EP0094928A2

EP0094928A2 - Discharging device for a shaft furnace

Info

Publication number: EP0094928A2
Application number: EP83890059A
Authority: EP
Inventors: Martin Nagl
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1983-04-20
Publication date: 1983-11-23
Also published as: ATA195882A; AT374275B; EP0094928A3; DE3364880D1; EP0094928B1; JPS58213180A; CA1212541A; US4507079A

Abstract

Eine Austragungsvorrichtung für einen Schachtofen besteht aus einer mittels einer Förderleitung (1) mit dem Schachtofen verbundenen Schleusenkammer (2), in der ein das Ofengut aufnehmender, den Schleusenkammereinlaß (28) vom Schleusenkammerauslaß (29) abschließender Rotor antreibbar gelagert ist. Um einen kontinuierlichen Gutaustrag ohne Austrittsgefahr von Ofengas sicherzustellen, besteht der Rotor aus einem Zellenrad (3) mit sternförmig angeordneten Zellenwänden (6), wobei die Förderleitung (1) an eine Sperrgas-Druckquelle angeschlossen ist und die Schleusenkammer (2) zwischen dem Schleusenkammereinlaß (28) und dem Schleusenkammerauslaß (29) eine Abgasleitung (30) im Förderbereich des Zellenrades (3) aufweist.A discharge device for a shaft furnace consists of a lock chamber (2) connected to the shaft furnace by means of a delivery line (1), in which a rotor receiving the furnace material and closing the lock chamber inlet (28) from the lock chamber outlet (29) is drivably mounted. In order to ensure continuous discharge of material without the risk of furnace gas escaping, the rotor consists of a cell wheel (3) with star-shaped cell walls (6), the delivery line (1) being connected to a sealing gas pressure source and the lock chamber (2) between the lock chamber inlet ( 28) and the lock chamber outlet (29) has an exhaust pipe (30) in the delivery area of the cellular wheel (3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Austragungsvorrichtung für einen Schachtofen, bestehend aus einer mittels einer Forderleitung mit dem Schachtofen verbundenen Schleusenkammer, in der ein das Ofengut aufnehmender, den Schleusenkammereinlaß vom Schleusenkammerauslaß abschließender Rotor antreibbar gelagert ist.The invention relates to a discharge device for a shaft furnace, consisting of a lock chamber connected to the shaft furnace by means of a delivery line, in which a rotor receiving the furnace material and closing the lock chamber inlet from the lock chamber outlet is drivably mounted.

Um eine unerwünschte Oxidation zu vermeiden und weitgehend frei von Staubbelästigungen zu bleiben, wird der in einem Schachtofen reduzierte Eisenschwamm heiß ausgetragen und brikettiert. Dabei ergibt sich allerdings die Schwierigkeit, den Austritt des unter Druck stehenden Ofengases aus dem Ofen zu verhindern. Zu diesem Zweck ist es bekannt, das Ofengut portionsweise mit Hilfe eines an die Austragsöffnung ansetzbaren Behälters auszutragen,so daß die Austragsöffnung nach dem Gutaustrag wieder verschlossen werden kann.In order to avoid undesired oxidation and to remain largely free of dust, the iron sponge reduced in a shaft furnace is discharged hot and briquetted. However, there is a difficulty in preventing the furnace gas under pressure from escaping from the furnace. For this purpose, it is known to discharge the kiln goods in portions with the aid of a container which can be attached to the discharge opening, so that the discharge opening can be closed again after the discharge.

Bei anderen bekannten Austragungsvorrichtungen (DE-PSen 337 622, 338 413 und 345 027) sind über eine Förderleitung mit dem Schachtofen verbundene Schleusenkammern vorgesehen, in denen ein aus einer Trommel bestehender Rotor drehbar gelagert ist. Diese Trommel weist dabei in einem Umfangsbereich eine Durchtrittsöffnung zur Aufnahme bzw. zur Abgabe des Ofengutes auf. Stimmt die Durchtrittsöffnung der Trommel mit dem Schleusenkammereinlaß überein, so wird Gut aus dem Schachtofen in die Trommel eingebracht. Bei einer Drehung der Trommel wird der Schleusenkammereinlaß durch den Trommelmantel abgeschlossen und der Schleusenkammerauslaß geöffnet, wenn die Durchtrittsöffnung im Trommelmantel in den Bereich des Schleusenkammerauslasses gelangt, wobei das Ofengut aus der Trommel durch den Schleusenkammerauslaß abfallen kann. Nachteilig bei dieser Anordnung einer Trommel ist vor allem, daß das Ofengut nicht kontinuierlich durch die Schleusenkammer gefördert werden kann und daß keine Sicherheit vor einem unerwünschten Austreten von Ofengas durch die Schleusenkammer gegeben ist. Dazu kommt noch, daß mit der Drehung der Trommel keine Gutförderung zwischen dem Schleusenkammerein- und -auslaß verbunden ist, weil das Ofengut entweder mit der Trommel mitgedreht wird oder sich an der Trommelinnenwand abwälzt.In other known discharge devices (DE-PS 337 622, 338 413 and 345 027) lock chambers are provided via a delivery line connected to the shaft furnace, in which a rotor consisting of a drum is rotatably mounted. This drum has a passage opening in a circumferential area for receiving or delivering the furnace material. If the passage opening of the drum matches the lock chamber inlet, material is brought into the drum from the shaft furnace. When the drum rotates, the lock chamber inlet is closed by the drum jacket and the lock chamber outlet is opened when the passage opening in the drum jacket reaches the area of the lock chamber outlet, and the furnace material can fall out of the drum through the lock chamber outlet. The main disadvantage of this arrangement of a drum is that the furnace material cannot be conveyed continuously through the lock chamber and that there is no security against undesired escape of furnace gas through the lock chamber. In addition, the rotation of the drum means that no material is conveyed between the lock chamber inlet and outlet, because the furnace material is either rotated with the drum or rolls on the inside wall of the drum.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine äustragungvorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß ein kontinuierlicher Gutaustrag mit einer vergleichsweise hohen Durchsatzleistung sichergestellt wird, und zwar ohne Gefahr eines Austretens von Ofengas.The invention is therefore based on the object of avoiding these deficiencies and improving a discharge device of the type described at the outset in such a way that a continuous discharge of material is ensured with a comparatively high throughput capacity, without the risk of furnace gas escaping.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Rotor aus einem Zellenrad mit sternförmig angeordneten Zellenwänden besteht, daß die Förderleitung an eine Sperrgas-Druckquelle angeschlossen ist und daß die Schleusenkammer zwischen dem Schleusenkammereinlaß und dem Schleusenkammerauslaß eine Abgasleitung im FÖrderbereich des Zellenrades aufweist.The invention solves this problem in that the rotor consists of a cellular wheel with star-shaped cell walls, that the delivery line is connected to a sealing gas pressure source and that Lock chamber between the lock chamber inlet and the lock chamber outlet has an exhaust pipe in the delivery area of the cellular wheel.

