Einbauten für Rohrkühler, Drehrohröfen oder dergleichen

Abstract

 Um bei der Behandlung eines körnigen wenigstens zum Teil streufähigen Gutes in einem Rohrküh­ler, Satellitenkühler, Drehrohrofen, Trommel­trockner oder dergleichen insbesondere in der kritischen Heißzone den thermischen Wirkungs­grad wie z. B. die Kühlwirkung zu erhöhen, ohne eine spürbare Erhöhung der Staubbeladung des Gasstromes sowie Erhöhung der Abmessungen des Drehrohres in Kauf nehmen zu müssen, werden er­findungsgemäß Drehrohreinbauten vorgeschlagen, die aus im Rohrquerschnitt gesehen etwa halb­kreisförmigen, gewölbeartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen (13) bestehen, die in ihrem Scheitelbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung ge­richteten, die freie Bogenquerschnittsfläche verengenden und das Ausstreuen des in den Bogenelementen befindlichen gehobenen Gutes verhindernden Bordrand (19, 20) aufweisen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Einbauten für Rohrküh­ler, Satellitenkühler, Drehrohröfen, Trommel­trockner oder dergleichen zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen einem körnigen, wenig­stens zum Teil streufähigen Gut wie z. B. Zementklinker und einem Gasstrom wie z. B. Kühlluft.

[0002] Die Aufgabe eines Kühlers z. B. Rohrkühlers oder Satellitenkühlers ist es, das aus einem Ofen kommende heiße Produkt z. B. Zementklinker weitestgehend abzukühlen und gleichzeitig die durch den Kühler strömende Kühlluft weitestge­hend aufzuheizen, bevor sie in der Regel als sogenannte Sekundärluft in den Ofen eintritt und dort als Verbrennungsluft verwendet wird. Der Abkühlungsgrad hängt von der Wärmeübertra­gung zwischen dem Produkt und der Kühl-/Sekun­därluft ab. Während die Produktmenge, die Luft­menge, die Produkttemperatur, die Lufttempera­tur, jeweils bei Eintritt in den Kühler, sowie die Produkteigenschaften wie z. B. die Granulo­meterie vom Kühler nicht zu beeinflussen sind, wird die Kühlerwirkungsweise im wesentlichen durch drei Gegebenheiten bestimmt: Größe der Wärmeübertragungsflächen, Verweilzeit des Pro­dukts im Kühler, Staubbildung und Staubkreis­läufe.

[0003] Es ist bekannt, den Wirkungsgrad eines Rohrküh­lers oder auch Satellitenkühlers durch den Ein­bau von aus verschleißfestem Stahl bestehenden Hubschaufeln oder Hubleisten zu erhöhen, die den heißen Zementklinker anheben und in den Kühlluftstrom fallenlassen, wodurch ein inniger Kontakt der Kühlluft mit dem Klinker erreicht wird. Solche das heiße Gut streuenden Einbauten sind bisher nur im mittleren sowie gutaustrags­ seitigen Endbereich des Kühlrohres eingesetzt worden. Keinesfalls sind solche Einbauten in der sich an den Ofen anschließenden Heißzone des Kühlers zu verwenden, weil in dieser Heiß­zone, in welcher die Temperaturdifferenz zwi­schen Heißgut und Kühlluft zudem am größten ist, ein Streuen des Gutmaterials durch den Kühlluftstrom unbedingt vermieden werden muß, weil sich sonst die Kühlluft mit Staub belädt, der den Wärmeübergang in der Kühlerheißzone mindert und der in unerwünschter Weise über die Kühlluft/Sekundärluft in den Sinterofen zurück­transportiert wird, was zu einer Beeinträchti­gung der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses führt. Ebenfalls bekannt ist es, den Wärmeüber­gang durch sogenannte Kreuzeinbauten zu verbes­sern. Diese Einbauten werden vorzugsweise für Feinstgut eingesetzt, das möglichst wenig ge­streut werden soll. Der Einsatz derartiger Kreuzeinbauten in der Heißzone eines Kühlers würde zu mechanischen Problemen führen und wäre nachteilig für die Gutverteilung auf den Quer­schnitt. Daher hat man in der Heißzone des Kühlrohres bisher nur pilz- oder kegelförmige Einbauten eingesetzt, die im wesentlichen die Aufgabe haben, die im Kühlrohr liegende Gutma­terialniere ohne Hubwirkung zu durchmischen, um durch Schaffung neuer Gutoberflächen eine bes­sere Wärmeübertragung über Abstrahlung zu er­reichen. Die für eine gute Wärmeübertragung erforderliche große Gutmaterialoberfläche wird auf diese Weise aber nicht erreicht, so daß die Wärmeübertragung besonders in dieser Heißzone des Kühlers noch verbesserungsbedürftig ist.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Behandlung eines körnigen wenigstens zum Teil streufähigen Gutes in einem Rohrkühler, Satellitenkühler, Drehrohrofen, Trommeltrockner oder dergleichen den thermischen Wirkungsgrad insbesondere in der kritischen Heißzone zu er­höhen, ohne eine spürbare Erhöhung der Staubbe­ladung des Gasstromes sowie Erhöhung der Abmes­sungen des Drehrohres in Kauf nehmen zu müssen.

