Verfahren und Vorrichtung zum Ausbrechen des Ansatzes und des Mauerwerkes in liegenden Rohrzylindern, insbesondere in Drehrohröfen

Abstract

 Eine den geometrischen und technologischen Verhältnissen angepaßte konische Abbruchwalze (1) wird in den Ofen eingeführt und beim Drehen des Ofens (10) zwangsläufig mitbewegt und dabei infolge einer angemessenen Eigenmasse und angebauter austauschbarer Abbruchwerkzeuge Ansatz und Mauerwerk (12) mürbe arbeitet und unter Dauerbelastung ausbricht.
Die vorzugsweise konische Körperform der Abbruchwalze (1) verleiht ihr einen Bewegungstrieb in Richtung des Spitzendes, auch auf dem blanken Stahlmantel, der mit einer rückwärtig angeschlossenen Winde (8) kontrolliert werden kann.
Im Zusammenspiel zwischen der außerhalb des Drehrohrofens aufgebauten Winde (81) und der Abbruchwalze (1) kann der gesamte Rohrzylinder ausgebrochen werden, ohne daß eine Arbeitskraft den heißen Ofen zu betreten braucht.

Beschreibung

[0001] Verfahren und Vorrichtung zum Ausbrechen des Ansatzes und des Mauerwerkes in liegenden Rohrzylindern insbesondere in Drehrohröfen

[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollständigen oder teilweisen Ausbrechen des Ansatzes und des Mauerwerkes in liegenden sich um ihre Längsachse drehende Rohrzylinder, insbesondere in Drehrohröfen der Zementindustrie und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0003] Neben dem Ausbrechen der Krusten und des Mauerwerks von Hand sind grundsätzlich zwei verschiedene Verfahrensgruppen bekannt. Die erste Verfahrensgruppe beinhaltet die chemischen Methoden zum Entfernen der Krusten und Ansätze. Diese sind aber in der Regel ungeeignet zum Beseitigen des Mauerwerks in Drehrohröfen. Die zweite Verfahrensgruppe umfaßt die mechanischen Methoden, bei denen durch Spülen, Rütteln, Blasen, Schlagen, Stoßen, Drehen oder Kratzen mit und ohne Antrieb und mit den unterschiedlichsten Vorrichtungen Ansatz und Mauerwerk in Drehrohröfen ausgebrochen und anschließend entfernt werden. Beispielsweise zeigt die DD-PS 64 844 das Prinzip eines mechanischen Reinigungsgerätes, das zusätzlich mit Ultraschallschwingungen betrieben wird. Die DE-OS 271 164 offenbart eine geführte, angetriebene Bohr-_' stange, die mit Schneid- oder Kratzeinrichtungen versehen ist. Allen, auch den aus der Fachliteratur bekannten weiteren Lösungen haften Mängel an; einmal die der Kompliziertheit der Konstruktion des Verfahrens und der Vorrichtung, der hohen Gesamtkosten, einer relativ komplizierten Handhabungstechnik, weiterhin ihrer Wärmeempfindlichkeit, ihrer Störanfälligkeit und einen hohen Wartungsaufwand, Bei nur manuell anwendbaren Vorrichtungen kommen noch schwerste körperliche Arbeit und eine sehr hohe Unfallgefahr hinzuo

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum vollständigen oder teilweisen Ausbrechen des Ansatzes und des Mauerwerkes in liegenden sich um ihre Längsachse drehende Rohrzylinder, insbesondere in Drehrohröfen der Zement Industrie und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das ein kontinuierliches, durchgängiges oder partielles Ausbrechen des Rohrzylinders ohne seine bisherige Abkühlung, mit steuerbarer Ausbruchstiefe und -länge sowie Vortriebsgeschwindigkeit gewährleistet, wobei die Vorrichtung eine geometrische Gestalt aufweist, die ein Ausbrechen des Ansatzes für sich oder gemeinsam mit dem Mauerwerk gewährleistet und mit einer regelbaren Vortriebsgeschwindigkeit den Rohrzylinder durchläuft.

