EP0934498B1

EP0934498B1 - Schachtkühler

Info

Publication number: EP0934498B1
Application number: EP97945858A
Authority: EP
Inventors: Helge Fuldner
Original assignee: Babcock BSH AG
Current assignee: Grenzebach BSH GmbH
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-10-18
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2017-10-18
Also published as: EP0934498A1; WO1998017959A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schachtkühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der zur Kühlung von kömigem oder rieselfähigem Schüttgut eingesetzt wird. In derartigen Schachtkühlem, die auch Rückstaukühler oder Kontaktstaukühler genannt werden, wird das Schüttgut gekühlt, indem es langsam an im Inneren des Schachtkühlers angeordneten Kühlflächen vorbeigleitet. Diese Schachtkühler weisen übereinander angeordnet eine Zufuhreinheit, eine Kühleinheit und eine Abzugeinheit auf. Als Kühlflächen dienen beispielsweise Rohre, die sich im Inneren der Kühleinheit zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden erstrecken und durch die ein Kühlmittel, wie Luft oder Wasser, geleitet wird.

Üblicherweise eingesetzte Schachtkühler weisen glatte Seitenwände auf. Die Rohre können zur Erhöhung der Kühlflächen durch Bleche miteinander verbunden sein oder als Rippenrohre ausgeführt sein.

Ein Problem dieser Schachtkühler ist, daß die glatten Seitenwände den Strömungsverlauf des Schüttgutes beeinträchtigen können. Es besteht die Gefahr eines erhöhten Abflusses des Schüttgutes vor den Seitenwänden an den Rändern der Kühleinheit.

Bei der Abkühlung des Schüttgutes von höherer Temperatur besteht zusätzlich die Gefahr von Verstopfungen in der Kühleinheit. Verstopfungen können entstehen, wenn zu grobes Material in die Kühleinheit gelangt. Die Gefahr ist bei hohen Temperaturen besonders groß, da eine feine Absiebung des Grobmaterials kaum durchzuführen ist. Verstopfungen können auch aufgrund thermischer Einwirkungen auf die Seitenwände und die die Rohre verbindenden Bleche, die zu Verzug der Seitenwände und der Bleche führen, entstehen. An den Seitenwände sind Verwerfungen und Verbeulungen zu beobachten. Dies führt zu Verengungen und Erweiterungen des Querschnittes der Strömungskanäle, durch die das Schüttgut an den Kühlflächen entlanggleitet, und damit zur Behinderung oder zu einer unzulässigen Beschleunigung des Abflusses des Schüttgutes. Insbesondere führen die thermischen Einwirkungen zu Verstopfungen der Kühleinheit, die nur nach Entleerung und teilweiser Demontage der Kühleinheit entfernt werden können. Eine teure Abhilfe für den Verzug der Seitenwände ist es, sie auszumauern oder doppelwandig mit eigener Kühlung auszuführen.

Aus der DE 28 09 927 A1 ist ein Schachtkühler bekannt, in dessen Innenraum eine Anzahl von mit gegenseitigem Abstand angeordneten, ein Kühlmedium führenden Kühlkanälen angeordnet ist. Die im allgemeinen etwa vertikal ausgerichteten Kühlkanäle sind so zickzackförmig oder winklig profiliert, daß die zwischen benachbarten Kühlkanälen vorhandenen Gutdurchlaufzonen eine mehrfach vom geradlinig-vertikalen Verlauf abweichende Achse besitzen. Die an einer Schachtwand anzuordnenen Kühlkanäle können in der Weise vereinfacht werden, daß die Schachtwand gleichzeitig als Wand des Kühlkanals ausgenutzt wird. Dadurch wird der Abfluss vor der Seitenwand verbessert, die Schachtwand gekühlt und die Gefahr des Verzuges verringert. Die Entfernung von Verstopfungen ist jedoch durch die geringe Zugänglichkeit der Gutdurchlaufzonen zwischen den profilierten Kühlkanäle erschwert. Die Herstellung von profilierten Kühlkanälen sowie mit profilierten Kühlkanälen versehenen Schachtwänden ist sehr aufwendig.

