DE1501421A1

DE1501421A1 - Waermeuebertragereinrichtung und Ofen zum Waermebehandeln und Verbrennen von Material

Info

Publication number: DE1501421A1
Application number: DE19661501421
Authority: DE
Inventors: Rusk Glenn O
Original assignee: RUSK GLENN O
Current assignee: RUSK GLENN O
Priority date: 1965-05-25
Filing date: 1966-04-28
Publication date: 1969-11-06
Also published as: US3254881A; GB1148452A

Description

DR. M ULLER-BOR^ DlPLlNQ. GRALFS DR. MANITZ _l PATENTANWÄLTE

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27. April 1966 Al/Gö - R 252

GIiENN 0. RUSK

396 Bleecker Street

New York, New York 10014 / USA

Wärmeübertragereinrichtung und Ofen zum Wärmebehandeln und Verbrennen von Material

Priorität: USA vom 25. Mai 1965, Nr. 463 4-57

Die Erfindung bezieht sich, auf Warmeubertragungseinrich- ■ tungen und betrifft insbesondere einen Erhitzungsofen, wie er zum Verbrennen eines fortlaufenden Stroms von festem oder flüssigem Material, wie beispielsweise Abwasserschlamm, Natronablauge und Kohlenabrieb, sowie zum Bearbeiten mittels Anwendung von Wärme bei der Heduzierung von Erzen, beim Rösten, beim Reaktivieren von

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Holzkohle und dergleichen, benutzt wird.

Die Erfindung schließt weiterhin die Anwendung eines verbesserten Aufzugs oder ITörderwerks pneumatischer Bauart ein, wie sie zum Hochfördern von Material benötigt werden, das zum Bearbeiten in einen Erhitzungsöfen oder bei anderen Systemen eingeführt werden soll.

Ziel der Erfindung ist ein Erhitzungsofen, der die Funktionen eines Mehrfachofens oder eines horizontalen Drehofens erfüllen kann, dabei aber eine stark verbesserte Wärmeverteilung längs der gesamten Erhitzungsfläche aufweist, beträchtlich weniger Leistung zum Betrieb benötigt und keine mit enger Passung oder äußerem Antrieb versehene mechanische Teile aufweist, die in der Ofenatmosphäre betrieben werden oder in Berührung mit dem zu bearbeitenden Material stehen.

Ein weiteres Ziel ist ein Ofen, der eine lange und durchgehende Erhitzungsfläche für das Verbrennen von kontinuierlich zugeführtem Material aufweist und durch Schwerkraft betätigte Teile aufweist, die das Material längs der kontinuierlichen Erhitzungsfläche bis zum Auslaß am unteren Ende des Ofens durchrührt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine neuartige Einrichtung zum Hochfördern der durch Schwerkraft betätigten 909845/0219

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Teile des Ofens und/oder des zu behandelnden Materials, wobei die Einrichtung zum Hochfördern die Teile als freie Kolben ausnutzt und kontinuierlich und schnell mit einem Minimum an mechanischen Teilen oder ganz ohne mechanische Teile sowie mit oder ohne äußere Leistung arbeitet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Ofen mit einem \

langen und durchgäenden Weg für die heißen Gase, die bei hoher Geschwindigkeit in inniger Berührung mit dem .

su behandelnden TiatErial stehen, das auf der langen und kontinuierlichen Ei'hit zungs fläche behandelt wird. Dieser Weg v\'ird nicht durch Vergrößerungen, Verengungen oder plötzliche Hiehtungsonderungen gestört und ermöglicht deshalb eine wirksame Ausnutzung der Leistung, die zum Aufrechterhalten der hohen GescUvrindigkeit der Gase erforderlich ist. '

liiii alleres iJit-1 der Erfindung ist ei.ie AbgasbericGelungsfcinriciiC^in? :ic relativ :v. eine.:i horirontalen Fuchs oder ti::...· ~L-.:-f-<. derart angeordnet ist, aaß sie alo Teil davon vor;:ioehe:i werden kann, wobei die Lir.tiritts- und Austrittsgaüdruc".:verluste mit denen anderer Essen oder iiori.:."^ualer· Wüchse \ecgleichbai· -sind..

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Außerdem ist ein Ziel der Erfindung ein Ofen, in dem der spiralförmige Weg der Gase und die hohe Geschwindigkeit der Gase alle festen Teilchen, die im Gas schweben, herausspülen.

ψ Gemäß der Erfindung ist ein Ofen vorgesehen, der eine kontinuierliche Heizfläche in Gestalt einer schraubenförmigen Rampe aufweist, die vom oberen Ende des Ofens bis zum Boden reicht, weiterhin eine Einrichtung, mit der das zu behandelnde Material am oberen Ende der Rampe auf die Oberfläche der Rampe aufgebracht wird, und eine Mehrzahl von schweren Kugeln oder anderen im wesentlichen kugelförmigen Körpern, die in den Ofen am oberen Ende der Rampe derart eingeführt werden, daß sie die Rampe herunterrollen, das darauf befindliche Material durchrütteln oder -rühren und allmählich zum unteren Ende der Rampe weiterbewegen, wo es in reduzierter oder oxydierter Form ausgetragen wird. Der Ofen weist weiterhin ein Hebewerk auf, mit dem die Kugeln vom unteren Ende des Ofens wieder zum oberen Ende der Rampe gefördert werden, um fortlaufend und aufeinanderfolgend die Rampe herunterrollen zu können.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus

der nachstehenden Beschreibung hervor, in der unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung die Erfindung im einzelnen erläutert wird.

