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WO2006045446A1 - Regelungsvorrichtung für die kühlluftzuströmungen eines schüttgutrostkühlers - Google Patents

Regelungsvorrichtung für die kühlluftzuströmungen eines schüttgutrostkühlers Download PDF

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WO2006045446A1
WO2006045446A1 PCT/EP2005/011055 EP2005011055W WO2006045446A1 WO 2006045446 A1 WO2006045446 A1 WO 2006045446A1 EP 2005011055 W EP2005011055 W EP 2005011055W WO 2006045446 A1 WO2006045446 A1 WO 2006045446A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling air
cooling
control device
grate
section
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2005/011055
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Schinke
Christian Splinter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHD Humboldt Wedag AG
Original Assignee
KHD Humboldt Wedag 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
Application filed by KHD Humboldt Wedag AG filed Critical KHD Humboldt Wedag AG
Priority to CA 2587633 priority Critical patent/CA2587633A1/en
Priority to EP05799681A priority patent/EP1812765A1/de
Priority to US11/665,952 priority patent/US7862333B2/en
Publication of WO2006045446A1 publication Critical patent/WO2006045446A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/02—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm
    • F16K7/04—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force
    • F16K7/07—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force by means of fluid pressure
    • 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
    • F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
    • F27D15/02—Cooling
    • F27D15/0206—Cooling with means to convey the charge
    • F27D15/0213—Cooling with means to convey the charge comprising a cooling grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/10—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
    • F28C3/12—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid
    • F28C3/16—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid the particulate material forming a bed, e.g. fluidised, on vibratory sieves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0368—By speed of fluid

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the Strömungs ⁇ cross-section in thede povertyzuströmungen a Schüttgutrostkühlers for cooling a hot bulk material such.
  • EP-B-1 021 692 discloses a type of grate cooler in which the cooling grate flowed through by cooling air is not moved, but is stationary, wherein a plurality of rows of adjacent reciprocating beam-shaped thrust elements are arranged above the fixed grate surface are, which are moved between a Vorhubposition indiumguttransportides and a rinse-position, so that the Gutmaterial also moves successively from the radiator start to the radiator end and is thereby cooled by the reciprocation of these thrust elements in the cooled Gutbett.
  • the known mechanical cooling-air flow rate regulator operates with a weight-loaded pendulum flap with horizontal pivot axis, the pendulum flap depending on the prevailing pressure conditions and Strö ⁇ mungsmilln the respectivede povertyzströmömung more or less strongly self-throttling.
  • WO 02/06748 also discloses a cooling air control device in the case of a bulk material grate cooler in which a round fixed segment disk provided with through openings is arranged in the cooling air supply line and above which a wing disk rotatably mounted on an axle is arranged, which latter rotates as a function of the flow velocity of the cooling air and thereby automatically changes the clear flow cross-section of the segment disc in such a way that, when the flow velocity is increased, the vane disc is rotated counter to a spring force and the flow cross-section is reduced, and vice versa.
  • a cooling air control device in the case of a bulk material grate cooler in which a round fixed segment disk provided with through openings is arranged in the cooling air supply line and above which a wing disk rotatably mounted on an axle is arranged, which latter rotates as a function of the flow velocity of the cooling air and thereby automatically changes the clear flow cross-section of the segment disc in such a way that, when the flow velocity is increased, the vane disc is
  • the risk is not excluded that the function of the control device is disturbed by the jerky pendulum motion of the reciprocatingmérostzo ⁇ NEN.
  • pneumatically controlled Schlauchquetschventile known as shut-off in lines to promote wear-causing media such as sludge and other solids-containing suspensions.
  • the problem of promoting solids-containing suspensions but does not occur in a bulk material cooler.
  • the invention has the object of providing ade Kunststoffregelungsvor ⁇ direction according to the preamble of claim 1 in such a way that it works automatically and that they are simple and easy for both non-moving and especially for movingde ⁇ rust areas or moving cooling grate systems of a grate cooler for cooling of hot bulk such.
  • B. cement clinker can be used.
  • the control device should possibly also be able to work under process control.
  • the controller housing which is integrated into the respective cooling air inflow below the cooling grate, consists of a solid material, for B. steel.
  • a z. B. cylindrical hose sleeve made of elastic material clamped as an actuator.
  • the pressure difference inside and outside the z. B. rubber sleeve and the Verformungswi ⁇ resistance of the cuff are now set so that the hose cuff can in particular automatically form from its maximum flow cross section to a minimum flow cross section, specifically as a function of the cooling air flow velocity or the static pressure of the cooling air flow or depending on the control pressure of the gaseous air acting on the hose manhole print media.
  • the annular gap between the outside of the hose cuff and the inside of the fixed jacket is acted upon by at least one connection opening with a gaseous Druckme ⁇ medium. If a cooling air stream flows through the elastic hose cuff of the control device, the static pressure in the cross section of the hose cuff decreases as a function of the increasing flow velocity and the gaseous pressure medium in the intermediate space between the hose cuff and the fixed jacket relaxes. In this case, the hose cuff is squeezed together with originally preferably round cross section and deformed approximately flatly oval until the force equilibrium between the pressure difference from inside to outside of the hose cuff and the deformation stresses of the hose is reached.
