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Dokumentenidentifikation DE69501079T2 12.03.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0742840
Titel VORRICHTUNG ZUM VERTEILEN VON SCHUETTGUT
Anmelder Paul Wurth S.A., Luxemburg/Luxembourg, LU
Erfinder MAILLIET, Pierre, L-8508 Redange, LU;
LONARDI, Emile, L-4945 Bascharage, LU;
BERNARD, Gilbert, L-7382 Helmdange, LU
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69501079
Vertragsstaaten AT, BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL, PT, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 09.01.1995
EP-Aktenzeichen 959051277
WO-Anmeldetag 09.01.1995
PCT-Aktenzeichen EP9500060
WO-Veröffentlichungsnummer 9521272
WO-Veröffentlichungsdatum 10.08.1995
EP-Offenlegungsdatum 20.11.1996
EP date of grant 19.11.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.03.1998
IPC-Hauptklasse C21B 7/20

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von Schüngut, die eine drehbare Schurre mit variablem Neigungswinkel aufweist.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Verteilen von Schüttgut, aufweisend:

eine Schurre, um das Schüttgut auslaufen zu lassen,

einen ersten Rotor mit im wesentlichen vertikaler Drehachse, wobei die Schurre an dem ersten Rotor so aufgehängt ist, daß sie um eine im wesentlichen horizontale Schwenkachse geschwenkt werden kann; und

einen zweiten Rotor mit einer zu dem ersten Rotor im wesentlichen koaxialen Drehachse.

Solche Vorrichtungen zum Verteilen von Schüttgut werden zum Beispiel bei Vorrichtungen zum Beschicken von Schachtöfen, insbesondere Hochöfen verwendet. Die Schurre bewirkt dabei die Verteilung des Schüngutes auf eine Beschickungsoberfläche innerhalb des Schachtofens.

Bei der in dem Oberbegriff beschriebenen Vorrichtung bewirkt der erste Rotor im wesentlichen eine Drehung der Schurre um eine vertikale Achse. Der zweite Rotor wirkt so auf die Schurre, daß er ihren Neigungswinkel bezüglich der Vertikalen bestimmt. Zu diesem Zweck ist der zweite Rotor mit der Schurre über einen Schwenkmechanismus verbunden, der eine Veränderung der Winkelverschiebung zwischen den zwei Rotoren in eine Veränderung des Neigungswinkels der Schurre in ihrer vertikalen Schwenkebene umwandelt.

Für diesen Schwenkmechanismus, der das Moment erzeugt, das notwendig ist, um die Schurre um ihre horizontale Schwenkachse zu schwenken, und der dieses Moment auf die Schurre überträgt, wurden verschiedene Ausführungsvarianten vorgeschlagen.

In dem Dokument US-A-3.766.868 wird eine Vorrichtung von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art vorgeschlagen, bei der eine in der Schwenkebene der Schurre gelegene Stange mit einem Ende auf der hinteren Oberfläche der Schurre gelenkig gelagert ist. Das andere Ende dieser Stange wird in einer sinusförmigen Führungsbahn des zweiten Rotors geführt.

In dem Dokument US-A-3.814.403 wird eine Vorrichtung von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art vorgeschlagen, bei der der zweite Rotor einen zu der vertikalen Drehachse koaxialen Zahnring bildet. Dieser Zahnring treibt über ein erstes Ritzel eine Schnecke an, die über ein zweites Ritzel auf einen Zahnsektor wirkt. Dieser Zahnsektor ist seitlich auf einem Aufhängedrehzapfen der Schurre befestigt.

In dem Dokument US-A-4.368.813 wird eine Vorrichtung von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art vorgeschlagen, bei der der Rotor auch einen zu der vertikalen Drehachse der Schurre koaxialen Zahnring aufweist. Dieser Zahnring wirkt mit einem Eingangsritzel, mit vertikaler Achse, eines von dem ersten Rotor getragenen Pleuelstangen-Kurbel-Mechanismus zusammen. Die Pleuelstange dieses Mechanismus liegt in der Schwenkebene der Schurre und ist mit ihrem freien Ende auf der hinteren Oberfläche der Schurre gelenkig gelagert.

in dem Dokument US-A-4.941.792 werden zwei Ausführungen von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art vorgeschlagen. Bei einer ersten Ausführung wird ein Schwenkhebel verwendet, der von dem ersten Rotor so getragen wird, daß er in der Schwenkebene der Schurre geschwenkt werden kann. Dieser Schwenkhebel ist über eine Stange mit Kugelgelenken mit dem zweiten Rotor verbunden. Die Schurre weist zwei seitliche Aufhängedrehzapfen auf, von denen jeder mit einer Kurbel versehen ist. Eine Gabelstange (ein Bügel) verbindet die Schwenkstange mit den zwei Kurbeln der Schurre. Bei einer zweiten Ausführung trägt der zweite Rotor ein ringförmiges Zahnsegment, das mit einem Zahnsektor zusammenwirkt, der mit einem seitlichen Aufhängedrehzapfen der Schurre fest verbunden ist.

in dem Dokument US-A-5.002.806 wird eine Vorrichtung von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art vorgeschlagen, bei der der zweite Rotor mit einer Kurbel verbunden ist, die mit Hilfe einer Stange mit Kugelgelenken mit einem seitlichen Aufhängedrehzapfen der Schurre fest verbunden ist.

