DE7806480U1 - Rotierender waermetauscher - Google Patents

Description

LEINWEBER &;

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber («eo-re) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. ν. Wengersky

Rosental 7 D-8000 München 2

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex528191lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

den 11. Dezember 1980

Unser Zeichen

Sherwen Engineering Co.Ltd.,
Kent, Großbritannien

Wärmeaustauscher

Die Neuerung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit einer um eine nahezu waagrecht angeordnete Rotationsachse drehbaren Kammer, durch die ein teilchenförmiges Material zum "rhitzen oder Kühlen hindurchführbar ist. Dabei kann das teilchenförmige Material beispielsweise aus einem Pulver. Granula, Pellets oder größeren Massen bestehen, die bei der Drehung der Kammer bewegt oder umgewälzt werden. Der Aasdruck Wärmeaustauscher soll hier eine Vorrichtung einschließen, bei der Wärmeübergang durch Strahlungs- und/oder Leitungserhitzung erfolgt.

Wenngleich die Neuerung auf Erhitzungsprozesse bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen anwendbar ist, z.B. auf das Trocknen von teilchenförmigen Materialien in einem erwärmten Gasstrom, liegt der Anwendungsbereich der neuerungsgemäßen Vorrichtung insbesondere im Verbrennen von Material und/oder

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die Herstellung verbrannter oder qebrannter Materialien, nämlich solcher, die bei ihrer Verarbeitung Temperaturen von vielleicht z.B. 1300 C oder mehr unterworfen werden müssen. Beispielsweise kann das Kalkbrenner, die Herstellung totgebrannter Magnesia oder von Zement und insbesondere die Her-Etellunq künstlicher Zuschläge aus Materialien wie Lehm oder Ton oder Schieferton erwähnt werden, wobei das Material bearbeitet wird, uiTi größere Aggregststücke innerhalb eines gewünschten Größenbereichs zu qewinnen.

Die Verwendung zylindrischer Drehkammern zum Erhitzen teilchenförmigen Materials ist gut bekannt. Durch Drehung der Kammer um ihre Zylinderachse wird das Material durch die einander entgeqenwirkenden Kräfte der Reibung mit der Trommeloberfläche und der Schwerkraft kontinuierlich bewegt, und frische Oberflächen werden kontinuierlich dem erhitzenden Einfluß einer Flamme oder eines Heißgasstroms ausqesetzt.

Die Materialmenqe, die jederzeit leicht in der Kammer erhitzt werden kann, ist jedoch im Hinblick auf die Kammergröße stark beschränkt, da es mit zunehmender Tiefe des Materialbettes schwerer wird sicherzustellen, daß alle Teilchen nacheinander der -Wärmequelle ausqesetzt werden. Ungleichmäßiges Erhitzen des Materials kann eine längere Erhitzungszeit notwendig machen, und zuweilen kann es schwierig sein, ein ausreichend gleichförmiges Endprodukt zu erhalten. Wenn ferner die gesamte Masse innerhalb der Kammer nicht kontinuierlich bewegt wird, können einzelne Teilchen zusammenwachsen, selbst während sie bewegt werden, und die durch den Erhitzungsprczeß beabsichtigten physikalischen und/oder chemischen Änderungen können nicht eintreten. Bei Hochtemperaturbedingungen, wie z.B. beim Brennen von lehm- oder tonhaltigen Materialien, kann dieser Effekt große Materialmassen dazu veranlassen, zusammenzuschmelzen und Massen von Schlacke oder Klinker zu bilden, die verworfen werden müssen und tatsächlich aus der Kammer schwer entfernbar sein können. _,_

Es ist bekannt, nach innen ragende Vorsprünge, wie axial angeordnete Stanqen, an den Kannnerwandungen vorzusehen, um die Materialumwälzung zu erhöhen, und sie können auch den Effekt einer Steigerung der Tiefe des Materialbettes haben. Die zylindrische Form des Ofens wird beibehalten, nicht zuletzt deshalb, weil der kreisförmige Querschnitt für die Festigkeit erforderlich ist und auch die wirksamste Form unter dem Aspekt des Wärmeverlustes durch die Wandungen ist. Bei Hochtemperaturanwendungen begrenzen auch die harten physikalischen Bedingungen die Verwendung solcher Vorsprünge: In der dänischen Patentanmeldung 128 218 wendet ein ausoemauerter Ofen Ziegel unterschied licher Stärke zur Ausbildung nach innen raaender Vorsprünge an, diese müssen aber flach gehalten werden und gegen Abrieb und Aufprall seitens des Ofeninhaltes durch Metallbewehrungen geschützt werden, die ihrerseits Beschädigungen unterliegen und den herkömmlichen kreisförmigen Querschnitt kaum verändern.

