-
Wärmeaustauscher Beim Wärmeaustausch zwischen einer Austauschwand
und in Verteilung befindlichem Feststoff, z. B. Zementmehl, welches auf dem Wege
von der Mühle zu einem Silo gekühlt werden soll, ist es für die Erzielung großer
Leistung bei Benutzung kleiner Wärmneaustauschflächen wichtig, eine innige Berührung
zwischen dauernd wechselnden Mahlteilchen und der Außenwand zu erzielen. Das geschieht,
wenn nach der Lehre des Hauptpatents 684 87 i das Gut an einer von einer Rotationsfläche
gebildeten Wärmeaustauschwand in überwachter, Umlaufbewegung auf wesentlich schraubenförmiger
Bahn in dünner Schicht mit frei im _Luftraum liegender Oberfläche ausgebreitet wird.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer diese Arbeitsweise verwirklichenden Vorrichtung,
welche mit geringem konstruktivem Aufwand eine weitgehende Beherrschung der Gutbewegung
entlang der Wärmeaustauschwand ermöglicht und bei Verwendung in Zementfabriken den
besonderen Vorteil bietet, daß Zement, welcher nach erfolgter Vermahlung eine Kühlung
in der Wärmeaustauschvorr.-ichtung erfahren hat, von dieser unmittelbar einer auf
dem gleichen Fabrikboden wie die Mühle angeordneten Transportvoirichtung `zur Weiterleitung,
z. B. zu einem Lagersilo, zugeführt werden kann.
-
Zur Erreichaing der Erfindungszwecke wird der Wärmeaustau§cher gemäß
der Erfindung
mit einer stehenden zylindrischen Austauschwand versehen,
innerhalb deren ein von einer Transportschnecke gebildetes Schleuderwerk angeordnet
ist,- dessen Schraubenflächen mit ihrem Rande bis ziemlich dicht an die Innenfläche
derWärrneaustauschfläche heranreichen und dessen rasche Umlaufbewegung bei gebener
Gutzufuhr in Abhängigkeit von dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Gut einerseits
und der Schraubenfläche sowie der Innenfläche der Austauschwand andererseits so
geregelt wird, daß das Gut, im Wärmeaustauschrohr ansteigend, möglichst in gleichförmiger
dünner Schicht an der Rohrwand entlang in schraubenförmiger Bahn mit geringer Steigung
be@vegt wird. .
-
An Stelle einer Transportschnecke mit fortlaufenden Schraubenflächen
kann auch ein umlaufendes Fördermittel benutzt werden, dessen Welle mit unterbrochenen
Schraubenflächen besetzt ist, wobei diese Schraubenflächen auch verschiedene Steigung
besitzen können.
-
Es können sowohl eingängige als auch mehrgängige Schraubenkörper für
die Zwecke der Erfindung benutzt werden.
-
Wenn Transportschrauben mit unterbrochenen Schraubenflächen benutzt
werden, dann können Gutteile zwischen den Schraubenflächensegmenten hindurchfallen
und aus einem höher gelegenen Schraubengang in einen niedriger liegenden gelangen,
so daß sich eine Verzögerung der Aufwärtsbewegung ergibt, die unter Umständen erwünscht
sein kann. -Für die Erreichgng der Erfindungszwecke ist eine verhältnismäßig rasche
Umlaufbewegung der Transportschnecke erforderlich. Bei zu geringer Geschwindigkeit
erfolgt ein Anheben des Gutes nur bei so, reichlicher Gutzufuhr, daß die Schnecke
immer praktisch voll von Gut ist, wobei der Erfindungszweck verfehlt wird, da dann
der Wärmeaustausch unzulänglich ist.
-
Für das Abschleudern des Gutes von den Schraubenflächen der Transportschnecke
bei gegebener Geschwindigkeit und für den Aufwärtstransport spielt der Reibungskoeffizient
zwischen dem Gut und der tragenden Schraubenfläche und der Reibungskoeffizient zwischen
dem Gut und der Innenfläche der Wand eine Rolle. Die Erreichung der bestmöglichen
Anpassung an die jeweilig verlangte Leistung hängt daher auch von der Oberflächenbeschaffenheit
der Schraubenflächen der Schnecke und der Innenseite des Transportrohres und der
Anpassung der Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke an diese Apparatk.onstanten ab.
