NL8105101A - Draaiklep. - Google Patents

Description

* * *

Draaiklep

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een draaiklep van het type, dat tot nu toe wordt gebruikt voor het regelen van de stroom van vaste deeltjes van de ene plaats naar een andere. De onderhavige draaiklep bleek nuttig te kunnen worden gebruikt 5 in combinatie met de directe reductie met gas van ijzererts pellets tot sponsijzer pellets of persstukjes met een verwarmd reducerend gas in een verticale schachtreactor, waarin de klep wordt gebruikt aan de bodem van de reactor, om de afvoer van de sponsijzer pellets of korrels daaruit te regelen. Uit de hierna volgende beschrijving wordt het voor 10 een deskundige duidelijk, dat een draaiklep volgens de uitvinding ook nuttig kan worden toegepast voor het regelen van de stroom van andere soorten materiaaldeeltjes of korrelvormig materiaal in andere toepassingen.

Bij de bereiding van het uitgangsmateriaal voor het gasreduc-15 tieproces wordt het in een mijn gewonnen erts gewoonlijk bij voorkeur in fijn verdeelde vorm gebracht, bijvoorbeeld door magnetische concentratie en dan worden daarvan persstukjes gemaakt. Hoewel de verkregen pellets een redelijke samenhang bezitten, zijn zij enigzins bakbaar en onderhevig aan desinte-gratie onder hoge druk. Omdat het 20 gasreductieproces wordt uitgevoerd onder het smeltpunt van ijzer, zijn de geproduceerde sponsijzerkorrels op soortgelijke wijze bakbaar.

Bij een soort van draaibare afvoerklep, die tot nu toe wordt gebruikt aan de bodem van reactoren voor de reductie tot sponsijzer, is een rotor met radiale bladen of schoepen zodanig horizontaal draai-25 baar in een cilindrisch huis gemonteerd, dat de radiaal buitenste toppen van de rotorschoepen ofwel de binnenwand van het huis raken of slechts een kleine speling ten opzichte daarvan hebben. Wanneer een dergelijke klep normaal wordt gebruikt aan de bodem van een reactor voor de reductie tot sponsijzer, stromen de sponsijzerdeeltjes door 30 middel van de zwaartekracht door een buisvormige klepinlaatleiding aan de bovenzijde van de draaiklep naar de ruimten tussen de rotorschoepen en worden door de draaiing van de klep gevoerd naar een afvoerleiding aan de bodem van de klep. Gebleken is dat wanneer de rotorschoepen langs de inlaatleiding bewegen, de sponsijzerdeeltjes de neiging hebben 8105101 i £ - 2 - te worden samengedrukt tussen de radiaal buitenste delen van de rotor** schoepen en het binneneinde van de inlaatleiding. Bij deze samen-drukking is de druk voldoende groot om een zekere desintegratie van de sponsijzerdeeltjes te veroorzaken, waardoor een abnormaal grote 5 hoeveelheid ongewenst fijn materiaal wordt geproduceerd.

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen ten doel, een verbeterde draaiklep te verschaffen voor het regelen of doseren van de stroom van materiaaldeeltjes. Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een draaiklep, die de desintegratie van bakbare 10 vaste deeltjes die in de klep worden gemanipuleerd, tot een minimum terug te brengen. Een verder doel van de uitvinding is het verminderen van de tendens van de behandelde materiaaldeeltjes te worden opeengehoopt in de binnenste delen van de ruimten tussen de schoepen van de eerder gebruikte van schoepen voorziene rotoren. Nog een ander doel 15 van de uitvinding is het verschaffen van een draaiklep, die nuttig kan worden toegepast voor het regelen van de afvoer van deeltjes uit een reactor, die werkt onder een hoge druk. Andere doeleinden van de uitvinding liggen ten dele voor de hand en zijn ten dele hierna beschreven.

20 In het algemeen worden de doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvinding bereikt door gebruikmaking van een draaiklep met een rotor die is voorzien van een of meer pellets opnemende holten en waarvan de diameter iets kleiner is dan de binnendiameter van het huis, zodat de rotor en het huis te samen een ringvormige ruimte daar-25 tussen begrenzen. Het is duidelijk dat een dergelijke ringvormige ruimte zeer goed in staat is een kanaal te vormen voor de ongecontroleerde stroom van deeltjes daardoor. Volgens de onderhavige uitvinding wordt een dergelijke ongecontroleerde stroom van deeltjes op een hieronder beschreven wijze tot een minimum teruggebracht.