Zu beachten ist, daß die bekannten zylindrischen Drehkammern aufgrund der gerinaen Dicke des Materials der Kammer einen erheblichen Anteil der Wärmezufuhr beim Kühleffekt der Kammerwandungen auf das Material verlieren können, was die Betriebsleistung herabsetzt. Bei Hochtemperaturverfahren wird eine hochtemperaturfeste Ziegelinnenauskleidung vorgesehen, die zu einer sehr schweren Ofenstruktur führt und massive Tragekonstruktionen sowie energieaufwendige Antriebsmotoren erfordert. Solche öfen sind wegen dsr Notwendiakeit häufiger Reparatur und häufigen Ersatzes der Auskleiduna kostspielig in der Unterhaltung.Dies führt auch zu erheblichem Verlust an Produktion und Leistungsfähigkeit, da bei jeder Gelegenheit der Ofen sich abkühlen können muß und anschließend wieder mit gesteuerter Geschwindigkeit auf Betriebstemperatur gebracht werden muß. Wegen der hohen Wärmemasse können diese Vorgänge etliche Tage in Anspruch nehmen.

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Demgegenüber ist zur Vermeidunq dieser Nachteile bei dem neuerungsgemäßen Wärmeaustauscher vorgesehen, daß der in einer quer zur Rotationsachse verlaufenden Querschnittsebene liegenden Innenumfa\g der Kammer nicht-kreisförmiq ist und eine Anzahl von Bögen zur wechselweisen Aufnahme des Materials und dessen übergang vom, in der Drehrichtung gesehen, vorausgehenden Bogen in den nachfolgenden Bogen unter dem Einfluß der Schwerkraft aufweist. Bei dieser neuerungsgemäßen Lösung wird das Material in der Kammer jeweils für einen Teil einer vollen Umdrehung in einem der Bögen mitgeführt, bis es im weiteren Verlauf der Drehung unter dem Einfluß der Schwerkraft in die bezüglich der Drehbewegung nachfolgende Kammer hineinrutscht.

In vorteilhafter Weise wird der Querschnitt von einer Anordnung mit drei räumlich gleichmäßig angeordneten Bögen kleeblattartiger Gestalt gebildet. Er kann eine größere Anzahl solcher Bögen aufweisen, jedoch nicht so, daß ihre Tiefe unangemessen beschränkt wird, da sie radial zur Rotationsachse verhältnismäßig tief sein sollten, z.B. zwischen 20 und 60, vorzugsweise etwa 40 und 55 % des Maximalradius der Kammer. Die Bögen haben in angemessener Weise ein Kurvenprofil und "»ind so gestaltet, daß sie das Material gegen ein Abrutschen sichern, bis sie eine beträchtliche Winkelverschiebung aus ihrer tiefsten Stellung erfahren haben, z.B. vorzugsweise wenigstens 20° von der Position, bei der ein kritischer Böschungswinkel erreicht ist. Dann beginnt das Material zu rutschen, und die gesamte Teilchenmasse wird verhältnismäßlq rasch gewendet, um wieder -ur Ruhe zu kommen, bis dei kritische winkel wieder aufgrund der fortschreitenden Rotation des Ofens überschritten wird.

Wird das Material von einem oder mehreren Brennern erhitzt, kann erreicht werden, daß zwischen jedem Abrutschen direkte Strahlungsenergie von dem Brenner auf die obersten Schichten des Materials relativ lange einwirkt, und der Brenner kann mit reflektierenden Einrichtungen versehen sein, um die

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Abgabe von Strahlungshitze auf das Material zu erhöhen, während Wärme auch durch Leitung von einem Heißgasstrom über dem Material übertragen werden kann. Das Querschnittsprofil der Kammer kann auch so gestaltet sein, daß von dem oder den obersten Bogen, aus denen das Material bereits herabgefallen ist, abstrahlende Wärme vorzugsweise auf die Hauptmasse des Materials in einem aufsteigenden Bogen gerichtet wird.