  • the resulting change in the free flow cross-section of the hose cuff causes the automatic control of the cooling air volume flow in such a way that an increase in the cooling air flow velocity in the region of the elastic hose cuff causes a reduction of the cooling air flow rate, and vice versa.
  • the cooling air flows through the annular space between the outside of the hose cuff and the inside of the fixed jacket of the regulating device. men. Then, the interior of the hose cuff with the gaseous pressure medium can be acted upon.
  • the control characteristic in the cooling air control device, can be changed by changing the pressure of the gaseous pressure medium in the pressurizable pressure chamber, and this even during operation of the Schütt ⁇ gutrostkühlers.
  • the control characteristic indicates the increase in the cooling air requirement with increasing cooling-product bed height or increasing cooling-good-bed throughflow resistance for the cooling air. It can be used to control an essentially constant volume flow of the cooling air independently of changes in the cooling air flow resistance. However, the cooling air control can also be controlled by controlling the pressure level of the gaseous pressure medium for actuating the deformation of the hose cuff and thus the cooling air volume flow as a function of measured operating parameters of the bulk material cooler.
  • the entire grate cooler has a plurality of cooling air chambers whose size generally increases towards the end of the cooler.
  • Each cooling air chamber can have its own control characteristic, which can be changed in each case in the cooler mode.
  • the cooling air control device is simple in construction, not susceptible to contamination, largely maintenance-free and easy in the adjustment of the control characteristic even during the cooler operation.
  • gravity and moments of inertia which could impair the function of the automatic control, are irrelevant.
  • the inventive Cooling air control device is therefore particularly suitable for use in bulk coolers with moving cooling grate areas or moving cooling grate systems, ie for the above-mentioned grate cooler as well as for cooling grate systems that operate on the so-called walking floor conveying principle, which will be explained in more detail below becomes.
  • FIG. 1 shows the vertical section through a first embodiment of the cooling air control device according to the invention with an elastic hose cuff
  • FIG. 2 shows the control device of FIG. 1 in throttle position for the cooling air flow
  • FIG. 3 shows the vertical section through a second embodiment of the cooling air control device according to the invention with elastic hose cuff
  • Fig. 4 the control device of FIG. 3 in throttle position for the cooling air volume flow
  • FIG. 5 shows a perspective view of a cooling grate module of a
  • the of the cooling air 10 of a grate cooler for cooling hot bulk such. 2, wherein a plurality of such Rege ⁇ treatment devices is attached to the underside of the cooling grille shown in Fig. 5 in detail, has an outer jacket 11 made of solid material such , For example, steel, in which at both ends coaxially a hose sleeve 12 made of elastic material such. B. rubber is clamped as an actuator.
  • the cross-section of jacket 11 and hose cuff 12 is round; but it could also have an oval or polygonal configuration.
  • the hose sleeve 12 is pressure-tightly connected at its two ends via a respective clamping ring 13 with the jacket 1 1.
  • the annular intermediate space between the outside of the hose cuff 12 and the inside of the fixed jacket 11 is acted upon by a gaseous pressure medium via at least one connection opening 14 which leads to a pneumatic system (not shown) Pressure level is adjustable.
  • the static pressure in the flow cross-section of the hose cuff 12 decreases as a function of the rising flow velocity.
  • the gaseous pressure medium present in the space between jacket 11 and sleeve 12 expands.
  • the hose cuff 12 squeezes approximately ovally together until the equilibrium of forces between the pressure difference from inside to outside of the hose cuff 12 and as a result of the deformation stresses of the hose cuff is achieved.
  • a reduction in the free flow cross section of the hose manhole cuff 12 and thus achieved the desired automatic reduction of the cooling air flow rate at the beginning of increasing the Strömungs ⁇ speed, and vice versa.
  • the resistance to deformation of the hose cuff 12 and thus also the response of the cooling air control device according to the invention depend on the configuration of the hose sleeve 12 apart from the hose material, in particular its wall thickness, existing stiffening ribs, hose inserts etc ..
  • the respective adjacent cooling air control devices according to the invention are temporarily completely closed to undershoot a breakthrough of such blasts of compressed air in the air chambers to avoid the cooling grate.
  • the free flow area opens to its maximum value when the cooling Air flow begins to collapse due to very high bulk loadings of the respective cooling grate zone to be cooled.
  • the annular space between the outer shell 11 and the inner elastic tube sleeve 12 is flowed through by the cooling air 10 in the inventive cooling air control device of FIG. 3 or FIG upper and lower clamping ring 13 and in the upper and lower end flange 16 can flow through this annular space. If there is a flow through this control device with cooling air 10, the static pressure in the annular cross section of the space between the hose sleeve 12 and the jacket tube 11 decreases depending on the Strömungsge ⁇ speed of the cooling air.
