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Drehrohrofen Die Verwendung von Drehrohröfen beschränkt sich fast
ausschließlich auf die Zementfabrikation, doch gewinnen diese Öfen auch in der Hütten-
und chemischen Industrie mehr und mehr an Bedeutung. Sie stellen die am besten geeignete
Maschine zur Behandlung trockener oder feuchter Stoffe dar, trotz der ihnen gegenwärtig
noch anhaftenden Mängel. Diese Mängel bestehen im besonderen in folgendem: Die Öfen
haben zwangläufig sehr große Länge, die bis zu rao m geht und notwendig ist, um
die den Ofen durchstreichenden Verbrennungsgase wirtschaftlich auszunutzen. Es muß
nämlich diesen Gasen genügend Zeit gelassen werden, um ihren Wärmeinhalt mit den
den Ofen durchlaufenden Stoffen auszutauschen. Die Ofenlänge hat erhöhte Wärmeverluste
infolge Abstrahlung und ein erhöhtes Ofengewicht zur Folge; außerdem erfordert sie
höhereAntriebskräfte für dieDrehnng des Ofens, und es ergeben sich Schwierigkeiten
bei der Flammenausbreitung und der Wärmeverteilung der Verbrennungsgase. Darüber
hinaus bilden sich Verkrustungen an den Wänden, wie es auch unmöglich ist, den Ofen
horizontal zu lagern, was die Aufrechterhaltung der Zusammensetzung bzw. der Mischungshomogenität
von Stoffen verschiedener Charakteristik, welche die Charge bilden, unmöglich
macht,
woraus sich eine Unregelmäßigkeit der Zusammensetzung des Fertigproduktes ergibt.
Des weiteren ruft die Länge des-Ofens eine vergrößerte Durchbiegung infolge des
übermäßigen Eigengewichtes und des Chargengewichtes hervor. Daraus ergibt sich wiederum
eine rasche Ermüdung des Materials und die Notwendigkeit zur Vorsehung mehrfacher
Lager, deren Fluchtung und Wartung schwierig ist, Energie verbraucht und Unbequemlichkeiten
beim Einbau und in der Unterhaltung mit sich bringt. Die Neigung des Ofens in Richtung
der Austragsöffnung erfordert entsprechend konstruierte Schublager zur Aufnahme
des Schubdruckes. Diese wieder erhöhen den Kraftbedarf und fördern die Tendenz der
Ofenverbindungen, sich zu verschieben.
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Zwecks Verkürzung der Ofenlänge hat man verschiedene Lösungen vorgeschlagen,
um den Stoffdurchlauf in einem Drehrohrofen zu verlangsamen. So wurden beispielsweise
mechanische Einrichtungen eingebaut, welche den Stoff teilweise wieder nach hinten
zurückführen. Diese Mittel sind jedoch kompliziert und widerstehen den Heizgasen
schlecht. Auch ringförmige Vorsprimge wurden bereits zwecks Verlangsamung des Stoffdurchlaufs
im Ofeninnern angeordnet. So ist beispielsweise ein Drehrohrofen bekanntgeworden,
bei dem die Unterfläche der Trommel in einer waagerechten Ebene liegt, während die
Drehachse des Ofens geneigt verläuft. Diese Anordnung bedingt eine- kegelstumpfartige
Gestalt des Ofens. Zur Verlangsamung des Durchgangs -des Röstgutes sind Stauringe
im Innern der Trommel angeordnet, die durch wulstartige Verstärkungen der Innenauskleidung
der Trommel gebildet sind. Trotz des infolge der kegelstumpfartigen Gestalt des
Ofens abnehmenden Durchmessers der Kammern zum Gutaustrittsende hin ist bei dem
bekannten Ofen die Vorwärtsbewgung des Gutes unzulänglich. Die zu Beginn des Brennvorganges
noch auftretende Vorwärtsbewegung des Röstgutes kommt zum Stillstand, wenn das Niveau
der-Ladung,einmal, durch die Gestalt des Ofens zwangläufig bedingt, parallel zur
Unterfläche der Trommel verläuft. Bei einem Drehrohrofen mit horizontaler Unterfläche
der Trommel haben ringförmige Vorsprünge im Trommelinnern zur Folge, daß die gesamte
Ladung über die durch die Ringe getrennten Kammern verteilt wird, ohne daß sie in
dem erforderlichen Umfang endgültig aus dem Ofen herausbefördert wird.