Mit dem bei jeder Umdrehung der Kammer eintretenden mehrmaligen vollständigen Umwälzen des Materials ist es möglich, praktisch gleichförmige Materialerhitzung zu erzielen. Ferner kann durch den Sückhalteeffekt der Bögen das Materialbett in der Kammer relativ tief gehalten werden, so daß eine kleinere Oberfläche im Kontakt mit den Kammerwandungen bei gegebenem Materialvolumen steht und der Kühleffekt der Wandungen vermindert ist.

Für Hochtemperaturbetrieb kann neuerungsgemäß eine Drehkammer eine Ofenstruktur mit einer wärmefesten Innenauskleidung und äußeren lasttragenden Trägereinrichtungen für die Auskleidung und den Kammerinhalt aufweisen, wobei sich die tragende Einrichtung längs über den Ofen erstreckt, aber von der Innenauskleidung wärmeisoliert ist. Die Innenauskleidung hat natürlich den zuvor erwähnten Querschnitt mit Bögen, um die direkte Strahlungserhitzunq eine oder mehrerer Brenner des Ofens auf das zu bearbeitende Material zu erhöhen.

Die wärmefeste Innenauskleidung des Ofens kann die Innenschicht einer Sandwich-Konstruktion bilden, wobei eine Wärmeisolationsschicht in dem Raum zwischen der wärmefesten Innenauskleidung und einer äußeren Verkleidung liegt.Die Innenauskleidung kann eine einteiliqe Umfanqskonstruktion sein, die sich entweder über die gesamte Kamerlänge erstreckt oder aus einer Reihe kürzerer Länqen mit überlappenden Ver-

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bindungsteilen besteht, oder sie kann eine Reihe ähnlicher zusammenaeschweißter Segmente umfassen, und in jedem Fall wird sie von den äußeren Gehäusesegmenten direkt durch die Isolierschicht aetracren, die von einer Form ist, die die Tragbelastung von der Innenauskleidung direkt zur äußeren Verkleidung übertragen kann.

Ist die Innenauskleidung eine einzige Umfanjseinheit, kann es jedoch ausreichen, sich allein auf den Abstandshaltereffekt der Isolierschicht zu verlassen, um die Innenauskleidung in Bezug auf die Außenverkleidung an ihrem Platz zu halten.

Die Neuerung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeiqt:

Fig. 1 und 2 c .ae Seitenansicht bzw. eine Querschnittsansicht einer Hochtemperaturerhitzungsdrehkammer oder eines Ofens gemäß der Neuerung,

Fig. 3 eine Detail-Schnittansicht der Sandwich-Bauweise der Wandungen der Kammer gemäß den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Brenner,

Fig. 5 und 6 das Brennstoffzufuhrsystem des Brenners in den Fig. 4 und 5 und

Fig. 7 und 8 eine Seitenansicht bzw. eine Querschnittsansicht einer weiteren neuerungsgemäßen Wärmeaustauschdrehkammer für den Betrieb bei niedrigerer Temperatur als bei den vorhergehenden Beispielen.

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Nach den Fiq. 1 und 2 weist der Ofen einen Drehbehälter 12 auf, der auf einem festen Tragrahmen 14 angebracht ist. Der Behälter wird durch Walzen 16 auf dem festen Rahmen getragen, und auf ihm sitzen Endrinqe 18, die auf dem Behälter befcstiqt sin*!. Die Endringe wirken als kreisförmige Führunqsbahnen für die Rotation des Behälters, der von einem oder

(es folgen Seite - 7 - bis 14 der ursprünglichen Unterlagen vom 3. März 19 78)

mehreren hydraulischen Motoren 20 angetrieben wird, die cuf dem festen Rahmen befestigt sind und auch mit den Endringen in Eingriff stehen. Der Behälter weist eine Erhittungskammer 22 mit einem kleeblattförmigen, also mit drei tiefen Bögen 24 versehenen Innenquerschnitt auf, wobei die Bögen jeweils ein Kurvenproi'il zeigen. Die Scheitelpunkte oder Übergangsbereiche 26 zwischen den Bögen sind abgeflacht, um ein Überhitzen zu vermeiden. Bei diesem besonderen ; jispiel sind die Bögen kreisförmig, mit einem Durchmesser gleich dem Kammerradius im Mittelpunkt der Bögen, und ihre Kreispunkte schneiden sich alle an der mittleren Längsachse der Kammer.

