WO2024056721A1 - Dichtung für einen drehrohrofen - Google Patents

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WO2024056721A1
WO2024056721A1 PCT/EP2023/075123 EP2023075123W WO2024056721A1 WO 2024056721 A1 WO2024056721 A1 WO 2024056721A1 EP 2023075123 W EP2023075123 W EP 2023075123W WO 2024056721 A1 WO2024056721 A1 WO 2024056721A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing surface
sealing
rotary tube
housing
seal
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075123
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Osburg
Jochen Altfeld
Constantin KIMMIG
Martin Uhde
Tommy SCHAFRAN
Peter RICKERT
Original Assignee
thyssenkrupp Polysius GmbH
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from LU103007A external-priority patent/LU103007B1/de
Application filed by thyssenkrupp Polysius GmbH, Thyssenkrupp Ag filed Critical thyssenkrupp Polysius GmbH
Publication of WO2024056721A1 publication Critical patent/WO2024056721A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/22—Rotary drums; Supports therefor
    • F27B7/24—Seals between rotary and stationary parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F27D2099/0078—Means to minimize the leakage of the furnace atmosphere during charging or discharging

Definitions

  • the invention relates to a seal for a rotary kiln.
  • Rotary kilns are used, for example, in the cement industry.
  • the cement industry has high CCh emissions because, in addition to the CO2 from the fuel, CO2 from the starting material, such as lime, is also released during burning. Therefore, the current effort is to then separate the CO2 and not allow it to enter the environment.
  • One technology for this, the so-called oxyfuel technology relies on using oxygen that is as pure as possible for the process. The oxygen is converted into carbon dioxide, so that in the end the gas mixture would ideally consist of water and carbon dioxide. In practice, this cannot be achieved with this level of purity. However, every reduction of inert gas, for example nitrogen, ultimately reduces the effort required for separation. Therefore, any unwanted gas entry into the process is negative.
  • a point at which air can get into the device and thus into the process is, for example, the end of the rotary kiln (or both ends).
  • the rotating rotary kiln comes into contact with the fixed apparatus.
  • the rotary kiln can deform or bend to a certain extent, for example due to temperature and load, so for example a wobbling movement can occur at the end of the rotary kiln when rotating. This means, among other things, that the angle between the rotary tube and the housing is not constant.
  • a longitudinal and circumferential expansion can occur due to heating.
  • a seal for a rotary kiln is known from EP 274 090 A2.
  • a seal for rotary kilns is known from DE 1 192 967 B.
  • a device for sealing a gap is known.
  • a barrier medium seal for rotary kilns is known from DE 43 03 298 C1.
  • the sealing systems known from the prior art offer sufficient sealing in order to reduce thermal losses, for example.
  • thermal losses for example.
  • the gas tightness of the seal as well as its durability and reliability can be improved.
  • the object of the invention is to provide a seal which enables the rotary kiln to be sealed as well as possible, in particular against the penetration, in particular of air, into the kiln.
  • the device according to the invention for the thermal treatment of a mineral material has a rotary kiln. It is preferably a rotary kiln for producing cement clinker.
  • the device serves to operate the rotary kiln with oxygen that is as enriched as possible in order to then be able to separate the resulting carbon dioxide in a cost-effective manner so that it is not released into the atmosphere. This requires that the penetration of air from the environment and thus, for example, nitrogen (and argon) should be reduced as much as possible.
  • the device is according to the Oxyfuel process operated.
  • the device has a fixed housing and a rotatable rotating tube. The housing is rigid and represents the transition between the rotary kiln and the other equally rigid system components.
  • the housing includes the furnace head (or the furnace inlet).
  • the device can preferably also have two housings, one at each end of the rotary tube.
  • the rotary tube usually has a slight gradient of, for example, approx. 3 to 4%.
  • the rotary tube is rotatably connected to the housing in such a way that the flow of material is guaranteed.
  • the connection is usually very open (with a large compensation area, i.e. a loose connection) to compensate for movements of the rotary tube. It is essential that the solid stream and largely the gas stream are passed through the connection.
  • a rotary tube seal is arranged between the rotary tube and the housing.
  • the rotary tube seal conventionally means that as little of the cold ambient gases as possible can penetrate and thus cause cooling.
  • the rotary kiln seal is not part of the rotary kiln or the housing, but is simply its own separate component.
  • the rotary tube seal is arranged in a ring around the rotary kiln.
  • the rotary tube has a first sealing surface.
  • the housing also has a second sealing surface.
  • the first sealing surface and the second sealing surface are arranged essentially at right angles to one another with respect to a surface through the axis of rotation of the rotary tube.
  • the perpendicularity can only be given in relation to the cross section, since one represents a flat surface and the other represents the surface of a cylinder jacket (or a surface parallel to the cylinder jacket).
  • the rotary tube seal is between the first sealing surface and the second sealing surface arranged.
  • the rotary tube seal has a third sealing surface and a fourth sealing surface. The third sealing surface and the fourth sealing surface are arranged at right angles to one another and are firmly connected to one another.
  • the first sealing surface is arranged opposite the third sealing surface and the second sealing surface is arranged opposite the fourth sealing surface.
  • the first sealing surface and the third sealing surface are ideally plane-parallel and the second sealing surface and the fourth sealing surface are ideally plane-parallel.
  • the ideal case therefore refers to the planned perfect optimal state.
  • the first sealing surface, the second sealing surface, the third sealing surface and the fourth sealing surface have the geometric shape of a circular ring, a truncated cone shell or a cylinder shell. For example, two have the shape of a circular ring and two have the shape of a cylindrical shell, or all four have the shape of a truncated cone.
  • Essentially perpendicular in the sense of the invention means that the angle is 90° ⁇ 7°, preferably 90° ⁇ 5°, particularly preferably 90° ⁇ 3°.
  • the essentially rectangular arrangement results in a high degree of flexibility.
  • the two sealing surfaces arranged perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube can move against each other transversely to the axis of rotation and the two sealing surfaces arranged coaxially to the axis of rotation of the rotary tube can also move against one another along the axis of rotation.
  • a wobbling movement of the rotary tube can lead to a deviation from the coaxial arrangement. This means that by arranging two pairs of sealing surfaces arranged parallel to one another, the pairs being arranged essentially at right angles to one another, even a large wobbling movement of the rotary tube can be compensated for while maintaining the sealing effect.
  • the adjacent sealing surfaces are then no longer exactly parallel to one another, but only essentially parallel to one another, which in the sense of the invention means that the deviation from parallelism is ⁇ 7 °, preferably ⁇ 5 °, particularly preferably ⁇ 3 ° , lies. This not only makes it possible to reduce heat loss as usual minimize, but in particular to prevent as much as possible the penetration of nitrogen in particular at this point.
  • the first sealing surface and the third sealing surface can be annular (cylindrical) and the second sealing surface and the fourth sealing surface can be disc-shaped.
  • the first sealing surface either on the surface of the rotary tube, but preferably at a distance from this surface coaxially surrounds the rotary tube and is itself coaxially surrounded by the third sealing surface.
  • a displacement between the first sealing surface and the third sealing surface can take place along the sealing surfaces and thus, in a first approximation, parallel to the axis of rotation of the rotary tube.
  • the second sealing surface is arranged in a disk shape (and slightly tilted from the vertical arrangement due to the inclination of the rotary tube) on the housing.
  • the fourth sealing surface is arranged plane-parallel, so that a movement perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube can be compensated between the second sealing surface and the fourth sealing surface.
  • the second alternative arrangement essentially represents a rotation of all sealing surfaces by 90°.
  • the first sealing surface and the third sealing surface are arranged in a disk shape.
  • the first sealing surface can be placed perpendicularly onto the surface of the rotary tube, in particular welded or screwed on. This results in a comparatively simple construction of the first sealing surface.
  • the second sealing surface and the fourth sealing surface are annular.
  • the second sealing surface is designed as a tube with a larger tube diameter than the rotary tube and is connected directly to the housing.
  • the rotary tube has a radial wobble, i.e. a movement around the axis, the stove pipe seal being designed to follow the radial wobble of the stove pipe, the radial wobble of the stove pipe being at least ⁇ 100 mm, preferably at least ⁇ 35 mm, more preferably at least ⁇ 15 mm, particularly preferably at least ⁇ 5 mm. If the rotary tube only has two bearings, a value of at least ⁇ 100 mm is preferred; if the rotary tube has three bearings, a value of at least ⁇ 35 mm is preferred.
  • the deflection of the stove pipe from the perfect circular shape with the axis of rotation in the middle to the outside is seen as a wobble.
  • sealing surfaces arranged perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube must be designed to shift relative to one another by this value.
  • sealing surfaces, which are arranged essentially parallel to the axis of rotation of the rotary tube must be able to compensate for a deviation in parallelism to one another resulting from this displacement.
  • a wobble of ⁇ 150 mm, preferably ⁇ 100 mm is not exceeded.
  • the rotary tube has a fifth sealing surface.
  • the rotary tube seal has a sixth sealing surface.
  • the first sealing surface and the fifth sealing surface are plane-parallel and the third sealing surface and the sixth sealing surface are plane-parallel.
  • the rotary tube has an axial plan deviation of at least ⁇ 1 mm, preferably of at least ⁇ 10 mm, particularly preferably of at least ⁇ 20 mm.
  • the rotary tube does not have a flat, round cross-section at the end, but rather a corresponding displacement. This has a direct influence on the sealing surfaces, for example particularly strongly if the first sealing surface is arranged perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube.
  • the rotary tube has a change in length between 0 mm and 500 mm, preferably 0 mm to 750 mm, between the cold state (ambient temperature) and the operating temperature (or to the current temperature during operation, which usually fluctuates around a target temperature) .
  • the sealing surfaces arranged parallel to the axis of rotation of the rotary tube are designed to compensate for this offset when starting up and shutting down or during operation.