Durch das Vorsehen eines Zellenrades wird eine einfach aufgebaute, kontinuierlich arbeitende Druckschleuse erhalten, ohne einen Druckverlust im Ofen in Kauf nehmen zu müssen. Das in die Förderleitung zwischen der Fördereinrichtung und der Schleusenkammer eingeleitete Sperrgas, das zumindest einen dem Druck des Ofengases entsprechenden Druck aufweisen muß, verhindert dabei, daß Ofengas bis zur Schleusenkammer vordringen kann. Um zu verhindern, daß mit dem Ofengut größere Sperrgasmengen durch die Schleusenkammer ausgetragen werden, ist die Schleusenkammer zwischen dem Schleusenkammereinlaß und dem Schleusenkammerauslaß im Förderbereich des Zellenrades an eine Abgasleitung angeschlossen, über die das in die Schleusenkammer eindringende Sperrgas abgeführt werden kann.By providing a cellular wheel, a simply constructed, continuously operating pressure lock is obtained without having to accept pressure loss in the furnace. The sealing gas introduced into the delivery line between the delivery device and the lock chamber, which must have at least a pressure corresponding to the pressure of the furnace gas, prevents furnace gas from penetrating as far as the lock chamber. In order to prevent larger amounts of sealing gas from being discharged through the lock chamber with the kiln goods, the lock chamber between the lock chamber inlet and the lock chamber outlet in the delivery area of the cellular wheel is connected to an exhaust gas line, via which the sealing gas entering the lock chamber can be discharged.

Der notwendige Druckabbau in der Schleusenkammer beruht darauf, daß die Zellenwände an die Umfangwand der Schleusenkammer anschließen und einen Verschluß zwischen dem Schleusenkammereinlaß und dem Schleusenkammerauslaß bilden. Da dieser Verschluß jedoch wegen des notwendigen Spieles zwischen dem Zellenrad und der Schleusenkammer nicht völlig gasdicht sein kann, wird das Sperrgas auch entgegen der Förderrichtung des Zellen-. rades zwischen den Zellenwänden des Zellenrades und der Schleusenkammerwandung in die Schleusenkammer eindringen. Um auch diesen Sperrgasanteil am Austritt aus der Schleusenkammer zu hindern, kann an die Schleusenkammer zwischen dem Schleusenkammereinlaß und dem Schleusenkammerauslaß im Rücklaufbereich des Zellenrades ebenfalls eine Abgasleitung angeschlossen werden.The necessary pressure reduction in the lock chamber is based on the fact that the cell walls connect to the peripheral wall of the lock chamber and form a seal between the lock chamber inlet and the lock chamber outlet. Since this closure, however, cannot be completely gas-tight because of the necessary play between the cell wheel and the lock chamber, the sealing gas is also counter to the conveying direction of the cell. Rades penetrate into the lock chamber between the cell walls of the feeder and the lock chamber wall. In order to prevent this sealing gas component from escaping from the lock chamber, an exhaust pipe can also be connected to the lock chamber between the lock chamber inlet and the lock chamber outlet in the return area of the cellular wheel.