[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit Drehrohreinbauten gelöst, die mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 9 ge­kennzeichnet sind.

[0006] Die an der Innenwandung des Drehrohres befe­stigten Einbauten bestehen erfindungsgemäß aus im Rohrquerschnitt gesehen etwa halbkreisförmi­gen, gewölbeartig in das Rohrinnere vorsprin­genden Bogenelementen, die in ihrem Scheitelbe­reich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung gerichteten, die freie Bogen­querschnittsfläche verengenden und das Aus­streuen des in den Bogenelementen gehobenen Gutmateriales verhindernden Bordrand aufweisen.

[0007] Damit weisen die insbesondere in der Heißzone des Drehrohres zu installierenden Drehrohrein­bauten im wesentlichen folgende Vorteile auf:

[0008] Durch das Aufteilen der im Drehrohr liegenden Gesamt-Gutmaterialniere auf viele einzelne Gut­materialnieren, deren Anzahl der Anzahl der in das Drehrohr eingebauten Bogenelemente ent­spricht, wird die wärmeabstrahlende Material­oberfläche vergrößert und dadurch die Wärme­übertragung erheblich verbessert. Jedes Bogen­element ist so ausgebildet, daß die stirnseitig eingetretene Gutmaterialmenge sich zunächst frei nach beiden Seiten hin abböschen kann und die danach im Bogenelement befindliche Gutma­terialmenge über ca. eine halbe Drehrohrumdre­hung im Bogen verbleibt.

[0009] Erfindungsgemäß entscheidend ist, daß dabei ein Ausstreuen von Gutmaterial dadurch wirkungsvoll verhindert ist, daß die Bogenelemente in ihrem Scheitelbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung gerichteten, die freie Bogenquerschnittsfläche verengenden Bord­rand aufweisen, d. h. die stirnseitig beider­seitigen Bordränder jedes Bogenelementes ver­hindern das insbesondere in der Heißzone uner­wünschte Ausstreuen des Gutmateriales. Um wegen der Neigung des Drehrohres den Gutstaueffekt zu verbessern, kann erfindungsgemäß der zum Gut­ auslauf des Drehrohres zugekehrte Bordrand jedes Bogenelementes in seiner Bordhöhe höher, d. h. höherbordig sein als der jeweils andere (zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrte) Bordrand. Nach Erreichen der gegenüberliegenden Drehrohrseite nach einer halben Drehrohrumdre­hung läuft das Gutmaterial aus dem Bogenele­ment, ohne gestreut zu werden, auf die der Gesamt-Gutmaterialniere gegenüberliegende materialfreie Rohrwand aus, was wiederum zu einer vergrößerten Gutmaterialoberfläche sowie einem verbesserten Wäremeübergang führt. Während ca. einer halben Umdrehung des Drehroh­res wird das Gutmaterial gleichzeitig in den Bogenelementen umgewälzt, was durch Leisten be­günstigt werden kann, die wenigstens im Schei­telbereich der Bogenelemente etwa parallel zur Drehrohrachse verlaufend angeordnet sind, um ständig neue Gutmaterialoberflächen zu schaffen.

[0010] Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren sche­matisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein er­findungsgemäßes, an der Innenwandung eines Drehrohres zu befestigendes Bogen­element;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Drehrohres, z. B. Rohrkühlers, mit darin eingebauten Bogen­elementen, und

Fig. 3 schematisch die Draufsicht auf eingebaute Bogenelemente gesehen in Richtung des Pfeiles III der Fig. 2.