  • at least one of the two sealing surfaces is designed to be correspondingly long (preferably the first sealing surface or the second sealing surface) so that a lateral displacement of the other sealing surface (preferably the third sealing surface or the fourth sealing surface) can take place.
  • the rotary tube seal has at least a first sealing element on the third sealing surface and at least a second sealing element on the fourth sealing surface.
  • the rotary tube seal preferably has at least one third sealing element on the third sealing surface and at least one fourth sealing element on the fourth sealing surface.
  • the rotary tube seal has a first gas supply and a second gas supply.
  • the first gas supply is designed to supply gas into the volume enclosed by the first sealing surface, the third sealing surface, the first sealing element and the third sealing element.
  • the second gas supply is designed to supply gas into the volume enclosed by the second sealing surface, the fourth sealing surface, the second sealing element and the fourth sealing element.
  • CO2 cold process gas
  • the rotary tube seal has at least one third sealing element on the third sealing surface.
  • a flexible surface element is arranged between the fourth sealing surface and the housing.
  • the first sealing surface and the third sealing surface are annular and the second sealing surface and the fourth sealing surface are disc-shaped, i.e. the fourth sealing surface is arranged parallel to the rotary tube.
  • the sealing between the second sealing surface and the fourth sealing surface can be carried out more easily.
  • a single second sealing element may be sufficient here. This can reduce complexity.
  • a flexible surface element is additionally arranged between the fourth sealing surface and the housing.
  • a flexible surface element is something like a film, a fabric or the like, which has mobility and can therefore follow the movements of the fourth sealing surface and still creates a seal, i.e. prevents or at least significantly restricts an unhindered gas flow.
  • the fact that only one sealing element is arranged between the second sealing surface and the fourth sealing surface makes slight tilting easier without this affecting the sealing effect.
  • the rotary tube seal has a first gas supply and a second gas supply.
  • the first gas supply is designed to supply gas into the volume enclosed by the first sealing surface, the third sealing surface, the first sealing element and the third sealing element.
  • the second gas supply is designed to supply gas into the second sealing surface, the fourth sealing surface, the second sealing element, the housing and the flexible surface element.
  • CO2 cold process gas, for example from the gas stream behind the preheater, or the like. In the event of a leak, only CO2 or gas that is already present in the process gets into the rotary kiln. This does not make the subsequent separation of CO2 more difficult.
  • a flexible heat-resistant material is arranged between the fourth sealing surface and the second sealing element.
  • the flexible heat-resistant material can, for example, and in particular be mineral wool. Mineral wool is readily available. It can also be a ceramic fabric or the like. It is essential that the flexible heat-resistant material has a certain flexibility in order to generate pressure to stabilize the second sealing element. In addition, the flexible heat-resistant material must be sufficiently temperature stable in order to be able to withstand the comparatively high temperatures that arise due to the immediate proximity to the rotary kiln.
  • the second sealing element is a sealing cord.
  • the device has force generating devices.
  • the force generating devices are arranged above the sealing elements in such a way that the sealing elements are pressed against the opposite sealing surface by the force generating devices.
  • each annular sealing element is in contact with a plurality of force generating devices.
  • a ring element can be arranged between the sealing element and the force generating device.
  • the ring element for example made of metal, ensures a flat distribution of the punctiform force generated by the force generating devices.
  • the ring element can be made in one piece, but also in several parts, in particular from two to 75 ring element components.
  • a force generating device can have a spring.
  • a force generating device can be screwably connected to the sealing surface, whereby, for example, wear of the sealing element can be compensated for by screwing it in. At the same time, the wear can then be observed via the position of the force generating device - the further the force generating device is positioned inwards, the more the sealing element is worn.
  • a control element can be arranged above the force generating devices, for example in Form of a rope or cable, which surrounds all force generating devices in a ring. The control element is designed to apply force to the force generating devices.
  • the third sealing surface and/or the fourth sealing surface has a first side element and a second side element.
  • the side elements are arranged in such a way that the sealing elements can be replaced after the side elements have been removed. This simplifies maintenance.
  • a removable side wall for example, can be viewed as a side element. This is particularly preferred for the sealing surface that runs coaxially to the rotary tube.
  • the side element is moved along the axis of rotation to release the sealing element so that it can be replaced. The side element is then brought back into position and thus fixes the sealing element.
  • the third sealing surface and/or the fourth sealing surface has a spacer element.
  • the spacer element can be designed, for example, as a ring, as a rope, as a pin, as a wear element or as balls.
  • the force is guided through the spacer element, which can reduce wear on the sealing elements.
  • centering can be achieved in relation to the spacer element and the sealing elements. The sealing element then only needs to be pressed with the force necessary for sealing.
  • the spacer element is at least partially rounded, in the simplest case it has a round cross section. This makes it possible to compensate for tilting of the rotary tube, so that parallelism between the first sealing surface and the third sealing surface or between the second sealing surface and the fourth sealing surface, which is no longer present due to a wobbling movement of the rotary tube, can be compensated for in a simple manner.
  • the third sealing surface or fourth sealing surface which is arranged essentially parallel to the rotary tube, has a curvature and is therefore not flat.
  • the device has a pressing device.
  • the pressing device is in particular firmly connected to the housing or the foundation.
  • the pressing device is connected via a force-generating pressing element to the third sealing surface or fourth sealing surface, which is perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube. This allows the force required for sealing to be generated in a simple manner.
  • the device has a pressing device.
  • the pressing device is firmly connected to the rotating tube.
  • the pressing device is connected via a force-generating pressing element to the third sealing surface or fourth sealing surface, which is essentially perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube.
  • the device has a gas cooling device for cooling the third sealing surface and/or the fourth sealing surface.
  • the first sealing surface and/or the second sealing surface is preferably also cooled.
  • the temperature of the gases in the rotary tube typically exceeds 1000°C, so cooling can help improve sealing and reduce wear.
  • the cooling and the associated reduced temperatures also enable the use of other, less heat-resistant materials for the sealing elements.
  • the rotary tube seal is gimballed on the housing. This suspends the rotary tube seal and its weight compensated by the counterweight, so that the weight of the rotary kiln seal is at least not completely transferred to the rotary tube and / or the housing via the third sealing surface and / or fourth sealing surface. This can significantly reduce wear.
  • the rotary tube seal is gimballed on the foundation. This also includes support via external components. As a result, the rotary tube seal is suspended or supported, so that the weight of the rotary kiln seal is at least not completely transferred to the rotary tube and/or the housing via the third sealing surface and/or fourth sealing surface. This can significantly reduce wear.
  • the rotary tube seal is connected to counterweights via a cable.
  • the rotary tube seal is suspended and its weight is compensated for by the counterweight, so that the weight of the rotary kiln seal is at least not completely transferred to the rotary tube and/or the housing via the third sealing surface and/or fourth sealing surface.
  • the rotating tube direction can be connected to two counterweights via two cable pulls, preferably one each on the side of the rotating tube.
  • a dust outlet is arranged between the housing and the second sealing surface at the lowest position. This makes it possible to easily remove the dust discharged from the rotary tube.
  • the rotary tube seal has a dust outlet. This is preferred if the rotary tube seal encloses a very low-lying area. This makes it possible to easily remove the dust discharged from the rotary tube.
  • the device has an internal gas supply.
  • the internal gas supply is arranged in the area between the rotary tube, rotary tube seal and housing.
  • the internal gas supply serves in particular to stir up dust again and remove it from the area.
  • the internal gas supply can also only be operated in pulses, for example.
  • the first sealing surface and/or the second sealing surface has a wear plate.
  • the wear plate serves to prevent wear of the first sealing surface and/or the second sealing surface due to the sealing elements. If necessary, the wear plate can be replaced without the load-bearing properties of the first sealing surface and/or the second sealing surface being impaired.
  • first sealing surface and/or the second sealing surface are designed to be screwed or welded in segments.
  • a dust sealing element is arranged behind and adjacent to the second sealing surface and the fourth sealing surface. This is particularly preferred if a flexible surface element is arranged behind the dust sealing element.
  • the main purpose of the dust sealing element is to minimize the escape of dust into the gap.
  • the dust sealing element is preferably designed in a ring shape, preferably with an approximately round cross section.
  • the dust sealing element has a glass fiber fabric.
  • the dust sealing element can have a metal mesh, particularly on the surface. Inside, the dust sealing element can also be filled with metal wool, for example, and thus obtain a comparatively solid but at the same time adaptable external shape.
  • FIG. 10 A first, simplified overall representation is shown in FIG.
  • the rotary tube 10 is arranged between two housings 20, which represent the inlet and outlet. In the example shown, the solids flow would flow from the top left to the bottom right, the gas flow from the bottom right to the top left.
  • a combustion device for generating the necessary thermal energy is usually also arranged in the right housing 20.
  • the rotary tube 10 itself is often mounted on two or more bearings and is driven on at least one of these bearings and thus rotated.
  • Part of the cross section is shown perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube 10, with only a small section of the lower part of the rotary tube 10 and a part of the housing 20 being shown.
  • the rotary tube seal 50 shown would, in a first approximation, be arranged rotationally symmetrically about the axis of rotation of the rotary tube 10.
  • FIG. 2 shows a first example in which the first sealing surface 30 runs parallel to the furnace pipe 10 and the second sealing surface 40 runs perpendicular to the axis of rotation of the rotary pipe 10.
  • a fluid preferably a gas, for example air or carbon dioxide
  • the second sealing surface 40 is arranged at a distance from the housing 20. On the one hand, this allows the inclination of the rotary tube 10 (not shown here) to be compensated for.
  • the device can have a protective device 130, for example a dust protection plate.
  • the protective device 130 can be, for example, a dust protection plate or a heat protection plate on the outlet side of the rotary tube, or, for example, an overflow protection, heat protection or a dust protection on the inlet side of the rotary tube.