Die Ofenwandungen weisen eine Sandwich-Bauweise mit einem 6 mm starken äußeren Tragmantel 32 aus schweißbarem Stahl, einer 100 mm starken Hauptisolierauskleidung 34, deren kühlere Außenschichten Mineralwolle und deren* innere heißere Schichten Keramikfaser sein können, einer ermanenten Innenauskleidung 36 aus einer Hochtemperaturlegierung, z.B. 3 mm Incoloy 800H, einer wärmebeständigen, Ni- und Cr-reichen Legierung, auf. Innerhalb dieser Schichten liegt vorzugsweise auch ferner eine dünne 12 mm starke Schicht 38 aus Keramikfaserisolierung uni eine ganz innen liegende Hochtemperaturlegierungsauskleidung 40, auch aus 3 mm Incoloy 8C0H, die die innere Oberfläche des Ofens bildet.

Alle Schichten dieser Bauweise haben ähnlich gewölbte Profile mit abgeflachten Übergangsζonen zwischen den Bögen. Die äußere Schalenwandung 32 kann zuerst hergestellt werden, wobei die Endringe nahe den einander gegenüberliegenden Enden des Behälters zum Tragen auf den Walzen 16 liegen. Abstandshalter 44, die an der Innenfläche der Schalenwandung befestigt sind, legen die Innenauskleidung 36 fest, die als einstückige ümfangseinheit hergestellt wird, z.B. aus geschweißten Blechen (sie kann jedoch auch als eine Reihe kurzer Axialstücke hergestellt werden, die dann

innerhalb der Schalenwandung mit einander überlappenden Unifangsverbindungen zusammengesetzt werden). Die Abstandshalter 44· legen die Auskleidung 36 in gleichförmigem Abetand von der äußeren Schalenwandung fest, und die Isolierung 34 wird dann eingepackt und wirkt gegebenenfalls als Abstandshalter. Die Isolierung 38 wird dann über die Auskleidung 36 gelegt, und schließlich werden Teilbleche der innersten Auskleidung 40 über die zweite Isolierschicht gelegt und zu einer kontinuierlichen Innenwand zusammengeechweißt.

Die Lagen oder Schichten der Sandwich-Bauweise werden nicht positiv miteinander befestigt, um differentielle Wärmeausdehnung zu ermöglichen. Dennoch sind sie aufgrund des nichtkreisförmigen Querschnitts umfangsmäßig festgelegt, ohne sich zu verschieben. Die inneren Lagen oder Schichten werden über ihre gesamte Umfangsfläche durch die äußere Gehäusewandung gehalten, und ferner wird das Gewicht des Materials in dem Ofen ähnlich direkt auf die Außenschalenwandung übertragen. Die inneren Metallauskleidungen sind so praktisch spannungsfrei, und die Belastungen werden von den verhältnismäßig kalten äußeren Schalenwandungen aufgefangen und über die Endringe 18 auf die Walzen 16 übertragen.

Dennoch ist zu erwarten, daß unter sehr hohen Temperaturen und unxer Abrieb durch den Ofeninhalt die innerste Auskleidung 40 sich beim Betrieb abnützen kann. Die Innenisolierung 38 wirkt als Anzeige dafür, daß ein Loch in der Auskleidung 40 erscheint, und dies kann dann ausgebessert werden. Normaler Abrieb oder Abnützung kann deshalb ohne Beeinträchtigung der Zwischenauskleidung 34 repariert werden, deren Lebensdauer aufgrund der isolierenden Wirkung der Schicht oder Lage 38 weiter verlängert wird. Am Materialeintragsende der Kammer findet sich ein zylir-

drischer Fortsatz 52 von etwas kleinerem Durchmesser als dem Mindestdurchmesser in den Übergangsbereichen zwischen den Bögen. In das Eintragsende des Kammerfortsatzes vorragend befindet sich ein Eintragsbehälter 54, in den das zu brennende Material durch eine obere Öffnung 55 eingetragen wird. Das Material fällt auf eine Kaskade von Schaufeln 56, die es zu dem zylindrischen Fortsatz ablenken, aber dafür sorgen, daß für die Ofenabgase ein freier Durchgang zum Ausströmen aus einer Austrittsöffnung 58 bleibt, wie z.B. einem hinteren Auslaß, wie dargestellt. Weitere Einzelheiten der Art und Weise, wie diese Eintragsund Austritts-Verbindungen eingesetzt werden, sind in der

