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Vorrichtung zum geregelten Austragen von Schüttgut Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum geregelten Austragen von Schüttgut mit einem umlaufenden zylindrischen
Behälter und mit einem Zuführrohr, das in den Behälter ragt.
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Bekannt ist eine Austragvorrichtung mit einer rotierenden Trommel,
deren eine Stirnseite offen ist und in welche ein Zuführrohr ragt, welches von den
Begrenzungswänden der Trommel mindestens einen solchen Abstand hat, daß beim Rotieren
der Trommel das Fördergut von ihren Wänden mitgenommen wird.
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Die Trommel rotiert hierbei um eine waagerechte Achse.
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Bekannt ist auch eine Anordnung, bei der die Trommel um eine senkrechte
Achse rotiert. Bekannt ist ferner die Höhenverstellung für das Zuführrohr.
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Bei den bekannten Anordnungen entstehen Schwierigkeiten hinsichtlich
des »Durchschusses « oder der »ungeregelten Austragung« aus dem Zuführrohr. Um einen
ungeregelten Durchschuß von Schüttgut aus dem Zuführrohr zu verhindern, muß der
Abstand zwischen den Seitenwänden und der Umfangswand der Trommel möglichst klein
gehalten werden. Erfahrungen haben gezeigt, daß enge Toleranzen zwischen dem ortsfesten
Teil und dem sich drehenden Teil selbst bei kurzer Betriebsdauer unvermeidlich einen
sehr starken Abriebverschleiß zur Folge haben, besonders wenn Schleifmaterialien,
wie Eisenerzteilchen, verwendet werden, die auch sehr schnell ein Verklemmen oder
Verkeilen zur Folge haben. Durch die engen Toleranzen werden auch die Schüttstoffteilchen
zerrieben, so daß viel Feinstoff erzeugt wird.
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Die Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß bei der
eingangs erwähnten Vorrichtung zum geregelten Austragen von Schüttgut die Drehachse
des Behälters geneigt ist, daß die Längsachse des Zuführrohres senkrecht über dem
tiefsten Punkt des Behälters liegt, daß der Boden des Behälters eine in seiner Mitte
gelegene Austragsöffnung aufweist und daß der Auslaß des Zuführrohres mindestens
so tief wie die unterste Kante dieser Austragsöffnung liegt.
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Bei dieser Ausführung wird ein ungeregelter Durchschuß von Schüttgut
dadurch verhindert, daß die Schüttgutteilchen geradlinig nach unten über das lotrechte
Zuführrohr in die Rinne des schrägliegenden Behälters geleitet werden. Da der Bodenauslaß
des Zuführrohres an oder unter der untersten Kante der in der Mitte des Bodens gelegenen
Austragsöffnung liegt, ist der Bodenauslaß des Zuführrohres in allen Richtungen
vollständig unbehindert, so daß sich die Schüttgutteilchen bei ihrem Fallen in die
Rinne des umlaufenden Behälters in alle Richtungen verteilen können.
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Die Schüttstoffteilchen werden dabei durch die sich drehende Rinne
des Behälters so lange nach oben gefördert, bis die Teilchen in einer nach unten
gerichteten schrägliegenden Drehbahn fließen und frei durch die in der Mitte gelegene
Austragsöffnung hindurchfallen. Es besteht daher keine Möglichkeit für eine verschleißende
Relativbewegung zwischen den Schüttgutteilchen und dem umlaufenden Behälter.
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Das freie Austragen der Schüttgutteilchen aus dem Zuführrohr ist im
wesentlichen unabhängig von dem Schüttwinkel des Schüttgutes.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Längsschnitt einer bevorzugten
Ausführung, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen innenliegenden Behälter der in Fig.
1 dargestellten Vorrichtung, wobei ein Teil dieses Behälters ausgebrochen ist, um
die Bewegung des Schüttgutes zu zeigen, Fig. 3 ein Längsschnitt durch eine weitere
Abänderung der Vorrichtung und Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt nach Linie 4-4
der Fig. 3.