Damit in der Förderleitung zwischen der Fördereinrichtung und der Schleusenkammer ein entsprechender Druck des Sperrgases mit geringem Aufwand aufgebaut werden kann, muß eine unmittelbare Verbindung zwischen der Förderleitung und den Abgasleitungen über eine Zellenkammer des Zellenrades verhindert werden. Zusätzlich muß eine unbehinderte Strömungsverbindung zwischen den Abgasleitungen und dem Schleusenkammeraulaß unterbunden werden, wenn ein Sperrgasaustritt aus der Schleusenkammer ausgeschlossen werden soll. Wird der Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zellenwänden des Zellenrades kleiner als die Winkelabstände der Abgasleitungen einerseits vom Schleusenkammereinlaß und anderseits vom Schleusenkammerauslaß gewählt, so befindet sich in jeder Drehlage des Zellenrades zumindest eine Zellenwand zwiqxhen den Abgasleitungen und dem Schleusenkammereinlaß bzw. dem SchleusenkammerauslaB, was die geforderten Unterbrechungen der sonst möglichen Strömungswege sicherstellt.So that a corresponding pressure of the sealing gas can be built up with little effort in the delivery line between the delivery device and the lock chamber, a direct connection between the delivery line and the exhaust gas lines via a cell chamber of the cell wheel must be prevented. In addition, an unobstructed flow connection between the exhaust pipes and the lock chamber must be prevented if a sealing gas leak from the lock chamber is to be excluded. If the angular distance between two successive cell walls of the cellular wheel is selected to be smaller than the angular spacing of the exhaust pipes on the one hand from the lock chamber inlet and on the other hand from the lock chamber outlet, then in each rotational position of the cellular wheel there is at least one cell wall between the exhaust pipes and the lock chamber inlet or the lock chamber outlet, which leads to the required interruptions of the otherwise possible flow paths.

Da vor allem darauf geachtet werden wird, daß nur das heiße Ofengut, kaum aber Sperrgas die Schleusenkammer durchsetzen kann, kommt der Abdichtung der Schleusenkammer zwischen dem Schleusenkammerauslaß und den Abgasleitungen eine besondere Bedeutung zu. Um bezüglich der geforderten Abdichtung einen ausreichenden Abschluß der Schleusenkammer durch das Zellenrad sicherzustellen, kann der Winkelabstand zwischen den Abgasleitungen und dem Schleusenkammerauslaß größer als der doppelte Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zellenwänden gewählt werden, so daß sich zumindest zwei Zellenwände zwischen den Abgasleitungen und dem Schleusenkammerauslaß in jeder Drehstellung des Zellenrades befinden.Since care will be taken to ensure that only the hot furnace material, but hardly any sealing gas, can penetrate the lock chamber, the sealing of the lock chamber between the lock chamber outlet and the exhaust pipes is of particular importance. In order to ensure adequate sealing of the lock chamber by the cellular wheel with regard to the required sealing, the angular distance between the exhaust gas lines and the lock chamber outlet can be chosen to be greater than twice the angular distance between two successive cell walls, so that at least two cell walls are located between the exhaust gas lines and the lock chamber outlet in each Rotary position of the cellular wheel are.

