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Wärmeaustausch-Vorrichtung mit einer um ihre Längsachse drehbaren>
ringförmigen Schachtkammer Die Erfindung betriftt eitle Wärmeaustausch-Vorrichtutig
mit einer um ihre LängsaQIlse>. drehbaren, ringförmigen Schachtkammer, welche oben
einen Einlaß für das zu behandelndQ Material und umen einen Auslaß zur Abführung
des behandelten Materials und zur Zuführung des BQhandlungsgases aufweist, wobei
der Auslaß durch dia Mittelöffnvng einer die Schachtkammer -unten abschlifflenden,
drehbaren, ringförmigen Herdplatte gebildet ist, Hauptanwendungsgebiot der Erfindung
ist die Herstellung von Portlandzement, Kalk u. dgl, sowie die Behandlung
von Erzen und Mitlerglien in einem Ofen.
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Es sind bereits Vorrichtungen zur Vorbehandlung von Rohmaterialien
bekannt, die eine drehbare Kammer oder eine drehbare Herdplatte aufweisen. Diese.
bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß die Rohmaterialien bei der
Behandlung einer verhältnismäßig starken Mahlwirkung ausgesetzt sind.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Vorbehandlung von Rohgut,
wie Rohzement, Kalkstein, Erz u. dgl., mittels der Abgase eines an# schließenden
Drehrohrofens, in welchem die Endbehandlung stattfindet, ist ein ringfbrmiger Schachtofen
mit einer Bodenplatte, auf der sich das Gut zu einem ringförmigen Bett aufbaut,
und einer AustragsvGrrichtung vorgesehen, die das Gut von der Bodenplatte herunterschiebt.
Bei dieser Vorrichtung ist vorgesehen, daß der ringförmige Schachtofen, die Bodenplatte
und die Austragsvorrichtung gemeinsam um die Schachtofenachse drehbar angeordnet
sind und die Austragsvorrichtung mehrere Austragselemente aufweist, die durch den
Umlauf des Schachtofens automatisch und aufeinanderfolgend betätigt werden.
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Bei der vorerwähnten Wärmeaustausch-VorrivIttung erfolgt der Austrag
des getrockneten Rohmaterials von der Grundplatte durch Austragselemente, die bevorzugt
Stößel besitzen, denen während des Umlaufs der Kammer eine hin- und hergehende Radialbewegung
erteilt wird. Man hat festgestellt, daß in der Praxis das Material leicht in den
Teilen des Ringraumes zum Stillstand kommt, auf die die Stößel nicht direkt einwirken,
so daß das Material auf der Grundplatte fest wird und mit Feinteilchen und angesammeltem
Staub zusammenbackt. Das führt dazu, daß ein beträchtlicher Teil des Ringraumes
für die Trocknung und Erwärmung des Materials unwirksam wird und daß nicht nur die
produktive Kapazität des W4rmeaustauschers verringert, sondern auch infolge der
Verringerung de,ir Durehlässigkeit der $chichtung die Differenz zwischen dem Gasdruck
unterhAlb und oberhalb der Materialschichtung anwächst. Um den gleichen Gasdurchsatz
aufrechtzuerhalte , muß dem Abzugsgebläse eine höhere Leistung zggeführt
werden. Dadurch werden die Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschers vrrrringert
und die Betriebskosten erhöht.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer W4rme austausch-Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung, bei der nur eine sehr geringe Mahlwirkung auftritt
und bei welcher der Mategialaustra gleich' --9 -
mäßig und kontinuierlich
längs des gesamten Umler Austragsöffnung in der Herdpla c oder fanges c
in,
dem Unterteil der Schachtkammer erfolgt.
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Hierzu sieht die Erfindung vor, daß sich die Schachtkammer und die
Herdplatte mit im wesent-.n gleicher Untlaufgeschwindigkeit drehen, ihre liche Drehar,hsen
parallel und gegeneinander versetzt sind, so daß beim Umlauf beider Elemente durch
gegenseitige Rgdialverschiebung Material von der
Herdplatte über den Inngnrand
der, H rdplattenöffnung ausgetragen wird, Eine be orzugte Ausführungsform der Erfindung
.v umfaßt einen vertikalen Schacht, in den das Material durch die Mittelöffnung
des Herdes ausgetragen wird und gleichzeitig das heiße Gas in die Schaphtkammer
eingeleitet wird, sowie eine Leitvorrichtunpoberhalb der Mündung des Schachtes in
der Schach& k,imm#--r, die, das Gas in die, sich in der Kammer bildende kingsr
#h- igh a leitet.
