DE102011001089B3

DE102011001089B3 - Trommelreaktor und Verfahren zum Drehen eines Trommelreaktors um seine Längsachse

Info

Publication number: DE102011001089B3
Application number: DE201110001089
Authority: DE
Inventors: Daniel Frerich; Ludwig Könning; Tobias Klegraf; Ernst Hoppe; Benjamin Berndzen; Torsten Loohß; Markus Berger
Original assignee: ThyssenKrupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-05
Also published as: WO2012119882A1

Abstract

Der erfindungsgemäße Trommelreaktor für mehlförmiges, körniges oder stückiges Gut mit wenigstens einem Antrieb zum Drehen des Trommelreaktors um seine Längsachse ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch wenigstens zwei Linearantriebe zum Drehen des Trommelreaktors und eine Steuereinrichtung zur individuellen Ansteuerung der Linearantriebe im Sinne einer ununterbrochenen Drehbewegung gebildet wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Drehen eines Trommelreaktors um seine Längsachse kommen wenigstens zwei Linearantriebe zum Drehen des Trommelreaktors zum Einsatz, die über eine Steuereinrichtung im Sinne einer ununterbrochenen Drehbewegung individuell angesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Trommelreaktor für mehlförmiges, körniges oder stückiges Gut und ein Verfahren zum Drehen des Trommelreaktors um seine Längsachse.
Bei Trommelreaktoren handelt es sich beispielsweise um eine Rohrmühle, eine Kühltrommel oder einen Drehrohrofen, wie sie beispielsweise in der Mineralsindustrie zum Einsatz kommen. Üblicherweise ist die Rotationsachse der Trommelreaktoren, in denen die thermische Behandlung (Drehrohrofen, Kühltrommel) oder die Mahlung unter Zuhilfenahme von Mahlkörpern (Rohrmühle) abläuft, horizontal oder geringfügig zur Horizontalen geneigt ausgerichtet. Mit der Neigung des zylindrischen Körpers wird das Material in einer Vorzugsrichtung gefördert.
Derartige Trommelreaktoren werden meist mit zwei, drei oder mehr Stützen auf Laufrollen ( DE 28 36 182 C2 ) oder Gleitschuhen gelagert, wobei als letzte Übersetzungsstufe ein Zahnkranz-Ritzelantrieb zum Drehen des Trommelreaktors um seine Längsachse zum Einsatz kommt. Kühltrommeln werden üblicherweise anstelle eines Ritzels mit einem Kettenantrieb in Drehung versetzt.
Ein Hauptantrieb bringt im Normalantrieb das Drehmoment in ein Hauptgetriebe ein, wo es umgesetzt und an das Ritzel bzw. den Kettenantrieb zum Antreiben des Zahnkranzes bzw. Trommelreaktors weiter geleitet wird. Bei einem Stromausfall oder dem Ausfall des Hauptantriebs übernimmt ein Hilfsantrieb die Funktion des Hauptantriebs. Er dreht aber üblicherweise nur mit etwa 1/10 der Nenndrehzahl. Der Hilfsantrieb wird mit Notstrom oder als Dieselmotor betrieben und kommt außerdem zum Anfahren des Trommelreaktors, für Wartungszwecke oder andere Einsätze zur Anwendung, die eine geringe Drehzahl oder ein hohes Drehmoment benötigen.
Dieses bekannte Antriebskonzept hat jedoch den Nachteil, dass es kein separates System gibt, welches einspringt, wenn das Hauptgetriebe zerstört ist, da der Hilfsantrieb mit dem Hauptgetriebe gekoppelt ist. Außerdem muss der Hauptantrieb das hohe Anfahrmoment übertragen und ist daher entsprechend groß auszulegen.
Zahnkranz und Ritzel müssen ferner mit den Taumelbewegungen des Trommelreaktors klarkommen. Dies bedeutet, dass nicht immer ein voller Kontakt zwischen Ritzel und Zahnkranz vorliegt und es zum so genannten Kantentragen kommt. Dies muss bei der Auslegung berücksichtig werden, so dass Zahnkranz und Ritzel größer und schwerer werden. Gerade im Mineralsbereich (z. B. Nickelofen) sind zudem sehr hohe Momente zu realisieren, so dass die erforderlichen Getriebe und Zahnkränze an ihre Auslegungsgrenze stoßen.
