B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung betrifft einen Schüttgutkühler mit einem das abzuküh¬ lende Kühlgut wie z. B. heißen Zementklinker tragenden Kühlrost, der das von einem Kühlgas durchströmte Kühlgut vom Kühlguteintrag¬ sende zum Kühlgutaustragsende transportiert.

Rostkühler werden in der Steine- und Erdenindustrie eingesetzt, um das zuvor in einem Ofen gebrannte Gut wie z. B. Zementklinker oder andere mineralische Güter unmittelbar anschließend auf dem Kühl¬ rost stark abzukühlen. Zwecks Transports des heißen Kühlgutes über die Kühlstrecke sind besonders die Schubrostkühler weit verbreitet, bei denen das Rostsystem aus einer Vielzahl von abwechselnd orts¬ festen und beweglichen Rostplattenträgern besteht, auf denen jeweils mehrere mit Kühlluftöffnungen versehene und im wesentlichen von unten nach oben von Kühlluft durchströmte Rostplatten befestigt sind. Dabei wechseln sich in Förderrichtung gesehen ortsfeste Rostplatten¬ reihen mit hin- und herbeweglichen Rostplattenreihen ab, die über ihre entsprechend hin- und herbeweglichen Rostplattenträger auf ei¬ nem oder mehreren längsbeweglich gelagerten angetriebenen Schub¬ rahmen befestigt sind. Durch die gemeinsam oszillierende Bewegung aller bewegten Rostplattenreihen wird das zu kühlende heiße Gut schubweise transportiert und dabei gekühlt.

Als Alternative zum o. g. konventionellen Schubrostkühler ist aus der EP-1 021 692 B1 ein Rostkühlertyp bekannt, bei dem der von Kühlluft durchströmte Kühlrost nicht bewegt wird, sondern feststeht, wobei oberhalb der feststehenden Rostfläche quer zur Kühlguttransportrich¬ tung mehrere Reihen benachbarter hin- und herbeweglicher balken- förmiger Schubelemente angeordnet sind, die zwischen einer Vor- hubposition in Kühlguttransportrichtung und einer Rückhubposition bewegt werden, so dass durch die Hin- und Herbewegung dieser Schubelemente im abzukühlenden Gutbett das Gutmaterial vom Küh¬ leranfang zum Kühlerende schrittweise bewegt und dabei gekühlt wird. Dabei ist es bei einem ähnlichen aus der DE 100 18 142 A1 bekannten Rostkühlertyp noch bekannt, die oberhalb des feststehen- den Kühlrostbodens beweglichen Schubelemente in wenigstens zwei Gruppen aufzuteilen und die Schubelemente gemeinsam nach vorne in Transportrichtung zu bewegen, aber nicht gemeinsam, sondern ge¬ trennt voneinander wieder zurück zu bewegen.

Bei diesen bekannten Rostkühlertypen wird die Förderleistung ent¬ scheidend durch die Differenz zwischen dem bei jedem Vorhub in Förderrichtung bewegten Zementklinkervolumen und dem bei der Rückhubbewegung unerwünscht entgegen der Förderrichtung beweg¬ ten Klinkervolumen beeinflusst. Außerdem sind bei diesen bekannten Rostkühlertypen die querbalkenförmigen Schubelemente auf der O- berseite von vertikalen in Kühlerlängsrichtung ausgerichteten An¬ triebsplatten befestigt, die sich durch entsprechende Längsschlitze des Kühlrostes hindurch erstrecken und von unterhalb des Kühlrostes angetrieben werden, wobei es verhältnismäßig aufwendig ist, den mit Kühlgut beladenen Kühlrost an den Durchtrittsstellen der Antriebs¬ platten gegen Rostdurchfall abzudichten und dabei den auftretenden Materialverschleiß in Grenzen zu halten. Die in der heißen Zement- klinkerschüttung bewegten Schubelemente sind einer hohen ther¬ misch-mechanischen Verschleißbeanspruchung ausgesetzt, wodurch die Standzeit des Rostkühlers verkürzt wird. Schließlich wird das hei¬ ße Schüttgutbett infolge der im Gutbett bewegten Schubelemente durch diese durchmischt, was sich aber ungünstig auf den thermi¬ schen Wirkungsgrad solcher Rostkühlertypen auswirkt.