(gleichzeitig eingereichten) Patentanmeldung P

engegeben. Der zylindrische Fortsatz hat eine kreuzförmige, sich axial erstreckende Sperre 60, die das Innere in eine Reihe kleinerer Durchgänge unterteilt, die einen Durchlaß zu dem bogenförmigen Hauptbereich des Ofens bilden, wo intensivere Umwälzung erfolgt.

Am Austragsende des Ofens gelangen die gebrannten Teilchen durch eine Rutsche 62 hinaus, die zu einer ^ustragsleixung 64 führt, die mit einem Druckluftgebläse 66 verbunden ist. Kaltluft des Gebläses triift auf" das Material, die es plötzlich abkühlt und auch in der Art einer Strahlpumpe mitnimmt, bo daß es im Luftstrom weggetragen wird.

Die Wärmequelle des Ofens kann ein Strahlungsbrenner mit flüssigem Brennstoff sein, z.B. eine Wärmelanze 68, die koaxial in die Kammer von einer festen Befestigung 69 am Katerialaus tragsende vorspringt. Da sich der Ofen hauptsächlich auf Strahlungswärme stützt, bietet der bogenförmige Querschnitt einen Vorteil, indem die Strahlungsenergie wesentlich besser auf das Maxerial fokussiert wird als in einem herkömmlichen Drehofen. Mit anderen Worten wird bei einer gegebenen Brennerfl aminenlänge die Strahlungswärmeflußdichte an der Oberfläche des Materialbetts beträchtlich er-

höht, -und die Wärmeflußdichte kann bis zum 2,5-fachen einer herkömmlichen Ausgestaltung betragen. Diese Tatsache zusammen mit der Umwälzwirkung, die das gesamte Material kontinuierlich der Strahlungswärme aussetzt, erlaubt die Verwendung eines viel kürzeren Ofens als eines Tollzylindrischen Ofens bei gleichem Ausstoß.

Der Brenner kann, da seine Strahiungswärmeernergie verwendet wird, unter im wesentlichen stochiometrischen Bediugungen betrieben werden, und es ist nur ein minj maler Gasstrom durch den Ofen nötig. Dies senkt das Erfordernis der Staubentfernung aus den Abgasen, aber, was bei Verfahren von größerer Bedeutung ist, bei denen ein Sauerstoffüberschuß einen nachteiligen Einfluß ausüben kann, wie beim Brennen von Lehm- oder Tonmaterialien, es ist einfacher, in der Kammer eine nicht-oxydierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen weitere Einzelheiten des Brenners 100 der Fig. 2 und seiner Steuereinrichtungen. Der Brenner weist ein Gehäuse 102 auf, das sich über die gesamte oder einen wesentlichen Teil der gesamten Länge des Ofens erstreckt und an beiden Enden von Stummelwellen gehalten wird. Das Gehäuse hat eine Brennfläche 106, von wo aus die Brenne rf lammen auf das jsu bearbeitende Material treffen, um es durch direkten Flammenkontakt sowie durch Strahlungswärme zu erhitzen. Die Brennfläche ist zur Horizontalen so geneigt, daß sie dem in einen Bogen des Ofens gehaltenen Material gegenüberliegt, in dem Stadium, bei dem das Material in den nachfolgenden Bogen zu rutschen beginnt, wenn sich der Ofen dreht, wobei das Brennergehäuse selbst normalerweise stationär bleibt, aber auf seinen Stummelwellen bis zu einem Optimalwinkel für eine gewählte Ofenrotationsgeschwindigkeit kippbar ist.

Das Bronnergehäuse kann eine innere Auskleidung 108 aus rostfreiem Stahl aufweisen, bewegt mit einer Schicht aus

keramischer Faserisolierung 110 und verkleidet mit einer äußeren Abdeckung ai.s Incoloy 112 oder einem keramischen oder Cerinet-Haterial. Insbesondere die Brennfläche muß gute Hitz-' jeständigkeitseigenschaften besitzen, aber die gegenüberliegenden Flächen des Brennergehäuses werden nicht als Strahlungswärmeflachen verwendet und unterliegen nur äußeren Wärmeeinflussen. Sie sind daher viel niedrir3-ren Maximaltemperaturen ausgesetzt und benötigen weniger Schutz.