[0005] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Ausnutzung der Drehbewegung des Rohrzylinders mit einer in den Ofen eingeführten Abbruchwalze Ansatz und Mauerwerk durch Schlag-, Stoß- und Reißkräfte kontinuierlich unter Dauerbelastung mürbe gearbeitet und die Gewölbestruktur durch Erschüttern oder Ausbrechen von kleinen Teilbereichen zum Einstürzen gebracht wird, wobei die Längsachse der Abbruchwalze beim Drehen des Rohrzylinders eine Schräglage, bezogen auf die Längsachse des Rohrzylinders erhält und der Abbruchwalze eine Längsbewegung entgegen der Ofenneigung gegeben wird, wobei der Ansatz separat bis auf das Mauerwerk partiell und durchgängig abgearbeitet wird und auch wenn es notwendig ist, nur das Mauerwerk ausgebrochen wird. Es ist eine Ausgestaltung der Erfindung, daß die Ausbruchsgeschwindigkeit durch einen Seilzug, welcher mit der Abbruchwalze verbunden ist, verzögert oder gestoppt wird und die Längsbewegung der Abbruchwalze im Rohrzylinder umgekehrt wird. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Abbruchwalze in einer konischen Form ausgebildet ist und einen zentralen Führungsstab aufweist und welche an ihrem verstärkten Ende eine Stabilisierungsscheibe angeordnet und kompakt oder gegliedert ausgebildet ist, wobei die Abbruchwalze, mit Ausbruchzähnen unterschiedlicher Form und Stellung versehen, mindestens eine Zahnscheibe aufweist, die in quadratischer Form ausgebildet ist und außerhalb des Schwerpunktes der Abbruchwalze in Richtung der Winde auf dem zentralen Führungsstab angeordnet ist. Auf dem Umfang der Zahnscheibe sind die Ausbruchzähne mit ihren Spitzen eine Kreisbahn durchlaufend vorgesehen, wobei der in einer Ausführung die Abbruchwalze in einer nichtkonischen Form ausgebildet ist, deren Mittelachse in der Bewegungsphase von der Längsmittelachse des Rohrzylinders abweichend ist und die Zahnscheibe Zahnpaare aufweist, bei denen Zahnpaare die gleichen Größen aufweisen_o Es ist vorteilhaft, daß jeweils vier Ausbruchzähne die gleiche Größe besitzen. Es erfüllt die Erfindung, wenn die Zahnspitzen jeweils vier gleiche Ausbruchzähne und die Abrollzähne für sich ein Quadrat bilden, wobei die aus den Zahnspitzen gebildeten Quadrate so zueinander versetzt sind, daß ein ungleichmäßiges Achteck gebildet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltungsform ist es vorteilhaft, daß die keilförmigen Ausbruchzähne bei der Anordnung von mindestens zwei Zahnscheiben in ihrer Mehrzahl mit der Schneidenbreite des Keiles rechtwinklig zur Längsachse der Abbruchwalze vorgesehen werden und die Abbruchzähne auf den Zahnscheiben während der Bewegung der Abbruchwalze im Drehrohrofen senkrecht auf die Innenseite des Drehrohrofens. sowohl in Bezug auf die Querachse als auch auf die Längsachse auftreffend angeordnet sind. Die Stabilisierungsscheibe ist dabei auf der der Wine zugewendeten Seite der Abbruchwalze angeordnet und in ihrer Größe sowie in ihrem radialen Verstellbereich dem Durchmesser der Umhüllungsfigur der Abbruchwalze angepaßt, und weist dabei radiale Verstellelemente auf, die auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilt sind. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die radialen Verstellelemente in ihrer vollständig ausgefahrenen Position mit Kontaktelementen versehen, wobei auf der Stabilisierungsscheibe mehr als acht Verstellelemente in radialer Richtung angeordnet sind und die Stabilisierungsscheibe in ihrem axialen Abstand von der Zahnscheibe größer als das Raster eines Steines oder dessen Vielfach angeordnet. Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß eine den geometrischen Verhältnissen und dem baulichen Umfeld des jeweiligen Drehrohrofens angepaßte und in den Ofen eingeführte Abbruchwalze beim Drehen des Ofens zwangsläufig mitbewegt wird. Dabei wird infolge einer angemessenen Eigenmasse und ausgebauter austauschbarer Abbruchwerkzeuge Ansatz und Mauerwerk durch Schlag-, Stoß- und Reißkräfte mürbe gearbeitet und bricht in der Folge aus. Je nach dem konkreten Einsatz kann die Abbruchwalze kompakt, gegliedert oder hohl sowie variabel und veränderbar in Masse, Größe, Art und Anzahl der Abbruchwerkzeuge, im Material und im gewählten Querschnitt gestaltet werden.