Ein gattungsgemäßer Schachtkühler ist aus der DE 20 10 601 B2 bekannt. In den Kühlerschächten, von denen mehrere hintereinander angeordnet sein können, befinden sich versetzt angeordnete Querkanäle mit einem näherungsweise rautenförmigen Querschnitt, wobei die längere Querschnittsachse vertikal steht. Die Kanäle sind derart angeordnet, daß der zwischen ihnen gebildete Strömungsweg für das zu kühlende Gut einen etwa konstant bleibenden Querschnitt besitzt. Die Kanäle sind an den Enden in den Seitenwänden der Schächte befestigt und stehen dort mit Zuführungs-, Verbindungs- oder Abführungskanälen in Verbindung. Eine Kühlung der parallel zu den Kanälen verlaufenden Wände der Kühlschächte ist nicht vorgesehen und durch die Anordnung mehrere Kühlschächte hintereinander erschwert. Beim Abkühlen von Schüttgut von hohen Temperaturen können sich diese Wände verziehen und zur Verstopfung der Kühlschächte und damit zu langen Ausfallzeiten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schachtkühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu entwickeln, der geeignet ist, Schüttgut, beispielsweise Sand, gleichmäßig, auch von hohen Temperaturen abzukühlen, dessen Ausfallzeiten durch Verstopfung wesentlich verringert sind und der kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Statt parallel zu den Rohren verlaufenden Seitenwänden weist die Kühleinheit des erfindungsgemäßen Schachtkühlers Seitenbleiche auf, die an den seitlich äußeren Rohren auf den oberen Rundungen oder Kanten der Rohre oder an den äußeren seitlichen Flächen, Rundungen oder Kanten befestigt sind und sich über die gesamte Länge der Rohre zwischen der Vorder- und der Rückwand erstrecken. Die Seitenbleche sind so auf den Rohren angebracht, daß sie die schräg zur Vertikalen entlang der Rohre verlaufenden Fluchtlinien verlängern oder parallel zu ihnen verlaufen. Die Höhe der Seitenbleche , d. h. ihre Erstreckung parallel zu den Fluchtlinien, beträgt das 1,2 bis 5-fache, insbesondere das 1,5 bis 4-fache der Distanz zweier Rohrreihen entlang der Fluchtlinien. Diese Distanz wird im folgenden mit "b" bezeichnet und entspricht dem in der Beschreibung erwähnten Abstand b der parallelen Fluchtlinien. Die Distanz b ist in den Figuren 4 und 7 eingezeichnet.

Für ein Schüttgut, dessen Schüttwinkel größer oder gleich dem Winkel der Fluchtlinien zur Horizontalen ist, genügt eine Höhe der Seitenbleche, die der Distanz b zweier Rohrreihen entlang der Fluchtlinien zuzüglich eines Sicherheitsbetrages entspricht.

Für ein Schüttgut, dessen Schüttwinkel kleiner als der Winkel der Fluchtlinien zur Horizontalen ist, werden Seitenbleche mit größeren Höhen benötigt. Bei einer Anordnung der Seitenbleche auf einer oberen Kante oder Rundung der seitlich äußeren Rohre werden mit fallendem Schüttwinkel zunehmende Höhen eingesetzt Bei einen Schüttwinkel von 0° ergibt sich eine Höhe vom Doppelten der Distanz b zuzüglich des Sicherheitsbetrages. Bei einer Anordnung der Seitenbleche an einer äußeren seitlichen Fläche, Rundung oder Kante der seitlich äußeren Rohre wird ihre Höhe zusätzlich um einen Betrag, der mit fallendem Schüttwinkel ansteigt, vergrößert. Für einen Schüttwinkel von 0° ergibt sich eine Vergrößerung der Höhe um die Distanz zwischen der oberen und der seitlichen Anordnung der Seitenbleche, die im folgenden Distanz I genannt wird und in Figur 7 eingezeichnet ist.

Als zusätzlicher Sicherheitsbetrag für die Höhe der Seitenbleche können einige Milimeter genügen. Treten im Betrieb jedoch unbeabsichtigte oder, z. B. beim Entleeren, beabsichtigte Vibrationen auf, so werden Seitenbleche mit einer Höhe bis zu dem Betrag, der einem Schüttwinkel von 0° entspricht, zuzüglich des Sicherheitsbetrages von einigen Milimetem eingesetzt.

In den meisten Ausführungen des Schachtkühlers sind die Rohre so angeordnet, daß die Distanz b zweier Rohrreihen entlang der Fluchtlinien in beiden Richtungen gleich ist. Für den Fall einer Anordnung der Rohre mit einer unterschiedlichen Distanz in verschiedene Richtungen wird als Maß zur Ermittlung der Höhe die mittlere Distanz und ein erhöhter Sicherheitsbetrag oder die Distanz der im Schüttgutfluß vorgelagerten Rohrreihen genommen.

Die Seitenbleche eines erfindungsgemäßen Schachtkühlers ersetzen die Seitenwände, indem sie verhindern, daß das zwischen den Rohren fließende Schüttgut seitlich aus der Kühleinheit austreten kann. An den seitlichen Rändern verlässt das Schüttgut die Spalte zwischen den beiden äußeren, versetzt zueinander angeordneten Rohren einer ersten und einer zweiten Reihe, trifft auf die oben oder seitlich auf den äußeren Rohren einer dritten Reihe befestigten Seitenbleche und bildet zu den Seitenblechen hin einen Schüttwinkel. Der Schüttwinkel ist von der Art und der Bewegung des Schüttgutes abhängig. Die Höhe der Seitenbleche ist, wie oben beschrieben, so gewählt, daß der tiefste, äußere Punkt des Schüttwinkels immer unterhalb der oberen, freien Kante der Seitenbleche liegt. Damit wird Gutaustritt aus der Kühleinheit verhindert. Nach dem Aufbau eines Schüttwinkels tritt das Schüttgut in die Spalte zwischen den äußeren, ebenfalls versetzt zueinander angeordneten Rohren der zweiten und der dritten Reihe ein. Nach Aufbau der Schüttwinkel findet ein gleichmäßiger Abfluss des Schüttgutes auch an den äußeren Rohren der Kühleinheit statt, da die Querschnitte der Strömungskänäle an den Rändern denen im Innern der Kühleinheit entsprechen.

Der Einsatz von Seitenblechen gemäß Anspruch 1 statt Seitenwänden führt zu einem einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Schachtkühlers, der wesentlich kostengünstiger herzustellen ist als ein Schachtkühler mit ausgemauerten, doppelwandigen oder mit profilierten Kanälen versehenen Seitenwänden.

