DE102022209740A1

DE102022209740A1 - Dichtung für einen Drehrohrofen

Info

Publication number: DE102022209740A1
Application number: DE102022209740.8A
Authority: DE
Inventors: Ralf Osburg; Jochen Altfeld; Constantin Kimmig; Martin Uhde; Tommy Schafran; Peter Rickert
Original assignee: Thyssenkrupp Polysius GmbH; ThyssenKrupp AG
Current assignee: Thyssenkrupp Polysius De GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Drehrohrofen, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse 20 und ein Drehrohr 10 aufweist, wobei das Drehrohr 10 drehbar mit dem Gehäuse 20 verbunden ist, wobei zwischen Drehrohr 10 und Gehäuse 20 eine Drehrohrdichtung 50 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrohr 10 eine erste Dichtfläche 30 aufweist, wobei das Gehäuse 20 eine zweite Dichtfläche 40 aufweist, wobei die erste Dichtfläche 30 und die zweite Dichtfläche 40 bezogen auf einen Längsquerschnitt durch die Drehachse des Drehrohres 10 im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei die Drehrohrdichtung 50 zwischen der ersten Dichtfläche 30 und der zweiten Dichtfläche 40 angeordnet ist, wobei die Drehrohrdichtung 50 eine dritte Dichtfläche 60 und eine vierte Dichtfläche 70 aufweist, wobei die erste Dichtfläche 30 der dritten Dichtfläche 60 gegenüberliegend und die zweite Dichtfläche 40 der vierten Dichtfläche 70 gegenüberliegend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für einen Drehrohrofen.
Drehrohröfen werden beispielsweise in der Zementindustrie eingesetzt. Die Zementindustrie hat eine hohe CO₂-Emission, da zusätzlich zu dem aus dem Brennstoff stammenden CO₂ auch CO₂ aus dem Edukt, beispielsweise Kalk, beim Brennen freigesetzt wird. Daher ist derzeit das Bestreben, das CO₂ anschließend abzutrennen und nicht in die Umwelt gelangen zu lassen. Eine Technik hierfür, die sogenannte Oxyfuel-Technologie, setzt auf Einsatz von möglichst reinem Sauerstoff für den Prozess. Der Sauerstoff wird zu Kohlenstoffdioxid umgesetzt, sodass am Ende idealerweise das Gasgemisch aus Wasser und Kohlenstoffdioxid bestünde. Praktisch ist dieses in dieser Reinheit nicht zu realisieren. Jede Reduktion von Inertgas, beispielsweise Stickstoff, reduziert aber am Ende die Aufwände zur Abtrennung. Daher ist jeder nicht gewollte Gaseintrag in das Verfahren negativ.
Ein Punkt, an dem Luft in die Vorrichtung und damit in das Verfahren gelangen kann, ist zum Beispiel das Ende des Drehrohrofens (beziehungsweise beide Enden). Hier stößt der sich drehende Drehrohrofen an die feste Apparatur. Hinzu kommt, dass sich der Drehrohrofen, beispielweise durch Temperatur und Belastung in gewissem Umfang verformen oder durchbiegen kann, es also beispielsweise zu einer Taumelbewegung am Ende des Drehrohrofens beim Drehen kommen kann. Damit ist unter anderem auch der Winkel zwischen dem Drehrohr und dem Gehäuse nicht konstant. Zusätzlich kann beispielswiese eine Längen- und Umfangsdehnung aufgrund Erwärmung erfolgen.
Aus der EP 274 090 A2 ist eine Dichtung eines Drehrohrofens bekannt.
Aus der DE 10 2009 058 311 A1 ist ein Industrieofen mit einem Drehrohrofen bekannt.
Aus der DE 1 192 967 B ist eine Abdichtung für Drehöfen bekannt.