Eine große Zahl von Brennerdüsen 114 ist über die praktisch gesamte Ausdehnung der Brennfläche angeordnet. Die Düsen sind gruppenweise zu gemeinsamen Brennstoffzufuhrleitungen 116 mit Gruppen von beispielsweise 6 Düsen über eine kurze Strecke, z.B. 15 cm, der Länge des Brennergehäuses zusammengefaßt. Steuerventile 118 in den Zufuhrleitungen au den jeweiligen Gruppen von Düsen werden durch Pyrometer 120 geregelt, die auch in der Brennfläche angeordnet sind, jeweils nahe der eignen Gruppe von Düsen, so daß das Temperaturprofil entlang dem Brennergehäuse ebenso wie Maximaltemperatur an der Brennfläche gesteuert werden kann. Der Brenner wird mit Ölfeuerung betrieben (es kann aber auch eine Gasbefeuerung vorgesehen sein), und die Düsen 1H sind herkömmliche Niederdruckdüsen, wie sie von Haushaltsheizeinrichtungen bekannt sind, wobei eine gemeinsame Pumpe 122 einen Verteilerkreislauf 124 versorgt, von dem aus alle Brennerdüsen versorgt werden. Ein Druckluftgebläse 126 liefert Verbreiinungsluft mit geringem Überdruck durch eine Leitung 127, wobei das Innere 128 des Brennergehäuses 102 als Leitung für den Luftstrom wirkt und zugleich von diesem gekühlt wird.

Die Form der Brennfläche, insbesondere die der Fig. 3 zu entnehmende konkave Form, wird gewählt, um ihre Strahlungswärmeeniission auf das zu bearbeitende Material zu konzen-

trieren, aber die rückwärtigen Flächen des Gehäuses können jede angebrachte Form aufweisen. Da das Brennergehäuse aie Möglichkeit bietet, den Hauptteil der Wärmeabgabe direkt auf ein relativ tiefes Katerialbett zu richten, ist die Temperatur der Ofeninnenwandungen niedriger, und es kann auch möglich sein, einen Kühlgasstrom durch den Raum hinter dem Brenner zu führen. Es kann sich daher als möglich erweisen, sowohl den Hochtemperaturchutz des Gehäuses als auch seine Wärmeisolierung wirtschaftlich vorteilhaft zu gestalten.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist nicht für die sehr hohen Temperaturen der vorangegangenen Beispiele bestimmt und wirkt als Tieftemperaturtrockner in der erwähnten Patentanmeldung. Bei dieser V3iteren Bauweise ist die Querschnittsform der Kammer wie bereits beschrieben, aber die Wärmequelle ist ein Heißgasstrom, z.B. cie Verbrennungsgase zum Zwecke des Erhitzens und/oder Trocknens teilchenförmigen Materials in der Kammer. Die Metallinnenwände der Kammer liegen auf einer ausreichend tiefen Temperatur, um Teil einer lasttragenden Struktur zu bilden, und es ist einfach genug, dieses innere Gehäuse mit einer Außenschicht wärmeisolierenden Materials (nicht dargestellt) zu umgeben, um unangebrachte Wärineverluste zu vermeiden. Die Heizgase werden in einem Brenner in einem durch ein Druckluftgebläse 82 erzeugten Luftstrom erzeugt, wobei der Strom durch die Kammer von einem Saugluftgebläse 84 am Austragsende gefördert wird. Die Gase gelangen in die Kammer durch ein zentral-axiales Rohr 86 mit Austrittsschlitzen 88, die in Längsrichtung der Kammer verlaufen. Vorzugsweise liegen diese Schlitze in einer nach unten und leicht zu einer Seite gerichteten Fläche» so daß das heiße Gas hauptsächlich auf das Materialbett in einem aufsteigenden Bogen gerichtet wird, analog zu dem in Fig. 2 dargestellten Brenner. Querverlaufende Prallbleche 90 sind

in Abständen über die Länge der Kammer angeordnet, um zu gewährleisten, daß eine Minimalmenge Katerial zurückgehalten wird. Material wird durch eine feste Eintragskammer eingeführt, und ein Abgaskamin 92 ist mit dem Auslaß des Gebläses 84 verbunden.