Pig. 1 ist eine Seitenansicht mit einigen weggebrochenen und einigen geschnittenen Teilen eines erfindungsgemäßen Ofens mit schraubenförmiger Heizfläche, bei dem Einrichtungen zum Wiedergewinnen der Kugeln, zum Programmieren und zur Ventilsteuerung in mechanischer Bauart vorgesehen sind.

Pig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Pig. 1 Pig. 3 -ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der Pig. 1.

Pig. 4- zeigt einen Schnitt durch die Kugel zuführeinrichtung beim Hebewerk, wobei die Einrichtung zum Teil schematisch angedeutet ist.

Pig. 5 ist ein der Pig. 4- entsprechender Schnitt, der die Kugelzuführeinrichtung zu einem späteren Zeitpunkt

zeigt.

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Fig. 6 zeigt vergrößert einen (Teil der Kugelzuführeinrichtung .

7 ist eine Seitenansicht mit einigen weggebrochenen und einigen geschnittenen Teilen einer anderen Ausführungsform eines Ofens mit schraubenförmiger Heizfläche, bei dem ein Hebewerk benutzt wird, das das Wiedergewinnen der Kugeln, das Programmieren, die Ventilsteuerung und das Hochfördern ohne innere mechanisch wirkende Teile ausführt.

Fig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 7.

Fig. 9 ist eine Ansicht einsr Art von Kugeln, wie sie beim Ofen benutzt werden können.

Fig. 10 ist ein Schnitt längs der Linie 10-10 derFig. 9.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Erhitzungsofen, der mit einer kreisrunden Wandung 12 versehen ist, die einen zylindrischen Mantel für die schraubenförmige Rampe 14 darstellt. Der Ofen 10 ist auf einem offenen Rahmen 16 aus Winkeleisen oder dergleichen aufgebaut.

Die schraubenförmige Rampe 14 führt ununterbrochen vom

oberen Ende bis zum unteren Ende des Ofens 10, wobei sie 9098Λ5/02 1 Ö

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sich um ein in der Mitte des Ofens senkrecht nach oben ragendes Rohr 18 windet.

Am oberen Ende endet der Ofen 10 in einer Abgasberieselungseinrichtung 20, die einen kegelstumpfartigen Abschnitt 21 aufweist, wobei die Rampe mit einer oberen Verlängerung 14a versehen ist, die mit einer radialen Neigung | in umgekehrter Richtung versehen ist. Diese Rampenverlängerung 14a wird bei Annäherung an den oberen Teil des Abschnitts 20 im Durchmesser kleiner, um sich der kegeligen Wandung dieses Abschnitts anzupassen.

Im Ofen ist eine Vielzahl von großen, schweren Kugeln 22 vorgesehen, die vorzugsweise aus Metall oder einem anderen hitzebeständigen 'Material hergestellt sind und aufeinanderfolgend die Rampe 14 von oben nach unten herunterlaufen. Wenn die Kugeln durch eine Kugeleinlaßöffnung 24 ' am oberen Ende der Rampe 14 eingeführt werden, rollen sie die gesamte Länge der Rampe 14 nach unten, rütteln oder rühren dabei das auf der Rampe befindliche Material durch und fördern es fortschreitend die Rampe hinunter. Das untere Lnde der Rampe endet in einem Kugelsammelrohr 26, das zu einer Kugelzuführeinrichtung 28 führt, die mit einem pneumatischen Hebewerk 30 in Verbindung steht, das die Kugeln wieder bis zur Kugeleinlaßöffnung 24 anhebt. Gleichzeitig kann Feuer oder aufgeheizte Luft dem Inneren

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des Ofens durch Einlaßöffnungen 32 zugeführt werden, die durch Leitungen 34 mit einer außenliegenden Brennereinrichtung verbunden sind.

An seinem oberen Ende führt das pneumatische Hebewerk in ein Gehäuse 36 eines Energie auf nehmaars, das mit dem Inneren des Ofens durch die Wandöffnung 24 am oberen Ende der Rampe 14 in Verbindung steht. Mit dem Gehäuse 36 ist über ein Rohr 42 ein Fülltrichter 4-0 verbunden, so daß das zu behandelnde Material, wie beispielsweise Abwasserschlanim, in den Trichter eingeführt werden kann und in den Ofen durch die öffnung 24 eintritt. Dieser Schlamm, der einen hohen Flüssigkeitsgehalt aufweist, fließt langsam diB Rampe 14 herunter, bis er durch die heißen Gase, die die Rampe hinaufströmen, getrocknet ist. Der Trichter ist durch eine Platte 134 abgedeckt, die durch einen gewichtsbelasteten Arm 136 geschlossen gehalten wird.