[0011] Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Rohr­kühler (10), der sich in Pfeilrichtung (11) um seine Achse dreht. In dem Kühler (10) wird z. B. heißer Zementklinker, der von einem dem Kühler vorgeschalteten Zementklinkerofen kommt, abge­kühlt und gleichzeitig wird die im Gegenstrom zum Gutmaterial strömende Kühlluft aufgeheizt, bevor diese als sogenannte Sekundärluft in den Ofen eintritt. Der Blick auf Fig. 2 ist in Hauptfließrichtung des heißen Gutmateriales gerichtet. Dieses heiße Gutmaterial liegt als sogenannte Gutmaterialniere (12) mit schräger Oberfläche im unteren Bereich des Kühlrohres (10) auf dessen Innenwandung auf. Erfindungsge­mäß weist der Rohrkühler (10) Einbauten auf, die aus sogenannten Bogenelementen (13, 14, 15 usw.) bestehen, die gleichmäßig um die Rohrinnenwan­dung verteilt an dieser lösbar und auswechselbar befestigt sind. In der Draufsicht der Fig. 3, in welcher der Pfeil (11) die Drehrichtung des Rohrkühlers (10) und der Pfeil (16) die Haupt­fließrichtung des heißen Gutmateriales anzeigen, sind z. B. die Bogenelemente (13) und (14) der Fig. 2 in Draufsicht zu sehen, und es ist in Fig. 2 außerdem zu sehen, daß die im Kreis an­geordneten Bogenelemente benachbarter Kreise (a), b), c), d)) zueinander jeweils stirnseitig versetzt angeordnet sind derart, daß zwischen den in Rohrdrehrichtung (11) gesehen benachbar­ten Bogenelementen Guttransportgassen (17) ge­bildet sind, die schräg zu den Zylindermantel­linien des Drehrohres (10) verlaufen.

[0012] Fig. 1 zeigt einzeln herausgezeichnet vergrö­ßert und in perspektivischer Darstellung ein Bogenelement, gesehen entgegen der Hauptfließ­richtung (16) des zu kühlenden Gutmateriales. Die Drehrichtung des Drehrohres ist hier durch den Pfeil (11) angezeigt. Die an der Innenwan­dung des Drehrohres (10) befestigten Einbauten, die aus den im Rohrquerschnitt gesehen etwa halbkreisförmigen, gewölbeartig in das Rohrin­nere vorspringenden Bogenelementen (13, 14, 15 usw.) bestehen, weisen in ihrem Scheitelbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohr­innenwandung gerichteten, die freie Bogenquer­schnittsfläche verengenden und das Ausstreuen des in den Bogenelementen befindlichen gehobe­nen Gutes (18) verhindernden Bordrand auf. So hat z. b. das Bogenelement (13) stirnseitig den zum Gutauslauf des Drehrohres (10) zugekehrten Bordrand (19), zu sehen in Fig. 1, und den zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrten Bordrand (20), zu sehen in Fig. 2. Der zum Gutauslauf des Drehrohres zugekehrte Bordrand (19) jedes Bogenelementes kann mit Vorteil in seiner Bord­höhe höherbordig sein als der jeweils andere (zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrte) Bordrand (20), um trotz Neigung des Drehrohres in Materialfließrichtung (16) einen ausreichen­den Staueffekt für die jeweils in den Bogenele­menten gehobene Gutmaterialmenge zu erreichen.

[0013] Wie deutlich aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Bogenelement (13) bzw. sind die übrigen Bogen­elemente aus zwei Teilen zusammengesetzt, die im Bereich ihrer Scheitelwölbung lösbar mitein­ander verbunden sind, z. B. durch einfache Hakenverbindung, Bolzenverbindung oder sonstige Scharnierverbindung (21). Die Bogenelemente be­stehen mit Vorteil jeweils aus zwei Hälften, von denen die in Drehrichtung (11) des Dreh­rohres (10) gesehen vordere Hälfte (22) von Stirnseite zu Stirnseite schmaler ist als die andere Hälfte (23) jedes Bogenelementes. Die schmale Hälfte (22) jedes Bogenelementes hat einen gestuften Rücksprung (24) an ihrer zum Gutauslauf des Drehrohres zugekehrten Stirn­kante (Fig. 1), wodurch das Auslaufen von ange­hobenem Gutmaterial aus den einzelnen Bogenele­menten in dem der Gutmaterialniere (12) gegen­überliegenden Bereich des Drehrohres (10) er­leichtert wird.

[0014] Ist das Bogenelement z. B. dreiteilig ausgebil­det, so ist mit Vorteil das mechanisch höchst­beanspruchte Mittelteil austauschbar.

[0015] Damit das Feinstgut von den Bogenelementen erst gar nicht angehoben wird, kann die breite Hälf­te (23) (in Drehrichtung (11) des Drehrohres gesehen hintere Hälfte) einiger oder auch aller Bogenelemente Durchtrittsöffnungen (26) wie z. B. Schlitze zum Durchtritt des im jeweiligen Bogenelement befindlichen Feinstgutes aufwei­sen. Wenigstens im Scheitelbereich der Bogen­elemente können etwa parallel zur Drehrohrachse verlaufende, das im Bogenelement befindliche Gutmaterial umwälzende Leisten angeordnet sein, von denen nach Fig. 1 in das Bogenelement (13) gestrichelt die Leiste (27) eingezeichnet ist. Diese Leisten können für das Gut auch fördernd oder stauend wirken, z. B. beim Entleeren des jeweiligen Bogenelements.

