DE60202068T2

DE60202068T2 - Vorrichtung zum beschicken eines schachtofens

Info

Publication number: DE60202068T2
Application number: DE60202068T
Authority: DE
Inventors: Emile Lonardi; Giovanni Cimenti
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: US20040224275A1; TW536556B; ATE283376T1; US6857872B2; EP1399597B1; RU2258878C1; RU2004100829A; LU90794B1; UA73875C2; CZ298797B6; CN1234877C; CN1516742A; WO2003002770A1; DE60202068D1; CZ2004111A3; EP1399597A1

Description

TECHNISCHES GEBIET, AUF DAS SICH DIE ERFINDUNG BEZIEHT
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für einen Schachtofen. Sie betrifft insbesondere die Kühlung einer Beschickungsvorrichtung für einen Schachtofen wie z.B. einen Hochofen, mit einem auf den Schachtofenkopf zu montierenden Gehäuse, einem rotierend in diesem Gehäuse hängenden Tragrotor, einer im Tragrotor hängenden Beschickungsrinne und mindestens einem vom Tragrotor getragenen Kühlkreis.
STAND DER TECHNIK
1978 wurde von der Firma Paul Wurth S.A. eine solche Beschickungsvorrichtung vorgeschlagen, die im US-Patent 4,273,492 ausführlich beschrieben ist. Der Tragrotor dieser Vorrichtung ist mit einem unteren Schutzschirm versehen, welcher den Versorgungskanal der Beschickungsrinne umgibt und die im Gehäuse untergebrachten Antriebsvorrichtungen insbesondere vor der Wärmeausstrahlung im Innern des Schachtofens schützt. Dazu weist der untere Schutzschirm einen Kühlkreis auf, der über einen ringförmigen Drehstutzen, welcher um den Versorgungskanal der Beschickungsrinne herum angeordnet ist, mit einem Kühlmittel versorgt wird. Dieser Drehstutzen weist einen Rotationsring und einen festen Ring auf. Der Rotationsring als Grundbestandteil des Tragrotors verlängert diesen nach außen über das Gehäuse hinaus. Der feste Ring ist am Gehäuse befestigt und der Rotationsring ist mit Spiel im festen Ring eingepasst. Zwei Zylinderrollenlager sollen den Rotationsring mittig im festen Ring ausrichten. Im festen Ring sind zwei übereinander angeordnete Ringnuten so ausgebildet, dass sie der äußeren Zylinderfläche des Rotationsrings gegenüberliegen. Verbindungskanäle des Kühlkreises bilden in der den beiden Nuten gegenüberliegenden äußeren Zylinderfläche Einmündungen. Dichtungen, die längs der beiden Ränder jeder Nut angeordnet sind, liegen auf der äußeren Zylinderfläche des Rotationsrings auf, um die Dichtheit zwischen Rotationsring und festem Ring sicherzustellen. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass diese Art von Drehstutzen für eine Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens kaum geeignet ist. Denn um Kühlwasserverluste im Gehäuse zu vermeiden, muss eine gute Dichtheit zwischen Rotationsring und festem Ring gewährleistet sein. In einem Schachtofen verschlechtert sich jedoch die Wirksamkeit der Dichtungen des Drehstutzens rapide. Die Dichtungen sind nämlich mit einem relativ heißen Ring in Kontakt, was für ihre Lebensdauer ungünstig ist. Außerdem ist das Radialspiel zwischen Rotationsring und festem Ring aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen stark variabel, was ebenfalls ungünstig für die Lebensdauer der Dichtungen ist und sogar zum Festfressen und zur vollständigen Zerstörung des Drehstutzens führen kann. Es ist auch zu beachten, dass die Lebensdauer des Drehstutzens noch durch heftige Stöße beeinträchtigt wird, die unvermeidbar vom Tragrotor der Beschickungsrinne absorbiert werden. Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass ein solcher mit Dichtungen versehener Drehstutzen großen Durchmessers eine starke Reibung aufweist, was die Kraft, die erforderlich ist, um die Beschickungsrinne in Rotation zu versetzen, deutlich erhöht. Es hat sich folglich herausgestellt, dass ein Drehstutzen der im US-Patent 4,273,492 beschriebenen Art viel zu viele Nachteile aufweist, um eine zuverlässige Lösung zur Versorgung eines von einer rotativen Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens getragenen Kühlkreises darzustellen.