Ein erfindungsgemäßer Schachtkühler ist besonders zur Abkühlung von Schüttgut von hohen Temperaturen geeignet. Es können Schüttgüter, wie Sand, mit Temperaturen von 100 bis 850°C, insbesondere von 400 bis 850°C, auf 20 bis 50°C abgekühlt werden. Dies wird durch die erfindungsgemäße Anordnung von Seitenblechen statt Seitenwänden, die Wärmedehnungsprobleme zwischen den Rohren und Seitenblechen vermeidet, ermöglicht. Die Beaufschlagung mit heißem Schüttgut ist bei den Seitenblechen geringer als bei glatten Seitenwänden. Die, z. B. durch Schweißpunkte oder Schweißnähte, eng mit den äußeren Rohren verbundenen Seitenbleche werden, wie Rippen, gut über die Rohre gekühlt.

Bei besonders heißem Schüttgut empfiehlt es sich, die Seitenwände seitlich an den äußeren Rohren zu befestigen. In den so gebildeten Taschen sammelt sich Schüttgut, das vor allem die oberen Seitenbleche vor direkter Wärmeeinwirkung durch das heiße, noch ungekühlte Schüttgut schützt. In diesem Fall sollten die Seitenbleche zur besseren Wärmeleitung mit durchgängigen Schweißnähten an den äußeren Rohren befestigt sein.

Bei einem erfindungsgemäßen Schachtkühler wird verhindert, daß bei hohen Guttemperaturen Temperaturunterschiede mit unterschiedlichen Ausdehnungen der Seitenbleche und der Rohre auftreten. Die Anordnung und die Form der Rohre wird nicht durch thermische Einwirkungen beeinträchtigt. Die Kanäle, durch die das Schüttgut an den Rohren vorbeifließt, behalten gleichgroße Querschnitte, so daß in der Kühleinheit keine Engpässe, die zu Verstopfungen führen können, auftreten. Das Ersetzen der Seitenwände durch die Seitenbleche vermeidet eine Behinderung oder unzulässige Beschleunigung des Abflusses des Schüttgutes an den seitlichen Rändern der Kühleinheit durch unter Temperatureinwirkung auftretende Verwerfungen und Verbeulung der Seitenwände. Außerdem werden durch Wärmedehnung hervorgerufene Undichtigkeiten vermieden. Derartige Undichtigkeiten treten bei Schachtkühlem mit vier Wänden an den zum Ausgleich von Wärmedehnungen losen Übergängen zwischen den Rohren und einer der Wände auf. Beim erfindungsgemäßen Schachtkühler können die Rohre in den beiden gegenüberliegenden Wänden fest eingeschweißt werden. Als Ausgleich für Wärmedehnung können ein Loslager unter einer dieser Wände und entsprechende Vorrichtungen in den Zufuhr- und Abfuhrleitungen des Schachtkühlers dienen.

Ein erfindungsgemäßer Schachtkühler ist daneben auch zur Abkühlung von Schüttgütern geringer Temperatur, beispielsweise zur Abkühlung von Zucker von 40 bis 70°C auf 20 bis 30°C, geeignet. Bei Nahrungs- oder Futtermitteln oder chemischen Produkten, bei den ein Verweilen eines geringen Teils des Schüttgutes im Schachtkühler unerwünscht ist, empfiehlt es sich, die Seitenbleche ohne Versatz auf den oberen Rundungen oder Kanten der äußeren Rohre anzubringen. Dies hat auch den Vorteil einer einfachen Entleerung des Schachtkühlers.

Durch die fluchtend oder parallel zu den Fluchtlinien angeordneten Seitenbleche werden die Strömungskanäle an den Rändern der Kühleinheit durch die Spalte zwischen den äußeren Rohren übereinanderliegender Reihen, die den Spalten zwischen inneren Rohren entsprechen, gebildet. Beim erfindungsgemäßen Schachtkühler gibt es daher an den Rändern keine Strömungskanäle, deren Querschnitte von den entsprechenden Querschnitten im Innern der Kühleinheit abweichen, und damit keinen besonderen Randeinfluß auf die Gutbewegung. Im Gegensatz zur Beeinträchtigung des Strömungsverlaufes des abfließenden Schüttgutes, insbesondere zur Gefahr erhöhter Randgängigkeit, bei glatten Seitenwänden ermöglicht ein erfindungsgemäßer Schachtkühler einen gleichmäßigen Strömungsverlauf und damit eine gleichmäßige Kühlung. Er ist strömungstechnisch und wärmetechnisch günstig.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Schachtkühlers ist, daß durch die fluchtend oder parallel zu den Fluchtlinien angeordneten Seitenbleche auch die Verlängerungen der Strömungskanäle nach außen freibleiben und dadurch der Schachtkühler für Beobachtung und Messungen aber auch zur Reinigung, zum Beipiel zur Beseitung von groben Materials, von den Seiten her zugänglich ist.

Eine Anordnung der Rohre in aufeinanderfolgenden Reihen um den halben Abstand zwischen den Mittelachsen versetzt zueinander gemäß Anspruch 2 ermöglicht bei einer Vielzahl von Querschnittsformen der Rohre eine dichte Anordnung der Rohre und damit eine große Kühlleistung des Schachtkühlers. Insbesondere beim Abkühlen von hohen Temperaturen ist eine hohe Kühlleistung von Vorteil.