Die aus der Brennkammer durch die Gaseinlaßöffnungen 32 eingeführten heißen Gase strömen längs der Rampe 14 und der Rampenverlängerung 14a nach oben und treten durch das obere Ende eines Schornsteins 44 aus,der an das kegelstumpf artige Ende 21 der Abgasberieselungseinrichtung 20 angesetzt ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs form stellen die oberen Windungen der schraubenförmigen Rampe 14 eine Trocknungszone dar, während die mittleren Windungen eine Heizzone und die unteren Windungen eine

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Zone maximaler Temperatur bilden. Der Abwasserschlamm, der in den Ofen eingeführt worden ist, trocknet beim Herunterfließen auf der Rampe in der Trockenzone sehr scliell, verhärtet sich dabei und beginnt auf derRampe su brennen. Die Kugeln 22 werden dazu benutzt, das brennende und getrocknete Haterial auf der Rampe 14 herunterzustoßen, bis es schließlich einen Auslaßkanal 4δ am unteren Ende des Ofens erreicht. f

Die Kugeln 22, die aufeinanderfolgend dem oberen Teil der Rampe 14 durch die Öffnung 24 zugeführt werden, rollen die Rampe herunter über das darauf befindliche Material, rühren dieses auf, pulverisieren und zerbrechen es. Gleichseitig verteilen die Kugeln das Material und stoßen es lie Rampe 14 hinunter durch die aufeinanderfolgenden 2rocken-, Heiz- und Höchsttemperaturzonen. Die Ofenwandung "2 ist- mit einer Anzahl von vorstehenden Störkörpern versehen, an die die Kugeln stoßen und von denen sie auf ihrem Weg die Rampe hinunter abgelenkt werden, so daß sie einem wahllosen Weg folgen. Die Auslaßöffnung 48 für j.a.i zersetzte Material oder die Asche ist innerhalb einer nach unten konkaven Bodenwandung 52 des Ofens 10 angeoranet. Das untere Ende der Rampe 14 ist als gitterartiges Endteil 54 in dem Bereich ausgebildet, in dem die Rampe in das Kugelsammelrohr 26 übergeht. Sobald die Kugeln 22 das untere Ende der Rampe 14 erreichen, fällt das Material,. das sie vor sich her-ßt-oßen oder mit sich

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tragen, durch das Gitterwerk 54 auf die Bodenwandung

52 und rutscht durch die Auslaßöffnung 48 in einen darunter befindlichen geeigneten Behälter.

Das in der Mitte des Ofens angeordnete Rohr 18. ist in der Nähe der Rampenverlängerung 14a mit einer Vielzahl von fc kleinen Bohrungen 57 versehen. Dem unteren Ende des Rohres 18 wird V/asser unter Druck zugeführt, das aus den Bohrungen 57 als fein verteilter Strahl austritt. Dieser Strahl sammelt die ilaterialteilchen, die von der Rampe 14 hochsteigen und fließt dann die Rampenverlangerung 14a nach unten bis zu einer Stelle, wo diese in eine Wasserauslaßleitung 58 übergeht. Das wasser wird also durch die Auslaßleitung 58 weggeleitet und strömt nicht die Rampe 14 hinunter.

Die Kugelzuführeinrichtung 28 weist eine Kugelsperrkammer

60 auf, die mit einer Sperre G2 versehen ist, die an Jedem Ende mit Haltestangen 64 und 66 für die Kugeln versehen ist, um die Kugeln, die sich im Kugelsamrnelrohr 26 sammeln, einzeln und aufeinanderfolgend weiterzuleiten. Die Sperre 62 ist in ihrer Mitte schwenkbar gelagert und mit einem Lenker 70 verbunden, der außerhalb der Kammer 60 liegt. Der Lenker 70 stellt einen Teil eines federbelasteten Betätigungsgestänges dar, das weiterhin die Lenker 72, 74 und 76 aufweist. Eine Feder 909845/0219

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drückt normalerweise das Gestänge entgegen dem Uhrzeigersinn in die in Fig. 1 dargestellte Stellung, so daß die Haltestange 64 in Berührung mit cjpr ersten Kugel 22a einer Reihe von Kugeln im Kugeisamme1rohr 26 steht und diese Kugel an einer Weiterbewegung durch die Kammer 60 hindert.

Das Auslaßende der Sperrkammer 60 ist durch ein Klappenventil geschlossen, das als Platte 7ß ausgebildet ist, die in einem Scharnier 80 gelagert ist. Ein mit der Platte iin Gelek 80 verbundener gewichtsbelasteter Arm 82 hält die Platte in einer geschlossenen Stellung, in der das untere Ende der Platte an einer Schulter 8A- des Auslaßendes der Sperrkammer 60 anliegt.

Die SperrkaWr 60 ist nach unten geneigt und führt in eine Verbindungskammer 86. Das untere Ende der Kammer 8b ist normalerweise durch eine Platte 88 verschlossen, die in einem Gelenk 90 innerhalb einer vergrößerten Kammer 92 gelagert ist. Die Platte 38 ist in dem Gelenk 90 mit dem Lenker 7^ verbunden und wird deshalb normalerweise durch die Fsder 77 entgegen dem Uhrzeigersinn in die in Fig. 1 dargestellte geschlossene Stellung gedrückt, in der ihr Ende an einer Schulter 94 am Eintritt in die Kammer 92 anliegt.

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Die Platte 88 ist durch, eine Feder 96 mit einem Luftüberdruckventil verbunden, das als Kappe 98 ausgebildet ist und über einer Luftauslaßöffnung 100 in der oberen Wandung der Kammer 92 liegt. Die Kappe 98 wird normalerweise durch die Feder 96 in einer offenen Stellung gehalten, in der sie im Abstand oberhalb der Auslaß£Öffnung 100 liegt; wenn jedoch die Platte 88 nach unten geschwenkt wird, wie es Fig. 4 erkennen läßt, wird die Kappe 98 nach unten über die Öffnung 100 gezogen und dichtet die Öffnung gegen den Austritt von Luft ab.