  • the rotary tube seal 50 is arranged between the first sealing surface 30 and the second sealing surface 40.
  • the rotary tube seal 50 has a third sealing surface 60 which is arranged parallel to the first sealing surface 30 and a fourth sealing surface 70 which is arranged at right angles to the third sealing surface 60 and which in turn is arranged parallel to the second visible surface 40. If a wobbling movement of the rotary tube 10 now occurs, the third sealing surface 60 can move parallel to the first sealing surface 30, i.e. coaxially to the axis of rotation of the rotary tube 10, and at the same time the fourth sealing surface 70 can move perpendicular to the axis of rotation of the rotary tube parallel to the second sealing surface 40 .
  • the sealing effect is therefore also ensured even if the rotary tube 10 is deformed and therefore has a wobbling movement.
  • the rotary tube 10 can tilt in the area shown, so that the first sealing surface 30 and the third sealing surface 60 are then no longer exactly plane-parallel. However, this tilting can be compensated for via the round spacer element 100 and the sealing elements 80, so that the sealing effect is maintained.
  • the third sealing surface 60 and the fourth sealing surface 70 each have two circumferential sealing elements 80.
  • the third sealing surface 60 has removable side elements 91 and the fourth sealing surface 70 has removable side elements 92.
  • the side elements 91 of the third sealing surface 60 are at a distance from the first sealing surface 30.
  • the spacer element 100 takes over the frictional connection function and enables good sealing between the first sealing surface 30 and the third sealing surface 60 via the round surface, even when the first sealing surface 30 is tilted.
  • the side elements 92 of the fourth sealing surface 70 are longer and thus take over the adhesion function, so that a spacer element 100 can be dispensed with.
  • the third sealing surface 60 has a spacer element 100, for example a steel cable.
  • the spacer element 100 can also serve for centering.
  • the spacer element 100 is therefore arranged in the example shown and preferably centrally in the third sealing surface 60.
  • the fourth sealing surface 40 is pressed against the second sealing surface 40 by means of a pressing device 110.
  • the pressing device 110 can be, for example, a tension spring or a pneumatic cylinder.
  • three to thirty-two, preferably four to twenty-four pressing devices 110 can be present in order to generate the most uniform force possible.
  • Fig. 3 shows a second example, which differs from the first example in particular in that the first sealing surface 30 is placed as an annular disk on the rotary tube 10. Accordingly, the third sealing surface 60 is also arranged vertically.
  • the second sealing surface 40 is designed as a cylinder jacket and has a larger diameter than the rotary tube 10.
  • the pressing device 110 in this case can be designed, for example, as a compression spring or as a pneumatic cylinder in order to press the third sealing surface 60 against the first sealing surface 30.
  • the dust outlet is arranged in the rotary tube seal 50, preferably close to the lowest point of the interior space that is being formed.
  • Fig. 4 shows a third example, which lies between the first example shown in Fig. 2 and the second example shown in Fig. 3.
  • all sealing surfaces 30, 40, 60, 70 are inclined by 45°.
  • the first sealing surface 30 is perpendicular to the second sealing surface 40.
  • the advantage of this embodiment is that the weight or the force generated by the pressing device 110 is transmitted evenly to the third sealing surface 60 and the fourth sealing surface 70.
  • both the third sealing surface 60 and the fourth sealing surface 70 have a round spacer element 100. If a wobbling movement of the rotary tube 10 causes a tilt, the angle is distributed on both sides, so that the deviation from the plane-parallel arrangement is reduced.
  • FIG. 5 shows an example of a first sealing surface 30 and a third sealing surface 60 in detail, as shown in the first example in FIG. 2.
  • the fourth sealing surface 70 could also be constructed analogously in the second example shown in FIG.
  • a ring element 82 is arranged behind the sealing element 80, for example a metal band.
  • Force generating devices 84 for example springs, which can be screwed into the third sealing surface 60, press on the ring element 82. This punctual force is evened out via the ring element 82, so that the sealing element 80 is pressed evenly against the first sealing surface 30.
  • the wear of the sealing element 80 can be visually recognized from the outside.
  • the force generating device 84 can have a measuring device to automatically record the position and thus the wear.
  • a gas supply 150 is shown, via which, for example, carbon dioxide or process gas can be introduced into the enclosed volume 140.
  • this creates an excess pressure in the enclosed volume 140 relative to the surroundings and to the furnace pipe 10, so that this introduced gas escapes in the event of a leak. This reliably prevents penetration, particularly of nitrogen, as far as possible.
  • a leak for example in the event of a defect in a sealing element, can be detected immediately based on the resulting gas flow through the gas supply 150.
  • Fig. 6 shows the first example with a rotary tube 10 tilted due to (thermal) deformation, which results in a wobbling movement. Because the end of the rotary tube 10 has now been moved downwards at the right end, on the one hand the entire Rotary tube seal 50 shifted downwards, which can be clearly seen from the fact that the fourth sealing surface 70 is no longer arranged centrally on the second sealing surface 40. On the other hand, the first sealing surface 30 and the third sealing surface 60 are no longer exactly parallel to one another. However, due to the round shape of the spacer element 100 and the pressed sealing element 80, the sealing effect remains.
  • FIG. 7 A fourth example is shown in FIG. 7, which differs in some points from the second example shown in FIG. 3.
  • the rotary tube seal 50 here has a very rough LI shape. While the third sealing surface 60 is designed as in the second example, the fourth sealing surface 70 only has one sealing element 80, the sealing element 80 being designed as a sealing cord. In order to prevent the sealing cord from sagging, especially on the underside, mineral wool 160 is arranged under the sealing cord.
  • a flexible surface element 170 is arranged between the fourth sealing surface 70 and the housing 20. This makes it possible to tilt the fourth sealing surface 70 against the second sealing surface 40 and at the same time creates a gas space through the combination of the sealing cord and the flexible surface element 170, which can be filled with a sealing gas, for example. At the same time, a good seal can also be achieved between the first sealing surface 30 and the third sealing surface 60 due to the U-shape in a compact design by the pressing device 110.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Drehrohrofen, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (20) und ein Drehrohr (10) aufweist, wobei das Drehrohr (10) drehbar mit dem Gehäuse (20) verbunden ist, wobei zwischen Drehrohr (10) und Gehäuse (20) eine Drehrohrdichtung (50) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrohr (10) eine erste Dichtfläche (30) aufweist, wobei das Gehäuse (20) eine zweite Dichtfläche (40) aufweist, wobei die erste Dichtfläche (30) und die zweite Dichtfläche (40)bezogen auf einen Längsquerschnitt durch die Drehachse des Drehrohres (10) im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei die Drehrohrdichtung (50) zwischen der ersten Dichtfläche (30) und der zweiten Dichtfläche (40) angeordnet ist, wobei die Drehrohrdichtung (50) eine dritte Dichtfläche (60) und eine vierte Dichtfläche (70) aufweist, wobei die erste Dichtfläche (30) der dritten Dichtfläche (60) gegenüberliegend und die zweite Dichtfläche (40) der vierten Dichtfläche (70) gegenüberliegend angeordnet sind.

Description

Dichtung für einen Drehrohrofen
Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für einen Drehrohrofen.
Drehrohröfen werden beispielsweise in der Zementindustrie eingesetzt. Die Zementindustrie hat eine hohe CCh-Emission, da zusätzlich zu dem aus dem Brennstoff stammenden CO2 auch CO2 aus dem Edukt, beispielsweise Kalk, beim Brennen freigesetzt wird. Daher ist derzeit das Bestreben, das CO2 anschließend abzutrennen und nicht in die Umwelt gelangen zu lassen. Eine Technik hierfür, die sogenannte Oxyfuel- Technologie, setzt auf Einsatz von möglichst reinem Sauerstoff für den Prozess. Der Sauerstoff wird zu Kohlenstoffdioxid umgesetzt, sodass am Ende idealerweise das Gasgemisch aus Wasser und Kohlenstoffdioxid bestünde. Praktisch ist dieses in dieser Reinheit nicht zu realisieren. Jede Reduktion von Inertgas, beispielsweise Stickstoff, reduziert aber am Ende die Aufwände zur Abtrennung. Daher ist jeder nicht gewollte Gaseintrag in das Verfahren negativ.
Ein Punkt, an dem Luft in die Vorrichtung und damit in das Verfahren gelangen kann, ist zum Beispiel das Ende des Drehrohrofens (beziehungsweise beide Enden). Hier stößt der sich drehende Drehrohrofen an die feste Apparatur. Hinzu kommt, dass sich der Drehrohrofen, beispielweise durch Temperatur und Belastung in gewissem Umfang verformen oder durchbiegen kann, es also beispielsweise zu einer Taumelbewegung am Ende des Drehrohrofens beim Drehen kommen kann. Damit ist unter anderem auch der Winkel zwischen dem Drehrohr und dem Gehäuse nicht konstant. Zusätzlich kann beispielswiese eine Längen- und Umfangsdehnung aufgrund Erwärmung erfolgen.
Aus der EP 274 090 A2 ist eine Dichtung eines Drehrohrofens bekannt.
Aus der DE 10 2009 058 311 A1 ist ein Industrieofen mit einem Drehrohrofen bekannt.
Aus der DE 1 192 967 B ist eine Abdichtung für Drehöfen bekannt.
Aus der DE 31 14 695 A1 ist eine Vorrichtung zum Abdichten eines Spaltes bekannt. Aus der DE 43 03 298 C1 ist eine Sperrmediumdichtung für Drehrohröfen bekannt.