Aus der DE 31 14 695 A1 ist eine Vorrichtung zum Abdichten eines Spaltes bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungssysteme bieten beispielsweise eine ausreichende Abdichtung, um beispielsweise thermische Verluste zu reduzieren. Für eine anschließende CO₂-Abtrennung ist die Gasdichtigkeit der Abdichtung sowie dessen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit jedoch verbesserungsfähig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung bereitzustellen, die eine möglichst gute Abdichtung des Drehrohrofens, insbesondere gegen das Eindringen, insbesondere von Luft, in den Ofen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung, sowie den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Drehrohrofen auf. Bevorzugt handelt es sich um einen Drehrohrofen zur Herstellung von Zementklinker. Insbesondere dient die Vorrichtung dazu, den Drehrohrofen mit möglichst angereichertem Sauerstoff zu betreiben, um anschließend in kostengünstiger Weise das entstandene Kohlenstoffdioxid abtrennen zu können, damit dieses nicht in die Atmosphäre abgegeben wird. Dieses erfordert, dass das Eindringen von Luft aus der Umgebung und somit beispielsweise von Stickstoff (und Argon) möglichst reduziert werden soll. Insbesondere wird die Vorrichtung nach dem Oxyfuel-Verfahren betrieben. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse und ein Drehrohr auf. Das Gehäuse ist starr und stellt den Übergang zwischen dem Drehrohr und den weiteren Anlagenbestandteilen dar. Beispielsweise umfasst das Gehäuse den Ofenkopf (oder den Ofeneinlauf). Die Vorrichtung kann bevorzugt auch zwei Gehäuse aufweisen, eines an jedem Ende des Drehrohrs. Das Drehrohr weist üblicherweise ein schwaches Gefälle von beispielsweise ca. 3 bis 4 % auf. Zusätzlich kann es vorkommen, dass das meist sehr lange Drehrohr sich teilweise durchbiegt (beispielsweise aufgrund von Wärmeeinfluss), was zusätzlich zu einer Taumelbewegung des Drehrohrs im Bereich des Gehäuses führen kann. Das Drehrohr ist drehbar an dem Gehäuse derart verbunden, dass der Materialfluss gewährleistet ist. Die Verbindung ist üblicherweise sehr offen (mit einem großen Ausgleichsbereich, also eine lose Verbindung), um Bewegungen des Drehrohrs zu kompensieren. Wesentlich ist, dass der Feststoffstrom und größtenteils der Gasstrom durch die Verbindung geführt werden. Eine direkte, mechanische Verbindung zwischen dem Drehrohr und dem Gehäuse muss nicht gegeben sein und ist oft auch nicht vorhanden. Daher ist zwischen Drehrohr und Gehäuse eine Drehrohrdichtung angeordnet. Die Drehrohrdichtung führt herkömmlicherweise dazu, dass insbesondere möglichst wenig der kalten Umgebungsgase eindringen können und so eine Abkühlung bewirken würden.
Erfindungsgemäß weist das Drehrohr eine erste Dichtfläche auf. Weiter weist das Gehäuse eine zweite Dichtfläche auf. Die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche sind bezogen auf einen Längsquerschnitt durch die Drehachse des Drehrohres im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet. Die Rechtwinkligkeit kann nur bezogen auf den Querschnitt gegeben sein, da eines eine ebene Fläche und das andere die Oberfläche eines Zylindermantels (oder eine Oberfläche parallel zum Zylindermantel) darstellt. Die Drehrohrdichtung ist zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche angeordnet. Die Drehrohrdichtung weist eine dritte Dichtfläche und eine vierte Dichtfläche auf. Die erste Dichtfläche ist der dritten Dichtfläche gegenüberliegend und die zweite Dichtfläche ist der vierten Dichtfläche gegenüberliegend angeordnet.
Im Wesentlichen senkrecht bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der Winkel 90 ° ± 7 °, bevorzugt 90 ° ± 5 °, besonders bevorzugt 90 ° ± 3 °, beträgt.
Durch die im Wesentlichen rechtwinklige Anordnung ergibt sich eine hohe Flexibilität. Bei Bewegungen des Drehrohrs können sich die zwei senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen quer zur Drehachse gegeneinander verschieben und ebenso können die beiden koaxial zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen sich längs zur Drehachse gegeneinander verschieben. Durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs kann es zu einer Abweichung von der koaxialen Anordnung kommen. Damit kann durch die Anordnung von jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Paaren von Dichtflächen, wobei die Paare im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, selbst eine große Taumelbewegung des Drehrohrs unter Erhalt der Dichtwirkung ausgeglichen werden. Dabei sind die benachbarten Dichtflächen dann nicht mehr exakt parallel zueinander, sondern nur noch im Wesentlichen parallel zueinander, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Abweichung von der Parallelität bei ± 7 °, bevorzugt bei ± 5 °, besonders bevorzugt bei ± 3 °, liegt. Dadurch ist es nicht nur möglich, den Wärmeverlust wie herkömmlich zu minimieren, sondern insbesondere ein Eindringen von insbesondere Stickstoff an dieser Stelle weitestgehend zu verhindern.