  • the elastic tube cuff 12 inflates until the equilibrium of forces between the pressure difference from within has set outside of the tube sleeve 12 and its deformation stresses.
  • the resulting change in cross section in turn automatically effects the regulation of the cooling air volume flow in the desired direction.
  • FIG. 5 it can be seen that a plurality of the cooling air control devices of FIG. 1 and / or alternatively FIG. 3 with their upper outlet opening for the cooling air flow 10 to the cooling air inlet openings at the bottom of a particular moving cooling grate to the cooling air supply can be flanged.
  • each module is composed of three elongate, approximately trough-shaped bottom elements 18, 19, 20 arranged in the longitudinal direction of the cooling device, which independently of one another between a forward stroke position 21 in the cooling material transport direction and ei ⁇ ner return position 22 are controlled to be movable, so that the stored on the floor elements there not shown hot chilled goods gradually z. B. is promoted by the cooler after the walking floor conveyor principle.
  • the drive of the individual floor elements 18, 19, 20 of the cooling grate modules takes place from below the cooling grate on push frames, which are supported on rollers and act on Ar ⁇ beitszylinder, namely controlled so that the Bodenele ⁇ elements together forward, but not together , but are moved back in time separately.
  • the bottom elements 18, 19, 20 of all modules are formed as hollow bodies, namely they have, viewed in cross-section, a top side 23 which supports the cooling element and essentially transmits the cooling air 10 from bottom to top, and a closed end which is spaced therefromrisonrost sacrifice preventing underside 24 on.
  • the undersides 24 of all floor elements have a plurality of cooling air inlet openings distributed over the length, on which the cooling air control devices illustrated in FIG. 1 and FIG. 3 are flanged, of which the three in FIG Regulator housing 11 of the three independently movable cooling grid floor elements 18, 19, 20 can be seen.
  • the cooling grid upper sides 23 carrying the hot items to be cooled can in principle be provided with any for the cooling air 10 permeable passages.
  • thederost- tops 23 each consist of spaced by a mirror image gegen ⁇ overlying, but offset from each other saddle roof shaped V-profiles whose V-legs interlock with space, which latter a labyrinth for the refrigerated goods and for Cooling air 10 forms. This ensures that the bulk material cooler is protected against rust rust.

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Abstract

Um für einen Rostkühler zur Abkühlung von heißem Schüttgut wie z. B. Zementklinker eine insbesondere selbsttätig arbeitende Kühlluftregelungsvorrichtung zu schaffen, die einfach gebaut und problemlos sowohl für nicht bewegte als auch insbesondere für bewegte Kühlrostbereiche bzw. bewegte Kühlrostsysteme eingesetzt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass im unterhalb des Kühlrostes angeordneten und dessen Bewegungen mitmachenden Reglergehäuse mit Mantel (11) aus festem Werkstoff koaxial eine z. B. zylindrische Schlauchmanschette (12) aus elastischem Material als Stellorgan eingespannt ist, wobei der Druckunterschied innerhalb und ausserhalb der Schlauchmanschette (12) sowie der Verformungswiderstand der Manschette so eingestellt sind, dass die Schlauchmanschette (12) insbesondere selbsttätig von ihrem maximalen Strömungsquerschnitt zu ihrem minimalen Strömungsquerschnitt verformbar ist und dabei den Volumenstrom der Kühlluftströmung (10) von unten in den Kühlrost regelt.

Description

Regelungsvorrichtung für die Kühlluftzuströmungen eines
Schüttgutrostkühlers
B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Strömungs¬ querschnittes in den Kühlluftzuströmungen eines Schüttgutrostkühlers zur Kühlung eines heißen Schüttgutes wie z. B. Zementklinker, mit einem in die Kühlluftzuströmung unterhalb des Kühlrostes integrierten Reglergehäuse, in welchem sich ein Stellorgan derart bewegt, dass eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Stellor¬ gans und damit verbunden ein beginnender Anstieg der Kühlluft- durchflussmenge eine Verkleinerung des freien Strömungs¬ querschnittes bewirkt und umgekehrt.
Bei einer Zementklinkerproduktionslinie wird der in einem Drehrohr¬ ofen aus calciniertem Zementrohmehl erbrannte heiße Zementklinker aus dem Ofenaustragsende auf einen Kühler, in der Regel auf den Kühlrost eines Rostkühlers abgeworfen, auf diesem verteilt und durch geeignete Fördermittel in Längsrichtung zum Kühleraustragsende bewegt, wobei der Kühlrost und die heiße Schüttgutschicht im we¬ sentlichen von unten nach oben von Kühlluftströmungen durchsetzt werden. Nachfolgend werden die bekannten Rostkühlertypen kurz er¬ läutert.