Neben der klassischen Zementindustrie ist derzeit auch das Brennen von Gips, insbesondere von bei der Phosphorsäureherstellung anfallendem Gips ein wichtiges Thema, da dort ein einfaches Deponieren oder Verklappen des anfallenden Gipses eben nicht mehr möglich sein soll. Somit ist eine der sinnvollen Verwendungen ein Brennen des Gipses zu Klinker. Dabei wird eben nicht CO2, sondern SO3 als Gas erzeugt, welches dann als Schwefelsäure dem Phosphorsäureprozess wieder zugeführt werden kann. Da bei diesem Prozess eben große Mengen SO3 in der Gasphase erzeugt werden, ist ebenfalls eine sehr gute Abdichtung gegen die Umgebung notwendig, um eine unkontrollierte Freisetzung des SO3 zu verhindern.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungssysteme bieten beispielsweise eine ausreichende Abdichtung, um beispielsweise thermische Verluste zu reduzieren. Für eine anschließende CO2-Abtrennung ist die Gasdichtigkeit der Abdichtung sowie dessen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit jedoch verbesserungsfähig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung bereitzustellen, die eine möglichst gute Abdichtung des Drehrohrofens, insbesondere gegen das Eindringen, insbesondere von Luft, in den Ofen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung, sowie den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Materials weist einen Drehrohrofen auf. Bevorzugt handelt es sich um einen Drehrohrofen zur Herstellung von Zementklinker. Insbesondere dient die Vorrichtung dazu, den Drehrohrofen mit möglichst angereichertem Sauerstoff zu betreiben, um anschließend in kostengünstiger Weise das entstandene Kohlenstoffdioxid abtrennen zu können, damit dieses nicht in die Atmosphäre abgegeben wird. Dieses erfordert, dass das Eindringen von Luft aus der Umgebung und somit beispielsweise von Stickstoff (und Argon) möglichst reduziert werden soll. Insbesondere wird die Vorrichtung nach dem Oxyfuel-Verfahren betrieben. Die Vorrichtung weist ein feststehendes Gehäuse und ein drehbares Drehrohr auf. Das Gehäuse ist starr und stellt den Übergang zwischen dem Drehrohr und den weiteren ebenfalls starren Anlagenbestandteilen dar. Wesentlich ist somit der Material- und Gasübergang zwischen dem Gehäuse und dem Drehrohrofen, wobei die Verbindung so ist, dass das Material und das Gas zwischen dem Gehäuse und dem Drehrohrofen geführt wird, der Drehrohrofen aber gleichzeitig genug Spiel hat, um sich zu drehen und auch in gewissem Umfang sich verformen kann. Beispielsweise umfasst das Gehäuse den Ofenkopf (oder den Ofeneinlauf). Die Vorrichtung kann bevorzugt auch zwei Gehäuse aufweisen, eines an jedem Ende des Drehrohrs. Das Drehrohr weist üblicherweise ein schwaches Gefälle von beispielsweise ca. 3 bis 4 % auf. Zusätzlich kann es vorkommen, dass das meist sehr lange Drehrohr sich teilweise durchbiegt (beispielsweise aufgrund von Wärmeeinfluss), was zusätzlich zu einer Taumelbewegung des Drehrohrs im Bereich des Gehäuses führen kann. Das Drehrohr ist drehbar an dem Gehäuse derart verbunden, dass der Materialfluss gewährleistet ist. Die Verbindung ist üblicherweise sehr offen (mit einem großen Ausgleichsbereich, also eine lose Verbindung), um Bewegungen des Drehrohrs zu kompensieren. Wesentlich ist, dass der Feststoffstrom und größtenteils der Gasstrom durch die Verbindung geführt werden. Eine direkte, mechanische Verbindung zwischen dem Drehrohr und dem Gehäuse muss nicht gegeben sein und ist oft auch nicht vorhanden. Daher ist zwischen Drehrohr und Gehäuse eine Drehrohrdichtung angeordnet. Die Drehrohrdichtung führt herkömmlicherweise dazu, dass insbesondere möglichst wenig der kalten Umgebungsgase eindringen können und so eine Abkühlung bewirken würden. Die Drehrohrdichtung ist nicht Bestandteil des Drehrohrofens oder des Gehäuses, sondern ist eben ein eigenes getrenntes Bauteil. Die Drehrohrdichtung ist ringförmig um den Drehrohrofen angeordnet.
Erfindungsgemäß weist das Drehrohr eine erste Dichtfläche auf. Weiter weist das Gehäuse eine zweite Dichtfläche auf. Die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche sind bezogen auf eine Fläche durch die Drehachse des Drehrohres im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet. Die Rechtwinkligkeit kann nur bezogen auf den Querschnitt gegeben sein, da eines eine ebene Fläche und das andere die Oberfläche eines Zylindermantels (oder eine Oberfläche parallel zum Zylindermantel) darstellt. Die Drehrohrdichtung ist zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche angeordnet. Die Drehrohrdichtung weist eine dritte Dichtfläche und eine vierte Dichtfläche auf. Die dritte Dichtfläche und die vierte Dichtfläche sind rechtwinklig zueinander angeordnet und fest miteinander verbunden. Die erste Dichtfläche ist der dritten Dichtfläche gegenüberliegend und die zweite Dichtfläche ist der vierten Dichtfläche gegenüberliegend angeordnet. Die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche sind im Idealfall planparallel und die zweite Dichtfläche und die vierte Dichtfläche sind im Idealfall planparallel. Im Idealfall heißt im Sinne der Erfindung im geplanten Zustand, ohne beispielsweise eine Verbiegung oder thermische Ausdehnung des Drehrohrofens. Durch solche Veränderungen der Bauteile wird es im laufenden Betrieb zunehmend zu Abweichungen von diesem Idealfall kommen. Der Idealfall bezieht sich somit auf den geplanten perfekten Optimalzustand. Die erste Dichtfläche, die zweite Dichtfläche, die dritte Dichtfläche und die vierte Dichtfläche weisen die geometrische Form eines Kreisrings, eines Kegelstumpfmantels oder eines Zylindermantels auf. Beispielsweise weisen zwei die Form eines Kreisringes und zwei die Form eines Zylindermantels auf oder alle vier weisen die Form eines Kegelstumpfmantels auf.
Im Wesentlichen senkrecht bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der Winkel 90 ° ± 7 °, bevorzugt 90 ° ± 5 °, besonders bevorzugt 90 ° ± 3 °, beträgt.
Durch die im Wesentlichen rechtwinklige Anordnung ergibt sich eine hohe Flexibilität. Bei Bewegungen des Drehrohrs können sich die zwei senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen quer zur Drehachse gegeneinander verschieben und ebenso können die beiden koaxial zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen sich längs zur Drehachse gegeneinander verschieben. Durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs kann es zu einer Abweichung von der koaxialen Anordnung kommen. Damit kann durch die Anordnung von jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Paaren von Dichtflächen, wobei die Paare im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, selbst eine große Taumelbewegung des Drehrohrs unter Erhalt der Dichtwirkung ausgeglichen werden. Dabei sind die benachbarten Dichtflächen dann nicht mehr exakt parallel zueinander, sondern nur noch im Wesentlichen parallel zueinander, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Abweichung von der Parallelität bei ± 7 °, bevorzugt bei ± 5 °, besonders bevorzugt bei ± 3 °, liegt. Dadurch ist es nicht nur möglich, den Wärmeverlust wie herkömmlich zu minimieren, sondern insbesondere ein Eindringen von insbesondere Stickstoff an dieser Stelle weitestgehend zu verhindern.
