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Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Schüttkohle in Ofenkammern,
Kuchenformkästen u. dgl. Für die Verdichtung von Kohle in Horizontalkammeröfen zur
Koks- und Gaserzeugung ist die Verwendung von Verdichtungskörpern in der Ofenkammer
während oder nach dem Einfüllen des Brennstoffs bereits vorgeschlagen worden, Eine
Ausführungsform dieses Vorschlages sieht Verdichtungsschnecken vor, die an senkrechten
Stangen in ganzer Höhe des Besatzes oder nur im oberen Teil desselben angeordnet
sind, wobei die Stangen lediglich gedreht werden und dadurch die Kohle seitlich
verdrängen sollen.
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Für die vorrichtungsmäßige Gestaltung dieser Art von Verdichtung ist
ebenfalls bereits eine gemeinsame Anordnung der senkrechten Schneckenwellen und
ihrer Antriebe an einer waagerechten Traverse vorgeschlagen worden, die in einem
Gestell über der Ofenkammer auf und ab bewegbar angeordnet ist.
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Nach einem bekannten Verfahren werden bohrerartig verdrehte Stangen
rechteckigen oder ähnlichen OOuerschnitts in der Brennstoffbeschickung während der
Verkokung gedreht, wodurch eine ständige Kanalbildung in der Brennstoffbeschickung
erzeugt wird.
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Gegenüber den genannten Verfahren besteht die Erfindung in einem neuartigen
Verdichtungsverfahren bei Verwendung von schraubenförmigen Schnecken, nach welchen
den Schnecken gleichzeitig mit der Dreh-Bewegung eine stetig fortschreitende Bewegung
in der Achsrichtung von einer Größe erteilt wird, deren Weglänge je Umdrehung größer
oder kleiner als die Schraubenganghöhe ist.
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Weitere verfahrens- und vorrichtungsmäßige Merkmale und Abwandlungen
des Erfindungsgegenstandes seien nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. .
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Abb. i zeigt als Ausführungsbeispiel für die Anwendung des Verfahrens
auf einen liegenden Kammerofen zur Koks- und Gaserzeugung denselben im senkrechten
Längsschnitt, der auch noch die vorspringenden Füllhälse eines über den Ofen verfahrbaren
Füllwagens umfaßt und im oberen Teil eine Aufrißansicht des Füllkastens und der
Getriebevorrichtungen gibt, die für die Durchführung des Verfahrens Verwendung finden.
In Abb. a ist die schematische Darstellung der Bewegungsvorgänge im einzelnen erläutert.
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In Abb. i bedeutet i die Ofenkammer, die beiderseits durch die Türen
a verschlossen, oben durch die Ofendecke q. begrenzt wird und die Füllung. von loser
Schüttkohle einschließt. In der Ofendecke 4 sind sechs Füllöffnungen 5 und die übliche
Gasabzugsäffnung 6, auf die sich ein Steigrohr aufsetzt, ausgespart. Über der Ofendecke
ist ein Füllwagen verfahrbar, der als Hauptbestandteile
einen gemeinsamen
Füllkasten 7 und sechs vorspringende- Füllhälse 8 -besitzt. Die letzteren stehen
mit ihren unteren Auslauföffnungen 9 dicht über den Füllöffnungen 5 der Ofendecke.
An dem Füllwagenkasten 7 ist ein Gestell angebaut, das zwei senkrechte Führungen
io und eine obere waagerechte Querverbindung ii enthält und zum senkrechten Führen
einer waagerechten Traverse i2 dient. Die Führung der letzteren an den senkrechten
Gestellteilen io entlang erfolgt mittels Rollen 13, die gegebenenfalls, mindestens
eine davon, an jeder Seite als Stirnzahnräder ausgebildet sein können und in entsprechende,
an den Führungen io angebrachte Zahnstangen eingreifen. Zwei Tragseile 1q., die
an der Traverse 12 angreifen und über feste, auf dem Querbalken i i abgestützte
Seilrollen 15 geführt sind, dienen dazu, durch Anwendung eines (nicht mitgezeichneten)
Windwerks der Traverse 12, einen Antrieb für die senkrechte Abwärts- und ,Aufwärtsbewegung
zu erteilen oder auch eine teilweise Gewichtsentlastung durch angreifende Gegengewichte
zu schaffen. Wenn Zahnrad- und Zahnstangentrieb zwischen den Teilen 13 und io vorgesehen
ist, kann derselbe dazu dienen, um mit Hilfe eines Motors oder einer anderen geeigneten
Maschine eine zwangsläufige Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Traverse 12 herbeizuführen.
