DE2301053A1

DE2301053A1 - Vorrichtung zur steuerung eines temperaturdifferentials eines hohltraegers

Info

Publication number: DE2301053A1
Application number: DE2301053A
Authority: DE
Inventors: Walter John Hartwig
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1972-01-10
Filing date: 1973-01-10
Publication date: 1973-07-12
Also published as: CA963681A; DE2301053B2; ZA7394B; US3760872A; BR7300209D0; ES410507A1; JPS556833B2; DE2301053C3; GB1386211A; JPS4992783A

Description

DR. MOLLER-BORi DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPI..-CHEM. π=». DEU PEL DfPL.-ING. FiNSTERWALD D'PL.-lrJC. 3RÄMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den i* J/W, Ml/Sv - A 2266

ALLIS-GHAIiMERS CORPORATION

1126 South 70th Street, West Allis 14, Wisconsin

USA

Vorrichtung zur Steuerung des Temperaturdifferentials

eines Hohlträgers

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Temperaturdifferentials zwischen verschiedenen Oberflächen eines Bauteils wie eines hohlen Kastenträgers, einen Hohlträger, dessen Temperaturdifferential auf diese Weise gesteuert wird und insbesondere auf einen Hohlträger, dessen Temperatur auf diese Weise gesteuert wird und der als ein Träger für den horizontalen Abstreifer für einen Rost-Förderer oder dergl. "benutzt wird.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar für die Steuerung des Temperaturdifferentials zwischen gegenüberliegenden Wänden eines Kastenträgers, der üblicherweise das horizontale Abstreiferglied Cdas auch mit "End-Abstreiferglied" bezeichnet wird) trägt, welches zum Abstreifen von heißen Erzpellets oder dergl. von der Oberfläche eines sich bewegenden Rost-

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Dr. Manitz · Dr. Deute! - Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Grämkow

8 München 22, Robert-Koch-StraBe 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Marktstraße 3

förderers in einem System des allgemeinen Typs benutzt wird, wie er beispielsweise in den US-PS 2 925 336, 3 110 483, 3 110 751 und 3 396 952 beschrieben ist. Ein horizontaler Abstreifer des Typs, der von einem Kastenträger gemäß der Erfindung getragen werden kann, ist ebenfalls beispielsweise als Element 14 in der US-PS 3 160 266 dargestellt. Das horizontale Abstreiferglied streift das Material von dem Kost-Förderer an dem Ende des oberen Laufs bzw. Trums des Rost-Förderers ab und führt das so abgestreifte Material zu einer anderen Einrichtung wie einem Drehofen. Bei einer typischen Anlage kann der Kastenträger, der den horizontalen Abstreifer trägt, beispielsweise in der Länge in einer Richtung quer zur W ander richtung des Rost-Förderers etwa 6 m (1ö xeet) messen. Weiterhin kann, während nur ein horizontaler Abstreifer 20 in Verbindung mit der dargestellten Ausführungsform beschrieben worden ist, in der Praxis eine Vielzahl solcher horizontaler Abstreifer (beispielsweise 9) in gleicher Weise entlang der Länge des Kastentragers 18 für den horizontalen Streifer angebracht sein. Jeder horizontale Abstreifer 12 kann sich beispielsweise über etwa 60 cm (two feet) entlang der Lange des Trägers 18 in einer Richtung quer zur Wanderrichtung des Rost-Förderers erstrecken.

Ein ernsthaftes Problem, das in Verbindung mit bekannten Kastenträgern auftritt, die zum Tragen von Abstreifergliedern des oben beschriebenen Typs benutzt werden, ist die Tatsache, daß die Längswand oder der Längssteg des Kastentragers, die bzw. der zu dem Wanderrost gerichtet ist oder diesem am nächsten 1-iegt, eine viel höhere Temperatur als die gegenüberliegende Längswand oder der gegenüberliegende iiängssteg des Trägers erreicht. So erreicht beispielsweise bei einer typischen Anlage die Temperatur des Wanderrost-Trums einen Rotglut-Temperaturbereich von annähernd 65O°C bis 76ü°C C12ÜU - 14UÜ° F; und häufig eine

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Temperatur so hoch wie 87ü°C (16UO⁰F), so daß die Wand des Hohlträgers für den horizontalen Abstreifer, die zu dem Wanderrost gericltäb ist, hauptsächlich durch thermische Strahlung auf eine hohe Temperatur im Bereich der Temperatur des Wanderrostes aufgeheizt wird. Andererseits befindet sich die gegenüberliegende Wand des Abstreifer-Hohlträgers üblicherweise in einer Atmosphäre bzw. bei einer Temperatur von angenähert 200⁰C bis 260°C (400-500⁰F), so daß die Temperatur der gegenüberliegenden Wand sich auf einem wesentlich niedrigeren Wert als die der Trägerwand, die zum Rostförderer gerichtet ist, befindet.

Als eine Folge des Temperaturdifferentials zwischen den entgegengesetzten Flächen oder Wänden des Hohlträgers für den horizontalen Abstreifer, wie es gerade beschrieben worden ist, biegt sich der Abstreifer-Hohlträger in der Sichtung der heißeren Wand des Trägers, d.h. in der Richtung der Trägerwand, die zu dem heißen Rost-Trum gerichtet ist. Dieses Abbiegen des Abstreifer-Hohlträgers aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dessen entgegengesetzten Längswänden bewirkt, daß der Horizontalabstreifer zu dem Wanderrost gedrückt wird, wodurch ein übermäßiger Verschleiß an der Abstreiferkante im Bereich des sich bewegenden Rosttrums hervorgerufen wird.