Die Trocknerdrehkammer ist in einem statischen Trägerrahmen 93 durch Bndbefestigungsringe 94 montiert, die an der Kaminerverkleidung befesxigt sind, und wird von V/alzen 95 getragen, wobei eine Antriebseinrichtung 96 ebenso wie in dem Beispiel der Fig. 1 arbeitet. In diesem Fall sind die Endringe an der Kammer durch Paare von Befestigungsstäben 97 befestigt, die sich zwischen am Umfang befindlichen Planschen 98 der Verkleidung und Blöcken 99 erstrecken, die nach innen auf den B&festigungsringen vorspringen.

Bei jedem beschriebenen Beispiel einer Kammer wird das Material durch die Karger bei deren Rotation allmählich vorangebracht, da die Kammer leicht nach unten, um etwa 1 bis 2 gegen das Materialaustragsende geneigt ist. Aufgrund des bogenförmigen Querschnitts der Kammer wird bei der Rotation das Material in dem Bodenbogen bis zu dem Punkt angehoben, bei dem sein Ruhewinkel überschritten wird. Dann rutscht eine dickere obere Schicht ab und fällt in den nachfolgenden tieferen Bogen, der rasch das restliche Material folgt, das zuvor die unteren Schichten gebildet hatte, das aber nun auf den ersten Materialteil fällt. Dieser Prozeß wiederholt sich kontinuierlich, wenn jeder Bogen von .einer tiefsten Stellung her aufsteigt. Tatsächlich wird das Material kontinuierlich umgewälzt, wenn <3S in freiem Strom in einen bestimmten Eereich des Kammerquerschnitts fällt, so üaB das gesamte Material der 'Värme quelle dreimal bei jeder Umdrehung der Kammer ausgesetzt wird, und zwar ir. einer Konzentration ähnlich der bei einem Fließbett.

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Die Wanderungsgeschwindigkeit des Materials durch die Kammer kann durch Verändern der Abwärtsneigung der Längsachse der Kammer vom Materialeintragsende gesteuert werden, z.B. dadurch, daß die Trägerwalzen ge^en ein Ende der Kammer vertikal verstellbar sind.

Aufgrund der relativ hohen Heizleistung der beschriebenen, mit Bogen versehenen Wärmeaustauscher als Folge des kontinuierlichen intensiven Umwälzens ihres Inhalts können diese Kammern sehr viel kurzer sein als eine vollzylindrische Kammer, insbesondere, was einen Hochtemperatur- oder Brennofen betrifft. Der beschrieben Ofen mit seiner leichten Isolierung kann zum Reparieren in einigen wenigen Stunden gekühlt und wieder auf Betriebstemperaturen gebracht werden, und die GewichtsSenkung fördert auch stark die Transportfähigkeit im Vergleich mit einem herkömmlichen Ofen mit einer gemauerten Auskleidung oder einer feuerfesten, gießfähigen Zementauskleidung, obgleich es mögi.ich ist, die bogenförmige Querschnittsform mit herkömmlichen Materialien einzusetzen.

Natürlich umfassen die hier verwendeten Ausdrücke Wärmeaustauscher und Erhitzungskammer alle V/ärmeaustauschkammern einschließlich solchen, die das Material kühlend wirken, indem es einem kühleren Gasstrom ausgesetzt wird, da in diesem Falle das Gas erhitzt wird. Sin Beispiel ist die Kühlkammer für gebrannte Pellets, die in der erwähnten (gleichzeitigen) Patentanmeldung beschrieben ist.