Beim Einsatz von Rohren mit einem quadratischen Querschnitt, wobei eine der Kanten der Rohre vertikal nach oben ausgerichtet ist, gemäß Anspruch 3 ermöglicht im Vergleich zu Rohren mit einem runden oder abgerundeten rautenförmigen Querschnitt größere Kontaktflächen und damit eine größere Kühlleistung des Schachtkühlers. Da die Kühlflächen in einem Winkel von 45° zur Vertikalen angeordnet sind, ist ein Schachtkühler gemäß Anspruch 3 besonders für Schüttgüter mit einem Schüttwinkel kleiner als 45° geeignet. Die Anordnung der Rohre gemäß Anspruch 3 durch die Reihen hindurch fluchtend und gemäß Anspruch 2 in aufeinanderfolgenden Reihen um den halben Abstand zwischen den Mittelachsen versetzt zueinander führt zwischen den Flächen der Rohre zu Strömungskanälen mit gleichen Querschnitten.

Ein Schachtkühler, bei dem die Abstände gemäß Anspruch 4 zwischen einander horizontal oder vertikal gegenüberstehender Kanten der Rohre jeweils 50 bis 80%, insbesondere 60 bis 70% der Seitenlänge der Rohre entsprechen, sind besonders zur Abkühlung von Sand und ähnlichen Schüttguter von Temperaturen von 400 bis 850°C auf Temperaturen von 20 bis 50 °C geeignet.

Die Anordnung mehrere Rohrbündel übereinander und die Verbindung der Abfuhrvorrichtung eines Rohrbündels mit der Zufuhrvorrichung eines nächsthöheren Rohrbündels gemäß Anspruch 5 ermöglicht die Führung des Kühlmittels im Gegenstrom zum durch die Kühleinheit fließenden Schüttgut.

Die Rohre auch durch die Rohrbündel hindurch gemäß Anspruch 6 fluchtend anzuordnen, ermöglicht die Zugänglichkeit der gesamten inneren Kühleinheit durch mehrere Rohrbündel hindurch von den Seiten her.

Die Ausbildung der beiden gegenüberliegenden Wände gemäß Anspruch 7 als Doppelwände, die durch Trennwände in die Zufuhr- und Abfuhrvorrichtungen der Rohrbündel bildende Kammern unterteilt sind, ermöglicht eine einfach Ausbildung und eine einfache Verbindung, nämlich als gemeinsame Kammer, übereinanderliegender Abfuhr- und Zufuhrvorrichtungen bei gleichzeitiger Kühlung dieser Wände und damit eine einfache Gegenstromführung von Kühlmittel und Schüttgut.

Die Ausbildung der Trennwände gemäß Anspruch 8 mit einem äußeren dickeren Abschnitt, an dem sie befestigt sind, und einen inneren dünnen Abschnitt ermöglicht, die Rohrbündel dicht übereinander anzuordnen, und, im Fall einer Anordnung der Rohre gemäß Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 2, zwischen den Rohrbündeln genau eine Rohrreihe wegzulassen.

Ein Stabrost gemäß Anspruch 9 ist besonders geeignet, grobes Material bei hohen Guttemperaturen zu entfemen. Da beim erfindungsgemäßen Schachtkühler nicht mehr mit einem Verzug der Rohre oder der Seitenwände gerechnet werden muß, genügt ein Abstand der Roststäbe, der das 0,25 bis 0,4-fache des mittleren Abstandes der Fluchtlinien beträgt, um die Verstopfungsgefahr der Kühleinheit zu minimieren.

Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Beispiele von Schachtkühlern weiter erläutert. Das erste Beispiel ist in den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Figur 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt parallel zur Breite des Schachtkühlers, senkrecht zum Verlauf der Rohre und Figur 2 einen in Figur 1 mit A-A gekennzeichneten, vertikalen Querschnitt parallel zur Länge des Schachtkühlers und damit parallel zum Verlauf der Rohre. In Figur 3 ist eine Vergrößerung der in Figur 1 markierten Ansicht W, einem Teil eines Stabrostes und einer Prallplatte in der Zufuhreinheit, in Figur 4 eine Vergrößerung eines in Figur 1 markierten Ausschnittes X, Rohre mit Seitenblechen an einem der seitlichen Ränder, in Figur 5 eine Vergrößerung eines in Figur 2 markierten Ausschnitts Y, einem Teil einer als Doppelwand ausgebildeten Vorderwand mit Trennwänden, und in Figur 6 eine Vergößerung eines in Figur 2 markierten Ausschnittes Z, einem Ausziehboden, dargestellt. Figur 7 zeigt anhand einer der Figur 4 entsprechenden Darstellung eine alternative Anordnung der Seitenbleche des zweiten Beispiels.

Ein erfindungsgemäßer Schachtkühler weist übereinander angeordnet eine Zufuhreinheit 1, eine Kühleinheit 2 und eine Abzugeinheit 3 auf. Seine Form entspricht in etwa der eines aufgerichteten Quaders, wobei, wie bereits erwähnt, der vertikale Querschnitt der Figur 1 parallel zur Breite und der vertikale Querschnitt der Figur 2 parallel zur Länge des Schachtkühlers verläuft.