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Weiterhin ist vorgeschlagen worden, den Durchgang durch den Ofen durch
die Anbringung von Zwischenwänden zu verlangsamen, welche die Trommel in mehrere
Kammern einteilen. Dabei ist jede Kammer mit der anderen über eine Öffnung verbunden,
die in ihrer Lage gegen die der vorhergehenden und nachfolgenden Kammer versetzt
ist und durch die nur das Röstgut von einer in die andere Kammer gelangen kann.
Auf diese Weise wird zwar eine Verlangsamung erreicht, doch ist weder eine Regulierbarkeit
der Schnelligkeit des Durchgangs möglich, noch erfolgt eine intensive Durchmischung
mit Röstluft, weil sich an jeder Zwischenwand eine Erzanhäufung bildet, von der
immer nur die jeweilige durch die Wälzwirkung frei werdende Oberfläche der Röstluft
ausgesetzt ist.
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Weiterhin ist eine Drehtrommel zur Trocknung von Gut bekanntgeworden,
bei welcher der Durchgang des Gutes durch die Trommel durch Querwände geregelt wird.
Diese Ouerwände bestehen aus gelochtem Blech, Drahtgitter od. dgl. und teilen die
Trommel der Länge nach in einzelne 1sammern ein. _ Zur Beförderung des Trockengutes
von einer Kammer in die andere sind in den Ouerwänden, die mit der Trommel fest
verbunden sind und sich auch mit ihr drehen, kreisförmige zentrische Öffnungen vorgesehen,
in welche Rutschflächen eingebaut sind. Dem gleichen Zweck dienen am Trommelumfang
im Innern der Trommel unmittelbar vor jeder Trennwand angebrachte Hubflächen, welche
das Trockengut in die Höhe heben und im freien Fall in geschlossenem Strahl auf
die zentralen Rutschflächen werfen, über welche es durch die zentralen Durchfallöffnungen
von der einen Kammer in die andere gelangt. Die Rutschflächen sind auf der Drehachse
des Ofens angeordnet und auf dieser verschiebbar. Je nachdem, ob sie weiter oder
weniger weit in die zentrale Durchfallöffnung hineingeschoben sind, wird weniger
oder mehr Gut durch die Durchfallöffnung geworfen. Die bei diesem bekannten Trokkenofen
zur Anwendung gelangenden Vorrichtungen zur Regulierung der Durchgangsgeschwindigkeit
des Gutes durch die Trommel sind sehr kompliziert und aufwendig. Überdies erfolgt
auch keine gute Durchmischung von Gut und Luft, weil das Gut in geschlossener Klasse
durch den Ofen wandert.
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Ferner wurde noch ein Drehtrommelofen vorgeschlagen, der aus einem
durch senkrechte Scheidewände mit Erz- und Röstluftdurchlaßöffnungen in Unterabteilungen
geteilten Ofenraum besteht. Durch die zentralen Erzdurchlaßöffnungen zwischen den
einzelnen Kammern führen schräge Rutschen. An der inneren Ofenwandung befinden sich
Mitnehmerkränze. Um das Erz mit der zugeführten Röstluft in innige Berührung zu
bringen, sind die senkrechten Scheidewände mit Vorsprüngen, Rippen, Führungen od.
dgl. versehen, zwischen denen das Erz bei der Drehung des Trommelofens hindurchrieselt.
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Schließlich ist auch ein Drehrohrofen mit geneigter Achse bekannt,
bei dem ein kleiner Teil der Gesamtlänge des Ofenkanals mit Abschnitten versehen
ist, die verschiedene Neigung zur Ofenachse haben. Die Übergänge von einem zum anderen
Abschnitt mit verschiedener Neigung sind als zylinderförmige Zwischenringe ausgebildet.
Mit diesen Abschnitten soll eine teilweise rückläufige Bewegung des Gutes erreicht
werden, die sich aber nicht so auswirken kann, weil infolge der Neigung der Ofenachse
und der darüber hinaus vorhandenen Neigung der Einzelabschnitte eine Gesamtneigung
eintreten kann, bei der das Gut nicht mehr zurücklaufen kann, insbesondere wenn
die Schiebekraft des aus der Erhitzungskammer ankommenden Gutes berücksichtigt wird.
