DE3600549C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trommel entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der europäischen Patentanmeldung 29 194 geht es um ein drehbares Wärmetauscherrohr, das von außen her beheizt oder gekühlt werden kann und zu diesem Zweck von einem stationären Gehäuse umgeben ist. In dem drehbaren Wärmetauscherrohr sind Einbauten vorgesehen, die aus in der Nähe der Rohrinnenwand angeordneten Längsleisten und wenigstens einer koaxialen Wendel bestehen und dabei zusammen eine bauliche Einheit bilden, die an den Rohrenden befestigt ist. Während die Längsleisten für eine Umwälz- und Hubwirkung des Gutes im Querschnitt des Wärmetauscher­ rohres sorgen, dient die zusätzliche Wendel einer gewünschten Förderwirkung in Längsrichtung des Rohres. Im Vergleich zu der im Oberbegriff des Anspruchs 1 voraus­ gesetzten Trommel ergibt sich somit nicht nur eine deut­ lich andere Konstruktion, sondern auch eine ganz andere Wärmetauscherwirkung.

Trommeln der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausge­ setzten Art (insbesondere Kühlrohre eines Planetenkühlers, Kühltrommeln oder Drehrohröfen) sind vielfach in einem Teilbereich ihrer Länge mit Hubschaufeln oder sonstigen Einbauelementen versehen. Hubschaufeln dienen hierbei dem Zweck, das Gut in der Trommel anzuheben und dadurch einen verbesserten Wärmeaustausch zwischen Gut und Gas herbeizuführen.

Man hat ferner Einbauelemente in Kühltrommeln auch vor die eigentliche Hubschaufelzone gesetzt, um hierdurch einen Schutz gegen zu starken Verschleiß durch grobe Klinkerstücken zu gewährleisten.

Auch bei der Trommelausführung gemäß DE-OS 31 19 108 ist an der Innenwand der Trommel eine Vielzahl von Einbau­ elementen vorgesehen. Diese Einbauelemente können ent­ weder in Reihen hintereinander angeordnet oder reihen­ weise versetzt angeordnet sein, so daß im letzteren Falle - in Achsrichtung der Trommel betrachtet - die gegen­ einander versetzten Einbauelemente eine im wesentlichen geschlossene ringförmige Projektionsfläche ergeben können. Besonderer Wert wird bei dieser bekannten Aus­ führung auf die Gestaltung der Einbauelemente gelegt, die als Hub- bzw. Streuschaufeln ausgebildet sein und dabei eine ganz bestimmte Profilierung aufweisen sollen, d. h. die in Drehrichtung der Trommel voreilende Schaufel­ seite ist jeweils deutlich schmaler als die nacheilende Schaufelseite, und dabei soll wenigstens die eine Streu­ kante mit einer definiert wellenförmigen Kurve mit einem Wellental und einem Wellenberg ausgebildet sein. Diese aufwendig konstruierten und profilierten Einbauelemente sollen einen sich über den ganzen Trommelquerschnitt erstreckenden Gutschleier hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trommel der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß durch die Einbauelemente eine wesent­ liche Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen Gut und Gas erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand der Unteransprüche sind.

Im Unterschied zu den bisher bekannten Einbau­ elementen dienen die erfindungsgemäßen Einbau­ elemente in erster Linie zur Wärmeübertragung zwischen Gut und Gas (bzw. umgekehrt). Bei einem Kühler tauchen die Einbauelemente in das heiße Gut ein und werden hierdurch stark erhitzt. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung der Trommel kommen die erhitzten Einbauelemente dann in Berührung mit der durch die Trommel gezogenen Kühlluft und werden durch diese intensiv ge­ kühlt. Für diesen Wärmeaustausch ist dabei wesentlich, daß die Einbauelemente in Längs­ richtung sowie in Umfangsrichtung der Trommel derart gegeneinander versetzt sind, daß sie - in Achsrichtung der Trommel betrachtet - eine im wesentlichen geschlossene ringförmige Projektionsfläche ergeben. Sie stellen damit für die durch die Kühltrommel geführte Kühlluft ein Strömungshindernis dar, das zu einem intensiven Wärmeaustausch zwischen den erhitzten Einbau­ elementen und der Kühlluft führt.