Aus der DE 30 31 154 C2 ist eine Drehrohrfeuerung für Müllbrennstoff mit einem intermittierend drehenden Drehrohr bekannt, wobei die Drehung über einen Sperrklinkenantrieb erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein effizienteres Antriebskonzept zum Drehen eines Trommelreaktors anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 8 gelöst.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann wenigstens ein für einen Nennbetrieb ausgelegter Hauptantrieb sowie ein durch die wenigstens zwei Linearantriebe gebildeter Hilfsantrieb vorgesehen werden. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird auch der Hauptantrieb durch Linearantriebe gebildet. In beiden Fällen wird ein Teil des hohen Anfahrdrehmoments durch wenigstens einen Linearantrieb übernommen, der unabhängig von einem etwaigen Hauptgetriebe funktioniert. Das Auslegungsmoment des Hauptantriebs kann somit entsprechend verringert werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Trommelreaktor kann zur thermischen Behandlung, zur Zerkleinerung, zur Sichtung oder zum Transport von Gut verwendet werden.
Die wenigstens zwei Linearantriebe stehen vorzugsweise mit dem Trommelreaktor über ein Koppelgetriebe, insbesondere ein am Trommelreaktor befestigtes Klinkenrad, in Verbindung. Sie können dabei in einem Winkel von +/–30°, vorzugsweise +/–15°, zur Tangente an den Trommelreaktor angeordnet werden. Das Koppelgetriebe zeichnet sich vorzugsweise durch einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen dem Trommelreaktor und den Linearantrieben aus.
Die Linearantriebe sind zwischen einer Antriebsstellung und einer Nichtantriebsstellung verstellbar, wobei die Linearantriebe in der Antriebsstellung mit dem Trommelreaktor zum Drehen desselben in Wirkkontakt stehen, während der Kontakt mit dem Trommelreaktor in der Nichtantriebsstellung aufgehoben ist.
Außerdem kann vorgesehen werden, dass die Hubgeschwindigkeit der Linearantriebe zur Realisierung unterschiedlicher Drehzahlen des Trommelreaktors variabel einstellbar ist.
Weiterhin kann wenigstens ein für einen Nennbetrieb ausgelegter Hauptantrieb sowie ein durch die wenigstens zwei Linearantriebe gebildeter Hilfsantrieb zum Einsatz kommen, wobei der Hilfsantrieb vom Hauptantrieb überholt werden kann. Auf diese Weise kann der Hauptantrieb mit einem entsprechend geringeren Antriebsmoment ausgelegt werden.
Sind sowohl für den Haupt- als auch für den Hilfsantrieb Linearantriebe vorgesehen, kann im Anfahrbetrieb des Trommelreaktors eine größere Anzahl Linearantriebe als im Normalbetrieb zum Einsatz kommen, wenigstens aber zwei Linearantriebe, um die ununterbrochene Drehbewegung aufrechtzuerhalten.
Kommen wenigstens drei Linearantriebe zum Einsatz, können sie im Reparatur- oder Wartungsfall derart angesteuert werden, dass einer der Linearantriebe repariert oder ausgetauscht werden kann, während die verbleibenden Linearantriebe die ununterbrochene Drehbewegung aufrechterhalten. Auf diese Weise können lange Stillstandszeiten vermieden werden. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass wenigstens zwei Linearantriebe unabhängig vom Versorgungsnetz mit Notenergie, z. B. durch einen Dieselmotor oder ein Notstromaggregat, versorgt werden können.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Seitenansicht eines Trommelreaktors,
2 eine schematische Detailansicht des Trommelreaktors mit einem Antrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Detailansicht eines Trommelreaktors mit einem Antrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Draufsicht der Linearantriebe,
5 eine Detailansicht eines Linearantriebes in der Antriebsstellung,
6 eine schematische Darstellung eines Anpresssystems des Linearantriebs,
7 eine Schnittdarstellung längs der Linie A-A der 5,
8 eine Detailansicht des Hilfsantriebes in der Nichtantriebsstellung,
9 eine Draufsicht eines Hilfsantriebes für beide Drehrichtungen.