Es ergeben sich zwei bevorzugte Ausführungsformen. Zum einen können die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche ringförmig (zylinderförmig) sowie die zweite Dichtfläche und die vierte Dichtfläche scheibenförmig ausgebildet sein. Dieses bedeutet, dass die erste Dichtfläche entweder auf der Oberfläche des Drehrohrs, bevorzugt aber beabstandet zu dieser Oberfläche koaxial das Drehrohr umgibt um selber von der dritten Dichtfläche koaxial umgeben wird. Hierdurch kann eine Verschiebung zwischen der ersten Dichtfläche und der dritten Dichtfläche entlang der Dichtflächen und damit in erster Näherung parallel zur Drehachse des Drehrohrs erfolgen. Gleichzeitig ist die zweite Dichtfläche scheibenförmig (und aufgrund der Neigung des Drehrohrs minimal aus der senkrechten Anordnung verkippt) am Gehäuse angeordnet. Die vierte Dichtfläche ist hierzu planparallel angeordnet, sodass zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche eine Bewegung senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs ausgeglichen werden kann. Die zweite alternative Anordnung stellt quasi eine Drehung aller Dichtflächen um 90° dar. Hierbei sind die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche scheibenförmig angeordnet. Beispielsweise kann die erste Dichtfläche senkrecht auf die Oberfläche des Drehrohrs aufgesetzt, insbesondere aufgeschweißt oder verschraubt sein. Hieraus ergibt sich eine vergleichsweise einfache Konstruktion der ersten Dichtfläche. Die zweite Dichtfläche und die vierte Dichtfläche sind ringförmig ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Dichtfläche als Rohr mit einem größeren Rohrdurchmesser als das Drehrohr ausgeführt und direkt mit dem Gehäuse verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drehrohr einen radialen Taumelschlag, also eine Bewegung um die Achse, auf, wobei die Ofenrohrdichtung ausgebildet ist dem radialen Taumelschlag des Ofenrohrs zu folgen, wobei der radiale Taumelschlag des Ofenrohrs mindestens ± 100 mm, bevorzugt mindestens ± 35 mm, weiter bevorzugt mindestens ± 15 mm, besonders bevorzugt mindestens ± 5 mm, beträgt. Weist das Drehrohr nur zwei Lagerungen auf, so ist ein Wert von mindestens ± 100 mm bevorzugt, weist das Drehrohr drei Lagerungen auf, so ist ein Wert von mindestens ± 35 mm bevorzugt. Als Taumelschlag ist die Auslenkung des Ofenrohres von der perfekten Kreisform mit der Drehachse in der Mitte nach Außen anzusehen. Das bedeutet insbesondere, dass die senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen zu einer Verschiebung um diesen Wert gegeneinander ausgebildet sein müssen. Ebenso müssen die Dichtflächen, welche im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Drehrohrs angeordnet sind, in der Lage sein, eine aus dieser Verschiebung resultierende Abweichung der Parallelität zueinander auszugleichen. Üblicherweise wird ein Taumelschlag von ± 150 mm, bevorzugt von ± 100 mm nicht überschritten.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Drehrohr eine fünfte Dichtfläche auf. Die Drehrohrdichtung weist eine sechste Dichtfläche auf. Die erste Dichtfläche und die fünfte Dichtfläche sind planparallel und die dritte Dichtfläche und die sechste Dichtfläche sind planparallel. Rein praktisch bedeutet das, dass anstelle einer größeren durchgehenden ersten Fläche, die zu einer größeren dritten Fläche parallel ist, eben auch zwei kleinere, senkrecht zu den Flächen versetzte zwei Teilflächen eingesetzt werden können. Dieses erhöht die Möglichkeit, entweder sich an die räumlichen Bedingungen anzupassen oder auch einen größeren Gasraum beispielsweise für ein Schutzgas zu schaffen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drehrohr eine axiale Planabweichung von mindestens ± 1 mm, bevorzugt von mindestens ± 10 mm, besonders bevorzugt von mindestens ± 20 mm, auf. Dieses bedeutet, dass sich die Länge des Drehrohrs nicht gleichmäßig ändert, beispielsweise bei Erwärmung verlängert. Kommt es beispielsweise zu Anhaftungen im Inneren des Drehrohrs, welche nur lokal begrenzt sind, so kann des Drehrohr an diesen Stellen kälter sein und daher sich weniger ausdehnen. Dadurch kommt es dazu, dass das Drehrohr am Ende eben nicht einen planen runden Querschnitt aufweist, sondern es eben um eine entsprechende Verschiebung kommt. Dieses hat einen direkten Einfluss auf die Dichtflächen, beispielsweise besonders stark, wenn die erste Dichtfläche senkrecht zu Drehachse des Drehrohrs angeordnet ist. Zusätzlich können auch weitere Wärmeeinflüsse, zum Beispiel Hitze vom Ofen und kalte Luft von außen, einen zusätzlichen negativen Einfluss auf die Dichtfläche haben und zu einer erhöhten Planabweichung führen. In diesem Beispiel müssen die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche dazu ausgebildet sein, eben diese Planabweichung auszugleichen und dennoch die Dichtwirkung aufrecht zu erhalten. Üblicherweise übersteigt die Planabweichung einen Wert von ± 35 mm nicht. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Drehrohr eine Längenänderung zwischen 0 mm und 500 mm, bevorzugt 0 mm bis 750 mm, zwischen dem kalten Zustand (Umgebungstemperatur) und der Betriebstemperatur auf (beziehungsweise zu den meist um eine Zieltemperatur schwankenden aktuellen Temperatur im Betrieb). Entsprechend sind die parallel zur Drehachse des Drehrohrs angeordneten Dichtflächen ausgebildet, diesen Versatz beim Hochfahren und Runterfahren oder während des Betriebes auszugleichen. Insbesondere ist mindestens eine der beiden Dichtflächen entsprechend lang ausgebildet (bevorzugt die erste Dichtfläche oder die zweite Dichtfläche), damit eine seitliche Verschiebung der anderen Dichtfläche (bevorzugt der dritten Dichtfläche oder der vierten Dichtfläche) erfolgen kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Drehrohrdichtung wenigstens ein erstes Dichtelement an der dritten Dichtfläche und wenigstens ein zweites Dichtelement an der vierten Dichtfläche auf. Bevorzugt weist die Drehrohrdichtung wenigstens ein drittes Dichtelement an der dritten Dichtfläche und wenigstens ein viertes Dichtelement an der vierten Dichtfläche auf. Weiter bevorzugt weist die Drehrohrdichtung eine erste Gaszuführung und eine zweite Gaszuführung auf. Die erste Gaszuführung ist zur Zuführung von Gas in den von der ersten Dichtfläche, der dritten Dichtfläche, dem ersten Dichtelement und dem dritten Dichtelement umschlossenen Volumen ausgebildet. Die zweite Gaszuführung ist zur Zuführung von Gas in den von der zweiten Dichtfläche, der vierten Dichtfläche, dem zweiten Dichtelement und dem vierten Dichtelement umschlossenen Volumen ausgebildet. Besonders bevorzugt wird CO2, kaltes Prozessgas, beispielweise aus dem Gasstrom hinter dem Vorwärmer, oder dergleichen verwendet. Bei einer Undichtigkeit gelangt so nur CO2 oder sowieso im Prozess vorhandenes Gas in den Drehrohrofen. Damit wird die spätere Abtrennung von CO2 nicht erschwert. Tritt aufgrund einer Undichtigkeit CO2 in die Umgebung aus, so kann dieses ebenfalls als unkritisch gesehen werden, zumal dieses nicht die hohe Temperatur des Gases im Drehrohrofen aufweist. Hierdurch kann insbesondere das Eindringen von Stickstoff in den Drehrohroffen weitestgehend vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Drehrohrdichtung wenigstens ein drittes Dichtelement an der dritten Dichtfläche auf. Zwischen der vierten Dichtfläche und dem Gehäuse ist ein flexibles Flächenelement angeordnet. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, wenn die erste Dichtfläche und die dritte Dichtfläche ringförmig sowie die zweite Dichtfläche und die vierte Dichtfläche scheibenförmig ausgebildet sind, also die vierte Dichtfläche parallel zu Drehrohr angeordnet ist. In diesem Fall muss zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche nur eine Bewegung entlang der Drehrohrrichtung kompensiert werden. Daher kann die Abdichtung zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche einfacher ausgeführt werden. Beispielweise kann hier eben ein einzelnes zweites Dichtelement ausreichen. Dadurch kann die Komplexität reduziert werden. Um in einfacher Art die Dichtung dennoch zu verbessern wird zusätzlich Zwischen der vierten Dichtfläche und dem Gehäuse ist ein flexibles Flächenelement angeordnet. Als flexibles Flächenelement ist etwas wie eine Folie, ein Gewebe oder dergleichen anzusehen, was eine Beweglichkeit aufweist und damit den Bewegungen der vierten Dichtfläche folgen kann und dennoch eine Abdichtung bewirkt, also einen ungehinderten Gasfluss verhindert oder wenigstens wesentlich einschränkt. Gleichzeitig wird dadurch, dass zwischen dem zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche nur ein Dichtelement angeordnet ist, ein leichtes Verkippen einfacher, ohne dass hiervon die Dichtwirkung beeinträchtigt wäre.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Drehrohrdichtung eine erste Gaszuführung und eine zweite Gaszuführung auf. Die erste Gaszuführung ist zur Zuführung von Gas in den von der ersten Dichtfläche, der dritten Dichtfläche, dem ersten Dichtelement und dem dritten Dichtelement umschlossenen Volumen ausgebildet. Die zweite Gaszuführung ist zur Zuführung von Gas in den von der zweiten Dichtfläche, der vierten Dichtfläche, dem zweiten Dichtelement, dem Gehäuse und dem flexiblen Flächenelement ausgebildet. Besonders bevorzugt wird CO2, kaltes Prozessgas, beispielweise aus dem Gasstrom hinter dem Vorwärmer, oder dergleichen verwendet. Bei einer Undichtigkeit gelangt so nur CO2 oder sowieso im Prozess vorhandenes Gas in den Drehrohrofen. Damit wird die spätere Abtrennung von CO2 nicht erschwert. Tritt aufgrund einer Undichtigkeit CO2 in die Umgebung aus, so kann dieses ebenfalls als unkritisch gesehen werden, zumal dieses nicht die hohe Temperatur des Gases im Drehrohrofen aufweist. Hierdurch kann insbesondere das Eindringen von Stickstoff in den Drehrohroffen weitestgehend vermieden werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der vierten Dichtfläche und dem zweiten Dichtelement ein flexibles hitzebeständiges Material angeordnet. Das flexible hitzebeständige Material kann beispielsweise und insbesondere eine Mineralwolle sein. Mineralwolle ist leicht verfügbar. Es kann sich auch um ein keramisches Gewebe oder dergleichen handeln. Wesentlich ist, dass das flexible hitzebeständige Material eine gewisse Flexibilität aufweist, um einen Druck zur Stabilisierung des zweiten Dichtelements zu erzeugen. Außerdem muss das flexible hitzebeständige Material ausreichend temperaturstabil sein, um die vergleichsweise hohen Temperaturen aushalten zu können, die durch die unmittelbare Nähe zum Drehrohrofen gegeben sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Dichtelement eine Dichtschnur ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung Krafterzeugungsvorrichtungen auf. Die Krafterzeugungsvorrichtungen sind derart oberhalb der Dichtelemente angeordnet, dass die Dichtelemente durch die Krafterzeugungsvorrichtungen gegen die gegenüberliegende Dichtfläche angedrückt werden. Hierdurch ist eine besonders effiziente gasdichte Abdichtung möglich. Besonders bevorzugt steht jedes ringförmige Dichtelement mit einer Mehrzahl an Krafterzeugungsvorrichtungen in Kontakt. Um zusätzlich die Krafteinwirkung zu vergleichmäßigen, kann zwischen Dichtelement und Krafterzeugungsvorrichtung ein Ringelement angeordnet sein. Das Ringelement, beispielsweise aus Metall, sorgt für eine flächige Verteilung der durch die Krafterzeugungsvorrichtungen erzeugten punktförmigen Kraft. Das Ringelement kann einteilig, aber auch mehrteilig, insbesondere aus zwei bis 75 Ringelementbauteilen, ausgeführt sein. Beispielsweise kann eine Krafterzeugungsvorrichtung eine Feder aufweisen. Beispielsweise kann eine Krafterzeugungsvorrichtung schraubbar mit der Dichtfläche verbunden sein, wobei über das Einschrauben beispielweise ein Verschleiß des Dichtelements kompensiert werden kann. Gleichzeitig kann dann über die Position der Krafterzeugungsvorrichtung der Verschleiß beobachtet werden - je weiter die Krafterzeugungsvorrichtung nach Innen positioniert ist, umso stärker ist das Dichtelement verschlissen. Weiter kann oberhalb der Krafterzeugungsvorrichtungen ein Regelelement angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Seils oder Kabels, welches ringförmig alle Krafterzeugungsvorrichtungen umschließt. Das Regelelement ist zur Kraftbeaufschlagung auf die Krafterzeugungsvorrichtungen ausgebildet. Beispielsweise durch eine Verkürzung eines seilförmigen Regelelements werden alle Krafterzeugungsvorrichtungen in gleicherweise mit Kraft beaufschlagt und so alle darunter angeordneten Dichtelemente in gleicher Weise stärker angedrückt. In gleicher weise kann eine Entspannung des Regelelements zu einer Entlastung und somit zu einer geringeren Andruckkraft auf den Dichtelementen führen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Dichtfläche und/oder die vierte Dichtfläche ein erstes Seitelement und ein zweites Seitelement auf. Die Seitelemente sind derart angeordnet, dass die Dichtelemente nach Entfernung der Seitelemente ausgetauscht werden können. Hierdurch wird die Wartung vereinfacht. Als Seitelement kann beispielsweise eine abnehmbare Seitenwand angesehen werden. Gerade bei der koaxial zum Drehrohr verlaufenden Dichtfläche ist diese bevorzugt. Hierbei wird das Seitelement entlang der Drehachse verschoben, um so das Dichtelement freizugeben, sodass dieses ausgetauscht werden kann. Anschließend wird das Seitelement wieder zurück in Position verbracht und fixiert damit das Dichtelement.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Dichtfläche und/oder die vierte Dichtfläche ein Abstandselement auf. Das Abstandselement kann beispielsweise als Ring, als Seil, als Stift, als Schleißelement oder als Kugeln ausgeführt sein. Dadurch wird die Kraft durch das Abstandselement geführt, was den Verschleiß der Dichtelemente reduzieren kann. Zusätzlich kann hierdurch eine Zentrierung bezogen auf das Abstandselement sowie die Dichtelemente erreicht werden. Denn dann muss das Dichtelement nur noch mit der für die Abdichtung nötigen Kraft angedrückt werden.