Jegliche Versuche im Stand der Technik, die Position des horizontalen Abstreifers einzustellen, um das Abbiegen des Abstreifer-Hohlträgers zu kompensieren, kann unter anderen oder geänderten Betriebsbedingungen bewirken, daß der Abstreifer ungenau positioniert ist in bezug auf das Rosttrum mit der Folge, daß Erzpellets in einem Rotglübstrom durch den Spielraum zwischen dem horizontalen Abstreifer und dem Pfad des Wanderrostes und auf das Laufsteg-Gitter fallen, das üblicherweise unter dem Abstreiferbereich positioniert ist, wobei diese Rotglutpellets häufig ein Verwerfen oder eine andere Beschädi—

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gung des Laufsteg-Gitters ebenso wie ein Ausbrennen des Auffangtrichters, der unterhalb des Laufsteg-Gitters angeordnet ist, bewirken.

Während es im Stand der Technik bekannt ist, eine Luftkühlung mit Zwangsumlauf für das Innere eines Hohlträgers für einen horizontalen Abstreifer des oben beschriebenen Typs vorzusehen, hat gegliche bekannte Luftkühlung lediglich dazu gedient, den Betriebstemperaturpegel für beide gegenüberliegende Längswände des Hohlträgers herabzusetzen, ohne daß das Temperaturdifferential zwischen den gegenüberlxegenden Wänden des Hohlträgers in einem genügenden Ausmaß reduziert wird, um das oben erläuterte Träger-Abbiegungs-Problem zu eliminieren. Bei den Luftkühlungs-Anordnungen gemäß dem Stand der Technik für Träger dieses Typs, bei denen Kühlluft nur in den hohlen Innenraum des Trägers und gleichmäßig in Berührung mit beiden gegenüberliegenden Längswänden oder Längsstegen des Trägers geblasen worden ist, ist es nicht in wirtschaftlicher Weise möglich, ge-, nügend Luft in das Innere des Trägers zu blasen, um die Temperaturdifferenz zwischen den zwei gegenüberlxegenden Wänden des Trägers auf einen annehmbaren Wert zu reduzieren.

Folglich ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer 'Vorrichtung und eines Verfahrens zur Steuerung der Temperaturdifferenz zwischen verschiedenen Oberflächen oder Wänden eines Bauteils wie eines Kastenträgers oder dergl. und eines Bauteils, dessen Temperaturdifferential auf diese Weise gesteuert wird.

Insbesondere ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Steuerung des Temperaturdifferentials zwischen den gegenüberlxegenden Wänden

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eines Trägers, der zum Tragen eines Äbstreifergliedes benutzt wird, das einem Rost-Förderer in einem Rost-Ofen-System od.dgl. zugeordnet ist, so daß die richtige Einstellung des Abstreifergliedes relativ zu dem Rost-Förderer aufrechterhalten wird. Somit ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung zum Kühlen der heißeren Wand eines Bauteils des Typs mit einer wesentlichen und unerwünschten Temperaturdifferenz zwischen verschiedenen Wänden oder Oberflächen von diesen, wie bei einem Kastenträger, der den horizontalen Abstreifer eines Rost-Förderer-Systems lagert, so daß das Temperaturdifferential zwischen den verschiedenen Wänden oder Oberflächen auf einen annehmbaren Wert reduziert wird.

Erfindungsgemäß wird somit für einen Rost-Förderer des Typs, der in einem Rost-Ofen-System od.dgl. arbeitet, ein Trägerbalken bzw. Hohlträger zum Tragen des Abstreifergliedes, der die Ladung von Erzpellets od.dgl. von dem Förderer abstreift, angestrebt, der mit einer Einrichtung zum differentiellen Kühlen der gegenüberliegenden, ausgesetzten Wände des Trägers in einer solchen Weise vorgesehen ist, daß die Abbiegung des Trägerbalkens bzw. Hohlträgers während des Betriebs des Systems auf ein Minimum herabgesetzt ist.

Zu diesem Zweck ist bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung des Temperaturdifferentials zwischen verschiedenen Oberflächen oder Wänden eines Bauteils wie eines hohlen Kastenträgers, ein Bauteil, dessen Temperaturdifferential auf diese Weise gesteuert wird und die Kombination eines solchen als ein Träger für den horizontalen Abstreifer benutzten Bauteils mit einem Rost-Förderer od.dgl. vorgesehen. Die Erfindung ist insbesondere nützlich in der Kombination, bei der durch sie das Temperaturdifferential zwischen den entgegengesetzten Wänden des Kastenträgers, der üblicherweise das horizontale Abstreiferglied trägt, das zum Abstreifen heißer Erzpellets

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od.dgl. von der Oberfläche eines Rost-Förderers und dergl. benutzt wird, gesteuert wird, da eine der Wände des Kaäbenträgers, der den horizontalen Abstreifer trägt, normalerweise viel höheren Temperaturen als die entgegengesetzte Wand von diesem ausgesetzt ist, wodurch eine unerwünschte Abbiegung des Trägers hervorgerufen wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Trennwand innerhalb des Hohlträgers in einem vorbestimmten Abstand von der heißeren Wand vorgesehen, so daß eine Kühlkammer für die heißere Wand definiert wird, und wird Kühlluft durch die Kühlkammer mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und einem vorbestimmten Druck umgewälzt, wodurch die Temperatur der heißeren Wand reduziert und dadurch das Temperaturdifferential zwischen den zwei gegenüberliegenden Wänden des Kastenträgers verringert wird. Dabei sind vorteilhafterweise Einrichtungen vorgesehen zum Fühlen des Temperaturdifferentials zwischen den gegenüberliegenden Wänden des Trägers und zum Steuern einer Variablen oder mehrerer Variablen wie der Geschwindigkeit und des Druckes der durch die Kühlkammer hindurchgehenden Luft als eine Funktion des gefühlten Temperaturdifferentials, so daß das Temperaturdifferential zwischen den gegenüberliegenden Wänden auf einem annehmbaren Wert gehalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht im Längs-Aufriß, in der der erfindungsgemäße, in differentieller Weise gekühlte Trägerbalken für den horizontalen Abstreifer in einem Rost-Ofen-System oder dergl. dargestellt ist,

