem niedrigen Niveau betrieben. Weil die Tür 46 geschlossen bleibt und der Betrieb der Heizvorrichtung 80 fortgesetzt wird, bleibt das Innere der Trommel 40 beim Abfluss von geschmolzenem Metall aus dieser heiss. Auf diese Weise werden erhebliche Kosteneinsparungen erzielt, da es nicht notwendig ist, das Innere der Trommel 40 erneut zu beheizen, wenn die nächste zu schmelzende Materialcharge darin aufgenommen wird.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in der begleitenden Zeichnung veranschaulicht und in der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung beschrieben worden sind, wird verständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern für zahlreiche Umstellungen, Modifizierungen und Substitutionen von Teilen und Elementen geeignet ist, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims

Trommelofen, umfassend: – einen Rahmen (22); – eine Trommel (40) zum Aufnehmen von zu schmelzendem Material; – Lager, die die Trommel (40) auf dem Rahmen (22) um eine nominal horizontale Achse drehbar lagern; – Halteelemente (26), die den Rahmen (22) und die Trommel (40) zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse (30), die sich senkrecht zur Drehachse der Trommel (40) erstreckt, halten; – zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (34) zum selektiven Betrieb, um den Rahmen (22) und die Trommel (40) um die Schwenkachse (30) zu schwenken; – eine Tür (46), um das vordere Ende der Trommel (40) normal zu schließen; gekennzeichnet durch: – einen Stützaufbau (66), der die Tür (46) am Rahmen (22) zur Schwenkbewegung um eine sich senkrecht zur Drehachse und zur Schwenkachse (30) erstreckende, nominal vertikale Achse zur Bewegung zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung in Bezug auf das vordere Ende der Trommel (40) hält; – eine an der Tür (46) angebrachte Heizvorrichtung (80) zum Beheizen des Inneren der Trommel (40), um in der Trommel (40) enthaltenes Material zu schmelzen; – zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (70) zur selektiven Betätigung, um die Tür (46) zwischen deren offenen Stellung und geschlossenen Stellung in Bezug auf das vordere Ende der Trommel (40) zu schwenken; und – eine an der Tür (46) angebrachte Gießtür (82) zur selektiven Betätigung zwischen offener und geschlossener Stellung, um das Entleeren von geschmolzenem Material aus der Trommel (40) zu erleichtern.
Trommelofen nach Anspruch 1, bei dem die Vorrichtung zum selektiven Schwenken des Rahmens (22) und der Trommel (40) um eine Schwenkachse (30) zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (34) aufweist.
Trommelöfen nach Anspruch 1, bei dem die Vorrichtung zum selektiven Schwenken der Tür (46) zwischen ihrer offenen und geschlossenen Stellung in Bezug auf das vordere Ende der Trommel (40) zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (70) aufweist.
Trommelofen nach Anspruch 1, weiter mindestens einen fluidbetriebenen Zylinder (86) umfassend, um die Gießtür (82) selektiv zwischen ihrer offenen Stellung und geschlossenen Stellung zu bewegen.
Trommelofen nach Anspruch 1, bei dem die Heizvorrichtung (80) an der Tür (46) angebracht ist.
Trommelofen nach Anspruch 5, bei dem die Heizvorrichtung (80) einen Brenner aufweist.
Türkonstruktion in einem Trommelofen, wobei der Trommelofen (20) umfasst: eine rotierende Trommel (40), die ein geschlossenes hinteres Ende und ein normalerweise geschlossenes, sich öffnendes vorderes Ende aufweist; einen Rahmen (22), der die Trommel (40) drehbar um eine nominal horizontale Achse lagert; eine Vorrichtung (26, 34) zum selektiven Schwenken des Rahmens (22) und der Trommel (40) um eine horizontale Schwenkachse (30), die sich senkrecht zu der Drehachse erstreckt; und wobei eine Heizvorrichtung (80) zum Beheizen des Inneren der Trommel (40) vorgesehen ist, um darin aufgenommenes Material zu schmelzen; wobei die Türkonstruktion umfasst: – eine Tür (46), um das vordere Ende der Trommel (40) normal zu schließen; – einen Aufbau (66), der die Tür (46) an dem Rahmen (22) zur Schwenkbewegung zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung in Bezug auf das vordere Ende der Trommel (40) hält; – eine Gießtür (82), die an der Tür (46) vorgesehen ist; – einen Aufbau, der die Gießtür (82) an der Tür (46) zur Bewegung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung hält, was den Abfluss von geschmolzenem Material aus der Trommel (40) erleichtert.
Türkonstruktion nach Anspruch 7, bei der die Heizvorrichtung (80) an der Tür (46) montiert ist.
Türkonstruktion nach Anspruch 8, bei der die Heizvorrichtung (80) einen Brenner aufweist.
Türkonstruktion nach Anspruch 7, bei der die Tür (46) einen oberen Teil und einen unteren Teil aufweist und bei der die Gießtür (82) den unteren Teil der Tür (46) umfasst.
Türkonstruktion nach Anspruch 10, weiter umfassend einen Aufbau, der die Gießtür (82) an der Tür (46) zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse (84) hält.
Türkonstruktion nach Anspruch 10, weiter umfassend zumindest einen fluidbetriebenen Zylinder (86) zum selektiven Schwenken der Gießtür (82) zwischen ihrer offenen Stellung und ihrer geschlossenen Stellung.