Es ergeben sich zwei bevorzugte Ausführungsformen. Zum einen können die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche ringförmig (zylinderförmig) sowie die zweite Dichtfläche und die vierte Dichtfläche scheibenförmig ausgebildet sein. Dieses bedeutet, dass die erste Dichtfläche entweder auf der Oberfläche des Drehrohrs, bevorzugt aber beabstandet zu dieser Oberfläche koaxial das Drehrohr umgibt um selber von der dritten Dichtfläche koaxial umgeben wird. Hierdurch kann eine Verschiebung zwischen der ersten Dichtfläche und der dritten Dichtfläche entlang der Dichtflächen und damit in erster Näherung parallel zur Drehachse des Drehrohrs erfolgen. Gleichzeitig ist die zweite Dichtfläche scheibenförmig (und aufgrund der Neigung des Drehrohrs minimal aus der senkrechten Anordnung verkippt) am Gehäuse angeordnet. Die vierte Dichtfläche ist hierzu planparallel angeordnet, sodass zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche eine Bewegung senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs ausgeglichen werden kann. Die zweite alternative Anordnung stellt quasi eine Drehung aller Dichtflächen um 90° dar. Hierbei sind die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche scheibenförmig angeordnet. Beispielsweise kann die erste Dichtfläche senkrecht auf die Oberfläche des Drehrohrs aufgesetzt, insbesondere aufgeschweißt oder verschraubt sein. Hieraus ergibt sich eine vergleichsweise einfache Konstruktion der ersten Dichtfläche. Die zweite Dichtfläche und die vierte Dichtfläche sind ringförmig ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Dichtfläche als Rohr mit einem größeren Rohrdurchmesser als das Drehrohr ausgeführt und direkt mit dem Gehäuse verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drehrohr einen radialen Taumelschlag, also eine Bewegung um die Achse, auf, wobei die Ofenrohrdichtung ausgebildet ist dem radialen Taumelschlag des Ofenrohrs zu folgen, wobei der radiale Taumelschlag des Ofenrohrs mindestens ± 100 mm, bevorzugt mindestens ± 35 mm, weiter bevorzugt mindestens ± 15 mm, besonders bevorzugt mindestens ± 5 mm, beträgt. Weist das Drehrohr nur zwei Lagerungen auf, so ist ein Wert von mindestens ± 100 mm bevorzugt, weist das Drehrohr drei Lagerungen auf, so ist ein Wert von mindestens ± 35 mm bevorzugt. Als Taumelschlag ist die Auslenkung des Ofenrohres von der perfekten Kreisform mit der Drehachse in der Mitte nach Außen anzusehen. Das bedeutet insbesondere, dass die senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen zu einer Verschiebung um diesen Wert gegeneinander ausgebildet sein müssen. Ebenso müssen die Dichtflächen, welche im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Drehrohrs angeordnet sind, in der Lage sein, eine aus dieser Verschiebung resultierende Abweichung der Parallelität zueinander auszugleichen. Üblicherweise wird ein Taumelschlag von ± 150 mm, bevorzugt von ± 100 mm nicht überschritten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drehrohr eine axiale Planabweichung von mindestens ± 1 mm, bevorzugt von mindestens ± 10 mm, besonders bevorzugt von mindestens ± 20 mm, auf. Dieses bedeutet, dass sich die Länge des Drehrohrs nicht gleichmäßig ändert, beispielsweise bei Erwärmung verlängert. Kommt es beispielsweise zu Anhaftungen im Inneren des Drehrohrs, welche nur lokal begrenzt sind, so kann des Drehrohr an diesen Stellen kälter sein und daher sich weniger ausdehnen. Dadurch kommt es dazu, dass das Drehrohr am Ende eben nicht einen planen runden Querschnitt aufweist, sondern es eben um eine entsprechende Verschiebung kommt. Dieses hat einen direkten Einfluss auf die Dichtflächen, beispielsweise besonders stark, wenn die erste Dichtfläche senkrecht zu Drehachse des Drehrohrs angeordnet ist. Zusätzlich können auch weitere Wärmeeinflüsse, zum Beispiel Hitze vom Ofen und kalte Luft von außen, einen zusätzlichen negativen Einfluss auf die Dichtfläche haben und zu einer erhöhten Planabweichung führen. In diesem Beispiel müssen die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche dazu ausgebildet sein, eben diese Planabweichung auszugleichen und dennoch die Dichtwirkung aufrecht zu erhalten. Üblicherweise übersteigt die Planabweichung einen Wert von ± 35 mm nicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drehrohr eine Längenänderung zwischen 0 mm und 500 mm, bevorzugt 0 mm bis 750 mm, zwischen dem kalten Zustand (Umgebungstemperatur) und der Betriebstemperatur auf (beziehungsweise zu den meist um eine Zieltemperatur schwankenden aktuellen Temperatur im Betrieb). Entsprechend sind die parallel zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen ausgebildet, diesen Versatz beim Hochfahren und Runterfahren oder während des Betriebes auszugleichen. Insbesondere ist mindestens eine der beiden Dichtflächen entsprechend lang ausgebildet (bevorzugt die erste Dichtfläche oder die zweite Dichtfläche), damit eine seitliche Verschiebung der anderen