An dieser Traverse 12 sind in Halslagern 16 sechs senkrechte Wellen 17 aufgehängt,
die oben je ein Kegelrad 18 tragen. Diese Anzahl von sechs ist willkürlich; eine
größere Anzahl wird im allgemeinen zweckmäßig sein. Zum Antrieb der Kegelräder 18
dienen andere Kegelräder i9, die auf einer für die ganze Traverse gemeinsamen, in
Lagerböcken 2o abgestützten Welle 2 1 sitzen. Diese trägt ein Zahnrad 22, welches
schematisch den im übrigen nicht gezeichneten maschinellen Antrieb' der Welle 21
andeutet. Die senkrechten Wellen 17 ragen durch die Füllhälse 8 des Füllwagens und
die Füllöffnungen 5 der Ofendecke in die Ofenkammer i hinab und tragen an ihren
unteren Enden schraubenförmige Schnecken 23, welche die eigentlichen Verdichtungswerkzeuge
bilden. Im Zeichnungsbeispiel macht die Länge des Schneckenganges in der Achsenrichtung
nur einen Teil der Höhe des Kohlekörpers 3 aus. Der axiale Querschnitt des Schneckenganges
ist zweckmäßig dreieckähnlich, derart, daß die Unterseite der Schraubenfläche der
Schnecke von der Achse nach außen schräg aufwärts geneigt, gegebenenfalls auch etwas
gewölbt ist, d. h. eine kegelähnliche Fläche bildet, deren Kegelspitze nach unten
gerichtet ist. Der Außendurchmesser des Schneckenganges verringert sich «an beiden.
Enden derselben, ist also im mittleren Teil am größten. Nahe oberhalb der Stelle,
wo die Schnecke 23 sich an die Welle 17 ansetzt, kann ein Rührarm 2q. angebracht
werden, dessen größte radiale Erstreckung größer als der größte Radius der Schnecke
23 ist. Der Rührarm 2q. kann gegebenenfalls so lang ausgeführt werden, daß seine
größte Erstreckung noch größer als der Radius der Füllöffnung 5 ist. In diesem Fall
ist es notwendig, in anderen Fällen immerhin zweckmäßig, den Rührarm so einzurichten,
daß er während seines Hindurchbringens durch die Füllöffnungen 5 und Auslauföffnungen
9, d. h. also beim Ein- und Ausbringen der Schnecken 23, so herumzuklappen ist,
daß er sich dicht an die Welle 17 anlegt.
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Die Aufhängung der Wellen 17 an ihren oberen Enden bei den Halslagern
18 und ihr Antrieb daselbst kann vorteilhaft so eingerichtet werden, daß die Wellen
17 und mit ihnen die daran befestigten Schnecken 23 während ihres Laufs Erschütterungen
unterworfen werden. Dies wäre beispielsweise durch die Einrichtung zu ermöglichen,
daß der tragende Halsring der Lager 16 über seinen Umfang hinweg wellenförmig
statt eben ausgebildet wird und daß diese gewellte Fläche als Laufring für ein Kugelläger
ausgebildet wird. Man muß aber natürlich dafür sorgen, daß dann die An-` triebskegelräder
18 die senkrechte Zitterbewegung nicht mitmachen oder doch daß diese durch Anwendung
geeigneter Konstruktionen unschädlich für die Antriebe bleibt.