Um all diese Nachteile zu vermeiden, schlug die Firma Paul Wurth S.A. bereits 1982 eine Kühlvorrichtung für eine Hochofen-Beschickungsanlage ohne Dichtungsmaterial vor. Diese Kühlvorrichtung, die im US-Patent 4,526,536 ausführlich beschrieben ist, wurde in zahlreichen Hochofen-Beschickungsanlagen in der ganzen Welt installiert. Sie ist durch eine obere, ringförmige Wanne gekennzeichnet, die von einem oberen Stutzen des Tragrotors getragen und durch Schwerkraft mit Kühlwasser versorgt wird. Eine Kühlwasserversorgungsleitung ist zu diesem Zweck im Gehäuse integriert und weist oberhalb der ringförmigen Wanne mindestens eine Mündung auf, durch welche das Kühlwasser durch Schwerkraft in die mit dem Tragrotor rotierende obere ringförmige Wanne abfließen kann. Die obere ringförmige Wanne ist an mehrere Kühlschleifen angeschlossen, mit denen der Tragrotor versehen ist. Diese Schleifen haben Ablassleitungen, die in eine untere ringförmige Wanne einmünden, welche dadurch, dass sie von der unteren Kante des Gehäuses getragen wird, nicht rotiert. Das Wasser fließt also durch Schwerkraft aus einer nicht rotierenden Versorgungsleitung in die obere ringförmige Wanne des Tragrotors ab, durchströmt durch Schwerkraft die am Tragrotor angeordneten Kühlschleifen und wird dann in der ringförmigen Wanne des Gehäuses aufgefangen und aus dem Gehäuse abgeleitet. Durch Messungen der Wassermenge in den beiden ringförmigen Wannen kann die Kühlwasserzirkuiation kontrolliert werden. In der oberen ringförmigen Wanne wird die Wassermenge so eingestellt, dass sie stets zwischen einer Mindest- und einer Höchstmenge liegt. Bei Absinken auf die Mindestmenge wird der ringförmigen Wanne mehr Wasser zugeführt, um eine zweckmäßige Versorgung der Kühlschleifen zu gewährleisten. Bei Ansteigen auf die Höchstmenge wird die Versorgung der ringförmigen Wanne gedrosselt, um ein Überlaufen der Wanne zu vermeiden.
Ein erster Nachteil der Kühlvorrichtung von 1982 besteht darin, dass der verfügbare Druck zum Transport des Kühlwassers durch die Kühlkreise hindurch im Wesentlichen durch den Höhenunterschied zwischen der ringförmigen Wanne und der unteren Sammelleitung bestimmt wird. Folglich muss der Tragrotor mit Kühlkreisen ausgestattet werden, die geringe Druckverluste aufweisen, was hinsichtlich Platzbedarf und/oder Kühlwirkungsgrad einen bedeutenden Nachteil darstellt. Insbesondere besteht die Gefahr lokaler Überhitzungen bedingt durch die geringen Kühlwasserzirkulationsgeschwindigkeiten in den Kühlkreisen. Ein weiterer Nachteil der Kühlvorrichtung von 1982 besteht darin, dass die Hochofengase bereits in der oberen ringförmigen Wanne mit dem Kühlwasser in Kontakt kommen. Da diese Hochofengase viel Staub enthalten, gelangen große Staubmengen unvermeidbar ins Kühlwasser. Dieser Staub bildet in der oberen ringförmigen Wanne Schlamm, der durch die Kühlschleifen fließt und diese verstopfen kann. Außerdem machen die Hochofengase das Kühlwasser sauer, was die Korrosion der Kühlkreise begünstigt.
Um Kühlkreise mit höheren Druckverlusten ausbilden zu können, wurde in der Patentanmeldung DE 3342572 vorgeschlagen, diese Kühlkreise mit einer vom Tragrotor getragenen Hilfspumpe auszustatten. Diese Hilfspumpe wird durch einen Mechanismus in Drehbewegung versetzt, der eine Rotation des Tragrotors in eine Rotation der Antriebswelle der Pumpe umwandelt. Folglich funktioniert die Hilfspumpe nur dann, wenn der Rotor rotiert. Eine solche Hilfspumpe ist außerdem sehr empfindlich gegen den Schlamm, der durch die Kühlschleifen fließt.
Die Patentanmeldung WO 99/28510 offenbart ein Verfahren zum Kühlen einer Beschickungsvorrichtung der oben beschriebenen Art, die mit einem Drehstutzen versehen ist. Im Gegensatz zu den Lehren aus dem Stand der Technik strebt man hier weder danach, die einwandfreie Dichtigkeit des Drehstutzens zu gewährleisten, wie zum Beispiel im US-Patent 4,273,492 empfohlen, noch Undichtigkeiten außerhalb des Drehstutzens mit Hilfe eines Wassermengen-Kontrollsystems zu vermeiden, wie zum Beispiel im US-Patent 4,526,536 empfohlen. Es wird vielmehr vorgeschlagen, die Versorgung des Drehstutzens mit Kühlwasser so durchzuführen, dass eine Leckmenge in einen ringförmigen Trennspalt zwischen dem rotierenden Teil und dem festen Teil des Drehstutzens fließt, um dort eine Flüssigkeitsdichtung zu bilden, die das Eindringen von Staub in den Drehstutzen verhindert. Diese Leckmenge wird anschließend aufgefangen und aus dem Gehäuse abgeleitet, ohne durch den Kühlkreis zu fließen. Folglich fließt auch der Staubschlamm nicht durch den Kühlkreis und kann ihn somit auch nicht verstopfen.