Außerdem ergibt sich durch die beiden Faktoren die Möglichkeit, daß das Gut innerhalb
der Abschnitte mit verschiedener Neigung kurze
Zeit eine horizontale
Oberflächenebene -erreichen kann, die zum Anbacken der angeschmolzenen oder viskosen
Masse an den Wänden der Einzelabschnitte genügt, zumal die zylinderförmigen Zwischenringe
eher hemmend als fördernd auf die Gutsbewegung einwirken. Das angebackene Gut wirkt
dann stauend auf das durchlaufende Gut, wodurch die nachteiligen Folgen vermehrt
werden, so daß schließlich der Ofen stillgesetzt werden muß, um die Anbackungen
zu beseitigen. Eine derartige Arbeit ist schwierig und zeitraubend.
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Die in allen diesen bekannten Öfen im Innern des Ofenraums angebrachten
ringförmigen Vorsprünge oder Neigungen oder mit Durchlaßöffnungen versehenen Scheidewände
schaffen Stoffanhäufungszonen und damit Hindernisse für die Gaszirkulation. Dieser
Nachteil überwiegt den Vorteil der durch die Stauringe oder Zwischenwände erreichten
Verlangsamung des Stoffdurchganges. Aus diesem (;runde wird der schräge Drehrohrofen
von notwendigerweise großer Länge trotz der oben geschilderten Mängel immer noch
verwendet.
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Zweck der Erfindung ist eine Anordnung, bei welcher der Stoffdurchlauf
verlangsamt und die Mischung desselben gleichzeitig gewährleistet wird durch eine
geeignete Form des Rohrkanals, welche die Verwendung eines beträchtlich verkürzten
horizontalen Ofens ermöglicht, um dadurch die erwähnten Mängel zu vermeiden, ohne
dabei andere in Erscheinung treten zu lassen, welche sie wieder auflieben.
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Ein Drehrohrofen gemäß Erfindung, der sich um eine waagerechte Achse
dreht, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Ofens in seiner ganzen Länge
in mehrere zur Ofenachse verschieden geneigteAbschnitte unterteilt ist, die mit
scharfen, in lotrechten Ebenen verlaufenden Kanten einander angrenzen und mit ihren
Achsen eine durchgehende, mehrfach scharf abgewinkelte zickzackförmige Linie bilden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Ofens besteht darin, daß er in mehrere voneinander
unabhängig sich drehende Ofenteile aufgeteilt ist, die durch eine feststehende Kammer
mit einer für die Förderung des Gutes vorgesehenen Schrägfläche verbunden sind.
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Der Längsschnitt durch einen solchen Rohrkanal zeigt daher zwei gegenüberstehende
sägeförmige Profile, von denen jede Spitze einer Vertiefung des anderen Profils
gegenüberliegt. Die Folge einer derartigen Anordnung ist, daß bei jeder halben Umdrehung
die in einer unten befindlichen Vertiefung angehäufte Stoffmenge fortschreitend
von der gegenüberliegenden Spitze, die durch die Verbindung zweier aufeinanderfolgender
Kanalstücke entsteht, verteilt wird. Ein Teil des Stoffes wandert dabei zur Austragsöffnung
des Ofens, und der andere kehrt zur Einbringungsöffnung zurück, wobei jeder Teil
sich mit einem Teil des Stoffes mischt, welcher im umgekehrten Sinne in dem benachbarten
Kanalstück verschoben wird. Daraus ergibt sich eine verlangsamte Weiterbewegung
des an einem Ende zugeführten Stoffes und ein inniges Umrühren des ganzen Stoffes.
Die Länge des Ofens kann 1/s der Länge eines klassischen Drehrohrofens oder noch
kürzer sein, Schubdrücke entfallen, weil der Ofen sich um eine waagerechte Achse
drehen kann. Die Geschwindigkeit der Weiterbewegung hängt für eine gegebene Anzahl
von Umdrehungen bei gleicher Länge von der Anzahl der Kanalstücke des Rohrkanals
ab.
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Die Neigung und die Durchmesser der verschiedenen Kanalstücke können
in geeigneter Weise gewählt werden, um die besten Umwälzbedingungen für die Charge
bzw. für die Gaszirkulation zwecks I?rzielung eines günstigen Wärmeaustausches herbeizuführen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die Figuren zeigen schematisch einen Ofen nach der Erfindung und eine Reihe Darstellungen
des Durchlaufes der Chargen.
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Fig. i ist ein schematischer Längsschnitt durch einen Ofen nach der
Erfindung mit einem Drehteil, in welchem das Gut vorerhitzt wird und der beispielsweise
aus sieben Einzelabschnitten besteht und einem aus zwei Abschnitten bestehenden
drehbaren Arbeitsteil, in welchem die Charge beispielsweise geschmolzen wird; Fig.
