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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen von heissen, körnigen Materialien, wie sie z. B. in der
Industrie der Steine und Erden erhalten werden. Solche Materialien sind beispielsweise körnige, gesinterte
Materialien, wie Sintermagnesit oder-dolomit und Zement, kaustische Magnesia, erhitzte Rohmaterialien usw.
Die Erfindung zielt darauf ab, mit einer konstruktiv einfach und raumsparend aufgebauten Einrichtung körnige Materialien unter einer vorbestimmten Korngrösse von einer Temperatur von etwa 350 bis 400oC, auf die sie erforderlichenfalls in einem Drehrohrkühler, z. B. einer Haastrommel, oder auf Plattenbändern vorgekühlt worden sind, auf eine Temperatur von etwa 80 bis 1000C abzukühlen, wobei dem heissen Material sein
Wärmeinhalt durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser entzogen wird und zu weiterer Ausnutzung wiedergewonnen werden kann.
Es sind bereits Einrichtungen mit indirektem Wärmeaustausch mit Kühlwasser bekannt, welche eine
Mehrzahl von vertikalen Durchgangswegen für das heisse Material aufweisen, die in einem Gehäuse vorgesehen sind, das oben an eine Aufnahmeöffnung für das heisse Material und unten an eine Aufnahmeöffnung für das gekühlte Material angeschlossen ist.
Die Durchgangswege für das zu kühlende Material haben meistens Rohrform, doch werden bei andern
Ausführungsarten auch Schächte vorgesehen, durch die das Material zusätzlich, gegebenenfalls auch von unten nach oben mittels Druckluft, durchgeblasen wird.
Alle diese Ausführungsarten brauchen sehr viel Platz und sind ausserdem bei Reparaturarbeiten nur schwierig zu demontieren, da ja ein zusammenhängender Kühlmantel vorgesehen ist, in dem die
Durchgangsröhren oder die Schächte eingebaut sind.
Ferner sind zum Kühlen von Flüssigkeiten und Gasen und auch von Gas-Staubgemischen, wie Luft- und
Zementstaub Kühler bekannt, die nebeneinander angeordnete Hohlplatten oder-taschen aufweisen, die zwischen sich schmale Durchgänge für die zu kühlende Flüssigkeit oder das zu kühlende Gas freilassen. Diese Kühltaschen, durch die das Kühlmedium hindurchströmt und die dementsprechend unten und oben an Zu- bzw.
Abführeinrichtungen für das Kühlmedium angeschlossen sind, erlauben eine raumsparende Bauweise bei verhältnismässig leichter Demontage der Kühleinrichtung.
Die bisherigen Ausführungsformen der Kühltaschen sind keinesfalls für einen Einsatz auf Gebieten, wo die
Wandteile einem starken Verschleiss unterworfen sind, geeignet. Abgesehen von diesem Umstand wurden
Kühleinrichtungen mit Kühltaschen allem Anschein nach für das Kühlen von heissem, körnigem, hartem Material bisher auch deshalb nicht verwendet, weil das körnige Material beim Durchgang durch die Zwischenräume zwischen den Kühltaschen sehr leicht zusammenbackt und die Durchlässe verstopft, so dass sich mit derartigen
Einrichtungen eine befriedigende Arbeitsweise über längere Zeiträume nicht erzielen lässt.
Durch eine besondere Ausbildung und eine besondere Form von Kühltaschen wird es jedoch ermöglicht, erfindungsgemäss die Bauart mit Kühltaschen auch für das Kühlen von heissem, körnigem Material heranzuziehen.
Zum Erreichen dieses Zieles geht die Erfindung von den eingangs erwähnten Einrichtungen aus und besteht in ihrem Wesen darin, dass in einem das Gehäuse der Einrichtung bildenden vertikalen Blechkasten, wie bei Wärmeaustauschern an sich bekannt, eine Mehrzahl von parallel zueinander mit gleichen gegenseitigen Abständen ihrer vertikalen Mittelebenen angeordneten Kühltaschen vorgesehen ist, die innen einen Hohlraum für die Durchleitung von Kühlwasser haben, wobei die freien Zwiscenräume zwischen den jeweils benachbarten Kühltaschen die vertikalen Durchgangswege für das zu kühlende Material bilden und oben zur Aufnahmeöffnung und unten zur Austragöffnung des Blechkastens offen sind, dass an jeder Kühltasche die beiden Seitenwände, welche die Wärmeaustauschflächen der Kühltaschen bilden,
durch zwei an den beiden Stirnseiten mit Stirnwänden verbundene Seitenwandplatten gebildet sind, die von oben nach unten schwach konvergieren, und jede Kühltasche an ihrem unteren Ende an einer Stirnwand durch ein Wasserzuführungsrohr mit einer Kühlwasserzuleitung verbunden ist und an ihrem oberen Ende an wenigstens einer Stirnwand einen Kühlwasserauslass aufweist.