Das pneumatische Hebewerk 30 weist ein senkrechtes Hubrohr 102 auf, das an der Außenseite des Ofens 10 von einem unteren Abschnitt 1CW- mit U-förmiger Gestalt ausgeht. Der Abschnitt 104 steht mit dem unteren Ende der Kammer 92 in Verbindung. Im liittelteil ist der unteusAbschnitt [ 104 durch einen Luftabzweig 106 mit einem Luftspeicher 108 über el ein Luftzuführventil 110 verbunden. Der Luftspeicher wird durch eine von einem Motor angetriebene Luftpumpe 112 mit Druckluft versorgt, wobei die aus dem Speicher 108 ausströmende Ifenge durch ein von Hand einstellbares Ventil '!14- festgelegt wird.

Das Luftzuführventil 110 wird von einem Hilfsventil 116 gesteuert, das durch eine Leitung 118 damit verbunden ist, Das Hilfsventil 116 ist mit einem Betätigungsgriff 120 versehen, der mit dem Ende des Lenkers 76 verbunden 909845/0219 um) ü

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ist und durch diesen normalerweise durch die Kraft der Feder 77 in der in Fig. 1 dargestellten unteren, geschlossenen Stellung gehalten wird.

Nachdem die Kugeln 22 die Rampe 14 heruntergerollt sind, sammeln sie sich in dem Sammelrohr 26 in einer Reihe, wie es auch Fig. 1 zeigt. Die vordere Kugel 22a der Reihe wird durch die Sperre 62 festgehalten. Die vorhergehende Kugel 22b ist bereits freigegeben worden und fällt auf die Platte 86, die sich dadurch öffnet, so daß die Kugel in die Kammer 92 hineinfällt, in der sie als Kugel 22c an der Stelle der Luftabzweigung 106 in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt den nächsten Schritt im Ablauf des Arbeitsgaiiges. I)Ui¹Ch das Gewicht der Kugel 22b ist die Platte 8b in die- offene Stellung .gedreht worden und hat dabei den Lenker 7^ nach oben gedreht, wobei das gesamte Gestänge nach oben bewegt wurde, so daß der Lenker 70 und der Griff 120 am Hilfsventil im Uhrzeigersinn gedreht werden, v:ie es durch die Pfeile in Fig. 4 angedeutet ist. Der Griff Ί20 öffnet das Hilfsventil 116 in dem Augenblick, in dem die Platte die vollkommen geöffnete Stellung der /ig. 4 einnimmt. Das Hilfsventil 116 öffnet das Zuführventil Hu und gibt eine Luftmenge aus dem Luftspeicher 108 frei, die in den Rohrabschnitt 104 einströmt. Diese Luftmen^o treibt die Kugel 22 c mit hoher Geschwindigkeit

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durch das Hubrohr 102 nach oben in das Gehäuse 36 des Energieaufnehmers.

Gleichzeitig wird durch die Drehbewegung des Lenkers auch die Sperre 62 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei die Stange 64-. angehoben wird und außer Eingriff mit der Kugel 22a kommt, die dadurch freigegeben wird, während sich die Stange 66 nach unten bewegt und die nächste Kugel 22d der Kugelreihe festhält. Die freigegebene Kugel 22a beginnt jetzt durch die Sperrkammer 60 zur Ventilplatte hinzurollen.

!"ig. 5 zeigt den nächsten Schritt, der etwa eine Sekunde später erfolgt. Die Kugel 22c ist jetzt durch das Hubrohr 102 nach oben befördert worden, während die Ktigel 22b in den Rohrabschnitt 104 eingetreten ist. Die nach unten gerichtete Bewegung der Kugel 22b wird durch den Rückdruck der Luft, die aus der Abzweigung 106 austritt, nicht behindert;, weil ä bei offener Platte 88 die Feder die Kappe 98 dicht über die öffnung 100 zieht und die Ventilplatte 78 eine geschlossene Stellung einnimmt. Dadurch wird in den verbundenen Kammern 86 und 92 eine geschlossene Lufttasche gebildet.

Es ist zu erkennen, daß die Kugeln 22 einzeln und in schneller Folge dem Rohrabschnitt 104 zugeführt v/erden,

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von wo sie pneumatisch durch das Hubrohr nach oben bis zum Anfang der Rampe 14 geschossen werden.Das Gehäuse

■ 56 des Energieaufnehmers weist einen kegelstumpfartigen Hantel auf, dessen Achse vom Ende mit größerem Durchmesser nach unten zum Ende mit kleinerem Durchmesser hin geneigt ist. Am innenliegenden Ende ist das Gehäuse ä 36 mit einer Stirnwand 126 versehen, die im Winkel zur Achse des Gehäuses 36 liegt und die entsprechend einem umgedrehten U ausgebildete öffnung 24 aufweist. Das Hubrohr 102 ist mit einer gebogenen Endverlängerung versehen, die tangential an aas außen liegende Ende des Gehäuses mittels einer öffnung '30 angeschlossen ist, so daß die Kugeln 22 in das Innere des Gehäuses 36

senkrecht zur Achse des Gehäuses eingeschossen werden. j

Die Kugeln drei.en sich sch#nell am Innenumfang des Gehäuses 36 entlang und gelangen langsam zum innenliegenden Ende mit kleinerem Durchmesser. Dadurch verlieren die Kugeln ihre anfängliche Energie und gelangen mit ihrer Kreiselbev/eßuiig bis zum imienliegenden Ende des Gehäuses 36, v/o sie auf kleinen Kreisen umlaufen, bis sie ihren Impuls verloren haben und durch die öffnung 24 auf die Hampe 14 rollen.