Zu der wesentlichen Verbesserung des Wärmeaus­ tausches trägt im übrigen auch die verbesserte Durchmischung des Gutes bei, die durch die Ein­ bauelemente bewirkt wird. Es ergeben sich damit hohe Temperaturen an der Oberfläche der Einbau­ elemente, was zusammen mit einer großflächigen Gestaltung der Einbauelemente eine gute Wärme­ übertragung gewährleistet.

Bei Anwendung der Erfindung in einem Kühler, dessen Kühlluft als Sekundärluft einem vorgeschalteten Ofen zugeführt wird, erreicht man durch die erfindungsgemäße Lösung eine Erhöhung der Sekundär­ lufttemperatur, eine Senkung des Brennstoff­ verbrauches im Ofen sowie eine Senkung der End­ temperatur des Kühlgutes.

Da die erfindungsgemäßen Einbauelemente keine ausgeprägte Hubwirkung auf das Gut ausüben, wird der aus der Kühltrommel in den vorgeschalteten Ofen rückgeführte Staubanteil klein gehalten.

Bei Wahl eines geeigneten Werkstoffes für die Einbauelemente lassen sich wirtschaftliche Standzeiten erreichen. Durch eine optimale Formgebung der Einbauelemente kann zugleich sichergestellt werden, daß die Einbauelemente auch als Rührer wirken.

Die einfache Befestigung der Einbauelemente ermöglicht eine Nachrüstung in vorhandenen Trommeln. Es ergeben sich dabei durch die Einbauelemente keine nachteiligen Auswirkungen auf die feuerfeste Ausmauerung oder auf die Stabilität des Kühlrohres.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft nicht nur bei Kühlrohren und Kühltrommeln, sondern auch bei Drehrohröfen anwenden. Werden derartige Einbauelemente in der Einlaufzone eines Dreh­ rohrofens vorgesehen, so werden sie durch die großflächige Berührung mit den heißen Abgasen des Drehrohrofens hoch erhitzt und heizen dem­ gemäß das in den Drehrohrofen neu eingetragene Gut stark auf, wenn sie bei der Drehbewegung des Ofens in das Gut eintauchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht des Kühlrohres eines Planetenkühlers,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die abgewickelte Mantelfläche eines Teiles des Kühlrohres gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein einzelnes Einbauelement (in vergrößerter Darstellung),

Fig. 4 und 5 Schnitte durch das Einbauelement gemäß Fig. 3 und den Trommelmantel,

Fig. 6 eine Aufsicht auf das Zwischenstück eines abgewandelten Ausführungs­ beispieles,

Fig. 7 und 8 Teilansicht und Schnitt durch eine Variante,

Fig. 9 Aufsicht auf ein weiteres Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 10 und 11 Schnitte längs der Linien X-X bzw. XI-XI der Fig. 9,

Fig. 12, 13 einen Teilschnitt und eine Aufsicht einer weiteren Variante.

Fig. 1 zeigt die Einlaufzone eines Kühlrohres 1 eines Planetenkühlers, der am Umfang eines (nicht näher veranschaulichten) Drehrohrofens 2 vorge­ sehen ist. Aus dem Drehrohrofen 2 gelangt das zu kühlende Gut über ein Verbindungsrohr 3 und einen Einlaufkonus 4 in das Kühlrohr 1. In der Zone 5 sind die im folgenden näher erläuterten Einbau­ elemente vorgesehen. Hieran schließt sich eine Zone 6 mit Hubschaufeln.

Fig. 2 zeigt die Abwicklung der Mantelfläche des Kühlrohres 1 im Bereich der Zone 5.

An der Trommelwand 7 sind eine Vielzahl von Einbau­ elementen 8 vorgesehen, die während eines Teiles der Trommelbewegung (d.h. hier: während eines Teiles der Drehbewegung des Kühlrohres 1 um die Achse des Drehrohrofens 2) in das Gut eintauchen.