In dem Dokument US-A-5.022.806 wird eine Vorrichtung von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art vorgeschlagen, bei der die Schurre einen seitlichen Arm aufweist, der mit Hilfe eines auf diesem Arm gelenkig gelagerten Schuhs in einer Führungsnut gleitet. Diese Führungsnut ist durch ein gekrümmtes Element definiert, das von dem zweiten Rotor getragen wird. Das Krümmungszentrum des die Führungsnut definierenden, gekrümmten Elements ist in dem Schnittpunkt der Schwenkachse und der Drehachse der Schurre gelegen.

Allgemein muß angemerkt werden, daß das Moment, das auf die Schurre übertragen werden muß, um die Schurre um ihre horizontale Schwenkachse zu schwenken, sehr groß werden kann, vor allem, wenn die Schurre eine sehr massive Konstruktion ist (wie dies zum Beispiel bei einem Hochofen der Fall ist) und/oder wenn die Amplitude der Schwenkung groß ist.

Daraus folgt, daß über den Schwenkmechanismus, der den zweiten Rotor mit der Schurre verbindet, große Kräfte übertragen werden müssen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, bei einer Vorrichtung von der in dem Oberbegriff beschriebenen Art die Übertragung der Kräfte zwischen dem zweiten Rotor und der Schurre zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel erreicht durch eine Vorrichtung zum Verteilen von Schüttgut, aufweisend

eine Schurre, um das Schüttgut auslaufen zu lassen,

einen ersten Rotor mit im wesentlichen vertikaler Drehachse, wobei die Schurre an dem ersten Rotor so aufgehängt ist, daß sie durch diesen Rotor gedreht werden kann, und daß sie um eine im wesentlichen horizontale Schwenkachse geschwenkt werden kann,

einen zweiten Rotor mit einer zu dem ersten Rotor im wesentlichen koaxialen Drehachse,

einen Schwenkring, der an zwei bezüglich der Schwenkachse der Schurre diametral gegenüberliegenden Stellen mit der Schurre so verbunden ist, daß er um eine zu der Schwenkachse der Schurre senkrechte Achse geschwenkt werden kann, und

Führungsmittel, die von dem zweiten Rotor getragen werden, und die an mindestens drei Punkten mit dem Schwenkring so Kontakt haben, daß sie für den Schwenkring in einem an dem zweiten Rotor befestigten Bezugssystem eine geneigte Drehebene definieren, die mit einer horizontalen Bezugsebene einen Winkel a bildet.

Der Schwenkring erzeugt bei einer relativen Drehung in der durch die Führungsmittel des zweiten Rotors definierten Drehebene eine Schwenkung der Schurre um die horizontale Schwenkachse der Schurre. In der Tat, wenn die zwei Rotoren sich relativ zueinander drehen, zwingen die Führungsmittel den Schwenkring, der mit einer Aufhängung von Typ Kardan versehen ist, sich genau in einer geneigten Drehebene zu bewegen, die in einem an dem zweiten Rotor befestigten Bezugssystem definiert ist. Diese Führungsmittel zwingen so der Aufhängeachse des Schwenkrings eine Neigung auf, die in einem an dem ersten Rotor befestigten Bezugssystem zwischen -a und +a variabel ist, was eine Veränderung des Neigungswinkels der Schurre in ihrer Schwenkebene hervorruft. Es ergibt sich insbesondere, daß bei einer progressiven Vergrößerung der Winkelverschiebung zwischen den zwei Rotoren von 0º bis 360º die vorgeschlagene Vorrichtung in der Schwenkebene der Schurre eine Schwenkung der Schurre um eine Winkelamplitude 2a erzeugt und die Schurre dann in ihre anfängliche Position zurückkehrt.

In erster Linie wird geschätzt werden, daß die Mittel, die verwendet werden, um diese Schwenkung der Schurre in ihrer Schwenkebene mit einer Amplitude 2a und einer Periode von 360º hervorzurufen, im Prinzip sehr einfach sind.

Hinsichtlich der Übertragung der Kräfte ist zunächst anzumerken, daß die Schurre ein Moment um ihre Schwenkachse herum hervorruft. Dieses Moment, das "Schwenkmoment" der Schurre genannt wird, ist proportional zu dem Gewicht der Schurre und zu der horizontalen Entfernung zwischen ihrem Schwerpunkt und der vertikalen Ebene, die ihre Schwenkachse enthält. Diese Entfernung hängt natürlich von dem Neigungswinkel der Schurre in ihrer Schwenkebene ab.