Der in 1 dargestellte Trommelreaktor weist im Wesentlichen ein zylindrisches Rohr 1 auf, das auf mehreren Stützen bzw. Laufringstationen 2 drehbar um eine Längsachse 3 gelagert ist, wobei die Längsachse 3 horizontal oder etwas geneigt ausgerichtet ist. Ferner ist ein Antrieb 4 zum Drehen des Trommelreaktors um seine Längsachse 3 vorgesehen. Bei dem Trommelreaktor handelt es sich beispielsweise um eine Rohrmühle, eine Kühltrommel oder einen Drehrohrofen, der beispielsweise in der Mineralsindustrie, insbesondere bei der Reduktion von Nickelerz, zum Einsatz kommt.
2 zeigt eine schematische Detailansicht des Trommelreaktors im Bereich seines Antriebes 4, der hier einen herkömmlich ausgeführten Hauptantrieb 4a und einen mit wenigstens zwei Linearantrieben 5, 6 ausgebildeten Hilfsantrieb 4b umfasst. Der Hauptantrieb besteht im Wesentlichen aus einem drehfest mit dem zylindrischen Rohr 1 verbundenen Zahnkranz 7, einem Ritzel 8, einem Hauptgetriebe 9, einem Hauptmotor 10 und einer Steuereinrichtung 11.
Der Hilfsantrieb 4b umfasst neben den wenigstens zwei Linearantrieben 5, 6 ein Koppelgetriebe, insbesondere ein am Trommelreaktor befestigtes Klinkenrad 12. Die Linearantriebe 5, 6 werden über eine Steuereinrichtung 13, einen Motor 14 und eine Hydraulikpumpe 15 angesteuert. Das hohe Anfahrdrehmoment wird primär durch die Linearantriebe des Hilfsantriebs 4b aufgebracht, wobei der Hauptantrieb mitläuft und schließlich den Hilfsantrieb überholt, so dass dieser im Normalbetrieb (Nennbetrieb) abgeschaltet werden kann. Der Hauptantrieb 4a muss somit lediglich für den Nennbetrieb ausgelegt werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist eine Antriebsvariante gezeigt, bei welcher der gesamte Antrieb 4' über wenigstens zwei Linearantriebe 5, 6 erfolgt. Zweckmäßigerweise kommen jedoch 3, 4, 5, 6 oder mehr Linearantriebe zum Einsatz.
In den 4 bis 9 wird der wenigstens zwei Linearantriebe 5, 6 umfassende Hilfsantrieb 4b der 2 bzw. der Antrieb 4' gemäß 3 näher erläutert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Antrieb ein mit dem Trommelreaktor fest verbundenes Klinkenrad 12 sowie vier gleichmäßig über den Umfang des Klinkenrades 12 verteilt angeordnete Linearantriebe 5, 6, 5', 6' auf.
Das Klinkenrad 12 besteht beispielsweise aus zwei in einem Abstand zueinander stehenden Klinkenblechen 12a, 12b, in die Klinkenaussparungen 12c eingeformt sind. Die Linearantriebe 5, 6, 5', 6' sind möglichst tangential zum Klinkenrad 12 angeordnet und werden vorzugsweise durch Hydraulikzylinder gebildet. Dabei sind die Linearantriebe über einen gehäusefesten Schwenkbolzen 16 drehbar, vorzugsweise kippbeweglich gelagert.
Die Linearantriebe 5, 6, 5', 6' weisen Druckbolzen 17 auf, die in die Klinkenaussparungen 12c so eingreifen, dass die lineare Ausfahrbewegung der Linearantriebe in eine Drehbewegung des Trommelreaktors umgewandelt wird. Hat ein Linearantrieb seine Endlage erreicht, so zieht seine Kolbenstange 18 in ihre Ausgangslage zurück. Die Linearantriebe werden über ein Anpresssystem 19 in Richtung Längsachse 3 gedrückt, so dass der Druckbolzen 17 an der Außenkontur des Klinkenrades 12 entlang fährt und immer an dieser anliegt.