Die Durchlassweiten der Zwischenräume zwischen den jeweils benachbarten Kühltaschen entsprechen am oberen Ende der Kühltaschen der maximalen Korngösse des zu kühlenden Materials. Da sich die Zwischenräume zwischen den Seitenwandplatten der jeweils benachbarten Kühltaschen von oben nach unten stetig erweitern, ist ein gegenseitiges Verklemmen von Materialstücken in den Durchgangswegen und ein örtliches Verschliessen dieser Durchlässe ausgeschlossen. Infolge der im Gegenstrom zur Wanderung des heissen Materials erfolgenden Durchleitung des Kühlwassers durch die Kühltaschen geht die Übertragung der Wärme von dem heissen Material auf die Seitenwandplatten der Kühltaschen und der Entzug der Wärme aus diesen Seitenwandplatten durch das Kühlwasser mit grosser Intensität vor sich.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Kühleinrichtung gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen für körniges Material besteht darin, dass schon bei einer mässig grossen Anzahl von Kühltaschen die gesamte Wärmeaustauschfläche sehr gross ist, aber der Blechkasten, in dem diese Kühltaschen angeordnet sind, zu seiner Aufstellung nur wenige Quadratmeter Platz beansprucht.
Ein Kühler gemäss der Erfindung mit 20 Kühltaschen von 2 m Länge und 1 m Höhe weist beispielsweise doppelseitig schon eine Gesamtwärmeaustauschfläche von 20X2X2mXlm=80m auf, und diese 20 Kühltaschen können in einem Blechkasten mit 2 m Länge, 1, 6 m Breite und 1 m Höhe angeordnet sein, der zu seiner Aufstellung nur eine
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Fläche von 3, 2 m2 benötigt.
Wenn hingegen zum Abkühlen von heissem, körnigem Material von etwa 300 auf 800C ein bisher üblicher Drehrohrkühler verwendet wird, muss dieser für eine Kühlfläche von 80m2 einen äusseren Durchmesser von 2, 4 m und eine Länge von fast 15 m haben und erfordert eine Aufstellungsfläche von
2, 5 m X 15 m = 37, 5 mi, also etwa zehnmal soviel wie eine erfindungsgemässe Kühleinrichtung.
Ein weiterer, wirtschaftlich und betriebstechnisch wichtiger Vorteil der gegenständlichen Kühleinrichtung besteht darin, dass die Kühltaschen und der Blechkasten praktisch abnutzungsfrei sind, weil das Material bei seinem Durchgang durch die zum Austrag hin sich erweiternden Durchgangswege keine Scheuerwirkung auf die
Kühltaschen ausübt und daher Instandsetzungsarbeiten gar nicht oder nur sehr selten nötig werden. Bei einem
Drehrohrkühler steht dagegen die Innenseite der Auskleidung der Kühltrommel mit dem durch die Trommel wandernden Material dauernd in stark scheuernder Berührung, und dadurch sind häufig umfangreiche
Reparaturen der Trommelauskleidung und ferner auch der einem starken Verschleiss unterliegenden Laufrollen und Ringe erforderlich, für die jährlich grosse Kosten aufgewendet werden müssen.
Beim Kühlen von heissem, körnigem Material in einer erfindungsgemässen Kühleinrichtung ist ausser für die
Abfuhreinrichtungen, wie Elevatoren, Förderschnecken oder Förderbänder, keine Antriebskraft erforderlich, während bei einem Rohrkühler mit gleich grosser Kühlleistung auch für den Antrieb des Kühlers eine verhältnismässig grosse Antriebskraft benötigt wird. Schliesslich ist für die Anschaffung einer solchen
Kühleinrichtung mit einer bestimmten Kühlleistung etwa nur ein Zehntel der Anschaffungskosten eines
Drehrohrkühlers mit gleich grosser Kühlleistung erforderlich.
