DE3610490C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderschnecke mit mindestens einem, auf einer Hohlwelle angeordneten hohlen Schnecken­ gang, einem Fluideintritt an einem Ende der Hohlwelle, Öff­ nungen zwischen der Hohlwelle und den Enden des Schnecken­ ganges und einem Fluidaustritt an der Hohlwelle.

Eine derartige Förderschnecke ist in "Baumaschinen und Bautechnik", 6. Jahrgang, Heft 4, April 1959, Seite 117 beschrieben. Diese Förderschnecke ist für Baumaschinen, bei denen Fördervorgänge und Trocknungs- oder Kühl-Vorgänge auf­ treten, wie bei Aufbereitungsanlagen für bituminöses Misch­ gut oder bei Streu-Maschinen mit Silos und Schneckendosie­ rung bestimmt. Der Förderer besteht aus einer Hohlschnecke mit Innenheizung oder -kühlung durch Wasser, Gas, Dampf und kühlt, heizt oder trocknet das geförderte feinkörnige und gröbere, teigartige und breiige Material, Schlamm oder Flüssigkeiten; er vermag diese Materialien von 750°C bis 0°C zu kühlen oder bis 940°C aufzuheizen.

Bei der direkten Reduktion von Metalloxyden, insbesondere Eisenoxyden in Form von Pellets oder Briketts in einem Dreh­ herdofen treten indessen Ofentemperaturen von 704°C bis 1260 °C auf. Die ununterbrochen beheizten Drehherdöfen bestehen im wesentlichen aus einer inneren und äußeren Ringwand, die mit Abstand voneinander angeordnet sind. Der von den Wänden eingeschlossene Ringraum umgrenzt eine kreisförmige, rotie­ rende Herdzone. Um die in den Drehherdofen eingebrachte Hitze zu speichern, sind die Wände sehr niedrig und erlau­ ben das Anbringen einer Haube bzw. Decke unmittelbar ober­ halb 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., insbe­ sondere aus der Herdzone entfernt.

Um den hohen Ofentemperaturen widerstehen zu können, ist aus der US-PS 34 43 931 eine Förderschnecke mit Wasserküh­ lung bekannt, die aus einer zentralen Welle und einem massiven, mit der Welle verschweißten und spiralförmig aus­ gebildeten Schneckengang besteht.

Die stark korrosiven Einflüsse der Gase und der im Ofen behandelten Materialien führen zusammen mit den hohen Ofen­ temperaturen zu häufigen, insbesondere von den Schnecken­ gängen hervorgerufenen Störungen. Die durch die hohen Tem­ peraturen und aggressiven 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 Mo­ naten Betriebsdauer die Förderschnecken. Selbst hochwertige Werkstoffe für die Förderschnecke haben keine befriedigen­ den Ergebnisse gebracht, wie beispielsweise eine HH-Legie­ rung aus 20% Nickel, 20% Chrom und Rest Eisen oder auch die als IN 659 bekannte Legierung.

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

Der somit notwendige oftmalige Austausch der Förderschnecke führt zu häufigem Produktionsausfall, hohen Wartungs- sowie Betriebskosten und damit zu einem unwirtschaftlichen Ofen­ betrieb, was sich in höheren Produktpreisen auswirkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachtei­ le der bekannten Förderschnecken zu beseitigen und insbeson­ dere eine Förderschnecke zu schaffen, die den schädlichen Ofeneinflüssen bei den hohen Temperaturen eines Drehherd­ ofens besser gewachsen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Förderschnecke der ein­ gangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch eine Hohlwelle mit konzentrischen, einen Zwischenraum definierenden Roh­ ren, von denen das äußere, die Hohlwelle bildende Rohr an dem einen Ende einen Zuströmanschluß, an dem anderen Ende einen Abströmanschluß und eine nahe dem Zuströmanschluß angeordnete Trennwand aufweist, während das innere Rohr am einen Ende mit dem Abströmanschluß verbunden ist und am andere Ende eine Einströmöffnung vor der Trennwand auf­ weist. Infolge dieser Anordnung strömt das Kühlwasser ser­ pentinenartig nach dem Gegenstromprinzip dreimal durch die Förderschnecke, bevor es endgültig abströmt. Bei dieser Kühlmittelführung ergibt sich eine erheblich bessere Kühl­ wirkung, so daß sich die erfindungsgemäße Förderschnecke bei Ofentemperaturen bis 1260°C einsetzen läßt und gegen­ über bekannten Förderschnecken eine doppelte Standzeit be­ sitzt. Dies bewirkt das mehrstufige Kühlen in der Förder­ schnecke, denn das Kühlmittel durchströmt zunächst die hohlen Schaufeln und passiert danach im Gegenstrom die Förderschnecke, wo das Kühlmittel an der Zuströmseite er­ neut umgelenkt wird und erst danach an der entgegengesetz­ ten Seite der Förderschnecke abströmt.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung, beispiels­ weise hinsichtlich der Aufteilung und Kühlmittelführung innerhalb der Rohre der Förderschnecke, insbesondere das Unterteilen des Inneren der Rohre durch Trennwände, die gleichzeitig zum Umlenken des Kühlmittelstromes dienen, so daß sich eine Kühlung nach dem Gegenstromprinzip erreichen läßt, der Beschaffenheit sowie Anordnung und Ausbildung der beispielsweise mit einem korrosionsbeständigen Werkstoff beschichteten Schaufeln, sind in den Unteransprüchen ent­ halten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Drehherdofen;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Förderschnecke, in der Sei­ tenansicht 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 dar­ gestellt.

