DE3610490A1

DE3610490A1 - Foerderschnecke, insbesondere zum chargieren eines ofens

Info

Publication number: DE3610490A1
Application number: DE19863610490
Authority: DE
Inventors: John Archibald Macdougall; Francisco Dade Fla. Olano; John Kenneth Alleghney Pa. Pargeter
Original assignee: International Metals Reclamation Co Inc
Current assignee: International Metals Reclamation Co Inc
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1986-10-16
Also published as: BR8601447A; EP0259510A1; DE3610490C2; EP0259510B1; IN165587B; US4636127A

Description

Die Erfindung betrifft eine insbesondere gekühlte Förderschnecke. Derartige Förderschnecken sind häufig oberhalb der Herdzone von Öfen angeordnet, nach dem Gegenstromprinzip mit einem Kühlmittel gekühlt und lassen sich beispielsweise zum Chargieren eines Drehherdofens verwenden.

Es ist bekannt, Metall-, beispielsweise Eisenoxyde in Form von Pellets oder Briketts auf einem Drehherdofen einer direkten Reduktion zu unterwerfen. Solche ununterbrochen beheizte Öfen bestehen im wesentlichen aus einer inneren und äußeren Ringwand, die mit Abstand voneinander angeordnet sind. Der von den Wänden eingeschlossene Ringraum bildet eine kreisförmige, rotierende Herdzone. Damit sich die in den Drehherdofen eingebrachte Hitze speichern läßt, sind die Wände sehr niedrig und erlauben das Anbringen einer Haube bzw. Decke unmittelbar oberhalb der Herdzone. Sowohl die innere und äußere Ringwand als auch die Haube lassen sich mit Brennern bestücken.

Das Material gelangt üblicherweise mittels eines Förderers oder einer Rutsche direkt auf die rotierende Herdzone und wird anschließend von einer Förderschnecke chargiert, d.h. insbesondere aus der Herdzone entfernt. Damit die Förderschnecke den hohen Ofentemperaturen von 1300 bis 2300°F bzw. 704 bis 1260°C widerstehen kann, ist aus der US-PS 3 443 931 eine Wasserkühlung bekannt. Die sich im Ofeninneren ansammelnden Gase strömen über einen Kamin in der Haube ab.

Bekannte Förderschnecken bestehen aus einer zentralen Welle und einer massiven, mit der Welle verschweißten und spiralförmig ausgebildeten Schaufel. Die Welle weist eine Boh-

rung für einen Kühlmittelstrom auf. Es sind darüber hinaus auch Förderschnecken mit mehreren, mit Abstand voneinander auf der Welle angeordneten massiven Schaufeln bekannt.

Die stark korrosiven Einflüsse der Gase und der in den Öfen behandelten Materialien führen zusammen mit den hohen Ofentemperaturen zu häufigen, insbesondere von den Schaufeln hervorgerufenen Störungen. Durch hohe Temperaturen und aggressive Stoffe wie Natrium, Sulfide, Chloride, Fluoride, Kaliumblei, Zink, Zinn, Eisen, Nickel und Chrom in einem Drehherdofen bewirkte Korrosion und Erosion zerstört oftmals schon nach weniger als drei Monaten Betriebsdauer die Förderschnecken. Selbst hochwertige Materialien für die Förderschnecke haben keine befriedigenden Ergebnisse gebracht, wie beispielsweise eine HH-Legierung aus 20% Nickel, 20% Chrom und Restbestandteilen Eisen oder auch die als IN 659 bekannte Legierung.

Hinzu kommt, daß sich lockere Feinteile zwischen den Schaufeln ansammeln und zusammenbacken. Die zusammengebackenen feinen Bestandteile wirken wie ein Schwamm und sammeln und konzentrieren die im Ofen vorhandenen Gase.

Der notwendige oftmalige Austausch der Förderschnecken führt somit zu häufigem Produktionsausfall, hohen Wartungssowie Betriebskosten und damit zu einem unwirtschaftlichen Ofenbetrieb, was sich in höheren Produktpreisen auswirkt.