Es kann somit durch den Einsatz einer erfmdungsgemässen Kühleinrichtung mit einer bestimmten
Kühlleistung anstatt eines bisher verwendeten Drehrohrkühlers mit der gleichen Kühlleistung zum Kühlen von heissem, körnigem Material von 350 bis 4000C auf etwa 80 bis 1000C nicht nur wertvolle Grundfläche für sonstige Zwecke freigehalten werden, sondern ausserdem auch eine erhebliche Kostenersparnis erzielt werden.
Die Kühltaschen der gegenständlichen Kühleinrichtung können in verschiedener Weise ausgebildet sein.
Bei einer besonders zweckmässigen Ausführungsform sind die beiden Seitenwände der Kühltaschen von zwei ebenen Platten gebildet, die mit ihren oberen Rändern an gegenüberliegenden Seiten eines über die ganze Länge der Kühltasche durchgehenden Kühlwasserauslassrohres und mit ihren unteren Rändern an gegenüberliegenden
Seiten eins über die ganze Länge der Kühltasche durchgehenden Kühlwasserzuführungsrohres angeschweisst sind, wobei das Kühlwasserauslassrohr eine grössere Rohrweite als das Kühlwasserzuführungsrohr hat und in den
Rohrwänden der beiden Wasserrohre Wasserdurchtrittsöffnungen vorgesehen sind, die in den Innenraum der
Kühltasche münden.
Dabei sind die Wasserdurchtrittsöffnungen der oberen und der unteren Wasserrohre jeder Kühltasche entweder Querschlitze, die in gleichen gegenseitigen Längsabständen in einem Umfangsteil der Rohrwände ausgebildet sind, oder über einen grossen Teil der Rohrlänge durchgehende oder teilweise unterbrochene
Längsschlitze.
Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung bestehen die Seitenwände der Kühltaschen aus zwei
Platten, die an ihren oberen Randabschnitten mit einem grösseren Krümmungsradius als an ihren unteren Endabschnitten gegeneinander gebogen und an ihren freien oberen Stossrändem und an ihren unteren
Stossrändern miteinander verschweisst sind. Dabei weist zweckmässig jede Kühltasche an ihrem oberen Ende an jeder Stirnseite einen Kühlwasserauslass auf.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Kühleinrichtung dargestellt sind.
In den Zeichnungen zeigt Fig. l eine Anzahl von bei der erfindungsgemässen Kühleinrichtung vorgesehenen Kühltaschen, die in einen Blechkasten eingesetzt sind, im Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2, und in Fig. 2 ist ein Endteil einer Kühltasche in Ansicht gegen eine Seitenwand dargestellt. Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform der Kühltasche im Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 4 oder 4a, und in den Fig. 4 und 4a sind zwei verschiedene Ausbildungen der Wasserzuführungsrohre und Wasserauslässe der in Fig. 3 gezeigten Kühltasche im Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 dargestellt. Fig. 5 zeigt die Anordnung der nach den Fig. 4 oder 4a aufgebauten Kühltaschen in einem Blechkasten im Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 6 und Fig. 6 zeigt die Anordnung einer Kühltasche nach Fig. 4a im Blechkasten im Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5.
In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der Kühltaschen im Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 8 dargestellt und Fig. 8 zeigt diese Kühltasche im Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7. Die Fig. 9 und 10 zeigen die Anordnung dieser Kühltasche in einem Blechkasten mit zwei verschiedenen Ausbildungen der Kühlwasserzuführung und Wasserableitung.
Gemäss Fig. 1 ist bei der erfmdungsgemässen Einrichtung zum Kühlen von heissen, körnigen Materialien eine Mehrzahl von Kühltaschen-l-in einem vertikalen rechteckigen Blechkasten --2-- parallel zueinander mit untereinander gleichen gegenseitigen Abständen-a-ihrer vertikalen Mittelebenen angeordnet und durch Aufhängung oder Abstützung in ihrer Lage gehalten. Jeder Kühltasche wird an ihrem unteren Ende an einer Stirnseite in Richtung des Pfeiles-3-Kühlwasser zugefuhrt, das durch ihren Innenraum nach oben strömt und aus der Kühltasche an ihrem oberen Ende an wenigstens einer ihrer beiden Stirnseiten in Richtung des Pfeiles--4--nach aussen abfliesst.