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Fig. 2 eine schaubildliche Draufsicht des Abstreifer-Trägerbalkens, in der die unverbogene Gestalt des Trägers in durchgezogenen Linien ,und die verbogene Gestalt des Trägers in strichpunktierten Linien dargestellt ist,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Kastenträgers in Fig. 1,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt eines Kastenträgers mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung in einer modifizierten Anordnung der Einlaß- und Auslaßdurchgänge für die Kühlkammer,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt eines Bauteils bzw. Trägers mit kreisförmigem Querschnitt, in welchem die Anpassung der Kühlkonstrüktion an einen Träger mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt ist,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt eines Bauteils mit kreisförmigem Querschnitt, das mehr als zwei Oberflächen oder Wandabschnitte mit verschiedenen Betriebstemperaturen aufweist, wobei die Anpassung der Kühlanordnung gemäß der Erfindung an ein solches Bauteil dargestellt ist, und

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Systems zum Fühlen der Temperaturen von gegenüberliegenden, freiliegenden Oberflächen oder Wänden eines Trägerbalkens für einen horizontalen Abstreifer od.dgl. und zur Steuerung der zwangsmäßigen Luftzuführung zu dem Kühlglied zur Steuerung der Temperaturdifferenz zwischen den zwei entgegengesetzten freiliegenden Wänden des Trägerbalkens unter sich ändernden Temperaturbedingungen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Rost-Förderer 10 des Typs dargestellt, der benutzt wird zum Fördern von erhitztem, pelletisiertem Erz od.dgl. zu einem Drehofen in einem System des Typs, der beispielsweise in den US-PS 2 925 336, 3 110 483, 3 110 751 oder 3 396 952 beschrieben ist. Erhitztes, pelletisiertes Erz od.dgl., das das Ende des oberen Laufs bzw. Trums des Rost-Förderers 10 erreicht, wird von dem Rost-Förderer durch ein horizontales Abstreiferglied 12 abgest__reift, das das abgestreifte Erz zu einer geneigten Schütte 14 liefert, durch welche das abgestreifte Erz zu einem nicht gezeigten Drehofen od.dgl. für eine weitere-Bearbeitung verläuft. Das Abstreiferglied 12 ist bei 16 schwenkbar gelagert mittels einer geeigneten schwenkbaren Lagereinrichtung bzw. Halteeinrichtung, die an dem oberen Ende eines Stahl-Trägerbaums 18 angebracht ist. Der Baum 18 kann aus zwei Stahl-Kanälen bestehen, die in einer Beziehung Fläche-zu-Fläche zusammengeschwexßt sind, wie es bei 21 dargestellt ist. Der Abstreifer 12 ist ebenfalls in der Mitte zwischen seiner Links-Rechts-Dimension in bezug auf die ,Ansicht in Fig. 1 bzw. in der Mitte zwischen seinen Enden in Bezug auf die Ansicht in Fig. 1 an dem Punkt 25 mit einer vertikalen Stange 23 schwenkbar verbunden, die zumindest an ihrem im Bereich des Muttergliedes 24 befindlichen Abschnitt mit Außengewinde versehen ist. Die Stange 23 verläuft durch einen geeigneten Durchgang in einem stationären Anschlagglied oder einer Anschlagstruktur 26. Eine Feder 28 ist gegen einen Anschlag 30 abgestützt, der von dem unteren Ende der Stange 23 unter dem stationären Anschlagglied 26 in einer solchen Weise getjggen wird, daß die Stange 23 abwärts in eine Stellung vorgespannt wird, in welcher das Mutterglied 24 auf der Stange 23 gegen die obere Oberfläche des Anschlages 26 oder eine Anschlagplatte, die sich gegen die obere Oberfläche des Anschlags 26 abstützt, anliegt. Indem die Mutter 24 in eine vorbestimmte Stellung auf dem mit Gewinde versehenen Abschnitt der Stange 23 in geeigneter Weise eingestellt wird, kann die Winkelstellung

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und der Spielraum bzw. Abstand des Abstreifers 12 relativ zu dem Abgabeende bzw. Austragsende des Rost-Förderers 10 in geeigneter Weise eingestellt werden. Zur gleichen Zeit ermöglicht es die durch die leder 28 und den verbleibenden Teil der gerade beschriebenen Konstruktion vorgesehene Federvorspannungs-Anordnung, daß der Abstreifer 12 im Uhrzeigersinn in der in Fig. 1 dargestellten Ansicht erforderlichenfalls schwenken kann, um den Durchgang eines andernfalls versperrenden bzw. störenden Pellet od.dgl., das zwischen dem Austragsende des Rost-Förderers und der Abstreifkante des Abstreifers 12 hindurchgeht, zu ermöglichen» Bei einer typischen Anlage kann ein Spielraum bzw. Abstand von etwa 1,6 mm (1/16 inch) beispielsweise zwischen der Oberfläche der Abstreifkante 19 des Abstreifergliedes 12 und der zu dieser gerichteten Oberfläche des sich bewegenden Rost-Förderorrs 10 vorgesehen sein.