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Die beschriebene Einrichtung wird wie folgt betrieben: Man hält die
Traverse i2 und damit die sämtlichen Schnecken 23 in ihrer Höchststellung angehoben,
in der sich diese letzteren außerhalb der Ofenkammer i befinden, oder man senkt
die Traverse so weit, daß die Schnecken dicht unterhalb -der Füllöffnungen 5 zu
stehen kommen, und füllt nun in üblicher Weise aus dem Füllkasten 7 des Füllwagens
durch die Füllhälse 8 und die Füllöffnungen 5 Schüttkohle in die Ofenkammer i ein,
die sich zu dem Kohlekörper 3 mit aufragenden Schüttkegeln 25 anhäuft. In diesem
Zustande reichen noch Teile der Kohlenmasse in die Füllöffnungen 5 und sogar in
die Füllhälse 8 hinein, wie in Abb. i dargestellt worden ist. Nun wird die Traverse
12 mit den sämtlichen daranhängenden Schnecken und Schneckenwellen senkrecht abwärts
geführt, während die Schneckenwellen durch den beim Antrieb 22 -angreifenden Motor
in Drehung gesetzt werden. Bei den in der Zeichnung dargestellten -Rechtsschrauben,
welche die Schnecken 23 bilden, wird während
dieses Betriebsstadiums,
von oben gesehen. Rechtsdrehung angewendet. Die Schnecken würden sich, wenn sie
vollkommen gewichtsentlastet und von Reibungswiderständen unbeeinflußt wären und
wenn die senkrechte Bewegung frei, d. h. ohne irgendwelchen maschinellen Zwang erfolgen
würde, einfach nach Art von Korkziehern in die Kohlenmasse- hineinschrauben. Um
nun nach der Erfindung hierbei ein Verdichten der Kohle in der Kammer herbeizuführen,
wird dafür gesorgt, daß gleichzeitig mit diesem Hineinschrauben der Schnecken nach
unten ein Verdrängen von Kohlenmasse sowohl in Richtung der Schneckenachse abwärts
als auch seitlich nach außen, d. h. von der Schneckenachse aus radial gerechnet,
eintritt. In der einfachsten Ausführungsweise läßt sich dies dadurch ermöglichen,
daß man einen bestimmt bemessenen Teil des Eigengewichtes der Schnecke und der sie
tragenden Traverse nach abwärts drücken läßt. Der als belastend wirksame Größenanteil
des Eigengewichts kann dabei beispielsweise durch die Größe der an den Tragseilen
14 gegebenenfalls angreifenden Gegengewichtsbelastung eingestellt werden. Da die
Unterseite des Schraubengangs jeder Schnecke 23, wie oben erwähnt, kegelähnlich
schräg nach aufwärts geneigt ist, findet beim Ausüben eines Druckes auf die Schnecke
von oben nicht nur ein Abwärtsdrücken, sondern auch ein Seitwärtsdrücken von Kohlenmasse
innerhalb der letzteren statt. Durch die Drehbewegung der Schnecken und ihr gleichzeitiges
Abwärtsdrücken ergibt sich ein Wandern derselben aus ihrer obersten Stellung bis
zum Boden der Ofenkammer z. Wenn dieser Zustand erreicht ist, werden die Antriebe
für die Drehbewegung der Schnecken und, wenn vorhanden, für die gleichzeitige Abwärtsbewegung
der Traverse 12 stillgesetzt, und es wird nunmehr die Drehrichtung des Antriebs
umgekehrt, d. h. die Rechtsschrauben 23 werden jetzt nach links herumgedreht. Sie
schrauben sich jetzt in der Richtung aufwärts aus der Kohlenmasse heraus. Wenn bei
dieser Aufwärtsbewegung ebenfalls ein Niederdrücken der Schnecken beispielsweise
durch Gewichtswirkung vorgenommen wird, so erfolgt auch bei diesem Lauf ein Verdichten
der Kohlenmasse in demselben Sinne, wie vorher bei dem Abwärtslauf der Schnekken.
Es kann vorteilhaft sein, bei Anwendung von Gewichtswirkung zum Niederdrücken die
Größe des wirksamen Gewichts beim Abwärtslauf und beim Aufwärtslauf verschieden
groß zu wählen.