Dichtfläche (bevorzugt der dritten Dichtfläche oder der vierten Dichtfläche) erfolgen kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Drehrohrdichtung wenigstens ein erstes Dichtelement an der dritten Dichtfläche und wenigstens ein zweites Dichtelement an der vierten Dichtfläche auf. Bevorzugt weist die Drehrohrdichtung wenigstens ein drittes Dichtelement an der dritten Dichtfläche und wenigstens ein viertes Dichtelement an der vierten Dichtfläche auf. Weiter bevorzugt weist die Drehrohrdichtung eine erste Gaszuführung und eine zweite Gaszuführung auf. Die erste Gaszuführung ist zur Zuführung von Gas in den von der ersten Dichtfläche, der dritten Dichtfläche, dem ersten Dichtelement und dem dritten Dichtelement umschlossenen Volumen ausgebildet. Die zweite Gaszuführung ist zur Zuführung von Gas in den von der zweiten Dichtfläche, der vierten Dichtfläche, dem zweiten Dichtelement und dem vierten Dichtelement umschlossenen Volumen ausgebildet. Besonders bevorzugt wird CO₂, kaltes Prozessgas, beispielweise aus dem Gasstrom hinter dem Vorwärmer, oder dergleichen verwendet. Bei einer Undichtigkeit gelangt so nur CO₂ oder sowieso im Prozess vorhandenes Gas in den Drehrohrofen. Damit wird die spätere Abtrennung von CO₂ nicht erschwert. Tritt aufgrund einer Undichtigkeit CO₂ in die Umgebung aus, so kann dieses ebenfalls als unkritisch gesehen werden, zumal dieses nicht die hohe Temperatur des Gases im Drehrohrofen aufweist. Hierdurch kann insbesondere das Eindringen von Stickstoff in den Drehrohroffen weitestgehend vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung Krafterzeugungsvorrichtungen auf. Die Krafterzeugungsvorrichtungen sind derart oberhalb der Dichtelemente angeordnet, dass die Dichtelemente durch die Krafterzeugungsvorrichtungen gegen die gegenüberliegende Dichtfläche angedrückt werden. Hierdurch ist eine besonders effiziente gasdichte Abdichtung möglich. Besonders bevorzugt steht jedes ringförmige Dichtelement mit einer Mehrzahl an Krafterzeugungsvorrichtungen in Kontakt. Um zusätzlich die Krafteinwirkung zu vergleichmäßigen, kann zwischen Dichtelement und Krafterzeugungsvorrichtung ein Ringelement angeordnet sein. Das Ringelement, beispielsweise aus Metall, sorgt für eine flächige Verteilung der durch die Krafterzeugungsvorrichtungen erzeugten punktförmigen Kraft. Das Ringelement kann einteilig, aber auch mehrteilig, insbesondere aus zwei bis 75 Ringelementbauteilen, ausgeführt sein. Beispielsweise kann eine Krafterzeugungsvorrichtung eine Feder aufweisen. Beispielsweise kann eine Krafterzeugungsvorrichtung schraubbar mit der Dichtfläche verbunden sein, wobei über das Einschrauben beispielweise ein Verschleiß des Dichtelements kompensiert werden kann. Gleichzeitig kann dann über die Position der Krafterzeugungsvorrichtung der Verschleiß beobachtet werden - je weiter die Krafterzeugungsvorrichtung nach Innen positioniert ist, umso stärker ist das Dichtelement verschlissen. Weiter kann oberhalb der Krafterzeugungsvorrichtungen ein Regelelement angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Seils oder Kabels, welches ringförmig alle Krafterzeugungsvorrichtungen umschließt. Das Regelelement ist zur Kraftbeaufschlagung auf die Krafterzeugungsvorrichtungen ausgebildet. Beispielsweise durch eine Verkürzung eines seilförmigen Regelelements werden alle Krafterzeugungsvorrichtungen in gleicher Weise mit Kraft beaufschlagt und so alle darunter angeordneten Dichtelemente in gleicher Weise stärker angedrückt. In gleicher Weise kann eine Entspannung des Regelelements zu einer Entlastung und somit zu einer geringeren Andruckkraft auf den Dichtelementen führen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Dichtfläche und/oder die vierte Dichtfläche ein erstes Seitelement und ein zweites Seitelement auf. Die Seitelemente sind derart angeordnet, dass die Dichtelemente nach Entfernung der Seitelemente ausgetauscht werden können. Hierdurch wird die Wartung vereinfacht. Als Seitelement kann beispielsweise eine abnehmbare Seitenwand angesehen werden. Gerade bei der koaxial zum Drehrohr verlaufenden Dichtfläche ist diese bevorzugt. Hierbei wird das Seitelement entlang der Drehachse verschoben, um so das Dichtelement freizugeben, sodass dieses ausgetauscht werden kann. Anschließend wird das Seitelement wieder zurück in Position verbracht und fixiert damit das Dichtelement.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Dichtfläche und/oder die vierte Dichtfläche ein Abstandselement auf. Das Abstandselement kann beispielsweise als Ring, als Seil, als Stift, als Schleißelement oder als Kugeln ausgeführt sein. Dadurch wird die Kraft durch das Abstandselement geführt, was den Verschleiß der Dichtelemente reduzieren kann. Zusätzlich kann hierdurch eine Zentrierung bezogen auf das Abstandselement sowie die Dichtelemente erreicht werden. Denn dann muss das Dichtelement nur noch mit der für die Abdichtung nötigen Kraft angedrückt werden.