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Ganz allgemein besteht die Vorrichtung aus einem drehbar aufgestellten,
vorzugsweise zylindrischen Behälter, der eine Drehung auf einer schräg gestellten
Achse ausführt und im Winkel zueinander aufgestellte Wandteile hat, die zwischen
sich eine kontinuierliche ringförmige Rinne begrenzen, die in Radialrichtung des
Behälters einen ungefähr V-förmigen Querschnitt aufweist. Ein Zuführrohr fördert
durch Eigengewicht einen eingeschlossenen Strom aus Schüttgut nach unten in den
verbreiterten Winkel raum, der sich am unteren Teil des Behälters befindet. Mindestens
die eine Stirnseite des umlaufenden Behälters weist eine Öffnung auf. Die Auslaßöffnung
des Zuführrohres ist mindestens so tief angeordnet wie die Ebene des untersten Teils
dieser Öffnung und hat außerdem von den Wänden des Behälters einen Abstand. Bei
der Drehung des Behälters auf seiner schräg angeordneten Achse wird das Schüttgut
von der Zuführstelle des eingeschlossenen Stromes in den Ringraum getragen und wird
infolgedessen in einer schrägliegenden Umlaufbahn so weit nach oben mitgenommen,
bis das Schüttgut aus der im Behälter befindlichen Öffnung mit einer Geschwindigkeit
oder in einer Menge ausgetragen werden, die derDrehungsgeschwindigkeit des Behälters
unmittelbar entspricht.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist in Fig. 1 und 2 in Verbindung
mit dem Austragen und Zuführen von körnigem Schüttgut einer Kontaktanlage dargestellt,
bei der das Schüttgut mit einem Gas in Berührung gebracht wird. Die dargestellte
Ausführung gehört zu einer zum Reduzieren von Eisenoxyderz dienenden Anlage, in
der Eisenerzteilchen mit einem Reduktionsgas in Berührung gebracht und dann aus
der Reduktionszone einer Herd- oder Schmelzzone zugeführt werden.
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Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem strömungsmitteldichten
äußeren Gehäuse 11 vorzugsweise zylindrischer Form mit einer Umfangsseitenwand 12,
einer unteren Stirnwand 13 und einer oberen Deckplatte 14, die mittels Schraubenbolzen
16 an dem geflanschten Endabschnitt der Umfangsseitenwand 12 befestigt ist. Innerhalb
des Gehäuses 11 ist ein umlaufender Behälter 17 auf einer schräg aufgestellten Achse
gelagert, die in der dargestellten Ausführung mit der Achse des Gehäuses 11 fluchtet.
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Vorzugsweise ist sowohl das Gehäuse 11 als auch der umlaufende Behälter
17 von zylindrischer Form. Der Behälter 17 hat eine Umfangsseitenwand 18 und eine
Querwand 19, die im dargestellten Beispiel eine untere Bodenwand des Behälters 17
ist. Mit anderen Worten: Sowohl die Seitenwand 18 als auch die Bodenwand 19 bestehen
aus Drehungsflächen in bezug auf die Achse des Behälters 17.
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Der Behälter 17 wird von einem Träger getragen, der aus mehreren
radial gerichteten, auf dem Umfang verteilten Armen 21 besteht, die von einer Antriebswelle
22 ausgehen und an der Bodenwand 19 des umlaufenden Behälters 17 befestigt sind.
Wassergekühlte Radiallager und Drucklager 23 und 24 lagern die Welle 22 und werden
von einem Gehäuse 26 getragen, das mit der Stirnwand 13 des Gehäuses 11 verbunden
ist. Wasser oder irgendeine andere Kühlflüssigkeit wird durch den Lageraufbau mittels
Rohrleitungen 27 in Umlauf gesetzt. Auf das Außenende der Welle 22 ist eine Riemenscheibe
22 aufgekeilt und wird an ihrer Stelle von einer Sperrmutter 29 gehalten. Auf diese
Weise ist eine Antriebsverbindung zu einer zweckdienlichen Antriebsquelle
(nicht
dargestellt) geschaffen. Vorzugsweise besteht diese Antriebsquelle aus einem Motor
mit veränderlicher Drehzahlregelung, so daß die Umlaufgeschwindigkeit des Behälters
17 sehr genau eingestellt oder geregelt werden kann.