Die Patentanmeldung WO 99/28510 schlägt mehrere Ausbildungen für den ringförmigen Drehstutzen vor. Bei einer ersten Ausführungsart ist der feste Teil ein ringförmiger Block, der mit Spiel so in einen Ringkanal des Tragrotors eingepasst wird, dass er durch einen radialen Ringspalt von jeder der beiden Zylinderwände dieses Kanals getrennt ist. Um die durch diese beiden radialen Ringspalte fließende Leckmenge zu reduzieren, wird in der Patentanmeldung WO 99/28510 vorgeschlagen, entweder in jedem Ringspalt mindestens eine Lippendichtung vorzusehen oder jeden Ringspalt als Labyrinthdichtung auszubilden. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, dass der Ringkanal im Tragrotor eine sehr präzise, also sehr teure Bearbeitung erfordert. Außerdem muss die Einpassung des ringförmigen Blocks im Ringkanal des Tragrotors sehr präzise sein. Daraus folgt weiterhin, dass diese Ausführung gegen Zentrierfehler bei der Rotation des Tragrotors sowie gegen heftige Stöße, die vom Tragrotor absorbiert werden, sehr empfindlich ist. Nachteilig ist auch, dass der Rotor ganz auseinandergenommen werden muss, um einen beschädigten Ringkanal zu reparieren. Bei einer alternativen Ausführung weist der feste Teil des Drehstutzens einen nicht rotierenden Ring auf, der unter Verwendung von zwei Dichtungen axial auf einem Ring aufliegt, der in einem Ringkanal des Tragrotors gelagert ist. Der nicht rotierende Ring ist vertikal verstellbar, so dass er gegen den im Ringkanal des Tragrotors gelagerten Ring gepresst werden kann. Diese Ausführung ist relativ empfindlich gegen Ebenheitsfehler bei der Rotation des Tragrotors. Allerdings sind solche Ebenheitsfehler bei der Rotation des Tragrotors nur schwer zu vermeiden, da die Belastung des Lagerrings, der den Tragrotor im Gehäuse trägt, bezogen auf die Achse dieses Lagers gewöhnlich nicht symmetrisch ist und je nach Winkellage der Beschickungsrinne variiert.
Folglich konnte mehr als 20 Jahre nach dem Anmeldetag des US-Patents 4,273,492 keine zufriedenstellende Lösung gefunden werden, um eine Rotationseinrichtung einer Beschickungsvorrichtung für einen Schachtofen mit einer unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit zu versorgen.
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Demzufolge wird man in hohem Maße zu würdigen wissen, dass die im ersten Anspruch definierte Beschickungsvorrichtung endlich eine zufriedenstellende Lösung für das oben erwähnte Problem ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es muss zunächst darauf hingewiesen werden, dass die erfindungsgemäße Beschickungsvorrichtung ein auf den Schachtofenkopf zu montierendes Gehäuse, einen rotierend in diesem Gehäuse hängenden Tragrotor, eine im Tragrotor hängende Beschickungsrinne und mindestens einen vom Tragrotor getragenen Kühlkreis aufweist. Dieser Kühlkreis wird über einen ringförmigen Drehstutzen mit einer Kühlflüssigkeit versorgt, wobei der Drehstutzen umfasst: einen vom Gehäuse getragenen, festen Ring, einen mit dem Tragrotor rotierenden Rotationsring und Laufmittel zwischen dem festen Ring und dem Rotationsring. In diesem Drehstutzen wirken der feste Ring und der Rotationsring so zusammen, dass eine zylindrische Grenzfläche definiert wird, in der mindestens eine Ringnut einen unter Druck erfolgenden Transfer einer Kühlflüssigkeit zwischen festem Ring und Rotationsring gewährleistet. Der Transfer der Kühlflüssigkeit vom Rotationsring zum Tragrotor wird dabei durch zwischen dem Rotationsring und dem Tragrotor verbundene Verbindungsmittel bewirkt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbesondere durch die folgenden Merkmale aus. Der ringförmige Drehstutzen ist innerhalb des Gehäuses in einer ringförmigen Leckauffangwanne montiert, die vom Tragrotor gebildet wird. Weiterhin wird der Rotationsring dieses Drehstutzens über die Laufmittel ausschließlich vom festen Ring getragen. Dabei kuppeln selektive Kupplungsmittel den Rotationsring, der vom festen Ring frei getragen wird, an den Tragrotor, um ein Drehmoment selektiv vom Tragrotor auf den Rotationsring zu übertragen, wobei eine Übertragung weiterer Kräfte vom Tragrotor auf den Rotationsring verhindert wird. Die Verbindungsmittel weisen schließlich mindestens ein deformierbares, rohrförmiges Element auf, so dass diese Verbindungsmittel eine unstarre Verbindung zwischen dem Rotationsring und dem Tragrotor bilden. Dabei ist zu würdigen, dass diese Merkmale nach mehr als zwanzig Jahren Forschung endlich eine zuverlässige Lösung bieten, um eine Rotationseinrichtung einer Beschickungsvorrichtung für einen Schachtofen mit einer unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit zu versorgen. Denn bei der erfindungsgemäßen Lösung verursacht der Drehstutzen weder Dichtheitsprobleme noch Probleme aufgrund exzessiver Reibung, keine Probleme hinsichtlich der Lebensdauer der Dichtungen oder der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und auch keine Probleme wegen Festfressen. Der Drehstutzen ist unempfindlich gegen heftige Stöße, die vom Tragrotor der Beschickungsrinne unvermeidbar absorbiert werden. Er ist auch gegen eine schlechte Zentrierung des Rotors und gegen Ebenheitsfehler bei der Rotation des Tragrotors unempfindlich. Eine besondere Bearbeitung des Rotors ist nicht erforderlich. Der Drehstutzen ist ohne Demontage des Rotors leicht auswechselbar.
Zu würdigen ist auch, dass es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht möglich ist, einen vom Rotor getragenen Kühlkreis in einen geschlossenen Kühlkreis zu integrieren. Zu diesem Zweck braucht lediglich eine erste Ringnut in der zylindrischen Grenzfläche vorgesehen werden, um einen Transfer der Kühlflüssigkeit vom festen Ring zum Rotationsring zu gewährleisten, und eine zweite Ringnut in der zylindrischen Grenzfläche vorgesehen werden, um den Transfer der Kühlflüssigkeit vom Rotationsring zum festen Ring zu gewährleisten.