-
Für die Förderung durch ein stehendes kreiszylindrisches Rohr vom
Radius r durch eine Schraube mit ununterbrochenem Gewinde mit der Ganghöhe a läßt
sich die der Schraube zu gebende Umlaufgeschwindigkeit zur Er-@ztelung einer Aufwärtsbewegung
des Gutes in sbraubenförmiger Bahn durch Schleuderung gegen die Zylinderwand aus,
nachstehender mathematischer Höherungsgleichung berechnen:
wo Y die Schwerebeschleunigung, w die Winkelgeschwindigkeit der Schraube, &,
der Reibungskoeffizient zwischen dem Gut und der Rohrwand und 1.,2 der Reibungskoeffizient
zwischen dem Gut und der Schraube ist.
-
Dufch passende Verfügung über die Konstanten der Vorrichtung und über
die Menge der Kühl- oder Heizflüssigkeit zur Berieselung der Rohrwand kann man eine
jeweilig- gewünschte Temperaturbeeinflussung von zu bearbeitendem Gut bei verlangter
Leistung erzielen.
-
Herabsetzung der Reibung an den Schraubenflächen bei Erhöhung der
Reibung an der Zylinderwand, etwa durch Ausrüstung derselben mit stehenden Rippen,
ergibt eine Beschleunigung des Guttransports durch den Zylinder.
-
Vermittels einer ununterbrochenen Transportschraube in einem stehenden
kreiszylindrischen Rohr von 35omm Durchmesser und 9 m Höhe konnte bei einem Abstand
des Randes der Schraubengänge von der Rohrwandung vom 2 mm bei Umlaufgeschwindigkeiten
der Schraube von i 5o bis i 9o Umdrehungen in der Minute Zement mit einer Leistung
von etwa ioooö kg in der Stunde gehoben und um 6o° gekühlt werden, während sich
Glas Kühlwasser' auf etwa 7o° erwärmte.
-
Die Erfindung ist auf den Zeichnungen veranschaulicht.
-
Fig. i ist ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform mit in einem
aufrecht stehenden Rohr arbeitender Transportschnecke mit eingängiger ununterbrochener
Schraubenfl äche.
-
Fig. 2 zeigt eine gegenüber der Fig. i nur durch eine andere Art der
Materialzuführung abgeänderte Ausführungsform in Seitenansicht und teilweisem Schnitt.
-
Fig.3 und 4 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform, und zwar
die erstgenannte Figur in einem teilweisen Vertikalschnitt nach der Linie 3-3 der
Fig. 4 und Fig. 4 in einem Horizontalschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. i wird das Gut durch ein aufrecht
stehendes. Rohr i vermittels einer umlaufenden Schraube 2 bewegt, welche auf einer
umlaufenden senkrechten Welle 3 sitzt und deren Schraubenfläche mit ihrem Rande
bis nahe an die Innenfläche
des. senkrechten Rohres i heranreicht.
Die Welle 3 sitzt in Lagern 4, 5 und #erhält ihren Antrieb durch eine Riemenscheibe
6. Das Gut wird am unteren Ende i31 das Rohr i durch eine Transportschnecke 8 eingefühlt,
welche auf einer Welle g - sitzt, die in Lagern i o, i i ruht und über eine Riemenscheibe
12 angetrieben wird. Die Zuführungsschnecke arbeitet in einem liegenden rohrförmngen
Gehäuse 7, dem, das Gut durch einen Trichter 13 zugeführt wird. Die Zuführung des
Gutes durch die Schnecke erfolgt unter einem passend bemessenen Druck. Das zugeführte
Gut wird durch die Schraube 2 erfaßt, welche reit hoher Geschwindigkeit umläuft
und in flachen Schraubengängen nach aufwärts durch das Rohr i befördert wird, wobei
die Geschwindigkeit der Schraube so gewählt ist, daß das Rohr i in der Hauptsache
leer bleibt und das Gut sich nur in dünner Schicht entlang der Rohrwandung bewegt.