Nach dem Erreichen der Anfangsposition der Vorschubbewegung beginnt das erneute Ausfahren des Linearantriebs, so dass der Druckbolzen 17 in eine neue Klinkenaussparung 12c eingreift und die Drehung des Trommelreaktors fortgesetzt wird. Eine Steuereinrichtung 13 wertet Messsignale von einem Drehgeber und weiteren Sensoren (nicht dargestellt) aus, die Aufschluss über Positionen und Geschwindigkeiten des Trommelreaktors und der Linearantriebe 5, 6, 6', 7' geben. Somit regelt die Steuereinrichtung 13 die Verfahrwege der Linearantriebe 5, 6, 5', 6' und stimmt diese aufeinander ab, so dass alle Linearantriebe unterschiedliche Ausfahrweiten aufweisen. Damit ist es möglich, die Verfahrwege der Linearantriebe so zu kombinieren, dass immer drei der vier Linearantriebe ausfahren und das Klinkenrad 12 und damit den Trommelreaktor weiter drehen, während der vierte Linearantrieb im Eilgang zurückfährt und in eine neue Klinkenaussparung 12c eingreift. Hat dann der nächste Linearantrieb seine Endlage erreicht, fahrt dieser in seine Anfangsposition zurück und die übrigen drei setzen die Drehung fort. Dieses sukzessive Wechselspiel der Linearantriebe 5, 6, 5', 6' kann kontinuierlich erfolgen, so dass auch die Drehung des Trommelreaktors kontinuierlich und gleichförmig ausgebildet ist.
Wird der Antrieb 4 durch einen Hauptantrieb 4a und einen als Hilfsantrieb ausgebildeten Antrieb 4b gebildet (siehe 2), verfahren nach dem Anfahrvorgang des Trommelreaktors alle Linearantriebe in ihre Nichtantriebsstellung. Dabei werden die Druckbolzen 17 gegen den Druck des Anpresssystems 19 nach außen gedrückt und somit aus dem Eingriffsbereich des Klinkenrades 12 herausgeschwenkt (siehe Abstand A zwischen Klinkenrad und Linearantrieb in 8). In dieser Nichtantriebsstellung des Antriebes 4b kann das Klinkenrad 12 mit dem Trommelreaktor drehen, ohne dass die Druckbolzen 17 an das Klinkenrad 12 gedrückt werden und im Normalbetrieb ständig über die Klinken schlagen.
Der Antrieb 4b und der Hauptantrieb 4a sind zweckmäßigerweise so ausgelegt, dass ein fließender Übergang zwischen beiden Antriebsarten sichergestellt ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Klinkenrad, ähnlich wie bei einer Überholkupplung oder einem Freilauf, frei durchdrehen kann.
Zur besseren Kraftübertragung ist es sinnvoll, die Druckbolzen 17 in die Klinkenaussparungen 12c der beiden Klinkenbleche 12a, 12b greifen zu lassen. Dazu ist der Druckbolzenschaft 17a über ein Gelenkauge 17b mit der Kolbenstange 18 verbunden, so dass sich eine gleichmäßige Belastung der Klinkenaussparungen 12c der beiden Klinkenbleche 12a, 12b einstellt und ein weiterer Ausgleich von Taumelbewegungen des Trommelreaktors erfolgt. Durch Hülsen 17c, 17d auf dem Druckbolzenschaft 17a können die Materialien der Kontaktpartner aufeinander abgestimmt werden. Gleichzeitig ermöglicht dies einen leichten Austausch der Hülsen 17c, 17d bei Verschleiß am Druckbolzen 17.
Bei entsprechender Auslegung der Linearantriebe 5, 6, 5', 6' und der Steuereinrichtung 13 kann der Antrieb 4b zusätzlich zu seiner eigentlichen Funktion beim Anfahren des Trommelreaktors auch für Wartungsarbeiten genutzt werden. So ist es möglich, das zylindrische Rohr 1 in einer bestimmten Drehstellung zu positionieren oder im Bedarfsfall langsam zu drehen und diese Drehung zu regeln. Dadurch kann ein ansonsten benötigter, separater Wartungsantrieb entfallen.
Beim Antrieb 4' gemäß 3, wo sowohl für den Haupt- als auch für den Hilfsantrieb Linearantriebe vorgesehen sind, kommen zweckmäßigerweise im Anfahrbetrieb des Trommelreaktors wenigstens drei Linearantriebe zum Einsatz, so dass im anschließenden Normalbetrieb eine geringere Anzahl, aber wenigstens zwei Linearantriebe, tätig sind, um die ununterbrochene Drehbewegung aufrechtzuerhalten. Kommen wenigstens drei Linearantriebe zum Einsatz, können sie außerdem im Reparatur- oder Wartungsfall derart angesteuert werden, dass einer der Linearantriebe repariert oder ausgetauscht werden kann, während die verbleibenden Linearantriebe die ununterbrochene Drehbewegung aufrechterhalten.