Das Schwenkmoment der Schurre muß von dem zweiten Rotor vollständig aufgenommen werden. Zu diesem Zweck definieren die Führungsmittel des zweiten Rotors in der geneigten Drehebene mindestens drei Kontaktpunkte mit dem Schwenkring. Die Rückwirkungen auf diese Kontaktpunkte wirken dem Schwenkmoment der Schurre entgegen.

Der Schwenkring stellt ein einfaches, aber raffiniertes Element dar, um die Rückwirkungen der Führungsmittel auf optimale Weise um die Schurre herum aufzunehmen, und um so dem Schwenkmoment der Schurre ein Rückwirkungsmoment entgegenzusetzen. In diesem Zusammenhang wird geschätzt werden, daß die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen dem Schwenkring und der Schurre größer als drei sein kann. Diese Kontaktpunkte können natürlich auch Kontaktflächen sein. Außerdem kann die Verteilung dieser Kontaktpunkte um die Schurre herum beliebig sein, solange die kinematischen Anforderungen im Zusammenhang mit der geneigten Drehebene erfüllt werden. Es gibt folglich zahlreiche Möglichkeiten, um die Kontaktpunkte zu optimieren, insbesondere in Abhängigkeit von den Kontaktdrücken, die übertragen werden sollen. Folglich definiert der Schwenkring eine ideale Schnittstelle zwischen einerseits der Schurre und andererseits dem zweiten Rotor, um mit dem zweiten Rotor das Schwenkelement der Schurre aufzunehmen.

Hinsichtlich der Übertragung der Kräfte ist noch anzumerken, daß bei dem Schwenkring der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein besonders langer Hebelarm bei der Aufnahme des Schwenkmoments der Schurre wirksam ist. Dies hat natürlich einen günstigen Einfluß auf die Größe der bei der Vorrichtung zu übertragenden Kräfte.

Außerdem ist anzumerken, daß die Führungsmittel zum Beispiel getrennte Auflagen aufweisen können, die um den zweiten Rotor herum in der Umfangsrichtung in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Auflagen wirken dann mit einer Auflagefläche des Schwenkrings zusammen und definieren die geneigte Drehebene in einem an dem zweiten Rotor befestigten Bezugssystem. Solche getrennten Auflagen weisen zum Beispiel Auflagen mit Rollen oder Schuhen auf.

Die Führungsmittel können jedoch auch Auflageflächen aufweisen, die mit getrennten Auflagen (zum Beispiel Rollen oder Schuhen), oder mit entsprechenden Auflageflächen des Schwenkrings zusammenwirken.

Weiterhin ist anzumerken, daß die Führungsmittel des zweiten Rotors und die zugehörigen Kontaktpunkte des Schwenkrings vorzugsweise so entworfen sind, daß Kräfte senkrecht zu der geneigten Drehebene in zwei entgegengesetzten Richtungen übertragen werden. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn zwei Auflageflächen so angeordnet sind, daß eine Führungsnut für Elemente definiert wird, die sich in dieser Nut relativ zueinander drehen.

Bei einer bevorzugten Ausführung weisen die Führungsmittel ein Aufhänge-Wälzlager mit großem Durchmesser auf. Dieses Wälzlager weist zwei Ringe auf, die sich relativ zueinander drehen können, während sie zugleich axiale Kräfte in zwei Richtungen und Umkehrmomente übertragen können. Der erste dieser Ringe ist mit dem Schwenkring der Schurre fest verbunden, und der zweite dieser Ringe ist mit dem zweiten Rotor fest verbunden, und zwar derart, daß der Winkel a für die geneigte Drehebene des Schwenkrings definiert wird. Diese Ausführungsweise bewirkt eine nahezu optimale Verteilung der zwischen dem zweiten Rotor und dem Schwenkring übertragenen Kräfte, während zugleich eine minimale Reibung und Abnutzung sichergestellt wird. Außerdem ist anzumerken, daß die zwischen den zwei Ringen des Wälzlagers angeordneten, rollenden Elemente vielfachen Auflagen gleichgestellt werden können, die um die Schurre herum in der Umfangsrichtung verteilt sind, und alle aktiv zu der Übertragung von zu der geneigten Drehebene senkrechten Kräften in zwei Richtungen beitragen. Es wird daher geschätzt werden, daß alle rollenden Elemente an der Aufnahme des Schwenkmoments der Schurre beteiligt sind. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß das Wälzlager leichter vor einer Verschmutzung durch Staub oder Rauch geschützt werden kann als Auflagen mit getrennten Rollen oder Schuhen und ihre zugehörigen Laufflächen.

