DE2846387A1

DE2846387A1 - Einrichtung zur abdichtung von oefen mit rotierenden kammern oder drehherden

Info

Publication number: DE2846387A1
Application number: DE19782846387
Authority: DE
Inventors: Johannes C Wens
Original assignee: Smit Ovens Nijmegen BV
Current assignee: Smit Ovens Bv Nijmegen Nl
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2439963B1; US4295824A; BR7906891A; FR2439963A1; DE2846387C2

Description

Anmelder: Smit Ovens Nijmegen B.V. NL 6500 AB Nijmegen Groenestraat 265

Einrichtung zur Abdichtung von Öfen mit rotierenden Kammern oder Drehherden

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Einrichtung zur Abdichtung von Öfen mit rotierenden

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abdichtung von öfen mit rotierenden Kammern oder Drehherden für das zu beheizende oder zu verbrennende Gut, z.B. Drehrohroder Drehherdofen.

Drehrohr- und Drehherdofen sind weit verbreitet und seit langem bekannt. Sie werden z. B. zum Herstellen von Zement, zum Trocknen verschiedenster Materialien und zur Verbrennung schwer verbrennbarer Mischungen, z. B. Haus- oder Sondermüll, angewendet. Die vorliegende Einrichtung zur Abdichtung derartiger öfen eignet sich für viele öfen dieser Art; sie findet vorteilhaft aber insbesondere Anwendung bei Drehrohrofen, z. B. zur Verbrennung von Müll. Bei der Verarbeitung des Mülls werden gasförmige Bestandteile frei, die abgeleitet werden müssen und zum Teil als Brenngas verwendet werden können.

Es liegt insbesondere die Aufgabe vor, sowohl den Brennraum als auch den Eingangs- und Ausgangsteil während der Bewegung des Drehrohres abzudichten. Die auftretenden gasförmigen Bestandteile weisen zum Teil erhebliche Verunreinigungen und Giftanteile auf, z. B. Halogenwasserstoffe, so daß die Abdichtung außerordentlich wichtig ist, um schädliche Emissionen zu vermeiden.

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Die Problemlösung wird dadurch kompliziert, daß mit verbessertem Stand der Technik zu immer größeren Einheiten übergegangen wird und bei den dadurch erforderlichen großen Durchmessern die Dichtungsprobleme überproportional steigen. Außerdem muß sich die axiale und radiale Ausdehnung des auf ca. 1000⁰C erhitzten Drehrohres gegenüber dem kalten Zustand aufnehmen lassen.

Es ist daher weiter Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Abdichtung für Öfen mit rotierenden Kammern und Drehherden zu schaffen, die auch bei großen Einheiten bei hohen Temperaturen absolut sicher und verschleißarm dichtet, störungsunanfällig und wartungsarm ist und dabei die Wirtschaftlichkeit der Ofenherstellung nicht beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mittels eines Druckmediums angepreßte Dichtungsmanschetten in einem durch Isolation, Kühlung und/oder Packungen aus wärmebeständigem Dichtungsmaterial abgeschirmten Bereich am rotierenden oder feststehenden Dichtungsteil, sowie Mitteln zur Ermöglichung einer dichtenden Bewegung der Dichtflächen am rotierenden Ofenteil, wobei zwischen dem rotierenden und feststehenden Dichtungsteil ein Zwischenring angebracht ist.

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Um die Druckkräfte zwischen rotierendem und feststehendem Ofenteil aufzufangen, wird zwischen diesen Teilen ein Zwischenring angebracht. Dieser Zwischenring wird vorzugsweise aus Graphitfasern hergestellt. Dieses Material ist sehr temperaturbeständig und stabil genug, um die Kräfte aufzufangen. Andererseits ist das Material anschmiegsam, so daß der Zwischenring eine erste Abdichtung bildet, die allerdings noch etwas Gas durchläßt. Der Zwischenring wirkt demnach als Distanzring, Dichtungsring und Gleitlager.

