EP3237116A1 - Tauchrohr für eine zyklonabscheider - Google Patents

Tauchrohr für eine zyklonabscheider

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EP3237116A1
EP3237116A1 EP15820113.7A EP15820113A EP3237116A1 EP 3237116 A1 EP3237116 A1 EP 3237116A1 EP 15820113 A EP15820113 A EP 15820113A EP 3237116 A1 EP3237116 A1 EP 3237116A1
Authority
EP
European Patent Office
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segment
segments
suspension
dip tube
adjacent
Prior art date
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Granted
Application number
EP15820113.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3237116B1 (de
Inventor
Mejdi Zaghdoudi
Hubertus Winkelhorst
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KHD Humboldt Wedag AG
Original Assignee
KHD Humboldt Wedag AG
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Publication date
Application filed by KHD Humboldt Wedag AG filed Critical KHD Humboldt Wedag AG
Priority to PL15820113T priority Critical patent/PL3237116T3/pl
Publication of EP3237116A1 publication Critical patent/EP3237116A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3237116B1 publication Critical patent/EP3237116B1/de
Priority to HRP20181928TT priority patent/HRP20181928T1/hr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow

Definitions

  • the invention relates to a dip tube for discharging a gas stream from a cyclone separator, comprising a cylindrical, composed of individual, identical segments wall, wherein the segments are arranged in at least two mutually arranged, each annularly around the circumference of the dip tube extending rows, one at the top End of the dip tube arranged, formed from suspension components, extending annularly around the circumference of the dip tube suspension device for suspension of the dip tube and arranged at the lower end of the dip tube, formed from termination components, annular lower edge to increase the dimensional stability of the dip tube.
  • Cyclone separators are used to separate solid particles contained in gases from the gas stream.
  • the gas stream is passed with the solid particles suspended therein mostly tangentially into the interior of the cyclone, where it is brought by the geometric design of the interior of a helical or conically spiral, downwardly directed path.
  • centrifugal forces the (sufficiently heavy) particles are accelerated to the outside, thereby separated, directed down and finally carried out of the cyclone.
  • the gas stream possibly with a small proportion of very fine particles, flows upwards again through the middle of the cyclone.
  • suitable flow conditions and, thus, optimal conditions for a given cyclone are obtained. male functionality.
  • cyclone separators are used in multi-stage heat exchanger systems in plants for the production of cement clinker from cement raw meal.
  • the gases flowing in the combined direct / countercurrent flow to the raw meal (and serving for preheating the raw meal) have high temperatures as exhaust gases from a rotary kiln or a calcining stage. Especially in the lowest cyclone typical temperatures of about 700 ° to 950 ° C, briefly even higher temperatures occur, so that the dip tube is here exposed to a particularly high thermal stress and thus a high thermochemical and abrasive wear.
  • the nature of immersion tubes therefore presents the challenge of meeting the problems encountered in these extreme conditions.
  • the cylindrical wall is composed of several longitudinal segments, which are separately releasably attached to the Zyklonabscheiderdecke and to support and maintain the ring shape of Immersion tube at the bottom are surrounded by a ring.
  • the occurrence of deformations and shell fractures during thermal cycling can be at least reduced by the L Lucassseg- ment construction and the assembly work can be simplified.
  • EP 1 153 662 B1 and EP 0 447 802 propose installation elements for assembling a heat- and wear-stressed segmented dip tube. These are arranged on metallic gratings and have heat-resistant, ceramic material. In addition to the economically intensive effort in the production of this dip tube, the problem may arise that the flexibility of the metal grid during operation leads to damage of the introduced, partly brittle ceramic material.
  • the dip tube walls are increasingly assembled from rows, comparatively small segments, which are suspended in one another gravitationally and ultimately hung on the upper edge of the dip tube, to improve the mechanical immersion tube loadability and to simplify assembly and maintenance, for example, proposed in US Pat. No. 7,841,477 B2.
  • repair work by a not composed of individual components, but uniform, annular device for suspending the segments on the cyclone ceiling (or ultimately to the gas pipe leading away).
  • no design methods are taught for a sufficiently firm connection of the segments with each other, which also meet high dynamic stresses in terms of tightness and dimensional stability of the dip tube.
  • a dip tube for a centrifugal separator which consists of a plurality of superimposed and interconnected rings, which in turn are composed of a plurality of plate-shaped segments.
  • the connection of the gravity-actuated hinged segments in the segments of the overlying row is by at least partially way obliquely designed contact surfaces, so that a modular box-like connection system is created in which the stability of the dip tube is caused by the obliquely caused self-locking of the individual elements.
  • the bevels are formed on lugs and recesses in the manner of bone ends, so that a puzzle-like composition of the segments, given as castings takes place.
  • the object of the invention is therefore to provide a dip tube for discharging a
  • the object of the invention is achieved by a dip tube for discharging a gas stream from a cyclone separator with the features of claim 1 solved. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims to claim 1.
  • each segment has a plate-like base body, wherein the plate-like base body (in a vertical position) in its horizontal extension of the cylindrical shape the wall has corresponding curvature and in the vertical, performed in the radial direction section a flattened at the ends, in approximately S-shape such that an overlap of the lower body portion of a segment of a series with the upper portions of the adjacent segments of the underlying row can; Furthermore, it is provided that each segment has in its lower portion two horizontal, running at the same height, symmetrically arranged, slit-like and open to the respective edge of the body recesses and that each segment in the central region of the upper edge of the body on the interior
  • the inner side of the immersion tube has an approximately perpendicular to the main body projecting plate portion, wherein the plate portion in the region of its inner region of the dip tube edge in their outer portions each have an approximately right angle upwardly guided, substantially cu
  • composition of the wall of segments, as well as the structure of the suspension as well as the lower end of the dip tube of individual components simplifies assembly and replacement of individual segments or components.
  • a faster and thus comparatively economically favorable exchange of segments of the wall in maintenance and repair measures by the inserted, suspended connection of the segments with each other is possible; In particular, no welding is necessary.
  • material exchange can be limited to the areas actually affected.
  • an extension or shortening of the dip tube can be made, if this appears advantageous under changed operating conditions of the cyclone.
  • the segmental construction conveys in known manner, even with the immersion tube proposed according to the invention, the load-bearing capacity with respect to thermal and, in particular, deforming actions and, in principle, also to mechanically dynamic actions. It has been shown that the above-described construction-related manner of the connection between the segments - as well as the presence of a final lower edge - causes a considerable and, for example, the conditions of a cyclone (in the lower stages) of a heat exchanger system in the course of producing cement clinker From raw meal sufficient dimensional stability and rigidity of the dip tube.
  • a high dynamic load capacity of the segment connection is ensured by the fact that the hooking / plug connection between segments of adjacent rows is strengthened and secured in a double manner:
  • the projection elements secure after fitting the plate sections in the recesses of the adjacent segments by angled, surface contact with the overlying segment, the compound produced by the fitting of the plate sections in addition and more stable than about a contact along a slope.
  • the attachment elements above the recesses prevent, for example by additional shear forces, laterally slipping out of one segment from the other, since the attachment elements block the protrusion elements of the surface section fitted in the respective recess against such movement.
  • the overlap of the connected segment rows made possible by the S-shape of the plate-like segment main body contributes to the dimensional stability and the tightness of the dip tube.
  • the at least two attachment elements are arranged on the inside of each segment at the respective edge, that between the corresponding attachment elements of two in a series of adjacent segments planar contact is given for stabilizing the shape of the dip tube.
  • the neck elements according to the invention not only fulfill the function of preventing lateral loosening and thus the occurrence of leaks in the dip tube wall between adjacent segments of a row due to the strong dynamic load of the dip tube during operation.
  • the necking elements also contribute significantly to maintaining the energetically advantageous and important for keeping the wear of the dip tube cylindrically symmetrical shape of the dip tube, as local disturbances are derived by the Ansatzmaschinefulness over the entire circumference.
  • a particularly high stress of the dip tube on the temperature of the gas stream and the still suspended therein finest particles In dip tubes in cyclone separators, which are used in heat exchangers such as in cement production, a particularly high stress of the dip tube on the temperature of the gas stream and the still suspended therein finest particles.