Die Schurre ist in vorteilhafter Weise starr, aber abmontierbar, an einer Tragplatte befestigt, die mit einer zentralen Öffnung für die Zuführung des durch die Schurre zu verteilenden Materials versehen ist. Diese Tragplatte ist mit Hilfe eines ersten Paars Drehzapfen mit dem Schwenkring so verbunden, daß die Aufhängeachse definiert wird, um die der Schwenkring geschwenkt werden kann, und mit Hilfe eines zweiten Paars Drehzapfen mit dem ersten Rotor so verbunden, daß die Schwenkachse der Schurre definiert wird. Es handelt sich um eine einfache Aufhängeweise der Schurre, die eine ausgezeichnete Übertragung des Schwenkmoments des Schwenkrings auf die Schurre ermöglicht. Außerdem bildet die Tragplatte eine Art von ringförmigem Schutzschirm über der Schurre. Schließlich kann die Schurre abmontiert werden, ohne ihre Aufhängung und die Aufhängung des Schwenkrings abmontieren zu müssen.

Der erste Rotor und der zweite Rotor sind in vorteilhafter Weise in einem äußeren Gerüst aufgehängt, das auf einer Umhüllung, zum Beispiel einem Schachtofen, dicht angebracht werden kann. Ein zentraler Zuführungskanal mündet dabei auf dichte Weise in dem äußeren Gerüst und geht axial durch den ersten und den zweiten Rotor und die zentrale Öffnung der Tragplatte der Schurre hindurch.

Um zu erreichen, daß weniger Staub, Rauch, heiße Gase, usw. in das äußere Gerüst der erfindungsgemäßen Vorrichtung eindringen, können in vorteilhafter Weise mehrere Mittel zur Isolierung und/oder Unterteilung der Vorrichtung vorgesehen werden.

So trägt der Schwenkring in vorteilhafter Weise eine zu der Drehachse koaxiale Isolierhülle, die mit einer ringförmigen Oberfläche des äußeren Gerüsts eine ringförmige Luftdichtung oder einen ringförmigen Spalt bildet.

Außerdem ist der zentrale Zuführungskanal in vorteilhafter Weise mit einem kugelförmigen Wulst versehen, der mit der zentralen Öffnung der Tragplatte, in der er angeordnet ist, so zusammenwirkt, daß in dieser Öffnung eine ringförmige Luftdichtung oder ein ringförmiger Spalt definiert wird.

Schließlich ist die Tragplatte in vorteilhafter Weise eine Scheibe, die durch einen kugelförmigen Kranz begrenzt ist, der mit einer zentralen Öffnung des Schwenkrings zusammenwirkt, in der er so angeordnet ist, daß er in dieser Öffnung eine ringförmige Dichtung definiert.

Dabei ist anzumerken, daß die Wirksamkeit dieser Isolier- und Unterteilungsmaßnahmen wesentlich verbessert wird, wenn das äußere Gerüst an eine Gasquelle angeschlossen wird, um das äußere Gerüst unter Überdruck zu setzen.

Was die geometrische Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft, so ist anzumerken, daß die Schurre in vorteilhafter Weise in ihrer Schwenkebene mit der Achse, um die der Schwenkring geschwenkt werden kann, einen Winkel b bildet, wobei b = 90º-a ist. Auf diese Weise wird die Schurre zwischen einer Position, in der sie vertikal ist, und einem maximalen Neigungswinkel von 2a bezüglich der Vertikalen geschwenkt.

Weitere Besonderheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausfiihrungsform hervorgehen, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:

- Die Figur 1 gibt einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verteilen von Schüttgut wieder.

- Die Figuren 2 bis 4 geben die Vorrichtung der Figur 1 mit verschiedenen Neigungspositionen der Schurre wieder.

Die Figur 1 gibt einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verteilen von Schüttgut wieder. Bei der nachstehend nur zur Veranschaulichung beschriebenen Ausführung handelt es sich zum Beispiel um eine Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens.

Diese Vorrichtung weist eine Schurre 10 auf, die sich um eine im wesentlichen vertikale Achse 12 drehen kann, und deren Neigung während ihrer Drehung variiert werden kann. Mit anderen Worten, der Neigungswinkel q der Schurre bezüglich der Vertikalen kann variiert werden, während die Schurre sich um die Achse 12 dreht.

Die Kennziffer 14 bezeichnet einen Zuführungskanal, in den das durch die Schurre 10 zu verteilende Schüttgut ausgekippt wird. Dieser Zuführungskanal 14 wird von einem äußeren Gerüst 16 getragen. Um eine Vorstellung davon zu vermitteln, wird angenommen, daß das Gerüst 16 auf einem Schachtofen auf dichte Weise getragen wird, und daß der Zuführungskanal 14 auf dichte Weise an einen Trichter angeschlossen ist, der stromaufwärts von der Verteilungs- oder Beschickungsvorrichtung als Schleuse dient (der Schachtofen und die Schleuse sind in den Figuren nicht wiedergegeben). Das Beschickungsmaterial, das aus dem Schleusentrichter ausläuft, durchläuft den Zuführungskanal 14 und fällt dann auf die Schurre 10, durch die es nach der Beschickungsoberfläche des Schachtofens geleitet wird. Der Auftreffpunkt des Beschickungsmaterials auf der Beschickungsoberfläche wird dadurch variiert, daß die Schurre um die Drehachse 12 gedreht wird, und/oder, daß ihr Neigungswinkel q variiert wird.