30 De talrijke doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvinding kunnen het best wordt beschreven en toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, die een draaiklep tonen waarin een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is toegepast.

Fig. 1 is een zijaanzicht van de klep; 35 fig, 2 is een verticale doorsnede volgens de lijn II-II in 8105101 - 3 - * fig. 1 en toont de pellets opnemen.de holten van de rotor en de keerplaat aan de omhoog draaiende zijde van de rotor; fig. 3 is een verticale doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 2 en toont de montage van de rotor in het huis; 5 fig. 4 is een doorsnede op een grotere schaal van het rechter deel van de rotor volgens fig. 2; en fig. 5 is een verticale doorsnede soortgelijk aan fig. 2 maar toont een gewijzigde uitvoeringsvorm van de rotor.

Onder verwijzing naar de tekeningen en in het bijzonder 10 naar fig. 1 is de daar getekende draaiklep voorzien van een huis 10, dat bestaat uit de delen 12 en 14 die zijn voorzien van de tegen elkaar aanliggende flenzen 16 resp. 18 die door de bouten 20 aan elkaar zijn bevestigd. De rotor (die niet in fig. 1 is getekend) is bevestigd op een horizontale as 22, die draaibaar in de lagers 24 en 15 26 is gemonteerd. Aan de bovenzijde van het huis bevindt zich een van een flens voorziene inlaat 28, waardoor sponsijzerdeeltjes de klep binnenkomen, en een van een flens voorziene afvoerverbinding 30 is aangebracht aan de onderzijde van het klephuis.

Volgens de figuren 2 en 3 is de rotor 32 voorzien van een 20 trommel 34, die is bevestigd tussen twee ronde zijplaten 36 en 38. Zoals in het bijzonder in fig. 3 is aangegeven, liggen de zijplaten 36 en 38 van de rotor in één vlak met ringen 40 resp. 42, die aan de binnenzijde van het huis 10 zijn bevestigd, waarbij slechts een kleine speling aanwezig is tussen de buitenomtrek van de zijplaten 36 en 38 25 en de binnenomtrek van de ringen 40 resp. 42.

Volgens fig. 2 is op de buitenzijde van de trommel 34 een reeks van afwisselend gesloten en open holten gevormd. Meer in het bijzonder zijn de gesloten holten 44, 46, 48 en 50 symmetrisch rondom de trommel 34 aangebracht en begrenzen tussenliggende ruimten, die de 30 open holten 52, 54, 56 en 58 vormen. De holten 44, 46, 48 en 50 hebben gebogen buitenwanden 60, 62, 64 resp. 66, die concentrisch zijn met de as 22 en de trommel 34. Zoals in de figuren 2 en 3 is aangegeven zijn de buitenwanden van de gesloten holten over een aanzienlijke afstand naar binnen verplaatst ten opzichte van de wand van het huis, om een 35 ringvormige ruimte 68 tussen de rotor en het huis te begrenzen.

8105101 4 \ - 4 -

De breedte van de ringvormige ruimte 68 moet zodanig worden gekozen, dat het vergruizelen van de sponsijzerdeeltjes tussen de rotor en de wand van de inlaatstomp 28 wordt verhinderd. Een kriterium voor het kiezen van de breedte van de ringvormige ruimte 68 is geba-5 seerd op de gemiddelde diameter van de te behandelen deeltjes. Meer in het bijzonder moet de breedte van de ringvormige ruimte 68 groter zijn dan twee maal de diameter van de gemiddelde grootte van de deeltjes om ervoor te zorgen, dat wanneer sponsijzerdeeltjes worden vergruizeld tussen de rotor en de wand van de inlaatstomp 28, dit 10 een klein aantal is. Een alternatief kriterium voor het kiezen van de breedte van de ringvormige ruimte 68 is gebaseerd op de keuze van de r verhouding van de diameter van de rotor tot die van het huis, afhan kelijk van de gewenste capaciteit van de klep, om het vergruizelen van de sponsijzerdeeltjes tot een minimum terug te brengen.

