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Bereich der
Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Beladevorrichtung für einen
Drehgestellofen. Insbesondere betrifft vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung zum Einbringen von Zuführmaterial zu einem Drehgestell
eines Drehgestellofens.
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Hintergrund
der Erfindung
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Kurz gesagt ist ein Drehgestellofen
ein kontinuierlich beheizter Ofen, der im allgemeinen eine hitzefeste
Decke aufweist, die von einer ringförmigen, inneren, mit hitzefestem
Material ausgekleideten Wand getragen wird, die von einer im Abstand
angeordneten, ringförmigen, äußeren, mit
hitzefestem Material ausgekleideten Wand umgeben ist. Die innere
Wand und die äußere Wand
begrenzen gemeinsam einen kreisförmigen
Gestellpfad, längs
dessen sich ein Drehgestell auf Rädern bewegt. Das Drehgestell
besteht im allgemeinen aus einer metallischen Tragplatte mit einer
Oberseite aus hitzefestem Material und weist Schürzen auf beiden Seiten auf,
die in wassergefüllte
Tröge hineinragen,
um eine berührungsfreie
Gasdichtung zu bilden. Der Drehgestellofen wird durch eine Vielzahl
von Brennern geheizt, die um den Rotationspfad des Gestelles herum
angeordnet sind.
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Zu behandelndes Material wird üblicherweise
auf die rotierende Gestelloberfläche
durch einen Förderer
oder eine Rutsche aufgebracht (fallengelassen), der bzw. die durch
die Decke nach unten vorsteht. Das Material wird dann durch die
Drehung des Gestells durch den Drehgestellofen zu einem Abgabebereich
gefördert,
wo das behandelte Material aus dem Ofen entfernt wird. Für eine detailliertere
Diskussion des Aufbaus eines Drehgestellofens wird auf die US-Patentschrift
4,622,905 bezug genommen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass bei
einem typischen Drehgestellofen das hitzefeste Material mit Hilfe
von Brennern auf Betriebstemperatur aufgeheizt wird, die in verschiedenen
Abschnitten des Ofens angeordnet sind. Das Zuführmaterial wird in dem Drehgestellofen
prinzipiell durch Strahlung von den umgebenden hitzebeständigen Seitenwänden und
der Decke geheizt. Wenn das Material in mehreren Schichten zugeführt wird,
erhitzt sich die oberste freiliegende Schicht des Zuführmaterials
am schnellsten und erreicht die höchste Temperatur. Umgekehrt
ist die unterste Schicht unter der obersten freiliegenden Schicht
verborgen und erreicht eine geringere Scheitelteemperatur und erhitzt
sich langsamer. Obwohl das Zuführen
mehrerer Schichten von Zuführmaterial
den Vorteil einer größeren Beladung und
eines größeren Durchsatzes
für die
gleiche Ofengröße ergibt,
erfordert eine erfolgreiche Behandlung des zugeführten Materials in einem Drehgestellofen,
dass das gesamte zugeführte
Material eine ähnliche
Zeit-Temperatur-Exposition
im Ofen erfährt.
Wie jedoch oben erwähnt,
führt eine
zu große Veränderung
der Beladungstiefe des Zuführmaterials typischerweise
zu einer unannehmbaren Zeit-Temperatur-Gleichförmigkeit
des zugeführten
Materials angesichts der Tatsache, dass typischerweise das gesamte
zugeführte
Material vom Drehgestell entfernt wird, wenn das Drehgestell eine
Umdrehung vollendet hat.
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Es sei darauf hingewiesen, dass eine
gleichförmige
Zeit/Temperatur-Exposition des zugeführten Materials in einem Drehgestellofen
am besten durch Behandlung des zugeführten Materials in einem Drehgestellofen
erreicht wird, der in der Lage ist, das zugeführte Material gleichförmig zu
verteilen, das auf das Drehgestell aufgebracht wird. Die optimale
Tiefe des zugeführten
Materials kann von einer maximalen Tiefe, die eine Funktion der
Kritikalität
der Zeit-Temperatur-Relation des zu behandelnden Materials ist, bis
zu einer minimalen gleichförmigen
Tiefe von ungefähr
einer Schicht variieren. Es sei auch darauf hingewiesen, dass zur
Erhöhung
der Effizienz der Behandlung des zugeführten Materials im Ofen das
zugeführte
Material auch gleichförmig über die
gesamte Breite des Drehgestells verteilt werden muss, wenn das zugeführte Material
auf das Drehgestell aufgebracht wird.