Um eine absolut sichere Gasdichtung zu erreichen, werden die in Schlitzen liegenden Abdichtungsmanschetten durch ein Sperrgas angepreßt, das einen gegenüber dem Ofeninnenraum erhöhten Druck besitzt.

Optimal sind zwei konzentrische Abdichtungsmanschetten vorhanden, die im Querschnitt ein asymmetrisches, winkelförmiges Profil aufweisen, wobei die Spitze des Winkels an der Dichtfläche anliegt. Bei der inneren Abdichtungsmanschette weist der längere Schenkel des Winkels, bei der äußeren der kürzere Schenkel zum Ofeninneren hin. Durch diese Gestaltung der Abdichtungsmanschetten wird erreicht, daß der äußere (längere) Schenkel der Manschette stärker angepreßt wird als der innere. Durch eine kleine Öffnung in dem zwischen den Abdichtungsmanschetten liegenden Steg tritt Sperrgas in den Raum zwischen den beiden Abdichtungsmanschetten. Dadurch wird erreicht, daß dieser von dem Sperrgas gespült wird.

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So kann aufgrund des gegenüber dem Ofeninneren erhöhten Druck des Sperrgases bei geringfügigen Undichtigkeiten nur Sperrgas in den Ofenraum gelangen, auf keinen Fall aber können Schadgase entweichen. Vorteilhaft wird das Sperrgas aus einer kolbenbelasteten Bürette mit einer Alarmvorrichtung nachgeliefert. Auf diese Weise kann ein Leck leicht an einem erhöhten Sperrgasverbrauch erkannt werden. Selbstverständlich ist möglich, die freigesetzten Gase bei Eignung auch zu verbrennen oder als Heizgase zu verwenden.

Um die thermische Belastung der Abdichtungsmanschetten herabzusetzen, ist es vorteilhaft, am Umfang des feststehenden Ofenteils, vorzugsweise dicht neben den Abdichtungsmanschetten, einen Kühlwasserkanal anzuordnen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 schematisch den Schnitt durch einen Drehrohrofen mit der Dichtungseinrichtung gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Schnitt durch die Dichtungseinrichtung im Detail und

Figur 3 die Anwendung der Erfindung auf einen Drehtellerofen,

Figur 4 ein Detail der Figur 3.

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Gemäß den Figuren werden die Dichtungseinrichtungen an herkömmlichen Drehrohrofen mit einem Drehrohr 1 und einem Gehäuse 2 angewandt. Insgesamt zwei Dichtungseinrichtungen 3 und 4 sind an den Übergängen zwischen dem Drehrohr und dem Eingangs- und Ausgangsteil des Ofens angeordnet-

Das Drehrohr 1 wird über Tragräder 5, 6 und über entsprechende Umfangsräder 7, 8, welche wenigstens zum Teil angetrieben sind, in rotierende Bewegung versetzt. Dabei sind die Tragräder so dimensioniert und angeordnet, daß die Wärmeausdehnung des Drehrohres während des Arbeitsvorganges aufgefangen werden kann. Die hierfür verwendete Technik ist an sich bekannt. Die Durchlaufrichtung des Drehrohrofens ist durch den Pfeil 9 bezeichnet. Die Eingangsöffnung des Drehrohres 10 wird umfangen von einem Spülkasten 11, durch den entstehende Gase, die aus der Eingangsöffnung 10 entweichen, abgeführt werden können. Weiterhin kann in die Eingangsöffnung 10 ein Zuführungsrohr 12 eingelassen sein, durch das das zerkleinerte Brenngut in den Drehrohrbereich eingefüllt werden kann. Dieses Zuführungsrohr kann für sich abgedichtet werden. Da es sich nicht sehr stark erhitzt, ist seine Abdichtung nicht kritisch.

Der Spülkasten 11 steht gegenüber dem Drehrohr 1 fest. Es ist mit Hilfe einer Baigendichtung 14 fest mit den mitdrehenden Teilen der Dichtungseinrichtung 3 verbunden.