Am oberen Ende der Schraube tritt das Gut in einen erweiterten Rohraufsatz mit zylindrischer
Umfassungswandung 14 und Ahdeckplatte 15 ein, welcher eine geneigte Bodenplatte
21 aufweist, über deren tiefstliegender Stelle sich ein Auslaßrohrstutzen 16 für
das Gut befindet. Die Wandung des Rohres i wird von außen durch Wasser gekühlt,
welches durch ein Rohr 17 zugeführt wird und an der Wandung des Rohres entlang nach
abwärts. läuft, um am unteren Rohrende in einem Trog 2o aufgefangen zu werden.
-
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von dein
in Fig. i dargestellten nur durch die Art der Gutzuführung, welche durch einen hochstehenden
Rohrstutzen 18 erfolgt, wobei der erforderliche Gutdruck am Boden der Transportschnecke
durch die Materialsäule im Rohrstutzen 18 geliefert und die Verteilung'des Gutes.
über den Boden des die Transportschnecke 2 aufnehmenden Raumes durch einen umlaufenden
Rührer i9 herbeigeführt wird.
-
Auch bei der Ausführungsform nach den Fig.3 und 4 ist ein rohrförmiger
stehender Behälter i vcrgesehen, durch den das Gut in der Richtung von unten nach
oben hindurchbewegt wird. Die Zuführung erfolgt durch einen hochstehenden Rohrstutzen
18, wie ein solcher auch bei der Aus.fülhrungsform. gemäß Fig; 2 vorgesehen ist.
An Stelle einer eingängigen fortlaufenden Schraube wird als Transp;o.rtorgan in
diesem Falle jedoch ein System von unabhängig voneinander an einem Traggerüst befestigten,
schraubenföimüg zum TTäggerüst stehenden Flügeln 24 benutzt. Das Tzaggerüst für
die Flügel besteht aus einem umlaufenden Gestell, dessen Welle ebenso wie die Welle
der Transportschraube in den Fig. i und -- mit 4 bezeichnet ist. In diesem
Falle trägt die Welle Armkreuze, von denen nur das am unteren Ende der Welle an
einer Verdickung 25 sitzende Armkreuz mit Armen 22 sichtbar ist. An den freien Enden
'der Arme sind senkrecht stehende Stangen 23 befestigt, welche die Träger für die
schraubenförmig verlaufenden -Flügel 24 bilden. Die Mitten sler Flügel 24 liegen
auf einer Schraubenlinie, welche durch die Punkte a, b, c, d geht. Es ist
eine Mehrzahl von Sätzen von Flügeln 24 vorgesehen, von denen jeder einen besonderen
Schraubengang bildet, wobei die verschiedenen Schraubengänge verschiedene Steigung
besitzen können. Um den Zweck der Materialförderung in dünner Schicht entlang der
Innenseite des Rohres i zu erreichen, müssen die von den Flügelsätzen 24 gebildeten
Schraubengänge hinreichend dicht übereinanderliegen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn
die Flügel von aufeinanderfolgenden Schraubengängen so zueinander angeordnet sind,
daß die Flügel jedes unteren Schraubenganges gerade unter den Lücken zwischen den
Flügeln des benachbarten höheren Schraubenganges liegen.
-
Mit den Wärmeaustauschern gemäß der Erfindung können zerteilte Feststoffe,
insbesondere gemahlener Zement, gekühlt und gleichzeitig bis zu einer namhäften
Höhe mit geringem Kraftaufwand gehoben werden. Das ist für Zementfabriken wertvoll,
da es, ivie bereits eingangs erwähnt, die Möglichkeit bietet, Zement, welcher in
unerwünscht hoher Temperatur die Mühle verläßt, auf dem Wege zum Silo abzukühlen
und dabei so weit anzuheben', daß er beim Verlassen des Wärmeaustauschers in eine
Transp!artvorrichtung, z. B. für Druckluftbeförderung, einzutreten vermag, welche
auf dem gleichen Fabrikboden, also in der gleichen Höhe, angeordnet ist wie die
Mühle.