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Zusätzlich zu dem Problem, eine ähnliche Zeit-Temperatur-Behandlung
des zugeführten
Materials in einem Drehgestellofen zu erzielen, bewegt sich die
Oberfläche
des Drehgestells notwendigerweise in den Außenbereichen des Durchmessers schneller
als in den Innenbereichen des Durchmessers, weil dort ein größerer Radius
gegeben ist. Zuführmaterial
wird dem Drehgestellofen normalerweise mit einer konstanten Strömungsrate
zugeführt. Demgemäß ist dann,
wenn das Zuführmaterial
mit einer gleichförmigen
Geschwindigkeit vom Innendurchmesser bis zum Außendurchmesser aufgeladen wird,
die Tiefe des zugeführten
Materials am Innendurchmesser des Drehgestells größer als
am Außendurchmesser.
Demgemäß wäre es vorteilhaft, eine
gleichförmige
Zuführmaterialtiefe
vom Innendurchmesser bis zum Außendurchmesser
vorzusehen, indem man den Unterschied der Gestelloberflächen-Geschwindigkeit
berücksichtigt.
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Das US-Patent Nr. 4,457,840 für Nagl beschreibt
einen Mechanismus zum Überführen von Material
von einem Horizontalförderer
auf einen anderen. Jeder der Förderer
bewegt sich linear, d. h. geradlinig. Der Mechanismus ermöglicht es,
dem Material auf dem oberen Förderer
sich über
die Breite des unteren Förderers
gleichförmig
zu verbreiten oder verteilt zu werden, selbst dann, wenn die beiden Förderer unterschiedliche
Breiten besitzen. Da sich der untere Förderer längs einer geraden Linie bewegt,
besteht eine geradlinige Korrelation zwischen dem Zuführmaterial
auf dem oberen Förderer
und dem Zuführmaterial
auf dem unteren Förderer.
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Das US-Patent Nr. 2,538,556 für de Coriolis et
al. beschreibt einen Mechanismus zum Abgeben von Material auf einen
Haufen oder eine Ansammlung von Eisenerzpellets, die in einer vertikalen,
säulenförmigen Härtungskammer
gesammelt werden. Diese Kammer, die den Haufen oder die Ansammlung
von Pellets enthält,
ist feststehend. Ein Schlitten ist so angeordnet, dass er um die
Oberseite der Kammer umläuft,
um zusätzliche
Pellets gleichmäßig auf die
Oberseite des Pellet-Haufens abzugeben. Der Schlitten wird mit Hilfe
eines feststehenden Förderers
oder Zuführvorrichtung,
einer umlaufenden Zuführrutsche
und einer Abgabe bzw. Sekundärrutsche versorgt.
Die Abgaberutsche ist durch Unterteilungen und Flügel in Bahnen
oder Kanäle
unterteilt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft
einen Drehgestellofen nach Anspruch 1. Der Drehgestellofen kann
die Merkmale irgendeines oder mehrerer der abhängigen Ansprüche 2 bis
13 aufweisen.
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Angesichts des zuvor gesagten, ist
es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Drehgestellofen
zu schaffen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
einen Drehgestellofen zu schaffen, der eine Beladevorrichtung umfasst,
die das Zuführmaterial
kontinuierlich über
die gesamte Breite des Gestells des Ofens verteilt. Ein weiteres Ziel
der vorliegenden Endung ist es, einen Drehgestellofen zu schaffen,
der eine Beladevorrichtung aufweist, die das Zuführmaterial mit einer gleichförmigen Tiefe
verteilt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Drehgestellofen zu schaffen, der eine Beladevorrichtung umfasst,
die einfach und/oder wirtschaftlich hergestellt und/oder betrieben werden
kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Weitere Merkmale und andere Gegenstände und
Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der folgenden detaillierten
Beschreibung, die auf die Zeichnung bezug nimmt. In der Zeichnung
zeigen:
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1 eine
perspektivische Teilansicht einer Beladevorrichtung für einen
Drehgestellofen gemäß der vorliegenden
Erfindung
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2 eine
Draufsicht auf die Beladevorrichtung aus 1
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3 eine
Teil-Schnittansicht einer Beladevorrichtung für einen Drehgestellofen und
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4 eine
Draufsicht auf eine andere Ausführungsform
der Beladevorrichtung Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführunasformen
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In den Figuren ist eine Teilansicht
einer Beladevorrichtung 10 zum Aufladen von Zuführmaterial 12 auf
einen Drehgestellofen 14 dargestellt, der als solcher aus
dem Stand der Technik bekannt ist. Typischerweise umfasst der Drehgestellofen 14 eine
hitzefeste Decke, die von einer inneren, ringförmigen, mit hitzefestem Material
ausgekleideten Wand getragen wird, die von einer im Abstand angeordneten, ringförmigen, äußeren, mit hitzefestem
Material ausgekleideten Wand umgeben ist. Die innere Wand und die äußere Wand
umgrenzen gemeinsam einen kreisförmigen
Gestellpfad, längs
dessen sich ein Drehgestell 16 bewegt. Das Drehgestell 16 besteht im
wesentlichen aus einer metallischen Trägerplatte einschließlich einer
Oberseite aus einem hitzefestem Material und weist Schürzen auf,
die in wassergefüllte
Tröge vorstehen.