Ein Laufgang-Gitter bzw. -Rost 34 ist unter dem Rost-Förderer 10 und ebenfalls unter dem Bereich des Abstreifers 12 vorgesehen. Jegliche von dem Förderer 10 oder dem Abstreifer 12 herunterfallenden Pellet fallen durch den Rost 34 in Auffangtrichter 36 (dribble hoppers 36) unter den Laufgang-Rost 34. Ein nicht gezeigter geeigneter Förderer ist unter den Auffangtrichtern angeordnet, um von den Auffangürichtern herausfallendes Material aufzunehmen.

Ss wird jetzt mehr im einzelnen der Kastenträger 18 erläutert, der das Abstreiferglied 12 trägt bzw. lagert. Der sich in Längsrichtung erstreckende Steg oder die sich in Längsrichtung erstreckende Wand 20 des Kastenträgers ist zu dem sich abwärts bewegenden Abschnitt 10A des Rost-Förderers an dem Austragsende des Rost-Förderers 10 gerichtet. Bei einer typischen Anlage kann sich der Rost-Förderer-Abschnitt 10A auf einer Rotglut-Temperatur von etwa 650°C-760°C (12OO-14OO°F) und häufig auf einer Temperatur so hoch wie etwa 870°C (1600⁰F) befinden, wenn ein dünnes

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Pelletbett oder eine stark verminderte Geschwindigkeit des Rost-Förderers erforderlich ist. Der.-gegenüberliegende Längssteg oder die gegenüberliegende Längswand 22 des Trägerbaums 18, im folgenden Kastenträger 18 genannt, ist zu der Schütte 14 und dem nicht gezeigten Drehrohrofen gerichtet. Die Atmosphäre bzw. Temperatur der erhitzten Luft angrenzend an die äußere Oberfläche der Wand oder des Stegs 22 des Kastenträgers 18 befindet sich typischerweise in dem Bereich von 200°C bis 260⁰C (400-500⁰F). Da die äußere Oberfläche der Wand 20 des Kastenträgers der Strahlung von dem Rost-Förderer-Abschnitt 1OA mit sehr hober Temperatur ausgesetzt ist, wie es oben erwähnt worden ist, erreicht die Wand 20 des Kastenträgers 18 eine viel höhere Temperatur im normalen Betrieb als die gegenüberliegende Wand 22, wenn die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die nachfolgend beschrieben werden, nicht ergriffen werden. Diese wesentliche Temperaturdifferenz zwischen der Wand 20 und der Wand 22 bei einem bekannten Abstreifer-Trägerbaum bewirkt ein Abbiegen bzw. Verbiegen der heißeren Wand 20 (d.h. der Wand des Trägers 18, die zu dem Rost-Förderer gerichtet ist) in der Richtung des Rost-Förderers 10 in einer solchen Weise, daß ein Abbiegen des Trägerbaums 18 zu einer Stellung wie der in Fig.2 mit strichpunktierten Linien dargestellten Stellung hervorgerufen wird. Dieses Abbiegen des Kastenträgers, wie es gerade beschrieben worden ist, ist im hohen Maße unerwünscht, da es eine Bewegung der Abstreiferkante 19 des horizontalen Abstreifers 12 zu weit zu dem sich bewegenden Rost-Förderer 10 hervorruft und dadurch eine unerwünschte Abnutzung an der Abstreiferkante 19 oder eine unerwünschte Beschädigung an dieser Kante 19 des horizontalen Abstreifers 12 bewirkt. Andererseits können, wenn die Stellung des Abstreifers so eingestellt ist, daß das Abbiegen oder Verbiegen bzw. Neigen des Kastenträgers zu dem Rost-Förderer 10 möglich ist, heiße Pellets unter geänderten Betriebsbedingungen durch den freien Zwischenraum zwischen der Abstreiferkante 19 des horizontalen Abstreifers 12 und dem Rost-Förderer 10 hindurchfallen.

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Erfindungsgemäß ist ein sich in Längsrichtung erstreckendes Trennwandglied 38 vorgesehen und an der Innenseite des hohlen Kastenträgders 18 an einer berechneten optimalen Stellung im Bereich der "heißen" Seite 20 des Kastenträgers, jedoch von der Seite 20 mit einem berechneten Abstand wie dem in den Ug. 1 und 4 gezeigten Abstand "X" in geeigneter Weise befestigt, um eine Kühlkammer 4-0 mit vorbestimmter Größe und vorbestimmtem Volumen zu bilden, in welche ein Kühlfluid wie Luft eingeführt wird, um eine Zwangszirkulation des Kühlfluides durch die Kühlkammer mit einem vorbestimmten optimalen Druck und einer vorbestimmten optimalen Strömungsrate bzw. Strömungsgeschwindigkeit (Kubikmeter pro Minute) vorzusehen, die genügt, die Temperatur der heißen Seite 20 auf einen Wert abzusenken, bei dem die Temperaturdifferenz zwischen den Wänden 20 und 22 einen annehmbaren Wert aufweist. Die Trennwand 58 erstreckt sich parallel zu der Wand 20 über die gesamte Länge der Wand 20.

Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird vorausgesetzt, daß das Kühlfluid, das durch die Kammer der JB¹Xg. 1 gepumpt wird, Luft ist. Es können jedoch auch vorteilhafterweise andere geeignete Kühlfluide, wie eine geeignete Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser benutzt werden.