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In der dargestellten Ausführung hat die Bodenwand 19 des umlaufenden
Behälters 17 eine Mittelöffnung31, so daß die Bodenwand 19 in Wirklichkeit eine
ringförmige Prallwand bildet. Infolge der Axialneigung des Behälters 17 begrenzen
die winklig zueinander gestellten Wände 18 und 19 (Fig. 1) eine kontinuierliche
ringförmige Rinne oder einen Raum 34, der in Radialrichtung des Behälters 17 einen
V-förmigen Querschnitt hat. Ein Zuführrohr 32 ist mit einem nur teilweise dargestellten
Behälter 33 verbunden, der einen Vorrat an körnigen Feststoffteilchen enthält. Beispielsweise
kann der Behälter 33 eine Reduktionszone enthalten, in der feste Eisenoxyderzteilchen
mit einem Gasstrom aus reduzierendem Gas in Berührung kommen, worauf die reduzierten
Eisenerzteilchen durch Eigengewicht im Rohr 32 nach unten fließen. Das Rohr 32 durchsetzt
strömungsmitteldicht den Deckel 14 des Gehäuses 11 in lotrechter Ausrichtung mit
dem Scheitel der V-förmigen Rinne 34. Das untere Ende oder Auslaßende des Rohres
32 liegt auf oder unter der Ebene des untersten Abschnittes der im Boden 19 befindlichen
Öffnung 31, so daß die Austragstelle des eingeschlossenen Schüttgutstromes in dem
verhältnismäßig breiten Wickelraum innerhalb der Umgrenzungen der die Rinne 34 bildenden
Wände 18 und 19 liegt. Wie später noch beschrieben, ist diese Aufstellung des Zuführrohrauslasses
32 in bezug auf die ringförmige Rinne 34 für das einwandfreie Arbeiten der Vorrichtung
sehr wichtig. Gewünschtenfalls können das Zuführrohr 32 oder der Behälter 33 mit
Rüttelvorrichtungen versehen sein, um die durch Eigengewicht erfolgende Abwärtsbewegung
des Schüttgutes zu erleichtern.
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Die Wirksamkeit der Vorrichtung beim Regeln der Schüttgutbewegung
hängt zwar von der Schrägeinstellung des umlaufenden Behälters 17 ab, doch ist die
genaue Neigungsgröße nicht wesentlich. Ganz allgemein kann die Achse des umlaufenden
Behälters vorzugsweise einen Winkel von etwa 30 Winkelgraden bis zu etwa 60 Winkelgraden
in bezug auf die Waagerechte haben. Für einen Behälter der dargestellten Form, bei
dem die die V-förmige Rinne 34 begrenzende Seitenwand 18 und der Boden 19 rechtwinklig
zueinander stehen, ist eine Winkelneigung von 45 Winkelgraden für die Drehachse
die günstigste und auch einfachste Stellung. Mit anderen Worten: Bei einer Winkelaufstellung
des umlaufenden Behälters 17 von 45 Winkelgraden ermöglichen Aufbau und Form eine
höchste Beschickung oder Zuführmenge für eine gegebene Ausrüstungsgröße.
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Da das untere Ende oder Auslaßende des Zuführrohres 32 unterhalb
der Kanten der kreisförmigen Rinne 34 liegt, wird um das Auslaßende des Zuführrohres
32 herum durch das Schüttgut eine »Abdichtung« gebildet, so daß das Ausströmen von
Gasen in einem gewissen Ausmaß geregelt wird.