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Ein ähnlicher Balgen, der jedoch etwas größer dimensioniert ist, befindet sich an dem Ausgangsende 15 des Drehrohres. Dieses Ende ist mit einem Ausgangskasten 16 verbunden, aus dem, begleitet durch Spülgase, das gebrannte bzw. veraschte Produkt herausgeführt wird. Da sich an den beiden Enden des Drehrohres die Dichtungseinrichtungen 3 bzw. 4 im wesentlichen gleichen, genügt die Beschreibung einer dieser Einrichtungen.

Die Balgen, vorzugsweise hergestellt aus korrosionsbeständigem Metall, bilden sowohl eine Abdichtung als auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Federkraft, die den feststehenden Dichtungsteil 26 gegen den rotierenden 25 andrückt. Eine weitere Andrückvorrichtung bilden die Stabilisierungsarme 17, 18, die über eine Federungseinrichtung 17', 18¹ sich an eine feste Wand abstützen und die Abdichtung des Rohres zur Rohrmitte hin drücken.

Wie weiter unten erläutert wird, ist für das verstärkte Anpressen von Dichtungsmanschetten 23, 24 ein Sperrgas erforderlich. Dieses Sperrgas wird zwischen die Dichtungsmanschetten 23, 24 über einen Kanal eingedrückt, der mit einer Leitung 20 mit einer kolbenbelasteten Leckgaskompensationskammer (Bürette 21) verbunden ist. über eine weitere Leitung 19 wird einem Vorratsbehälter 35 unter Druck ein Sperrgas entnommen, das über ein Ventil 36 der Bürette 21 zugeführt wird, über eine Kolben-Zylinder- c* 37 t-*ird $.&ß^S~ß2~Tg!.ß.s if.it einem festliegenden

Druck beaufschlagt. Kommt es zu einem erhöhten Sperrgasverlust, so senkt sich der Kolben ab und löst mit Hilfe einer Schalteranordnung 38 ein elektrisches Signal zur öffnung des Ventils 36 aus. In diesem Falle wird aus dem Vorratsbehälter 35 weiteres Sperrgas nachgedrückt, so daß sich der Kolben wieder hebt und über einen zweiten Schaltkontakt das Ventil 36 wieder schließt. Dabei ist möglich, über elektrische Schaltkreise den überwachungskreis so zu steuern, daß bei sehr hohen Leckgasverlusten, d. h. schneller Schaltfolge, ein Signal gegeben wird. Auch ist es möglich, daß dann, wenn bei geöffnetem Ventil 36 der obere Kontakt nicht schnell genug schließt, was auch einen erhöhten Leckgasverlust oder einen leeren Vorrat hinweist, ein Signal ausgelöst wird. Als Sperrgase eignen sich durch Verbrennung hergestellte Inertgase, reiner Stickstoff, Argon oder Edelgasgemische, wie diese aus der chemischen Technologie an sich bekannt sind.

In der Figur 2 ist der Aufbau der Dichtungseinrichtung 3 im Detail dargestellt. Die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einer inneren Dichtungsmanschette 23 und einer konzentrisch angebrachten äußeren Dichtungsmanschette 24 zwischen dem rotierenden und feststehenden Dichtungsteil 25 bzw. 26. Der rotierende Teil 25 besteht aus einer konzentrisch zu der Ofenachse angeordneten Ringscheibe, die über eine Hülse 39 und Flansch 40 mit dem Drehrohr 1 verbunden ist. Der damit

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entstehende Hohlraum 41 ist mit dem Ofeninneren und der Eingangsöffnung 10 verbunden. Demgegenüber ist als festes Dichtungsteil 26 eine kragenartige Vorrichtung vorgesehen, die sich aus einem kurzen Rohrstück 43 mit aufgelegter oder eingelegter Isoliermasse 44 zusammensetzt, mit der ein ringscheibenförmiges Befestigungsteil 45 fest verbunden ist. Auf dieses Befestigungsteil drückt die bereits erwähnte Balge 14, die über einen Bolzen 46 mit Befestigungsring 47 mit dem festen Dichtungsteil 26 verbunden ist.