Da erfindungsgemäß das Zellenrad nicht zu Dosierzwecken, sondern zum möglichst gasdichten Abschließen einer Schleusenkammer verwendet wird, müssen die Zellenwände des Zellenrades nahe an die Schleusenkammerwandung herangeführt werden. Dabei sind die vergleichsweise hohen Temperaturen des die Schleusenkammer durchsetzenden Ofengutes von beispielsweise 750⁰C zu berücksichtigen. Wegen dieser hohen Guttemperaturen ist eine Wärmeabstrahlung trotz guter Wärmeisolierungen nicht zu vermeiden, so daß damit gerechnet werden muß, daß die Wände der Schleusenkammer eine niedrigere Temperatur aufweisen werden als das in der Schleusenkammer gelagerte Zellenrad. Die damit verbundenen unterschiedlichen Wärmedehnungen dürfen die Drehbarkeit des Zellenrades nicht in Frage stellen, so daß zwischen dem Zellenrad und der Schleusenkammer ausreichende Dehnungsspiele vorgesehen sein müssen, und zwar vor allem im Hinblick auf das Anfahren aus dem kalten Zustand bis zur vollen Betriebstemperatur. Bei einem solchen Anfahren werden die größten Temperaturunterschiede auftreten, die jedoch bestimmte Werte nicht übersteigen sollen, um nicht zu große Dehnungsspiele in Kauf nehmen zu müssen. Das axiale Dehnungsspiel des Zellenrades gegenüber der Schleusenkammer kann für den gasdichten Abschluß der Schleusenkammer durch das Zellenrad unbeachtlich bleiben, wenn das Zellenrad aus zwei stirnseitigen Scheiben besteht, zwischen denen die Zellenwände eingesetzt sind. Diese stirnseitigen Scheiben schließen die Zellenkammern in axialer Richtung gasdicht ab, so daß auf ein Anschließen der Zellenwände an die Stirnwände der Schleusenkammer keine Rücksicht genommen werden muß. Die stirnseitigen Scheiben des Zellenrades können folglich mit einem die Wärmeausdehnung des Zellenrades gegenüber der Schleusenkammer aufnehmenden Abstand von den Stirnwänden der Schleusenkammer ohne Einbuße an der Dichtheit der Schleuse angeordnet werden. Dieser axiale Abstand zwischen den stirnseitigen Scheiben des Zellenrades und den Stirnwänden der Schleusenkammer ergibt jedoch einen möglichen Strömungskanal für das zwischen den stirnseitigen Scheiben des Zellenrades und der Umfangswand der Schleusenkammer durchtretende Sperrgas, das nicht mehr in den Bereich der Abgasleitungen, sondern in den Bereich des Schleusenkammerauslasses gelangt. Um einen solchen im wesentlichen unbehinderten Gasdurchtritt zum Schleusenkammerauslaß zu verhindern,tragen die stirnseitigen Scheiben des Zellenrades in weiterer Ausbildung der Erfindung wenigstens einen gegen die Stirnwand der Schleusenkammer vorragenden Ringflansch, der einen Gegenflansch an der Stirnwand der Schleusenkammer unter Bildung eines Dichtspaltes außen übergreift. Da der Ringflansch und der Gegenflansch konzentrisch nebeneinander liegen, wird die axiale Dehnungsmöglichkeit des Zellenrades durch diesen Abschluß des stirnseitigen Raumes zwischen dem Zellenrad und der Schleusenkammer nicht eingeschränkt. Wegen der Anordnung des Ringflansches am Zellenrad außerhalb des Gegenflansches der Schleusenkammer bleibt auch die radiale Dehnungsmöglichkeit des Zellenrades voll erhalten, weil auf Grund der höheren Temperatur des Zellenrades sich das Zellenrad stärker als die Schleusenkammer ausdehnen wird. Der sich beim Anfahren der Druckschleuse mit dem Temperaturunterschied zwischen dem Zellenrad und der Schleusenkammer vergrößernde Dichtspalt zwischen den Ringflanschen und den Gegenflanschen verkleinert sich beim Erreichen der Betriebstemperatur wieder auf das gewünschte Maß, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Zellenrad und der Schleusenkammer kleiner wird. Die beim Anfahren auftretende Vergrößerung des Dichtspaltes zwischen den Ringflanschen und den Gegenflanschen bedingt jedoch keine störende Beeinträchtigung bezüglich der Dichtheit der Schleuse, weil mit dem Größerwerden dieser Dichtspalte auf Grund der stärkeren radialen Ausdehnung des Zellenrades die Radialspalte zwischen den Zellenwänden und den stirnseitigen Scheiben des Zellenrades einerseits und der Umfangswand der Schleusenkammer anderseits kleiner werden, so daß die Dichtwirkung in allen Betriebszuständen als angenähert konstant angesehen werden kann.Since, according to the invention, the cellular wheel is not used for metering purposes, but rather for closing a lock chamber as gas-tight as possible, the cell walls of the cellular wheel must be brought close to the lock chamber wall. The comparatively high temperature of the sluice chamber by passing furnace charge to be considered, for example, 750 ⁰ C. Because of these high material temperatures, heat radiation cannot be avoided despite good thermal insulation, so that it must be expected that the walls of the lock chamber will have a lower temperature than the cellular wheel stored in the lock chamber. The associated different thermal expansions must not call into question the rotatability of the cellular wheel, so that sufficient expansion play must be provided between the cellular wheel and the lock chamber, especially with regard to starting from the cold state up to the full operating temperature. When starting up in this way, the greatest temperature differences will occur, which, however, should not exceed certain values, in order not to have to accept excessive expansion cycles. The axial expansion play of the cellular wheel relative to the lock chamber can remain irrelevant for the gas-tight closure of the lock chamber by the cellular wheel if the cellular wheel consists of two end disks between which the cell walls are inserted. These end disks close the cell chambers in a gas-tight manner in the axial direction, so that no consideration has to be taken of connecting the cell walls to the end walls of the lock chamber. The end disks of the cellular wheel can consequently be at a distance of the thermal expansion of the cellular wheel relative to the lock chamber the end walls of the lock chamber can be arranged without sacrificing the tightness of the lock. However, this axial distance between the end disks of the cellular wheel and the end walls of the lock chamber results in a possible flow channel for the sealing gas passing between the end disks of the cellular wheel and the peripheral wall of the lock chamber, which is no longer in the area of the exhaust pipes, but in the area of the lock chamber outlet reached. In order to prevent such an essentially unhindered gas passage to the lock chamber outlet, the end disks of the cellular wheel in a further embodiment of the invention carry at least one ring flange projecting against the end wall of the lock chamber, which overlaps a counter flange on the end wall of the lock chamber to form a sealing gap on the outside. Since the ring flange and the counter flange are located concentrically next to one another, the axial expansion possibility of the cellular wheel is not restricted by this closure of the end space between the cellular wheel and the lock chamber. Because of the arrangement of the ring flange on the cell wheel outside the counter flange of the lock chamber, the radial expansion possibility of the cell wheel is also fully retained, because due to the higher temperature of the cell wheel, the cell wheel will expand more than the lock chamber. The sealing gap between the ring flanges and the counter flanges, which increases when the pressure lock is approached with the temperature difference between the cellular wheel and the lock chamber, decreases again when the operating temperature is reached, when the temperature difference between the cellular wheel and the lock chamber becomes smaller. The enlargement of the sealing gap when starting between the ring flanges and the counter flanges, however, does not cause any disturbing impairment with regard to the tightness of the lock, because with the enlargement of this sealing gap due to the greater radial expansion of the cellular wheel, the radial gaps between the cell walls and the end disks of the cellular wheel on the one hand and the peripheral wall of the lock chamber on the other hand become smaller are so that the sealing effect can be regarded as approximately constant in all operating states.