Die wassergefüllten
Tröge bilden in
Verbindung mit den Schürzen
einen gasdichten Verschluss. Der Drehgestellofen 14 wird
durch eine Vielzahl von Brennern erhitzt, die um den Rotationspfad
des Gestells 16 herum angeordnet sind.
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Der Drehgestellofen 14 umfasst
einen einzigen Beladepunkt zum Aufladen des Zuführmaterials 12 auf
den Drehgestellofen. Das Zuführmaterial 12, das
dem Drehgestellofen 14 zugeführt wird, kann praktisch jede
Art von Material umfassen, das reduziert oder einer hohen Temperatur
ausgesetzt werden soll, wie z. B. Metalloxid enthaltendes Material und
dergleichen, beispielsweise Eisenoxid. Das Zuführmaterial 12 kann
die Form von Pellets, Brickets oder losen Körnern besitzen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass für Zwecke der
Klarheit bestimmte Einzelheiten der Konstruktion des Drehgestellofens 14 nicht
wiedergegeben sind, da diese Einzelheiten üblich sind und im Bereich des Standes
der Technik liegen, sobald die Erfindung offenbart und erläutert ist.
Es wird auf die US-Patentschrift Nr. 4,622,905 und auf die Literatur
der chemischen Verfahrenstechnik hinsichtlich detaillierter Beschreibungen
der verschiedenen Vorrichtungen und Verarbeitungsstrukturen und
-bedingungen eines Drehgestellofens 14 Bezug genommen.
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In 1 ist
eine Vorrichtung 10 zum Aufladen des Zuführmaterials 12 auf
das Drehgestell 16 des Drehgestellofens 14 wiedergegeben.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen Tisch 18, der
in der Lage ist, das Zuführmaterial 12 über die
Breite des Tisches zu verteilen und die Tiefe des Zuführmaterials
einzustellen, um kontinuierlich eine Schicht von Zuführmaterial
auf dem Drehgestell 16 des Ofens mit einer im wesentlichen
gleichförmigen
Tiefe über
die gesamte Breite des Gestelles hin zu erzeugen, um eine gleichförmige Zeit-Temperatur-Behandlung
sicherzustellen.
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In Abhängigkeit von der Art des Zuführmaterials 12,
das den Drehgestellofen 14 zugeführt werden soll, kann das Zuführmaterial
vorübergehend
in einem Speicherbehälter
(nicht dargestellt) gespeichert werden, bis das Zuführmaterial
dem Drehgestellofen zugeführt
wird. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann der Speicherbehälter eine Kammer
mit offener oder geschlossener Oberseite und dergleichen sein. Es
sei darauf hingewiesen, dass das Zuführmaterial 12 dem
Drehgestellofen 14 auch als Teil eines kontinuierlichen
Bearbeitungsverfahrens zugeführt
werden kann, wenn das Zuführmaterial
so produziert wird, dass kein Speicherbehälter für die Behandlung des Zuführmaterials
erforderlich ist.
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In jedem Fall wird das Zuführmaterial 12 aus dem
Speicherbehälter
oder durch den kontinuierlichen Prozeß mit Hilfe eines Förderelementes 20 transportiert.
Das Förderelement 20 kann
eine Rutsche sein, die unter einem Winkel geneigt ist, der größer ist
als der Ru hewinkel des zuzuführenden
Materials, oder das Zuführelement
kann ein Endlosband für
eine mechanische Zuführung
des Zuführmaterials zum
Tisch 18 sein.