Der schematisch dargestellte Drehherdofen 10 besteht aus einer inneren und einer äußeren Ringwand 12, 14, die mit feuerfestem Material ausgekleidet und mit Abstand voneinan­ der angeordnet sind und eine in Pfeilrichtung 18 rotierende Herdzone 16 einschließen. Der durch Wände 22 in festgelegte Sektoren unterteilte Drehherdofen 10 ist mit mehreren Bren­ nern 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 Herd­ zone 16 im Ofen und werden danach mittels einer Förder­ schnecke 26 entfernt und zur weiteren Behandlung in einen nicht dargestellten Behälter transportiert. Die mittels ei­ nes Motors über ein Getriebe 28 angetriebene Förder­ schnecke 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 spi­ ralförmige 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 entspre­ chend dreht sich die Förderschnecke 26 in Pfeilrichtung 38; andere Ausbildungen sind nicht ausgeschlossen. Das zur Küh­ lung 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 Schau­ feln 36 fortsetzten und geringfügige Wasserleckagen her­ vorriefen, ist jedoch trotz dieser negativen Erfahrungen bevorzugt einzusetzen.

Das Kupplungsende 40 und das Antriebsende 42 der Förder­ schnecke 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 end­ seitige Abschlußkappen 74, 76 Wasserleckagen verhindern.

Durch eine planmäßige Unterteilung des Innenraums des äuße­ ren Rohres 32 strömt das Wasser serpentinenartig nach dem Gegenstromprinzip durch die Förderschnecke, bevor es endgül­ tig 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 leiten­ de 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 An­ triebsende bzw. Abströmanschluß 42, wo das Wasser über ei­ nen 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 gebilde­ ten Zwischenraum 56 . Abstandhalter 64 legen den Zwischen­ raum 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 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 umgelenk­ te Wasser lassen sich drei Kühleffekte gleichzeitig errei­ chen. 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 Fest­ stoffe ansammeln, die - würden sie nicht gekühlt - den zerstörenden Einfluß auf die Förderschnecke 26 beschleu­ nigen. 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 stö­ rungsfrei. 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., insbe­ sondere die Anzahl und Länge der Schaufeln sowie deren Tei­ lung und Anschnittwinkel sind einerseits abhängig von der Größe des Drehherdofens und andererseits von den Umgebungs­ einflüssen und dem zu behandelnden Material. In einem spe­ ziellen Fall betrug die Ofentemperatur ca.1800°F 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. bzw. 0,7 bis 1 bar auf ca. 1136 l/min.

Claims (13)

1. Förderschnecke mit mindestens einem, auf einer Hohlwel­ le angeordneten hohlen Schneckengang, einem Fluidein­ tritt am einen Ende der Hohlwelle, Öffnungen zwischen der Hohlwelle und den Enden des Schneckenganges und einem Fluidaustritt an der Hohlwelle, gekennzeichnet durch konzentrische, einen Zwischenraum (56) definie­ rende Rohre (32, 58), von denen das äußere, die Hohl­ welle bildende Rohr (32) am einen Ende einen Zuströman­ schluß (40), am anderen Ende einen Abströmanschluß (42) und eine nahe dem Zuströmanschluß (40) angeord­ nete Trennwand (60) aufweist, während das innere Rohr (58) am einen Ende mit dem Abströmanschluß (42) verbun­ den ist und am anderen Ende eine Einströmöffnung vor der Trennwand (60) aufweist.

2. Förderschnecke nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste mit den Öffnungen (46) des äußeren Rohres (32) kommunizierende und an dem dem Zuströmanschluß (40) für das Kühlmittel zugewandten Ende angeordnete Kühlmittel-Verteilkammer (50).

3. Förderschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zuströmanschluß (40) eine Leitung (62) mit mehreren im Bereich der Verteilkammer (50) angeord­ neten Öffnungen (52) aufweist.

4. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leitung (62) und dem äußeren Rohr (32) gebildete Kühlmittel­ räume (54, 72) über die hohlen Schneckengänge (36) miteinander verbunden sind.

5. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine innere Querwand (66) des äußeren Rohres (32), die Öffnungen (68, 70) zu dem Zwischenraum (56) und dem inneren Rohr (58) besitzt.

6. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine im Bereich des Abströmanschlusses (42) angeordnete und über die Öff­ nungen (46) des äußeren Rohres (32) an den Kühlmittel­ strom gekoppelte Kammer (72).

7. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströman­ schluß (42) eine Leitung (62) aufweist, deren eines Ende mit der abströmseitigen Kammer (72) und dem inne­ ren Rohr (58) verbunden ist.

8. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittszu­ leitung (62) an der Trennwand (60) und die Austritts­ leitung (62) an der Querwand (66) befestigt und in der Eintrittsleitung (62) wenigstens eine zum Schlitz (46) führende Öffnung (52) angeordnet ist.

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

10. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine erosions- und korro­ sionsbeständige Beschichtung (44) der Schaufeln (36).

11. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Ofen.

12. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Drehherdofen (10).

13. Förderschnecke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströman­ schluß (40) an der dem Ofeninneren zugewandten Seite angeordnet ist.