Die hohe Temperatur des Ofengutes, das möglichst ohne Wärmeverlust durch die Schleusenkammer gefördert werden soll, bedingt eine vergleichsweise hohe Wärmebelastung der Lager für die Welle des Zellenrades. Zur Herabsetzung dieser Wärmebelastung kann zwischen der Schleusenkammer und der Welle des Zellenrades auf der dem Zellenrad zugekehrten Seite der Lager für die Welle des Zellenrades wenigstens ein Ringkanal für ein Kühlmittel vorgesehen sein. Durch diese Maßnahme kann nicht nur die Lagertemperatur herabgesetzt, sondern auch eine zusätzliche Sicherheit gegenüber einem Sperrgasaustritt über die Wellenlager gewonnen werden. Besonders günstige Verhältnisse werden dabei geschaffen, wenn jeweils zwei Ringkanäle axial hintereinander vorgesehen werden, um eine stufenweise Kühlung zunächst mit einem kalten Inertgas und dann mit einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, durchzuführen.The high temperature of the furnace material, which should be conveyed through the lock chamber without any loss of heat, requires a comparatively high thermal load on the bearings for the shaft of the cellular wheel. To reduce this thermal load, at least one ring channel for a coolant can be provided between the lock chamber and the shaft of the cellular wheel on the side of the bearings for the shaft of the cellular wheel facing the cellular wheel. This measure not only allows the bearing temperature to be reduced, but also provides additional security against leakage gas leakage via the shaft bearings. Particularly favorable conditions are created if two ring channels are provided axially one behind the other in order to carry out step-by-step cooling first with a cold inert gas and then with a cooling liquid, for example water.

Schließt der Ringkanal jeweils an die stirnseitige Scheibe des Zellenrades an, wobei die Schleusenkammer einen gegen die stirnseitige Scheibe axial vorragenden Ringflansch trägt, der einen Gegenflansch an der stirnseitigen Scheibe unter Zwischenlage eines dichtenden Gleitringes außen übergreift, so werden sehr einfache Konstruktionsverhältnisse sichergestellt, ohne durch die notwendige Dehnungsmöglichkeit des Zellenrades gegenüber der Schleusenkammer den dichten Abschluß des Ringkanales gegenüber der Schleusenkammer zu gefährden. Die Dehnung des Zellenrades gegenüber der Schleusenkammer bewirkt bei einer solchen Flanschanordnung ein Zusammendrücken des zwischen den Flanschen eingespannten Gleitringes, der dementsprechend elastisch nachgeben muß. Durch die größere Preßkraft auf den Gleitring wird der dichte Abschluß des Ringkanales sogar vergrößert.If the ring channel connects to the front disk of the cellular wheel, the lock chamber carries an annular flange projecting axially against the front disk, which overlaps a counter flange on the front disk with the interposition of a sealing slide ring on the outside, so it becomes very simple Design conditions ensured without endangering the tight seal of the ring channel with respect to the lock chamber by the necessary expansion possibility of the cellular wheel with respect to the lock chamber. With such a flange arrangement, the expansion of the cellular wheel relative to the lock chamber causes the slide ring clamped between the flanges to compress, which accordingly has to yield elastically. Due to the greater pressing force on the slide ring, the tight seal of the ring channel is even increased.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine ein antreibbares Zellenrad aufnehmende Schleusenkammer einer erfindungsgemäßen Austragungsvorrichtung in einem Querschnitt,
Fig. 2 diese Schleusenkammer in einem Axialschnitt in einem größeren Maßstab und
Fig. 3 den stirnseitigen Anschluß des Zellenrades an die Schleusenkammer, ausschnittsweise im Axialschnitt in einem noch größeren Maßstab.

In the drawing, the subject matter of the invention is shown in simplified form in one embodiment. Show it

1 is a cross-section of a lock chamber of a discharge device according to the invention which holds a drivable cellular wheel,
Fig. 2, this lock chamber in an axial section on a larger scale and
Fig. 3 shows the frontal connection of the cellular wheel to the lock chamber, partially in axial section on an even larger scale.