[0016] Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Dreh­rohreinbauten wird nochmals wie folgt verdeut­licht:

[0017] Jedes Bogenelement (13, 14, 15 usw.) ist so ausgebildet, daß die eingetretene Gutmaterial­menge z. B. (18) sich zunächst frei nach beiden Seiten hin abböschen kann und die danach im Bogenelement befindliche Materialmenge (18a) über ca. eine halbe Kühlerumdrehung in dem Bogenelement verbleibt. Ein Ausstreuen von Gut­material wird dabei wirkungsvoll durch die jeweils stirnseitig beiderseitigen Bordränder (19, 20) verhindert, wobei der wie bereits ge­sagt zum Gutauslauf weisende Bordrand (19) wegen der Neigung des Kühlrohres mit Vorteil höherbordig ist. Nach Erreichen der gegenüber­liegenden Drehrohrseite nach etwa einer halben Drehrohrumdrehung kann das Gutmaterial aus der hier schmalen Hälfte (22) jedes Bogenelementes auslaufen. Auf diese Weise gelangt das Gutma­terial, ohne in den Kühlluftstrom gestreut zu werden, auf die der Gutmaterialniere (12) gegenüberliegende materialfreie Innenwandung des Drehrohres (10), was wiederum zu einer ver­größerten Materialoberfläche und damit zu einem verbesserten Wärmeübergang führt. Während der etwa halben Umdrehung des Kühlrohres (10) wird gleichzeitig das in den Bogenelementen befind­liche Gutmaterial durch die Leisten (27) umge­wendet, um neue wärmeabstrahlende Oberflächen zu schaffen.

[0018] Dadurch, daß die Bogenelemente aus zwei Hälften (22) und (23) bestehen, z. B. aus hitzebestän­digem Stahlguß gegossenen Teilen, wird die Mon­tage erleichtert und Wärmedehnungen werden be­herrscht. Die Befestigung der Bogenelemente im Drehrohr erfolgt zweckmäßigerweise an gegen Verschleiß geschützten, in den Drehrohrmantel eingeschweißten Haltestücken, und zwar an zwei Punkten an der breiten Hälfte (23) und an einem Punkt (28) an der schmalen Bogenhälfte (22), so daß sich jeweils für den ganzen Bogen (13) eine 3-Punkt-Befestigung ergibt. Die Bogenelemente selbst sowie auch deren Verschleißschutz können aus Stahl, Guß, Keramik oder dergleichen ver­schleißfestem Material bestehen.

[0019] Für alle Zonen des Rohrkühlers braucht nur noch eine Einbauten-Grundform, nämlich die Bogenele­mentform verwendet werden. Je nach gewünschter Funktion (nicht streuend/streuend) werden un­terschiedliche Ausführungen gewählt. Alle Ein­bauten sind, selbstverständlich unter Beachtung der Werkstoffqualitäten, untereinander aus­tauschbar und miteinander kombinierbar. Die Bogenelementhälften sind einzeln austauschbar und bei Verschleiß auch einzeln auswechselbar. Alle Befestigungen (beide Bogenelementhälften miteinander sowie an der Rohrinnenwandung) sind gleichartig ausgeführt. Zumindest in der Heiß­zone des Rohrkühlers können die Bogenelemente bzw. die zugehörigen Rohrwandungsteile mit einem zusätzlichen Verschleißschutz versehen sein. Die Einbaudichte der erfindungsgemäßen Bogenelemente in das Drehrohr ist je nach An­forderung variabel.

[0020] Von der heißen Zone zur kalten Zone des Rohr­kühlers (10) können die eingebauten Bogenele­mente so ausgebildet sind, daß sie in der Heiß­zone das Gutmaterial nicht streuen, dagegen beim Übergang zur kalten Zone eine allmählich stärker werdende Materialstreuung zulassen, indem z. B. die stirnseitigen Bordräder der Bogenelemente immer niedriger ausgebildet wer­den und/oder ein schräger Bogenanschnitt (25) gewählt wird. Die Bogenelemente werden an der Drehrohrinnenwandung an von dieser vorspringen­den Haltestücken durch Bolzen oder Schrauben befestigt. Durchgangsschrauben im Rohrmantel sind nicht notwendig. Haltestücke, die keine eingebauten Bogenelemente tragen, haben für die Gutmaterialniere (12) die Funktion von Wende­leisten. Die Bogenelemente können zylindrisch oder sphärisch gewölbt oder aus ebenen Flächen zusammengesetzt sein.