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Das heisse, körnige Material fällt mit einer Temperatur von z. B. 300 bis 400 C durch eine Aufnahmeöffnung --5-- des Blechkastens --2-- in diesen hinein und erfüllt die Zwischenräume --6--
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abgekühlt mit einer Temperatur von z. B. 80 bis 1000C auf eine Abfuhreinrichtung entleert wird, die aus einem Förderband, einer Förderschnecke, einem Elevator od. dgl. bestehen kann. Durch Regelung der Antriebsgeschwindigkeit der Abfuhreinrichtung kann die Entnahme des gekühlten Materials aus der Kühleinrichtung beeinflusst und dadurch die Geschwindigkeit, mit der das Material zwischen den Kühltaschen nach unten wandert, gesteuert und seine Verweilzeit in der Kühleinrichtung geregelt werden.
Das heisse Material gibt während seines Absinkens nach unten seine Wärme an die Seitenwände der Kühltaschen ab, die den Seitenwänden durch das in den Kühltaschen nach oben strömende Kühlwasser wirksam entzogen wird.
Die Weite --8-- der Materialdurchgänge --6-- zwischen den Kühltaschen --1-- an ihren oberen Enden ist entsprechend der maximalen Korngrösse der zu kühlenden Materialien bemessen. Die Kühltaschen - l-werden zweckmässig mit Längen --L-- (Fig.2) von 1 bis 4 m und mit einer Höhe --H-- von 1 bis 2 m hergestellt. Jede Kühltasche weist daher eine Kühlfläche von 2#Lm#Hm=2 LH m auf, und eine Kühleinrichtung mit--n--Kühltaschen hat eine Gesamtkühlfläche oder Wärmeaustauschfläche von
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Die Kühltaschen--l--können in verschiedener Weise aufgebaut sein.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jede Kühltasche-l-aus zwei Seitenwandplatten--9-, die an ihren oberen
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--11-- hat dabei eine lichte Weite von 13 mm und das untere Rohr --13-- eine lichte Weite von 6, 5 mm.
Die Seitenwandplatten--9--sind ferner an ihren Seitenrändern durch Schweissnähte--14--mit Stirnwänden --15-- verbunden, die, wie die Fig. und 4a zeigen, die Kühltasche an ihren Enden schliessen.
Die Fugen zwischen den Ausschnitten--16 und 17-- für das obere und das untere Rohr --11 bzw. 13-und der Wand dieser Rohre sind ebenfalls durch Schweissung verschlossen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Kühltaschen sind die Rohre-11 und 13-mit Wasserdurchtrittsöffnungen versehen, die in den Innenraum der Kühltasche münden. Diese Wasserdurchtritts- öffnungen können, wie Fig. 4 zeigt, als Querschlitze --18 bzw. 19--ausgebildet sein, die in untereinander gleichen Längsabständen--b--von z. B. 50 mm in den Wänden der Rohre --11 bzw. 13--vorgesehen sind und eine zwangsgesteuerte Strömung des Kühlwassers in der Kühltasche bewirken. Ferner können diese Öffnungen, wie Fig. 4a zeigt, als durchgehende oder unterbrochene Lählwaschlitze --25-- in den Wänden der Rohre --11 bzw. 13--ausgebildet sein, wodurch die Strömung des Kühlwassers in der Kühltasche wenigstens teilweise gesteuert wird.
Bei der Ausbildung der Rohre --11 und 13--nach Fig. 4 sind beide Rohre an einem Ende, vorzugsweise mit einem Gewindestopfen --23 bzw. 24--, verschlossen. Bei der Ausbildung der Rohre nach Fig. 4a ist nur das untere Rohr--13--am einen Ende durch einen Gewindestopfen--24-verschlossen, während das Wasserauslassrohr--11--an beiden Enden --11a und 11b-- offen sein kann.
Fig. 5 zeigt in einem Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 6 die Anordnung von 15 Kühltaschen-l- mit Mittelabständen--a--in einem Blechkasten--2--. In Fig. 6 ist in einem Längsschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 die Kühlwasserzuleitung und Wasserabfuhr bei Ausbildung der Kühltaschen-l-nach den Fig. 3 und 4 dargestellt. Das Kühlwasser wird dem Zuführungsrohr --13-- jeder Kühltasche aus einer Kühlwasserzuleiting --20-- durch ein mit einem Regelventil-21-versehenes Anschlussrohr-33-
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Bei einer andern, in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der Kühltaschen --1-- sind die beiden mit den beiden Stirnwänden-15--durch Verschweissen verbundenen Seitenwandplatten --26-- an ihren oberen und unteren Enden zu kreisbogenförmig gegeneinander gebogenen Randteilen --27 bzw. 28-verformt, die an ihren Stossrändern --29 bzw. 30-- miteinander verschweisst sind. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der innere Krümmungsradius der oberen Endteile --27-- der Seitenwandplatten-26-10 mm und ist dem Aussendurchmesser eines 1/2-Zollrohres angepasst und der innere Krümmungsradius der unteren Endteile-28-etwa 6, 5 mm und ist dem Aussendurchmesser eines 1/4-Zollrohres angepasst.