Um die Drehung der Schurre um die Achse 12 zu ermöglichen, ist die Schurre an einem ersten Rotor 18 aufgehängt, der eine Art von drehbarem Käfig bildet, der mit Hilfe eines ersten Aufhänge-Wälzlagers 20 in dem Gerüst 16 aufgehängt ist. Es ist ersichtlich, daß das Aufhänge-Wälzlager 20 ein Wälzlager von großem Durchmesser ist, das den Zuführungskanal 14 umgibt. Ein Zahnkranz 22, der mit dem ersten Rotor 18 fest verbunden ist und koaxial zu der Achse 12 ist, wird von einem Ritzel 24 angetrieben. Dieses Ritzel 24 ermöglicht, bei dem ersten Rotor 18 eine Drehbewegung mit der Geschwindigkeit W&sub1; um die Achse 12 hervorzurufen. Dabei ist anzumerken, daß der Rotor 18 den Zuführungskanal 14 umgibt und in seinem unteren Teil mit zwei Aufhängeflanschen 28 und 28' versehen ist, um die Schurre 10 zu tragen.

Die Schurre 10 ist vorzugsweise starr, aber leicht abmontierbar, auf einer Tragplatte 30 befestigt, die mit einer zentralen Öffnung 32 für den Durchgang des Zuführungskanals 14 versehen ist. Diese Tragplatte 30 ist mit Hilfe eines Paars Drehzapfen 32' und 32" mit den Aufhängeflanschen 28 so verbunden, daß eine Schwenkachse 33 für die Schurre 10 definiert wird. Diese Schwenkachse 33 ist vorzugsweise horizontal, also senkrecht zu der Drehachse 12. In der Figur 1 ist diese Schwenkachse 33 senkrecht zu der Zeichenebene.

Ein Schwenkring 38, der die Schwenkung der Schurre 10 erzeugt, ist mit Hilfe eines zweiten Paars Drehzapfen 34 und 34' mechanisch mit der Tragplatte 30 verbunden. Diese Drehzapfen 34 und 34' sind in der Schwenkebene der Schurre an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten bezüglich der Schwenkachse 33 der Schurre 10 angeordnet. Sie definieren für den Schwenkring 38 eine Schwenkachse 36, die senkrecht und koplanar zu der Schwenkachse 33 der Schurre 10 ist, und die mit der Schurre 10 in der Schwenkebene dieser Schurre einen Winkel b bildet. Dabei ist anzumerken, daß der Schwenkring jetzt: 1) um die Achse 36 geschwenkt werden könnte; 2) um die Achse 33 geschwenkt werden könnte; 3) um die Achse 12 gedreht werden könnte. Weiter unten wird man jedoch sehen, daß manche dieser Bewegungen durch Führungsmittel begrenzt werden, die von einem zweiten Rotor getragen werden, der insgesamt mit der Kennziffer 40 bezeichnet ist.

Die Aufhängung und der Antrieb des zweiten Rotors 40 sind auf ähnliche Weise wie bei dem ersten Rotor 18 verwirklicht. Dieser zweite Rotor weist in der Tat ein Aufhänge-Wälzlager 42 mit großem Durchmesser und einen Zahnkranz 44 auf. Dieser Zahnkranz 44 wird durch ein zweites Ritzel 46 angetrieben, um bei dem zweiten Rotor 40 eine Drehbewegung mit der Geschwindigkeit W&sub2; um die Achse 12 hervorzurufen. Dabei ist anzumerken, daß W&sub1; und W&sub2; vorzugsweise unabhängig voneinander variiert werden können.

Der zweite Rotor 40 ist an dem Wälzlager 42 aufgehängt und umgibt den ersten Rotor 18. Er ist mit einem ringförmigen Tragflansch 50 versehen, der in einer geneigten Ebene liegt, die einen Winkel a mit einer horizontalen Bezugsebene bildet. Dabei ist anzumerken, daß in der Figur 1 die geneigte Ebene senkrecht zu der Zeichenebene ist.

Ein drittes Aufhänge-Wälzlager 52 von großem Durchmesser ist mit einem seiner zwei Ringe (zum Beispiel mit seinem äußeren Ring) auf diesem Tragflansch 50 angebracht. Der andere Ring des Wälzlagers 52 (in der Figur 1 handelt es sich um den inneren Ring) ist dagegen an dem Schwenkring 38 befestigt. Dabei ist anzumerken, daß die zwei Ringe dieses Wälzlagers 52 sich gegeneinander drehen können, während sie zugleich ziemlich große axiale Kräfte und Umkehrmomente in beiden Richtungen übertragen können. Auf diese Weise führt das Wälzlager 52 den Schwenkring 38 in einer Drehebene, die mit einer horizontalen Bezugsebene einen Winkel a bildet. Bei der in der Figur 1 wiedergegebenen Vorrichtung beträgt dieser Winkel a ungefähr 25º.