15 Zoals in fig. 2 is aangegeven, liggen de inlaatstomp 28 en de uitlaatstomp 30 verticaal op een lijn met elkaar, maar om redenen die hierna nader zullen worden toegelicht, zijn zij zijdelings verplaatst ten opzichte van het midden van de as 22. ^

Zoals uit fig. 2 blijkt, draait de rotor in tegenkloksgewij-20 ze richting en is een keerplaat aangebracht aan de omhoog draaiende zijde van de rotor, om te verhinderen dat sponsijzerdeeltjes aan deze zijde van de rotor door de ringvormige ruimte 68 vallen (het best in fig. 4 getekend). Uit fig. 4 blijkt, dat de keerplaatinrichting 72 bestaat uit een boogvormige schoen 73, die is opgebouwd uit een beugel 25 of steun 74 en een slijtplaat 75. De beugel 74 is bevestigd op vier stangen, waarvan slechts twee stangen 76 en 78 in fig. 4 zijn getekend. De stangen, die de boogvormige beugel 74 ondersteunen, steken door het huis 10 uit in kasten 80 en 82, die aan de buitenzijde van het huis zijn bevestigd. De stangen 76 en 78 zijn verschuifbaar instelbaar door 30 het huis door middel van de moeren 84 en 86 , teneinde de positie van de beugel 74 ten opzichte van de rotor 32 in te stellen. De kasten 80 en 82 zijn voorzien van pakkingen 88 om lekkage van gas door het huis te verhinderen, wanneer de draaiklep en de reactor waarop de draaiklep is aangebracht, onder hoge druk werken. Zoals hierboven is aangegeven, 35 is op de beugel 74 afneembaar een boogvormige slijtplaat 75 bevestigd, 8105101 - 5 - ? die zodanig is opgesteld dat hij draagt tegen de buitenoppervlakken van de gesloten holten van de rotor. Aan het boveneinde van de beugel 74 bevindt zich een keerplaat 92, die scharnierbaar in het huis is gemonteerd en waarvan het binnenste einde 94 onder voorspanning draagt 5 tegen het boveneinde van de beugel. De constructie is zodanig, dat sponsijzer pellets die de klep door de inlaatstomp 28 binnenkomen, worden verhinderd te stromen door de ringvormige ruimte 68 aan de omhoog draaiende zijde van de rotor.

De wijze waarop de klep werkt kan het best worden be-10 schreven aan de hand van fig. 2. De sponsijzer pellets die door de--leiding 28 binnenkomen, stromen naar beneden in de open holten 54 en 56, maar worden door de scharnierbare keerplaat 92 verhinderd, naar beneden te stromen door de ringvormige ruimte 68 aan de omhoog draaiende zijde van de rotor. Deeltjes, die uit de inlaat 28 in de holte 15 56 stromen zullen in de holte blijven stromen totdat de normale rusthoek van de deeltjes is bereikt. Deze hoek, die in fig. 2 met α is aangegeven, is ongeveer 30° voor een typische massa van sponsijzer pellets. Zoals in fig. 2 is aangegeven, wordt deze rusthoek bereikt voordat de holte 56 geheel met pellets is gevuld en dus is er geen 20 ongecontroleerde stroming van pellets door de ringvormige ruimte 68 aan de naar beneden draaiende zijde van de rotor.

De zijdelingse verplaatsing van de inlaatleiding vervult een belangrijke functie bij het bereiken van het boven beschreven resultaat. Als bijvoorbeeld het midden van de inlaatleiding 28 op een 25 lijn lag met het midden van de as 22, en de afmetingen van de rotor en de inlaatleiding bleven hetzelfde, dan zou de holte 56 worden gevuld tot hij overstroomde en de sponsijzer pellets zouden over de wand 66 van de gesloten holte 50 naar beneden rollen. Ten einde de rusthoek van de pellets te gebruiken, om een beperking in de stroom 30 van pellets in de open holte 56 te bereiken, waarbij de inlaatleiding 28 verticaal boven de as zou zijn gecentreerd, zou het noodzakelijk zijn de diameter van de rotor zeer aanzienlijk te vergroten ten opzichte van de diameter van de inlaatleiding. Met andere woorden, de zijdelingse verplaatsing van de inlaatleiding maakt het gebruik van 35 de normale rusthoek mogelijk als beperking van de stroom van pellets 8105101 - 6 - 5 "5 in de holte 56 bij een rotor met een betrekkelijk kleine diameter.