Alternativ können der oder die Kühlkreise mindestens eine Ablassleitung aufweisen. In diesem Fall weist das Gehäuse vorteilhaft eine feststehende, ringförmige Wanne zum Auffangen der Kühlflüssigkeit auf, in welche die Ablassleitung oder die Ablassleitungen bei der Rotation des Tragrotors einmünden. Dabei sind Ableitungsmittel mit der ortsfesten, ringförmigen Wanne assoziiert, um die Kühlflüssigkeit kontrolliert aus dem Gehäuse abzuleiten.
An die ringförmige Leckauffangwanne sind vorteilhaft Dränmittel angeschlossen, um die davon aufgefangene Leckmenge kontrolliert aus dem Gehäuse abzuleiten.
Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der feste Ring des Drehstutzens von einem Ringflansch getragen, der am Gehäuse befestigt ist. Die ringförmige Leckauffangwanne weist dann obere Kanten auf, die mit diesem Ringflansch zusammenwirken, um Labyrinthdichtungen zu bilden. Hieraus ergibt sich, dass der Drehstutzen vom restlichen Gehäuse relativ gut isoliert ist.
Die Verbindungsmittel umfassen vorteilhaft mindestens einen flexiblen, axial komprimierbaren Kupplungsstutzen, der in günstiger Weise vom Rotationsring getragen wird und einen Kupplungskopf aufweist. Mit diesem Kupplungsstutzen ist dann ein Kupplungssitz assoziiert, der in der ringförmigen Leckauffangwanne so angeordnet ist, dass der Kupplungskopf auf dem Kupplungssitz aufsitzt, wenn der ringförmige Drehstutzen in der ringförmigen Leckauffangwanne montiert ist. Dabei ist zu würdigen, dass diese Ausführungsart die Montage und Demontage des ringförmigen Drehstutzens wesentlich erleichtert.
Die vorgenannten Kupplungsmittel umfassen vorteilhaft einen einfachen radialen Querträger, der in der ringförmigen Leckauffangwanne des Tragrotors montiert ist, und eine im Rotationsring ausgebildete Einkerbung Diese Einkerbung nimmt den radialen Querträger auf, wenn der ringförmige Drehstutzen in der ringförmigen Leckauffangwanne angeordnet ist.
Die Verbindungsmittel münden vorteilhaft in eine unterhalb der ringförmigen Leckauffangwanne angeordnete, ringförmige Sammelleitung ein. Mehrere, vom Tragrotor getragene Kühlkreise sind dabei an die ringförmige Sammelleitung angeschlossen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart ist ein Paar axial beabstandeter Dichtungen in der zylindrischen Grenzfläche zwischen einer Ringnut und den Laufmitteln bzw. zwischen zwei aneinandergrenzenden Ringnuten angeordnet. Ein Dränkanal dränt den zylindrischen Grenzflächenbereich zwischen den beiden Dichtungen eines Dichtungspaars mit Ableitung in die ringförmige Leckauffangwanne.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Besonderheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsarten, die nachfolgend zur Erläuterung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:
1 im Vertikalschnitt eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens;
2 im Vertikalschnitt einen ringförmigen Drehstutzen, mit dem die Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens der 1 ausgerüstet ist;
3 einen weiteren Vertikalschnitt durch den ringförmigen Drehstutzen, mit dem die Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens der 1 ausgerüstet ist;
4 noch einen weiteren Vertikalschnitt durch den ringförmigen Drehstutzen, mit dem die Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens der 1 ausgerüstet ist;
5 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 5-5 aus 4; und
6 im Vertikalschnitt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINIGER VORTEILHAFTER AUSFÜHRUNGSARTEN DER ERFINDUNG
In den Figuren bezeichnen gleiche Zeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
In 1 ist schematisch eine Beschickungsvorrichtung mit einer rotierenden Beschickungsrinne 10 dargestellt, die für einen Schachtofen, zum Beispiel einen Hochofen bestimmt ist.
Diese Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Ringflansch 14 an seinem unteren Ende, eine Tragplatte 16 an seinem oberen Ende und eine Seitenverkleidung 18. Der Ringflansch 14 dient dazu, das Gehäuse 12 dicht mit einem Gegenflansch (nicht gezeigt) eines Schachtofens zu verbinden. Mit der Tragplatte 16 ist das untere Ende eines Bunkers oder eines Klappengehäuses (nicht gezeigt) dicht verbunden. Die Seitenverkleidung 18 verbindet den Flansch 14 dicht mit der Tragplatte 16. Eine feststehende Versorgungsmuffe 20 ist über einen Ringflansch 22 in einer zentralen Öffnung der Tragplatte 16 befestigt. Diese feststehende Versorgungsmuffe 20 ragt in das Gehäuse 12 hinein, um einen Versorgungskanal 24 für das in den Schachtofen einzubringende Gut zu bilden. Dieser Versorgungskanal 24 hat eine Mittelachse 26, die normalerweise mit der Mittelachse des Schachtofens zusammenfällt.
Im Gehäuse 12 ist ein Tragrotor 28 für die Beschickungsrinne 10 eingebaut. Das obere Ende dieses Tragrotors 28 bildet eine Tragmuffe 30, welche die feststehende Versorgungsmuffe 20 umgibt und mit Hilfe eines Laufrings großen Durchmessers 32 im Gehäuse 12 gelagert ist. Das untere Ende des Tragrotors 28 bildet einen Abschirmkasten 34 in der zentralen Öffnung im unteren Flansch 14 des Gehäuses 12. Es trägt außerdem Lager 36 für die Beschickungsrinne 10.