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Der Tisch 18 umfasst eine
ebene Oberfläche 22,
die ein erstes Ende 24 und ein zweites Ende 26 aufweist
und sich in Längsrichtung
erstreckende Seitenschienen 28 besitzt, um Zuführmaterial 12 daran zu
hindern, über
die Seiten des Tisches zu fallen. Der Tisch 18 ist oberhalb
des Drehgestells 16 montiert und steht mit dem Förderelement
durch eine Öffnung in
der hitzebeständig
ausgekleideten Decke in Verbindung. Der Tisch 18 erstreckt
sich in Längsrichtung über die
Breite des Gestells 16.
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Der Tisch 18 kann unter
einem Winkel geneigt sein, der größer ist als der Ruhewinkel
des Zuführmaterials 12,
so dass das Material aufgrund der Schwerkraft sich längs der
ebenen Oberfläche 22 bewegt,
oder der Tisch kann horizontal oder gering geneigt sein und eine
Vorrichtung 30 umfassen, die die Bewegung des Zuführmaterials
längs der
ebenen Oberfläche
mechanisch unterstützt.
Beispielsweise kann die ebene Oberfläche 22 des Tisches 18 mechanisch
an einer Vibrationsvorrichtung befestigt sein, die aus dem Stand
der Technik bekannt ist, um die ebene Oberfläche in Schwingungen zu versetzen und
das Zuführmaterial
zu veranlassen, sich über den
Tisch nach unten zu bewegen.
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Das erste Ende 24 des Tisches 18 umfasst ein
Verteilungselement 32, um das Zuführmaterial 12 gleichförmig über die
Breite der ebenen Oberfläche 22 des
Tisches 18 zu verteilen und dadurch in effektiver Weise
den gesamten Querschnitt der Tischoberfläche zu nutzen. Wie in den 1 bis 4 dargestellt, ist das Verteilungselement 32 eine
Hälfte
eines invertierten Kegels. Der Durchmesser der Basis des invertierten
Kegels ist ungefähr
gleich der Breite der ebenen Oberfläche 22 des Tisches.
Die Höhe
des Kegels kann variieren, um eine gleichförmige Verteilung des Zuführmaterials 12 über die
Breite der ebenen Oberfläche
des Tisches 18 zu erzielen, wenn das Zuführmaterial
längs der äußeren Oberfläche des
Kegels fällt.
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Zwischen dem ersten Ende 24 und
dem zweiten Ende 26 des Tisches 18 ist ein Nivellierpflug 34 angeordnet.
Der Nivellierpflug 34 sorgt für eine gleichförmige Tiefe
des Zuführmaterials 12 über die gesamte
Breite der ebenen Oberfläche 22 des
Tisches 18 hinweg. Die Höhe des Nivellierpfluges 34 bezüglich der
ebenen Oberfläche 22 des
Tisches ist einstellbar, um unterschiedliche Freiräume unter
dem Nivellierpflug zu erzielen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Nivellierpflug 34 v-förmig (1 und 2).
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Nivellierpflug 34 auch
gerade sein kann (3).
Die Höhe
des Nivellierpfluges 34 kann unter Verwendung irgendeiner
geeigneten mechanischen Einrichtung eingestellt werden, wie sie
aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise durch geschlitzte
Seitenschienen und Bolzen und Schrauben, die am Nivellierpflug befestigt
sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Höhe
des Nivellierpflugs 34 hydraulisch einstellbar.
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Das zweite Ende 26 des Tisches 18 umfasst eine
Vielzahl von in gleichen Abständen
angeordneten Längsunterteilungen 36 mit
equivalenter Länge und
Abgabeschlitze 38 mit variierender Größe, die eine Zugang zu dem
sich darunter drehenden Gestell 16 ermög lichen. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
sind die Abgabeschlitze 38 so gekrümmt, dass sie mehr radial sind
in der Nähe
des inneren Gestelldurchmessers, und mehr tangential oder größer in der
Nähe des äußeren Durchmessers
des Gestells. In Folge hiervon ist die Abgabe von Zuführmaterial 12 pro
Einheitsbreite des Tisches 18 im Bereich des größeren Gestellradiuses
größer im Vergleich
zum inneren Radius, was zu einer gleichförmigen Verteilung des Zuführmaterials über die
Oberfläche
des Drehgestells 16 des Drehgestellofens führt.
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Bei einer anderen Ausführungsform
können, wie
in 4 gezeigt, die Längsunterteilungen 36 auch
verschiedene Abstände
aufweisen und die Abgabeschlitze 38 können eine annähernd gleiche
Größe besitzen.