Bevor weitere strukturelle Einzelheiten der Vorrichtung der Figur 1 beschrieben werden, wird nun zunächst mit Hilfe der Figuren 2 bis 4 ihre Funktionsweise beschrieben.

Die Figur 2 ist im Prinzip identisch mit der Figur 1. Man sieht, daß die Schurre einen Winkel q von ungefähr 50º mit der Achse 12 bildet. Bei der wiedergegebenen Vorrichtung handelt es sich um den maximalen Neigungswinkel. Dieser Neigungswinkel q der Schurre bleibt so lange konstant, wie der erste Rotor 18 und der zweite Rotor 40 sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen; d.h., so lange, wie keine Winkelverschiebung zwischen den zwei Rotoren 40 und 18 erfolgt.

Um den Neigungswinkel q der Schurre 10 zu verkleinern, genügt es, eine Winkelverschiebung zwischen dem ersten Rotor 18 und dem zweiten Rotor 40 hervorzurufen. in der Figur 3 beträgt diese Winkelverschiebung 90º gegenüber der Figur 2. Man sieht, daß q jetzt 25º beträgt. in der Tat, die Achse 36 des Schwenkrings 38 ist jetzt horizontal, was q = 90º-b zur Folge hat.

Um den Neigungswinkel q noch mehr zu verkleinern, muß die Winkelverschiebung zwischen den zwei Rotoren 18 und 40 noch mehr vergrößert werden. in der Figur 4 beträgt diese Winkelverschiebung 180º gegenüber der Situation der Figur 1. Man sieht, daß q jetzt 0º beträgt; das heißt, die Schurre ist vertikal. Dabei ist anzumerken, daß diese vertikale Position erhalten wird, wenn der Winkel b so gewählt wird, daß b = 90º-a ist. Außerdem ist anzumerken, daß der Winkel a so bestimmt wird, daß a = qmax/² ist, wobei qmax die für die Schurre gewünschte Schwenkamplitude ist. In dem besonderen Fall, in dem b = 90º-a ist, stellt diese Schwenkamplitude qmax natürlich auch die maximale Neigung der Schurre bezüglich der Drehachse 12 dar.

Wenn die Winkelverschiebung der zwei Rotoren über 180º hinaus vergrößert wird, nimmt der Neigungswinkel q der Schurre 10 erneut zu. Bei einer Winkelverschiebung von 270º nimmt die Schurre 10 die in der Figur 3 wiedergegebene Position ein, und bei einer Winkelverschiebung von 360º befindet sich die Schurre 10 in der in der Figur 2 wiedergegebenen Position.

Daraus folgt, daß dann, wenn der erste Rotor 18 angehalten wird und der zweite Rotor 40 gedreht wird, die Schurre in ihrer (bezüglich einer Drehung unbeweglichen) Schwenkebene eine Schwenkung mit einer Amplitude 2a und der Frequenz W&sub2;/60 ausführt, wobei W&sub2; die Drehgeschwindigkeit des zweiten Rotors 40 in Umdrehungen pro Minute ist. Wenn der zweite Rotor 40 angehalten wird und der erste Rotor 18 gedreht wird, führt die Schurre ebenfalls in einer Schwenkebene (die sich dieses Mal mit dem ersten Rotor 18 dreht) eine Schwenkung mit einer Amplitude 2a und der Frequenz W&sub1;/60 aus, wobei W&sub1; die Drehgeschwindigkeit des ersten Rotors 18 in Umdrehungen pro Minute ist. Wenn die zwei Rotoren 18 und 40 mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden, d.h., wenn W&sub1; = W&sub2; ist, ändert sich der Neigungswinkel der Schurre 10 nicht. Wenn dagegen den zwei Rotoren 18 und 40 eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz aufgezwungen wird, ergibt sich eine Veränderung der Winkelverschiebung zwischen den zwei Rotoren 18 und 40, die bewirkt, daß sich der Neigungswinkel q der Schurre 10 ändert.

Wenn die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten W&sub1; und W&sub2; immer das gleiche Vorzeichen hat (d.h., immer positiv oder immer negativ ist), nimmt die Winkelverschiebung zwischen den zwei Rotoren 18 und 40 gleichmäßig zu, und die Schurre 10 führt eine periodische Schwenkbewegung zwischen ihrer maximalen Neigungsposition (qmax) und ihrer minimalen Neigungsposition (qmin) aus.