  • Requirements for the material of the segments therefore relate in particular to heat resistance, resistance to high-temperature corrosion, toughness and strength.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention therefore provides that the segments are made of heat-resistant cast steel. It is advantageous in this case to manufacture the segments as in each case only one casting, but also multi-component casting or other suitable methods are possible.
  • heat-resistant steel sheet can be used for the segments, but here is included in the calculation that the manufacturing Operations such as bending and welding is expensive.
  • the segments are ergonomically designed, that is designed in particular portable and easy to handle.
  • the size of each segment is sized so that the weight of the segment does not exceed 60 kg, preferably 25 kg, more preferably 10 kg. It is one of the advantages of the segment design that it makes it possible to simultaneously move and replace only individual segments during assembly and repair of the dip tube. It shortens the assembly and repair times or extends the service life, if the segments are handy and can be lifted in the best case by a single installer. The segments can accordingly be kept small without the dip tube losing functionality and stability.
  • the termination components at the lower end of the dip tube to a first portion are formed by at the lower end of the dip tube annularly around the circumference arranged end segments and a second portion of the end segments interconnecting stabilizing elements;
  • each end segment (in the vertical position) in its upper portion designed as the corresponding upper portion of a segment of the wall of the dip tube so that the end segment with a projecting plate portion and two projection elements in the recesses of each two adjacent, in the lowest segment row of Wall arranged segments engaged to make a connection;
  • there is the lower part of each end segment of a plate-like body which has an upwardly open U-profile to the inside by double angulation, wherein the two upwardly facing flanges of the U-profile are additionally connected by at least two webs together;
  • the stabilizing elements have an elongated shape with recesses on the underside in such a way that along the entire circumference of the dip tube per several, preferably
  • each suspension component consists of a suspension segment and a suspension body;
  • each suspension segment is arranged offset to the segments of the top row of the wall of the dip tube and (in a vertical position) in its lower portion designed as well as the corresponding lower portion of a segment of the wall so that the projecting plate portions of the two adjacent segments of the uppermost Engage row in the recesses of the suspension segment and are prevented at the protrusion elements by the attachment elements of the suspension segment on the side sliding out;
  • the upper part of each suspension segment consists of a plate-like base body, which has a hook-forming, downwardly open U-profile to the outside by double angulation; moreover, each suspension body is arranged on a ceiling of the cyclone, adjacent to the upper edge of the dip tube and has a shape such that the corresponding suspension segment can be hung with its hook on an approximately cuboid portion of the suspension body and that of
  • the suspension bodies can each be made of a single casting.
  • the suspension bodies can be arranged on the cyclone ceiling, possibly on a flat flange or supporting device attached to the gas line.
  • gas riser pipes lead the gas stream upwards after emerging from the immersion pipe, the gas pipes being fastened by their walls to the cyclone surface.
  • the suspension bodies are made of a refractory material with high compressive strength. Cooling of the suspension is then, as has been shown, by design not required, so that the known from practice problems with cooled suspensions in the present invention proposed suspension structure does not arise.
  • the immersion tube according to the invention is not necessarily limited to the specific shape described here.
  • the segmental design allows it, by appropriate variation of the S-shape of the segments and by trapezoidal instead the normally more rectangular shape of the plate-like segment main body and conical immersion tube sections instead of purely cylindrical immersion tubes to realize.
  • individual parts may vary in their concrete shape.
  • FIG 1 shows an inventive dip tube in side view.
  • Fig. 2 is a top view of the dip tube of Figure 1;
  • Fig. 3 is a performed at a peripheral location vertical section through the
  • Fig. 8 suspension body (isometric view).
  • an embodiment of the dip tube 1 according to the invention is shown in side view.
  • the cylindrical wall 2 of the dip tube 1 consists of interconnected, annular rows, which in turn are composed of the same shape and preferably made of heat-resistant steel castings segments 3.
  • At the upper edge of the dip tube 1 opens into an upwardly leading gas discharge line 4 (shown schematically in the approach), wherein on the wall of the gas discharge line 4 suspension body 5 are screwed.
  • These suspension bodies 5 are arranged annularly over the entire circumference, wherein in Fig. 1, only the two suspension bodies 5 are shown on the left and right at the top.
  • the suspension bodies 5 are mounted on a web welded to the gas discharge line 4 or on the cyclone separator cover 6.
  • each suspension segment 7 is suspended on a suspension body 5, whereby the entire dip tube 1 undergoes a suspension.
  • the lower edge of the dip tube 1 is stabilized by a series of end segments 8, in which formed at the lower end of the U-shaped profile formed as a longitudinal body stabilizing elements 9 are introduced (not visible in the figure).
  • the dip tube 1 leads the gas stream entering from below, from which the solid particles are optionally separated except for ultrafine particles, from the cyclone upwards.
  • the dip tube 1 of Figure 1 is shown in Figure 2 in plan view.
  • a vertical section taken at one location of the circumference of the dip tube 1 schematically illustrates the suspension sequence of the components of the dip tube 1.
  • the suspension segment 7 is suspended from the suspension body 5, the suspension body 5 resting on a web welded to the gas discharge line 4 or on the Zyklonabscheiderdecke 6 with a screw 10 on the wall of the gas discharge line 4 is releasably attached.
  • the suspension of the suspension segment 7 takes place by means of its upper end formed profile of a hook 1 1 on the cuboid portion 12 of the suspension body 5, wherein the cuboid portion 12 merges into a downwardly recessed portion 13 of the suspension body 5.
  • the parallelepiped portion 12 may be configured in other shapes.
  • segments 3 of the wall 2 adjoin the suspension segment 7 in the exemplary embodiment. These segments 3 overlap due to their flattened, approximately S-shaped profile and are hooked into each other, wherein the adjacent segments 3 of mutually adjacent rows are offset from each other (see Figure 1).
  • the lower end is formed by a terminating segment 8, in the U-profile 14 located at its lower end, a piece of a stabilizing element 9 is fitted.
  • FIGS. 4.1 to 4.3 show a suspension segment 7 in top view (4.1), in view of its outside (4.2) facing away from the interior of the dip tube 1, and in a side view (4.3).
  • the view from above shows the curved shape having the suspension segment 7 corresponding to the cylindrical shape of the dip tube 1.
  • the suspension segment 7 has a plate-like base body 15, at its upper end by double angle forming a U-shaped profile is formed, which serves as a hook 1 1 for the suspension.
  • the suspension segment 7 for connection to the segments 3 of the top row on two slot-shaped, horizontal and open towards the edge recesses 16.
  • the provided on the inside approach elements 17 are part of the construction according to the invention, which prevents slipping out of the hinged segment 3 from the respective recess 16.
  • the curved shape is in the horizontal direction, in the side view the flattened, in some wa S-shape of the plate-like body 15 of the segment 3 can be seen.
  • the design of the segment 3 corresponds to the design of the lower region of a suspension segment 7 already explained.
  • the segment 3 has a plate section 18 projecting at right angles to the inner side. At its two corners located toward the inside, the plate section 18 has a flat projecting element 19 guided at right angles to the top.
  • the dimensions of the segments 3 are chosen so that a segment 3, each with half of its plate portion 18 in the adjacent recesses 16 of the adjacent, in the row overlying segments 3 (or end segments 8) can be fitted.
  • the projection elements 19 engage with surface contact on the inside behind the main body 15 of the respective overlying segment 3 (or end segment 8).
  • the protrusion elements are positioned in the inward direction directly adjacent to the respective attachment elements 17, so that lateral sliding out of the recesses 16 is blocked even with a large force.
  • FIGS. 6.1 to 6.3 show a terminating segment 8 in top view (6.1), in view of its outside (6.2) facing away from the interior of the dip tube 1, and in a side view (6.3).
  • the design of the upper part of the end segment 8 corresponds to the design of the upper part of a segment 3 of the wall 2, so that the end segment 8 can be suspended in the bottom row of the segments 3.
  • each end segment 8 has an upwardly open U-profile 14 towards the inside.
  • the two legs (flanges) of the U-profile 14 are connected by two webs 20 with each other.
  • longitudinally elongated stabilizing elements 9 are introduced for stabilizing the form of the dip tube.