Die Längsunterteilungen,
die einen größeren Abstand
aufweisen, enthalten Abgabeschlitze, die sich zum äußeren Radius
des Drehgestells hin öffnen,
so dass eine größere Verteilung
von Zuführmaterial 12 am
größeren Drehgestellradius
im Vergleich zum inneren Radius erzielt wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass,
obwohl die Anordnung der Abgabeschlitze 38 ein gleichförmiges Aufladen
des Zuführmaterials
auf das Gestell liefert, der Strom des Zuführmaterials auch durch Veränderungen
der seitlichen Bewegung des Zuführmaterials auf
dem Tisch 18 beeinflußt
werden kann. Die Variationen beim Aufladen und der seitlichen Bewegung des
Zuführmaterials
auf dem Tisch werden dadurch kompensiert, dass der Tisch 18 in
Längsabschnitte unterteilt
wird, um das Zuführmaterial
dazu zu zwingen, sich auf dem Tisch in Längsrichtung zu bewegen und
eine übermäßig seitliche
Bewegung zu verhindern. Die Längsunterteilungen 36 bilden
gemeinsam Kanäle,
die sich über
die radiale Breite des Drehgestells 16 erstrecken. Ein
Abgabeschlitz 38 ist in jedem Kanal zwischen jedem Paar
von Unterteilungen 36 angeordnet. Die Abgabeschlitze 38 erstrecken sich
in zusammenwirkender Weise über
die radiale Breite des sich unmittelbar darunter drehenden Gestells 16,
um einen kontrollierten Zugang zu dem gesamten Gestell-Querschnitt
zu liefern, um das Plazieren des Zuführmaterials auf dem sich bewegenden Gestell
zu dosieren.
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Im Betrieb wird das Zuführmaterial 12 dem Tisch 18 zugeführt, wobei
das Zuführmaterial über die äußere Oberfläche des
Zuführelementes 32 fällt und
sich über
die gesamte Breite der ebenen Oberfläche 22 des Tisches
verteilt. Das Zuführmaterial 12 wird
dann kontinuierlich fortschreitend längs der ebenen Oberfläche 22 zum
Nivellierpflug 34 gedrückt. Das
Zuführmaterial 12 wird
in gesteuerter Weise bis zu einer im wesentlichen gleichförmigen Tiefe über die
gesamte Breite der ebenen Oberfläche 22 des
Tisches 18 freigegeben. Das Zuführmaterial 12 mit gleichförmiger Tiefe
tritt dann in die Kanäle
zwischen den Unterteilungen 36 ein, in denen das Zuführmaterial
unter der Schwerkraft durch die Abgabeschlitze 38 auf das
sich unmittelbar darunter befindliche Drehgestell 16 fällt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass deswegen, weil
das Zuführmaterial 12 über die
gesamte Breite der ebenen Oberfläche 22 des
Tisches 18 eine im wesentlichen gleichförmige Tiefe besitzt, bevor
es auf das Drehgestell 16 fällt, das Zuführmaterial,
das auf das Drehgestell fällt,
ebenfalls eine im wesentlichen gleichförmige Tiefe über die
gesamte Breite des Drehgestells derart besitzt, dass Gleichförmigkeit
der Zeit-Temperatur-Be handlung des Zuführmaterials in dem Ofen erreicht
werden kann. Darüber
hinaus sei auch darauf hingewiesen, dass die Gleichförmigkeit der
Zeit-Temperatur-Behandlung unabhängig
von der Zuführgeschwindigkeit
des Zuführmaterials
zum Tisch erzielt werden kann.
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Bezüglich der obigen Beschreibung
ist zu berücksichtigen,
dass die optimalen, dimensionalen Relationen der Teile der Erfindung,
einschließlich
von Abwandlungen hinsichtlich der Größe des Materials, der Form,
der Funktion und der Betriebsart, des Zusammenbaus und der Verwendung
unmittelbar klar sind, sobald die Erfindung erläutert und beschrieben ist.
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Daher wird die vorausgehende Beschreibung
lediglich als Erläuterung
für die
Prinzipien der Erfindung angesehen. Weiterhin soll deswegen, weil zahlreiche
Abwandlungen und Veränderungen
dem Fachmann ohne weiteres erkennbar sind, die Erfindung nicht auf
den exakten, dargestellten und beschriebenen Aufbau und Betrieb
eingeschränkt
sein, und demgamäß kann auf
alle geeigneten Abwandlungen und Äquivalente zurückgegriffen
werden, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.