Omdat de rotor tegen-kloksgewij2e draait zoals in fig. 2 is aangegeven, wordt een hoeveelheid pellets, gedoseerd door de capaciteit van de open holte 56, naar beneden bewogen en afgevoerd door de 5 uitlaatstomp 30. Terwijl de rotor tegeiu-kloksgewijze draait en de gebogen wand 64 van de gesloten holte 68 door zijn zenith draait, neemt de wand een paar pellets mee en voert deze af in de ringvormige ruimte 68 aan de naar beneden draaiende zijde van de rotor. Proeven hebben echter aangetoond, dat op deze wijze slechts een klein gedeel-10 te van de totale hoeveelheid door de klep te hanteren pellets door de ringvormige ruimte 68 stroomt en déze niet gecontroleerde pellets hebben weinig invloed op de nauwkeurigheid, waarneer de klep de hoeveelheid doorstromend materiaal doseert en regelt.

Zoals hierboven is aangegeven, treden bij bekende draaiklep-15 pen van het type, waarbij holten zijn begrenst door radiale schoepen die op afstand van elkaar rondom de rotor zijn opgesteld, enige moeilijkheden op als gevolg van het samenklonteren van de pellets aan de bodems van de holten. Bij de onderhavige constructie hebben de holten 52 t/m 58 gebogen binnenwanden die deel uitmaken van de trommel 34 en 20 deze wanden liggen aan de bodems van de holten op een aanzienlijke afstand van het midden van de klep. Op deze wijze wordt het samenklonteren van de pellets nabij het midden van de rotor en het probleem van het losmaken van dergelijke samengeklonterde pellets vermeden.

De gewijzigde rotor 100 volgens fig. 5 verschilt van de 25 rotor 32 volgens fig. 2, doordat de gesloten holten 44-50 en de open holten 52-58 van de rotor 32 zijn vervangen door een ring van gedeeltelijk gesloten holten 102. Deze holten 102 hebben een gelijke vorm en zijn begrensd door de centrale trommel 104, radiale wanden 106 en gebogen lippen 108, die in omtreksrichting van de voortse wand van 30 elke holte uitsteken in een richting tegengesteld aan de draairichting van de rotor. Gebleken is, dat de rotorconstructie volgens fig. 5 een meer gelijkmatige stroming van de materiaaldeeltjes bewerkstelligt dan die volgens fig. 2.

Uit de bovenstaande beschrijving blijkt, dat de onderhavige 35 uitvinding voorziet in een draaiklepconstructie, waarmee de bovenge- 8105101 - 7 - «r * genoemde doeleinden kunnen worden bereikt. Door het aanbrengen van een ringvormige ruimte met een aanzienlijk volume tussen de buitenomtrek van de rotor en de binnenomtrek van het huis kan tot pellets geperst of korrelvormig materiaal met een bakbare aard worden behan-5 deld zonder overmatig vergruizelen en desinte-greren van de materiaal-deeltjes. Ook is het probleem opgelost, dat wordt veroorzaakt door de tendens van de pellets, samen te klonteren nabij het midden van de rotor, welke samenklontering moeilijk kan worden losgemaakt. Omdat het huis geheel is afgedicht behalve bij de stangen 76 en 78, die zijn 10 voorzien van pakkingen, is de constructie goed geschikt om bij een hoge druk te worden gebruikt. De beugel 74, de slijtplaat 75 en de keerplaat 92 vormen een effectief middel om een ongecontroleerde stroom van pellets aan de anhoog draaiende zijde van de rotor te verhinderen en de slijtplaat 75 kan indien nodig gemakkelijk worden ver-15 vangen om een nauwsluitende passing tot stand te brengen tegen de buitenwanden van de gesloten holten.

Vanzelfsprekend is de bovenstaande beschrijving slechts bedoeld als uitvoeringsvoorbeeld en kunnen talrijke veranderingen worden aangebracht in de beschreven uitvoeringsvormen zonder buiten 20 de omvang van de uitvinding te gaan.