  • Such a stabilizing element 9 is shown in the figures 7.1 (view from above), 7.2 (view on the long side) and 7.3 (view on the transverse side). In the case preferred among other things for assembly reasons and illustrated here, a stabilizing element 9 is provided for every two adjacent end segments 8. Stabilizing element recesses 21 are provided on its underside in such a way that each recess 21 can embrace a web 20 of the two adjacent end segments 21 from above and, by virtue of the clamping or wedging action provided, produce a connection-resistant and dimensionally stable bottom end of the immersion tube 1.
  • Figure 8 shows a suspension body 5 in an oblique view. As described above, it has an approximately cuboidal portion 12. So that the hook 1 1 of the corresponding suspension segment 7 can be attached to this cuboid portion 12, the further part of the suspension body 5 of a downwardly step-like or, as shown and preferred for static reasons, continuously downwardly recessed portion 13 is formed.
  • the suspension body 5 are preferably made of refractory material with high compressive strength, so that can be dispensed with special cooling measures.
  • dip tube 1 By the illustrated in the exemplary embodiment, combined from three parts construction of the dip tube 1 - consisting firstly of the explained segments 3 of the wall 2 with their connecting devices according to the invention, secondly from the suspension components 5, 7 according to the invention and thirdly from the final components 8, 9 - is a dip tube 1 indicated which (when using the materials mentioned) is also suitable for the extreme thermal and mechanical dynamic stresses that prevail, for example, in cyclone separators used in the cement industry, and thereby enables economically favorable operation.
  • Screw 21 stabilizer recess

Landscapes

  • Cyclones (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tauchrohr (1) zur Ausleitung eines Gasstroms aus einem Zyklonabscheider, aufweisend eine zylindrische, aus Segmenten (3) zusammengesetzte Wandung (2), wobei die Segmente (3) in mindestens zwei ringförmigen Reihen angeordnet sind, eine am oberen Ende des Tauchrohres (1) angeordnete, aus Aufhängungskomponenten (5, 7) gebildete, ringförmige Vorrichtung zur Aufhängung des Tauchrohres (1) und eine am unteren Ende angeordnete, aus Abschlusskomponenten (8, 9) gebildete, ringförmige Unterkante. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jedes Segment (3) in horizontaler Erstreckung eine Krümmung und im Vertikalschnitt eine abgeflachte S-Form aufweist derart, dass ein Überlappen mit den unterhalb liegenden Segmenten (3) erfolgt, dass ferner jedes Segment (3) zwei Aussparungen (16) und am oberen Rand einen nach innen vorspringenden Plattenabschnitt (18) mit zwei nach oben geführten Vorsprungselementen (19) aufweist derart, dass der Plattenabschnitt (18) in je eine Aussparung (16) der zwei darüber befindlichen Segmente (3) eingepasst wird, und dass jedes Segment (3) auf der Innenseite, oberhalb der Aussparungen (16) je ein Ansatzelement (17) aufweist derart, dass das Ansatzelement (17) durch Sperrwirkung auf das jeweilige Vorsprungselement (19) ein Herausgleiten des verbundenen Segmentes (3) aus der Aussparung (16) verhindert.

Description

Tauchrohr für einen Zyklonabscheider
Die Erfindung betrifft ein Tauchrohr zur Ausleitung eines Gasstroms aus einem Zyklonabscheider, aufweisend eine zylindrische, aus einzelnen, formgleichen Segmenten zusammengesetzte Wandung, wobei die Segmente in mindestens zwei untereinander angeordneten, sich jeweils ringförmig um den Umfang des Tauchrohres erstreckenden Reihen angeordnet sind, eine am oberen Ende des Tauchrohres angeordnete, aus Aufhängungskomponenten gebildete, sich ringförmig um den Umfang des Tauchrohres erstreckende Aufhängungsvorrichtung zur Aufhängung des Tauchrohres und eine am unteren Ende des Tauchrohres angeordnete, aus Abschlusskomponenten gebildete, ringförmige Unterkante zur Erhöhung der Formfestigkeit des Tauchrohres.
Zyklonabscheider (Zyklone, Fliehkraftabscheider) werden eingesetzt, um feste Partikel, die in Gasen enthalten sind, aus dem Gasstrom abzusondern. Dazu wird der Gasstrom mit den darin suspensierten Festkörperpartikeln zumeist tangential in das Innere des Zyklons geleitet, wo er durch die geometrische Gestaltung des Innenraums auf eine wendeiförmige oder konisch spiralförmige, nach unten gerichtete Bahn gebracht wird. Durch Zentrifugalkräfte werden die (hinreichend schweren) Partikel nach außen beschleunigt, dadurch abgesondert, nach unten geleitet und schließlich aus dem Zyklon ausgeführt. Der Gasstrom, ggf. mit einem geringen Anteil von Feinstpartikeln, strömt durch die Mitte des Zyklons wieder nach oben. Ein mittig von oben in den Zyklon hinreichendes Rohr, das sogenannte Tauchrohr, dient dazu, den Gasstrom (ggf. mit Feinstpartikeln) nach oben abzuführen. Mit Wahl des Durchmessers und der Länge des Tauchrohres werden bei einem gegebenen Zyklon geeignete Strömungsverhältnisse und damit opti- male Funktionalität angestrebt. Neben erheblicher mechanisch dynamischer Beanspruchung durch den mit hoher Geschwindigkeit, teils turbulent strömenden Gas- bzw. Gas-Festkörperpartikel-Strom, die damit gegebenen Kräfte sowie Vibrationswirkungen und durch den Aufprall von festen Partikeln kann es zu chemischen und besonders auch thermischen Belastungen der Tauchrohre kommen. Beispielsweise werden Zyklonabscheider in mehrstufigen Wärmetauschersystemen bei Anlagen zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl eingesetzt. Die hierbei im kombinierten Gleich-/Gegenstrom zum Rohmehl strömenden (und zur Vorwärmung des Rohmehls dienenden) Gase besitzen als Abgase eines Drehrohrofens bzw. einer Calcinierstufe hohe Temperaturen. Insbesondere im untersten Zyklon treten hier typische Temperaturen von ca. 700° bis 950°C, kurzzeitig sogar noch höhere Temperaturen, auf, so dass das Tauchrohr hier einer besonders hohen thermischen Beanspruchung und damit einem hohen thermo- chemischen sowie abrasiven Verschleiß ausgesetzt ist. An die Beschaffenheit von Tauchrohren besteht daher die Herausforderung, den bei diesen extremen Bedingungen auftretenden Problemen zu begegnen.
Eine Verbesserung gegenüber den aus einem Stück Rohr gefertigten Tauchrohren stellt das in der Druckschrift DE 32 28 902 C2 offenbarte Tauchrohr dar, dessen zylindrische Wandung aus mehreren Längssegmenten zusammengesetzt ist, die separat voneinander an der Zyklonabscheiderdecke lösbar befestigt sind und zur Unterstützung und Aufrechterhaltung der Ringform des Tauchrohrs am unteren Ende mit einem Ring umgeben sind. Das Auftreten von Verformungen und Mantelbrüchen bei thermischen Wechselbelastungen kann durch die Längsseg- mentbauweise zumindest reduziert und die Montagearbeit vereinfacht werden.
In der Druckschrift EP 0 962 255 B1 wird eine Aufhängung bei Tauchrohren mit segmentiert zusammengesetzten Wandungen offenbart, bei der die durch extreme thermische Belastung entstehenden Probleme hinsichtlich Belastbarkeit und Festigkeit der Aufhängung dadurch reduziert werden, dass eine Kühlung der Aufhängungsschrauben durch deren Anordnung in Umgebungsluft-gekühlten Dis- tanzbuchsen vorgesehen ist. Anforderungen an Montage und Wartung ergeben sich hierbei daraus, dass es sich um eine vergleichsweise komplexe Konstruktion handelt.
In der EP 1 153 662 B1 und der EP 0 447 802 werden Einbauelemente zum Zusammensetzen eines hitze- und verschleißbeanspruchten segmentierten Tauchrohres vorgeschlagen. Diese werden auf metallischen Gitterrosten angeordnet und weisen hitzebeständiges, keramisches Material auf. Neben dem wirtschaftlich intensiven Aufwand bei der Herstellung dieses Tauchrohres kann das Problem entstehen, dass die Flexibilität des Metallgitters im Betrieb zu Beschädigungen der eingebrachten, teils spröden Keramikmasse führt.