[0006] Unabhängig von den möglichen Verschiedenheiten weist die Abbruchwalze eine konische Umhullungsfigur auf, die ihr beim Drehen einen Bewegungsantrieb in Richtung ihres Spitzendes verleiht. Am rückwärtigen Ende ist sie über einen Seilwirbel an eine außerhalb des Ofens stehende Winde angeschlossen. In Funktionseinheit mit dieser Winde und der konischen Körperform führt die Abbruchwalze längsgerichtete und walzende Bewegungen aus. Dabei wird auch die verfahrensbedingten Längsneigungen des Drehrohrofens überwunden. Mit der Winde ist es möglich, die Längsbewegung je nach Arbeitsfotrschritt zu bremsen, zu verzögern oder sogar umzukehren. Damit kann die Abbruchwalze unter Ausnutzung des Ofenantriebs die gesamte Innenfläche des Rohrzylinders abfahren. Mit der Querschnittsform der Walze werden die Arbeitswirkung und das Bewegungsverhalten beeinflußt. So erzeugt ein vorteilhaft eckiger Walzenquerschnitt beim Drehen rhythmische Aufschläge, die die Wucht deutlich erhöht.

[0007] Außerdem kann die Walze sich bei eckigem Querschnitt aus der unteren Wannenlage im Rohrzylinder herausbewegen und sich somit vom Materialstrom des Abbruchs ständig neu befreien. Die Wirkung der Abbruchwalze wird beim kontinuierlichen Drehen des Rohrzylinders dadurch entscheidend verstärkt, daß der durch die Walze in der Wannenlage erschütterte und vorgelockerte Ansatz und ebenso das Mauerwerk unter Dauerbelastung ihre Ringgewölbestruktur verlieren und infolge ihres Eigengewichtes beim Erreichen der Hanglage einstürzen. Entsprechend den geometrischen Verhältnissen der dargestellten Abbruchwalze ist am hinteren Ende die Stabilisierungsscheibe angeordnet, die in ihrer Größe dem äußeren Durchmesser der vorzugsweise konischen Umhüllungsfigur der Abbruchwalze angepaßt ist. Diese Stabilisierungsscheibe stabilisiert das Bewegungsverhalten der Abbruchwalze bei entsprechender Einstellung in Richtung ihres Spitzen-des. Insbesondere dann, wenn sich die Abbruchwalze aus dem vom Ansatz und Mauerwerk schon freien Innenmantel des Drehrohrofens bewegen muß, gewährleistet die Stabilisierungsscheibe eine Fortbewegung der Abbruchwalze in Richtung ihres Spitzendes. Die Stabilisierungsscheibe kann in ihrer Ausführung kompakt oder gegliedert, veränderbar in der Masse, in ihrer Lage und im Material sowie in ihrer Größe und im gewählten Querschnitt ausgeführt sein. Die Stabilisierungsscheibe gibt der Abbruchwalze eine veränderte Lage, die vom Hauptschuttstrom im wesentlichen nicht beeinflußt wird.

Ausführungsbeispiel

[0008] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: den einen Abschnitt des Drehrohrofens im Schnitt mit eingelegter Vorrichtung;

Fig_o 2: einen Querschnitt des Ofens mit der Vorrichtung in einer Bewegungsphase ohne Stabilisierungsscheibe;

Fig. 3: die Abbruchwalze in einer Vorderansicht;

Fig. 4: die Seitenansicht der Vorrichtung mit Stabilisierungsscheibe.

[0009] Fig. 1; 2 und 3 zeigt den Teil eines liegenden Drehrohrofens von nahezu beliebiger Länge und beliebigem Durchmesser, der unter Ausnutzung des vorhandenen Eigenantriebes von Ansatz und Mauerwerk befreit wird. Dazu wird eine Abbruchwalze 1, bestehend aus einem zentralen Führungsstab 2 mit aufgesetzten Zahnscheiben 4, die mit auswechselbaren Ausbruchzähnen 3 und Abrollzähnen 3 ausgerüstet sind, in den Drehrohrofen eingeführt. Der Körper der Abbruchwalze 1 erhält eine spitze Gestalt im Bereich des Führungsstabes 2. Eine sinnvolle Aneinanderreihung von mit Ausbruchzähnen 3 sowie Abrollzähnen 3' besetzten und der Größe nach abgestuften Zahnscheiben 4, die am führungsstab 2 befestigt sind, bedingen eine konische Hüllfigur der Vorrichtungo Beim Laufen des Drehrohrofens wird die Abbruchwalze 1 mitbewegt, wobei sie eine Doppelbewegung ausfährt. Das ist einmal eine walzende Drehbewegung, bei der die Ausbruchzähne 3 der Zahnscheiben 4 mit rhythmischen Schlägen im unteren Wannenbereich den Ansatz und das Mauerwerk bearbeiten und zum anderen eine aus der konischen Hüllfigur resultierende Längsbewegung, die zum Spitzende der Abbruchwalze 1 gerichtet ist und dabei die verfahrensbedingte leichte Neigungen des Drehrohrofens überwindet. Um die Längsbewegung der Abbruchwalze 1 entsprechend dem Arbeitsfortschritt und bei vorhandenen Montagestufen steuern und kontrollieren zu können, ist diese an ihrem rückwärtigen Ende über einen Seilwirbel 9 an eine Winde 8 angeschlossen, die sich außerhalb des geöffneten Drehrohrofens befindet. Mit dieser Winde 8 ist es möglich, die Längsbewegung der Abbruchwalze 1 zu verzögern und zu stoppen_o