Bei einem Schubrostkühler wechseln sich in Förderrichtung gesehen ortsfeste Rostplattenreihen mit hin- und herbeweglichen Rostplatten¬ reihen ab, alle Rostplatten sind mit Kühlluftöffnungen versehen und sie werden im wesentlichen von unten nach oben von Kühlluft durch- strömt, und durch die gemeinsam oszillierende Bewegung aller be¬ weglichen Rostplattenreihen wird das zu kühlende heiße Gut schub¬ weise transportiert und dabei gekühlt. Als eine Alternative zu einem solchen Schubrostkühler ist z. B. aus der EP-B-1 021 692 ein Rost- kühlertyp bekannt, bei dem der von Kühlluft durchströmte Kühlrost nicht bewegt wird, sondern feststeht, wobei oberhalb der feststehen¬ den Rostfläche mehrere Reihen benachbarter hin- und herbewegli¬ cher balkenförmiger Schubelemente angeordnet sind, die zwischen einer Vorhubposition in Kühlguttransportrichtung und einer Rückhub- position bewegt werden, so dass durch die Hin- und Herbewegung dieser Schubelemente im abzukühlenden Gutbett das Gutmaterial ebenfalls vom Kühleranfang zum Kühlerende sukzessive bewegt und dabei gekühlt wird.
Bei derartigen Rostkühlem lassen sich Ungleichverteilungen im hei¬ ßen Schüttgutbett hinsichtlich Schüttgutbetthöhe, Klinkerkorngröße, Temperaturprofil etc. nicht immer vermeiden, was eine ungleichmäßi¬ ge Kühlung zur Folge hat. Denn in Kühlrostbereichen mit größerer Schüttgutbetthöhe steigt der Strömungswiderstand für die Kühlluft, es sinkt die Strömungsgeschwindigkeit und es wird weniger Kühlluft durch das Schüttgutbett geleitet, und umgekehrt fällt in Kühlrostberei¬ chen mit niedriger Schüttgutbetthöhe der Strömungswiderstand für die Kühlluft, deren Strömungsgeschwindigkeit und die Gefahr eines Luftdurchbruchs nehmen zu, und es wird eine zu hohe Kühlluftmenge gerade durch solche Schüttgutbettbereiche geleitet, welche die ge¬ ringste Kühlluftmenge benötigen würden.
Es ist daher bei einem Rostkühler zur Kühlung von heißem Schüttgut wie Zementklinker bekannt (EP-B-O 848 646), in den Kühlluftzuströ- mungen unterhalb des Kühlrostes die jeweilige Kühlluftmenge selbst¬ tätig jeweils so zu regeln, dass bei beginnendem Anstieg der Kühl- luftdurchflussmenge, hervorgerufen durch geringer werdende Kühl- gutbetthöhe und abnehmendem Strömungswiderstand, die lichte Querschnittsfläche der jeweiligen Kühlluftzuströmungsleitungen redu¬ ziert wird und umgekehrt, um auf diese Weise einen wechselnden Druckabfall über das Kühlgutbett auszugleichen, so dass die jeweilige Kühlluftmenge nicht mehr abhängig ist vom jeweiligen Druckverlust bzw. Strömungswiderstand der Kühlluft in der jeweiligen Kühlgutbett¬ zone. Dabei arbeitet der bekannte mechanische Kühlluft- Durchflussmengenstromregler mit einer gewichtsbelasteten Pendel¬ klappe mit horizontal liegender Schwenkachse, wobei die Pendel- klappe je nach den vorherrschenden Druckbedingungen und Strö¬ mungsverhältnissen die jeweilige Kühlluftzuströmung mehr oder we¬ niger stark selbsttätig drosselt. Würde man die bekannte Kühlluft- Regelungsvorrichtung, die mit einem rein durch Schwerkraft betätig¬ ten Schwenkhebelgewicht mit Anströmkörper selbsttätig arbeitet, un- terhalb des Kühlrostes in den Kühlluftzuströmungen von Kühlrostzo¬ nen anordnen, die nicht feststehen, sondern die wie bei einem Schub¬ rostkühler zwecks Schüttguttransports samt Regelungsvorrichtungen hin- und herbewegt werden, so würde die selbsttätige Regelung der Regelungsvorrichtung durch die hin- und hergehende Schüttelbewe- gung gestört und das Regelungsergebnis dadurch verfälscht werden.
Auch aus der WO- 02/06748 ist bei einem Schüttgutrostkühler eine Kühlluftregelungsvorrichtung bekannt, bei der in der Kühlluftzufüh- rungsleitung unterhalb des Rostes eine runde mit Durchgangsöffnun- gen versehene feststehende Segmentscheibe und oberhalb derselben eine drehbeweglich an einer Achse gehalterte Flügelscheibe ange¬ ordnet sind, welch letztere sich in Abhängigkeit der Strömungsge¬ schwindigkeit der Kühlluft verdreht und dabei den lichten Strömungs¬ querschnitt der Segmentscheibe in der Weise selbsttätig verändert, dass bei einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit die Flügel¬ scheibe entgegen einer Federkraft verdreht und der Strömungsquer¬ schnitt verkleinert wird, und umgekehrt. Auch bei dieser selbsttätig - A -
arbeitenden Kühlluftregelungsvorrichtung ist die Gefahr nicht ausge¬ schlossen, dass die Funktion der Regelungsvorrichtung durch die stoßweise Pendelbewegung der hin- und herbeweglichen Kühlrostzo¬ nen gestört wird.