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Anstatt Gewichtswirkung anzuwenden, kann man das Abwärtsdrücken der
Schnecken auch zwangsläufig bewirken. Man muß dann gleichzeitig sowohl der Traverse
12 einen maschinellen Antrieb für die Abwärts- bz--w. Aufwärtsbewegung erteilen
als auch die Schneckenwellen 17 antreiben, und zwar in der Art, daß ein bestimmtes
und verschieden einstellbares Übersetzungsverhältnis zwischen diesen beiden Antrieben
besteht. Hierbei ergibt sich, ebenso wie bei der oben beschriebenen Anwendung von
Gewichtsbelastung, eine Bewegung, die schematisch durch die Abb. 2 dargestellt wird.
Ein Punkt A am Rande der Schraubenfläche der Schnecke würde, wenn reine Schraubenbewegung
bestände, wie sie also bei vollständiger Gewichtsentlastung der Schraube eintreten
würde, beim Abwärtsgang den Weg A-B, beim Aufwärtsgang den Weg A-C durchlaufen.
Wenn der Schnecke beim Abwärtsgang gleichzeitig mit der Drehbewegung eine Bewegung
in der Achsenrichtung von solcher Größe erteilt wird, daß Voyeilung besteht, d.
h. daß der Weg für eine Umdrehung größer als die Höhe des Schraubenganges ist, so
bewegt sich der Punkt A in der Wegrichtung A-D, und wenn beim Aufwärtslauf der Schnecke
eine Nacheilung derselben erzwungen wird, so bewegt sich der Punkt A in der Wegrichtung
A-E. Man erkennt aus diesem Schema der Abb.2 deutlich, daß bei dem Verfahren --der
Erfindung tatsächlich sowohl beim Abwärtslauf als auch beim Aufwärtslauf der Schnecke
ein Verschieben oder Verdrängen der Kohlenmasse in der Achsenrichtung nach abwärts
erfolgt. Gleichzeitig findet natürlich immer, gleichgültig wie die Ouerschnittsform
des Schneckenganges gestaltet ist, ein Ausweichen von verdrängter Kohle seitwärts,
d. h. von der Schneckenachse aus radial gerechnet, statt. Dieses Seitwärtsdrängen
der Kohle wird gefördert, wenn die Unterseite des Schneckenganges schräg nach aufwärts
geneigt ist, d. h. eine kegelähnliche Fläche bildet. Man kann sogar durch Wahl einer
bestimmten Neigung die Anteile der Verdrängung von Kohle nach unten und nach der
Seite bis zu einem gewissen Grade verschieden gestalten.
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Wenn die Schnecke, wie im Zeichnungsbeispiel, eine Achsenlänge gleich
einem Bruchteil der Höhe des Kohlekörpers besitzt, so durchwandert sie beim Abwärtslauf
und Aufwärtslauf hintereinander verschiedene Höhenschichten des Kohlekörpers, die
also fortschreitend verdichtet werden oder zu der Verdichtung beitragen. Um diese
Wirkung auch bei Fortsetzung des Laufs der Schnecke zu sichern, müß für ein Nachschieben
von Kohlemasse in der Richtung von oben nach unten gesorgt werden. Wenn, wie es
im Zeichnungsbeispiel dargestellt worden ist, die obere Begrenzung des Kohlekörpers
Schüttkegel
bildet und Kohlenmasse sogar noch durch die -Füllöffnungen
5 bis in die Füllhälse 8 hineinragt, so rutscht frische Kohlemasse in dem Maße,
wie die arbeitenden Schnecken solche-nach abwärts drängen, von selbst nach. Das
Nachrutschen kann durch die Wirkung der Rührarme 2¢ gefördert werden. Diese Arme
zerwühlen die Kohle immer an den Stellen, wo sie geneigt ist, unmittelbar oberhalb
der Schnecken 23 Höhlungen zu bilden und sichern dadurch auch für diesen Fall das
Nachrieseln von immer wieder frischer Kohlenmasse.
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Bei zwangsläufiger Führung der Schnekken ist es vorteilhaft, die Voreilung
und Nacheilung in tieferen Stellungen der Schnecken kleiner als in höheren zu nehmen,
(I. h. die Beträge derselben während des senkrechten Laufs zu ändern.- Bei geeigneten
Konstruktionen ist dies auch bei Anwendung von 'Gewichtsbelastung möglich. Diese
Arbeitsweise schafft einen Ausgleich für die von unten nach oben abnehmende bzw.
sich ändernde Dichte des Kohlekörpers, die sich ohne solche Maßnahmen einstellen
kann.