Bei dieser Kühltasche ist an ihrem unteren Ende an einer Stirnseite ein Rohrstutzen --31-- an die Kühlwasserzuleitung --20-- an die Stirnwand --15-- angeschweisst oder in die Kühltasche eingeschweisst, und die andere Stirnwand ist am unteren Ende der Kühltasche geschlossen. Am oberen Ende der Kühltaschen sind an beiden Stirnwänden 15 Rohrstutzen --32a und 32b-- für den Wasserablauf an- oder eingeschweisst.
Die Rohrstutzen --31-- aller Kühltaschen sind, wie die Fig. 9 und 10 zeigen, durch Anschlussleitungen --33--, die mit Regelventilen --21-- versehen sind, an die Kühlwasserzuleitung --20-- angeschlossen, die an der einen Seite des Blechkastens--2--angeordnet ist. Das Kühlwasser strömt aus den Kühltaschen entweder an beiden Stirnenden jeder Kühltasche--l--durch die Wasserauslassrohrstutzen--32a und 32b--
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in an den beiden gegenüberliegenden Seiten des Blechkastens-2-angeordnete Sammelrinnen-22a bzw.
22b-aus (Fig. 9), oder es strömt, wie Fig. 10 zeigt, aus den Kühltaschen an den einen Stirnseiten durch die Wasserauslassstutzen--32a--in eine an der einen Seite des Blechkastens angeordnete Sammelrinne-22- aus und an den andern Stirnseiten aus den Wasserauslassstutzen-32b-durch Verbindungsleitungen-35- in ein Sammelrohr-36-, aus de es durch ein Auslaufrohr --37-- abgeleitet und in die Sammelrinne - 22-an der gegenüberliegenden Seite des Blechkastens-2-entleert wird. Jede der Sammelrinnen ist mit einem Abflussrohr --34-- versehen.
Die einzelnen Kühltaschen sind vorzugsweise durch mehrere zwischen ihren beiden Seitenwandplatten-9 oder 26-angeordnete Stege oder Nietbolzen --38-- versteift.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Kühlen von heissen, körnigen Materialien durch indirekten Wärmeaustausch mit Kühlwasser, mit einer Mehrzahl von vertikalen Durchgangswegen für das heisse Material, die in einem Gehäuse vorgesehen sind, das oben an eine Aufnahmeöffnung für das heisse Material und unten an eine Austragöffnung für das gekühlte Material angeschlossen ist, wobei das körnige Material in Form einer Schüttmasse infolge seiner eigenen Schwere zur Austragsöffnung hin absinkt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem das Gehäuse der Einrichtung bildenden vertikalen Blechkasten (2), wie bei Wärmeaustauschern an sich bekannt, eine Mehrzahl von parallel zueinander mit gleichen gegenseitigen Abständen (a) ihrer vertikalen Mittelebenen angeordneten Kühltaschen (1) vorgesehen ist,
die innen einen Hohlraum für die Durchleitung von Kühlwasser haben, wobei die freien Zwischenräume (6) zwischen den jeweils benachbarten Kühltaschen (1) die vertikalen Durchgangswege für das zu kühlende Material bilden und oben zur Aufnahmeöffnung (5) und unten zur Austragöffnung (7) des Blechkastens (2) offen sind, dass an jeder Kühltasche (1) die beiden Seitenwände, welche die Wärmeaustauschflächen der Kühltaschen bilden, durch zwei an den beiden Stirnseiten mit Stirnwänden verbundene Seitenwandplatten (9 ; 26) gebildet sind, die von oben nach unten schwach konvergieren, und jede Kühltasche (1) an ihrem unteren Ende an einer Stirnwand durch ein Wasserzuführungsrohr (13 ;
31) mit einer Kühlwasserzuleitung (20) verbunden ist und an ihrem oberen Ende an wenigstens einer Stirnwand einen Kühlwasserauslass (11 ; lla oder llb ; 32a oder 32b) aufweist.
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