Außerdem sind in Leitungen zur Förderung verschleißverursachender Medien wie Schlämme und andere feststoffhaltige Suspensionen pneumatisch gesteuerte Schlauchquetschventile als Absperrorgane bekannt. Das Problem der Förderung feststoffhaltiger Suspensionen tritt bei einem Schüttgutrostkühler aber nicht auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlluftregelungsvor¬ richtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, dass sie selbsttätig arbeitet und dass sie einfach gebaut und problemlos sowohl für nicht bewegte als auch insbesondere für bewegte Kühl¬ rostbereiche bzw. bewegte Kühlrostsysteme eines Rostkühlers zur Kühlung von heißem Schüttgut wie z. B. Zementklinker eingesetzt werden kann. Als Besonderheit soll die Regelungsvorrichtung ggf. auch prozessgesteuert arbeiten können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Regelungsvorrich¬ tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter¬ bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Kühlluftregelungsvorrichtung besteht das in die jeweilige Kühlluftzuströmung unterhalb des Kühlrostes inte¬ grierte Reglergehäuse aus einem festen Werkstoff, z. B. aus Stahl. In diesem Mantel ist an beiden Enden koaxial eine z. B. zylindrische Schlauchmanschette aus elastischem Material als Stellorgan einge- spannt. Der Druckunterschied innerhalb und außerhalb der z. B. aus Gummi bestehenden Schlauchmanschette sowie der Verformungswi¬ derstand der Manschette sind nun so eingestellt, dass die Schlauch- manschette sich von ihrem maximalen Strömungsquerschnitt zu ei¬ nem minimalen Strömungsquerschnitt insbesondere selbsttätig ver¬ formen kann, und zwar in Abhängigkeit der Kühlluft-Strömungs¬ geschwindigkeit bzw. dem statischen Druck der Kühlluftströmung bzw. auch abhängig vom Steuerdruck des auf die Schlauchmanschet¬ te einwirkenden gasförmigen Druckmediums.
Der ringförmige Zwischenraum zwischen der Außenseite der Schlauchmanschette und der Innenseite des festen Mantels ist über wenigstens eine Anschlussöffnung mit einem gasförmigen Druckme¬ dium beaufschlagt. Wird nun die elastische Schlauchmanschette der Regelungsvorrichtung von einem Kühlluftstrom durchströmt, sinkt der statische Druck im Querschnitt der Schlauchmanschette in Abhängig¬ keit von der steigenden Strömungsgeschwindigkeit ab und das im Zwischenraum zwischen Schlauchmanschette und festem Mantel be¬ findliche gasförmige Druckmedium entspannt sich. Dabei wird die Schlauchmanschette mit ursprünglich vorzugsweise rundem Quer¬ schnitt zusammengequetscht und etwa flach oval verformt, bis das Kräftegleichgewicht zwischen dem Druckunterschied von innerhalb zu außerhalb der Schlauchmanschette und der Verformungsspannungen des Schlauchs erreicht ist. Die hierdurch bewirkte Veränderung des freien Strömungsquerschnittes der Schlauchmanschette bewirkt die selbsttätige Regelung des Kühlluft-Volumenstroms in der Weise, dass eine Erhöhung der Kühlluft-Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der elastischen Schlauchmanschette eine Verkleinerung der Kühlluft- durchflussmenge bewirkt, und umgekehrt.
In kinematischer Umkehrung zum o. g. Ausführungsbeispiel der Er¬ findung kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die Kühlluft den Ringraum zwischen der Außenseite der Schlauchmanschette und der Innenseite des festen Mantels der Regelvorrichtung durchströ- men. Dann ist der Innenraum der Schlauchmanschette mit dem gas¬ förmigen Druckmedium beaufschlagbar.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann bei der Kühlluft- regelungsvorrichtung die Regelkennlinie durch Änderung des Drucks des gasförmigen Druckmediums im beaufschlagbaren Druckraum veränderbar sein, und dies sogar während des Betriebes des Schütt¬ gutrostkühlers.
Die Regelkennlinie gibt das Ansteigen des Kühlluftbedarfs mit anstei¬ gender Kühlgutbetthöhe bzw. ansteigendem Kühlgutbett-Durchströ¬ mungswiderstand für die Kühlluft wieder. Sie kann zur Regelung ei¬ nes im wesentlichen konstant bleibenden Volumenstroms der Kühlluft unabhängig von Änderungen des Kühlluftströmungswiderstandes he- rangezogen werden. Die Kühlluftregelung kann aber auch prozessge¬ steuert sein, indem die Druckhöhe des gasförmigen Druckmediums zur Betätigung der Verformung der Schlauchmanschette und damit der Kühlluftvolumenstrom in Abhängigkeit von gemessenen Betriebs¬ parametern des Schüttgutrostkühlers gezielt gesteuert wird.