Bei der in 3Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird Luft in die Kühlkammer 40 durch einen Ventilator bzw. ein Gebläse 42 gepumpt, das durch eine geeignete Leitungseinrichtung 44 mit einem Einlaß 46 im Bereich eines der Querenden der Kammer 40 verbunden ist. Jedes der zueinander entgegengesetzten Querenden des Kastenträgers 18 (d.h. quer zur Längsachse des Kastenträgers 18) ist in geeigneter Weise geschlossen durch Flansehplatten 45, so daß Luft bei der dargestellten Ausführungsform in die Kammer 40 nur durch den Einlaßdurchgang 46 über die Leitung 44 zugeführt und Luft

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-. von der Kammer 40 nur durch den Auslaßdurchgang 48 abgeführt wird. Nach Fig. 3 ist ein geeigneter Auslaßdurchgang 48 vorgesehen, der mit dem entgegengesetzten Ende des Innenraumes der Kühlkammer 40 in Verbindung steht. Die durch den Durchgang 48 austretende Kühlluft wird in die Atmosphäre abgelassen.

Die geometrischen Abmessungen der Kühlkammer 40 sind so proportioniert, koordiniert und zu anderen Parametern des Fluidströmungskreises einschließlich dem Gebläse 42 und dessen Fluid-Abgabe-Eigenschaften, der Leitung 44, dem Einlaßdurchgang 46 und dem Ausiaßdurchgang 48 sowie den verschiedenen damit im Zusammenhang stehenden Wärmeübertragungsfaktoren, die alle in den nachfolgenden Formeln vorausgesetzt sind, in Beziehung gesetzt, daß eine Luftströmung vorgesehen ist mit einem vorbestimmten optimalen mittleren Druck und einer vorbestimmten optimalen mittleren Strömungsgeschwindigkeit (Kubikmeter pro Minute) durch die Kühlkammer 40 für einen bekannten möglichen Bereich von Differenztemperaturen zwischen den gegenüberliegenden Wänden 20 und 22, so daß die Temperatur der heißeren Wand 20 genügend herabgesetzt wird, um eine Temperaturdifferenz zwischen den Wänden 20 und 22 mit einem annehmbaren Wert zusammen mit einer daraus folgenden, vorhersagbaren und annehmbaren Abbiegung des Kastenträgers 18 über den angestrebten Bereich von Temperaturdifferenzen zwischen den Kastenträgerwänden 20 und 22 vorzusehen. Das Gebläse 42 ist vorteilhafterweise mit Mitteln zum Einstellen seiner Geschwindigkeit vorgesehen, so daß eine Einstellung des Ausgangs des Gebläses möglich ist, um die optimale, mittlere Luftströmungsgeschwindigkeit für den angestrebten Bereich von Temperäcurdifferentialen, die auf Betriebserfahrung nach der Installation basieren, und ebenfalls eine Luftströmungs-Einstellung zu ermöglichen, so daß gewünschtenfalls die Betriebsbedingungen variiert werden können und nicht das Gebläse bei einer festen Geschwindigkeit gehalten werden muß, die einer

optimalen mittleren Luftströmungsgeschwindigkeit entspricht.

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Bei der praktischen Ausführung der Erfindung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung muß die Temperaturdifferenz zwischen der heißeren Oberfläche 20 und der kühleren Oberfläche 22 nicht notwendigerweise vollständig eliminiert werden, sondern sie braucht nur auf einen annehmbaren , vorhersehbaren Wert in Verbindung mit einer entsprechenden vorhersagbaren Abbiegung des Trägerbalkens .18 von einer Größe, die toleriert werden kann, reduziert werden.

Die zwischen der Trennwand 38 und der inneren Oberfläche der Trägerbalken-Wand 22 definierte Kammer 50 ist in ihrem Inneren dem normalen Atmosphärendruck durch eine Be- bzw. Entlüftungsöffnung 52 durch die Wand 22 ausgesetzt. Die Kammer 50 ist an den entgegengesetzten Querenden durch die gleichen Verschlußplatten oder dgl. verschlossen, die die Enden der Kühlkammer 40 verschließen.

Bei der in den Jig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsform treten der Einlaß- und der Auslaßdurchgang 46 und 48 direkt durch die heißere Wand 20 in die Kühlkammer 40 ein.

Andererseits treten bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform die Einlaß- und die Auslaßleitung 44' und 48' in den Kastenträger 18' durch die kühlere Wand 22' ein und verlaufen quer durch die Kammer 50', bevor sie mit dem Inneren der Kühlkammer 40' in Verbindung treten. Der Innenraum der Kammer 50' ist mit dem Atmosphärendruck durch den freien Zwischenraum 52' zwischen dem äußeren Umfang von einer der entsprechenden Leitungen 44' und 48' und der Wand 22' verbunden. Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform wird vorausgesetzt, daß die Wand 20' die heißere Wand ist, die zu dem Rost-Förderer gerichtet ist, und daß die Wand 22' die kühlere Wand ist.