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Anstelle von Druckluft als Antriebsenergie für das pneumatische Hebewerk können auch besser Dampf oder die gasförmigen Verbrennungsprodukte eines unter dem geringen für das Hebewerk erforderlichen Druck arbeitenden Verbrennungsofens benutzt werden. Die Verwendung von Verbrennungsprodukten hätte den Vorteil, daß die Kugeln 22 auf hoher Temperatur gehalten werden, da die Kugeln selbst als Wärmeübertragungsmittel dienen, wenn sie das zu behandelnde Material berühren.

Um ein Ansammeln des schlammigen iiateirials an der Kugelzuführöffnung 24 zu verhindern, kann noch ein weiteres Zuführrohr 132 für das Material vorgesehen werden, das mit einem Trichter 138 und einer Absperrventilplatte 144 versehen ist und etwas weiter unten an der Rampe 14- vorgesehen ist. Das Hubrohr 102 kann weiterhin mit einem anderen Materialeinlaßrohr 140 und einer Zuführleitung

Ί42 versehen sein, die eine nicht dargestellte mit Gegengewicht versehene Ventilplatte aufweist.

Die Kugeln 22 können anstelle der glatten Oberflächen, wie sie in der Zeichnung dargestellt; sind, auch. Taschen oder Ausnehmungen in der Oberfläche au "ν. ei Ren, oder sie können als offenes Haiimenger-üc"; -juc^ci „ ic ο α ein, wie

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es in den 5ig. 9 "und ΊΟ dargestellt ist. Hier wird eine Mehrzahl von Scheiben 38 verwendet, die relativ zueinander unter einem Winkel angeordnet sind, wobei ihre Mittelpunkte durch eine gemeinsame Achse laufen. Derartige Kugeln haben den Vorteil, daß sie ein besseres Durchrütteln oder -rühren des auf der Rampe befindlichen Materials bewirken, und daß sie eine große Material menge mit sich nehmen können. ™

Pig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines pneumatischen Kuge^-Hebewerks, das den '/orteil besitzt, daß keine .mechanischen Teile wie bei der ersten Ausführungsform mehr erforderlich sind. Die Kugeln werden aufeinanderfolgend durch eine A.onibiria'üion pneumatischer Kräfte und Schwerkräfte zugeführt, die einen verhältnismäßig scö"rurigsfreien Betrieb" beim Hochfördern von sehr heißen Kugeln erniög- |

liehen, die Material, das behandelt werden soll, sdcEk mit sich tragen.

In der Häiie des unteren Endes des Kugels-ammelrohrs 162 ist eine Kugelsperre Ί60 angebracht, die ein Spannglied 'tpS aufweist, das beweglich an einer Deckplatte 164- des xlohrs "162 angebracht ist. Das Spannglied '158 ist flexibel und als Platte ausgebildet, die mit ihrem stromaufwärts liegenden !Ende an der Deckplatte 164 befestigt ist und an ihrem stromabwartigen Ende konkav gekrümmt istl so daß

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sie mit dem Umfang der Kugeln 22 übereinstimmt. Die Deckplatte 164 trägt weiterhin eine fest angebrachte Mutter 178, durch die mit Gewinde ehe Handkurbel I56 hindurchfaßt. Das Ende der Kurbel 156 greift in der Witts am Spannglied 158 an und kann dieses bei Bedarf nach unten drücken.

Das Ende des Rohres 162 ist mit einem Hubrohr 170 durch einen Ejektor I50 verbunden, der mit Luft oder einem anderen unter geringem Druck stehenden Gas über eine Luftverteilungsleitung 145 und ein von Hand zu betätigendes Absperrventil I72 gespeist wird. Die Luft oder das Gas tritt in eine ringförmige Verteilerkammer 146 ein, in der der Druck der Luft mittels einer Reihe von Düsen 14-8 in eine hohe Geschwindigkeit umgesetzt wird, die in Richtung der Kugelbe^wegung im Rohr I70 wirkt.

Die ä Düsen 148 sind so gerichtet, daß sie ,jede Kugel 22 durch das Hubrohr I70 nach oben schießen, sobald die Kugeln die Mündung der Düsen im unteren Teil des Hebewerks erreichen. Gleichzeitig werden die Kugeln daran gehindert, in umgekehrter Richtung durch die Einrichtung gedrückt zu werden.

Wenn die Kugeln 22 die Rampe 14 heruntergerollt sind,

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sammeln sie sich, im Kugelsammelrolir 162 und bilden darin eine Reihe. Weil jede Kugel einen etwas geringeren Durchmesser besitzt als der Innendurchmesser des Rohres 162, wird jewels zwischen Kugel und Rohr ein kleiner ringförmiger Spalt gebildet, so daß die Luft hier hindurch treten kann. Der Durck der aus den Düsen 14-8 austretenden Luft hält eine Reihe von Kugeln 22 in der Kugelsamraelleitung 162 hinter den Düsen 14-8 fest. Diese in einer Reihe liegen- '

den Kugeln bilden eine Anzahl von derartigenRingspalten, die je dem Durchtritt der Luft einen Widerstand entgegensetzen. Die Summe der Widerstände führt dazu, daß die Kugeln in der Reihe festgehalten wex-icn.