Besonders bevorzugt ist das Abstandselement wenigstens teilweise abgerundet, im einfachsten Fall weist es einem runden Querschnitt auf. Hierdurch ist eine Kompensation bei einem Verkippen des Drehrohrs möglich, sodass auch eine durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs nicht mehr gegebene Parallelität zwischen der ersten Dichtfläche und der dritten Dichtfläche oder zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche in einfacher Weise ausgleichen werden kann. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die im Wesentlichen parallel zum Drehrohr angeordnete dritte Dichtfläche oder vierte Dichtfläche eine Wölbung auf, ist also nicht eben. Hierdurch ist eine Kompensation bei einem Verkippen des Drehrohrs möglich, sodass auch eine durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs nicht mehr gegebene Parallelität zwischen der ersten Dichtfläche und der dritten Dichtfläche oder zwischen der zweiten Dichtfläche und der vierten Dichtfläche in einfacher Weise ausgleichen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Anpressvorrichtung auf. Die Anpressvorrichtung ist insbesondere fest mit dem Gehäuse oder dem Fundament verbunden. Die Anpressvorrichtung ist über ein krafterzeugendes Anpresselement mit der senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs stehenden dritten Dichtfläche oder vierten Dichtfläche verbunden. Hierdurch kann in einfacher Form die für die Abdichtung benötigte Kraft erzeugt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Anpressvorrichtung auf. Die Anpressvorrichtung ist fest mit dem Drehrohr verbunden. Die Anpressvorrichtung ist über ein krafterzeugendes Anpresselement mit der im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs stehenden dritten Dichtfläche oder vierten Dichtfläche verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Gaskühlvorrichtung zur Kühlung der dritten Dichtfläche und/oder der vierten Dichtfläche auf. Bevorzugt erfolgt auch eine Kühlung der ersten Dichtfläche und/oder der zweiten Dichtfläche. Die Temperatur der Gase im Drehrohr übersteigt üblicherweise die 1000 °C, sodass eine Kühlung helfen kann, die Dichtung zu verbessern und Verschleiß zu verringern. Zusätzlich ermöglicht die Kühlung und die damit verbundenen reduzierten Temperaturen auch den Einsatz weiterer, weniger hitzebeständiger Materialien für die Dichtelemente.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Drehrohrdichtung kardanisch am Gehäuse befestigt. Hierdurch wird die Drehrohrdichtung aufgehängt und deren Gewicht durch das Gegengewicht kompensiert, sodass die Gewichtskraft der Drehrohrofendichtung wenigstens nicht vollständig über die dritte Dichtfläche und/oder vierte Dichtfläche auf das Drehrohr und/oder das Gehäuse übertragen wird. Hierdurch kann der Verschleiß deutlich reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Drehrohrdichtung kardanisch am Fundament befestigt. Dieses umfasst auch eine Abstützung über externe Bauteile. Hierdurch wird die Drehrohrdichtung aufgehängt oder abgestützt, sodass die Gewichtskraft der Drehrohrofendichtung wenigstens nicht vollständig über die dritte Dichtfläche und/oder vierte Dichtfläche auf das Drehrohr und/oder das Gehäuse übertragen wird. Hierdurch kann der Verschleiß deutlich reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Drehrohrdichtung über einen Seilzug mit Gegengewichten verbunden. Hierdurch wird die Drehrohrdichtung aufgehängt und deren Gewicht durch das Gegengewicht kompensiert, sodass die Gewichtskraft der Drehrohrofendichtung wenigstens nicht vollständig über die dritte Dichtfläche und/oder vierte Dichtfläche auf das Drehrohr und/oder das Gehäuse übertragen wird. Hierdurch kann der Verschleiß deutlich reduziert werden. Vorzugsweise kann die Drehrohrichtung über zwei Seilzüge mit zwei Gegengewichten verbunden sein, bevorzugt je eines seitlich des Drehrohrs.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Gehäuse und der zweiten Dichtfläche an der tiefsten Position ein Staubablass angeordnet. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, den aus dem Drehrohr ausgetragenen Staub zu entfernen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Drehrohrdichtung einen Staubablass auf. Dieses ist bevorzugt, wenn die Drehrohrdichtung einen sehr tief liegenden Bereich umschließt. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, den aus dem Drehrohr ausgetragenen Staub zu entfernen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Innengaszuführung auf. Die Innengaszuführung ist in dem Bereich zwischen Drehrohr, Drehrohrdichtung und Gehäuse angeordnet. Die Innengaszuführung dient insbesondere dazu, Staub wieder aufzuwirbeln und aus dem Bereich wieder auszutragen. Dazu kann die Innengaszuführung beispielsweise auch nur impulsweise betrieben werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Dichtfläche und/oder die zweite Dichtfläche ein Schleißblech auf. Das Schleißblech dient dazu, einen Verschleiß erste Dichtfläche und/oder die zweite Dichtfläche durch die Dichtelemente zu verhindern. Im Bedarfsfall kann das Schleißblech ausgetauscht werden, ohne das die erste Dichtfläche und/oder die zweite Dichtfläche in der tragenden Eigenschaft beeinträchtigt sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Dichtfläche und/oder die zweite Dichtfläche segmentiert anschraubbar oder anschweißbar ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist hinter und angrenzend an der zweiten Dichtfläche und der vierte Dichtfläche ein Staubdichtelement angeordnet. Dieses ist besonders bevorzugt, wenn hinter dem Staubdichtelement noch ein flexibles Flächenelement angeordnet ist. Durch das Staubdichtelement soll vor allem das Austreten von Staub in den Zwischenraum minimiert werden. Das Staubdichtelement ist bevorzugt ringförmig ausgeführt, bevorzugt mit einem ungefähr runden Querschnitt. Beispielsweise weist das Staubdichtelement ein Glasfasergewebe auf. Zur mechanischen Verstärkung kann insbesondere an der Oberfläche das Staubdichtelement ein Metallgewebe aufweisen. Im Inneren kann das Staubdichtelement beispielsweise auch mit Metallwolle gefüllt sein und so eine vergleichsweise feste, aber zugleich auch anpassungsfähige Außenform zu erhalten.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 Vereinfachte Gesamtdarstellung
Fig. 2 erstes Beispiel
Fig. 3 zweites Beispiel
Fig. 4 drittes Beispiel
Fig. 5 Detailansicht Fig. 6 erstes Beispiel mit Taumelbewegung
Fig. 7 viertes Beispiel
Die Darstellungen sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Zur Vereinfachung wird nur ein kleiner Ausschnitt gezeigt.
In Fig. 1 ist eine erste vereinfachende Gesamtdarstellung gezeigt. Das Drehrohr 10 ist zwischen zwei Gehäusen 20 angeordnet, welche Einlauf und Auslauf darstellen. Im gezeigten Beispiel würde der Feststoffstrom von links oben nach rechts unten fließen, der Gasstrom vom rechts unten nach links oben. Üblicherweise ist im rechten Gehäuse 20 auch eine Brennvorrichtung zur Erzeugung der notwendigen thermischen Energie angeordnet. Das Drehrohr 10 selbst ist oft auf zwei oder mehr Lagern gelagert und wird an wenigstens einem dieser Lager angetrieben und damit in Drehung versetzt.