Die Zufuhreinheit 1 wird durch eine quaderförmige Haube 4 mit abgeflachten oberen Längskanten 5, 6 gebildet. In die Haube 4 ragen von oben zwei, entlang der Breite des Schachtkühlers nebeneinander angeordnete Zufuhrrohre 7.

Wie in Figur 1 zu sehen, erstreckt sich ausgehend von einer der oberen Längskanten 5, 6 der Haube 4, hier der linken Längskante 5, diagonal durch die Haube 4 zum unteren Ende einer der Längswände 8, 9 der Haube 4, hier der rechten Längswand 9, ein Stabrost 10. Der Stabrost 10 kann auch an einer der Längswände 8, 9 beginnen und enden. Er verläuft in einem Winkel von 30 bis 60° zur Vertikalen durch die Haube 4, in diesem Fall in einem Winkel von 45 °.

Der Stabrost 10 besteht aus parallel zueinander angeordneten Stäben 11, deren Querschnitte die Form gleichseitiger Dreiecke haben. Mit dem Stabrost 10 sind selbstverständlich auch die Stäbe 11 in einem Winkel von 45° zur Vertikalen angeordnet und zwar so, daß eine der Seitenflächen im Winkel von 45 ° zur Vertikalen verläuft.

Unterhalb der Öffnungen der Zufuhrrohre 7 und oberhalb des Stabrostes 10 erstreckt sich parallel zur Längsseite des Schachtkühlers und ebenfalls in einem Winkel von 30 bis 60 ° zur Vertikalen, hier in einem Winkel von 45 °, senkrecht zum Stabrost 10, eine Prallplatte 13.

In der rechten Längswand 9 weist die Haube 4 direkt oberhalb des unteren Ende des Stabrostes 10 eine sich über die gesamte Länge der Haube 4 erstreckene Öffnung 14 zur Entfernung des vom Stabrost 10 zurückgehaltenen groben Gutes auf. Die Öffnung 14 ist mit einer Klappe 15, vor der außen an der Längswand 9 ein Abdeckgehäuse 16 mit einer Bodenöffnung 17 angebracht ist, versehen.

Die Zufuhreinheit 1 weist außerdem einen Füllstandsmesser 18, der im unteren Bereich der linken Längswand 8 in das Innere der Haube 4 ragt, auf.

Die Kühleinheit 2 weist zwei gegenüberliegende Wände, die Vorderwand 19 und die Rückwand 20, und mehrere, in diesem Beispiel acht, übereinander angeordnete Rohrbündel 21 auf.

Rohre 22 der Rohrbündel 21 verlaufen horizontal zwischen der Vorderwand 19 und der Rückwand 20. Sie sind mit einer Rundung oder Kante vertikal nach oben ausgerichtet. Die Rohre 22 sind in mehreren, in diesem Beispiel in sieben, übereinanderliegenden Reihen, und zwar in aufeinander folgenden Reihen versetzt zueinander, angeordnet. Dabei sind die Rohre 22 so angeordnet, daß sie durch die Reihen hindurch schräg zur Vertikalen fluchten.

Die Rohre 22 weisen einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Kanten auf, wobei eine der Kanten 23 der Rohre 22 vertikal nach oben ausgerichtet ist, so daß parallele Fluchtlinien 24, 25 entlang der Seitenflächen 26, 27 der Rohre 22 im Winkel von 45 ° verlaufen. Rohre 22 aufeinanderfolgender Reihen sind um den halben Abstand a zwischen den Mittelachsen 28 der Rohre 22 einer Reihe versetzt angeordnet. Der Abstand b jeweils zwischen den parallen Fluchtlinien 24, 25 ist gleich groß. Die Abstände zwischen den horizontal und vertikal einander gegenüberstehenden Kanten 23 und 29, 30 und 31 sind gleich und betragen 50 bis 80 %, insbesondere 60 bis 70 %, der Seitenlänge der Rohre 22.

Die Kühleinheit 2 weist statt Seitenwänden an den seitlich äußeren Rohren 22 auf deren oberen Kanten 23 Seitenbleche 32 auf, die sich über die gesamte Länge der Kühleinheit 2 zwischen der Vorderwand 19 und der Rückwand 20 erstrecken. Die Seitenbleche 32 sind jeweils durch zwei Schweißnähte 33 auf den Rohren 22 befestigt Bis auf einen geringen Versatz durch eine der Schweißnähte 33 verlängern die Seitenbleche 32 die schräg zur Vertikalen verlaufenden Fluchtlinien 25 nach außen.

Die Höhe der Seitenbleche 32 beträgt das 1,5 bis 4-fache, insbesondere das 2- bis 3-fache, der Distanz b der Rohre 22 entlang der Fluchtlininien 24. Hier beträgt die Höhe der Seitenbleche das 2,5-fache der Distanz b der Rohre 22 entlang der Fluchtlinie 24, d.h. des Abstandes b zwischen den Fluchtlinien 24 und 25. Bis auf die Seitenbleche 32 sind die Seiten der Kühleinheit 2 im Bereich der Rohrbündel 21 offen.