Besonders bevorzugt ist das Abstandselement wenigstens teilweise abgerundet, im einfachsten Fall weist es einem runden Querschnitt auf. Hierdurch ist eine Kompensation bei einem Verkippen des Drehrohrs möglich, sodass auch eine durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs nicht mehr gegebene Parallelität zwischen der ersten Dichtfläche und der dritten Dichtfläche oder zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche in einfacher Weise ausgleichen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die im Wesentlichen parallel zum Drehrohr angeordnete dritte Dichtfläche oder vierte Dichtfläche eine Wölbung auf, ist also nicht eben. Hierdurch ist eine Kompensation bei einem Verkippen des Drehrohrs möglich, sodass auch eine durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs nicht mehr gegebene Parallelität zwischen der ersten Dichtfläche und der dritten Dichtfläche oder zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche in einfacher Weise ausgleichen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Anpressvorrichtung auf. Die Anpressvorrichtung ist insbesondere fest mit dem Gehäuse oder dem Fundament verbunden. Die Anpressvorrichtung ist über ein krafterzeugendes Anpresselement mit der senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs stehenden dritten Dichtfläche oder vierten Dichtfläche verbunden. Hierdurch kann in einfacher Form die für die Abdichtung benötigte Kraft erzeugt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Anpressvorrichtung auf. Die Anpressvorrichtung ist fest mit dem Drehrohr verbunden. Die Anpressvorrichtung ist über ein krafterzeugendes Anpresselement mit der im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs stehenden dritten Dichtfläche oder vierten Dichtfläche verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Gaskühlvorrichtung zur Kühlung der dritten Dichtfläche und/oder der vierten Dichtfläche auf. Bevorzugt erfolgt auch eine Kühlung der ersten Dichtfläche und/oder der zweiten Dichtfläche. Die Temperatur der Gase im Drehrohr übersteigt üblicherweise die 1000 °C, sodass eine Kühlung helfen kann, die Dichtung zu verbessern und Verschleiß zu verringern. Zusätzlich ermöglicht die Kühlung und die damit verbundenen reduzierten Temperaturen auch den Einsatz weiterer, weniger hitzebeständiger Materialien für die Dichtelemente.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Drehrohrdichtung kardanisch am Gehäuse befestigt. Hierdurch wird die Drehrohrdichtung aufgehängt und deren Gewicht durch das Gegengewicht kompensiert, sodass die Gewichtskraft der Drehrohrofendichtung wenigstens nicht vollständig über die dritte Dichtfläche und/oder vierte Dichtfläche auf das Drehrohr und/oder das Gehäuse übertragen wird. Hierdurch kann der Verschleiß deutlich reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Drehrohrdichtung kardanisch am Fundament befestigt. Dieses umfasst auch eine Abstützung über externe Bauteile. Hierdurch wird die Drehrohrdichtung aufgehängt oder abgestützt , sodass die Gewichtskraft der Drehrohrofendichtung wenigstens nicht vollständig über die dritte Dichtfläche und/oder vierte Dichtfläche auf das Drehrohr und/oder das Gehäuse übertragen wird. Hierdurch kann der Verschleiß deutlich reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Drehrohrdichtung über einen Seilzug mit Gegengewichten verbunden. Hierdurch wird die Drehrohrdichtung aufgehängt und deren Gewicht durch das Gegengewicht kompensiert, sodass die Gewichtskraft der Drehrohrofendichtung wenigstens nicht vollständig über die dritte Dichtfläche und/oder vierte Dichtfläche auf das Drehrohr und/oder das Gehäuse übertragen wird. Hierdurch kann der Verschleiß deutlich reduziert werden. Vorzugsweise kann die Drehrohrichtung über zwei Seilzüge mit zwei Gegengewichten verbunden sein, bevorzugt je eines seitlich des Drehrohrs.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Gehäuse und der zweiten Dichtfläche an der tiefsten Position ein Staubablass angeordnet. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, den aus dem Drehrohr ausgetragenen Staub zu entfernen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Drehrohrdichtung einen Staubablass auf. Dieses ist bevorzugt, wenn die Drehrohrdichtung einen sehr tief liegenden Bereich umschließt. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, den aus dem Drehrohr ausgetragenen Staub zu entfernen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Innengaszuführung auf. Die Innengaszuführung ist in dem Bereich zwischen Drehrohr, Drehrohrdichtung und Gehäuse angeordnet. Die Innengaszuführung dient insbesondere dazu, Staub wieder aufzuwirbeln und aus dem Bereich wieder auszutragen. Dazu kann die Innengaszuführung beispielsweise auch nur impulsweise betrieben werden.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

1 Vereinfachte Gesamtdarstellung
2 erstes Beispiel
3 zweites Beispiel
4 drittes Beispiel
5 Detailansicht
6 erstes Beispiel mit Taumelbewegung

Die Darstellungen sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Zur Vereinfachung wird nur ein kleiner Ausschnitt gezeigt.
In 1 ist eine erste vereinfachende Gesamtdarstellung gezeigt. Das Drehrohr 10 ist zwischen zwei Gehäusen 20 angeordnet, welche Einlauf und Auslauf darstellen. Im gezeigten Beispiel würde der Feststoffstrom von links oben nach rechts unten fließen, der Gasstrom vom rechts unten nach links oben. Üblicherweise ist im rechten Gehäuse 20 auch eine Brennvorrichtung zur Erzeugung der notwendigen thermischen Energie angeordnet. Das Drehrohr 10 selbst ist oft auf zwei oder mehr Lagern gelagert und wird an wenigstens einem dieser Lager angetrieben und damit in Drehung versetzt.
Im Folgenden wird die übliche Neigung des Drehrohrs, von beispielsweise 4 %, zur Vereinfachung weggelassen. Gleiche Bauteile sind zur Vereinfachung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die schematischen Darstellungen beziehen sich bevorzugt sowohl auf die Einlaufseite des Drehrohrs als auch auf die Auslaufseite des Drehrohrs.