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Bei den in den I¹Xg. 1 Ms 4- dargestellten Ausführungsformen ist die Erfindung in Anwendung auf einen Eastenträger mit hohlem rechteckigem Querschnitt beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch auch bei Bäumen bzw. Trägern mit jeder vernünftigen Gestalt angewendet werden und die Erfindung ist bei den in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen in Anwendung auf Trägerbäume oder Konstruktionsglieder mit hohlem kreisförmigem Querschnitt beschrieben. Nach Fig. 5 weist ein Konstruktionsglied oder Trägerbaum 51 einen hohlen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Oberfläche oder der Wandabschnitt 51A des Trägers wird als der Wandabschnitt vorausgesetzt, der sich auf einer Temperatur T. befindet, die wesentlich höher als die Temperatur T^ des Wandabschnittes 51B ist, der sich entlang dem verbleibenden Teil des 36O°-Umfangs des Konstruktionsgliedes erstreckt. Um eine erhöhte Kühlung des heißeren Wandabschnittes und dadurch eine Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen den Wandabschnitten 51A und 51B vorzusehen, ist eine bei 53 dargestellte Kühlkammer durch eine radial innere, sich in gebogener Weise erstreckende Wand y\- definiert, die sich in einem gebogenen Pfad parallel zur Oberfläche 51A über den gleichen Umfangswinkel wie der Wandabschnitt 51A über im wesentlichen die gesamte axiale Länge der Oberfläche 51Ä erstreckt. Die Wand 54-A ist von dem Wandabschnitt 51A mit einem radialen Abstand "X" angeordnet. Sich radial und axial erstreckende Wände 56 verschließen die Kammer 53 in einer radialen Richtung. Geeignete Quer-Stirnwände oder Verschlußglieder, die bevorzugt die gleiche Fläche wie die gesamte Querschnittsfläche des kreisförmigen Querschnitts des Trägers 51 aufweisen, sind an den entgegengesetzten Querenden des Balkens 51 angeordnet und dienen als Stirnverschlüsse nicht nur für die Kühlkammer 53, sondern auch als ein Verschluß für den hohlen Abschnitt 58 des Innenraumes des Konstruktionsgliedes 51, im folgenden Träger 51 genannt, der durch den Wandabschnitt 51B begrenzt wird. Luft-Einlaß- und -Auslaß-Durchgänge 60,62 sind angrenzend an die entgegengesetzten axialen Enden der Kühlkammer 53 in einer ähnlichen Weise vorgesehen, wie sie in Verbindung mit den

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in den Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsformen beschrieben ist, durch welche Kühlluft zu der Kühlkammer 53 mit einem gesteuerten Druck und einer gesteuerten Strömungsgeschwindigkeit in Kubikmeter pro Fuß in der gleichen Weise und gemäß den gleichen Prinzipien zugeführt und abgelassen werden kann, wie es oben in Verbindung mit den in den Fig.1-4 dargestellten Ausführungsformen beschrieben ist, um ein gesteuertes Temperaturdifferential zwischen den Wandabschnitten ^A und 51B vorzusehen. Die an die kühlere Seite 51B des Trägers 51 angrenzende Kammer 58 ist zur Atmosphäre durch eine Lüftungsöffnung 64 in der gleichen Weise geöffnet, wie es bei den obigen Ausführungsformen beschrieben worden ist.

In Fig. 6 ist eine weitere modifizierte Ausführungsform dargestellt, bei der die Temperaturdifferentiale in der gleichen Weise gesteuert werden, wie es oben beschrieben worden ist. Nach Fig. 6 weist ein Träger 70 einen kreisförmigen Querschnitt auf und umfaßt einen ersten Wandabschnitt 7OA, der einer Temperatur T-1A ausgesetzt ist, einen zweiten Wandabschnitt 7OB, der einer Temperatur T-2A ausgesetzt ist, und einen dritten Wandabschnitt 70G, der einer Temperatur T-3A ausgesetzt ist. Eine Kühlkammer 72 ist angrenzend an den Wandabschnitt 70A mittels einer gebogenen Wand 76 vorgesehen, die radial einwärts von den Wandabschnitten 7OA und 7OB mit einem radialen Abstand X-1 angeordnet ist, wobei sich die radial innere Wand 76 in axialer Richtung über die gesamte Länge der Wandabschnitte 7OA und 7OB erstreckt. Die Grenzen der Kühlkammer 72 in einer Umfangsrichtung sind durch sich radial und axial erstreckende Wände 78 und 80 bestimmt, die die Kühlkammer 72 an deren entgegengesetzten Umfangsenden umschließen. Kühlluft wird zu der Kühlkammer 72 mittels Einlaß- und Auslaß-Leitungen 82, 84 in der gleichen Weise und gemäß den gleichen Prinzipien zugeführt und abgelassen, wie es oben beschrieben worden ist, um die Temperatur des Wandab-

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schnittes 7OA auf einen Wert zu verringern, der einen vorbestimmte Temperaturdifferenz in Bezug auf die Wandabschnitte 7OB und 70C aufweist.

In ähnlicher Weise ist eine Kühlkammer 86 radial innerhalb des Wandabschnittes 7OB durch eine sich in gebogener Weise und axial erstreckende Wand 76 und sich radial und axial erstreckende Stirnwände 80 und-88, die die Umfangsgrenzen der Kühlkammer 86 bestimmen, definiert. Kühlluft wird mittels Einlaß- und Auslaß-Leitungen 90, 92 in der gleichen Weise, wie es oben beschrieben ist, eingeführt und wieder ausgeführt und die Kühlluft wird mit einem vorbestimmten Druck und einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch die Kammer 86 hindurchgeführt, um die !Temperatur des Wandabschnittes 70B auf einen vorbestimmten erwünschten Wert für eine erwünschte Temperaturdifferenz gemäß den oben beschriebenen Prinzipien zu reduzieren.

Der Wandabschnitt 7OC, der bei einer niedrigen Temperatur als die Wandabschnitte 7OA und 7OB betrieben wird, begrenzt eine Kammer 94-, die an ihren entgegengesetzten Enden geschlossen, jedoch mit der Atmosphäre durch eine Lüftungsöffnung 96 verbunden ist.