2 und 3 sind zwei Querschnitte nach den Linien C-D bzw. E-F durch den Vorwärmdrehofen
mit zylinderförmigen Kanalstücken; Fig.4 bis io sind schematische Längsschnitte
durch den Vorwärmofen, die den Ofen nach jeweils einer Halbumdrehung und das darin
befindliche weiterwandernde Gut darstellen.
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In Fig. i ist i derjenige Teil des Drehofens, der der Vorerhitzung
des Gutes dient. Nach der Erfindung ist in dem außen zylindrischen, um eine waagerechte
Achse 2 drehbaren Ofen, dessen Wände beispielsweise mit hitzebeständigen Baustoffen
3 ausgekleidet sind, ein innerer Rohrkanal vorgesehen, der in dem dargestellten
schematisierten Falle die Form von sieben aneinandergereihten zylindrischen Kanalstücken
4, 5, 6, 7, 8, g und io besitzt. Die Mittelpunkte der annähernd kreisförmigen Knickkanten
i i, 12 liegen so, daß die Rohrkanalachse eine sägeförmige Linie bildet. Der Mantel
des Vorerhitzers i ist mit R.ollenwiderlagern 13 und mit Laufbändern 14 versehen.
Der Drehteil wird mittels eines Motors mit Unterstützungsgetriebe 15 in Drehung
versetzt, das über das Ritzel 16 einen Zahnkranz 17 antreibt, der den Vorerhitzer
i umgibt. An dem Guteintrittsende mündet der Vorerhitzer i über eine zur Drehachse
2 konzentrische Öffnung 21 in eine Gasabzugskammer 18, die mit dem Kamin i9 in Verbindung
steht.
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Durch die Öffnung 2i wird das zu behandelnde Gut oder die zu behandelnde
Mischung in den Ofen eingebracht, beispielsweise mittels eines Trichters ?2. An
seinem anderen Ende mündet der Vorerhitzer i über die Öffnung 23 in eine feste Zwischenkammer
24.
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Der Vorerhitzer i dringt in die Kammer 24 durch eine Öffnung 25 ein,
die mit geeigneten, bekannten, aber nicht dargestellten Dichtungseinrichtungen gegen
das Entweichen heißer Gase bzw. das Eindringen von Luft durch den -zwischen dem
sich drehenden
Zylinder und der festen Wand befindlichen Zwischenraum
versehen ist.
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In der gegenüberliegenden Wand der Kammer 2q. gibt eine ähnliche kreisförmige
Öffnung 26 Raum für einen anderen, waagerechten zylindrischen Ofenteil 27, welcher
sich um eine waagerechte Achse 28 dreht und von einem mit Untersetzungsgetriebe
versehenen Motor 29 über das Ritzel 3 i und den Zahnkranz 32 angetrieben wird. Der
Ofenteil 27, der als hocherhitzter Arbeitsteil dient, ist an seinen beiden Enden
mit Öffnungen 33 bzw. 34 versehen, deren Mittelpunkte auf der Achse 28 liegen. Er
ist kurz und besitzt beispielsweise nur einen aus zwei zylindrischen Kanalstücken
35 und 36 zusammengesetzten Rohrkanal, die gemäß Erfindung gegeneinander geneigt
sind. Diese Kanalstücke sind längs einer Umfanglinie 37 zusammengefügt, die exzentrisch
zur Achse 28 liegt, und die Wandungen der beiden Kanalstücke 35 und 36 laufen jeweils
in die zentralen Öffnungen 33 bzw. 34 aus. Der Ofenteil --7
reicht über eine
Öffnung 39 in eine Kammer 38 hinein. In der Kammer 38 sind Austragmittel
q i für das behandelte Gut 2o vorgesehen, welche die Entfernung desselben aus der
Öffnung 34 ermöglichen.
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In der Kammer 24 überführt eine feste Schrägfläche q.2 das Gut 2o
vermöge seiner Schwere vorn V orerhitzer i in den Ofenteil 27. Diese Schrägfläche
42 ist schräg einmal wegen des größeren Durchmessers der Kanalstücke 35 und 36 gegenüber
dem Durchmesser des Kanalstücks io und zum anderen deswegen, weil die Achse 28 niedriger
als die Achse 2 angeordnet sein kann. Man kann auch über einen Trichter 43 Reduktionskohle
auf die Schrägfläche q.a befördern, die sich mit dem Gut 2o in dem Oberteil 27 mischt
und dort die im Vorerhitzer i vorerhitzte Mischung reduziert, wie es z. B. bei der
Verhüttung eines Metalls durch Reduktion der Fall ist.