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Dies ist natürlich sehr erwünscht bei einer Kontaktanlage für Gas
und Feststoffe. Der wichtigste Grund dafür, daß das Auslaßende des Zuführrohres
32 mindestens auf der Ebene des untersten Abschnitts der Öffnungen31 angeordnet
ist, liegt aber in der
Erzielung der Sicherheit, daß das Austragen
des Schüttgutes lediglich durch die Drehung des Behälters 17 erfolgt. Bei dieser
beschriebenen Aufstellung besteht wenig Möglichkeit oder gar keine Möglichkeit,
daß eine durch Eigengewicht ausgelöste Selbstbewegung von Schüttgut auf dem kürzesten
Wege unmittelbar aus dem Auslaß des Zuführrohres 32 zur Öffnung 31 erfolgt. Je nach
dem Schüttwinkel und anderen dem Schüttgut innewohnenden Eigenschaften würde es
in einigen Fällen möglich sein, das Auslaßende des Zuführrohres 32 etwas oberhalb
der untersten Ebene der Öffnung 31 aufzustellen, jedoch würde dies oft zu einer
»Kurzschluß«-Bewegung der Teilchen in Querrichtung vom Auslaß des Rohres 32 über
die Kante der Öffnung 31 führen, und diese Bewegung würde allein durch Eigengewicht
ausgelöst werden, nicht aber von der Drehung des Behälters 17 abhängen. Damit die
Sicherheit besteht, daß die gewünschte Betriebsart vor sich geht, und zwar ohne
Rücksicht auf die Teilchengröße oder den Schüttwinkel oder andere dem Schüttgut
innewohnenden Eigenschaften, muß die beschriebene Aufstellung eingehalten werden,
so daß also der Auslaß aus dem Zuführrohr 32 stets innerhalb des Umrisses der V-förmigen
Rinne 34 liegt.
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Es ist auch notwendig, daß der Auslaß des Zuführrohres 32 von den
die Rinne 34 begrenzenden Wänden 18 und 19 einen Abstand hat, so daß die Teilchen
des im Rohr 32 eingeschlossenen Schüttgutstromes durch Eigengewicht in die Rinne
34 fallen können. Sobald jedoch die Rinne 34 am untersten Teil des Behälters 17
mit Schüttgutteilchen gefüllt ist, kann ein weiteres Bewegen von Teilchen nur dann
erfolgen, wenn der Behälter 17 gedreht wird. Dreht sich der Behälter 17 (Fig. 2)
in Richtung des eingezeichneten Pfeiles, dann werden die innerhalb der Rinne 34
befindlichen Schüttgutteilchen von der Austragsstelle des Zuführrohres 32 in die
Rinne 34 wegbewegt. Bei der Drehung des Behälters 17 fördert die Reibungsberührung
zwischen den in der Rinne 34 befindlichen Stoffteilchen und den Wänden 18 und 19
des Behälters 17 die Teilchen in einer schrägliegenden Bewegungsbahn nach oben,
da sich der Behälter 17 um seine schrägliegende Achse dreht.
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Bei dieser nach oben und nach innen zur Achse des umlaufenden Behälters
17 erfolgenden Verlagerung der Schüttgutteilchen werden die Teilchen schließlich
über die Kante der Öffnung 31 hinweggetragen und fallen durch Eigengewicht zwischen
den auf Abstand stehenden Armen 21 hindurch in den Innenraum des Gehäuses 11. An
der Verbindungsstelle der Seitenwandl2 mit der Stirnwand 13 ist am unteren Teil
des Gehäuses 11 eine Austragsleitung 36 für die Feststoffe angeschlossen.
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Durch die Drehung des schräg angeordneten Zylinders 17 wird also
der mit Schüttgut gefüllte, unmittelbar unterhalb des Zuführrohres 32 liegende Abschnitt
der Rinne 34 ständig von der Entladestelle des Zuführrohres 32 wegbewegt, und ein
ungefüllter oder leerer Rinnenabschnitt wird ständig in eine Stellung unter den
Auslaß des Zuführrohres 32 gebracht, um den durch Eigengewicht aus dem Zuführrohr
32 strömenden Schüttgutstrom aufzunehmen.