Geeignete Quer-Stirnverschlüsse für den Träger 70 sind an den entgegengesetzten Enden des Trägers 70 ähnlich den Stirnverschlüssen 4-5 (Fig. 3), wie sie in Verbindung mit den obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, vorgesehen.

In Fig. 7 ist schematisch ein Steuersystem dargestellt, das benutzt werden kann zur Steuerung des Temperaturdifferentials zwischen der Wand 120 mit höherer Temperatur und der Wand 122 mit niedrigerer Temperatur eines

horizontalen Abstreifer-Kastenträgers 180 ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten ungeachtet der Änderungen der Temperaturen der Wände 120 und 122 aufgrund sich ändernder Betriebsbedingungen. Der Kastenträger 118 ist mit einer Trennwand 138 ähnlich der Trennwand 38, die in Verbindung mit der Ausführungsform der Fig.1 beschrieben worden ist, vorgesehen, um eine Kühlkammer 140 für die hießere Wand 120 zu definieren. Die Kühlkammer 140 ist durch eine Leitung 146 mit einem durch einen Gebläsemotor 148 angetriebenen Gebläse 147 verbunden. Die Kühlkammer 140 ist ebenfalls mit einem nicht gezeigten Auslaßdurchgang in der gleichen Weise vorgesehen, wie es bei den vorhergehenden Aus- ■ führungsformen dargestellt ist, und die Kühlkammer 140 weist eine vorbesiimmte geometrische Abmessung auf, die auf einer richtigen Koordination mit dem Gebläse 147 und den anderen Parametern beruht, wie es in Verbindung mit der Ausführungsform in Fig. 1 beschrieben worden ist, um eine geeignete Luftströmungsgeschwindigkeit in Kubikmeter pro Minute und einen geeigneten Luftdruck über den Bereich der normalerweise angestrebten Temperaturdifferenzen zwischen der heißeren Wand 120 und der kühleren Wand 122 zu erhalten. Die Kammer 150 zwischen der Trennwand 138 und der kühleren Wand 122 ist mit Atmosphärendruck durch eine Lüftungsöffnung 152 in der gleichen Weise verbunden, wie es in Verbindung mit den oben beschriebenen Ausführungsformen erläutert worden ist,

Der nachfolgend beschriebene Steuerkreis ist vorgesehen, um die Kühlwirkung der Kühlkammer 140 gaaner zu steuern für eine Kompensation von Änderungen der Temperaturdifferenz zwischen der Wand 120 und der Wand 122 unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Ein Thermopaar bzw. Thermoelement 124 ist in geeigneter Weise im thermischen Kontakt mit der äußeren Oberfläche der Wand 120 des Abstreifer-Kastenträgers 118 angeordnet und mittels elek-

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trischer Leitungen 126 mit einem elektrischen Verstärker 128 verbunden. In einer ähnlichen Weise ist ein Thermoelement 1JO im thermischen Kontakt mit der äußeren Wand-Oberfläche der Wand 122 des Abstreifer-Kastenträgers 118 angeordnet. Ein elektrisches Ausgangssignal von dem Thermoelement 150 wird durch einen elektrischen Leiter 152 zu einem elektrischen Verstärker 13* verbunden. Die entsprechenden Thermoelemente 124 und 13O erzeugen elektrische Signale, die für die Temperaturen der entsprechenden Kastenträger-Wände 120, 122 repräsentativ sind. Das Ausgangssignal vom Verstärker 128, das dem Thermoelement 124 entspricht, wird durch einen Leiter 136 zu dem Eingang eines Differentialverstärkers 139 geführt und in einer ähnlichen Weise wird das Aus gangs signal vom Verstärker 134, das dem Thermoelement 130 entspricht, durch eine Leitung 141 zu dem Eingang des Differentialverstärkers 139 geführt. Der Differentialverstärker 139 liefert ein Ausgangssignal zu einer Steuerung 144 über einen Ausgangsleiter 142, das eine Funktion oder Darstellung der Temperaturdifferenz zwischen der heißen Seite 120 und der kühleren Seite 122 des Abstreifer-Kastenträgers 118 ist.

Der Differentialverstärker 139 kann beispielsweise ein erdfr'eier Differentialverstärker (floating differential amplifier) sein wie das Modell 8300-XWB, das von derPreston Scientific Inc., 805 East Gerritos Avenue, Anaheim, California 92805 erhältlich ist.

Die Steuerung 144 steuert die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Gebläsemotors 148 und dadurch die Geschwindigkeit und den Druck der Kühlluft und die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft in Kubikmeter pro Minute, die über die Leitung 146 zu dem Innenraum der Kühlkammer 140 geliefert wird, als eine Funktion der Differenz zwischen den Temperaturen der heißeren Wand 120 und der kühleren Wand 122. Folglich wird

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wird, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Wänden 120 und 122 ansteigt, die Drehzahl des Gebläses 147 erhöht; und wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Wänden 120 und 122 abnimmt, die Drehzahl des Gebläses 147 herabgesetzt. Andere Einrichtungen, die für eine Benutzung als Differentialverstärker 139 geeignet sind, sind ebenfalls bekannt und im Handel erhältlich.

Die Steuerung 144 kann eine Analog-Steuereinrichtung sein wie das Modell 67HSTGZ-E der Firma Foxboro Co. oder kann stattdessen ein Digitalcomputer sein wie das Modell TCT88 der Foxboro Co..

Ein Steuersystem des in Fig. 7 schematisch dargestellten Typs ist in der US-Patentanmeldung SN 33 811 vom 1. Mai 1970 beschrieben.