Die Einbauelemente 8 sind in Längsrichtung der Trommel (Pfeil 9) sowie in Umfangsrichtung der Trommel (Pfeil 10) derart gegeneinander versetzt, daß sie - in Achsrichtung der Trommel betrachtet - eine im wesentlichen geschlossene ringförmige Projektionsfläche ergeben.

Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Aus­ führungsbeispiel enthalten die Einbauelemente 8 jeweils einen zur Befestigung an der Trommel­ wand 7 dienenden unteren Teil 11, einen in das Gut eintauchenden oberen Teil 12, ein zwischen dem unteren Teil und dem oberen Teil vorgesehenes Zwischenstück 13 sowie eine die Teile 11, 12 und das Zwischenstück 13 miteinander sowie mit der Trommelwand 7 verbindende Schraube 14.

Der untere Teil 11 entspricht im Format dem Norm­ format der Keilsteine der feuerfesten Ausmauerung 15 der Trommelwand 7. Der untere Teil 11 ist napfartig ausgebildet und mit Leichtschamotte- Stampfmasse 16 ausgefüllt.

Das Zwischenstück 13 ist an seiner Oberseite mit einer durch Schlitze oder Vorsprünge 17 gebildeten, rasterförmigen Verzahnung versehen, in die eine entsprechende Profilierung 18 an der Unterseite des oberen Teiles 12 der Einbauelemente 8 ein­ greift. Der obere Teil 12 der Einbauelemente 8 läßt sich auf diese Weise in einer stufenweise wählbaren Winkellage mit dem Zwischenstück 13 und dem unteren Teil 11 verbinden. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel γ zwischen benachbarten Vorsprüngen 17 des Zwischenstückes 13 mit 15° gewählt.

Der in das Gut eintauchende obere Teil 12 der Einbauelemente 8 ist flach und großflächig ausgebildet. Er ist ferner so gestaltet, daß sich bei der Bewegung der Trommel nur eine minimale Hubwirkung der Einbauelemente 8 auf das Gut er­ gibt.

Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 5 der in das Gut eintauchende obere Teil 12 der Einbauelemente 8 als eine im wesentlichen ebene Platte ausgebildet, die gegen­ über der Trommelachse (Pfeil 9) um einen Winkel α geneigt ist.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Einbau­ elemente 8 in mehreren, in Längsrichtung der Trommel (Pfeil 9) mit gegenseitigem Abstand aufeinanderfolgenden Ebenen angeordnet, die senkrecht zur Trommelachse verlaufen. Dabei sind in Längsrichtung benachbarte Einbauelemente 8 aufeinanderfolgender Ebenen - in Abwicklung des Trommelmantels betrachtet - längs einer Linie 19 angeordnet, die mit der Trommelachse einen Winkel zwischen 5 und 60°, vorzugs­ weise zwischen 15 und 45° (beim dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 30°) bildet.

Der obere Teil 12 der Einbauelemente 8 ist im unteren Bereich mit einer Verdickung 12 a ver­ sehen, die eine Ausnehmung 12 b zum Eingriff des Kopfes 14 a der Schraube 14 aufweist.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante ist der untere Teil 11 des Einbauelementes 8 mit einer gezahnten Konusfläche 20 versehen, wobei das Zwischenstück 13 eine entsprechende Konus­ fläche mit einer gleichartigen Verzahnung auf­ weist. Auch hierbei kann die Winkelstellung zwischen dem oberen Teil 12 und dem unteren Teil 11 der Einbauelemente 8 stufenweise ge­ ändert werden.

Bei der in den Fig. 7 und 8 angedeuteten Variante ist der in das Gut eintauchende obere Teil 12 der Einbauelemente 8 mit einer als Waffelmuster ausgebildeten Verschleißschutz-Profilierung 12 c versehen.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine Variante, bei der das Einbauelement 8 lediglich aus einem unteren Teil 11 und einem oberen Teil 12 besteht, somit kein Zwischenstück 13 vorhanden ist. Die beiden Teile 11 und 12 sind hierbei mit zwei ineinander­ greifenden Konusflächen 11 d, 12 d versehen. Die Verbindung der Teile 11 und 12 miteinander sowie mit der Trommelwand 7 erfolgt auch hier über eine Schraube 14.