Der .Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, die Nachteile der

bekannten Förderschnecken zu beseitigen und insbesondere

eine Förderschnecke zu schaffen, die den schädlichen Ofeneinflüssen besser widersteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß durch ineinandergeschachtelte, einen Zwischenraum definierende und Anschlüsse für ein ein- und ausströmendes Kühlmittel aufweisende Rohre gelöst, von denen ein äußeres Rohr mit zumindest einer hohlen Schaufel bestückt ist, die über Öffnungen des äußeren Rohres an den Kühlmittelstrom angeschlossen ist. Damit läßt sich ein mehrstufiges Kühlen erreichen, denn das Kühlmittel durchströmt zunächst die hohlen Schaufeln und passiert danach im Gegenstrom die Förderschnecke, bevor das Kühlmittel an der Zuströmseite erneut umgelenkt wird und erst danach an der entgegengesetzten Seite der Förderschnecke abströmt.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung, beispielsweise hinsichtlich der Aufteilung und Kühlmittelführung innerhalb der Rohre der Förderschnecke, insbesondere das Unterteilen des Inneren der Rohre durch Trennwände, die gleichzeitig zur Umlenkung des Kühlmittelstroms dienen, so daß sich eine Kühlung nach dem Gegenstromprinzip erreichen läßt, der Beschaffenheit sowie Anordnung und Ausbildung der beispielsweise mit einem korrosionsbeständigen Material beschichteten Schaufeln, sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Drehherdofen;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Förderschnecke, in der Seitenansicht dargestellt;

Fig. 3 einen Querschnitt des Gegenstandes gemäß Fig. 2, entlang der Linie III-III geschnitten und

Fig. 4 den Gegenstand gemäß Fig. 2, im Längsschnitt dargestellt.

Der schematisch dargestellte Drehherdofen 10 besteht aus einer inneren und einer äußeren Ringwand 12, 14, die mit feuerfestem Material ausgekleidet und mit Abstand voneinander angeordnet sind und eine in Pfeilrichtung 18 rotierende Herdzone 16 einschließen. Der durch Wände 22 in festgelegte Sektoren unterteilte Drehherdofen 10 ist mit mehreren Brennern 20 bestückt. Die im Ofen behandelten Stoffe gelangen über eine an der nicht dargestellten Ofenhaube befestigte Zuführvorrichtung 24 auf die Herdzone 16.

Die zugeführten Materialien bzw. Stoffe befinden sich in der Regel für die Dauer einer kompletten Drehung der Herdzone 16 im Ofen und werden danach mittels einer Förderschnecke 26 entfernt und zur weiteren Behandlung in einen nicht dargestellten Behälter transportiert. Die mittels eines Motors über ein Getriebe 28 angetriebene Förderschnecke 26 läßt sich mittels einer Kupplung 30 an eine Wasserquelle anschließen.

Die Förderschnecke 26 besteht aus einem äußeren Rohr 32 und beidseitig daran befestigten Leitungsrohren 62, die Innen-

bohrungen 34 für das hindurchfließende Wasser aufweisen. Umfangsverteilt erstrecken sich über die gesamte Länge des äußeren Rohres 32 mit Abstand voneinander angeordnete spiralförmige Schaufeln 36, vorzugsweise sechs oder sieben Schaufeln; bei einer darüber hinausgehenden Anzahl von Schaufeln besteht die Gefahr, daß sich Schmutzpartikel in den Zwischenräumen ansammeln. Die Schaufeln 36 verlaufen mit im Uhrzeigersinn rechtsgedrallten Spiralen, und entsprechend dreht sich die Förderschnecke 26 in Pfeilrichtung 38; andere Ausbildungen sind nicht ausgeschlossen. Das zur Kühlung verwendete Wasser tritt an einer Kupplungsseite bzw. einem Zuströmanschluß 40 in die Förderschnecke 26 ein und strömt an einer Antriebsseite bzw. einem Abströmanschluß 42 ab.

Die hohlen Schaufeln 36 erlauben das Hindurchfließen des Wassers, das von der Innenbohrung 34 über Schlitze 46 des äußeren Rohres 32 in die Schaufeln eintritt, und umgekehrt. Zumindest die vorderen Kanten der Schaufeln 36 sind mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung 44 überzogen. Als Beschichtungswerkstoff eingesetztes, unter dem Warenzeichen STELLITE 6 bekanntes Material zeigte zwar manchmal nach einiger Zeit Risse, die sich bis in den Flußstahl der Schaufeln 36 fortsetzten und geringfügige Wasserleckagen hervorriefen, ist jedoch trotz dieser negativen Erfahrungen bevorzugt einzusetzen.

