DE8617098U1 - Drehrohrwärmetauscher - Google Patents

Description

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BjejBAhrjejLbjung.

Die Erfindung betrifft einen DrehrohrwXraetauscher, dessen Querschnitt Über einen Teil seiner LHnge durch SektionswVnde in aehrere Sektoren aufgeteilt 1st.

Es sind Drehrohrväraetauecher der eingangs erwähnten Art bekannt, die in langen Trockendrehöfen in der Zementindustrie eingesetzt wurden und keramische sich kreuzende Einbauten aufwiesen· Sie dienten zur Trocknung und Erwärmung des aufgegebenen Brenngutes durch eine intensive BerUhrung alt den heiBen Ofengasen. Diese Einbauten fUhrten aber zu Problemen aufgrund der WKraeausdehnung bei Temperaturveränderungen. Darüber hinaus hatten sie einen unerwünschten Druckabfall der Ofengase aufgrund der erheblichen Wandetürke und daait aufgrund der Reduzierung des durchströmten Querschnittes zur Folge. Derartige WKraetauscher sind deshalb durch solche ersetzt worden, bei denen an der Mantelwandung festgelegte Ketten in den durchströmten Querschnitt hineinhXngen.

Es ist unuastritten, dafl Einbauten, welche den durchströmten Rohrquerschnitt in Sektoren untergliedern, zur Verbesserung des Wärmeaustausches beitragen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Drehrohrwärmetauscher zu schaffen, bei dea ein besonders guter Wärmeaustausch erfolgt und Schwierigkeiten aufgrund von Wärmedehnungen ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehrohrwäraetauscher der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sektionswände jeweils mit ihrem einen radial außen liegenden Ende an der Mantelwand des Wärmetauschers gelagert sind, während das anderen, radial innen liegenden Enden der Sektionswände exzentrisch an einem gemeinsamen zentralen Loslager bewegbar gehalten sind.

Das für alle gemeinsame zentrale Loslager läßt Bewegungen der von ihm gehaltenen radial innen liegenden Enden der Sektionewinde oder -platten zu, so daß diese den auftretenden WXrmedehnungen ohne weiteres folgen können.

Der DrehrohrwHrmetauscher kann erf lndungsgemife so ausgebildet sein, dae die sektionsvände aus Stahl bestehen.

Der Stahl kann insbesondere als Stahlguß hinsichtlich seiner WVraebestKndigkeit entsprechend den jeweiligen Anforderungen gewühlt werden. Es sind dabei geringe Wandstärken möglich, so daß der durchströmte Rohrquerschnitt durch diese Einbauten nur in geringem MaSe reduziert wird und folglich nur ein vernachlXssigbarer Druckabfall eintritt.

Der Drehrohrwitriaetauscher kann erfindungegemttfl so ausgebildet sein, daß die SektionswXnde an ihren radial außen liegenden Enden um eine im wesentlichen parallel zur Drehrohrachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert sind.

Der DrehrohrwKrmetauscher kann ferner erfindungsgemüB so ausgebildet sein, daß die SektionawXnde an ihren radial außen liegenden Enden je ein verstärktes Kopfstück aufweisen, das in einer Rinne eines an der Mantelwand befestigten Lager-Btiicks gelagert ist.

Bei der Hontage wird dabei das Kopfstück von einem Ende her in die Rinne axial eingeschoben, aus der es nicht in radialer Richtung austreten kann. Die Rinne läßt die Sektionswand, nicht aber deren Kopfstück austreten. Sie ermöglicht ein Verschwenken in Bezug auf die Längsachse der Rinne.

Der Orehrohrwärmetauscher kann erfindungsgemäß so ausgebildet Bein, daß die radial innen lie-jenden Enden der Sektionswände je ein verstärktes "«.opfstück aufweisen, das in einer Rinne des zentralen Loslagers gelagert ist.

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' Die Kinnen des zentralen Loslagers verlaufen dabei parallel

k zueinander sowie parallel zu den Rinnen nahe der Mantelwand.

LängenXnderungen der SektionswXnde führen dabei zu einer Ver drehung des zentralen Loslage?» ua seine LMngsachse*

Der Drehrohrwitraetauscher kann erfindungsgeaKfi so ausgebildet

■j sein, das jede Rinne zumindest in ihrea einen axialen Ende

miitels einer Frontplatte geschlossen ist.

Durch eine solche Frontplatte, die einstückig alt der Rinne

ausgebildet oder aber alt dieser lösbar verbunden sein kann, wird eine Sektionswand in einer Rinne gehalten. Insbesondere

\ wenn die Längsachse des Drehrohrwltraetauschers In einer Rich-

\ tung geneigt verlXuft, reicht es aus, nur an dea tiefsten En-

\ de der jeweiligen Rinne eine Frontplatte vorzusehen. Anson-

sten eapfiehlt sich die Verwendung von Frontplatten an beiden Enden der Rinne.