In der Entwicklung werden zunehmend zur Verbesserung der mechanischen Tauchrohrbelastbarkeit und zur Vereinfachung von Montage und Wartung die Tauchrohrwandungen aus reihenweise angeordneten, vergleichsweise kleinen Segmenten, die schwerkraftfolgend ineinander gehängt und letztlich am oberen Tauchrohrrand eingehängt sind, zusammengesetzt, bspw. vorgeschlagen in der US 7,841 ,477 B2. Nicht nur werden dort jedoch mögliche Reparaturarbeiten durch eine nicht aus einzelnen Komponenten zusammengesetzte, sondern einheitliche, ringförmige Vorrichtung zur Aufhängung der Segmente an der Zyklondecke (bzw. letztlich an der wegführenden Gasleitung) vorgeschlagen. Darüber hinaus werden auch keine Konstruktionsweisen für eine hinreichend feste Verbindung der Segmente untereinander gelehrt, die hinsichtlich Dichtigkeit und Formstabilität des Tauchrohres auch hohen dynamischen Beanspruchungen genügen.
Detaillierte Vorschläge für solche Segmentverbindungen werden in der DE 42 36 895 A1 gelehrt. Vorgeschlagen wird ein Tauchrohr für einen Fliehkraftabscheider, das aus einer Mehrzahl übereinander angeordneter und miteinander verbundener Ringe besteht, die sich ihrerseits aus einer Mehrzahl plattenförmiger Segmente zusammensetzen. Die Verbindung der schwerkraftbewirkt eingehängten Segmente in die Segmente der darüber liegenden Reihe wird durch zumindest teil- weise schräg gestaltete Anlageflächen ermöglicht, so dass ein modulares baukastenähnliches Verbindungssystem entsteht, bei dem die Stabilität des Tauchrohres durch von den Schrägen bewirkte Selbstsperrung der einzelnen Elemente gegeben wird. In einer Weiterbildung sind die Schrägen an Ansätzen und Aussparungen nach Art von Knochenenden ausgebildet, so dass eine puzzle-artige Zusammensetzung der Segmente, gegeben als Gussteile, erfolgt. Weiterführende Hinweise auf Aufhängungskomponenten am oberen Rand des Tauchrohres und auf das Vorsehen eines formstabilisierenden Abschlusses am unteren Rand werden nicht gegeben. Obwohl mit dem Vorschlag eine gewisse Stabilität des Tauchrohres gegeben ist, sind dem Prinzip der als Schrägen gestalteten, ggf. an Aussparungen / Ansätzen ausgebildeten Anlageflächen bei extremen dynamischen Bedingungen jedoch Grenzen gesetzt. Beispielsweise wirken Vibrationen, Stöße und Dichteschwankungs-bedingte Scherkräfte auf die Wandung bzw. die einzelnen Segmente so ein, dass es zu Kräften kommt, die nicht nur nach innen bzw. außen, sondern auch mit nennenswerten Komponenten in der Ebene der benachbarten Segmente wirken. Die Ansätze mit Schrägflächen sind hierbei kaum geeignet, die Verbindung gegen die Kräfte aufrecht zu halten, so dass die Formstabilität des Tauchrohres sinkt. Zumindest jedoch kommt es im Laufe des Betriebes zu Abnutzungen der Schrägen und zur Gefahr von Brüchen in z.B. knochenartig gestalteten Ansätzen, so dass kostenintensive Wartung droht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Tauchrohr zur Ausleitung eines
Gasstroms aus einem Zyklonabscheider anzugeben, bei dem auch bei starken mechanisch dynamischen und thermischen Belastungen hohe Steifigkeit der Wandung, einschließlich belastbarer Verbindung zwischen einzelnen Wandungsbestandteilen, und Formstabilität gegeben sind und bei dem Montage- und Wartungsarbeiten schnell, einfach und damit wirtschaftlich günstig gestaltet werden können.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Tauchrohr zur Ausleitung eines Gasstroms aus einem Zyklonabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass benachbarte Segmente einer Reihe bündig aneinander grenzen und die Segmente zweier benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind und dass jedes Segment einen plattenartigen Grundkörper aufweist, wobei der plattenartige Grundkörper (bei senkrechter Stellung) in seiner horizontalen Erstreckung eine der zylindrischen Form der Wandung entsprechende Krümmung aufweist und im vertikalen, in radialer Richtung durchgeführten Schnitt eine an den Enden abgeflachte, in etwa S-Form aufweist derart, dass ein Überlappen des unteren Grundkörperabschnitts eines Segmentes einer Reihe mit den oberen Abschnitten der angrenzenden Segmente der darunter liegenden Reihe erfolgen kann; ferner ist vorgesehen, dass jedes Segment in seinem unteren Abschnitt zwei horizontale, in gleicher Höhe verlaufende, symmetrisch zueinander angeordnete, schlitzartige und zum jeweiligen Rand des Grundkörpers hin offene Aussparungen aufweist und dass jedes Segment im mittleren Bereich des oberen Randes des Grundkörpers auf der zum Innenbereich des Tauchrohres gelegenen Innenseite einen im etwa rechten Winkel zum Grundkörper vorspringenden Plattenabschnitt aufweist, wobei der Plattenabschnitt im Bereich seiner zum Innenbereich des Tauchrohres gelegenen Kante in deren äußeren Abschnitten jeweils ein im etwa rechten Winkel nach oben geführtes, im Wesentlichen quaderförmiges, flaches Vorsprungselement aufweist, derart dass der vorspringende Plattenabschnitt jedes Segmentes einer Reihe zum Herstellen einer Segmenteverbindung je zur Hälfte in jeweils eine Aussparung der zwei je angrenzenden Segmente der darüber liegenden Reihe eingepasst werden kann und dass bei einer solchen Segmenteverbindung die Vorsprungselemente des unteren Segments flächig und mit Abstand zum offenen Rand der jeweiligen Aussparung auf der Innenseite hinter die Grundkörper der jeweiligen Segmente der darüber liegenden Reihe greifen; darüber hinaus ist vorgesehen, dass jedes Segment auf der Innenseite, oberhalb jeder der beiden Aussparun- gen, im Randbereich des Grundkörpers je mindestens ein senkrecht nach innen vorstehendes, etwa quaderförmiges Ansatzelement aufweist derart, dass das Ansatzelement bei bestehender Segmenteverbindung durch Sperrwirkung auf das jeweilige Vorsprungselement ein seitliches Herausgleiten des vorspringenden Plattenabschnitts eines angrenzenden, in der Reihe darunter liegenden Segmentes aus der Aussparung verhindert.
Die Zusammensetzung der Wandung aus Segmenten, ebenso wie der Aufbau der Aufhängung wie auch des unteren Abschlusses des Tauchrohres aus einzelnen Komponenten vereinfacht Montage und Austausch einzelner Segmente bzw. Komponenten. Insbesondere ist ein rascher und damit wirtschaftlich vergleichsweise günstiger Austausch von Segmenten der Wandung bei Wartungs- und Reparaturmaßnahmen durch die gesteckte, hängende Verbindung der Segmente untereinander möglich; insbesondere sind keine Schweißarbeiten notwendig. Durch Vielzahl bzw. Kleinteiligkeit der Segmente kann Materialaustausch auf die tatsächlich betroffenen Bereiche begrenzt werden. Auch kann in vergleichsweise kurzer Zeit eine Verlängerung oder Verkürzung des Tauchrohres vorgenommen werden, wenn dies bei veränderten Betriebsbedingungen des Zyklons vorteilhaft erscheint.