Die Dichtungsmanschetten 23, 24 liegen verschiebbar in von Stegen 33 gebildeten kreisförmigen Schlitzen 33' und werden durch das Sperrgas gegen die Dichtfläche 34 des rotierenden Dichtungsteiles 25 gepreßt. Durch eine kleine Zuführungsöffnung 27 und durch weitere Zuführungsöffnungen 27' dringt Sperrgas aus der Leitung 20 in den Raum zwischen den Manschetten 23, 24, wobei die Manschetten fest auf die Fläche 34 gedrückt werden. Aufgrund des Druckgefälles zum Atmosphärendruck (äußere) bzw. Ofenatmosphärendruck (innere) wird die äußere Manschette stärker angedrückt als die innere, wodurch ebenfalls die Abdichtung wesentlich verbessert wird. Das Sperrgas hat weiterhin die Aufgabe, geringe Leckgasmengen mitzunehmen und zu neutralisieren.

In unmittelbarer Nähe der Dichtungsmanschetten 23, 24 ist im feststehenden Ofenteil 26 ein Kühlwasserkanal 28 angeordnet.

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Einen wesentlichen Teil stellt weiterhin der Zwischenring 29 dar, der zwischen dem Befestigungsteil 45 und dem rotierenden Dichtungsteil 25 angeordnet ist. Der Ring 29 stellt eine erste Abdichtung dar und fängt die Druckkräfte zwischen rotierenden und feststehenden Teil 25 bzw. 26 auf. Die Balgen 14, 15 nehmen dazu die axiale, thermische Ausdehnung des Drehrohres 1 auf. Die radiale Ausdehnung wird durch Gleiten der Dichtungsmanschetten 23, 24 und des Zwischenringes 29 gegenüber der Dichtfläche 34 ermöglicht.

Um einen möglichst geringen Wärmeübergang vom feststehenden Dichtungsteil auf die Manschetten 23, 24 zu erreichen, ist eine verdünnte Stelle 48 in dem Teil 25 vorgesehen.

Als Material für den Zwischenring 29 wird hochhitzebeständiger Graphit verwendet. Dieser Ring bringt jedoch keine eigentliche Abdichtung, sondern dient im wesentlichen dazu, Druck aufzufangen. Die eigentliche Abdichtung erfolgt durch die Dichtungsmanschetten 23, 24, die vorzugsweise aus hochhitζebeständigem Fluorkohlenwasserstoff-Elastomeren bestehen. Derartige Stoffe (Warenzeichen VITON) haben eine Temperaturbeständigkeit bis zu 300⁰C. Die Dichtung ist weiterhin so aufgebaut, daß Strahlungs- und Leitungswärme möglichst nicht mit den Dichtungsmanschetten in Berührung kommen. Soweit erforderlich, werden Wärmemengen durch Kühlung entfernt.

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Durch die aus der Figur 2 erkennbare Asymmetrie und spiegelbildliche Anordnung der Abdichtungsmanschetten 23, 24, wobei bei der inneren Abdichtungsmanschette 23 der längere Schenkel des Winkels und bei der äußeren Abdichtungsmanschette 24 der kürzere Schenkel des Winkels zum Ofeninneren weisen, eine weitere, überraschende Verbesserung der Abdichtung, wenn das unter Druck stehende Sperrgas zwischen die Abdichtungsmanschetten eingedrückt wird.

Insgesamt bietet die Abdichtung gemäß Erfindung eine wirtschaftliche, störungsunanfällige und sichere Problemlösung für die eingangs genannte Aufgabenstellung.