Der DrehrohrwEraetauscher kann erfindungsgeaaB ferner so ausgebildet sein, dafi die SektionswXnde an ihren radial Innen liegenden Enden je ein geradliniges FtihrungsstUck aufweiten, das ait einer Gegenführung des zentralen Loslagers zusaaaenarbeitet.

Bei VSraedehnung verschieben sich deazufolge die Sektlonswünde translatorisch gegenüber dea zentralen Loslager. Spannun gen und unerwünschte Verformungen aufgrund von Wärmedehnung werden damit vermieden.

Der Drehrohrwärmetauscher kann erfindungsgemäß ferner so ausgebildet sein, daß jedes Führungsstück mit einer Gegenführung eine Schwalbenschwanzführung bildet.

Es können jeweils mehrere parallel zueinander angeordnete Schwalbenschwanzführungen ausgebildet sein.

Der Drehrohrwärmetauscher kann erfindungsgemäß ferner so ausgebildet sein, daß die Mantelwand in jedem Sektor mit mindestens einer Schaufel und die Ssktionswände zumindest einseitig ait mindestens einer Schaufel versehen sind.

Auf diese Weise wird die Bewegung des in dem Wärmetauscher hefindlichen Materials gefördert und dabei die aktive Wärmeaustauschflache erheblich vergrößert.

Der Drehrohrwärmetauscher kann erfindungsgemäß so ausgebildet sein, da3 die an den Sektionswänden vorgesehenen Schaufeln ■it den an der Hantelwand vorgesehenen übereinstimmen.

Auf diese Weise wird insbesondere die Lagerhaltung vereinfacht.

Der Drehrohrwärmetauscher kann erfindungsgemäß so ausgebildet sein, daß drei Sektionewände vorgesehen sind.

Drei Sektionswände führen zu einer relativ statischen Positionierung der Längsachse des zentralen Loslagers und ermöglichen eine in den meisten Fällen ausreichende Aufteilung des durchströmten Rohrquerschnitte in drei Sektoren. Es ist aber auch möglich, vier oder mehr Sektionewände vorzusehen.

Der Drehrohrwärmetauscher kann erfindungsgemäß ferner so ausgebildet sein, daß das zentrale Loslager aus mehreren miteinander verbundenen Bauteilen zusammengesetzt ist.

Auf diese Weise kann erreicht werden, daß nur relativ einfa che, miteinander verschraubbare '„-«sügtücke erforderlich sind.

Der Drehrohrwärmetauscher kann schließlich erfindungsgemäß so ausgebildet sein, daß er als Rohrkühler ausgebildet ist«

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Ein solcher Kühler kann z.B. im Rahmen eines Satellitenkühlers in der Zementindustrie Anwendung finden und dabei vorzugsweise in dem heißen Abschnitt direkt hinter dem Kammfutter. Dabei werden der Sekundär-Luftstrom sowie der gebrannte Klinker in mehrere Ströme aufgeteilt. Auf diese Weise wird ein besserer Kontakt zwischen Sekundär-Luftstrom und Klinker hergestellt, da jeder Sektor in der gleichen bekannten Weise der Satellitenkühler arbeitet· Durch die intensive Umwälzung des Materials wird auch erreicht, daß wärmere Materialschichten mit kälteren vermischt werden· Die dann aus hoch hitzebeständigem Stahl bestehenden Sektionswände nehmen ebenso wie die an ihnen befestigten Schaufeln Wärme aus dem Klinkermaterial auf und geben diese nach dem Kühlrippenprinzip an den Sekundär-Luftstrom ab. Insgesamt wird also die wirksame Oberfläche des Rohrkühlers beträchtlich erhöht.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Drehrohrwärmetauschers an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: i

Flg. 1 einen Schnitt durch einen Drehrohrwärmetauscher nach | einer ersten Ausführungeform der Erfindung, wobei drei schwenkbar mit einem zentralen Loslager gekoppelte Sektionswände vorgesehen sind,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Drehrohrwärmetauscher nach einer zweiten Ausführungenorm der Erfindung, wobei vier schwenkbar mit einem zentralen Loslager gekoppelte Sektionewände vorgesehen sind,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Drehrohrwärmetauscher nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei drei translatorisch bewegbare Sektionswände mit einem zentralen Loslager gekoppelt sind,