Bei einer weiteren Ausführungsforin ist vorgesehen,
daß nur der Herd direkt antreibbar ist und die Kammer während des Betriebes
durch Reibschluß über das Material mitnimmt.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 eine schematische vertikale Schnittansicht
einer Wärmeaustausch-Vorrichtung, die mit einem Drehrohrofen zusammenarbeitet und
gemäß der Erfindung ausgeführt ist, F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie
11-II der Fig. 1,
F i g. 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Wärmeaustausch-Vorrichtung gemäß der Erfindung und F i
g. 4 eine Detailansicht die eine Konstruktion zur verstellbaren Lagerung
der Rollen zeigt, die die Schachtkammer lagern. Die Spindeln, auf denen die Rollen
drehbar gelagert sind, sind exzentrisch angeordnet, so daß durch Drehung der Spindeln
die Lage der Rollen verstellt und dadurch das notwendige Spiel in der Dichtung zwischen
Schachtkammer und Herd eingehalten werden kann.
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F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Wärmeaustausch-Vorrichtung
A, die mit einem nicht gezeigten Drehrohrofen von üblicher Bauart verbunden
ist.
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Das kugelige oder granulierte Rohmaterial wird mit der gewünschten
Geschwindigkeit durch einen Trichter D mit einer umlaufenden Gasschleuse
E
aufgegeben, die mit dem Oberteil der Wärmeaustausch-Vorrichtung
A in Verbindung steht.
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Die Wärmeaustausch-Vorrichtung umfaßt einen Herd 1 und eine
Schachtkammer 2, die auf den Herd passend aufgesetzt ist. Oben an der Kammer
ist ein feststehendes Dachteil 3 angeschlossen, aus dem die Trocknungsgase
durch einen Abzug 4 abgeführt werden, der zu einem Schornstein H führt. In dem
Ab-
zug 4 ist ein Gebläse F angeordnet das den Abzug der heißen Gase und ihren
Durchsatz durch das Bett von Rohmaterialkugeln auf dem Herd und innerhalb der Schachtkammer
unterstützt, wie im folgenden noch näher beschrieben wird.
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Der als Ring ausgebildete Herd 1 weist eine zentrale Öffnung
5 zum Austrag des erwärmten und getrockneten Rohmaterials auf. Durch
diese Öffnung fällt das Rohmaterial in den Schacht S und dann in den nicht gezeigten
Drehrohrofen. Das obere Ende des Ofens ist von einem Gestell umgeben, das eine horizontale
Plattform 7 aufweist, in der der senkrechte Schacht S zentral angeordnet
ist. Auf der Plattform 7 ist konzentrisch zur Öffnung 5 durch eine
Reihe von Rollen 9 eine kreisförmige Führungsbahn geschaffen. Die Rollen
9 weisen in der gezeigten Ausftihrungsforni eine konische Form auf und lagern
den Herd 1. Letzterer trägt auf seiner Unterseite einen Stahlring
8, der mit den Rollen im Ein-griff steht. Zusätzlich zu den Lagerrollen
9 ist eine Reihe von Druckrollen 10 vorgesehen, die mit dem äußeren
Umfang des Ringes 8 im Eingriff stehen und mittels der der Herd in bezug
auf seine durch die Linie x-x angedeutete Drehachse genau zentriert gehalten wird.
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Die Schachtkammer 2 weist einen vertikalen Wandabschnitt
11 und sich entgegengesetzt verjüngende konische Abschnitte 12 auf. Auf der
Außenseite des senkrechten Abschnittes 11 sind die Konsolen 13 befestigt,
die einen Lagerring 14 tragen, der mit den oberen und unteren Rollensätzen
15 und 16
irn Eingriff steht, welche drehbar auf den Spindeln
17 gelagert sind, die durch innere Rahmenständer 18 auf der Plattform
7 getragen werden.