[0010] Wie Fig. 2 zeigt, besteht der Abbruchvorgang aus zwei Phasen. In der ersten Phase werden der Ansatz und das Mauerwerk durch die Abbruchwalze 1 in der Wannenlage erschüttert und aufgelockert und dann unter Dauerbelastung in seiner Gewölbestruktur so zerstört, daß es in der zweiten Phase zum Einstürzen dieser Bereiche beim wiederholten Drehen in die Hanglage kommt. Eine Stabilisierungsscheibe 5 ist am hinteren Ende der Abbruchwalze 1 montiert und in Fig. 4 dargestellt. Sie bewirkt, daß die Abbruchwalze 1 im hinteren Teil außerhalb des Sohlpunktes 15 des Drehrohrofenquerschnittes 11 liegt. Beim Bewegen der Abbruchwalze 1 durch die Drehbewegung des Drehrohrofens 10 ergeben sich dadurch während des Abbruchvorganges folgende Effekte

- Die Abbruchwalze 1 bewegt sich entsprechend Fig. 4 relativ unabhängig bzwo außerhalb des ihr entgegenkommenden Schuttstromes 14, wodurch der Fortbewegungswiderstand verringert wird.

- Die Stabilisierungsscheibe 5 in ihrer Anordnung nach Fig. 3 gewährleistet, auch auf blanken Stahlmantelbereichen des Drehrohrofens 10 bei entsprechender Einstellung die Fortbewegung der Abbruchwalze 1 in Richtung ihres Spitzendes.

[0011] Der Anbau einer genügenden Anzahl radialer Verstellelemente 6 einschließlich gesonderter Kontaktelemente 7, die auf den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind, vergrößert je nach der konstruktiven Länge der Verstellemenete 6 den Durchmesser der Stabilisierungsscheibe 5 und beeinflußt je nach ihrer Einstellung das Bewegungsverhalten sowie das Arbeitsvermögen der Abbruchwalze 1. Mit der Größenverstellbarkeit der Stabilisierungsscheibe 5 wird gleichzeitig die Schlagtiefe der Abbruchzähne 3 und deren Schlagwucht veränderbar gestaltet. Außerdem kann das Bewegungsverhalten von einem polternden, rhythmischen Schlagen bei kleiner Stabilisierungsscheibe 5 in ein beruhigteres Rollen bei großer Stabilisierungsscheibe 5 umgewandelt werden. Auf diese Weise ist es dann auch möglich, Beschädigungen durch die Abbruchzähne-3 an blanken Stahlmantelflächen des Drehrohrofens 10 oder an intaktem Mauerwerk 12 zu minimieren. Diese Maßnahme schafft gleichzeitig die Voraussetzung für einen separaten Ausbruch des Ansatzes 13.

[0012] Bei einem kontrollierten Bewegen der Abbruchwalze 1 auf dem blanken Stahlmantel gegen den Schüttstrom 14 sind die radialen Verstellelemente 6 so eingestellt, daß die Abbruchzähne 3 entsprechend Fig. 3 zwischen dem Spitzende und der Stabilisierungsscheibe 5 ausgehoben werden. Damit liegt die Hauptlast aufgrund der Gestaltung der Abbruchwalze 1 auf der Stabilisierungsscheibe 5. Durch die Auswahl von Werkstoffen mit guten Haft- und Gleitreibungswerten, wie z. B. Rotguß oder Hartgummi für die Kontaktelemente 7, wird das Bewegungsverhalten der Abbruchwalze 1 bei der verfahrensbedingten Neigungen des Drehrohrofens und gegen den Schuttstrom 14 stabilisiert.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