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Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie 4-4 in Figur 3 uad Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie 5-5 in Figur 1.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehrohrwärmetauschers ist eine zylindrische Mantelwand 1 aus Stahl vorgesehen, die auf ihrer Innenwand mit kitzebeständigen Keramikelementen 2 ausgekleidet ist. Mit der Matitelwand 1 sind auf der Innenseite dieses Mantels angeordnete Schaufelhalter 3 verbunden, auf denen in Richtung auf das !Zentrum des rohrförmigen Querschnitts vorstehende Schaufeln 4 angeordnet sind. Diese Schaufeln 4 aus Stahlguß dienen der Bewegung eines zu kühlenden Materials, bei dem es sich z.B. um Klinker handeln kann. Gemäß Fig. 3 sind mit der Mantelwand 1 drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Lagerhalter 5 verbunden, die in Richtung auf das Innere des Drehrohrwärmetauschers vorstehen« Die Lagerhalter 5 sind an ihrem am weitesten radial nach innen vorstehenden Ende in Form einer Rinne 6 auegebildet, die im Querschnitt kteisiSrmig ist und einen radial nach innen weisenden Schlitz 7 haben. Die Rinnen 6 folgen jeweils einer Längsachse, die parallel zur Achse des Drehrohrwärmetauschers gerichtet ist.

In den Rinnen 6 liegt der Kopf 8 einer Sektionewand 9 aus Stahlguß. Die Kontur des Kopfes 8 ist so gewählt, daß sie in der Rinne 6 im wesentlichen um deren Längsachse schwenkbar 1st. Die Breite des Schlitzes 7 der Rinne 6 ist größer als die Wandstärke der Sektionewand 9 . Folglich wird ein Schwenken der Sektionewand 9 um die Längsachse der Rinne 6 zugelassen.

Jede Sektionswand 9 hat an ihrem anderen, radial Innen liegenden Ende einen weiteren Kopf lo. Dieser Kopf 10 liegt in einer Rinne 11 eines zentralen Loslagers 12. Die Längsachse der Rinne 11 verläuft parallel zur Längsachse des Drehrohr-

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Wärmetauschers. Auch sie hat einen Schlitz 13, der breiter bemessen ist als es der Wandstärke der Sektionswand 9 entspricht. Folglich kann die Sektionswand 9 auch um die Längsachse der Rinne 11 des Loslagers 12 geschwenkt werden. Es sind insgesamt drei Sektionswände 9 vorgesehen, die an ihren Enden, wie beschieben, schwenkbar gelagert sind. Jede Sektionswand 9 ist dabei auf ihren beiden Seiten mit je einer Schaufel 14 versehen· Diese Schaufeln 14 liegen einander gegenüber und sied gleich ausgebildet. Sie sind rotationssymmetrisch versetzt zueinander angeordnet.

Die Rinnen 11 des Loslagere 12 sind auf einem zur Längsachse des Drehrohrwärmetauschers konzentrisch verlaufenden Teilkreis äquidistant angeordnet.

Jeweils zwei Sektionswände 9 bilden mit dem zugehörigen Abschnitt des Drehrohrmantels einen Sektor 15, in dem bei Drehung des Drehrohrwärmetauschere in Richtung des Pfeils 16 darin befindliches Material, z.B. Klinker, aufeinanderfolgend mit den Schaufeln und den Wandungen des Mantels sowie der Sektionewände 9 in Berührung kommen.

Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Flg. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen darin, daß ein zentrales Loslager 2o vorgesehen ist, welches aus mehreren Stücken zusammengesetzt ist. Es besteht aus einem rohrförmigen Kernstück 21, auf das vier untereinander gleich« Außenetücke 22 aufgesetzt und mi «-.fels Schrauben 23 befestigt sind. Jeweils in Umfangerichtung einander benachbart* Außtm-■tücke 22 bilden eine Rinne 24, in der ein Kopf 25 einer Sektionewand 26 in der bereite beschriebenen Weise gelagert ist. Auch hier liegen die Längsmittelachßen der Rinnen 24 auf ei nem Kreis, der konzentrisch zur Mittellängsachse des Loslagers 20 verläuft. Sie haben in Umfangsrichung gesehen gleiche Abstände voneinander.

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Jede Sektionswand 26 1st Im dargestellten Ausführungsbeispiel in geringem Abstand von dem Kopf 25 abgekrBpft. An den Sektionswänden 26 sind Schaufeln 27 befestigt.