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Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, befindet sich die eigentliche Oberlaufstelle
in der Öffnung 31 sowohl in Umfangsrichtung als auch in Aufwärtsrichtung in einem
ziemlich großen Abstand von dem Auslaß des
Zuführrohres 32, so daß daher kein direkter
Überlauf in Querrichtung an der Stelle kleinsten Abstandes des Zuführrohres 32 von
der Öffnung 31 erfolgen kann. Wie bereits erwähnt, wird eine »Kurzschluß«-Bewegung
über den kürzesten Abstand von Zuführrohr 32 zum Auslaß 31 dadurch verhütet, daß
das Auslaßende des Zuführrohres 32 mindestens so tief gestellt wird wie der unterste
Abschnitt der Öffnung 31. Bei stillstehendem Behälter 17 wird der unterhalb des
Auslasses von Zuführrohr 32 liegende Rinnenabschnitt der Rinne 34 gefüllt, so daß
kein weiteres Ausströmen von Schüttgut aus dem Zuführrohr 32 erfolgen kann.
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Nur bei Drehung des Behälters 17 werden die Schüttgutteilchen körperlich
in einer schrägliegenden Umlaufbahn bewegt, so daß ein Überlauf durch die Öffnung
31 hindurch erfolgt und ein neuer ungefüllter Abschnitt der endlosen Rinne 34 in
eine unterhalb des Zuführrohres 32 befindliche Stellung zur Aufnahme des eingeschlossenen
Schüttgutstromes gebracht wird.
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Ein vorteilhaftes Kennzeichen der Regelvorrichtung ist darin zu sehen,
daß über einen breiten Arbeitsbereich eine unmittelbare oder lineare Abhängigkeit
zwischen der ausgetragenen Schüttgutmenge und der Drehzahl oder der Drehgeschwindigkeit
des Behälters 17 besteht. Diese lineare Abhängigkeit ist sehr nützlich, da sie eine
genaue Regelung der Austragsmenge durch einen einzigen Ausrüstungsteil unter vielen
verschiedenen Betriebsverhältnissen ermöglicht. Die Vorrichtungen eignen sich also
zu Behandlungsvorgängen von Schüttgutteilchen, bei denen eine genaue Regelung sowohl
bei sehr geringen Mengen als auch bei sehr großen Mengen und auch bei Zwischenmengen
erforderlich ist.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß ein sehr
geringer Verschleiß oder Abrieb der Anlage selbst erfolgt, da die körnigen Schüttgutteilchen
keine zwischen Metallteilchen befindliche verengte Öffnung durchströmen müssen.
Die verbreiterte umlaufende Rinne 34 trägt vielmehr die Schüttgutteilchen frei von
dem Auslaß des Zuführrohres 32 weg, so daß sich diese Teilchen ohne Behinderung
über die Kante der Öffnung31 bewegen können. Ebenso erfolgt nur ein Mindestverschleiß
oder Mindestabrieb an den Schüttgutteilchen, so daß keine nachteilige Änderung in
der Teilchengröße des zu behandelnden Schüttgutes auftritt.
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Wie erwähnt, wird die Abgabemenge oder Austragsmenge des Schüttgutes
durch die Drehgeschwindigkeit des Behälters 17 geregelt, jedoch ist auch der Zwischenraum
oder Abstand zwischen dem Auslaßende des Zuführrohres 32 und den Wänden 18, 19 des
Behälters 17 von Wichtigkeit. In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung steht
das Zuführrohr 32 fest in bezug auf den Behälter 17, so daß also die Austragsmenge
des Schüttgutes vollständig von der Umlaufgeschwindigkeit des Behälters geregelt
wird.
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Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung ist dabei, daß sie unabhängig
von dem Schüttwinkel der zu bebehandelnden Teilchen arbeitet. Es sind daher keine
Einstellungen erforderlich, wenn verschiedenartige Teilchen, die verschiedene Schüttwinkel
haben, behandelt werden sollen. Dies steht im Gegensatz zu solchen Zuführvorrichtungen,
z. B. den drehbaren Fördertischen, in denen eine Einstellung des Abstandes zwischen
dem drehbaren Tisch und dem
Zuführrohr notwendig ist, wobei diese
Einstellung von den Eigenheiten und den Eigenschaften des zu behandelnden Schüttgutes
abhängt.