In der Figur 3 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtung auf einen Ofen nach dem sog. Karussellprinzip (Drehherdofen) dargestellt. Die Figur 3 zeigt im oberen Teil einen Schnitt und im unteren Teil eine Draufsicht auf den Ofen. Der Ofen besteht aus dem drehbaren Teller 51, der mit den Chargenteilen 52 belegt ist. Über einen Elektromotor und Zahnkranz 63 wird der Drehteller in Rotation versetzt, wobei die darüber liegende Kammer 50 über Brenner 64 beheizt wird. Seitlich angeordnet sind eine Beschickungsmaschine und eine Entnahmemaschine 66. Der rotierende Drehteller 51 muß gegenüber der feststehenden Kammer 50 abgedichtet werden. Hierfür kann im Prinzip die bereits beschriebene Abdichtung verwendet werden, wie sie gemäß Figur 2 für einen Drehrohrofen verwendet worden ist. Dazu ist wiederum, wie bei Fi-

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gur 2 ein rotierender (55) und ein feststehender Ofenteil (56) zu betrachten.

Zur Erläuterung ist das in Figur 3 umrandete Detail des Drehherdofens mit der Dichtung in der Figur 4 detailliert dargestellt. Der sich drehende Teller 51 ist über eine Laufschiene 62 auf einem Laufrad 61 abgestützt. Der rotierende Ofenteil 55 und der feststehende Teil 56 sind dabei ähnlich gestaltet wie die entsprechenden Teile des Drehrohrofens. Sie weisen einen feststehenden Zwischenring 59 sowie eine innere und äußere Dichtungsmanschette 53, 54 auf. Diese sind ähnlich gestaltet wie die entsprechenden Teile 23, 24 gemäß Figur 2; sie werden auch über einen Kanal 60 mit Druckgas beaufschlagt. Außerdem sind im Bereich der Dichtungsmanschetten Kühlkanäle 58 vorgesehen.

Die Kammer 50 ist über eine Federungseinrichtung 67 und über einen Balg 68 mit dem feststehenden Teil 56 verbunden. Auch hier ist zu erkennen, daß die Teile denen der Figur 2 entsprechen.

Weiterhin sind gegenüber dem Ofeninneren abschirmende Strahlungsschirme 70, 71 vorgesehen, von denen einer den rotierenden Teilen und der andere dem feststehenden Ofenteil zugeordnet ist. Weiterhin ist in der Figur noch ein Teil der zum Ofeninneren gehörenden Ausmauerung 72 zu erkennen.

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Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zur Abdichtung von öfen mit rotierenden Kammern oder Drehherden für das zu beheizende oder zu verbrennende Gut, z. B. Drehrohr- und Drehherdöfen, gekennzeichnet, durch mittels eines Druckmediums angepreßte Diehtungsmanschetten (23, 24) in einem durch Isolation, Kühlung und/oder Packungen aus wärmebeständigen Dichtungsmaterial abgeschirmten Bereich am rotierenden (25) oder feststehenden (26) Dichtungsteil, sowie Mitteln (14) zur Ermöglichung einer dichtenden Bewegung der Dichtflächen am rotierenden Ofenteil,und daß zwischen dem rotierenden (25) und dem feststehenden (26) Dichtungsteil ein Zwischenring (29) angebracht ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schlitzen liegenden Abdichtungsmanschetten (23, 24) durch ein Sperrgas angepreßt werden, das einen gegenüber dem Ofeninnenraum erhöhten Druck besitzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei konzentrische Abdichtungsmanschetten (23, 24) vorhanden sind.

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4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsmanschetten (23, 24) im Querschnitt ein asymmetrisches, winkelförmiges Profil aufweisen, wobei die Spitze des Winkels der Dichtfläche anliegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der inneren Abdichtungsmanschette (23) der längere Schenkel des Winkels und bei der äußeren Abdichtungsmanschette (24) der kürzere Schenkel des Winkels zum Ofeninneren weisen.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine kleine Öffnung (27) in einem zwischen den Abdichtungsmanschetten liegenden Steg Sperrgas in den Raum zwischen den beiden Abdichtungsmanschetten (23, 24) tritt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kühlwasserkanal (28) am Umfang des rotierenden oder feststehenden Ofenteils.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrgas aus einer kolbenbelasteten Bürette (21) mit einer Alarmvorrichtung nachgeliefert wird.

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