Die Segmentbauweise befördert in vorbekannter Weise auch bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Tauchrohr die Belastbarkeit gegenüber thermischen und dabei insbesondere verformenden Einwirkungen und grundsätzlich auch gegenüber mechanisch dynamischen Einwirkungen. Wie sich gezeigt hat, bewirkt dabei vor allem die beschriebene, konstruktionsbedingte Weise der Verbindung zwischen den Segmenten - sowie das Vorhandensein einer abschließenden Unterkante - eine erhebliche und etwa für die Bedingungen eines Zyklons (in den unteren Stufen) eines Wärmetauschersystems im Zuge der Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl hinreichende Formstabilität und Steifigkeit des Tauchrohrs. Insbesondere wird eine hohe dynamische Belastbarkeit der Segmenteverbindung dadurch gewährleistet, dass die Einhäng-/Steckverbindung zwischen Segmenten benachbarter Reihen in doppelter Weise gefestigt und gesichert wird: Die Vorsprungselemente sichern nach Einpassung der Plattenabschnitte in die Aussparungen der angrenzenden Segmente durch gewinkelte, flächige Anlage an dem darüber liegenden Segment die durch die Einpassung der Plattenabschnitte hergestellte Verbindung zusätzlich und stabiler ab, als etwa eine Kontaktierung entlang einer Schräge. Darüber hinaus unterbinden in tangentialer Richtung der Tauchrohrwandung die Ansatzelemente oberhalb der Aussparungen ein z.B. durch zusätzliche Scherkräfte bewirktes, seitliches Herausrutschen eines Segmentes aus dem anderen, da die Ansatzelemente die Vorsprungselemente des in die jeweilige Aussparung eingepassten Flächenabschnittes gegen eine solche Bewegung blockieren. Hinzu kommt, dass die durch die S- Form der plattenartigen Segmentgrundkörper ermöglichte Überlappung der verbundenen Segmentreihen zur Formstabilität und zur Dichtigkeit des Tauchrohres beiträgt.
In vorteilhafter Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Ansatzelemente auf der Innenseite jedes Segments so am jeweiligen Rand angeordnet sind, dass zwischen den korrespondierenden Ansatzelementen zweier in einer Reihe benachbarter Segmente flächiger Kontakt zur Formstabilisierung des Tauchrohres gegeben ist. Die erfindungsgemäßen Ansatzelemente erfüllen dabei nicht nur die Funktion, ein seitliches Lösen und damit gegebenes Entstehen undichter Stellen in der Tauchrohrwandung zwischen benachbarten Segmenten einer Reihe aufgrund der starken dynamischen Beanspruchung des Tauchrohres im Betrieb zu verhindern. Wie sich gezeigt hat, tragen in dieser Ausführungsform die Ansatzelemente auch erheblich dazu bei, die energetisch vorteilhafte und für ein Geringhalten des Verschleißes des Tauchrohres wichtige zylindrisch symmetrische Form des Tauchrohres aufrecht zu erhalten, da lokale Störungen durch den Ansatzelementekontakt über den ganzen Umfang abgeleitet werden. Bei Tauchrohren in Zyklonabscheidern, die in Wärmetauscheranlagen wie z.B. bei der Zementherstellung eingesetzt werden, geht eine besonders starke Beanspruchung des Tauchrohres von der Temperatur des Gasstroms und der darin noch suspensierten Feinstpartikel aus. Anforderungen an das Material der Segmente beziehen sich daher insbesondere auf Hitzebeständigkeit, Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturkorrosion, Zähigkeit und Festigkeit. Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht daher vor, dass die Segmente aus hitzebeständigem Stahlguss gefertigt sind. Günstig ist hierbei eine Fertigung der Segmente als jeweils nur ein Gussteil, aber auch Mehrkomponentenguss oder andere geeignete Verfahren sind möglich. Bei Zyklonen, in denen der Gas- Festkörper-Strom geringere Temperaturen besitzt, wie in den oberen Stufen eines mehrstufigen Zyklon-Wärmetauschers, kann auch hitzebeständiges Stahlblech für die Segmente verwendet werden, jedoch ist hier in die Kalkulation ein- zubeziehen, dass die Fertigung durch Vorgänge wie Biegen und Schweißen aufwendig ist.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Segmente ergonomisch konzipiert, also insbesondere tragbar und gut handhabbar gestaltet sind. Die Größe eines jeden Segments ist so bemessen, dass das Gewicht des Segments 60 kg, bevorzugt 25 kg, noch mehr bevorzugt 10 kg, nicht überschreitet. Es gehört zu den Vorteilen der Segmentbauweise, dass sie es ermöglicht, bei Montage und Reparatur des Tauchrohres gleichzeitig jeweils nur einzelne Segmente zu bewegen und auszutauschen. Es verkürzt die Montage- und Reparaturzeiten bzw. verlängert die Standzeit, wenn die Segmente dabei handlich sind und im günstigsten Fall von nur einem einzelnen Monteur gehoben werden können. Die Segmente können dementsprechend klein gehalten werden, ohne dass das Tauchrohr an Funktionalität und Stabilität verliert.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Abschlusskomponenten am unteren Ende des Tauchrohres zu einem ersten Anteil gebildet werden von am unteren Ende des Tauchrohres ringförmig um den Umfang angeordneten Abschlusssegmenten und zu einem zweiten Anteil von die Abschlusssegmente untereinander verbindenden Stabilisierungselementen; dabei ist jedes Abschlusssegment (bei senkrechter Stellung) in seinem oberen Abschnitt ebenso gestaltet wie der entsprechende obere Abschnitt eines Segmentes der Wandung des Tauchrohres so, dass das Abschlusssegment mit einem vorspringenden Plattenabschnitt und zwei Vorsprungselementen in die Aussparungen je zweier angrenzender, in der untersten Segmentreihe der Wandung angeordneter Segmente zur Herstellung einer Verbindung eingreift; ferner besteht dabei der untere Teil eines jeden Abschlusssegmentes aus einem plattenartigen Grundkörper, der zur Innenseite hin durch doppelte Winkelung ein nach oben offenes U-Profil aufweist, wobei die beiden nach oben weisenden Flansche des U-Profils zusätzlich durch mindestens zwei Stege miteinander verbunden sind; darüber hinaus weisen dabei die Stabilisierungselemente eine längsgestreckte Form mit Aussparungen an der Unterseite auf derart, dass entlang des gesamten Umfanges des Tauchrohres je mehrere, bevorzugt je zwei, benachbarte Abschlusssegmente durch Einbringen eines Stabilisierungselementes in das fortlaufende U-Profil dieser Abschlusssegmente verbindungssteif miteinander verbunden werden, wobei die Aussparungen jedes Stabilisierungselementes Stege von mehreren Abschlusssegmenten, bevorzugt je einen Steg von zwei benachbarten Abschlusssegmenten, von oben umgreifen.
Während also die Abschlusssegmente in die unterste Reihe der Wandungssegmente auf die gleiche Weise eingesteckt werden, wie auch die Wandungssegmente benachbarter Reihen untereinander verbunden werden, ermöglicht das U- Profil am unteren Ende der Abschlusssegmente das Einbringen von vorzugsweise ebenfalls aus hitzebeständigem Stahl gefertigten Längskörpern. Durch Stege im U-Profil und hierzu passende Aussparungen an der Unterseite dieser Stabilisierungselemente können letztere auf die Stege gesteckt werden und dort eine Klemmwirkung ausüben, die bei geringer temperaturbedingter Ausdehnung noch verstärkt wird. Für Montage- und Temperaturarbeiten ist es vorteilhaft, wenn jeweils immer nur zwei benachbarte Abschlusssegmente durch je einen Stabilisierungskörper miteinander verbunden werden, wobei auf diese Weise eine ringförmige Anordnung gegeben ist. Wie sich gezeigt hat, leistet die so gegebene, abschließende Unterkante, wo aufgrund der dynamischen Einwirkung des
Gasstromes die stärksten mechanischen Beanspruchungen auf das Tauchrohr ausgeübt werden, einen entscheidenden Beitrag zur Verbindungssteifigkeit und Formstabilität des Tauchrohres. Dabei sind die Montagezeiten vergleichsweise gering.