Die Rohre 22 sind durch alle Rohrbündel 21 hindurch fluchtend angeordnet. Dazu ist die Kühleinheit 2 so ausgelegt, daß die einzelnen Reihen der Rohrbündel 21 eine ungerade Zahl von Rohren 22 aufweist, wobei die äußeren Rohre 22 einer Reihe mit Seitenblechen 32 versehen sind und die äußeren Rohre 22 der darüber- und darunterliegenden Reihe nach innen versetzt angeordnet sind und keine Seitenbleche 32 aufweisen. Die Rohrbündel 21 weisen eine ungerade Anzahl von Reihen auf, wobei ein Rohrbündel 21 oben mit einer Reihe mit äußeren Rohren 22 mit Seitenblechen 32 beginnt und unten mit einer solchen endet. Zwischen zwei Rohrbündeln 21 ist genau eine Reihe mit nach innen versetzten äußeren Rohren 22 weggelassen.

Die Rohre 22 eines Rohrbündels 21 sind an der Vorderwand 19 oder an der Rückwand 20 mit einer Zufuhrvorrichtung und an der gegenüberliegenden Wand mit einer Abfuhrvorrichtung verbunden. Dabei ist jeweils die Abfuhrvorrichtung eines unteren Rohrbündels 21 mit der Zufuhrvorrichtung des nächsthöheren Rohrbündels 21 verbunden, so daß das Kühlmittel von zickzackförmig, von unten nach oben und damit im Gegenstrom zum Schüttgut durch die Rohrbündel 21 geführt wird.

Die Vorderwand 19 und die Rückwand 20 sind als Doppelwände mit einer inneren Wand 34, in die die Rohre 22 münden, und mit einer äußeren Wand 35 ausgebildet und durch Trennwände 36 in Kammern 37, 38, 39 unterteilt. Dabei bildet die unterste Kammer 37 einer der beiden Wände, hier der Rückwand 20, die Zufuhrvorrichtung des untersten Rohrbündels 21 und die oberste Kammer 39 einer der beiden Wänden, hier ebenfalls der Rückwand 20, die Abfuhrvorrichtung des obersten Rohrbündels 21 und die übrigen Kammern 38 jeweils die mit einander verbundenen Abfuhrvorrichtungen und Zufuhrvorrichtung übereinanderliegender Rohrbündel 21. An die Kammer 37 ist eine Zufuhrleitung 40 und an die Kammer 39 eine Abfuhrleitung 41 angeschlossen.

Die Trennwände 36 weisen einen äußeren dickeren Abschnitt 42, an dem sie an der äußeren Wand 35 durch mehrere Schrauben 43 befestigt sind, und einen inneren, dünneren Abschnitt 44, der sich bis zur inneren Wand 34 erstreckt und zwischen den Öffnungen für die Rohre 22 zweier übereinanderliegender Rohrbündel 21 an der inneren Wand 34 abschließt Die Breite des äußeren Abschnitts 42 beträgt etwa 60 % der Gesamtbreite der Trennwand 36. Im Inneren Abschnitt 44 befinden sich einige nicht dargestellte Bohrungen, die ein Entleeren der Kühleinheit 2 ermöglichen. Zwischen der äußeren Wand 35 und der Trennwand 36 befindet sich eine Dichtungsplatte 45. Zur Stabilisierung können die äußeren Wände 35 außen mit horizontal verlaufenden Flachstäben versehen sein.

Die Vorderwand 19 und die Rückwand 20 ragen oberhalb und unterhalb der Rohrbündel 21 etwas über diese hinaus. In diesen Bereichen sind die Seiten der Kühleinheit 2 mit Seitenblechen 46 und 47 versehen.

Die Kühleinheit 2 kann mehrere, beispielsweise drei, bei Sicht von vome auf den Schachtkühler nebeneinander angeordnete Rohrpakete, wobei ein Paket aus übereinanderliegenen Rohrbündeln 21 besteht, aufweisen. Die Vorderwand 19 und die Rückwand 20 sind in diesem Fall mit zusätzlichen, beispielsweise zwei, zwischen den Rohrpaketen verlaufenden Längstrennwänden versehen, wobei die entsprechend Wand mehrere, beispielsweise drei, Zufuhrleitungen 40 und ebensoviele Abfuhrleitungen 41 aufweist.

Die Abzugeinheit 3 weist einen die Kühleinheit 2 nach unten begrenzenden Ausziehboden 48 und anschließend an den Ausziehboden 48 ein Gehäuse 49, in dem sich Austragschnecke 50 befindet, auf. Das Gehäuse 49 hat parallel zur Breite des Schachtkühlers einen V-förmigen Querschnitt und erstreckt sich über die gesamte Länge des Schachtkühler und damit parallel zu den Rohren 22 der Kühleinheit 2. Die Austragschnecke 50 befindet sich am Boden des Gehäuses 48 und füllt im wesentlichen die durch den V-förmigen Querschnitt erzeugte Verengung aus. Am hinteren Ende des Gehäuses 48 befindet sich unterhalb der Austragschnecke 50 ein Austragtrichter 51.