Eine weitere AusfUhrungeform der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Dabei sind drei Sektionswände 3o vorgesehen, die an ihren radial innen liegenden Enden eine Schwalbenschwanzftihrung 31 haben. Jede dieser Schwalbenschwanzführungen 31 arbeitet mit einer entsprechenden GegenfUhrung 32 eines zentralen Loslagers 33 verschiebllch zusammen. Die drei GegenfUhrungen 32 des Loslagers 33 sind jeweils um 60 Grad zueinander versetzt. Sie erlauben eine geradlinige Verschiebung der Sektionswände 3o in Bezug auf das Loslager 33. Die Sektionswände 30 können mit der Mantelwand des Wärmetauschers so verbunden sein, wie das in Fig. 1 dargestellt 1st. Bei dieser Ausführung ist aber auch eine starre Verbindung der SektionswXnde 3o an der Mantelwandung möglich.

Fig. 5 zeigt schließlich, dafl die Rinnen, welche oei den Ausführungsformen gemXB den Fig. 1 und 2 die Köpfe der SektionswXnde aufnehmen, zumindest an ihrem einen Ende durch eine Frontplatte 35 begrenzt sind, die einstückig angeformt sein kann. Eine solche Frontplatte 35 reicht zur Festlegung der SektionswXnde dann aus, wenn der Drehrohrwärmetauscher in einer Richtung geneigt angeordnet ist. An dem jeweils anderen Ende der Rinnen ist eine lösbare Sperrplatte 36 angeordnet, die ein Herauegleiten der Köpfe der Sektionewände auch bei waagerechter Anordnung der Drehrohrlangsachse zuverlässig verhindert.

Die Sektionswände, die Schaufelhalter, die Lagerhalter und das zentrale Loslager sind jeweils aus hoch hitzebeständigem Stahlguß hergestellt.

Claims (13)

• r-β · λ β·■ ■ · · ■ « Patentanwalt Dipl.-Ing. Werner E. König Habeburgerallee 23-25, 5100 Aachen Gießerei Kohlscheid GmbH, 5120 Herzogenrath 3 Gebrauchemusteranmeldung Drehrohrwärmetauscher Ansprüche

1. Drehrohrwärmetauecher, dessen Querschnitt über einen Teil seiner Länge durch Sektionswände in mehrere Sektoren aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionswände (9;26;30) jeweils mit ihrem

einen radial außen liegenden Ende an der Mantelwand (1) des Wärmetauschers gelagert sind, während das anderen, radial innen liegenden Enden der Sektionswände (9;26;30) exzentrisch an einem gemeinsamen zentralen Loslager (12;20; 33) bewegbar gehalten sind.

2. Drehrohrwärmetauecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionswände (9;26;30) aus Stahl bestehen.

3. Drehrohrwäraetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionswände (9;26) an ihren radial außen liegenden Enden um eine im wesentlichen parallel zur Drehrohrachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert sind.

4. Drehrohrwärmetauscher ne.=h Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sektionewände (9;26) an ihren radial außen liegenden Enden je ein verstärktes Kopfstück (8) aufweisen, das in einer Rinne (6) eines an der Mantelwand (1) befestigten Lagerstücks (5) gelagert ist.

5· Drehrohrwäimetauecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innen liegenden Enden der Sektionswände (9;26) je ein verstärktes Kopfstück (10;25) aufweisen, das in einer Rinne (11;24) des zentralen Loslagers (12;20) gelagert ist.

6.< Drehrohrwärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rinne (12;20) zumindest an ihrem einen axialen Ende mittels einer Frontplatte (35) geschlossen ist.

7. Drehrohrwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionewände (30) an ihren radial innen liegenden Enden je ein geradliniges Führungsstück (31) aufweisen, dm mit einer Gegenführung (32) des zentralen Loslagere (33) zusammenarbeitet.

8. Drehrohrwärmei-.auscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Führungsetück (31) mit einer Gegenführung (32) eine Schwalbenschwanzführung bildet.

9. Drehrohrwärmetauscher nach einem du£ vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwand (1) in

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jedem Sektor (15) mit mindestens einer Schaufel (4) und die Sektionswände (9;26;30) zumindest einseitig mit mindestens einer Schaufel (14) versehen sind.

10. DrehrohrwKrmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an den SektlonswXnden (9;26;30) vorgesehenen Schaufeln (14;27) alt den an der Mantelwand (1) vorgeee-

I henen Ubereinstiaaen. |

11. DrehrohrwXrmetauscher nach einem der vorhergehenden An- | spräche, dadurch gekennzeichnet, daß drei SektionevKnde | (9;26;30) vorgesehen sind. \

12. DrehrohrwXraetauscher nach einem der vorhergehenden An- ,. Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Loslager f

(20) aus mehreren miteinander verbundenen Bauteilen (21,22) ji zusammengesetzt ist. |

13. DrehrohrwSrmetauscher nach einem der vorhergehenden An- p sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als RohrkUhler ausgebildet ist.