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Wenn mehrere Schnecken gleichzeitig arbeiten, so ist es vorteilhaft,
dafür zu sorgen, daß das Nachfüllen von frischer Kohlenmasse bei allen Schnecken
gleichmäßig erfolgt. Bei der Anordnung des Zeichnungsbeispiels kann dies z. B. dadurch
bewirkt werden, daß zwischen dem Kohlebehälter 7 und jedem der Füllhälse 8 Zuteilvorrichtungen
angebracht werden, die ein gleichförmiges Nachfordern von Frischkohle in die einzelnen
Füllhälse 8 hinein sichern,: z. B. Absperrschieber, die durch ein kuppelndes Getriebe
allesamt im gleichen Maße geöffnet werden.
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Durch die oben beschriebenen Einrichtungen, welche gegebenenfalls
Erschütterungen der Schnecken 23 bzw. Schneckenwellen 17 hervorrufen, kann die durch
die Schnecken unmittelbar erzeugte Verdichtungswirkung verstärkt werden. Die den
Schnecken erteilten Erschütterungen teilen sich der umgebenden Kohlennasse mit und
veranlassen ein Zusammensacken derselben. Die Zitterbewegungen der Schnecken können
dabei nicht nur, wie oben beschrieben, in Richtung ihrer Achsen, sondern auch seitlich
zu denselben ausgeübt werden.
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In diesem Fall kann die Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Schnecken
durch die Kohlenmasse mehrmals wiederholt werden. Hierdurch und gleicherweise durch
Änderung des Maßes der Vor- oder Nacheilung der Schnecken bzw. des in der Achsenrichtung
abwärts ausgeübten Drucks wird die Möglichkeit geboten, die Kohlenmasse fortschreitend
immer mehr zu verdichten, bis ein gewünschter Verdichtungsgrad erreicht ist.
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Die Betriebsweise kann noch wie folgt abgeändert werden: Es wird mit
dem Verdichten begonnen, «renn die Schnecken 23 in der tiefsten Stellung auf der
Sohle der Ofenkammer i aufstehen, und es wird dann gleichzeitig das allmähliche
Einfüllen der Kohle durch die Füllöffnungen 5 vorgenommen, während die Schnecken
23 aufwärts, und zwar erfindungsgemäß unter gleichzeitiger Nacheilung geschraubt
werden. Auf diese Weise findet ein dauerndes Nachfüllen von Frischkohle nach den
am oberen Ende oder im oberen Teil der Schnecken befindlichen Stellen statt, wo
die Kohle dauernd weggenommen und zum Verdichten nach unten gedrängt wird. Auch
für diese Betriebsweise, bei der man mit einem einzigen Aufwärtsgang der Schnecken
zum vollständigen Verdichten auskommen kann, ist es vorteilhaft, daß das Nachfüllen
von Frischkohle durch die verschiedenen Füllhälse 8 nach den sämtlichen Schnecken
23 hin gleichmäßig erfolgt.
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Es ist kein unbedingtes Erfordernis, daß die Baulänge der Schnecken
23 nur einen Teil der Höhe des zu verdichtenden Kohlekörpers bzw. des Weges, den
die Schnecken beim Verdichten in der Kohle durchwandern, ausmachen. Die Anwendung
von Schnecken, die sich über die ganze, in der Achsenrichtung gemessene Erstreckung
des Kohlekörpers ausdehnen, ist ebenfalls möglich.
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Die Erfindung ist auch nicht auf die Benutzung von Verdichtungsschnecken
in senkrechter Stellung beschränkt. Bei Vorsehung geeigneter Einrichtung zum Nachschieben
von Frischkohle in den für die Aufnahme und Verdichtung der Kohle bestimmten Nutzrauen
hinein können unter Umständen auch andere als senkrechte Stellungen, etwa waagerecht
oder geneigt, für die Verdichtungschnecken in Betracht kommen.