Der gesamte Rostkühler weist in Kühlerlängsrichtung betrachtet meh¬ rere Kühlluftkammern auf, deren Größe zum Kühlerende hin in der Regel zunimmt. Jede Kühlluftkammer kann ihre eigene Regelkennli¬ nie haben, die jeweils im Kühlerbetrieb veränderbar ist.
Die erfindungsgemäße Kühlluftregelungsvorrichtung ist einfach im Aufbau, unanfällig gegen Verschmutzung, weitgehend wartungsfrei und einfach in der Verstellung der Regelkennlinie sogar während des Kühlerbetriebes. Im Betrieb der erfindungsgemäß insbesondere selbsttätig arbeitenden Regelungsvorrichtung spielen Schwerkraft und Massenträgheitsmomente, welche die Funktion der selbsttätigen Regelung beeinträchtigen könnten, keine Rolle. Die erfindungsgemä- ße Kühlluft-Regelungsvorrichtung ist daher besonders geeignet zum Einsatz bei Schüttgutkühlern mit bewegten Kühlrostbereichen bzw. bewegten Kühlrostsystemen, d. h. also für die eingangs genannten Schubrostkühler sowie auch für Kühlrostsysteme, die nach dem so- genannten Walking Floor-Förderprinzip arbeiten, was weiter unten noch näher erläutert wird.
Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden an¬ hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei- spiele näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 : den Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlluft-Regelungsvorrichtung mit e- lastischer Schlauchmanschette,
Fig. 2: die Regelungsvorrichtung der Fig. 1 in Drosselstellung für den Kühlluftvolumenstrom,
Fig. 3: den Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlluft-Regelungsvorrichtung mit elastischer Schlauchmanschette,
Fig. 4: die Regelungsvorrichtung der Fig. 3 in Drosselstellung für den Kühlluftvolumenstrom, und
Fig. 5: in perspektivischer Ansicht ein Kühlrost-Modul eines
Schüttgutkühlers mit an der Kühlrostunterseite angebau- ten Kühlluft-Regelungsvorrichtungen der vorgenannten
Figuren, wobei aus einer Vielzahl solcher hintereinander und nebeneinander angeordneten Module der Kühlrost ei¬ nes Schüttgutkühlers zusammengesetzt ist.
Die von der Kühlluft 10 eines Rostkühlers zum Kühlen von heißem Schüttgut wie z. B. Zementklinker durchströmte Kühlluft-Regelungs¬ vorrichtung der Fig. 1 bzw. Fig. 2, wobei eine Vielzahl solcher Rege¬ lungsvorrichtungen an die Unterseite des in Fig. 5 ausschnittsweise dargestellten Kühlrostes angebaut ist, weist einen äußeren Mantel 11 aus festem Werkstoff wie z. B. Stahl auf, in den an beiden Enden ko- axial eine Schlauchmanschette 12 aus elastischem Material wie z. B. Gummi als Stellorgan eingespannt ist. Der Querschnitt von Mantel 11 und Schlauchmanschette 12 ist rund; er könnte aber auch eine ovale oder vieleckige Konfiguration haben. Die Schlauchmanschette 12 ist an ihren beiden Enden über jeweils einen Klemmring 13 druckdicht mit dem Mantel 1 1 verbunden. Nach Fig. 1 ist der ringförmige Zwi¬ schenraum zwischen der Außenseite der Schlauchmanschette 12 und der Innenseite des festen Mantels 11 über wenigstens eine An¬ schlussöffnung 14, die zu einer nicht dargestellten pneumatischen Anlage führt, mit einem gasförmigen Druckmedium beaufschlagt, wo- bei die Druckhöhe einstellbar ist.
Kommt es nun zu einem Durchströmen der Schlauchmanschette 12 mit einem Kühlluftstrom 10, sinkt der statische Druck im Strömungs¬ querschnitt der Schlauchmanschette 12 in Abhängigkeit von der an- steigenden Strömungsgeschwindigkeit ab. Das im Raum zwischen Mantel 11 und Manschette 12 vorhandene gasförmige Druckmedium entspannt sich dabei. Die Schlauchmanschette 12 quetscht sich etwa oval zusammen, bis das Kräftegleichgewicht zwischen dem Druckun¬ terschied von innerhalb zu außerhalb der Schlauchmanschette 12 und resultierend aus den Verformungsspannungen der Schlauchman¬ schette erreicht ist. Hierdurch wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine Verringerung des freien Strömungsquerschnittes der Schlauchman- schette 12 und damit die gewünschte selbsttätige Verringerung des Kühlluft-Volumenstroms bei beginnender Erhöhung der Strömungs¬ geschwindigkeit erreicht, und umgekehrt.
Der Verformungswiderstand der Schlauchmanschette 12 und damit auch das Ansprechverhalten der erfindungsgemäßen Kühlluft- Regelungsvorrichtung hängen abgesehen vom Schlauchmaterial von der Konfiguration der Schlauchmanschette 12 ab, insbesondere von ihrer Wanddicke, vorhandenen Versteifungsrippen, Schlaucheinlagen etc..