Der Ausziehboden 48 weist einen ersten Rahmen 52 mit schrägen Führungsblechen 53 an seinen seitlichen Rändern und mit um 180° gedrehten, parallel zur Breitseite des Schachtkühlers verlaufenden U-Profilen 54, einen unterhalb des ersten Rahmens 52 angeordneten, zweiten Rahmen 55 mit parallel zur Breitseite des Schachtkühlers verlaufenden, flachen Profilen 56 gleicher Anzahl wie die U-Profile 54 und eine am zweiten Rahmen 55 befestigte Verschiebeeinrichtung 57. Die flachen Profile 56 des zweiten Rahmens 55 sind mit in Abständen zueinander angeordneten, zungenförmigen Einbuchtungen 58 versehen, wobei die Distanz aus Abstand der Profile 56 und Tiefe der Einbuchtungen 58 der inneren Breite der U-Profile 54 entspricht.

Ein erfindungsgemäßer Schachtkühler weist beispielsweise einen Kühleinheit 2 mit einer Länge von 2 m, einer Breite von 1 m und einer Höhe von 1,5 m, auf. Die Seitenlänge des Quadrates der Rohre 22 beträgt zum Beispiel 25 mm, der Abstand 1/2a der Mittelachsen 27 der Rohre 22 übereinanderliegender Reihen ebenfalls 25 mm, der Abstand b der Fluchtlinien 24 und 25 10 mm und der Abstand der Roststäbe 11 3 mm. Damit beträgt der Abstand der Roststäbe 11 etwa das 0,33-fache des Abstandes der Fluchtlinien 24 und 25.

Die Höhe der Seitenbleche 32 wird in Abhängigkeit vom Winkel der Fluchtlinien 24, 25 zur Horizontalen, von ihrem Abstand b, vom Schüttwinkel des zu kühlenden Gutes und gegebenenfalls der Distanz I bestimmt. Bei einem Schüttwinkel des zu kühlenden Schüttgutes, beispielsweise des Sandes, von 33°, einem Verlauf der Fluchtlinien 24, 25 unter 45° zur Horizontalen, dem Abstand b der Fluchtlinien 24, 25 von 10 mm und der Anordnung der Seitenbleche 32 auf den oberen Kanten 23 der Rohre 22 könnte eine Höhe des Seitenbleches 23 von 12 mm zuzüglich 5 mm Sicherheitsbetrag, d. h. 17 mm ausreichen. Da der Schachtkühler dieses Beispiels Vibrationen unterworfen wird, wurde die Höhe der Seitenbleche 32 für einen Schüttwinkel von 0° auf das Doppelte des Abstandes b zuzüglich eines Sicherheitsbetrages von 5 mm, d. h. auf 25 mm, ausgelegt. Damit beträgt die Höhe, wie weiter vorne schon angegeben, das 2,5-fache des Abstandes b bzw. der Distanz b.

Der Abstand der Roststäbe kann das 0,25 bis 0,4-fache des, ggf. mittleren, Abstandes der Fluchtlinien 24, 25 betragen.

In Betrieb wird das 800 °C heiße, trockene Schüttgut, z. B. Sand, der Zufuhreinheit 1 durch die beiden Zufuhrohre 7 von oben zugeführt. Das Schüttgut fällt auf die Prallplatte 13, ruscht entlang der Prallplatte und fällt auf den Stabrost 10. Der Stabrost 10 hält grobes Gut zurück. Von Zeit zu Zeit wird das zur Öffnung 14 in der Zufuhreinheit 1 gerutschte oder beförderte grobe Gut bei geöffneter Klappe 15 durch die Öffnung 14 und die Bodenöffnung 17 abgezogen.

Das vom groben Gut befreite Schüttgut gelangt durch die 3 mm breiten Spalte zwischen den Stäben 11 des Stabrostes 10 auf die beiden Schüttkegel, die sich im oberen Bereich der Kühleinheit 2 und im unteren Bereich der Zufuhreinheit 1 gebildet haben. Die Höhe der Schüttkegel wird mit Hilfe einer Messung des Füllstandsmessers 18 durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Öffnungen im Ausziehboden 48 durch die Einbuchtungen 58 in den Profilen 56 und ggf. die Spalte zwischen den Profilen 56 auf einen Sollwert geregelt.

Das Schüttgut fließt entlang der durch die Rohre 22 gebildeten Kühlflachen von oben nach unten durch die acht Rohrbündel 21 der Kühleinheit 2, wobei ein gleichmäßiger Abfluß des Schüttgutes durch die Seitenbleche 32 auch an den seitlichen Rändern der Kühleinheit 2 gewährleistet ist.

Das Schüttgut wird dabei durch das Kühlmittel, beispielsweise Wasser, das von unten nach oben durch die Rohrbündel 21 hin und her und damit im Gegenstrom zum Schüttgut geleitet wird, gleichmäßig auf 35° C abgekühlt. Es gelangt durch die Öffnungen im Ausziehboden 48 auf die Austragschnecke 50, wird zum Austragtrichter 51 gefördert und durch diesen abgezogen.

Ein zweiter erfindungsgemäßer Schachtkühler weist eine alternative, in Figur 7 zu sehende Anordnung der Seitenbleche 32 auf. Die Anordnung der Seitenbleche 32 unterscheidet sich von der vorherbeschriebenen darin, daß die Seitenbleche 32 an den äußeren Kanten 31 der äußeren Rohre 22 befestigt sind. Ihre Lage entspricht, verglichen mit der des ersten Beispiels, einer parallelen Verschiebung entlang der oberen Kanten 26 der Rohre 22 um die Distanz I nach außen und unten. Die Seitenflächen 32 sind ebenfalls durch Schweißnähte 33 an den äußeren Rohren 22 befestigt. Sie verlängem bis auf einen geringen Versatz durch die Schweißnähte 33 die Fluchtlinien 24.