Der Druck der Luft, der auf die vordere Kugel 22Γ v/irkt, wird bis auf den Atmosphärendruck am unteren Ende der Rampe 14- durch die Folge der Ringspalte abgebaut. Die Druckdifferenz an jeder Kugel ist am größten bei dar vor- ₍ deren ivugel 22f und nimmt bei den folgenden Kugeln langsan al¹. Daher versucht jede Kugel die vorhergehende zu überholen, so daß eine enge Lage der Kug^n aneinander beibehalten wird. Dar, Gevricht der Kugelreihe wirkt dem Luftar-ack e-itjegen, der versucht, die Kugelreihe zur Raxpe 14- ^urückzudrücken. Soblad eine neue Kugel der Rtilic iiinrv:. :Mgt wird, rutschen die Kugeln infolge ,:·::· 3c"-iv:ü-ivtrs.it :u:a Ejektor 150 hin. Sobald die vordere iv..-.^ -,.: ii.'cV'tor ' >Ό erreicht hat, wird sie durcn den

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Luft- oder Gasstrom durch das Hubrohr I70 nach oben zum Gehäuse 36 des Energieaufnehmers geschossen.

Die Kugelsperre 160 ist normalerweise unwirksam und federt von der Reihe der Kugeln 22 zurück. Sie wird dazu benutzt, die Kugeireihe langsam dadurch anzuhalten, daß das Spannglied I58 nach unten gedruckt wird, um zwischen die Kugeln zu treten. Das wird durch Drehen der Kurbel Λ56 in der Kutter erreicht. Der Zweck ist, die Kugeln 22 in einer höheren Lage festzuhalten, um das Anlassen nach einem Abschalten der Einrichtung zu erleichtern.

Durch das Einführen von kalter Luft mit geringem Druck mittels der #Düsen 14-8 zwischen die heißen Kugeln 22 wird jede Kugel durch den Impuls, das Volum und die Geschwindigkeit der Luft plötzlich beschleunigt, wobei durch die Kugeln eine Folge von Kammern gebildet wird, in denen sich die kalte Luft infolge des Aufheizens durch die heißen Kugeln 22 und das heiße Hubrohr I70 ausdehnt. Beim Hochsteigen der Kammern im Hubrohr führt die fortgesetzte Ausdehnung der Luft in jeder Kammer, deren Volum durch den Leckverlust an den stromabwärts befindlichen Kugeln vorbei abnimmt, dazu, daß jede Kugel ihre anfängliche Geschwindigkeit unabhängig von den Schwerkräften beibehält.

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In Fig. 7 sind noch zwei Niederdurckluftanschlüsse 152 und 154 dargestellt, die als einfache Lüftejelctoren ausgebildet und normalerweise unwirksam sind. Bei Bedarf können sie aber die erforderlichen Beschleunigungskräfte aufbringen, die zum Anfahren des Kugelzufuhr- und Kugelförderzyklus nötig sind. Bei einem freiwilligen Abschalten der Anlage wird die oben erläuterte Kugelsperre 160 dazu benutzt, die Kugelreihe anzuhalten, und zwar dadurch, daß die Kurbel I56 im Gewinde soweit gedreht wird, daß die v/elle der Kurbel in das Sammelrohr 162 eintritt und das Spannglied I58 nach unten drückt, bis es die vorbeitretenden Kugeln bremst. Der Lüftejektor I50 arbeitet dabei weiter, so daß sämtliche Kugeln, die noch am Spannglied 158 vorbeigetreten sind, nach oben auf die Hampe 14 geförder-t werden und von dort nach unten bis zur Kugelreihe laufen, wo sie angehalten werden. Das wird solange fortgesetzt, bis die Kugelreihe festliegt und |

sämtliche Kugeln in der Reihe versammelt sind, wobei die vorderste Kugel 22 durch das Spannglied I58 sicher in einer gewissen Höhenlage festgehalten wird, während sämtliche anderen Kugeln dahinter und darüber liegen, so daß sie bei einem eventuellen erneuten Anlassen des Systems ι durch die normale Schwerkraft zum Luftejektor hinrollen können, v/enn die Anlage nur kurz abgeschaltet wird, bleiben die Kugeln genügend heiß, um die Ausdehnung der Luft zu bewirken, die die Hubwirkung des Ejektors I50 unterstützt. Wenn jedoch das Abschalten solange dauert, daß

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die Kugeln abkühlen, ist etwa die zweifache Menge der normalerweise benötigten Luft erforderlich, um die erforderlichen Kugelgeschwindigkeiten zu erreichen. Dieses vergrößerte Luftvolumea wird durch eine zweite Ersatzluftpumpe bereitgestellt, die Luft durch die Sammelleitung 14-5 dem Luftjektor I50 sowie den Abzweigungen 152 und zuführt, wobei dann die Absperrventile 174- und I76 in diesen Luftleitungen geöffnet werden müssen.