Hinsichtlich der Befestigung des Tauchrohres an seinem oberen Ende sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass jede Aufhängungskomponente aus einem Aufhängungssegment und einem Aufhängungskörper besteht; dabei ist jedes Aufhängungssegment versetzt zu den Segmenten der obersten Reihe der Wandung des Tauchrohres angeordnet und (bei senkrechter Stellung) in seinem unteren Abschnitt ebenso gestaltet wie der entsprechende untere Abschnitt eines Segmentes der Wandung so, dass die vorspringenden Plattenabschnitte der je zwei angrenzenden Segmente der obersten Reihe in die Aussparungen des Aufhängungssegmentes eingreifen und an den Vorsprungselementen durch die Ansatzelemente des Aufhängungssegmentes am seitlichen Herausgleiten gehindert werden; dabei besteht ferner der obere Teil eines jeden Aufhängungssegmentes aus einem plattenartigen Grundkörper, der zur Außenseite hin durch doppelte Winkelung ein einen Haken bildendes, nach unten offenes U-Profil aufweist; darüber hinaus ist jeder Aufhängungskörper auf einer Decke des Zyklonabscheiders, angrenzend an den oberen Rand des Tauchrohres angeordnet und weist eine solche Form auf, dass das korrespondierende Aufhängungssegment mit seinem Haken an einem etwa quaderförmigen Abschnitt des Aufhängungskörpers aufgehängt werden kann und dass von dem quaderförmigen Abschnitt nach außen ein stufenartig oder kontinuierlich nach unten rückspringender Abschnitt des Aufhängungskörpers bis zu einem festen Kon- struktionselement des Zyklonabscheiders, bevorzugt die Wandung einer nach oben den Gasstrom wegführenden Gasabzugsleitung, führt und dass der Aufhängungskörper mit dem festen Konstruktionselement des Zyklonabscheiders, bevorzugt der Wandung der Gasabzugsleitung, verschraubt ist.
Bei der so gegebenen Aufhängung können die Aufhängungskörper jeweils aus einem einzigen Gussteil gefertigt werden. Die Aufhängungskörper können auf der Zyklondecke, ggf. an einem an der Gasleitung angebrachten ebenen Flansch bzw. Stützvorrichtung, angeordnet werden. In der Regel führen bei Zyklonabscheidern Gassteigeleitungen den Gasstrom nach Austritt aus dem Tauchrohr nach oben weg, wobei die Gasleitungen mit ihrer Wandung an der Zyklondecke befestigt sind. Diese Gasleitungswandungen bzw. -mantelungen können - auch bei Nachrüstung schon bestehender Zyklone mit dem hier vorgeschlagenen Tauchrohrtyp - verwendet werden, um die Aufhängungskörper lösbar mit der Gasleitung mit mindestens einer eingesenkten Schraube zu verschrauben und daher der Aufhängung zusätzliche Stabilität zu verleihen. Sowohl eine solche Montage der Aufhängungskörper als auch das Einhängen der Aufhängungssegmente zeichnen sich durch besondere Einfachheit aus, wobei auch die Anzahl der benötigten Teile vergleichsweise gering ist. Schweißarbeiten werden nicht benötigt.
Zur Gewährleistung einer hohen Korrosions- und Hitzebeständigkeit ist es in einer Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Aufhängungskörper aus einem feuerfesten Werkstoff mit hoher Druckfestigkeit gefertigt sind. Eine Kühlung der Aufhängung wird dann, wie sich gezeigt hat, konstruktionsbedingt nicht benötigt, so dass die aus der Praxis bekannten Probleme mit gekühlten Aufhängungen bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufhängungskonstruktion nicht entstehen.
Das erfindungsgemäße Tauchrohr ist nicht zwingend auf die hier beschriebene, konkrete Formgebung eingeschränkt. Die Segmentbauweise lässt es zu, durch entsprechende Variation der S-Form der Segmente und durch trapezartige statt der im Normalfall eher rechteckigen Form der plattenartigen Segmentgrundkörper auch konische Tauchrohrabschnitte statt rein zylindrische Tauchrohre zu realisieren. Ohne Abweichung vom erfindungsgemäßen Grundprinzip der Steckverbindungen, Abschluss- und Aufhängungskonstruktion können ferner einzelne Teile in ihrer konkreten Formgebung variieren.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Tauchrohr in Seitenansicht;
Fig. 2 Ansicht von oben auf das Tauchrohr aus Figur 1 ;
Fig. 3 einen an einer Umfangsstelle durchgeführten Vertikalschnitt durch das
Tauchrohr;
Fig. 4.1 Aufhängungssegment (Aufsicht);
Fig. 4.2 Aufhängungssegment (Ansicht auf die Außenseite);
Fig. 4.3 Aufhängungssegment (Seitenansicht);
Fig. 5.1 Segment der Wandung (Aufsicht);
Fig. 5.2 Segment der Wandung (Ansicht auf die Außenseite);
Fig. 5.3 Segment der Wandung (Seitenansicht);
Fig. 6.1 Abschlusssegment (Aufsicht);
Fig. 6.2 Abschlusssegment (Ansicht auf die Außenseite);
Fig. 6.3 Abschlusssegment (Seitenansicht);
Fig. 7.1 Stabilisierungselement (Aufsicht);
Fig. 7.2 Stabilisierungselement (Längsseitenansicht);
Fig. 7.3 Stabilisierungselement (Querseitenansicht);
Fig. 8 Aufhängungskörper (isometrische Ansicht). In Figur 1 ist in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Tauchrohres 1 dargestellt. Die zylindrische Wandung 2 des Tauchrohres 1 besteht aus miteinander verbundenen, ringförmigen Reihen, die ihrerseits aus formgleichen und bevorzugt aus hitzebeständigem Stahlguss gefertigten Segmenten 3 zusammengesetzt sind. Am oberen Rand mündet das Tauchrohr 1 in eine nach oben führende Gasabzugsleitung 4 (schematisch im Ansatz dargestellt), wobei an der Wandung der Gasabzugsleitung 4 Aufhängungskörper 5 verschraubt sind. Diese Aufhängungskörper 5 sind ringförmig über den gesamten Umfang angeordnet, wobei in Fig. 1 nur die beiden Aufhängungskörper 5 links und rechts am oberen Rand abgebildet sind. Die Aufhängungskörper 5 sind dabei auf einem an der Gasabzugsleitung 4 angeschweißten Steg bzw. auf der Zyklonabscheiderdecke 6 gelagert. Mit der obersten Reihe der Segmente 3 der Wandung 2 sind Aufhängungssegmente 7 verbunden, wobei jedes Aufhängungssegment 7 an einem Aufhängungskörper 5 aufgehängt ist, wodurch das gesamte Tauchrohr 1 eine Aufhängung erfährt. Der untere Rand des Tauchrohrs 1 wird stabilisiert durch eine Reihe von Abschlusssegmenten 8, in deren am unteren Ende ausgebildetes U-förmiges Profil als Längskörper ausgebildete Stabilisierungselemente 9 eingebracht sind (nicht sichtbar in der Abbildung). Das Tauchrohr 1 führt den von unten eintretenden Gasstrom, aus dem ggf. bis auf Feinstpartikel die Festkörperteilchen abgesondert sind, aus dem Zyklon nach oben aus. Das Tauchrohr 1 aus Figur 1 ist in Figur 2 in Aufsicht dargestellt.
In Figur 3 stellt ein an einer Stelle des Umfanges des Tauchrohres 1 durchgeführter Vertikalschnitt schematisch die Aufhängungsabfolge der Bestandteile des Tauchrohres 1 dar. Am oberen Rand ist das Aufhängungssegment 7 an dem Aufhängungskörper 5 aufgehängt, wobei der Aufhängungskörper 5 auf einem an der Gasabzugsleitung 4 angeschweißten Steg bzw. auf der Zyklonabscheiderdecke 6 mit einer Schraube 10 an der Wandung der Gasabzugsleitung 4 lösbar befestigt ist. Die Aufhängung des Aufhängungssegmentes 7 erfolgt mittels des an seinem oberen Ende ausgebildeten Profils eines Hakens 1 1 an dem quaderförmigen Abschnitt 12 des Aufhängungskörpers 5, wobei der quaderförmige Abschnitt 12 in einen nach unten rückspringenden Abschnitt 13 des Aufhängungskörpers 5 übergeht. In anderen Ausführungsbeispielen kann der quaderförmige Abschnitt 12 auch in anderen Formen gestaltet werden. In hängender Verbindung schließen sich an das Aufhängungssegment 7 im Ausführungsbeispiel sechs Segmente 3 der Wandung 2 an. Diese Segmente 3 überlappen sich aufgrund ihres abgeflachten, in etwa S-förmigen Profils und sind ineinander eingehakt, wobei die angrenzenden Segmente 3 zueinander benachbarter Reihen gegeneinander versetzt sind (vgl. Figur 1 ). Der untere Abschluss wird gebildet von einem Abschlusssegment 8, in dessen an seinem unteren Ende befindliches U-Profil 14 ein Stück eines Stabilisierungselementes 9 eingepasst ist.