Um beispielsweise ,Eisenschwamm aus einem Niederschachtofen kontinuierlich austragen zu können, ohne Gefahr zu laufen, daß mit dem heißen Ofengut auch Ofengas austreten kann, ist die Fördereinrichtung zum Austragen des heißen Ofengutes über eine Förderleitung 1 an eine Schleusenkammer 2 angeschlossen, in der ein Zellenrad 3 antreibbar gelagert ist. Dieses Zellenrad 3 besteht aus zwei auf einer Welle 4 sitzenden, stirnseitigen Scheiben 5, zwischen denen die Zellenwände 6 eingesetzt sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die stirnseitigen Scheiben 5 mit axialem Abstand von den Stirnwänden 7 der Schleusenkammer 2 vorgesehen sind, während der radiale Spalt 8 (siehe insbesondere Fig. 3) zwischen dem Zellenrad 3 und der Umfangswand 9 unter Berücksichtigung der möglichen radialen Ausdehnung des Zellenrades 3 gegenüber der Schleusenkammer 2 klein gehalten ist, um einen weitgehend dichten Anschluß des Zellenrades 3 an die Schleusenkammer 2 sicherzustellen. Der sich zwischen den Stirnwänden 7 der Schleusenkammer 2 und den stirnseitigen Scheiben 5 des Zellenrades 3 ergebende Ringraum 10 wird im Bereich des Außenumfanges des Zellenrades 3 durch eine Spaltdichtung abgeschlossen, die aus zwei mit radialem Abstand voneinander angeordneten Ringflanschen 11 an den stirnseitigen Scheiben 5 des Zellenrades 3 und zwei entsprechenden Gegenflanschen 12 an den Stirnwänden 7 der Schleusenkammer 2 gebildet wird. Da jeweils die gegen die Stirnwände 7 axial vorragenden Ringflansche 11 den zugehörigen Gegenflansch 12 außen übergreifen, kann sich bei einer wärmebedingten Ausdehnung des Zellenrades 3 gegenüber der Schleusenkammer 2 keine die Drehung des Zellenrades 3 behindernde Berührung der Flansche 11 und 12 ergeben. Die axiale Dehnung bewirkt lediglich ein axiales Vorschieben der Ringflansche 11 gegen die Stirnwände 7, wobei für diese Relativbewegung ein ausreichendes Dehnungsspiel vorhanden ist. Ein radiales Ausdehnen des Zellenrades 3 bedingt eine Vergrößerung der Dichtspalte 13 zwischen den Ringflanschen 11 und den zugehörigen Gegenflanschen 12, weil sich der radiale Abstand der Ringflansche 11 von der Welle 4 vergrößert. Gleichzeitig wird der radiale Spalt 8 im Ausmaß der Vergrößerung der Dichtspalte 13 verringert, so daß die Dichtwirkung trotz der zu erwartenden unterschiedlichen Ausdehnungen von Zellenrad 3 und Schleusenkammer 2 erhalten bleibt.In order, for example, to be able to discharge sponge iron continuously from a downhole furnace without running the risk that furnace gas can also escape with the hot furnace material, the conveying device for discharging the hot furnace material is connected via a conveyor line 1 to a lock chamber 2 in which a cellular wheel 3 is drivably mounted. This cellular wheel 3 consists of two end disks 5 seated on a shaft 4, between which the cell walls 6 are inserted. The arrangement is such that the front disks 5 are provided with an axial distance from the end walls 7 of the lock chamber 2, during the radial Gap 8 (see in particular Fig. 3) between the cell wheel 3 and the peripheral wall 9 is kept small, taking into account the possible radial expansion of the cell wheel 3 relative to the lock chamber 2, in order to ensure a largely tight connection of the cell wheel 3 to the lock chamber 2. The annular space 10 which results between the end walls 7 of the lock chamber 2 and the front disks 5 of the cellular wheel 3 is closed off in the area of the outer circumference of the cellular wheel 3 by a gap seal which consists of two annular flanges 11 arranged at a radial distance from one another on the front disks 5 of the cellular wheel 3 and two corresponding counter flanges 12 is formed on the end walls 7 of the lock chamber 2. Since in each case the annular flanges 11 projecting axially against the end walls 7 overlap the associated counter flange 12, there can be no contact of the flanges 11 and 12 with a thermal expansion of the cellular wheel 3 relative to the lock chamber 2. The axial expansion only brings about an axial advancement of the ring flanges 11 against the end walls 7, whereby there is sufficient expansion play for this relative movement. A radial expansion of the cellular wheel 3 requires an enlargement of the sealing gaps 13 between the ring flanges 11 and the associated counter flanges 12, because the radial distance of the ring flanges 11 from the shaft 4 increases. At the same time, the radial gap 8 is reduced to the extent of the enlargement of the sealing gap 13, so that the sealing effect is retained despite the expected different expansions of the cellular wheel 3 and the lock chamber 2.

Damit die Lager 14 für die Welle 4 des Zellenrades 3 vor einer übermäßigen Temperaturbeanspruchung geschützt werden können, sind auf der dem Zellenrad 3 zugewandten Seite der Lager 14 zwischen der Schleusenkammer 2 und der Welle 4 je zwei Ringkanäle 15 und 16 vorgesehen, in die ein Kühlmittel eingeführt werden kann. Zum dichten Abschluß der Ringkanäle 15 gegenüber der Schleusenkammer bildet die Schleusenkammer 2 jeweils einen gegen die stirnseitige Scheibe 5 axial vorragenden Ringflansch 17, der einen Gegenflansch 18 an der stirnseitigen Scheibe 5 des Zellenrades 3 außen mit radialem Abstand übergreift, wobei zwischen dem Ringflansch 17 und dem Gegenflansch 18 ein Gleitring 19 dichtend eingesetzt ist, der beispielsweise aus einer Grafit-Asbestmischung besteht. Dehnt sich der Gegenflansch 18 des Zellenrades 3 gegenüber dem Ringflansch 17 der Schleusenkammer 2 auf Grund unterschiedlicher Temperaturbelastungen stärker aus, so wird der Gleitring 19 zwischen den Flanschen 17 und 18 stärker zusammengedrückt, was die Dichtheit des Ringkanales 15 gegenüber der Schleusenkammer 2 und dem Ringraum 10 erhöht, ohne die Drehbarkeit des Zellenrades 3 störend zu beeinflussen, weil der Gleitring 19 elastisch nachgeben kann.So that the bearings 14 for the shaft 4 of the cellular wheel 3 from excessive temperature stress can be protected, two annular channels 15 and 16 are provided on the side of the bearing 14 facing the cellular wheel 3 between the lock chamber 2 and the shaft 4, into which a coolant can be introduced. For the tight closure of the ring channels 15 with respect to the lock chamber, the lock chamber 2 in each case forms an annular flange 17 projecting axially against the front disk 5, which overlaps a counter flange 18 on the front disk 5 of the cellular wheel 3 on the outside at a radial distance, between the ring flange 17 and the Counter flange 18 is a sealing ring 19 is used sealingly, which consists for example of a graphite-asbestos mixture. If the counter flange 18 of the cellular wheel 3 expands more than the annular flange 17 of the lock chamber 2 due to different temperature loads, the slide ring 19 between the flanges 17 and 18 is compressed more, which increases the tightness of the annular channel 15 with respect to the lock chamber 2 and the annular space 10 increased without interfering with the rotatability of the cellular wheel 3 because the slide ring 19 can yield elastically.

