DE2201148A1 - Verfahren und Einrichtung zur Durchfuehrung des Waermeaustauschers zwischen einem Waermetraegermedium und einem Drehrohr - Google Patents

Description

BUSSAG BASEL (Schweiz)

EISENBAU WYHLENAG WYHLEN (Deutschland)

Verfahren und Einrichtung zur Durchführung des Wärmeaustausches zwischen einem Wärmeträgermedium und einem Drehrohr.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durch-* führung des JVärmeaustausches zwischen einem ftärmeträgermedium und einem indirekt heiz- oder kühlbaren, mit einem koachsial angeordneten Mantel versehenen Drehrohr, wobei das Vi/ ärmeträger medium im Kreislauf durch eine Heiz- oder Kühleinrichtung geleitet wird. Gegenstand der Erfindung bildet ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche einen, das Drehrohr koachsial umgebenden, gegen aussen abgedichteten Mantel sowie Mittel zur Heizung oder Kühlung

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99Π1 Πδ eines Wärmeträgermediums umfasst. ι *+ U

In der Verfahrenstechnik finden Drehrohre vielfältige Anwendung als Reaktoren, Oefen, Kalzinierapparate, Trockner oder Kühler, wobei je nach Einsatz Wärme zu- oder abgeführt werden muss. Die bekannten Vorzüge dieser Drehrohre sind einfache und deshalb verhältnismässig preisgünstige Konstruktionen und ein entsprechend einfach vorherbestimmbarer und steuerbarer Reaktionsablauf.

In vielen Anwendungsfällen können solche Drehrohre mit der vorteilhaften direkten Beheizung durch Dampf- oder Brennergase oder mit einer Kühlung durch eingeblasene Kühl medien betrieben werden. Daneben erfordern aber eine grb'ssere Zahl bekannter Anwendungsfälle das Arbeiten im Vakuum oder unter Schutzgas bei gleichzeitigem Abschluss von Luft oder anderen Gasen und damit indirekte Beheizung oder Kühlung. Das vorgeschlagene Verfahren und die Einrichtung beziehen sich auf diese Anwendungsgebiete, wobei dem Fachmann geläufige Unzulänglichkeiten verbessert werden sollen.

Bisher waren beispielsweise Ausführungen von Drehrohren mit konzentrischen Heiz- oder Kühlmänteln bekannt, welche in eine Wanne mit flüssigem Wärmeträger etwa zu l/3 eintauchten, bei denen man als Verbesserung noch vorgeschlagen hat, Mitnehmerschikanen vorzusehen, welche nach Erreichung des höchsten Dreh-

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Punktes ein weiteres Drittel mit dem Wärmeträger bespülten. Bei, gas- oder dampfförmigen Vi/ärmeträgern wurde das Drehrohr aus achsenparallel angeordneten Ringleitungen angeblasen und,nach erfolgtem V/ärmeaustausch, der V/ärmeträger abgezogen.

Bei diesen bekannten Anordnungen wurde allgemein die Wirksamkeit der nutzbaren Tvärmeübertragung als ungenügend angesehen. Verbesserungen wurden versucht, indem man durch Schikanen eine bessere Verteilung und einen langsameren Fluss des Wärmeträgers zu erzielen suchte. Die Schikanen hatten jedoch den Nachteil, die Fertigungskosten stark zu erhöhen und brachten ausserdem, bei Gas oder Dampf als VJ ärmeträger, hohe Strömungsverluste.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Kachteile zu umgehen und ein Verfahren zur Durchführung des Wärmeaustausches der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass da.3 Trägermedium in tangentialer oder radialer Richtung in mindestens eineo den Mantel umgebenden Sammelraum und von dort in den Mantel geleitet, darin mindestens einem Teil des Drehrohres entlang geführt und über mindestens einen weiteren, den Mantel umgebenden Sammelraum in tangentialer oder radialer Richtung abgezogen wird. Das unter Druck im Kreislauf zirkulierende Trägermedium kann dabei vor dem Eintritt in den Sammelraum zweck massiger weise gedrosselt und im Sammelraum entspannt werden. Ferner ist es von Vorteil, wenn das Träger-

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medium in mehrere Teilströme aufgeteilt und an, über die Länge des Drehrohres verteilten Stellen in den Mantel eingeleitet wird, und wenn nach dem Wärmeaustausch die an mehreren, alternierend mit diesen Einlassstellen angeordneten Auslassstellen aus dem Mantel austretenden Teilströme wieder zusammengefasst und abgezogen werden.

Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist einen koachsial ein Drehrohr umgebenden, gegen aussen abgedichteten Mantel sowie Mittel zur Heizung oder Kühlung eines Wärmeträgermediums auf und ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei als Ringkammern ausgebildete, koachsial den Mantel umgebende, im Abstand voneinander angeordnete Sammelräume vorgesehen sind, welche je einen tangential oder radial mündenden Stutzen besitzen und dass diese Sammelräume durch eine Anzahl entlang des Umfanges des Mantels angebrachter Oeffnungen mit diese*n verbunden sind.

Ein Teil der Sammelräume kann dabei über ein Regelorgan und eine Speiseleitung an den Ausgang der Heiz- oder Kühleinrichtung und der andere Teil der Sammelräume über ein Regelorgan und eine Abzugsleitung mit dazwischengeschaltetem Abzugsventilator an den Einlass der Heiz- oder Kühleinrichtung angeschlossen sein. Ferner ist es von Vorteil, wenn der Mantel mit einer von der Länge des Drehrohres abhängigen, grösseren Anzahl von Ringkammern

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versehen ist, welche alternierend an die Speise- bzw. Abzugsleitung unter Zwischenschaltung je eines Regelorganges angeschlossen sind.

Auf beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Einrichtung dargestellt und im folgenden wird das Verfahren anhand dieser Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigern

Fig. 1 eine schematische Ansicht der gesamten Anlage zur Beheizung eines Drehrohres,

Fig. 2 eine Seitenansicht, die teilweise aufgeschnitten ist und

Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie A-A in Fig. 2.

Das Drehrohr 17 ist in bekannter Vl'eise mit im Bereich der beiden Enden angeordneten Laufringen 15 versehen, welche auf am Boden verankerten, drehbaren Laufrollen 16 aufliegen. Zum Antrieb des Drehrohres ist am einen Ende desselben ein Zahnkranz 12 angebracht, in welcher: ein Ritzel 13 eines Elektromotors 13^l eingreift. Ein zweiteilig ausgebildeter Mantel 1, V umgibt das Drehrohr und ist an seinem unteren Teil mittels Stützen Ik gelagert^ Um den Mantel herum sind eine Anzahl Ringkammern 2 und 3 angeordnet, welche mit einem radial mündenden Stutzen versehen sind. Im Bereiche dieser Ringkammern ist der Mantel 1 und Il entlang

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seines Umfanges mit Schlitzen 21 und 22 versehen. An seinen beiden Stirnseiten sorgt eine Dichtung 23 für den Abschluss des durch den Mantel und das Drehrohr begrenzten Ringraumes. Der Einlass des Drehrohres ist mit 8, der Auslass mit 10 bezeichnet, wobei je ein Dichtring 9 und 11 die Abdichtung der feststehenden Stutzen β und 10 gegen das rotierende Drehrohr gewährleistet. Der Mantel 1, 1' ist entlang seiner Aussenwand mit einer Wärmeisolierschicht 20 ausgerüstet, welche in den Zeichnungen nur teilweise angedeutet ist.

Gemäss Fig. 1 ist eine Mischkammer 5 vorhanden, an welche ein Brenner k angeschlossen ist. Dieser erhitzt die in der Mischkammer 5 befindlichen, als Wärmeträgermedium dienenden Gase, welche durch eine Leitung 2k austreten. Diese Leitung 2k ist über je ein Regulierorgan 18 an jede zweite der Ringkammern, die mit 3 bezeichnet sind, angeschlossen. Der Stutzen der übrigen Ringkammern, welche mit 2 bezeichnet sind, mündet über je ein Regelorgan 19 in eine Abzugsleitung 25_t welche an einen Ventilator 6 angeschlossen ist, der die abgekühlten Gase wieder in die Mischkammer 5 einspeist. Ein Teil der Abgase wird nach dem Ventilator über eine Abgasdrosselklappe 7 aus dem Kreislauf entfernt»

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Die aus der Mischkammer 5 austretenden, durch den Brenner k erhitzten Gase, gelangen unter