Bei jedem senkrecht angeordneten Erhitzungsofen, wie er beispielsweise hier dargestellt ist, ist es erforderlich, das zu behandelnde iJaterial bis zum oberen Ende des Ofens hochzufordern, wobei im allgemeinen schräg angeordnete Bandförderer benutzt v/erden, die in einem solchen Abstand vom Ofen beginnen, daß das Material trotz der Schräge des Bandes gefördert wird. Die Kugelhubeinrichtung gemäß der Erfindung läßt sich auch zum Hochfördern von derartigem Schüttgut verwenden und benötigt dabei ein Minimuni an Fläche in horizontaler Richtung. Dabei können heiße Kugeln 22, die erneut erhitzt worden sind, und zuca Durchrütteln wie im Ofen 10 benutzt werden, verwendet werden, oder man kann in einem einfacheren Kugelheizofen erneut erhitzte Kugeln benutzen oder auch kalte Kugeln, die dem Hebewerk der Erfindung durch eine nach unten geführte Leitung wieder jsugeführt werden, nachdem sie als Träger für das r Schüttgut benutzt worden sind.

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Der Materialeinlaß 180 in Pig. 7 stellt eine Abwandlung der Einlasse 4-2, 1J2 und 140 der Fig. 1 dar und ist als Zweigleitung an einer horizontalen Strecke des Kugelhubrohrs 170 ausgebildet. Wenn das durch den Einlaß 180 eingeführte Material trocken ist, wird es in die Taschen oder öffnungen der für diesen Zweck entsprechend ausgebildeten kugeln 22 aufgenommen und im Leckstrom hinter jeder Kugel 22 mitgenommen, wobei es gleichzeitig einen I

Widerstand ar.rstcllt, r:o daß man eine gewisse /crminderung der sum Pumpen erforderlichen Leistung erhält. Einig; Art ei: ve. trockenem Schüttgut hafte τι an den sehr heißen Kugeln als äußere Scaicht an, gleichgültig, ob die Kugeln mit Taschen vergehen sind ucicr .licht. iTeuchtcr;

und
hate rial haftet ..och Ic;-·;: er an v.iro. normal^rv:eise im ;iubroiir "i'/O getrocknet. Die ::;c..r heißen, ii.it de., überzug versehenen Kugeln laufen die Ramp«.- :·'+ als i'eucrball 3aEcxi3irE -he·-?'UiV.::·, wobei sie in sehr günstiger .Vtise der

Verbrennungsluft und dex¹ Wärme ausgesetzt sind.

Wie boi trockenen Gut wird auch feuchtes Material aen Zv.'ischo".irau::. -iv.-ischen j.g:l Kugeln 22 und der Innenwand des Hubi'ohrs ",⁷O abdichten. Bei sehr wasserhaltigem Material, aas als Strom gehandhabt werden soll, ist es vorteilhaft und erforderlich, diese Spiele z. B. durch Yerrrrößei-n des Durchmessers des Hubrohrs 170 zu ver-

großem, so daß der beim Hochsteigen des wasserhaltigen Materials, das in Berührung mit den heißen Kugeln und 909845/0219 BADORIGINAL

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der heißen Wandung steht, entstehende Dampf abgeführt werden kann. Dieses Entweichen von Dampf kann als einziges Antriebsmittel zum Hochfördern der Kugeln verwendet werden, nachdem einmal die pneumatische Einrichtung zum Anlassen der Anlage betätigt worden ist und den Fluß der Kugeln 22 in Gang gesetzt hat. Dadurch können die Kosten für den Betrieb der Luftpumpe,abgesehen vom Anlassen der Anlage, ganz entfallen.

Das Hebewerk der Erfindung arbeitet mit freien Kolben, die - wenn sie eine gewisse Höhenlage eingenommen haben als durch Schwerkraft betätigte Teile wirksam werden. Diese freien Kolben können auch zum Hochfördern von Schüttgut benutzt werden und untersützten bei wiederholter Aufheizung die Leistungsquelle, die zum Hochfördern der Kugeln und gewisser feuchter Materialien erforderlich ist.

Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, und daß zahlreiche Abwandlungen und Änderungen möglich sind, ohne daß dadurch der Umfang der Erfindung verlassen wird.

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Claims

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Patentansprüche

1. Wärmeübertragereinrichtung mit einem Gehäuse, das im Inneren kreisförmigen Querschnitt "besitzt, gekennzeichnet durch eine im Gehäuse liegende schraubenförmige Rampe (14), die in ι senkrechter'Sichtung fortlaufend vom oberen zum unteren Ende des Gehäuses verläuft, durch eine Einrichtung (40, I3o) zum Zuführen des zu behandelnden Materials zur Rampe\ durch eine Hehrzahl von Kugeln (22), die die Kampe hinunterrollen können, durch eine Einrichtung (36) zum kontinuierlichen Zuführen der Kugeln zum oberen Ende der Rampe, durch ein mit dem unteren Ende der Rampe in Verbindung stehendes Kugelsammelrohr (26), und durch eine Hubeinrichtung (30), die mit dem Kugelsammelrohr verbunden ist und die Kugeln kontinuierlich und aufeinanderfolgend der Kugelzuführeinrichtung zuführt, so daß die Kugeln wiederholt die Rampe hinunterrollen, das darauf befindliche Material durchrütteln und -rühren und das Material bis zum unteren Ende der Rampe bewegen.

2. Wärmeübertragereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ■gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Erhitzungsofen (10) ist, dessen Gehäuse einen Einlaß für das zu behandelnde Material aufweist, der mit dem oberen Ende der Rampe in Verbindung steht,

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3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (22) so bemessen und geformt sind, daß sie das Material aufnehmen und fortschreitend vom oberen zum unteren ^'nde des Ofens fördern, der mit Zuführ einrichtungen (32) versehen ist, die mit dem unteren Ofenteil in Verbindung stehen und zum Zuführen von Wärme dienen, die die Rampe nach oben strömt und das darauf befindliche Material im Verlauf seiner von den Kugeln unterstützten Bewegung nach unten verbrennt.

4-, Ofen nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Kugeln £22) unterbrochen sind, so daß Taschen zur Aufnahme und zum Fördern des Materials entstehen.

5. Ofen nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (22) aus einer Mehrzahl von Scheiben (38) bestehen, die ßich in ihren Mittelpunkten schneiden.

6. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kampe (14) im wesentlichen dem Innendurchmesser des Gehäuses des Ofens gleich ist, daß jede Kugel (22) einen Durchmesser besitzt, der geringer als die Hälfte des Rampendurchmessers ist, und daß die Kugelhubeinrichtung ein. pneumatisches Hebewerk aufweist, das mit der Kugel Sammelleitung (26) verbunden 1st und bis zum oberen Ende der Rampe reicht.

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7. Ofen nach. Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß das pneumatische Hebewerk ein senkrecht außerhalb des Ofengehäuses verlaufendes Hubrohr ($0) aufweist, das eine Kugeleinlaßöffnung (24) am oberen Ende der Rampe (14) besitzt, die mit dem oberen Ende des Hubrohrs verbunden ist.

8. Ofen nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Rampe (14) Brennereinrichtungen (32) zum Zuführen von Wärme in den Ofen vorgesehen sind, so ■ daß das Material auf der Rampe im Verlaufe seiner von den Kugeln unterstützten Bewegung nach unten verbrennt.

9· Ofen nach· Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelsammelleitung (26) vom unteren Ende der Rampe

(14) nach unten verläuft, daß am unteren Ende des Hubrohrs

(30) ein Gaseinlaß (106) vorgesehen ist, der dem Hubrohr , Gas unter Druck zuführt, wobei die vom oberen Ende zum unteren Ende der Rampe herunterrollenden, in die Kugel- :

Sammelleitung eintretenden und bis zum Gaseinlaß vorlaufenden Kugeln (22) durch das unter Druck stehende Gas bis zum oberen Ende des Hubrohrs hochgefördert werden.

.0.. Ofen nach Anspruch 9, *« gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung (60) zwischen der Kugelsammelleitung (2ö) und dem Hubrohr (30), die normalerweise eine Anzahl

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von Kugeln (22) in einer Reihe im Sammelrohr (2b) festhält und durch die Bewegung, die eine Kugel beim Eintritt in das Hubrohr ausführt, derart betätigbar ist, daß die nächste Kugel der Reihe freigegeben wird.

11. Ofen nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die KugelSammelleitung (162) eine soüie Länge besitzt, daß eine Mehrzahl von Kugeln (22) in einer Reihe darin aufgenommen werden kann, und daß die Kugeln einen etwas geringeren Durchmesser als die Leitung (162) besitzen, so daß sie in der Hubeinrichtung dem Gas einen Widerstand entgegensetzen und bewirken, daß der Druck des Gases in Richtung der das Hubrohr hochsteigenden Kugeln wirksam wird.

12. Ofen nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Ofens am oberen Ende in einem Schornstein (44-) endet, und daß zwischen Schornstein und den oberen Ende der Rampe (14-) eine Abgasberieselungseinrichtung (20) vorgesehen ist, die eine schraubenförmige obere Verlängerung (14-a) der !lampe, eine Einrichtung (18, 57) zum Einführen einer zersprühten Flüssigkeit im Bereich der Rampenverlängerung sowie eine Einrichtung (58) aufweist, nit der die Flüssigkeit von der Rampenverlängerung abgezogen wird.

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13· Ofen nach Anspruch 9₅ gekennzeichnet durch einen zwischen dem oberen Ende des Hubrohrs (30) und der Rampe (14·) angeordneten Energie aufnehmer, der ein Gehäuse (36) mit kreisförmigem und sich verringernden Querschnitt aufweist, in dem die aus dem Hubrohr austretenden Kugein umlaufen, bis ihr Impuls derart verringert ist, daß sie auf das obere Ende der Rampe rollen können. g

14·. Einrichtung zum Verteilen von Material, gekennzeichnet durch eine in senkrechter Richtung angeordnete schraubenförmige Raupe (14), durch eine Mehrzahl von auf der Rampe laufenden Kugeln (22), durch eine KugelSammelleitung (162) am unteren Ende der Rampe, durch eine Hubeinrichtung (30) , iiiit der die Kugeln in senkrechter Richtung in eine angehobene 3teilung gebracht werden, aus der sie dem oberen Ende der xiampe zugeführt werden, und durch eine Einrichtung (182) zum Zuführen von fließfähigem Hatei'ial zum unteren I-nde der Hubeinrichtung, wo die Kugeln das Material aufnehmen und in die angehobene Stellung fördern, von wo sie weiter nach unten auf der Rampe herunterrollen, um weiteres. Material aufzunehmen.

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