Ein Zahnkranz 38 der Tragmuffe 34 wirkt mit einem Motor (nicht gezeigt) zusammen, um die Rotation des Tragrotors 28 und damit der daran hängenden Beschickungsrinne 10 um die Achse 26 zu bewirken. Zumeist ist die Beschickungsrinne 10 zudem mit einer Schwenkvorrichtung (nicht gezeigt) versehen, durch die sich ihr Neigungswinkel variieren lässt, indem sie in ihren Lagern 36 um eine Achse 40 verschwenkt wird, die senkrecht zur Rotationsachse 26 verläuft (in 1 verläuft die Achse 40 senkrecht zur Blattebene).
Um den Abschirmkasten 34 vor den hohen Temperaturen im Schachtofen zu schützen und zu verhindern, dass durch diese hohen Temperaturen die Wärme in den Innenraum des Gehäuses 12 übertragen wird, ist der Abschirmkasten 34 mit Kühlkreisen 42₁, 42₂, 42₃, 42₄ ausgestattet, durch die eine Kühlflüssigkeit, zum Beispiel Wasser fließt. Diese Kühlkreise 42₁, 42₂, 42₃, 42₄ enthalten vorteilhaft Leitbleche oder Rohre (nicht gezeigt), durch die das Kühlwasser gemäß einem vorbestimmten Weg an des Wänden des Abschirmkastens 34 entlang fließt. Sie sind an eine Kühlflüssigkeitsleitung angeschlossen, und zwar über einen ringförmigen Drehstutzen, der insgesamt mit der Bezugszahl 44 bezeichnet ist. Letzterer ist innerhalb des Gehäuses 12 in einer ringförmigen Leckauffangwanne 46 montiert, die durch das obere Ende der Tragmuffe 30 des Tragrotors 28 gebildet ist. Unter Bezugnahme auf 2 wird darauf hingewiesen, dass die beiden oberen Kanten 48, 50 der ringförmigen Leckauffangwanne 46 mit dem Ringflansch 22 zusammenwirken, um Labyrinthdichtungen 52, 54 zu bilden. Dadurch wird innerhalb des Gehäuses 12 eine Art separate Kammer 56 abgegrenzt, in welcher der ringförmige Drehstutzen 44 gut vor dem Rauch geschützt ist, der in das Gehäuse 12 eindringt. Um diesen Schutz noch weiter zu verstärken, kann man ein sauberes Gas in diese separate Kammer 56 einblasen, um in ihr einen Überdruck gegenüber dem Ofen aufrechtzuerhalten.
Der ringförmige Drehstutzen 44 soll nun mit Hilfe der 2 bis 5 näher beschrieben werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die 2 bis 4 Vertikalschnitte des ringförmigen Drehstutzens 44 aus 1 an drei verschiedenen Stellen darstellen. Dabei zeigen:
– 2: den Transfer der Kühlflüssigkeit über den ringförmigen Drehstutzen 44 zum Tragrotor 28,
– 3: den Rücklauf der Kühlflüssigkeit vom Tragrotor über den ringförmigen Drehstutzen 44,
– 4: die mechanische Kupplung des ringförmigen Drehstutzens 44 an den Tragrotor, seine Schmierung und die Kontrolle der Leckmengen.
Mit Bezug auf 4 soll zunächst die mechanische Konzeption des ringförmigen Drehstutzens 44 kurz beschrieben werden. Letzterer weist einen festen Ring 60 auf, der auf die Unterfläche des Flanschs 22 aufgeschraubt ist, sowie einen Rotationsring 62, der mit Radialspiel im festen Ring 60 montiert ist. Dabei muss darauf hingewiesen werden, dass der Rotationsring 62 ausschließlich vom festen Ring 60 getragen wird, und zwar über ein Lager 64. Denn es gibt keine starre Verbindung zwischen Rotationsring 62 und Tragrotor 28, allerdings kuppeln selektive Kupplungsmittel den Rotationsring 62 an den Tragrotor 28, um ein Drehmoment selektiv vom Tragrotor 28 auf den Rotationsring 62 zu übertragen, wobei eine Übertragung weiterer Kräfte vom Tragrotor 28 auf den Rotationsring 62 verhindert wird. Eine besonders einfache Ausführung dieser Kupplungsmittel ist mit Hilfe der 4 und 5 dargestellt. Es handelt sich um einen radialen Querträger 65, der in der ringförmigen Leckauffangwanne 46 befestigt ist und in eine im Rotationsring 62 ausgebildete Einkerbung 66 eindringt, wenn der ringförmige Drehstutzen 44 in der ringförmigen Leckauffangwanne 46 befestigt ist. Günstig ist dabei, dass der radiale Querträger 65 und die Einkerbung 66 so zusammenwirken, dass ein Drehmoment vom Rotor 28 auf den Rotationsring 62 übertragen wird, dabei jedoch relative Vertikal- und Radialbewegungen der beiden Elemente möglich sind. Dadurch wird der ringförmige Drehstutzen 44 quasi unempfindlich gegen Wärmeausdehnungen, Stöße, Vibrationen und Anordnungsfehler, denen der Tragrotor 28 ausgesetzt ist. Bleibt zu vermerken, dass mit dem Bezugszeichen 68 insgesamt ein druckbeaufschlagter Schmierkreis für das Lager 64 bezeichnet ist. Überschüssiges Schmierfett wird unterhalb des Lagers 64 über einen Dränkanal 69 in den Beschickungskanal 24 abgeleitet.