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Die Vorrichtung ist einfach im Aufbau, billig in ihrer Herstellung
und erfordert wenig Betriebskosten.
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Selbst mit außergewöhnlich stark verschleiß enden Teilchen, z. B.
körnigen Eisenerzteilchen, sind ausgezeichnete Ergebnisse erzielt worden. Infolge
des geringen Drehmomentbedarfs sind die Betriebskosten der Vorrichtung verhältnismäßig
niedrig, verglichen mit Förderschnecken od. dgl. Infolge der linearen Beziehung
oder Abhängigkeit zwischen der Austragsmenge und der Drehgeschwindigkeit kann eine
gegebene Vorrichtung einen weiten Bereich von Teilchengrößen und Teilchenarten behandeln
und kann mit gutem Vorteil sowohl bei großen als auch bei geringen Austragsmengen
an Schüttgut verwendet werden.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Abänderung der Vorrichtung,
in der das Zuführrohr lotrecht verstellbar ist, um den Zwischenraum zwischen dem
Austragsende oder Auslaßende des Zuführrohres und dem sich drehenden Behälter zu
regeln. Ein Trichter oder Behälter 43 enthält Schüttgutteilchen, die durch Eigengewicht
im festen Abschnitt des Zuführrohres 44 nach unten strömen. Ein beweglicher Rohrabschnitt
46 gleitet teleskopartig auf dem Abschnitt 44 und weist einen Außengewindeabschnitt
47 auf.
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Ein im Innengewinde und Außengewinde versehenes Schneckenrad 48, das
von zwei Trägern 49 getragen wird, greift mit seinem Innengewinde in das Außengewinde
47 des beweglichen Rohrabschnittes 46 ein.
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Eine waagerecht gelagerte Schneckenspindel 51 greift in das Außengewinde
des Schneckenrades 48 ein und wird durch einen umkehrbaren Motor 52 veränderlicher
Drehzahl getrieben. Das untere Ende des verstellbaren Rohrabschnittes 46 ragt in
den unteren Rinnenabschnitt eines drehbaren Behälters 53, der im Aufbau dem in Fig.
1 und 2 dargestellten Behälter 17 ähnlich ist.
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Mit dieser Ausführung kann ein breiter Bereich von Teilchengrößen
leicht bearbeitet werden. Soll beispielsweise unmittelbar nach Pulver- oder Feinkohle
eine Perl- oder Nuß-Kohle zugeführt werden, dann wird einfach die Stellung des Rohrabschnittes
46 geändert. Bei dieser Ausführung ist außerdem die Austragsmenge des Schüttgutes
nicht nur durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Behälters 53, sondern auch durch
Regelung des Zwischenraumes zwischen dem unteren Auslaßende des Rohrabschnittes
46 und den Wänden des Behälters 53 regelbar. Zur Erhöhung der Austragsmenge des
Schüttgutes kann die Drehgeschwindigkeit des Behälters 53 erhöht
werden oder der
Motor 52 kann so eingeschaltet werden, daß der Rohrabschnitt 46 gehoben wird, um
den Zwischenraum zwischen dem Ende des Zuführrohres und den Wänden des umlaufenden
Behälters 53 zu vergrößern. Zum Verringern der Austragsmenge wird die Drehgeschwindigkeit
des Behälters 53 herabgesetzt, oder der Motor 52 wird in der entgegengesetzten Richtung
eingeschaltet, um den Rohrabschnitt 46 zu senken und auf diese Weise den Zwischenraum
oder den Abstand zwischen dem Ende des Zuführrohres und dem umlaufenden Behälter
53 zu verringern.
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Die Erfindung ist zwar an Hand bestimmter Ausführungen beschrieben,
doch können verschiedene Abänderungen und gleichwertige Aufbauten verwendet werden,
ohne den in den Patentansprüchen wiedergegebenen Bereich der Erfindung zu verlassen.