Dargestellt ist ein Teil des Querschnitts senkrecht durch die Drehachse des Drehrohrs 10, wobei nur ein kleiner Ausschnitt des unteren Teils des Drehrohrs 10 und ein Teil des Gehäuses 20 dargestellt sind. Die gezeigte Drehrohrdichtung 50 wäre in erster Näherung entsprechend rotationssymmetrisch um die Drehachse des Drehrohrs 10 angeordnet.
In 2 ist ein erstes Beispiel gezeigt, bei dem die erste Dichtfläche 30 parallel zum Ofenrohr 10 verläuft und die zweite Dichtfläche 40 senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs 10. Zwischen dem Drehrohr 10 und der ersten Dichtfläche 30 ist ein Spalt, in welches ein Fluid, bevorzugt ein Gas, beispielsweise Luft oder Kohlenstoffdioxid, eingeblasen werden kann, um diverse Bauteile und damit auch die erste Dichtfläche zu kühlen. Die zweite Dichtfläche 40 ist beabstandet zum Gehäuse 20 angeordnet. Hierdurch kann zum einen die (hier nicht gezeigte) Neigung des Drehrohrs 10 ausgeglichen werden. Zum anderen wird es dadurch möglich, in diesem Bereich an der tiefsten Stelle einen Staubablass 120 anzuordnen, über welchen der insbesondere aus dem Drehrohr 10 ausgetragene Staub, der sich in diesem Bereich niederlässt, ausgetragen werden kann. Um diesen Effekt zu verstärken, kann die Vorrichtung eine Schutzvorrichtung 130, beispielsweise ein Staubschutzblech, aufweisen. Die Schutzvorrichtung 130 kann beispielsweise ein Staubschutzblech oder ein Hitzeschutzblech auf der Auslaufseite des Drehrohrs sein, oder zum Beispiel ein Überlaufschutz, Hitzeschutz oder ein Staubschutz auf der Einlaufseite des Drehrohrs sein.
Zwischen der ersten Dichtfläche 30 und der zweiten Dichtfläche 40 ist die Drehrohrdichtung 50 angeordnet. Die Drehrohrdichtung 50 weist eine dritte Dichtfläche 60 auf, welche parallel zur ersten Dichtfläche 30 angeordnet ist und eine rechtwinklig zur dritten Dichtfläche 60 angeordnete vierte Dichtfläche 70, welche wiederum parallel zur zweiten Sichtfläche 40 angeordnet ist. Kommt es jetzt zu einer Taumelbewegung des Drehrohrs 10, so kann sich die dritte Dichtfläche 60 parallel zur ersten Dichtfläche 30, also koaxial zur Drehachse des Drehrohrs 10 verschieben und gleichzeitig kann sich die vierte Dichtfläche 70 senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs parallel zur zweiten Dichtfläche 40 verschieben. Somit ist die Dichtwirkung auch gegeben, auch wenn sich das Drehrohr 10 verformt und dadurch eine Taumelbewegung aufweist. Bei einer Taumelbewegung kann es zu einer Verkippung des Drehrohrs 10 im gezeigten Bereich kommen, sodass die erste Dichtfläche 30 und die dritte Dichtfläche 60 dann nicht mehr exakt planparallel sind. Diese Verkippung kann aber über das runde Abstandelement 100 und die Dichtelemente 80 kompensiert werden, sodass die Dichtwirkung erhalten bleibt.
Um die Dichtwirkung zu verbessern, weisen die dritte Dichtfläche 60 und die vierte Dichtfläche 70 jeweils zwei umlaufende Dichtelemente 80 auf. Um die Dichtelemente 80 einfach austauschen zu können, weisen die dritte Dichtfläche 60 entfernbare Seitelemente 91 und die vierte Dichtfläche 70 entfernbare Seitelemente 92 auf. Die Seitelemente 91 der dritten Dichtfläche 60 weisen einen Abstand zur ersten Dichtfläche 30 auf. Hier übernimmt das Abstandselement 100 die Kraftschlussfunktion und ermöglicht über die runde Oberfläche eine gute Dichtigkeit zwischen der ersten Dichtfläche 30 und der dritten Dichtfläche 60 auch bei einem Verkippen der ersten Dichtfläche 30. Die Seitelemente 92 der vierten Dichtfläche 70 sind länger ausgeführt und übernehme somit die Kraftschlussfunktion, sodass auf ein Abstandselement 100 verzichtet werden kann.
Da die ringförmige Drehrohrdichtung 50 vorzugsweise teilweise mit ihrem Gewicht (insbesondere auf der nicht gezeigten Oberseite) auf die erste Dichtfläche 30 drückt, weist die dritte Dichtfläche 60 ein Abstandselement 100 auf, beispielsweise ein Stahlseil. Dadurch lastet die Kraft nicht hauptsächlich auf den Dichtelementen 80, wodurch diese nicht unnötig abgerieben werden und damit die Lebensdauer verlängert. Daher kann das Abstandselement 100 auch zur Zentrierung dienen. Das Abstandselement 100 ist daher im gezeigten Beispiel und bevorzugt mittig im der dritten Dichtfläche 60 angeordnet.