Dabei ist anzumerken, daß die Schurre meistens so ausbalanciert ist, daß ihr Schwenkmoment maximal ist, wenn q = qmax ist. in diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß selbst dann, wenn die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten W&sub1; und W&sub2; konstant ist, die Winkelgeschwindigkeit, mit der der Neigungswinkel q der Schurre variiert, sinusförmig variiert. Diese Winkelgeschwindigkeit ist insbesondere in der Mitte zwischen qmax und qmin maximal, nimmt dann ab, und wird bei qmax null. Daraus folgt, daß die Leistung, die von den zwei sich mit konstanter Geschwindigkeit um die Achse 12 drehenden Rotoren 18 und 40 aufgenommen wird, nicht proportional zu dem Schwenkmoment der Schurre zunimmt. Dies ist natürlich ein Vorteil hinsichtlich der Dimensionierung der Antriebsmittel der zwei Rotoren 18 und 40.

Dabei ist anzumerken, daß man keineswegs gezwungen ist, die Positionen mit maximaler Neigung qmax und/oder minimaler Neigung qmin zu durchlaufen, die mechanisch möglich sind. Anstatt die Periodizität der Schwenkbewegung auszunutzen, wenn die Winkelverschiebung der zwei Rotoren 18 und 40 von 0º bis 360º zunimmt, wird dann in der Praxis diese Winkelverschiebung der zwei Rotoren 18 und 40 zwischen zwei vorher festgelegten Werten, die der gewünschten maximalen und/oder minimalen Neigung entsprechen, nach Belieben vergrößert und verkleinert. Mit anderen Worten, die relative Drehgeschwindigkeit der zwei Rotoren 18 und 40 wird zwischen einem positiven Wert und einem negativen Wert periodisch variiert.

Weitere wesentliche Merkmale der vorgeschlagenen Vorrichtung werden nun bei erneuter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben. In dieser Figur ist zu sehen, daß der Schwenkring 38 eine zylindrische Isolierhülle 54 trägt. Diese Isolierhülle 54 ist koaxial zu der Drehachse 12 und bildet mit einer ringförmigen Oberfläche 56 des Gerüsts 16 eine ringförmige Luftdichtung (oder einen ringförmigen Spalt). Auf diese Weise wird bei dem äußeren Gerüst 16 ein ringförmiger Zwischenraum 58 begrenzt, der durch Einblasen eines Gases unter einem geringen Überdruck gehalten werden kann. Der Pfeil 60 gibt Mittel (zum Beispiel Rohrleitungen) zum Einblasen eines solchen Gases schematisch wieder. Dies hat zur Folge, daß weniger Staub und Rauch in diesen ringförmigen Zwischenraum 58 eindringt, in dem insbesondere die Wälzlager 20, 42, 52, die Zahnkränze 22, 44, und die Ritzel 24, 46 angeordnet sind. Außerdem kann dieses eingeblasene Gas zur Kühlung der Vorrichtung dienen. Dabei ist anzumerken, daß die Isolierhülle 54 in vorteilhafter Weise mit einer Wärmeisolierung versehen ist; während die ringförmige Oberfläche 56 in vorteilhafter Weise durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird, und zum Beispiel in dem Fall eines Hochofens mit einer Schutzbeschichtung versehen ist, die vor der Wärmestrahlung der Beschickungsoberfläche schützt. Ein solcher Schutz vor der Wärmestrahlung wird im übrigen auch in vorteilhafter Weise unter dem Schwenkring 38 und der Tragplatte 30 angeordnet oder befestigt.

Um die Vorrichtung noch mehr vor dem Eindringen von Rauch, Dämpfen und Staub zu schützen, ist der Zuführungskanal 14 mit einem kugelförmigen Wulst 62 versehen, der in die zentrale Öffnung 32 der Tragplatte 30 eingepaßt ist. Diese Öffnung 32 weist einen verengten Querschnitt auf, bei dem der Wulst 62 eine ringförmige Luftdichtung (oder einen ringförmigen Spalt) definiert. Die Tragplatte 30 ist übrigens in vorteilhafter Weise eine Scheibe, deren seitliche Oberfläche 64 ein kugelförmiger Kranz ist, der in dem Schwenkring 38 eine ringförmige Luftdichtung (oder einen ringförmigen Spalt) definiert. Im Prinzip könnte die Platte 30 jedoch auch rechteckig sein, und in eine rechteckige Öffnung des Rings des Schwenkrings 38 eingepaßt sein. In diesem Fall würde es genügen, wenn sich die zwei zu der Achse 36 parallelen, seitlichen Ränder die Form eines zu der Achse 36 koaxialen Zylinders haben. Durch diese zusätzlichen Isolierungsmaßnahmen wird zwischen dem Zuführungskanal 14 und dem Rotor 40 ein ringförmiger Zwischenraum 66 erzeugt, der durch Einblasen eines unter Druck stehenden Gases in das Gerüst 16 unter Überdruck gesetzt werden kann. Meistens stehen die ringförmigen Zwischenräume 58 und 66 in direkter Verbindung miteinander, so daß Druckdifferenzen innerhalb des äußeren Gerüsts 16 vermieden werden. Solche Druckdifferenzen könnten in der Tat einen negativen Einfluß auf die Wirksamkeit der weiter oben beschriebenen, ringförmigen Luftdichtungen (oder Spalte) haben.