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Druck in die Leitung SU und treten durch die Regelorgane IG hin" durch in radialer Richtung in die Ringkammern 8 ein. Hier ent spannen und stauen sie sich weitgehend, wobei die Regelorgane 18 so eingestellt werden, dass nach der Aufstauung noch ein genügender Ueberdruck vorhanden ist. Die heissen Grase treten nun durch die Schlitze 21 in der Pfand des Mantels 1, I¹ hindurch und treten in Wärmeaustausch mit der Wand des Drehrohres 17. Wie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet, teilen sie sich in zwei Ströme auf und bewegen sich in Richtung der beiden benachbart liegenden Ringkammern 2. In diesen herrscht ein leichter Unterdruck, hervorgerufen durch den Ventilator 6 und regelbar durch die Regelorgane 19, so dass sich die nun abgekühlten Gase in den Ringkammern 2 sammeln und durch die Abzugsleitung 25 iß die Mischkammer 5 zurückgeführt werden. Um eine stetige Erneuerung der im Kreislauf zirkulierenden Gase zu gewährleisten, wird jeweils ein Teil der Gase aus der Leitung 25 über ein Drosselorgaa 7 abgelassen.

In dieser Vs eise kann die Anströmung, Verteilung und Abfuhr des V/ärmeträgermediums entscheidend verbessert w&rden, indem eine bessere Wärmeausnut sung bei gleichzeitig geringeren Strömungsverlusten erzielt wird_o Der geringe Ueberdruck inner— halb des Mantels gestattet eine einfache und zuverlässige Konstruktion der Dichtungen 23 und ein weiterer grosser Vorteil ergibt sich dvrch den selbsttätigen Ausgleich im Verteilsystem, wodurch

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zonenweise angeordnete Regelklappen und Joder Ventile ehgespart werden ko."i:icn» Ein weiteres Problem, das mit der neuartigen Konstruktion gelöst wird, ist die leichte Demontage des Heiz- oder Kühlmantels mit freier Wahl der exakten Anschlusspositionen durch beliebige Rotation der Ringkammern 2 und J.

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Claims (5)

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   Patentansprüche

   ι 1.1 Verfahren zur Durchführung -Jas Wärmeaustausches zwischen

   ν—/ /träger—

   einem Wärmemedium und einem indirekt heiz- oder kühlbaren, mit einem koachsial angeordneten Mantel versehenen Drehrohr, wobei das Wärmeträger medium im Kreislauf durch eine Heizoder Kühleinrichtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium in tangentialer oder radialer Richtung in mindestens einen den Mantel umgebenden Sammelraum und von dort in den Mantel geleitet, darin mindestens einem Teil des Drehrohres entlanggeführt und über mindestens einen weiteren, den Mantel umgebenden Sammelraum in tangentialer oder radialer Richtung abgezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Druck im Kreislauf zirkulierende Trägermedium vor dem Eintritt in den Sammelraum gedrosselt und im Sammelraum gestaut wird .
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium in mehrere Teilströme aufgeteilt

   und an über die Länge des Dreh-

   I wird rohr es verteilten Stellen in den Mantel eingeleitet, undfhss nach dem Wärmeaustausch die an mehreren, alternierend mit diesen Einlassstellen angeordneten Auslassstellen aus dem Mantel aus-

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   tretenden Teilströme wieder zusammengefasst und abgezogen
4. 4. Einrichtung Mur Durchfährung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 ~ 3, welche einen koachsial ein Drehrohr umgebenden, gegen &useen abgedichteten Mantel sowie Mittel zur Heizung oder Kühlung eines Wärmeträger mediums umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei als Ringkammern ausgebildete, koachsial den Mantel umgebende, im Abstand voneinander angeordnete Sammelräume vorgesehen sind, welche je einen tangential oder radial mündender Stutzen besitzen, und dass diese Sammelräume durch eine Anzahl entlang des Umfanges des Mantels angebrachter Oeffnungen mit diesem verbunden sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch it-, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Sammelräume über ein Regelorgan und eine Speiseleitung an den Ausgang einer Heiz- oder Kühleinrichtung und der andere Teil der Sammelräume über ein Regelorgan und eine Abzugsleitung mit dazwischengeschaltetem Abzugsventilator an den Einlass der Heiz- oder Kühleinrichtung angeschlossen ist.

   6* Einrichtung nach Ansprüchen U und 5, dadurch gekennzeichnet, d&sa der Mantel mit einer von der Länge des Drehrohres abhängigen, gröaseren AnzaHh von Rtrjgkammern versehen ist, welche alternierend nn die Speise- bzpf, Abzugsleitung, unter Zwischenschaltung je eines Regelorganes, angeschlossen sind.

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