Im Folgenden wird die übliche Neigung des Drehrohrs, von beispielsweise 4 %, zur Vereinfachung weggelassen. Gleiche Bauteile sind zur Vereinfachung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die schematischen Darstellungen beziehen sich bevorzugt sowohl auf die Einlaufseite des Drehrohrs als auch auf die Auslaufseite des Drehrohrs.
Dargestellt ist ein Teil des Querschnitts senkrecht durch die Drehachse des Drehrohrs 10, wobei nur ein kleiner Ausschnitt des unteren Teils des Drehrohrs 10 und ein Teil des Gehäuses 20 dargestellt sind. Die gezeigte Drehrohrdichtung 50 wäre in erster Näherung entsprechend rotationssymmetrisch um die Drehachse des Drehrohrs 10 angeordnet.
In Fig. 2 ist ein erstes Beispiel gezeigt, bei dem die erste Dichtfläche 30 parallel zum Ofenrohr 10 verläuft und die zweite Dichtfläche 40 senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs 10. Zwischen dem Drehrohr 10 und der ersten Dichtfläche 30 ist ein Spalt, in welches ein Fluid, bevorzugt ein Gas, beispielsweise Luft oder Kohlenstoffdioxid, eingeblasen werden kann, um diverse Bauteile und damit auch die erste Dichtfläche zu kühlen. Die zweite Dichtfläche 40 ist beabstandet zum Gehäuse 20 angeordnet. Hierdurch kann zum einen die (hier nicht gezeigte) Neigung des Drehrohrs 10 ausgeglichen werden. Zum anderen wird es dadurch möglich, in diesem Bereich an der tiefsten Stelle einen Staubablass 120 anzuordnen, über welchen der insbesondere aus dem Drehrohr 10 ausgetragene Staub, der sich in diesem Bereich niederlässt, ausgetragen werden kann. Um diesen Effekt zu verstärken, kann die Vorrichtung eine Schutzvorrichtung 130, beispielsweise ein Staubschutzblech, aufweisen. Die Schutzvorrichtung 130 kann beispielsweise ein Staubschutzblech oder ein Hitzeschutzblech auf der Auslaufseite des Drehrohrs sein, oder zum Beispiel ein Überlaufschutz, Hitzeschutz oder ein Staubschutz auf der Einlaufseite des Drehrohrs sein.
Zwischen der ersten Dichtfläche 30 und der zweiten Dichtfläche 40 ist die Drehrohrdichtung 50 angeordnet. Die Drehrohrdichtung 50 weist eine dritte Dichtfläche 60 auf, welche parallel zur ersten Dichtfläche 30 angeordnet ist und eine rechtwinklig zur dritten Dichtfläche 60 angeordnete vierte Dichtfläche 70, welche wiederum parallel zur zweiten Sichtfläche 40 angeordnet ist. Kommt es jetzt zu einer Taumelbewegung des Drehrohrs 10, so kann sich die dritte Dichtfläche 60 parallel zur ersten Dichtfläche 30, also koaxial zur Drehachse des Drehrohrs 10 verschieben und gleichzeitig kann sich die vierte Dichtfläche 70 senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs parallel zur zweiten Dichtfläche 40 verschieben. Somit ist die Dichtwirkung auch gegeben, auch wenn sich das Drehrohr 10 verformt und dadurch eine Taumelbewegung aufweist. Bei einer Taumelbewegung kann es zu einer Verkippung des Drehrohrs 10 im gezeigten Bereich kommen, sodass die erste Dichtfläche 30 und die dritte Dichtfläche 60 dann nicht mehr exakt planparallel sind. Diese Verkippung kann aber über das runde Abstandelement 100 und die Dichtelemente 80 kompensiert werden, sodass die Dichtwirkung erhalten bleibt.
Um die Dichtwirkung zu verbessern, weisen die dritte Dichtfläche 60 und die vierte Dichtfläche 70 jeweils zwei umlaufende Dichtelemente 80 auf. Um die Dichtelemente 80 einfach austauschen zu können, weisen die dritte Dichtfläche 60 entfernbare Seitelemente 91 und die vierte Dichtfläche 70 entfernbare Seitelemente 92 auf. Die Seitelemente 91 der dritten Dichtfläche 60 weisen einen Abstand zur ersten Dichtfläche 30 auf. Hier übernimmt das Abstandselement 100 die Kraftschlussfunktion und ermöglicht über die runde Oberfläche eine gute Dichtigkeit zwischen der ersten Dichtfläche 30 und der dritten Dichtfläche 60 auch bei einem Verkippen der ersten Dichtfläche 30. Die Seitelemente 92 der vierten Dichtfläche 70 sind länger ausgeführt und übernehme somit die Kraftschlussfunktion, sodass auf ein Abstandselement 100 verzichtet werden kann.
Da die ringförmige Drehrohrdichtung 50 vorzugsweise teilweise mit ihrem Gewicht (insbesondere auf der nicht gezeigten Oberseite) auf die erste Dichtfläche 30 drückt, weist die dritte Dichtfläche 60 ein Abstandselement 100 auf, beispielsweise ein Stahlseil. Dadurch lastet die Kraft nicht hauptsächlich auf den Dichtelementen 80, wodurch diese nicht unnötig abgerieben werden und damit die Lebensdauer verlängert. Daher kann das Abstandselement 100 auch zur Zentrierung dienen. Das Abstandselement 100 ist daher im gezeigten Beispiel und bevorzugt mittig im der dritten Dichtfläche 60 angeordnet.
Um die Dichtigkeit zu optimieren, wird die vierte Dichtfläche 40 mittels einer Anpressvorrichtung 110 gegen die zweite Dichtfläche 40 drückt. Die Anpressvorrichtung 110 kann beispielsweise eine Zugfeder oder einen Pneumatikzylinder sein. Beispielsweise können drei bis zweiunddreißig, bevorzugt vier bis vierundzwanzig Anpressvorrichtungen 110 vorhanden sein, um eine möglichst gleichmäßige Kraft zu erzeugen.
Fig. 3 zeigt ein zweites Beispiel, welches sich vom ersten Beispiel insbesondere dadurch unterscheidet, dass die erste Dichtfläche 30 als Ringscheibe auf das Drehrohr 10 aufgesetzt ist. Entsprechend ist auch die dritte Dichtfläche 60 senkrecht angeordnet. Die zweite Dichtfläche 40 ist entsprechend als Zylindermantel ausgebildet und weist einen größeren Durchmesser als das Drehrohr 10 auf. Dadurch ergibt sich insbesondere auch, dass die Anpressvorrichtung 110 in diesem Fall beispielsweise als Druckfeder oder als Pneumatikzylinder ausgebildet sein kann, um die dritte Dichtfläche 60 gegen die erste Dichtfläche 30 zu drücken. Im Unterschied zum ersten Beispiel ist der Staubablass in der Drehrohrdichtung 50 angeordnet, bevorzugt nahe am tiefsten Punkt des sich bildenden Innenraums.
Fig. 4 zeigt ein drittes Beispiel, welches zwischen dem in Fig. 2 gezeigten ersten Beispiel und dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Beispiel liegt. Im gezeigten dritten Beispiel sind alle Dichtflächen 30, 40, 60, 70 um 45 ° geneigt. Die erste Dichtfläche 30 steht senkrecht zur zweiten Dichtfläche 40. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass sich das Gewicht beziehungsweise der durch die Anpressvorrichtung 110 erzeugte Kraft gleichmäßig auf über die dritte Dichtfläche 60 und die vierte Dichtfläche 70 überträgt. Zusätzlich weisen sowohl die dritte Dichtfläche 60 als auch die vierte Dichtfläche 70 ein rundes Abstandselement 100 auf. Kommt es durch eine Taumelbewegung des Drehrohrs 10 zu einer Verkippung, so verteilt sich der Winkel auf beide Seiten, sodass die Abweichung von der planparallelen Anordnung verringert wird.
In Fig. 5 ist beispielhaft eine erste Dichtfläche 30 und eine dritte Dichtfläche 60 im Detail gezeigt, wie diese im ersten Beispiel in Fig. 2 gezeigt ist. Analog könnte auch die vierte Dichtfläche 70 in dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Beispiel aufgebaut sein. Zum einen ist hinter dem Dichtelement 80 ein Ringelement 82 angeordnet, beispielweise ein Metallband. Auf das Ringelement 82 drücken Krafterzeugungsvorrichtung 84, beispielsweise Federn, welche in die dritte Dichtfläche 60 eingeschraubt werden können. Diese punktuelle Kraft wird über das Ringelement 82 vergleichmäßigt, sodass das Dichtelement 80 gleichmäßig gegen die erste Dichtfläche 30 gedrückt wird. Und an der Stellung der Krafterzeugungsvorrichtung 84, spricht, wie weit die Krafterzeugungsvorrichtung 84 in die dritte Dichtfläche eingeschraubt ist, kann von außen der Verschleiß des Dichtelements 80 optisch erkannt werden. Alternativ kann die Krafterzeugungsvorrichtung 84 eine Messvorrichtung aufweisen, um die Position und damit den Verschleiß automatisch zu erfassen.
Zusätzlich ist eine Gaszuführung 150 gezeigt, über die beispielsweise Kohlenstoffdioxid oder Prozessgas in das umschlossene Volumen 140 eingeleitet werden kann. Insbesondere wird dadurch im umschlossenen Volumen 140 ein Überdruck zur Umgebung und zum Ofenrohr 10 erzeugt, sodass bei Undichtigkeit dieses eingeführte Gas entweicht. Dadurch wird zuverlässig ein Eindringen insbesondere von Stickstoff weitestgehend vermieden. Gelichzeitig kann eine Undichtigkeit, beispielweise bei dem Defekt eines Dichtelements sofort anhand des daraus resultierenden Gasstromes durch die Gaszuführung 150 erfasst werden.