In den Figuren 4.1 bis 4.3 ist ein Aufhängungssegment 7 in Ansicht von oben (4.1 ), in Ansicht auf dessen vom Inneren des Tauchrohres 1 abgewandten Außenseite (4.2) und in Seitenansicht (4.3) dargestellt. Die Ansicht von oben zeigt die gewölbte Form, die das Aufhängungssegment 7 entsprechend der Zylinderform des Tauchrohres 1 aufweist. Das Aufhängungssegment 7 weist einen plattenartigen Grundkörper 15 auf, an dessen oberem Ende durch doppelte Winkelbildung ein U-förmiges Profil gebildet ist, das als Haken 1 1 für die Aufhängung dient. In seinem unteren Bereich weist das Aufhängungssegment 7 für die Verbindung mit den Segmenten 3 der obersten Reihe zwei schlitzförmige, horizontale und zum Rand hin offene Aussparungen 16 auf. Die auf der Innenseite vorgesehenen Ansatzelemente 17 sind Teil der erfindungsgemäßen Konstruktion, die ein Herausgleiten des eingehängten Segmentes 3 aus der jeweiligen Aussparung 16 verhindert.
In den Figuren 5.1 bis 5.3 ist ein Segment 3 der Wandung 2 in Ansicht von oben (5.1 ), in Ansicht auf dessen vom Inneren des Tauchrohres 1 abgewandten Außenseite (5.2) und in Seitenansicht (5.3) dargestellt. In der Aufsicht ist die gewölbte Form in horizontaler Richtung, in der Seitenansicht die abgeflachte, in et- wa S-Form des plattenartigen Grundkörpers 15 des Segmentes 3 ersichtlich. Im unteren Bereich entspricht die Gestaltung des Segmentes 3 der bereits erläuterten Gestaltung des unteren Bereiches eines Aufhängungssegmentes 7. In der Mitte des oberen Randbereiches weist das Segment 3 einen zur Innenseite hin rechtwinklig vorspringenden Plattenabschnitt 18 auf. An dessen zur Innenseite hin gelegenen zwei Ecken weist der Plattenabschnitt 18 jeweils ein rechtwinklig nach oben geführtes, flaches Vorsprungselement 19 auf. Die Abmaße der Segmente 3 sind so gewählt, dass ein Segment 3 mit jeweils der Hälfte seines Plattenabschnittes 18 in die aneinandergrenzenden Aussparungen 16 der angrenzenden, in der Reihe darüber befindlichen Segmente 3 (bzw. Abschlusssegmente 8) eingepasst werden kann. Dabei greifen zur Erhöhung der Verbindungsstabilität die Vorsprungselemente 19 mit Flächenkontakt auf der Innenseite hinter den Grundkörper 15 des jeweiligen darüber liegenden Segmentes 3 (bzw. Abschlusssegmentes 8). In der Verbindung sind die Vorsprungselemente in Richtung nach innen direkt neben den jeweiligen Ansatzelementen 17 positioniert, so dass ein seitliches Herausgleiten aus den Aussparungen 16 auch bei großer Krafteinwirkung blockiert wird. Durch Kontakt korrespondierender Ansatzelemente 17 zweier in einer Reihe benachbarter Segmente 3 wird eine zusätzliche Stützung gegeben. Auf diese Weise werden die Segmente 3 mit hoher Verbindungssteifigkeit so miteinander verbunden, dass das Tauchrohr große Formstabilität erhält.
In den Figuren 6.1 bis 6.3 ist ein Abschlusssegment 8 in Ansicht von oben (6.1 ), in Ansicht auf dessen vom Inneren des Tauchrohres 1 abgewandten Außenseite (6.2) und in Seitenansicht (6.3) dargestellt. Die Gestaltung des oberen Teils des Abschlusssegmentes 8 entspricht der Gestaltung des oberen Teils eines Segmentes 3 der Wandung 2, so dass das Abschlusssegment 8 in die unterste Reihe der Segmente 3 eingehängt werden kann. Im unteren Bereich weist jedes Abschlusssegment 8 zur Innenseite hin ein nach oben offenes U-Profil 14 auf. Die beiden Schenkel (Flansche) des U-Profils 14 sind dabei durch zwei Stege 20 miteinander verbunden. In das von den Abschlusssegmenten 8 gebildete, sich ringförmig um den Umfang erstreckende zusammenhängende U-Profil 14 sind zur Formstabilisierung des Tauchrohres 1 passende, längsgestreckte Stabilisierungselemente 9 eingebracht. Ein solches Stabilisierungselement 9 ist in den Figuren 7.1 (Ansicht von oben), 7.2 (Ansicht auf die Längsseite) und 7.3 (Ansicht auf die Querseite) dargestellt. In dem u.a. aus Montagegründen bevorzugten und hier abgebildeten Fall ist ein Stabilisierungselement 9 für je zwei benachbarte Abschlusssegmente 8 vorgesehen. An seiner Unterseite sind Stabilisierungselementaussparungen 21 derart vorgesehen, dass jede Aussparung 21 je einen Steg 20 der beiden benachbarten Abschlusssegmente 21 von oben umgreifen kann und durch die damit gegebene Klemm- bzw. Keilwirkung einen verbindungssteifen und formstabilen unteren Ab- schluss des Tauchrohres 1 herstellt.
Figur 8 zeigt einen Aufhängungskörper 5 in Schrägansicht. Wie oben beschrieben, weist er einen in etwa quaderförmigen Abschnitt 12 auf. Damit an diesen quaderförmigen Abschnitt 12 der Haken 1 1 des korrespondierenden Aufhängungssegmentes 7 angehängt werden kann, wird der weitere Teil des Aufhängungskörpers 5 von einem nach unten stufenartig oder, wie abgebildet und aus statischen Gründen bevorzugt, kontinuierlich nach unten rückspringenden Abschnitt 13 gebildet. Dieser führt den Aufhängungskörper 5 bis zu einem festen Konstruktionselement, insbesondere die Wandung der Gasabzugsleitung 4, an der der Aufhängungskörper 5 mit mindestens einer eingesenkten Schraube 10 lösbar verschraubt werden kann. Die Aufhängungskörper 5 sind bevorzugt aus feuerfestem Werkstoff mit hoher Druckfestigkeit zu fertigen, so dass auf besondere Kühlungsmaßnahmen verzichtet werden kann.
Durch die im Ausführungsbeispiel dargestellte, aus drei Anteilen kombinierte Konstruktion des Tauchrohres 1 - bestehend aus erstens den erläuterten Segmenten 3 der Wandung 2 mit ihren erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen, zweitens aus den erfindungsgemäßen Aufhängungskomponenten 5, 7 und drittens aus den Abschlusskomponenten 8, 9 - wird ein Tauchrohr 1 angegeben, das (bei Verwendung der genannten Werkstoffe) auch für die extremen thermischen und mechanisch dynamischen Beanspruchungen, die etwa bei in der Zementindustrie eingesetzten Zyklonabscheidern herrschen, geeignet ist und dabei einen wirtschaftlich günstigen Betrieb ermöglicht.