Um die Dichtigkeit zu optimieren, wird die vierte Dichtfläche 40 mittels einer Anpressvorrichtung 110 gegen die zweite Dichtfläche 40 drückt. Die Anpressvorrichtung 110 kann beispielsweise eine Zugfeder oder einen Pneumatikzylinder sein. Beispielsweise können drei bis zweiunddreißig, bevorzugt vier bis vierundzwanzig Anpressvorrichtungen 110 vorhanden sein, um eine möglichst gleichmäßige Kraft zu erzeugen.
3 zeigt ein zweites Beispiel, welches sich vom ersten Beispiel insbesondere dadurch unterscheidet, dass die erste Dichtfläche 30 als Ringscheibe auf das Drehrohr 10 aufgesetzt ist. Entsprechend ist auch die dritte Dichtfläche 60 senkrecht angeordnet. Die zweite Dichtfläche 40 ist entsprechend als Zylindermantel ausgebildet und weist einen größeren Durchmesser als das Drehrohr 10 auf. Dadurch ergibt sich insbesondere auch, dass die Anpressvorrichtung 110 in diesem Fall beispielsweise als Druckfeder oder als Pneumatikzylinder ausgebildet sein kann, um die dritte Dichtfläche 60 gegen die erste Dichtfläche 30 zu drücken. Im Unterschied zum ersten Beispiel ist der Staubablass in der Drehrohrdichtung 50 angeordnet, bevorzugt nahe am tiefsten Punkt des sich bildenden Innenraums.
4 zeigt ein drittes Beispiel, welches zwischen dem in 2 gezeigten ersten Beispiel und dem in 3 gezeigten zweiten Beispiel liegt. Im gezeigten dritten Beispiel sind alle Dichtflächen 30, 40, 60, 70 um 45 ° geneigt. Die erste Dichtfläche 30 steht senkrecht zur zweiten Dichtfläche 40. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass sich das Gewicht beziehungsweise der durch die Anpressvorrichtung 110 erzeugte Kraft gleichmäßig auf über die dritte Dichtfläche 60 und die vierte Dichtfläche 70 überträgt. Zusätzlich weisen sowohl die dritte Dichtfläche 60 als auch die vierte Dichtfläche 70 ein rundes Abstandselement 100 auf. Kommt es durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs 10 zu einer Verkippung, so verteilt sich der Winkel auf beide Seiten, sodass die Abweichung von der planparallelen Anordnung verringert wird.
In 5 ist beispielhaft eine erste Dichtfläche 30 und eine dritte Dichtfläche 60 im Detail gezeigt, wie diese im ersten Beispiel in 2 gezeigt ist. Analog könnte auch die vierte Dichtfläche 70 in dem in 3 gezeigten zweiten Beispiel aufgebaut sein. Zum einen ist hinter dem Dichtelement 80 ein Ringelement 82 angeordnet, beispielweise ein Metallband. Auf das Ringelement 82 drücken Krafterzeugungsvorrichtung 84, beispielsweise Federn, welche in die dritte Dichtfläche 60 eingeschraubt werden können. Diese punktuelle Kraft wird über das Ringelement 82 vergleichmäßigt, sodass das Dichtelement 80 gleichmäßig gegen die erste Dichtfläche 30 gedrückt wird. Und an der Stellung der Krafterzeugungsvorrichtung 84, spricht, wie weit die Krafterzeugungsvorrichtung 84 in die dritte Dichtfläche eingeschraubt ist, kann von außen der Verschleiß des Dichtelements 80 optisch erkannt werden. Alternativ kann die Krafterzeugungsvorrichtung 84 eine Messvorrichtung aufweisen, um die Position und damit den Verschleiß automatisch zu erfassen.
Zusätzlich ist eine Gaszuführung 150 gezeigt, über die beispielsweise Kohlenstoffdioxid oder Prozessgas in das umschlossene Volumen 140 eingeleitet werden kann. Insbesondere wird dadurch im umschlossenen Volumen 140 ein Überdruck zur Umgebung und zum Ofenrohr 10 erzeugt, sodass bei Undichtigkeit dieses eingeführte Gas entweicht. Dadurch wird zuverlässig ein Eindringen insbesondere von Stickstoff weitestgehend vermieden. Gelichzeitig kann eine Undichtigkeit, beispielweise bei dem Defekt eines Dichtelements sofort anhand des daraus resultierenden Gasstromes durch die Gaszuführung 150 erfasst werden.
6 zeigt das erste Beispiel bei einem durch (thermische) Verformung verkippten Drehrohr 10, was eine Taumelbewegung zur Folge hat. Durch das nun am rechten Ende nach unten verschobene Ende des Drehrohrs 10 ist zum einen die gesamte Drehrohrdichtung 50 nach unten verschoben, was daran gut zu erkennen ist, dass die vierte Dichtfläche 70 nicht mehr mittig auf der zweiten Dichtfläche 40 angeordnet ist. Zum anderen sind die erste Dichtfläche 30 und die dritte Dichtfläche 60 nicht mehr exakt parallel zueinander. Durch die runde Form des Abstandselements 100 und die angepressten Dichtelement 80 bleibt die Dichtwirkung jedoch.