Steigt die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft 10 innerhalb der durchströmten Schlauchmanschette 12 immer höher an, weil z. B. der von der Kühlluft zu kühlende Kühlrostabschnitt nur durch ein zu ge- ringes oder gar kein Schüttgutbett mehr belegt ist, schließt deswegen die Manschette 12 den Kühlluftströmungsquerschnitt nicht vollständig ab, sondern ein minimaler Strömungsquerschnitt bzw. eine Mindest¬ menge einer Kühlluftströmung 10 bleibt erhalten, durch die der Kühl¬ rost vor Überhitzung geschützt ist. Vielmehr ist erfindungsgemäß ein vollständiger Verschluss des Strömungsquerschnitts für die Strömung der Kühlluft 10 nur durch eine Erhöhung des Drucks des über den Anschluss 14 eingeführten gasförmigen Druckmediums möglich. Von dieser Möglichkeit wird z. B. Gebrauch gemacht, wenn oberhalb des Kühlrostes im heißen Schüttgutbett zu dessen Auflockerung soge- nannte Luftkanonen mit Druckluftstößen eingesetzt werden, bei deren Anwendung die jeweiligen benachbarten erfindungsgemäßen Kühlluft- Regelungsvorrichtungen kurzzeitig vollständig geschlossen werden, um ein Durchschlagen solcher Druckluftstöße in die Luftkammern un¬ terhalb des Kühlrostes zu vermeiden.
Umgekehrt öffnet sich der freie Strömungsquerschnitt mit Steigerung des Kühlluftvolumenstroms auf ihren maximalen Wert, wenn die Kühl- luftströmung beginnt, durch sehr hohe Schüttgutbeladungen der je¬ weilig zu kühlenden Kühlrostzone zusammenzubrechen.
In kinematischer Umkehrung zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 wird bei der erfindungsgemäßen Kühlluft-Regelungsvorrichtung der Fig. 3 bzw. Fig. 4 der Ringraum zwischen dem äußeren Mantel 11 und der inneren elastischen Schlauchmanschette 12 von der Kühlluft 10 durchströmt, die durch Bohrungen 15 im oberen und unteren Klemmring 13 sowie im oberen und unteren Endflansch 16 diesen Ringraum durchströmen kann. Kommt es zu einem Durchströmen dieser Regelungsvorrichtung mit Kühlluft 10, sinkt der statische Druck im Ringquerschnitt des Raumes zwischen der Schlauchmanschette 12 und dem Mantelrohr 11 in Abhängigkeit von der Strömungsge¬ schwindigkeit der Kühlluft ab. Das im Inneren der Schlauchmanschet- te 12 vorhandene gasförmige Druckmedium, das durch den An- schluss 14 einführbar ist, entspannt sich, und wie in Fig. 4 gezeigt bläht sich die elastische Schlauchmanschette 12 auf, bis sich das Kräftegleichgewicht zwischen dem Druckunterschied von innerhalb nach außerhalb der Schlauchmanschette 12 und ihrer Verformungs- Spannungen eingestellt hat. Die hierdurch entstehende Querschnitts¬ änderung bewirkt selbsttätig wiederum die Regelung des Kühlluft- Volumenstroms in der gewünschten Richtung.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei der Rege- lungsvorrichtung sowohl gemäß Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 als auch gemäß Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 durch Änderung des Drucks des durch den Anschluss 14 einzuführenden gasförmigen Druckmediums im beaufschlagbaren Druckraum die Re¬ gelkennlinie der Regelvorrichtung ganz einfach und gezielt verändert werden. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass eine Vielzahl der Kühlluft- Regelungsvorrichtungen der Fig.1 und/oder alternativ Fig. 3 mit ihrer oberen Austrittsöffnung für die Kühlluftströmung 10 an die Kühlluftein- trittsöffnungen an der Unterseite eines insbesondere bewegten Kühl- rostes zu dessen Kühlluftversorgung angeflanscht werden kann. Er¬ läutert am Kühlrostmodul der Fig. 5 ist jedes Modul gemäß Ausfüh¬ rungsbeispiel aus drei sich in Kühlerlängsrichtung erstreckenden ne¬ beneinander angeordneten länglichen etwa trogförmigen Bodenele¬ menten 18, 19, 20 zusammengesetzt, die unabhängig voneinander zwischen einer Vorhubposition 21 in Kühlguttransportrichtung und ei¬ ner Rückhubposition 22 gesteuert bewegbar sind, so dass das auf den Bodenelementen gelagerte dort nicht dargestellte heiße Kühlgut schrittweise z. B. nach dem Walking Floor-Förderprinzip durch den Kühler gefördert wird. Der Antrieb der einzelnen Bodenelemente 18, 19, 20 der Kühlrostmodule erfolgt von unterhalb des Kühlrostes über Schubrahmen, die auf Laufrollen abgestützt sind und an denen Ar¬ beitszylinder angreifen, und zwar gesteuert so, dass die Bodenele¬ mente gemeinsam nach vorn, aber nicht gemeinsam, sondern zeitlich getrennt voneinander zurückbewegt werden.