Claims (16)

1. LHNWEBjER & : ZIMMERMANN '■

   PATENTANWÄLTE

   Dipl.-Ing. H. Leinweber <imo-76) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-ing. A. Gf. v. Wengersky

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2. 2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989
   Telex 528191 lepatd
   Telegr.-Adr. Leinpat München

   denn. Dezember 1980

   Unser Zeichen ν kr C

   Sherwen Engineering Co. Ltd.,
   Kent, Großbritannien

   Schutzansprüche :

   1. Wärmeaustauscher mit einer um eine nahezu waagrecht angeordnete Rotationsachse drehbaren Kammer, durch die ein teilchenförmiges Material zum Erhitzen oder Kühlen hindurch!ührbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer quer zur Rotationsachse verlaufenden Querschnittsebene liegende Innenumfang der Kammer (22) nicht-kreisförmig ist und eine Anzahl von Bögen (24) zur wechselweisen Aufnahme des Materials und dessen Übergang vom, in der Drehrichtung gesehen, vorausgehenden Bogen in den nachfolgenden Bogen unter dem Einfluß der Schwerkraft aufweist.

   2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei räumlich gleichgestaltete Bögen (24) vorgesehen sind.

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3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bögen (24) eine radiale Tiefe zwischen 20 und 60 % des Maximalradius der Querschnittsebene der Kammer (22 j aufweisen.
4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe zwischen 40 und 55 % des Maximalradius liegt.
5. 5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (22) wenigstens ein sich über den Umfang erstreckender Staukörper (90) zum Zurückhalteneiner Minimalmenge an durch die Kammer wanderndem Material in dem Bereich hinter dem Staukörper vorgesehen ist.
6. 6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen im allgemeinen zylindrischen Eintragsabschnitt (52) zur Zufuhr des Materials in den von den B'igen begrenzten Querschnitt der Kammer (22) , dessen Radius nicht größer als der Innenradius der Bögen (24) ist.
7. 7. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich Hei^einrichtungen (68 oder 100) axial durch den Mittelbereich der Kammer (22) über zumindest einen Hauptteil ihrer Länge erstrecken.
8. 8. Wärmeaustauscher n?ch sinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er als HochtemperaturarhiLzungsdrehkammer oder Ofen ausgebildet ist und eine Sandwich-Wandbauweise mit einer wärmebeständigen Metallinnenauskleidung (36), einem wärr^eisolierenden Zwischenmantel (34) und einem äußeren Metallgehäuse (32), durch das das Gewicht der Innenauskleidung und des Ofeninhalts aufgefangen wird, aufweist.

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9. 9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein·? weitere wärmebeständige Auskleidung (40) innerhalb der ersten Auskleidung (36) vorgesehen und von der ersten Auskleidung durch eine Isolierschicht (38), die dünner als die erste Isolierschicht (34) ist, getrennt ist.
10. 10. Wärmeaustauscher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch aekennzeichnet, daß er als Drehofen ausgebildet ist, dessen Innenauskleiduna(en) (36, 40) relativ zu dem äußeren Gehäuse (32) durch Kontaktdruck von der anlieaenden Isolierschicht (34, 38) der Sandwich-Wandbauweise zwischen der Auskleidunq und dem Gehäuse örtlich festgeleat v.)d sonst zur Anpassuna an dip Wärmeausdehnung frei beweglich ist bzw. sind.
11. 11. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, der mit einer Flüssigbrennstof^-Brenner ausgestattete Heizeinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (100) eine hinsichtlich ihrer Wärmeabaabe auf das vom jeweils bei der Drehung der Kammer (22) aufsteigenden Bogen (24) des Kammerquerschnitts gehaltene Material ausqerichtete Brennfläche (106) aufweist.
12. 12. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (100) um die Rotationsachse des Ofens zur Einstellung der Richtung der Wärmeabgabe kippbar ist.
13. 13. Wärmeaustauscher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennfläche (106) des Brenners einen die Strahlunaswärmeenergie auf das Material bündelnden Querschnitt von konkaver Form aufweist.

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14. 14. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch qekennzeichnet, daß Einrichtungen (118, 120) zur Steuerung veränderlicher Wärmeabqabe des Brenners über die Länge in axialer Richtunq des Ofens vorgesehen sind.
15. 15. Wärmeaustauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnpt, daß der Brenner eine Vielzahl zu Gruppen zusammengefaßte] Brennstoffdüsen (114) aufweist, an denen die Verbrennung jeweils durch Temperatursensoren (120) gesteuert ist, die jeweils in oder nahe dem Bereich der jeweiligen Düsengruppen angeordnet sind.
16. 16. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofenaustragsende ein Kühlgasstrom (64) für einen Abtransport des erhitzten Materials durch eine Austragsleitung unter Abkühluna als Strahlpumpe angeordnet ist.