Das Kupplungsende 40 und das Antriebsende 42 der Förderschnecke 26 lagern in nicht dargestellten Befestigungen, die sowohl einen wasserdichten Einbau als auch das Rotieren

der Förderschnecke 26 gewährleisten. Der Strömungsverlauf des Wassers ist durch Pfeile 48 gekennzeichnet, wobei endseitige Abschlußkappen 74, 76 Wasserleckagen verhindern.

Durch eine planmäßige Unterteilung des Innenraums des äußeren Rohres 32 strömt das Wasser serpentinenartig nach dem Gegenstromprinzip durch die Förderschnecke, bevor es endgültig abströmt. Der Wasserstrom 48 gelangt nämlich zunächst über eine Leitung 62 am Kupplungsende 40 bis in eine erste, einströmseitige Flüssigkeits-Verteilkammer 50. Die Kammer 50 besitzt den Wasserstrom in eine zweite Kammer 54 leitende Öffnungen 52; die Kammer 54 wiederum weist Schlitze 46 auf, über die das Wasser in die hohlen Schaufeln 36 strömt. Zwar ist in Fig. 4 lediglich ein am Kupplungsende 40 angeordneter Schlitz 46 dargestellt, jedoch entspricht die Anzahl der Schlitze 46 der Anzahl der Schaufeln 36.

Das Wasser durchströmt die gesamte Länge der Schaufeln 36, d.h. vom Kupplungsende bzw. Zuströmanschluß 40 bis zum Antriebsende bzw. Abströmanschluß 42, wo das Wasser über einen Schlitz 46 in einer abströmseitigen Kammer 72 erneut in das äußere Rohr 32 strömt, und zwar über Öffnungen 68 einer die Kammer 72 absperrenden Querwand 66; die Öffnungen 68 münden in den vom äußeren und inneren Rohr 32, 58 gebildeten Zwischenraum 56. Abstandhalter 64 legen den Zwischenraum 56, d.h. die Entfernung des inneren Rohres 58 vom äußeren Rohr 32 fest.

Das im Zwischenraum 56 in Richtung auf den Zuströmanschluß 40 zurückgeführte Wasser wird von einer Trennwand 60, die die zuströmseitige Verteilkammer 50 abschließt, in das in-

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nere Rohr 58 umgelenkt und verläßt danach über eine Öffnung 70 der abströmseitigen Querwand 66 die Förderschnecke 26.

Bedingt durch das nach dem Gegenstromprinzip in Richtung auf die Kupplungsseite bzw. den Zuströmanschluß 40 umgelenkte Wasser lassen sich drei Kühleffekte gleichzeitig erreichen. Erstens werden die Schaufeln 36 gekühlt und damit deren Störanfälligkeit reduziert; zweitens kühlt das im ringförmigen Zwischenraum 56 zurückströmende Wasser das äußere Rohr 32 im Bereich zwischen den Schaufeln 36. Dieser Bereich ist besonders gefährdet, da sich dort heiße Feststoffe ansammeln, die - würden sie nicht gekühlt - den zerstörenden Einfluß auf die Förderschnecke 26 beschleunigen. Drittens wirkt sich der Wasserstrom kühlend auf das innere Rohr 58 und den Leitungsanschluß 62 aus.

Die durch Versuche belegte Standzeit der erfindungsgemäßen Förderschnecke 26 liegt um ein Mehrfaches höher als die der bekannten wassergekühlten Förderschnecken mit massiven Schaufeln. Während die Standzeit bekannter Förderschnecken durchschnittlich zwei bis drei Monate beträgt, arbeitet die erfindungsgemäße Förderschnecke vier bis neun Monate störungsfrei . Um diese großen Standzeiten zu erreichen sind nichtmals teuere Sonderlegierungen erforderlich, vielmehr eignet sich als Werkstoff für die Förderschnecke einfacher Flußstahl.