Zo behoeven bijvoorbeeld bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 de omtrekshoeken, die door de gesloten holten en de open holten worden overspannen, niet dezelfde te zijn. Ook kan het aantal, de grootte en de onderlinge afstand van de holten worden gevarieerd 25 en kan de radiale breedte van de ringvormige ruimte 68 over een betrekkelijk groot traject variëren. Andere wijzigingen binnen de omvang van de uitvinding zullen voor een deskundige duidelijk zijn.

8105101

Claims (14)

1. Draaiklep, die kan worden gebruikt voor het regelen van de zwaartekracht van een korrelvormig materiaal, welke klep is voorzien van een huis met een inlaat- en een uitlaatleiding, 5 die zijn verbonden met een bovenste deel respectievelijk een onderste deel daarvan, en van een in hoofdzaak cilindrische rotor die draaibaar om een horizontale as in het huis is gemonteerd, met het kenmerk, dat de rotor zich op een aanzienlijke afstand van de binnenwand van hët huis bevindt, om eai ringvormige ruimte 10 tussen de.rotor en het huis te vormen, welke rotor is voorzien van daarin aangebrachte holten, die zijn geconstrueerd en ingericht voor het opnemen van korrelvormig materiaal dat aan de inlaatlei-ding wordt toegevoerd, en voor het overbrengen van dit materiaal naar de uitlaatleiding.

2. Draaiklep volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ringvormige ruimte groter is dan twee maal de gemiddelde diameter van de deeltjes van het korrelvormige materiaal.

3. Draaiklep volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door een keerplaatinrichting, die is gemonteerd in de ruimte^-tussen de 20 rotor en het huis aan de omhoog draaiende zijde van de rotor, om stroming van korrelvormig materiaal door die ruimte in tegenstroom net de bewegingsrichting van de rotor te verhinderen.

4. Draaiklep volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de rotor is voorzien van een ring van in 25 omtreksrichting opgestelde holten op een aanzienlijke afstand van de binnenwand van het huis, waarbij ten minste een van de holten aan zijn radiaal buitenste wand open is om een verbinding te vormen met de ruimte tussen de rotor en het huis, waarbij bij de draaiing van de rotor korrelvormig materiaal, dat aan de inlaatleiding wordt 30 toegevoerd, met een geregelde snelheid wordt overgebracht naar de uitlaatleiding.

5. Draaiklep volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de holten in de ring afwisselend gesloten en radiaal open zijn.

6. Draaiklep volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat 35 alle holten van de rotor in radiale richting open zijn.

7. Draaiklep volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 8105101 <*· ·>· -9- de holten zijn begrensd door op afstand van elkaar staande radiale wanden en dat de wanden zijn voorzien van gebogen lippen die van de wanden uitsteken in een richting tegengesteld aan de draairichting van de rotor, om de holten gedeeltelijk te sluiten.

8. Draaiklep volgens de conclusies 4 t/m 7, met heb kenmerk, dat de bodems van de holten gebogen zijn en een cilinder vormen die concentrisch ten opzichte van de rotor.

9. Draaiklep volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inlaat- en de uitlaatleiding vertikaal op 10 één lijn liggen en zijdelings zijn verplaatst ten opzichte van de hartlijn van de rotor.

10. Draaiklep volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de keerplaatinrichting is voorzien van een schamierbare plaat, die in horizontale richting van gelijke omvang is met de holten van 15 de rotor.

11. Draaiklep volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de keerplaatinrichting is voorzien van een boogvormige schoen, die is opgesteld in de genoemde ringvormige ruimte en die draagt tegen de radiaal buitenste delen van de holten aan de omhoog draaiende 20 zijde van de rotor, en van een schaznierbare keerplaat, die in die ruimte is gemonteerd en die door middel van de zwaartekracht onder voorspanning in aanraking wordt gebracht met het boveneinde van de boogvormige schoen.

12. Draaiklep volgens conclusie 11, gekenmerkt door 25 instelorganen voor het radiaal verstellen van de boogvormige schoen.

13. Draaiklep volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de boogvormige schoen is voorzien van een boogvormig steunorgaan en van een vervangbare slijtplaat.

14. Draaiklep, in hoofdzaak zoals beschreven in de be schrijving en/of weergegeven in de tekening. 8105101