Da in diesem Beispiel der Schachtkühler keinen größeren Vibrationen unterworfen ist, wurde eine Höhe von 12 mm für auf der oberen Kante 23 der Rohre 22 angebrachte Seitenbleche 32 zuzüglich eines größeren Sicherheitsbetrages von 13 mm angenommen und aufgrund der Verschiebung der Seitenbleche 32 entlang der oberen Kanten 26 der Rohre 22 um etwa eine Distanz I von 23 mm um 5 mm auf ebenfalls 30 mm vergrößert. Damit beträgt die Höhe der Seitenbleche 32 das 3-fache des Abstandes b. Sollten größere Vibrationen auftreten, sollte die Höhe der Seitenbleche 32 43 mm (Auslegung für einen Schüttwinkel von 0°) zuzüglich eines Sicherheitsbetrages von 5 mm, d. h. 48 mm, betragen. Wie im ersten Beispiel wurde von Sand mit einem Schüttwinkel von 33° als Schüttgut ausgegangen und der Verlauf der Fuchtlinien 24, 25 im Winkel von 45° zur Horizontalen berücksichtigt.

Diese Anordnung der Seitenbleche 32 führt zur Bildung von Taschen, die sich im Betrieb mit Schüttgut füllen und eine Wärmeisolierschicht zwischen den Seitenblechen 32 und dem heißen Schüttgut bilden. Dies schützt vor allem die oberen Seitenbleche 32 vor einer größeren Erwärmung. Dieser Schachtkühler ist besonders zur Kühlung sehr heißer Güter geeignet.

Claims

Schachtkühler
mit einer Kühleinheit (1) mit zwei gegenüberliegenden Wänden (19, 20 ) und mindestens einem Rohrbündel (21)

mit horizontal zwischen den Wänden (19, 20) verlaufenden, in mehreren, übereinanderliegenden Reihen angeordneten Rohren (22), deren horizontal Verlaufenden Rundungen oder Kanten (23) nach oben ausgerichtet sind,

die in aufeinander folgenden Reihen versetzt zueinander angeordnet sind,

die durch die Reihen hindurch schräg zur Vertikalen fluchten und die an einer der Wände (20) mit einer Zufuhrvorrichtung und an der gegenüberliegenden Wand (19) mit einer Abfuhrvorrichtung verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Kühleinheit (2) statt Seitenwänden an den seitlich äußeren Rohren (22) auf deren oberen Rundungen oder Kanten (23) oder an deren äußeren seitlichen Flächen, Rundungen oder Kanten (31) über die gesamte Länge zwischen den Wänden verlaufende Seitenbleche (32) aufweist,

wobei die Seitenbleche (32) die schräg zu den Vertikalen verlaufenden Fluchtlinien nach außen verlängern oder parallel zu ihnen verlaufen und

eine Höhe aufweisen, die das 1,2 bis 5-fache, insbesondere das 1,5 bis 4-fache, der mittleren Distanz der Rohre (22) entlang der Fluchtlinien
Schachtkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (22) aufeinander folgender Reihen um den halben Abstand zwischen den Mittelachsen (27) der Rohre (22) versetzt angeordnet sind.
Schachtkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (22) einen quadratischen Querschnitt aufweisen, wobei eine der Kanten (23) der Rohre (22) vertikal nach oben ausgerichtet ist, so daß die Fluchtlinien (24, 25) entlang der Seitenflächen (26, 27) der Rohre (22) in Winkeln von 45° verlaufen.
Schachtkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen horizontal und vertikal einander gegenüberstehenden Kanten (23, 29, 30, 31) der Rohre (22) jeweils 50 bis 80 %, insbesondere 60 bis 70 %, der Seitenläne der Rohre (22) entsprechen.
Schachtkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mehrere übereinander angeordnete Rohrbündel (21), wobei jeweils die Abfuhrvorrichtung eines Rohrbündels (21) mit der Zufuhrvorrichtung der nächsthöheren verbunden ist.
Schachtkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (22) durch alle Rohrbündel (21) hindurch fluchtend angeordnet sind.
Schachtkühler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenüberliegenden Wände als Doppelwände, die durch Trennwände (36) in Kammern (37, 38, 39) unterteilt sind, wobei die unterste Kammer (37) einer der beiden Wände die Zufuhrvorrichtung des untersten Rohrbündels (21) bildet, die oberste Kammer (39) einer der beiden Wände die Abfuhrvorrichtung des obersten Rohrbündels (21) bildet, und die übrigen Kammern (38) jeweils die miteinander verbundenen Abfuhrvorrichtung und Zufuhrvorrichtung überanderliegender Rohrbündel (21) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (36) einen äußeren dickeren Abschnitt (42), an dem sie befestigt sind, und einen inneren dünnen Abschnitt (44) aufweisen.
Schachtkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich oberhalb der Kühleinheit (2) schräg zur Vertikalen der Stabrost (10) erstreckt, wobei der Abstand der Roststäbe (11) das 0,25 bis 0,4-fache des mittleren Abstandes der Fluchtlinien (24, 25) beträgt.