Die Bodenelemente 18, 19, 20 aller Module sind als Hohlkörper aus¬ gebildet, nämlich sie weisen im Querschnitt gesehen eine das Kühl¬ gut tragende und für die Kühlluft 10 im wesentlichen von unten nach oben durchlässige Oberseite 23 und eine davon beabstandete ge- schlossene den Kühlgutrostdurchfall verhindernde Unterseite 24 auf. Dabei weisen die Unterseiten 24 aller Bodenelemente mehrere über die Länge verteilte Kühlluft-Eintrittsöffnungen auf, an denen von un¬ ten die in Fig. 1 bzw. Fig. 3 dargestellten Kühlluft-Regelungs¬ vorrichtungen angeflanscht sind, von denen in Fig. 5 die drei Regler- gehäuse 11 der drei unabhängig von einander bewegbaren Kühlrost- Bodenelemente 18, 19, 20 zu sehen sind. Die das heiße Kühlgut wie Zementklinker tragenden Kühlrost-Oberseiten 23 können grundsätz- lich mit irgendwelchen für die Kühlluft 10 durchlässigen Durchgängen versehen sein. Mit besonderem Vorteil können die Kühlrost- Oberseiten 23 jeweils aus sich mit Abstand spiegelbildlich gegen¬ überliegenden, aber versetzt zueinander angeordneten satteldach- förmigen V-Profilen bestehen, deren V-Schenkel mit Zwischenraum ineinander greifen, welch letzterer ein Labyrinth für das Kühlgut sowie für die Kühlluft 10 bildet. Dadurch ist besonders gewährleistet, dass der Schüttgutkühler gegen Rostdurchfall gesichert ist.
In Fig. 5 ist noch zu sehen, dass auf der für die Kühlluft 10 durchläs¬ sigen Oberseite 23 aller Bodenelemente 18 bis 20 quer zur Kühlgut¬ transportrichtung liegende Stege 25a bis 25c zum Festhalten der un¬ tersten Schüttgutschicht und zur Vermeidung einer Relativbewegung dieser untersten Schicht und dem jeweiligen Rostbodenelement an- geordnet sein können, was zum Verschleißschutz dieser Rostboden¬ elemente beiträgt.

Claims

Regelungsvorrichtung für die Kühlluftzuströmungen einesSchüttgutrostkühlersA N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zur Regelung des Strömungsquerschnittes in den Kühlluftzuströmungen eines Schüttgutrostkühlers zur Kühlung eines heißen Schüttgutes wie z. B. Zementklinker, mit einem in die Kühlluft- zuströmung (10) unterhalb des Kühlrostes integrierten Reglergehäuse (11 ), in welchem sich ein Stellorgan (12) derart bewegt, dass eine Er¬ höhung der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Stellorgans und damit verbunden ein beginnender Anstieg der Kühlluftdurch- flussmenge eine Verkleinerung des freien Strömungsquerschnittes bewirkt und umgekehrt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) das Reglergehäuse besteht aus einem Mantel (11) festen Werkstoffs,
b) als Stellorgan ist im Mantel an beiden Enden koaxial eine
Schlauchmanschette (12) aus elastischem Material einge¬ spannt,
c) der Druckunterschied innerhalb und außerhalb der Schlauchmanschette (12) sowie der Verformungswiderstand der Manschette sind so eingestellt, dass die Schlauchman¬ schette von ihrem maximalen Strömungsquerschnitt zu ihrem minimalen Strömungsquerschnitt verformbar ist.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft (10) das Innere der Schlauchmanschette (12) durchströmt und der ringförmige Zwischen¬ raum zwischen der Außenseite der Schlauchmanschette (12) und der Innenseite des festen Mantels (11 ) über wenigstens eine Anschluss¬ öffnung (14) mit einem gasförmigen Druckmedium beaufschlagbar ist (Figuren 1 und 2).
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass umgekehrt die Kühlluft (10) den Ring¬ raum zwischen der Außenseite der Schlauchmanschette (12) und der Innenseite des festen Mantels (11 ) durchströmt und der Innenraum der Schlauchmanschette mit einem gasförmigen Druckmedium beaufschlagbar ist (Figuren 3 und 4).
4. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Änderung des Drucks des gas¬ förmigen Druckmediums im beaufschlagbaren Druckraum die Regel¬ kennlinie der Regelvorrichtung veränderbar ist.
5. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vollständiger Verschluss des Strömungsquerschnitts für die Kühlluftströmung (10) nur durch Erhö¬ hung des Drucks des gasförmigen Druckmediums ermöglicht ist.
6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schlauchmanschette (12) aus einem hohlzylindrischen temperaturbeständigen Gummi- und /oder Metalldrahtgeflecht-Körper besteht, der an seinen beiden Enden mittels Klemmringen (13) mit dem Mantel (11) festen Werkstoffs druckdicht verbunden ist.
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