B E Z U G S Z E I C H E N L 1 S T E
Tauchrohr 12 quaderförmiger Abschnitt
Wandung 13 rückspringender Abschnitt
Segment (Wandung) 14 U-Profil (Abschlusssegment)
Gasabzugsleitung 15 Grundkörper
Aufhängungskörper 16 Aussparung
Zyklonabscheiderdecke 17 Ansatzelement
Aufhängungssegment 18 Plattenabschnitt
Abschlusssegment 19 Vorsprungselement
Stabilisierungselement 20 Steg
Schraube 21 Stabilisierungselementaussparung
Haken

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Tauchrohr (1 ) zur Ausleitung eines Gasstroms aus einem Zyklonabscheider, aufweisend eine zylindrische, aus einzelnen, formgleichen Segmenten (3) zusammengesetzte Wandung (2), wobei die Segmente (3) in mindestens zwei untereinander angeordneten, sich jeweils ringförmig um den Umfang des Tauchrohres (1 ) erstreckenden Reihen angeordnet sind, eine am oberen Ende des Tauchrohres (1 ) angeordnete, aus Aufhängungskomponenten (5, 7) gebildete, sich ringförmig um den Umfang des Tauchrohres (1 ) erstreckende Aufhängungsvorrichtung zur Aufhängung des Tauchrohres (1 ), und eine am unteren Ende des Tauchrohres (1 ) angeordnete, aus Abschlusskomponenten (8, 9) gebildete, ringförmige Unterkante zur Erhöhung der Formfestigkeit des Tauchrohres (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Segmente (3) einer Reihe bündig aneinander grenzen und die Segmente (3) zweier benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind, jedes Segment (3) einen plattenartigen Grundkörper (15) aufweist, wobei der plattenartige Grundkörper (15) (bei senkrechter Stellung) in seiner horizontalen Erstreckung eine der zylindrischen Form der Wandung (2) entsprechende Krümmung aufweist und im vertikalen, in radialer Richtung durchgeführten Schnitt eine an den Enden abgeflachte, in etwa S-Form aufweist derart, dass ein Überlappen des unteren Grundkörperabschnitts eines Segmentes (3) einer Reihe mit den oberen Abschnitten der angrenzenden Segmente (3) der darunter liegenden Reihe erfolgen kann, jedes Segment (3) in seinem unteren Abschnitt zwei horizontale, in gleicher Höhe verlaufende, symmetrisch zueinander angeordnete, schlitzartige und zum jeweiligen Rand des Grundkörpers (15) hin offene Aussparungen (16) aufweist, jedes Segment (3) im mittleren Bereich des oberen Randes des Grundkörpers (15) auf der zum Innenbereich des Tauchrohres (1 ) gelegenen Innenseite einen im etwa rechten Winkel zum Grundkörper (15) vorspringenden Plattenabschnitt (18) aufweist, wobei der Plattenabschnitt (18) im Bereich seiner zum Innenbereich des Tauchrohres (1 ) gelegenen Kante in deren äußeren Abschnitten jeweils ein im etwa rechten Winkel nach oben geführtes, im Wesentlichen quaderförmiges, flaches Vorsprungselement (19) aufweist, derart dass der vorspringende Plattenabschnitt (18) jedes Segmentes (3) einer Reihe zum Herstellen einer Segmenteverbindung je zur Hälfte in jeweils eine Aussparung (16) der zwei je angrenzenden Segmente (3) der darüber liegenden Reihe eingepasst werden kann und bei einer solchen Segmenteverbindung die Vorsprungselemente (19) des unteren Segments (3) flächig und mit Abstand zum offenen Rand der jeweiligen Aussparung (16) auf der Innenseite hinter die Grundkörper (15) der jeweiligen Segmente (3) der darüber liegenden Reihe greifen, und dass jedes Segment (3) auf der Innenseite, oberhalb jeder der beiden Aussparungen (16), im Randbereich des Grundkörpers (15) je mindestens ein senkrecht nach innen vorstehendes, etwa quaderförmiges Ansatzelement (17) aufweist derart, dass das Ansatzelement (17) bei bestehender Segmenteverbindung durch Sperrwirkung auf das jeweilige Vorsprungselement (19) ein seitliches Herausgleiten des vorspringenden Plattenabschnitts (18) eines angrenzenden, in der Reihe darunter liegenden Segmentes (3) aus der Aussparung (16) verhindert.
2. Tauchrohr (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ansatzelemente (17) auf der Innenseite jedes Segments (3) so am jeweiligen Rand angeordnet sind, dass zwischen den korrespondierenden Ansatzelementen (17) zweier in einer Reihe benachbarter Segmente (3) flächiger Kontakt zur Formstabilisierung des Tauchrohres (1 ) gegeben ist.
3. Tauchrohr (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (3) aus hitzebeständigem Stahlguss gefertigt sind.
4. Tauchrohr (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe eines jeden Segments (3) so bemessen ist, dass das Gewicht des Segments (3) 60 kg, bevorzugt 25 kg, noch mehr bevorzugt 10 kg, nicht überschreitet, so dass das Segment (3) ergonomisch gestaltet ist.
5. Tauchrohr (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskomponenten (8, 9) zu einem ersten Anteil gebildet werden von am unteren Ende des Tauchrohres (1 ) ringförmig um den Umfang angeordneten Abschlusssegmenten (8) und zu einem zweiten Anteil von die Abschlusssegmente (8) untereinander verbindenden Stabilisierungselementen (9), wobei jedes Abschlusssegment (8) (bei senkrechter Stellung) in seinem oberen Abschnitt ebenso gestaltet ist wie der entsprechende obere Abschnitt eines Segmentes (3) der Wandung (2) des Tauchrohres (1 ) so, dass das Abschlusssegment (8) mit einem vorspringenden Plattenabschnitt (18) und zwei Vorsprungselementen (19) in die Aussparungen (16) je zweier angrenzender, in der untersten Segmentreihe der Wandung (2) angeordneter Segmente (3) zur Herstellung einer Verbindung eingreift, der untere Teil eines jeden Abschlusssegmentes (8) aus einem plattenartigen Grundkörper (15) besteht, der zur Innenseite hin durch doppelte Winkelung ein nach oben offenes U-Profil (14) aufweist, wobei die beiden nach oben weisenden Flansche des U-Profils (14) zusätzlich durch mindestens zwei Stege (20) miteinander verbunden sind, und die Stabilisierungselemente (9) eine längsgestreckte Form mit Aussparungen (21 ) an der Unterseite aufweisen derart, dass entlang des gesamten Umfanges des Tauchrohres (1 ) je mehrere, bevorzugt je zwei, benachbarte Abschlusssegmente (8) durch Einbringen eines Stabilisierungselementes (9) in das fortlaufende U-Profil (14) dieser Abschlusssegmente (8) verbindungssteif miteinander verbunden werden, wobei die Aussparungen (21 ) jedes Stabilisierungselementes (9) Stege (20) von mehreren Abschlusssegmenten (8), bevorzugt je einen Steg (20) von zwei benachbarten Abschlusssegmenten (8), von oben umgreifen.
6. Tauchrohr (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufhängungskomponente (5, 7) aus einem Aufhängungssegment (7) und einem Aufhängungskörper (5) besteht, wobei jedes Aufhängungssegment (7) versetzt zu den Segmenten (3) der obersten Reihe der Wandung (2) des Tauchrohres (1 ) angeordnet ist und (bei senkrechter Stellung) in seinem unteren Abschnitt ebenso gestaltet ist wie der entsprechende untere Abschnitt eines Segmentes (3) der Wandung (2) so, dass die vorspringenden Plattenabschnitte (18) der je zwei angrenzenden Segmente (3) der obersten Reihe in die Aussparungen (16) des Aufhängungssegmentes (7) eingreifen und an den Vorsprungselementen (19) durch die Ansatzelemente (17) des Aufhängungssegmentes (7) am seitlichen Herausgleiten gehindert werden, der obere Teil eines jeden Aufhängungssegmentes (7) aus einem plattenartigen Grundkörper (15) besteht, der zur Außenseite hin durch doppelte Winkelung ein einen Haken (1 1 ) bildendes, nach unten offenes U-Profil aufweist, und jeder Aufhängungskörper (5) auf einem an einer nach oben den Gasstrom wegführenden Gasabzugsleitung (4) angeordneten Steg, angrenzend an den oberen Rand des Tauchrohres (1 ) angeordnet ist und eine solche Form aufweist, dass das korrespondierende Aufhängungssegment (7) mit seinem Haken (1 1 ) an einem geeignet geformten, insbesondere etwa quaderförmigen Abschnitt (12) des Aufhängungskörpers (5) aufgehängt werden kann, von dem geeignet geformten, insbesondere etwa quaderförmigen Abschnitt (12) nach außen ein stufenartig oder kontinuierlich nach unten rückspringender Abschnitt (13) des Aufhängungskörpers (5) bis zu einem festen Konstruktionselement des Zyklonabscheiders, bevorzugt die Wandung der Gasabzugsleitung (4), führt, und der Aufhängungskörper (5) mit dem festen Konstruktionselement des Zyklonabscheiders, bevorzugt der Wandung der Gasabzugsleitung (4), verschraubt ist.
7. Tauchrohr (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängungskörper (5) aus einem feuerfesten Werkstoff mit hoher Druckfestigkeit gefertigt sind.
EP15820113.7A 2014-12-23 2015-12-18 Tauchrohr für eine zyklonabscheider Active EP3237116B1 (de)

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