[0021] Die Materialverweilzeit im Drehrohr wird im wesentlichen beeinflußt durch die Dichte der Einbautenanordnung, Höhe der stirnseitigen Bordräder (19, 20) der Bogenelemente, gebildete Gassen (17) zwischen den Einbauten, Ausstreu­richtung zum Ein- oder Auslauf, Anordnung und Anzahl von Förderleisten usw.

[0022] Durch die erfindungsgemäßen Drehrohreinbauten wird die Möglichkeit geschaffen, Rohrkühler, Drehrohröfen oder dergleichen - auch nachträg­lich - einfach zu optimieren, da die endgülti­gen Eigenschaften des jeweils zu behandelnden Produktes wie z. B. Dichte, Porosität, Wärme­leitfähigkeit, Körnungsverteilung im vorhinein nur begrenzt voraussehbar sind. Die erfindungs­gemäße Konzeption von Drehrohreinbauten erlaubt es, durch unterschiedlichste variable Anord­nung, Kombination, Austausch usw. der jeweils eingebauten Bogenelemente die Verweilzeit des Gutmateriales im Drehrohr, die Staubbildung und Staubkreisläufe und damit letztendlich auch die Qualität der Wärmeübertragung zwischen Gutma­terial und Gas günstig zu beeinflussen.

Ansprüche

1. Einbauten für Rohrkühler, Satellitenkühler, Drehrohröfen, Trommeltrockner oder derglei­chen zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen einem körnigen, wenigstens zum Teil streufähigen Gut wie z. B. Zementklin­ker und einem Gasstrom wie z. B. Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Rohrinnenwandung unmittelbar oder mittelbar befestigten Einbauten aus im Rohrquer­schnitt gesehen etwa halbkreisförmig gewöl­beartig in das Rohrinnere vorspringenden Bogenelementen (13, 14, 15) bestehen, die in ihrem Scheitelbereich an ihren beiden Stirnkanten je einen zur Rohrinnenwandung gerichteten, die freie Bogenquerschnitts­fläche verengenden und das Ausstreuen des in den Bogenelementen befindlichen gehobe­nen Gutes verhindernden Bordrand (19, 20) aufweisen.

2. Drehrohreinbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Gutauslauf des Drehrohres zugekehrte Bordrand (19) jedes Bogenelements in seiner Bordhöhe höher ist als der jeweils andere (zum Guteinlauf des Drehrohres zugekehrte) Bordrand (20).

3. Drehrohreinbauten nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenelemente (13, 14, 15) gleichmäßig um die Rohrinnenwandung verteilt an dieser lösbar befestigt sind.

4. Drehrohreinbauten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kreis angeordne­ten Bogenelemente benachbarter Kreise (a), b), c), d)) zueinander jeweils stirnseitig versetzt angeordnet sind derart, daß zwi­schen den in Rohrdrehrichtung (11) gesehen benachbarten Bogenelementen Guttransport­gassen (17) gebildet sind, die schräg zu den Zylindermantellinien des Drehrohres (10) verlaufen.

5. Drehrohreinbauten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenelemente jeweils aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt sind, die im Bereich ihrer Scheitelwölbung lösbar miteinander verbunden sind.

6. Drehrohreinbauten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenelemente je­weils aus zwei Hälften bestehen, von denen die in Drehrichtung (11) des Drehrohres (10) gesehen vordere Hälfte (22) von Stirn­seite zu Stirnseite schmaler ist als die andere Hälfte (23) jedes Bogenelementes.

7. Drehrohreinbauten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schmale Hälfte (22) jedes Bogenelementes durch einen gestuften (24) Rücksprung ihrer zum Gutauslauf (16) des Drehrohres zugekehrten Stirnkante ge­bildet ist.

8. Drehrohreinbauten nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die breite Hälfte (23) (in Drehrichtung (11) des Dreh­rohres gesehen hintere Hälfte) einiger oder auch aller Bogenelemente Durchtrittsöffnun­gen (26) im Bereich der Gutmaterialaufnahme zum Durchtritt des im jeweiligen Bogenele­ment befindlichen Feinstgutes aufweist.

9. Drehrohreinbauten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Scheitelbereich der Bogenele­mente (13) etwa parallel zur Drehrohrachse verlaufende, das im Bogenelement befindli­che Gut umwälzende Leisten (27) angeordnet sind.

Zeichnung