Bezugszeichen

10: Drehrohr
20: Gehäuse
30: erste Dichtfläche
40: zweite Dichtfläche
50: Drehrohrdichtung
60: dritte Dichtfläche
70: vierte Dichtfläche
80: Dichtelement
82: Ringelement
84: Krafterzeugungsvorrichtung
91: Seitelement
92: Seitelement
100: Abstandselement
110: Anpressvorrichtung
120: Staubablass
130: Schutzvorrichtung
140: umschlossenes Volumen
150: Gaszuführung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 274090 A2 [0004]
DE 102009058311 A1 [0005]
DE 1192967 B [0006]
DE 3114695 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung mit einem Drehrohrofen, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (20) und ein Drehrohr (10) aufweist, wobei das Drehrohr (10) drehbar mit dem Gehäuse (20) verbunden ist, wobei zwischen Drehrohr (10) und Gehäuse (20) eine Drehrohrdichtung (50) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrohr (10) eine erste Dichtfläche (30) aufweist, wobei das Gehäuse (20) eine zweite Dichtfläche (40) aufweist, wobei die erste Dichtfläche (30) und die zweite Dichtfläche (40) bezogen auf einen Längsquerschnitt durch die Drehachse des Drehrohres (10) im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei die Drehrohrdichtung (50) zwischen der ersten Dichtfläche (30) und der zweiten Dichtfläche (40) angeordnet ist, wobei die Drehrohrdichtung (50) eine dritte Dichtfläche (60) und eine vierte Dichtfläche (70) aufweist, wobei die erste Dichtfläche (30) der dritten Dichtfläche (60) gegenüberliegend und die zweite Dichtfläche (40) der vierten Dichtfläche (70) gegenüberliegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (30) und die dritte Dichtfläche (60) ringförmig sowie die zweite Dichtfläche (40) und die vierte Dichtfläche (70) scheibenförmig ausgebildet sind oder die erste Dichtfläche (30) und die dritte Dichtfläche (60) scheibenförmig sowie die zweite Dichtfläche (40) und die vierte Dichtfläche (70) ringförmig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein erstes Dichtelement (80) an der dritten Dichtfläche (60) aufweist, wobei die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein zweites Dichtelement (80) an der vierten Dichtfläche (70) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein drittes Dichtelement (80) an der dritten Dichtfläche (60) aufweist, wobei die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein viertes Dichtelement (80) an der vierten Dichtfläche (70) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) eine erste Gaszuführung (150) und eine zweite Gaszuführung (150) aufweist, wobei die erste Gaszuführung (150) zur Zuführung von Gas in den von der ersten Dichtfläche (30), der dritten Dichtfläche (60), dem ersten Dichtelement (80) und dem dritten Dichtelement (80) umschlossenen Volumen (140) ausgebildet ist, wobei die zweite Gaszuführung (150) zur Zuführung von Gas in den von der zweiten Dichtfläche (40), der vierten Dichtfläche (70), dem zweiten Dichtelement (80) und dem vierten Dichtelement (80) umschlossenen Volumen (140) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (80) mit einer Krafterzeugungsvorrichtung (84) angedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dichtelement (80) und Krafterzeugungsvorrichtung (84) ein Ringelement (82) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtfläche (60) und/oder die vierte Dichtfläche (70) ein erstes Seitelement (91, 92) und ein zweites Seitelement (91, 92) aufweist, wobei die Seitelemente (91, 92) derart angeordnet sind, dass die Dichtelemente (80) nach Entfernung der Seitelemente (91, 92) ausgetauscht werden können.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtfläche (60) und/oder die vierte Dichtfläche (70) ein Abstandselement (100) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Anpressvorrichtung (110) aufweist, wobei die Anpressvorrichtung (110) fest mit dem Gehäuse (20) oder dem Fundament verbunden ist, wobei die Anpressvorrichtung (110) über ein krafterzeugendes Anpresselement mit der im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs (10) stehenden dritten Dichtfläche (60) oder vierten Dichtfläche (70) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Gaskühlvorrichtung zur Kühlung der dritten Dichtfläche (60) und/oder der vierten Dichtfläche (70) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Gaskühlvorrichtung zur Kühlung der ersten Dichtfläche (30) und/oder der zweiten Dichtfläche (40) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) kardanisch am Gehäuse (20) oder Fundament befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (20) und der zweiten Dichtfläche (40) an der tiefsten Position ein Staubablass (120) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung einen Staubablass aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Innengaszuführung aufweist, wobei die Innengaszuführung in dem Bereich zwischen Drehrohr (10), Drehrohrdichtung (50) und Gehäuse (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Krafterzeugungsvorrichtungen (84) ein Regelelement angeordnet ist, welches ringförmig alle Krafterzeugungsvorrichtungen (84) umschließt, wobei das Regelelement zur Kraftbeaufschlagung auf die Krafterzeugungsvorrichtungen (84) ausgebildet ist.