Die theoretischen Wärmeübertragungs-Betrachtungen, auf denen die Abmessungen und Geometrie der Kühlkammer und die anderen Parameter der Kühlanordnung für die zu kühlende Wand basieren, wie sie beispielsweise auf die in den Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsformen angewendet werden, sind in den folgenden Gleichungen vorausgesetzt:

Die zur Wand 20 des Kastenträgers 18 übertragene Wärme ist

= Q = Chc + hr) A_o Δ Τ he = C k/L CaL⁵A T)ⁿ hr = er Fe Fa J.

3 0 9 l< 7 C / 0 9 3

dabei ist: he = der Wärmeübertragungskoeffizient aufgrund

natürlicher Konvektion
hr = Wärmeübertragungskoeffizient aufgrund von

Strahlung
A = der Wärmeübertragung ausgesetzter Bereich

Δϊ - Temperaturdifferenz zwischen der Wand 20
des Kastenträgers 18 und der Umgebung

C = 0,55 und η =1/4 für 1O⁵^CaL⁵ Δ Τ <C1O⁹

C = 0,13 und η » 1/3 für 10⁹ *=CaL⁵ At
k = Leitfähigkeit des Gasfilms
Ii = vertikale Höhe der Wärmeübertragungs-Oberfläche

a = Funktion der Filmgas-Eigenschaften

CT = Stefan-Boltzman-Konstante
Fe = Funktion der Emissionsstärken
la = Konfigurationsfaktor
T^&Tp a absolute Temperaturen

Die auf die Kühlluft übertragene Wärme ist =
= hiA_± At = WCp A t

hi - 0,023 k/D (%)-⁸(N_pr)·⁴

dabei gilt: hi = innerer Wärmeübertragungskoeffizient aufgrund

zwangsläufiger Konvektion

A. - innerer Wärmeübertragungsbereich

= Temperaturdifferenz zwischen der inneren Oberfläche und der Kühlluft

W = Gewicht-Strömungs-Geschwindigkeit der Kühlluft Gp = spezifische Wärme der Kühlluft

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k = Leitfähigkeit der Kühlluft = hydraulischer Radius

^{s Zahl}

= Prandtl Zahl

k
V = Geschwindigkeit der Kühlluft

P = Dichte der Kühlluft u = Viskosität der Kühlluft

Die zu der Wand 20 des Kastenträgers 18 übertragene Wärme ist gleich der zu der Kühlluft übertragenen Wärme; deshalb gilt:

(nc + hr) A_o Δ T = hi k_± At = WGp At

wobei N-D, D und W erhalten werden durch Einstellen des Querschnittsbereiches der Kühlkammer 40 mittels Einstellung der Strecke "X" in den Fig. 1 und 4.

Die oben aa gegebenen Formeln können auf jede der in den Fig.1-7 dargestellten Ausführungsformen angewendet werden.

Bezüglich der Wärmeübert__ragungstheorie, die in den vorausgehenden Formeln vorausgesetzt ist, wird auf das folgende Literaturzitat, insbesondere die Seiten 73, 103 und 135 daraus verwiesen:

"Introduction to Heat Transfer" von Aubrey J. Brown und Salvatore M. Marco, 2. Ausgabe, zweiter Druck, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, Toronto, London, 1951.

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und insbesondere den mit "Laws of Fan. Performance"
auf den Seiten 179-181 bezeichneten Abschnitt des
Handbuches "Fan Engineering", 1914* ^he Buffalo
Forge Company, Buffalo, New York, dessen genauer
Titel lautet "Engineers Hand-Book of tables, Charts and Data on the Application of Centrifugal Fans and Fan System Apparatus, Including Engines and Motors, Air Washers» Hot Blast Heaters and Systems of Air Distribution" , herausgegeben von Willis H. Carrier, Chefingenieur.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

orrichtung zur Steuerung des Temperaturdifferentials eines Hohl trägers, der einen Abstreifer trägt, der zum Abstreifen von erhitztem Material von einem Förderer positioniert ist, dessen einer Wandabschnitt (20) normalerweise einer wesentlich höheren Temperatur ausgesetzt ist als dessen anderer Wandabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, die das Temperaturdifferential zwischen dem einen Wandabschnitt (20) und dem .anderen Wandabschnitt (22) auf einem annehmbaren Wert hält, daß eine Trennwand (38, 54, 76, 86, 138) in dem Hohlträger (18, 51, 70, 118) angebracht ist, die eine Kühlkammer (40, 53, 72, 140) in dem Hohlträger in naher Wärmeaustauschbeziehung mit dem einen Wandabschnitt (20) definiert, und daß die Kühlkammer einen Kühlfluid-Einlaßdurchgang (46) und einen Kühlfluid-Auslaßdurchgang (48) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl träger ein Kastenträger ist und daß der eine Wandabschnitt eine Wand des Trägers und der andere Wandabschnitt eine gegenüberliegende Wand des Trägers ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (41) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kühlkammer über im wesentlichen die gesamte Länge des einen Wandabschnittes erstreckt.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Fluid-Umwälzeinrichtung (147)., die mit dem Kühlkammer-Einlaßdurchgang zum Zwangsumwälzen des Eühlfluides durch die Kühlkammer zu dem Auslaßdurchgang verbunden ist.

6· Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine I¹UhIeinrichtung zur Bestimmung des Temperaturdifferentials zwischen der einen Wand und der anderen Wand und durch eine Steuerung zur Betätigung der ITuid-Umwälzeinrichtung zur Kühlung der einen Wand in Abhängigkeit von dem gefühlten Temperaturdifferential.

7« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kühlkammern (72, 86) in dem Hohlträger vorgesehen ist.

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