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Der Oberteil 27 wird durch einen bei 44 schematisch angedeuteten Brenner
hoch erhitzt, der beispielsweise auf bekante Art mittels Gas und Luft beheizt wird.
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Die heißen Verbrennungsgase entweichen über die Öffnungen 33 und 23,
durchwandern die Kammer 2q. bzw. den Vorerhitzer i und erwärmen dabei das diesen
durchlaufende Gut. Im Ofenteil 27 werden die Massen durch die Drehung umgewälzt
und wechselweise durch die Kanalstücke 35 und 36 verschoben, um schließlich aus
der Öffnung 3q. herauszufallen und nach einer Schlußbehandlung durch die
Öff-
nung 4.i ausgetragen zu werden.
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Die schematischen Darstellungen nach den Abb. q. bis io zeigen den
Weg und die :Mischung des Gutes 2o von der Aufgabe der Charge in ununterbrochener
Folge bis zum Beginn des Austrages nach 3I/2 Umdrehung des Vorerhitzers, der die
Kanalstücke I bis VII aufweist. Die Buchstaben A, B, C,
D, E, F, G
deuten die in dem Rohrkanal während jeder Halbumdrehung sich verändernden Teilmengen
des Gutes an. Bei Betrachtung des Schemas kann man erkennen, daß bei sieben Kanalstücken
das Gut nach 3I/2 Umdrehungen das Ofenende erreicht und daß außerdem die beispielsweise
bei der dritten Halbumdrehung eingeführte Gutmenge teilweise noch in den Kanalstücken
V und VI des Ofens vorhanden ist. Man erhält also eine sehr bedeutende Verlangsamung
und eine äußerst wirksame Durchmischung, welche dank der Abwechslung des Durchlaufsinnes
Trennung beispielsweise der dichteren Körper verhindert, welche die Tendenz haben,
den anderen vorweg zu laufen.
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In der Praxis gestattet die günstige Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Einrichtung eine Herabsetzung der Drehofenlänge auf 1/s der Länge der bisher für
den gleichen Zweck benötigten gewöhnlichen Schräg-Drehrohröfen. Es liegt auch im
Bereiche der Erfindung, wenn der Drehrohrofen nur einen einzigen Drehteil aufweist
oder mehrere in Reihe befindliche, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Die Anzahl, Neigung, Länge und der Durchmesser dieserKanalstücke können
beliebig sein und der Arbeit angepaßt werden, für welche der Ofen bestimmt ist.
Der Querschnitt der Kanalstücke kann irgendeine andere passende Form besitzen, beispielsweise
eine elliptische oder auch polygonale. An Stelle der Kanalstücke mit gleichem Querschnitte
kann man auch Kanalstücke mit verschiedenen Querschnitten kombinieren, beispielsweise
aufeinanderfolgende Kegelstümpfe, die sägezahnartige Profile liefern, welche von
den dargestellten abweichen. Die Länge der einzelnen Kanalstücke kann ebenfalls
verschieden gewählt werden.
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Natürlich ist es nur der Rohrkanal, auf den es ankommt. Er kann in
gewissen Fällen durch einen einfachen, metallischen Mantel ohne feuerfeste Auskleidung
gebildet sein, wobei die äußere Gestalt des Ofens eine andere als eine zylindrische
sein und der Ofen sich auf einer beliebigen Anzahl von Lagern um eine waagerechte
Achse drehen kann.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist bei jeder Art Drehofen möglich,
wie auch immer der Anwendungszweck sei. Die Zweckanpassung erfolgt in jedem Falle
durch entsprechende Wahl der Beheizung, der Umwälzgeschwindigkeiten, der Ofenabmessungen,
der Anzahl der Kanalstücke bzw. durch die Anordnung besonderer Zusatzeinrichtungen.
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Die Erfindung läßt sich auch auf Drehöfen für dieTrocknung, Calcinierung,
Pyritröstung od. dgl., die Destillation flüssiger Stoffe, die Agglomeration feiner
Erze oder Metalle, die Herstellung von Sintermetall, Zement usw. anwenden.