Das aus einem kalten Inertgas bestehende,-über Leitungen 20 in den Ringraum 15 eingeleitete Kühlmittel führt die aufgenommene Wärme über die Leitungen 21 wieder ab. Der Ringkanal 16, der von dem Ringkanal 15 getrennt ist, wird über die Zuleitungen 22 mit Kühlwasser gefüllt, das über eine mit dem Ringkanal 16 durch Radialbohrungen 23 verbundene Axialbohrung 24 der Welle 4 abgeführt wird. Um die axiale Ausdehnung der Welle 4 zu berücksichtigen, ist die Axialbohrung 24 durch ein verschiebbar in ein Anschlußstück 25 eingreifendes Verlängerungsrohr 26 verlängert. Zum Abführen der Wärme steht somit ein abgestuftes Kühlsystem zur Verfügung, das zulässige Betriebstemperaturen für die Lager 14 der Welle 4 des Zellenrades 3 gewährleistet.The coolant, which consists of a cold inert gas and is introduced into the annular space 15 via lines 20, dissipates the absorbed heat via the lines 21. The annular channel 16, which is separated from the annular channel 15, is filled via the supply lines 22 with cooling water which is discharged via an axial bore 24 of the shaft 4 connected to the annular channel 16 by radial bores 23. In order to take into account the axial expansion of the shaft 4, the axial bore 24 is extended by an extension tube 26 which slidably engages in a connecting piece 25. A graded cooling system is available to dissipate the heat, the permissible one Operating temperatures for the bearings 14 of the shaft 4 of the cellular wheel 3 guaranteed.

Um einen Austritt des unter Druck stehenden Ofengases aus dem Ofen über die Förderleitung 1 zu verhindern, wird die Förderleitung 1 mit Hilfe eines Rohranschlusses 27 an eine Sperrgas-Druckquelle angeschlossen, so daß in der Förderleitung 1 ein Sperrgasdruck größer als der Ofengasdruck aufgebaut werden kann. Der Sperrgasdruck muß jedoch innerhalb der Schleusenkammer 2 abgebaut werden, um einen Austritt des Sperrgases aus der Schleusenkammer 2 weitgehend verhindern zu können. Dies wird mit Hilfe des Zellenrades 3 bewirkt, wobei zwischen dem Schleusenkammereinlaß 28 und dem Schleusenkammerauslaß 29 sowohl im Förderbereich des Zellenrades 3 als auch im gegenüberliegenden Rücklaufbereich eine Abgasleitung 30 vorgesehen ist, die das in die Schleusenkammer 2 eindringende Sperrgas in einen bestehenden Gaskreislauf abführt. Da das Sperrgas erhitzt werden muß, um eine Abkühlung des Ofengutes zu vermeiden, ist eine Kreislaufführung des Sperrgases von erheblicher, wirtschaftlicher Bedeutung.In order to prevent the pressurized furnace gas from escaping from the furnace via the delivery line 1, the delivery line 1 is connected to a sealing gas pressure source by means of a pipe connection 27, so that a sealing gas pressure greater than the furnace gas pressure can be built up in the delivery line 1. However, the barrier gas pressure must be reduced within the lock chamber 2 in order to largely prevent the barrier gas from escaping from the lock chamber 2. This is effected with the aid of the cellular wheel 3, an exhaust line 30 being provided between the lock chamber inlet 28 and the lock chamber outlet 29 both in the delivery area of the cellular wheel 3 and in the opposite return area, which leads the sealing gas penetrating into the lock chamber 2 into an existing gas circuit. Since the sealing gas has to be heated in order to avoid cooling of the furnace material, recycling the sealing gas is of considerable economic importance.

Damit in der Förderleitung 1 ein entsprechender Sperrgasdurck mit wirtschaftlichen Mitteln aufgebaut werden kann, sollte keine unmittelbare Verbindung zwischen der Förderleitung 1 und den Abgasleitungen 30 bestehen. Der Strömungsweg zwischen dem Schleusenkammereinlaß 28 und den Abgasleitungen 30 muß daher stets durch mindestens eine Zellenwand 6 unterbrochen sein. Um diese Bedingung erfüllen zu können, ist der Winkelabstand Oc zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zellenwänden 6 des Zellenrades 3 kleiner als die Winkelabstände Γ der Abgasleitungen 30 vom Schleusenkammereinlaß 28 zu wählen. Die gleiche Bedingung gilt für den Winkelabstand der Abgasleitungen 30 vom Schleusenkammerauslaß 29, um einen Sperrgasdurchtritt zum Schleusenkammerauslaß 29 zu unterbinden. Befinden sich zwei oder mehrere Zellenwände zwischen den Abgasleitungen 30 und dem Schleusenkammerauslaß 29, so wird die Sicherheit gegenüber einem unerwünschten Sperrgasaustritt erhöht.So that a corresponding sealing gas pressure can be built up economically in the delivery line 1, there should be no direct connection between the delivery line 1 and the exhaust gas lines 30. The flow path between the lock chamber inlet 28 and the exhaust pipes 30 must therefore always be interrupted by at least one cell wall 6. In order to be able to meet this condition, the angular distance Oc between two successive cell walls 6 of the cellular wheel 3 is to be chosen smaller than the angular distances Γ of the exhaust pipes 30 from the lock chamber inlet 28. The same condition applies to the angular distance of the exhaust pipes 30 from the lock chamber outlet 29 to to prevent a sealing gas passage to the lock chamber outlet 29. If there are two or more cell walls between the exhaust gas lines 30 and the lock chamber outlet 29, the security against an undesired sealing gas outlet is increased.