An der Oberseite des unteren Teiles 11 sind eine Anzahl von Vertiefungen 21 vorgesehen, in die Vorsprünge 22 an der Unterseite des oberen Teiles 12 zum Eingriff kommen. Die Vertiefungen 21 und die Vorsprünge 22 bilden eine rasterförmige Ver­ zahnung, die eine stufenweise Veränderung der Winkellage zwischen den Teilen 11 und 12 gestattet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 9 bis 11 ist der in das Gut eintauchende obere Teil 12 der Einbauelemente 8 mit als Rippen 12 e ausge­ bildeten Vorsprüngen zur Oberflächenvergrößerung versehen, was die Wärmeübertragung zwischen Gut und Gas noch weiter verbessert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 und 13 besitzt der untere Teil 11 der Einbauelemente 8 an seiner dem Innenraum der Trommel zugewandten Oberseite einen umlaufenden, erhöhten Rand 11 a, so daß sich eine napfartige Vertiefung 23 für den oberen Teil 12 ergibt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die untere Befestigungszone des oberen Teiles 12 der Einbauelemente 8 durch den umlaufenden Rand 11 a des unteren Teiles 11 gegen Beschädigung und Verschleiß durch große Gutbrocken wirksam geschützt ist. Der obere Teil 12 greift ferner mit seiner Bodenfläche 12 f formschlüssig und gegen Verdrehung gesichert in die Vertiefung 23 ein, so daß sich ein fester Winkel γ ergibt.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist bei der vorgeschlagenen Anordnung ein dichter Schleier von Einbauelementen 8 vorhanden, durch den die Kühlluft strömen muß, wodurch sich ein intensiver Wärmeaustausch zwischen den durch das Gut er­ hitzten Einbauelementen 8 und der Kühlluft er­ gibt. Das Gut wird dabei durch die Einbauelemente 8 nicht hochgehoben, sondern pflugscharähnlich durchschnitten und umgerührt. Dadurch wird bei geringster Staubentwicklung eine maximale Er­ hitzung des oberen Teiles 12 der Einbauelemente 8 erzielt.

Je nach den Betriebserfordernissen kann der Winkel α der Einbauelemente 8 verändert werden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ beispiel ist der Winkel α für alle Einbau­ elemente 8 gleich groß und so gewählt, daß sich bei einer Drehbewegung der Trommel (in Richtung des Pfeiles 10) eine zur Austrags­ seite der Trommel gerichtete Förderwirkung auf das Gut ergibt (Materialfluß in Richtung des Pfeiles 9).

Es ist jedoch auch möglich, bei einem Teil der Einbauelemente 8 den Winkel α so zu wählen, daß diese Einbau­ elemente eine zur Eintragsseite der Trommel gerichtete Förderwirkung auf das Gut ausüben. Werden beispielsweise in jeder zweiten oder dritten Reihe die Einbauelemente 8 so einge­ stellt, daß sie eine zur Eintragsseite der Trommel gerichtete Förderwirkung auf das Gut ausüben, so ergibt sich insgesamt eine wesentliche Verlängerung der Aufenthalts­ zeit des Gutes im Bereich der Einbauelemente 8 und damit ein noch weiter verstärkter Wärme­ austausch zwischen Gut und Gas.

Claims (11)

1. Trommel zum Wärmeaustausch zwischen Feststoff-Gut und Gas, insbesondere Kühlrohr eines Planetenkühlers, Kühltrommel oder Drehrohrofen, enthaltend eine Viel­ zahl von an der Trommelwand (7) befestigten, während eines Teiles der Trommelbewegung in das Gut eintauchenden Einbauelementen (8), die in Längsrichtung (9) und Umfangsrichtung (10) derart gegeneinander versetzt sind, daß sie - in Achsrichtung der Trommel betrachtet - eine im wesentlichen geschlossene ringförmige Projektionsfläche ergeben,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in das Gut eintauchende Teil (12) der Einbau­ elemente (8) flach und großflächig ausgebildet ist und durch eine im wesentlichen ebene, gegenüber der Trommelachse um einen Winkel (α) geneigte Platte gebildet wird.

2. Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gut eintauchende Teil (12) der Einbauele­ mente (8) im Sinne einer nur minimalen Hubwirkung für das Gut bei der Trommeldrehbewegung gestaltet ist.

3. Trommel nach Anspruch 1, bei der die Einbauelemente (8) in mehreren in Längsrichtung der Trommel mit gegen­ seitigem Abstand aufeinanderfolgenden, senkrecht zur Trommelachse verlaufenden Ebenen angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung benachbarte Einbauelemente (8) aufeinanderfolgender Ebenen - in Abwicklung des Trommelmantels betrachtet - längs einer Linie (19) angeordnet sind, die mit der Trommelachse einen Winkel (β) zwischen 5 und 45°, vorzugsweise zwischen 15 und 45°, bildet.

4. Trommel nach Anspruch 1, bei der die Einbauelemente (8) wenigstens einen zur Befestigung an der Trommel­ wand (7) dienenden unteren Teil (11), einen in das Gut eintauchenden oberen Teil (12) sowie eine die beiden Teile (11, 12) miteinander und mit der Trommelwand (7) verbindende Schraube (4) enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), um den der in das Gut eintauchende obere Teil (12) der Einbauelemente (8) gegenüber der Trommelachse geneigt ist, durch Ver­ drehung des oberen Teiles (12) gegenüber dem unteren Teil (11) veränderbar ist.

5. Trommel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Teil (11) und dem oberen Teil (12) der Einbauelemente (8) ein Zwischenstück (13) vorgesehen ist, das zur Verbindung mit dem oberen Teil (12) in stufenweise wählbarer Winkellage eine raster­ förmige Verzahnung aufweist.

6. Trommel nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei ineinandergreifende flache Konusflächen (11 d, 12 d) zur Verbindung des unteren und oberen Teiles (11, 12) in stufenlos oder stufenweise wählbarer Winkellage.

7. Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gut eintauchende Teil (12) der Einbauele­ mente (8) mit vorzugsweise als Rippen (12 e) ausge­ bildeten Vorsprüngen zur Oberflächenvergrößerung und/oder mit einer vorzugsweise als Waffelmuster ausgebildeten Verschleißschutz-Profilierung (12 c) versehen ist.

8. Trommel nach Anspruch 1, bei der die Einbauelemente (8) wenigstens einen zur Befestigung an der Trommel­ wand (7) dienenden unteren Teil (11), einen in das Gut eintauchenden oberen Teil (12) sowie eine die beiden Teile (11, 12) miteinander und mit der Trommelwand (7) verbindende Schraube (14) enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (11) an seiner dem Innenraum der Trommel zugewandten Oberseite einen umlaufenden erhöhten Rand (11 a) aufweist.

9. Trommel nach Anspruch 1, deren Innenwand eine aus einzelnen Keilsteinen bestehende feuerfeste Ausmauerung (15) enthält, wobei die Einbauelemente (8) wenigstens einen zur Befestigung an der Trommelwand (7) dienenden unteren Teil (11), einen in das Gut eintauchenden oberen Teil (12) sowie eine die beiden Teile (11, 12) miteinander und mit der Trommelwand verbindende Schraube (14) aufweisen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Format des unteren Teiles (11) der Einbauelemente (8) dem Normformat der Keilsteine der Ausmauerung (15) entspricht.

10. Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), um den der in das Gut eintauchende Teil (12) der Einbauelemente (8) gegenüber der Trommel­ achse geneigt ist, zumindest bei einem Teil der Einbauelemente so gewählt ist, daß diese Einbauelemente eine zur Austragsseite der Trommel gerichtete Förderwirkung auf das Gut ausüben.

11. Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), um den der in das Gut eintauchende Teil (12) der Einbauelemente (8) gegenüber der Trommel­ achse geneigt ist, bei einem Teil der Einbauele­ mente so gewählt ist, daß diese Einbauelemente eine zur Eintragsseite der Trommel gerichtete Förderwirkung auf das Gut ausüben.