Mit Bezug auf 2 soll nun der Transfer einer Kühlflüssigkeit zum Tragrotor 28 über den ringförmigen Drehstutzen 44 näher erläutert werden. Mit dem Bezugszeichen 70 ist ein Stutzen für eine unter Druck stehende Kühlflüssigkeitsleitung bezeichnet. Ein Innenkanal 72 des festen Rings 60 verbindet diesen Stutzen 70 mit einer Ringnut 74, die in einer konkaven Zylinderfläche 76 des festen Rings 60 ausgebildet ist. Ein Innenkanal 78 des Rotationsrings 62 ist mit einer Einmündung 80 verbunden, die in einer konvexen Zylinderfläche 82 des Rotationsrings 62 gegenüber von der Ringnut 74 angeordnet ist. Dieser Innenkanal 78 mündet an der unteren Stirnfläche des Rotationsrings 62 in einen Kupplungsstutzen 84 ein.
Kurz gesagt fließt die unter Druck stehende Kühlflüssigkeit, die dem Stutzen 70 zugeführt wird, im festen Ring 60 durch den inneren Kanal 72 in die Ringnut 74 und wird über eine zylindrische Grenzfläche, welche von den beiden Zylinderflächen 76, 82 und der ersten Einmündung 80 gebildet wird, in den Rotationsring 62 transferiert. In diesem fließt die Kühlflüssigkeit durch den Innenkanal 78 in den Kupplungsstutzen 84.
Mit Bezug wiederum auf 2 wird darauf hingewiesen, dass der Kupplungsstutzen 84 zur unteren Stirnfläche des Rotationsrings 62 axial vorsteht. Er weist ein seitlich flexibles und axial komprimierbares, rohrförmiges Element 100 auf, das mit einem Ende in die untere Stirnfläche des Rotationsrings 62 eingespannt ist. Das andere Ende trägt einen Kupplungskopf 102. Das rohrförmige Element 100 weist einen Balgkompensator 104 auf, der von einer Schraubendruckfeder 106 umgeben ist. Dem Kupplungskopf 102 ist ein Kupplungssitz 108 zugeordnet, der am Boden der ringförmigen Leckauffangwanne 46 so angeordnet ist, dass der Kupplungskopf 102 auf dem Kupplungssitz aufsitzt, wenn der ringförmige Drehstutzen 44 in der ringförmigen Leckauffangwanne 46 montiert ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Druckfeder 106 dabei einen ausreichend starken Druckkontakt zwischen dem Kupplungskopf 102 und dem Kupplungssitz 108 sicherstellt, damit eine Dichtung 110, die entweder von einem kugelförmigen, konvexen Ring des Kupplungskopfes 102 oder von einem kegelförmigen, konkaven Ring des Kupplungssitzes 108 getragen wird, die Dichtheit zwischen den beiden Kupplungselementen gewährleisten kann. Bleibt anzumerken, dass der Kupplungssitz 108 auch vom Rotationsring 62 getragen werden könnte. In diesem Fall würde der Kupplungsstutzen 84 zum Boden der ringförmigen Leckauffangwanne 46 axial vorstehen. Schließlich könnte der Kupplungskopf 102 mit einem kegelförmigen, konkaven Ring und der Kupplungssitz mit einem kugelförmigen konvexen Ring versehen sein, die mit oder ohne Dichtung zusammenwirken, um die Dichtheit bei ihrer Kupplung sicherzustellen.
Aus dem ersten Kupplungsstutzen 84 strömt die unter Druck stehende Kühlflüssigkeit über den Kupplungssitz 108 in eine ringförmige Hauptspeiseleitung 114. Letztere ist unmittelbar unter der ringförmigen Wanne 46 angeordnet. An diese Hauptspeiseleitung 114 des Tragrotors 28 sind Rohre zur Versorgung der vom Rotor 28 getragenen Kühlkreise 42₁ , 42₂ , 42₃ , 42₄ angeschlossen. In 1 wurde exemplarisch das Speiserohr 116 dargestellt, das den Kühlkreis 42₁ versorgt.
In 1 ist erkennbar, dass die Kühlflüssigkeit den Kühlkreis 42₁ über ein Rücklaufrohr 118 verlässt, das in eine zweite ringförmige Sammelleitung 120 einmündet. Letztgenannte ist unmittelbar über der ersten ringförmigen Sammelleitung 114 angeordnet.
Mit Bezug auf 3 wird nun der Rücklauf der Kühlflüssigkeit über den ringförmigen Drehstutzen 44 näher erläutert. Die zweite ringförmige Sammelleitung 120 dient als Sammelleitung für alle Rückläufe der Kühlkreise 42₁, 42₂, 42₃, 42₄ . Sie ist über eine Anordnung Kupplungsstutzen 84'/Kupplungssitz 108' gleichen Typs wie die weiter oben beschriebene Anordnung 84/108 an einen Innenkanal 78' des Rotationsrings 62 angeschlossen. Aus diesem Kanal 78' fließt die Kühlflüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung zu der weiter oben beschriebenen über eine Einmündung 80' und die zylindrische Grenzfläche 76, 82 in eine zweite Ringnut 74', die in der konkaven Zylinderfläche 76 des festen Rings 60 ausgebildet ist. In diesem festen Ring 60 wird die Kühlflüssigkeit über einen Innenkanal 72' in den festen Stutzen 70' für eine Rücklaufleitung der unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit geleitet.