Das Zellenrad 3, das über ein Kettenrad 31 angetrieben werden kann, fördert das heiße Ofengut durch die Schleusenkammer 2, wobei auf Grund des Abschlusses des freien Durchgangsweges zwischen dem Schleusenkammereinlaß 28 und dem Schleusenkammerauslaß 29 durch das Zellenrad 3 ein bestimmter Sperrdruck im Bereich der Förderleitung 1 aufrecht erhalten werden kann. Die das Zellenrad 3 aufnehmende Schleusenkammer 2 wirkt folglich als Druckschleuse, die das heiße Ofengut durchläßt, so daß ein kontinuierlicher Ofenaustrag gewährleistet werden kann, ohne einen Austrag des Ofengases befürchten zu müssen. Um Wärmeverluste des Ofengutes so gering wie möglich zu halten, weist die Schleusenkammer 2 eine entsprechende Wärmeisolierung 32 auf, die jedoch nicht verhindern kann, daß zwischen dem Zellenrad 3 und der Schleusenkammer 2 ein Temperaturunterschied auftritt, der sich insbesondere beim Anfahren der Druckschleuse aus dem kalten Zustand bemerkbar macht, indem das Zellenrad 3 einer stärkeren Wärmedehnung unterworfen wird. Diese stärkere Wärmedehnung wird durch entsprechende Dehnungsausgleiche konstruktiv aufgefangen, ohne die Schleusenwirkung zu gefährden.The cellular wheel 3, which can be driven via a chain wheel 31, conveys the hot furnace material through the lock chamber 2, whereby due to the completion of the free passage between the lock chamber inlet 28 and the lock chamber outlet 29 through the cellular wheel 3, a certain barrier pressure in the region of the delivery line 1 can be maintained. The lock chamber 2 receiving the cellular wheel 3 consequently acts as a pressure lock, which allows the hot furnace material to pass through, so that a continuous furnace discharge can be ensured without having to fear discharge of the furnace gas. In order to keep heat loss from the furnace material as low as possible, the lock chamber 2 has a corresponding thermal insulation 32, which, however, cannot prevent a temperature difference between the cell wheel 3 and the lock chamber 2, which occurs in particular when the pressure lock is started from the cold Condition becomes noticeable by subjecting the cellular wheel 3 to greater thermal expansion. This greater thermal expansion is compensated for by appropriate expansion compensation without endangering the lock effect.

Claims

1. Discharge device for a shaft furnace, consisting of a lock chamber (2) connected to the shaft furnace by means of a delivery line (1), in which a rotor receiving the furnace material and the lock chamber inlet (28) from the lock chamber outlet (29) is rotatably mounted, characterized in that that the rotor consists of a cellular wheel (3) with star-shaped cell walls (6), that the delivery line (1) is connected to a sealing gas pressure source and that the lock chamber (2) between the lock chamber inlet (28) and the lock chamber outlet (29 ) has an exhaust pipe (30) in the delivery area of the cellular wheel (3).

2. Discharge device according to claim 1, characterized in that an exhaust pipe (30) is also connected to the lock chamber (2) between the lock chamber inlet (28) and the lock chamber outlet (29) in the return region of the cellular wheel (3).

3. Discharge device according to claim 1 or 2, characterized in that the angular distance (α) between two successive cell walls (6) of the cellular wheel (3) smaller than the angular distances (ß) of the exhaust pipes (30) on the one hand from the lock chamber inlet (28) and on the other from the lock chamber outlet (29).

4. discharge device according to claim 3, characterized in that the angular distance between the exhaust pipes (30) and the lock chamber outlet (29) is greater than twice the angular distance between two successive cell walls (6).

5. Discharge device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cellular wheel (3) consists of two end disks (5), between which the cell walls (6) are inserted.

6. discharge device according to claim 5, characterized in that the end disks (5) of the cellular wheel (3) are arranged at an axial distance from the associated end wall (7) of the lock chamber (2) and at least one against the end wall (7) of the lock chamber (2) protrude ring flange (11) which overlaps a counter flange (12) on the end wall (7) of the lock chamber (2) to form a sealing gap (13) on the outside.

7. discharge device according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the lock chamber (2) and the shaft (4) of the cellular wheel (3) on the cell wheel (3) facing side of the bearing (14) for the shaft ( 4) of the cellular wheel (3) at least one ring channel (15, 16) is provided for a coolant.

8. Discharge device according to claims 5 and 7, characterized in that the annular channel (15) connects to the front disk (5) of the cellular wheel (3), the lock chamber (2) projecting axially against the front disk (5) Carries ring flange (17) which overlaps a counter flange (18) on the front disc (5) with the interposition of a sealing slide ring (19).