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Zusätzlich zu den Lagerrollen 15 und 16 wird die Schachtkammer
2 durch eine Reihe von Druckrollen 20 genau zentriert gehalten, die von den Ständern
18
des Innenrahmens getragen werden.
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Die Schachtkammer2 wird somit in bezug auf ihre Drehachsey-y genau
zentriert gehalten. Diese Drehachse ist zu der Drehachse x-x des Herdes versetzt
angeordnet, wie aus F i g. 2 hervorgeht. Sowohl die Lagerrollen
9 als auch die Druckrollen 10 für den Herd 1 sind zweckmäßig
auf einem Zwischenrahmen 27 gelagert, der als Ganzes quer verstellt werden
kann, um die Drehachse des Herdes 1 in bezug auf die Drehachse der Schachtkammer
2 auszurichten; beispielsweise mittels geeignet angeordneter Böcke, von denen einer
bei 28 in F i g. 1 angedeutet ist.
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Weiterhin können für eine relative Vertikalverstellung der Schachtkammer
2 und des Herdes 1 Einrichtungen vorgesehen sein, zwischen deren Berührungsflächen
sich eine nicht dargestellte Luftdichtung befindet. Diese Einstellmöglichkeit ist
wünschenswert, um eine Lastübertragung von der Schachtkammer auf den Herd auszuschalten,
wodurch eine übermäßige Reibung erzeugt werden könnte, wenn sich die beiden Teile
relativ zueinander bewegen.
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Innerhalb der Schachtkammer 2 befindet sich eine innere Leitfläche
21, die ein Teil eines Domes 22 bildet, der mit dem oberen konischen Abschnitt 12
des Tiegels 2 einen ringförmigen Durchlaßweg 24 bildet, in dem der Wärmeaustausch
zwischen den aufsteigenden heißen Gasen aus dem Ofen und dem absinkenden Rohmaterial
erfolgt.
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Die Schachtkammer 2 und die Leitfläche 21 können aus Stahl hergestellt
sein und ihre Arbeitsflächen mit einer Schicht 25 aus hitzebeständigem Material
und einer Schicht 26 aus isolierendem Material in der Form einer selbsttragenden
Wölbung überzogen sein.
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Das Domteil 22 kann von drei oder mehr Konsolen 26a getragen werden,
die eine nachgiebige oder gleitende Expansionsverbindung enthalten, um unterschiedliche
Ausdehnungen zwischen dem Domteil und dem Tiegel 2 zu ermöglichen.
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Nach F i g. 1 sind sowohl der Herd 1 als auch die Schachtkammer
2 an ihren Verbindungsstellen mit dem vertikalen Schacht S und dem feststehenden
Oberteil 3 jeweils mittels Dichtungen abgedichtet, die bei 30 und
31 angedeutet sind und normale Streichkontakt-, Sand- oder Wassertrogdichtungen
sein können.
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Zur Drehung der Schachtkammer 2 und des Herdes 1 können gesonderte
mechanische Antriebe vorgesehen werden, die entweder durch Zahnräder oder durch
Reibrollen, welche ebenfalls Lagerrollen sein können, übertragen werden. Man hat
festgestellt, daß es unter normalen Betriebsbedingungen ausreicht, den Antrieb entweder
auf den das Unterteil bildenden Herd 1 oder auf die das Oberteil bildende
Schachtkammer 2 auszuüben, da infolge des Reibschlusses zwischen den beiden Teilen
und der darin enthaltenen Schichtung von Rohmaterial das andere Teil mitgenommen
wird.
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In der veranschaulichten Ausführungsforin der Erfindung wird der Herd
mittels eines Elektromotors N über ein Untersetzungsgetriebe R angetrieben.
Auf der Austrittswelle des Getriebes sitzt ein
Ritzel
33, das mit einem verzahnten Antriebsring 34 auf dem Umfang des Herdes
1 kämmt.