[0013] 

1 Abbruchwalze

2 zentraler Führungsstab

3 Ausbruchzahn

3' Abrollzähne

4 Zahnscheibe

5 Stabilisierungsscheibe

6 radiales Verstellelement

7 Kontaktelement

8 Winde

9 Seilwirbel

10 Drehrohrofen

11 Drehrohrofenquerschnitt

12 Mauerwerk

13 Ansatz

14 Schuttstrom

15 Sohlpunkt

Ansprüche

1. Verfahren zum vollständigen oder teilweisen Ausbrechen des Ansatzes und des Mauerwerkes in sich um ihre Längsachse drehende liegenden Rohrzylinder, insbesondere Drehrohröfen der Zementindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ausnutzung der Drehbewegung des Rohrzylinders mit einer in den Ofen eingeführten Abbruchwalze Ansatz und Mauerwerk durch Schlag-, Stoß- und Reißkräfte kontinuierlich unter Dauerbelastung mürbe gearbeitet und die Gewölbestruktur durch Erschüttern oder Ausbrechen von kleinen Teilbereichen zum Einstürzen gebracht wird, wobei die Längsachse der Abbruchwalze beim Drehen des Rohrzylinders eine Schräglage, bezogen auf die Längsachse des Rohrzylinders erhält und der Abbruchwalze eine Längsbewegung entgegen der Ofenneigung gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz separat bis auf das Mauerwerk partiell und durchgängig abgearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mauerwerk ausgebrochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbruchsgeschwindigkeit durch einen Seilzug, welcher mit der Abbruchwalze verbunden ist, verzögert oder gestoppt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, das die Längsbewegung der Abbruchwalze im Rohrzylinder umgekehrt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbruchwalze (1) in einer konischen Form ausgebildet ist, einen zentralen Führungsstab (2) aufweist und an ihrem verstärkten Ende eine Stabilisierungsscheibe (5) angeordnet und kompakt oder gegliedert ausgebildet ist, wobei die Abbruchwalze (1) mit Ausbruchzähnen (3) unterschiedlicher Form und Stellung versehen, mindestens eine Zahnscheibe (4) aufweist, die in quadratischer Form ausgebildet ist und außerhalb des Schwerpunktes der Abbruchwalze (1) in Richtung der Winde (8) auf dem zentralen Führungsstab (2) angeordnet ist, wobei auf dem Umfang der Zahnscheibe die Abbruchzähne (3) mit ihren Spitzen eine Kreisbahn durchlaufend vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbruchwalze (1) in einer nichtkonischen Form ausgebildet, deren Mittelachse in der Bewegungsphase von der Längsmittelachse abweicht_o

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (4) Zahnpaare aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnpaare die gleiche Größe aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils vier Ausbruchzähne (3) gleiche Größe besitzen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspitzen jeweils vier gleiche Ausbruchzähne (3) und Abrollzähne (3') für sich ein Quadrat bilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Zahnspitzen gebildeten Quadrate so zueinander versetzt sind, daß ein ungleichmäßiges Achteck gebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmigen Ausbruchzähne (3) bei der Anordnung von mindestens zwei Zahnscheiben (4) in ihrer Mehrzahl mit der Schneidenbreite des Keiles rechtwinklig zur Längsachse der Abbruchwalze (1) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbruchzähne (3) auf den Zahnscheiben (4) während der Bewegung der Abbruchwalze (1) im Drehrohrofen senkrecht auf der Innenseite des Drehrohrofens (10) sowohl in bezug auf die Querachse als auch auf die Längsachse auftreffend angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsscheibe (5) auf der der Winde (8) zugewendeten Seite der Abbruchwalze (1) angeordnet und in ihrer Größe sowie in ihrem radialen Verstellbereich dem Durchmesser der Umhüllungsfiguren der Abbruchwalze (1) angepaßt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsscheibe (5) radiale Verstellelemente (6) aufweist, die auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Verstellelemente (6) in ihrer vollständig ausgefahrenen Position mit Kontaktelemen ten (7) versehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stabilisierungsscheibe (5) mehr als acht Verstellelemente in radialer Richtung angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsscheibe (5) in ihrem axialen Abstand von der Zahnscheibe (4) größer als das Raster eines Steines oder dessen Vielfach angeordnet ist.

Zeichnung