Unter Bezugnahme wiederum auf 4 soll nun die Kontrolle der Leckmengen näher erläutert werden. Es sei zunächst darauf hingewiesen, dass das Radialspiel zwischen festem Ring 60 und Rotationsring 62 relativ groß ist, um die Gefahr des Festfressens der beiden Ringe 60, 62 zu vermindern. Deshalb ist die axiale Leckmenge in der zylindrischen Grenzfläche 76, 82 relativ groß. Diese Leckmenge wird allerdings durch Dichtungen und Dränkanäle kontrolliert. Ein erstes Dichtungspaar 121', 121" ist in der zylindrischen Grenzfläche 76, 82 zwischen der ersten Nut 74 und dem Lager 64 angeordnet. Diese beiden Dichtungen 121', 121" sind axial voneinander beabstandet, wobei der Bereich 122 der zylindrischen Grenzfläche 76, 82 zwischen den beiden Dichtungen 121', 121" durch einen Dränkanal 124 mit Ableitung in die ringförmige Leckauffangwanne 46 dräniert wird. Dadurch, dass der Druck im druckbeaufschlagten Schmierkreis 68 höher ist als im Bereich 122 der zylindrischen Grenzfläche 76, 82, ist sichergestellt, dass die Kühlflüssigkeit nicht in das Lager 64 eindringen kann. Ein zweites Dichtungspaar 126', 126" ist in der zylindrischen Grenzfläche 76, 82 zwischen der ersten Nut 74 und der zweiten Nut 74' angeordnet. Der Bereich 128 der zylindrischen Grenzfläche 76, 82 zwischen den beiden Dichtungen 126', 126" wird durch einen Dränkanal 130 mit Ableitung in die ringförmige Leckauffangwanne 46 dräniert. Dadurch, dass der Druck im Bereich 128 der zylindrischen Grenzfläche 76, 82, geringer ist als in der zweiten Nut 74', ist sichergestellt, dass die Kühlflüssigkeit nicht durch die zylindrische Grenzfläche 76, 82 der ersten Nut 74, wo der Versorgungsdruck herrscht, in der zweiten Nut 74', wo der Rücklaufdruck herrscht, welcher deutlich geringer ist als der Versorgungsdruck, kurzgeschlossen werden kann. Eine letzte Dichtung 132 ist in der zylindrischen Grenzfläche 76, 82 unterhalb der zweiten Nut 74' angeordnet. Die Leckmenge, die durch diese Dichtung 132 fließt, wird durch die zylindrische Grenzfläche 76, 82 hindurch in die ringförmige Leckauffangwanne abgeleitet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Aufgabe der Dichtungen 121', 121", 126', 126" und 132 nicht darin besteht, die Leckmengen vollständig zu neutralisieren, sondern sie auf angemessene Werte zu begrenzen und sie kontrolliert in die ringförmige Leckauffangwanne 46 zu leiten. Dies hat zur Folge, dass die Dichtungen 121', 121", 126', 126" und 132 stets gut gekühlt und geschmiert sind, wodurch sich ihre Lebensdauer deutlich erhöht und ein Festfressen vermieden wird. Außerdem wird dadurch die notwendige Kraft zum Drehen des Rotationsrings 62 im festen Ring 60 spürbar reduziert.
Das Bezugszeichen 134 bezeichnet ein Dränrohr zum Ableiten der aufgefangenen Leckmengen in die ringförmige Leckauffangwanne 46. Aus 1 ist ersichtlich, dass dieses Dränrohr 134 in eine feststehende, ringförmige Wanne 136 einmündet, die im unteren Ende des Gehäuses 12 angeordnet ist. Bei Rotation des Tragrotors bewegt sich das freie Ende des Dränrohrs 134 in die feststehende, ringförmige Wanne 136. Es sei noch darauf hingewiesen, dass Ableitungsmittel mit der feststehenden, ringförmigen Wanne 136 assoziiert sind, um die Kühlflüssigkeit kontrolliert aus dem Gehäuse 12 abzuleiten. In 1 sind diese Ableitungsmittel schematisch durch Rohre 138 dargestellt.
6 zeigt eine vereinfachte Ausführung der Vorrichtung aus 1. Bei dieser vereinfachten Ausführung fließt die Kühlflüssigkeit der Kühlkreise 42₁, 42₂, 42₃, 42₄ nicht durch den ringförmigen Drehstutzen 44 hindurch zurück, sondern wird über die offenen Ablassleitungen in die feststehende, ringförmige Wanne 136 abgeleitet, die im unteren Ende des Gehäuses 12 angeordnet ist. In 6 wurde zum Beispiel die Ablassleitung 140 des Kühlkreises 42₁ dargestellt. Folglich braucht der ringförmige Drehstutzen 44' nur eine Ringnut und Innenkanäle aufweisen, um den Transfer der unter Druck stehenden Kühlflüssigkeit zwischen festem Ring und Rotationsring zu gewährleisten. Nachteilig ist bei diesem System, dass in der feststehenden, ringförmigen Wanne 136 die Kühlflüssigkeit der im Gehäuse 12 herrschenden Atmosphäre ausgesetzt ist. Dies erfordert eine kostenintensivere Behandlung des Kühlwassers, bevor es in das Kühlsystem zurückgeführt wird.