Die konstruktive Auslegung der Förderschnecke, d.h. insbesondere die Anzahl und Länge der Schaufeln sowie deren Teilung und Anschnittwinkel sind einerseits abhängig von der Größe des Drehherdofens und andererseits von den Umgebungs-

einflüssen und dem zu behandelnden Material. In einem speziellen Fall betrug die Ofentemperatur ca. 1800⁰F bzw. 982°C und die Schaufeln waren 4,9 m lang. Der Durchmesser des äußeren Rohres 32 betrug ca. 45 cm und die Länge ca. 5,2 m; die Schaufeln 36 wiesen einen Anschnittwinkel von ca. 35° 15' und eine Teilung von ca. 33,8 cm auf (vgl. Fig. 2). Das in die Förderschnecke 26 einströmende Wasser besaß eine den Kühlbedingungen angemessene Temperatur von ca. 90 F bzw. 32,2 C und erwärmte sich bis zum Austritt auf eine Temperatur von ca. 120 F bzw. 49°C; die Durchflußmenge belief sich bei einem Druck von 10 bis 15 lbf/sq.in. auf ca. 1136 l/min.

Claims

Dn.-Ing. Reimar König r '-■'.- Dip].-?lng. Klaus Bergen ι ί Wilhelm-Teil-Stp. 14 4OOO Düsseldorf 1 Telefon 33VOΞΒ Patentanwälte ι "· 26.März 1986 36 579 K THE INTERNATIONAL METALS RECLAMATION COMPANY,INC. Ellwood City. PA 16117 (USA) "Förderschnecke, insbesondere zum Chargleren eines Ofens" Patentansprüche:

1. Förderschnecke, insbesondere gekühlte Förderschnecke, gekennzeichnet durch ineinandergeschachtelte, einen Zwischenraum (56) definierende und Anschlüsse für ein ein- und ausströmendes Kühlmittel aufweisende Rohre (32, 58), von denen ein äußeres Rohr (32) mit zumindest einer hohlen Schaufel (36) bestückt ist, die über Öffnungen (46) des äußeren Rohres (32) an den Kühlmittelstrom angeschlossen ist.

2. Förderschnecke nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine erste mit den Öffnungen (36) des äußeren Rohres (32) kommunizierende und an dem dem Zuströmanschluß (40) für das Kühlmittel zugewandten Ende angeordnete Kühlmittel-Verteilkammer (50).

3. Förderschnecke nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine das Innere des äußeren Rohres (32) dichtend von der Kühlmittel-Verteilkammer (50) absperrende Trennwand (60).

ORIGINAL INSPECTED

4. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (32) den Kühlmittelstrom an dem vom Zuströmanschluß (40) entgegengesetzten Ende zunächst in Richtung auf den Zuströmanschluß (40) umlenkt, bevor das Kühlmittel am entgegengesetzten Ende über den Abströmanschluß (42) abströmt.

5. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Flußstahl als Werkstoff.

6. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine erosions- und korrosionsbeständige Beschichtung (44) der Schaufeln (36).

7. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch sich über die Länge des äußeren Rohres (32) erstreckende spiralförmig gewundene Schaufeln (36).

8. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mit gleichen Abstand voneinander angeordnete Schaufeln (36).

9. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Ofen.

10. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Drehherdofen (10).

11. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und dem äußeren Rohr (32) mit den Schaufeln (36).

12. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströmanschluß (40) eine Leitung (62) mit mehreren im Bereich der Verteilkammer (50) angeordneten Öffnungen (52) aufweist.

13. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leitung (62) und dem äußeren Rohr (32) gebildete Kühlmittelräume über die hohlen Schaufeln (36) miteinander verbunden sind.

14. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströmanschluß (40) an der dem Ofeninneren zugewandten Seite angeordnet ist.

15. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (28) angeschlossen ist.

16. Förderschnecke nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (28) an der vom Ofen (10) entfernten Seite angeordnet ist.

17. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine innere Querwand (66) des äußeren Rohres (32), die Öffnungen (68, 70) zu dem Zwischenraum (56) und dem inneren Rohr (58) besitzt.

18. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine im Bereich des Abströmanschlusses (42) angeordnete und über die Öffnungen (46) des äußeren Rohres (32) an den Kühlmittelstrom gekoppelte Kammer (72).

19. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmanschluß (42) eine Leitung (62) aufweist, deren eines Ende mit der abströmseitigen Kammer (72) und dem inneren Rohr (58) verbunden ist.