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Durch die Erfindung ist also eine aus zwei Teilen bestehende Wärmeaustauschkammer
geschaffen, bei der das untere Teil 1 den Herd mit einer passenden zentralen
Austragsöffnung und das andere Teil die Schachtkammer 2 bilden. Beide Teile
1 und 2 werden ungefähr mit gleicher Geschwindigkeit gedreht und haben an
ihrer Verbindungsstelle eine Luftdichtung, die ganz allgemein bei 35 angedeutet
ist.
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Beim Betrieb wird das Rohmaterial, das die Form von Kugeln haben kann,
in den Innenraum des feststehenden Teiles 3 der Wärmeaustausch-Vorrichtung
durch den Trichter D und die umlaufende Gasschleuse E aufgegeben und
fällt von dort in den konisch geneigten Abschnitt des Verteilerdomes 21, von wo
es nach unten den Ringraum 24 passiert und sich allmählich auf der Oberfläche
32 des umlaufenden Herdes 1 aufsetzt, so daß ein dicht gepacktes Materialbett
auf dem Herd gebildet wird, von dem das Material durch die zentrale öffnung ausgetragen
wird. Beim Betrieb kann sich das Material so weit aufbauen, bis es eine Höhe von
ungefähr der halben Höhe des Ringraumes 24 erreicht. Diese Schichtung wird durch
die auf den Materialaustrag abgestimmte Materialaufgabe ständig eingehalten.
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Infolge des Merkmals, daß der Herd 1 und die ihm zugeordnete
Schachtkammer 2 zur Drehung um die gegeneinander versetzten Drehachsen x-x, y-y
gelagert sind, entsteht eine Relativverschiebung des Bodens 1 des Herdes
gegenüber der Schachtkammer 2 mit dem Ergebnis, daß das Material von dem Herd
1
in den Teil des Herdes heruntergedrängt wird, der der Fläche maximaler Exzentrizität
gegenüberliegt. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden erzielt, wenn die beiden Achsen
um einen Betrag von ungefähr 75 mm gegeneinander versetzt sind.
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In der in F i g. 3 dargestellten weiteren Ausführungsform der
Wärmeaustausch-Vorrichtung weist das mit 36 bezeichnete Wandteil der Kammer
eine zylindrische Gestalt auf. Der Mitteleinbau wird von oben mittels einer senkrechten
Welle 37 getragen, die in den Lagern 38 an einem Querträger
39 auf den Ständern 18 aufgehängt ist. Bei dieser Ausbildungsform
ist der Gasabzug 40 an einer Stelle in der Nähe des Umfangs des feststehenden Teiles
3 angeordnet.
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Die Austragsgeschwindigkeit aus der Wärmeaustausch-Vorrichtung ist
proportional zu dem Versetzungsabstand zwischen den vertikalen Achsen des Herdes
1 und der Schachtkammer 2 und der Drehzahl. Die Austragsgeschwindigkeit kann
daher in der Vorrichtung dadurch verändert werden, daß entweder die einzelnen Teile
so gelagert werden, daß die Versetzung der vertikalen Achsen unter Konstanthaltung
der Drehzahl verändert werden kann, oder daß die Versetzung konstant bleibt und
die Drehzahl verändert wird oder daß beide Maßnahmen kombiniert werden. Die Dichtung30
zwischen dem SchachtS und dem Unterteil oder dem Herd 1 wird durch einen
ringförmigen Trog gebildet, der durch einen Flansch auf der Außenseite der Wandung
des Schachtes S entsteht und in den ein Flansch eintaucht, der an der Unterseite
des Herdes 1 befestigt ist. Die Dichtung 31 zwischen dem feststehenden
Teil 3 der Wärmeaustausch-Vorrichtung und der Schachtkammer 2 wird durch
eine ähnliche Wandverlängerung an der Schachtkammer und einen damit zusammenwirkenden,
herabhängenden Flansch gebildet.
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In einigen Fällen ist es wünschenswert, die Schachtkammer und den
Herd durch eine Reihe angelenkter oder flexibler Verbindungsglieder zu kuppeln und
dadurch sicherzustellen, daß die beiden Teile ohne erheblichen Schlupf zusammen
umlaufen.