Claims

Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens, mit: einem auf den Schachtofenkopf zu montierenden Gehäuse (12); einem rotierend im Gehäuse (12) hängenden Tragrotor (28); einer im Tragrotor (28) hängenden Beschickungsrinne (10); mindestens einem vom Tragrotor (28) getragenen Kühlkreis (42); einem ringförmigen Drehstutzen (44) zur Versorgung des Kühlkreises (42) mit einer Kühlflüssigkeit, wobei der ringförmige Drehstutzen (44) einen vom Gehäuse (12) getragenen, festen Ring (60), einen mit dem Tragrotor (28) rotierenden Rotationsring (62) und Laufmittel (32) zwischen dem festen Ring (60) und dem Rotationsring (62) aufweist, wobei der feste Ring (60) und der Rotationsring (62) so zusammenwirken, dass eine zylindrische Grenzfläche definiert wird, in der mindestens eine Ringnut (74, 74') einen unter Druck erfolgenden Transfer einer Kühlflüssigkeit zwischen festem Ring (60) und Rotationsring (62) gewährleistet; und Verbindungsmitteln (84, 108, 84', 108') verbunden zwischen dem Rotationsring (62) und dem Tragrotor (28), um den Transfer der Kühlflüssigkeit vom Rotationsring (62) zum Tragrotor (28) zu gewährleisten; dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Drehstutzen (44) innerhalb des Gehäuses (12) in einer ringförmigen Leckauffangwanne (46) montiert ist, die vom Tragrotor (28) gebildet wird; der Rotationsring (62) über die Laufmittel (64) ausschließlich vom festen Ring (60) getragen wird; selektive Kupplungsmittel (65, 66) den Rotationsring (62) an den Tragrotor (28) kuppeln, so dass ein Drehmoment selektiv vom Tragrotor (28) auf den Rotationsring (62) übertragen und dabei eine Übertragung weiterer Kräfte vom Tragrotor (28) auf den Rotationsring (62) verhindert wird; und die Verbindungsmittel (84, 108, 84', 108') mindestens ein deformierbares, rohrförmiges Element aufweisen, so dass diese Verbindungsmittel (84, 108, 84', 108') eine unstarre Verbindung zwischen dem Rotationsring (62) und dem Tragrotor (28) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: eine in der zylindrischen Grenzfläche angeordnete, erste Ringnut (74), um den Transfer der Kühlflüssigkeit vom festen Ring (60) zum Rotationsring (62) zu gewährleisten; und eine in der zylindrischen Grenzfläche angeordnete, zweite Ringnut (74'), um den Transfer der Kühlflüssigkeit vom Rotationsring (62) zum festen Ring (60) zu gewährleisten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkreis (42) mindestens eine Ablassleitung aufweist; das Gehäuse (12) eine ortsfeste, ringförmige Wanne (136) zum Auffangen der Kühlflüssigkeit aufweist; die Ablassleitung (140) bei der Rotation des Tragrotors (28) in die ortsfeste, ringförmige Wanne (136) einmündet; und Ableitungsmittel mit der ortsfesten, ringförmigen Wanne assoziiert sind, um die Kühlflüssigkeit aus dem Gehäuse (12) abzuleiten.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Dränmittel (134, 136, 138), die an die ringförmige Leckauffangwanne (46) angeschlossen sind, um die davon aufgefangene Leckmenge kontrolliert aus dem Gehäuse (12) abzuleiten.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Ring (60) von einem am Gehäuse (12) befestigten Ringflansch (22) getragen wird; und die ringförmige Leckauffangwanne (46) obere Kanten (48, 50) aufweist, die mit dem Ringflansch (22) zusammenwirken, um Labyrinthdichtungen (52, 54) zu bilden.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (84, 108, 84', 108') umfassen: mindestens einen flexiblen, axial komprimierbaren Kupplungsstutzen (84, 84'), der vom Rotationsring (62) getragen wird und einen Kupplungskopf (102) aufweist; und einen Kupplungssitz (108, 108'), der in der ringförmigen Leckauffangwanne (46) so angeordnet ist, dass der Kupplungskopf auf dem Kupplungssitz (102) aufsitzt, wenn der ringförmige Drehstutzen (44) in der ringförmigen Leckauffangwanne (46) montiert ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsmittel (65, 66) umfassen: einen in der ringförmigen Leckauffangwanne (46) des Tragrotors (28) montierten, radialen Querträger (65); und eine im Rotationsring (62) ausgebildete Einkerbung (66), die den radialen Querträger (65) aufnimmt, wenn der ringförmige Drehstutzen (44) in der ringförmigen Leckauffangwanne (46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (84, 108, 84', 108') in eine unterhalb der ringförmigen Leckauffangwanne (46) angeordnete, ringförmige Sammelleitung (114, 120) einmünden; und mehrere, vom Tragrotor (28) getragene Kühlkreise (42) an die ringförmige Sammelleitung angeschlossen sind.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Paar axial beabstandeter Dichtungen (121', 121") (126', 126"), wobei das Dichtungspaar in der zylindrischen Grenzfläche zwischen einer Ringnut (74) und den Laufmitteln (64) oder zwischen zwei aneinandergrenzenden Ringnuten (74, 74') angeordnet ist; und einen Dränkanal (124, 130) zur Dränung des zylindrischen Grenzflächenbereichs (122, 128) zwischen den beiden Dichtungen eines Dichtungspaars in der ringförmigen Leckauffangwanne (46).