Fig. 6 zeigt das erste Beispiel bei einem durch (thermische) Verformung verkippten Drehrohr 10, was eine Taumelbewegung zur Folge hat. Durch das nun am rechten Ende nach unten verschobene Ende des Drehrohrs 10 ist zum einen die gesamte Drehrohrdichtung 50 nach unten verschoben, was daran gut zu erkennen ist, dass die vierte Dichtfläche 70 nicht mehr mittig auf der zweiten Dichtfläche 40 angeordnet ist. Zum anderen sind die erste Dichtfläche 30 und die dritte Dichtfläche 60 nicht mehr exakt parallel zueinander. Durch die runde Form des Abstandselements 100 und die angepressten Dichtelement 80 bleibt die Dichtwirkung jedoch.
In Fig. 7 ist ein viertes Beispiel gezeigt, welches sich in einigen Punkten von dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Beispiel unterscheidet. Die Drehrohrdichtung 50 hat hier sehr grob eine LI-Form. Während die dritte Dichtfläche 60 wie im zweiten Beispiel ausgeführt ist, weist die vierte Dichtfläche 70 nur ein Dichtelement 80 auf, wobei das Dichtelement 80 als Dichtschnur ausgeführt ist. Um ein Durchhängen der Dichtschnur insbesondere an der Unterseite zu verhindern ist unter der Dichtschnur Mineralwolle 160 angeordnet. Zusätzlich ist zwischen der vierten Dichtfläche 70 und dem Gehäuse 20 ein flexibles Flächenelement 170 angeordnet. Dadurch wird eine Verkippbarkeit der vierten Dichtfläche 70 gegen die zweite Dichtfläche 40 ermöglicht und gleichzeitig durch die Kombination aus der Dichtschnur und dem flexiblen Flächenelement 170 ein Gasraum geschaffen, der beispielsweise mit einem Sperrgas gefüllt werden kann. Gleichzeit kann durch die U-Form in kompakter Bauweise durch die Anpressvorrichtung 110 eine gute Dichtigkeit auch zwischen der ersten Dichtfläche 30 und der dritten Dichtfläche 60 erreicht werden.
Bezugszeichen 10 Drehrohr 20 Gehäuse 30 erste Dichtfläche 40 zweite Dichtfläche 50 Drehrohrdichtung 60 dritte Dichtfläche
70 vierte Dichtfläche
80 Dichtelement 82 Ringelement 84 Krafterzeugungsvorrichtung 91 Seitelement 92 Seitelement
100 Abstandselement
110 Anpressvorrichtung
120 Staubablass 130 Schutzvorrichtung
140 umschlossenes Volumen
150 Gaszuführung
160 Mineralwolle
170 flexibles Flächenelement

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines mineralischen Materials mit einem Drehrohrofen, wobei die Vorrichtung ein feststehendes Gehäuse (20) und ein drehbares Drehrohr (10) aufweist, wobei das Drehrohr (10) und das Gehäuse (20) für den direkten Stoffübergang des mineralischen Materials miteinander verbunden sind, wobei das Drehrohr (10) drehbar mit dem Gehäuse (20) verbunden ist, wobei zwischen Drehrohr (10) und Gehäuse (20) eine Drehrohrdichtung (50) angeordnet ist, wobei die Drehrohrdichtung (50) nicht Bestandteil des Drehrohrofens (10) oder des Gehäuses (20) ist, wobei die Drehrohrdichtung (50) ringförmig um den Drehrohrofen (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrohr (10) eine erste Dichtfläche (30) aufweist, wobei das Gehäuse (20) eine zweite Dichtfläche (40) aufweist, wobei die erste Dichtfläche (30) und die zweite Dichtfläche (40) bezogen auf eine Fläche durch die Drehachse des Drehrohres (10) im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei die Drehrohrdichtung (50) zwischen der ersten Dichtfläche (30) und der zweiten Dichtfläche (40) angeordnet ist, wobei die Drehrohrdichtung (50) eine dritte Dichtfläche (60) und eine vierte Dichtfläche (70) aufweist, wobei die dritte Dichtfläche (60) und die vierte Dichtfläche (70) rechtwinklig zueinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind, wobei die erste Dichtfläche (30) der dritten Dichtfläche (60) gegenüberliegend und die zweite Dichtfläche (40) der vierten Dichtfläche (70) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die erste Dichtfläche (30) und die dritte Dichtfläche (60) im Idealfall planparallel sind, wobei die zweite Dichtfläche (40) und die vierte Dichtfläche (70) im Idealfall planparallel sind, wobei die erste Dichtfläche (30), die zweite Dichtfläche (40), die dritte Dichtfläche (60) und die vierte Dichtfläche (70) die geometrische Form eines Kreisrings, eines Kegelstumpfmantels oder eines Zylindermantels aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (30) und die dritte Dichtfläche (60) ringförmig sowie die zweite Dichtfläche (40) und die vierte Dichtfläche (70) scheibenförmig ausgebildet sind oder die erste Dichtfläche (30) und die dritte Dichtfläche (60) scheibenförmig sowie die zweite Dichtfläche (40) und die vierte Dichtfläche (70) ringförmig ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrohr (10) eine fünfte Dichtfläche aufweist, wobei die Drehrohrdichtung (50) eine sechste Dichtfläche aufweist, wobei die erste Dichtfläche (30) und die fünfte Dichtfläche planparallel sind, wobei die dritte Dichtfläche (60) und die sechste Dichtfläche planparallel sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein erstes Dichtelement (80) an der dritten Dichtfläche (60) aufweist, wobei die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein zweites Dichtelement (80) an der vierten Dichtfläche (70) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein drittes Dichtelement (80) an der dritten Dichtfläche (60) aufweist, wobei die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein viertes Dichtelement (80) an der vierten Dichtfläche (70) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) eine erste Gaszuführung (150) und eine zweite Gaszuführung (150) aufweist, wobei die erste Gaszuführung (150) zur Zuführung von Gas in den von der ersten Dichtfläche (30), der dritten Dichtfläche (60), dem ersten Dichtelement (80) und dem dritten Dichtelement (80) umschlossenen Volumen (140) ausgebildet ist, wobei die zweite Gaszuführung (150) zur Zuführung von Gas in den von der zweiten Dichtfläche (40), der vierten Dichtfläche (70), dem zweiten Dichtelement (80) und dem vierten Dichtelement (80) umschlossenen Volumen (140) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) wenigstens ein drittes Dichtelement (80) an der dritten Dichtfläche (60) aufweist, wobei zwischen der vierten Dichtfläche (70) und dem Gehäuse (20) ein flexibles Flächenelement (170) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) eine erste Gaszuführung (150) und eine zweite Gaszuführung (150) aufweist, wobei die erste Gaszuführung (150) zur Zuführung von Gas in den von der ersten Dichtfläche (30), der dritten Dichtfläche (60), dem ersten Dichtelement (80) und dem dritten Dichtelement (80) umschlossenen Volumen (140) ausgebildet ist, wobei die zweite Gaszuführung (150) zur Zuführung von Gas in den von der zweiten Dichtfläche (40), der vierten Dichtfläche (70), dem zweiten Dichtelement (80), dem Gehäuse (20) und dem flexiblen Flächenelement (170) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der vierten Dichtfläche (40) und dem zweiten Dichtelement (80) ein flexibles hitzebeständiges Material, insbesondere Mineralwolle, angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (80) eine Dichtschnur ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (80) mit einer Krafterzeugungsvorrichtung (84) angedrückt werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dichtelement (80) und Krafterzeugungsvorrichtung (84) ein Ringelement (82) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtfläche (60) und/oder die vierte Dichtfläche (70) ein erstes Seitelement (91 , 92) und ein zweites Seitelement (91 , 92) aufweist, wobei die Seitelemente (91 , 92) derart angeordnet sind, dass die Dichtelemente (80) nach Entfernung der Seitelemente (91 , 92) ausgetauscht werden können.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtfläche (60) und/oder die vierte Dichtfläche (70) ein Abstandselement (100) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Anpressvorrichtung (110) aufweist, wobei die Anpressvorrichtung (110) fest mit dem Gehäuse (20) oder dem Fundament verbunden ist, wobei die Anpressvorrichtung (110) über ein krafterzeugendes Anpresselement mit der im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Drehrohrs (10) stehenden dritten Dichtfläche (60) oder vierten Dichtfläche (70) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Gaskühlvorrichtung zur Kühlung der dritten Dichtfläche (60) und/oder der vierten Dichtfläche (70) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Gaskühlvorrichtung zur Kühlung der ersten Dichtfläche (30) und/oder der zweiten Dichtfläche (40) aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung (50) kardanisch am Gehäuse (20) oder Fundament befestigt ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (20) und der zweiten Dichtfläche (40) an der tiefsten Position ein Staubablass (120) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrohrdichtung einen Staubablass aufweist.
21 .Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Innengaszuführung aufweist, wobei die Innengaszuführung in dem Bereich zwischen Drehrohr (10), Drehrohrdichtung (50) und Gehäuse (20) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Krafterzeugungsvorrichtungen (84) ein Regelelement angeordnet ist, welches ringförmig alle Krafterzeugungsvorrichtungen (84) umschließt, wobei das Regelelement zur Kraftbeaufschlagung auf die Krafterzeugungsvorrichtungen (84) ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (30) und/oder die zweite Dichtfläche (40) ein Schleißblech aufweist. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (30) und/oder die zweite Dichtfläche (40) segmentiert anschraubbar oder anschweißbar ausgeführt sind. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter und angrenzend an der zweiten Dichtfläche (40) und der vierte Dichtfläche (70) ein Staubdichtelement angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Staubdichtelement ein Glasfasergewebe aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Staubdichtelement ein Metallgewebe aufweist.
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