Außerdem ist noch anzumerken, daß das Wälzlager 52 in vorteilhafter Weise in einen ringförmigen Hohlraum integriert ist, der zum Beispiel durch die isolierhülle 54, den Schwenkring 38, und den ringförmigen Flansch 50 des zweiten Rotors 40 definiert wird. Auf diese Weise wird das Wälzlager 52 noch mehr vor dem Eindringen von Staub, und einem direkten Kontakt mit heißen oder korrosiven Gasen geschützt.

Wenn die vorgeschlagene Vorrichtung bei einem Ofen verwendet werden soll, der bei hoher Temperatur arbeitet, werden der erste Rotor 18 und der zweite Rotor 40 in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Drehanschlußstücks an einen Kühlkreis (nicht wiedergegeben) angeschlossen. Auf diese Weise können die hauptsächlichen mechanischen Elemente, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Rotor fest verbunden sind, wirksam gekühlt werden.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Verteilen von Schüttgut, aufweisend

eine Schurre (10), um das Schüttgut auslaufen zu lassen,

einen ersten Rotor (18) mit im wesentlichen vertikaler Drehachse (12), wobei die Schurre (10) an dem ersten Rotor (18) so aufgehängt ist, daß sie durch diesen Rotor gedreht werden kann, und daß sie um eine im wesentlichen horizontale Schwenkachse (33) geschwenkt werden kann,

einen zweiten Rotor (40) mit einer zu dem ersten Rotor (18) im wesentlichen koaxialen Drehachse,

gekennzeichnet durch

einen Schwenkring (38), der an zwei bezüglich der Schwenkachse (33) der Schurre (10) diametral gegenüberliegenden Stellen (34, 34') mit der Schurre (10) so verbunden ist, daß er um eine zu der Schwenkachse (33) der Schurre senkrechte Achse (36) geschwenkt werden kann, und

Führungsmittel (52), die von dem zweiten Rotor (40) getragen werden, und die an mindestens drei Punkten mit dem Schwenkring (38) so Kontakt haben, daß sie für den Schwenkring (38), in einem an dem zweiten Rotor (40) befestigten Bezugssystem, eine geneigte Drehebene definieren, die mit einer horizontalen Bezugsebene einen Winkel α bildet.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel ein Aufhänge-Wälzlager (52) von großem Durchmesser aufweisen, das zwei Ringe hat, die sich relativ zueinander drehen können, wobei der erste Ring eine Drehauflage für den Schwenkring (38) der Schurre (10) bildet, und der zweite Ring an dem zweiten Rotor (40) so befestigt ist, daß der Winkel α für die Drehebene des Schwenkrings (38) definiert wird.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (10) eine abmontierbare Tragplatte (30) aufweist, die mit einer zentralen Öffnung (32) zur Zuführung des durch die Schurre zu verteilenden Materials versehen ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkring (38) mit Hilfe von zwei Drehzapfen (34, 34') mit der Tragpiatte (30) so verbunden ist, daß die Achse (36) definiert wird, um die der Schwenkring (38) geschwenkt werden kann.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (30) mit Hilfe von zwei Drehzapfen (32', 32") mit dem ersten Rotor (18) so verbunden ist, daß die Schwenkachse (33) der Schurre definiert wird.

6. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Rotor (18) und der zweite Rotor (40) in einem äußeren Gerüst (16) aufgehängt sind, das auf einer Umhüllung dicht angebracht werden kann,

daß ein Zuführungskanal (14) in das äußere Gerüst (16) dicht einmündet und durch den ersten und zweiten Rotor (18 und 40) und die zentrale Öffnung (32) der Tragplatte (30) axial hindurchgeht.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkring (38) eine Trennhülle (54) trägt, die zylindrisch, und koaxial zu der Drehachse (12) ist, und die mit einer ringförmigen Oberfläche (56) des äußeren Gerüsts (16) eine ringförmige Luftdichtung definiert.

8. Vorrichtung gemäß den Anspriichen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (14) mit einem kugelförmigen Wulst (62) versehen ist, der mit der zentralen Öffnung (32) der Tragplatte (30) so zusammenwirkt, daß in der zentralen Öffnung (32) eine ringförmige Luftdichtung definiert wird.

9. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (30) eine Scheibe ist, die durch einen kugelförmigen Kranz (64) begrenzt wird, der mit einer zentralen Öffnung des Schwenkrings (38) so zusammenwirkt, daß in dieser zentralen Öffnung eine ringförmige Luftdichtung definiert wird.

10. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gerüst (16) an eine Gasquelle (60) angeschlossen ist.

11. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (10) mit der Achse (36), um die der Schwenkring (38) geschwenkt werden kann, einen solchen Winkel β bildet, daß β=90º-α ist.







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