9 zeigt eine Variante eines Klinkenrads 12' mit gegensätzlichen Klinken 12'd. Ordnet man neben den oben beschriebenen Linearantrieben 5, 6, 5', 6' wenigstens einen weiteren Linearantrieb 6'' gegensinnig an, so kann der Trommelreaktor in beide Drehrichtungen gedreht werden. In dieser Konstellation ist allerdings das oben erwähnte Überholen des Klinkenrades und das Entlangführen der Druckbolzen 17 an der Kante des Klinkenrades 12' nicht mehr möglich. Daher ist zumindest bei dieser Variante ein aktiv gesteuertes, radiales Ein- und Ausschwenken der Linearantriebe bzw. der entsprechenden Druckbolzen unabdingbar.

Claims

Trommelreaktor für mehlförmiges, körniges oder stückiges Gut mit wenigstens einem Antrieb zum Drehen des Trommelreaktors um seine Langsachse, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) durch wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zum Drehen des Trommelreaktors und eine Steuereinrichtung (13) zur zeitlich zueinander versetzten individuellen Ansteuerung der Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6') in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehbewegung gebildet ist, wobei wenigstens einer der Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') ein Zurückziehen aus seiner äußeren Endlage vollzieht, während wenigstens ein anderer der Linearantriebe seinen Arbeitshub noch ausführt.
Trommelreaktor für mehlförmiges, körniges oder stückiges Gut mit wenigstens einem Antrieb zum Drehen des Trommelreaktors um seine Längsachse, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) durch wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zum Drehen des Trommelreaktors und eine Steuereinrichtung (13) zur individuellen Ansteuerung der Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') im Sinne einer ununterbrochenen Drehbewegung gebildet ist, wobei die wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zum Ausgleich einer Taumelbewegung des Trommelreaktors kippbeweglich angeordnet sind.
Trommelreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') in einem Winkel von +/–30°, vorzugsweise +/–15°, zur Tangente an den Trommelreaktor angeordnet sind.
Trommelreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') mit dem Trommelreaktor über ein Koppelgetriebe, insbesondere ein am Trommelreaktor befestigtes Klinkenrad (12), in Verbindung stehen.
Trommelreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein für einen Nennbetrieb ausgelegter Hauptantrieb (4a) sowie ein durch die wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') gebildeter Hilfsantrieb (4b) vorgesehen sind.
Trommelreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zwischen einer Antriebsstellung und einer Nichtantriebsstellung verstellbar sind, wobei die Linearantriebe in der Antriebsstellung mit dem Trommelreaktor zum Drehen desselben in Wirkkontakt stehen, während der Kontakt mit dem Trommelreaktor in der Nichtantriebsstellung aufgehoben ist.
Trommelreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zum Ausgleich einer Taumelbewegung des Trommelreaktors kippbeweglich angeordnet sind.
Verfahren zum Drehen eines Trommelreaktors um seine Längsachse, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zum Drehen des Trommelreaktors zum Einsatz kommen, die über eine Steuereinrichtung (13) in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehbewegung individuell angesteuert werden, wobei sich wenigstens einer der Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') aus seiner äußeren Endlage zurückzieht, während wenigstens ein anderer der Linearantriebe seinen Arbeitshub noch ausführt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubgeschwindigkeit der Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zur Realisierung unterschiedlicher Drehzahlen des Trommelreaktors variabel eingestellt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein für einen Nennbetrieb ausgelegter Hauptantrieb (4a) sowie ein durch die wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') gebildeter Hilfsantrieb (4b) zum Einsatz kommen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (4b) vom Hauptantrieb (4a) überholt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Anfahrbetrieb des Trommelreaktors wenigstens drei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') zum Einsatz kommen und im anschließenden Normalbetrieb eine geringere Anzahl, aber wenigstens zwei Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6''), eingesetzt werden, um die ununterbrochene Drehbewegung aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Linearantriebe zum Einsatz kommen, wobei die Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') im Reparatur- oder Wartungsfall derart angesteuert werden, dass einer der Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') repariert oder ausgetauscht werden kann, während die verbleibenden Linearantriebe (5, 6, 5', 6'; 6'') die ununterbrochene Drehbewegung aufrechterhalten.