Außerdem ist aus der DE 196 51 741 A1 ein Kühltunnel zum Kühlen und/oder Gefrieren von Kühlgut mittels Kaltluft mit Anwendung des sogenannten "Walking Floor"-Förderprinzips bekannt, bei dem mehre¬ re nebeneinander angeordnete Bodenelemente des Kühltunnels in Transportrichtung gemeinsam nach vorn, aber nicht gemeinsam, son¬ dern getrennt voneinander zurückbewegt werden. Über den Boden- elementen soll sich eine hohe Schüttgut-Schüttung ausbilden, die den gesamten Kühltunnelquerschnitt ausfüllt, so dass das Kühlgas das schrittweise bewegte Schüttgut im Gegenstrom durchströmt. Die Bo¬ denelemente selbst bleiben vom Kühlgas ungekühlt, so dass der be¬ kannte Kühltunnel nicht geeignet wäre, aus dem Austragsende eines Drehrohrofens fallenden glühend heißen Zementklinker abzukühlen. Der direkte Kontakt des heißen Zementklinkers mit der Oberfläche der Bodenelemente würde zu einer hohen thermisch-mechanischen Verschleißbelastung und daher zur einer ungenügenden Standzeit eines solchen Kühltunnels im Falle von heißem Zementklinker führen. Außerdem wären die nebeneinander angeordneten Bodenelemente eines solchen Kühlers nicht mit einer so großen Länge von z. B. 40 bis 50 m einsetzbar, wie sie großtechnische Rostkühler zur Kühlung von heißem Zementklinker hinsichtlich deren Durchsatzleistungen und Kühlstreckenlängen aufweisen müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nach dem "Walking- Floor"-Förderprinzip arbeitenden Schüttgutkühler insbesondere für heißen Zementklinker so auszubilden, dass sein Kühlrost zur Errei¬ chung großer Längen und Breiten des Kühlers aus einer Vielzahl von einfach und variabel montierbaren belüfteten Kühlrost-Modulen zu¬ sammensetzbar ist, bei deren Bewegung zwischen einer Vorhubposi- tion und Rückhubposition sogar Seiten- und/oder Höhenversatz der Führungselemente kinematisch ausgleichbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Schüttgutkühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil¬ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Schüttgutkühler ist der Kühlrost über die Länge und über die Breite des Kühlers gesehen aus einer Vielzahl von Modulen zusammengesetzt, wobei die in Kühlguttransportrich¬ tung hintereinander in jeweils einer Reihe angeordneten Module mit¬ einander gelenkig gekuppelt sind. Dabei sind die nebeneinander lie¬ genden Kühlrost-Modullängsreihen unabhängig voneinander zwi¬ schen einer Vorhubposition in Kühlguttransportrichtung und einer Rückhubposition gesteuert so bewegbar, dass das Kühlgut schrittwei¬ se nach dem Walking Floor-Förderprinzip über den Kühlrost gefördert wird. Der auf diese Weise zusammengesetzte Kühlrost ist für die Kühlluft durchlässig, die etwa im Querstrom von unten nach oben den Kühlrost sowie das darauf gelagerte Schüttgutbett durchströmt, d. h. die Tragflächen der Kühlrost-Module dienen gleichzeitig als Schütt¬ guttransport- und als Kühlrostbelüftungs-Elemente. Oberhalb des Kühlrostes im Schüttgutbett bewegte Schubelemente, die einem ho¬ hen Verschleiß ausgesetzt wären und die das Schüttgutbett durchmi¬ schen würden, sind nicht vorhanden. Als Beispiel wird angegeben, dass die Module bei ihrer Vorhubbewegung gemeinsam nach vorne bewegt werden, aber bei ihrer Rückhubbewegung nicht gemeinsam, sondern in wenigstens zwei Gruppen in wenigstens zwei zeitlich auf¬ einanderfolgenden Schritten nacheinander zurückbewegt werden, bei welchen jeweils nur ein Teil der Module, z. B. jeweils nur jede zweite Kühlrost-Modulreihe gesehen über die Kühlerbreite zurückbewegt wird. Bei ihrer Rückhubbewegung werden die Module einer Reihe un¬ ter dem ruhenden Schüttgutbett gesteuert so zurückgezogen, dass das Schüttgutbett in Ruhe verharrt und die Rückhubbewegung nicht mitmacht.

Die Module jeweils einer Kühlrost-Modullängsreihe können ähnlich wie Eisenbahn-Wagen allerdings über ein Gelenk miteinander gekup¬ pelt sein, wobei dann jeder Modulwagen auf eigenen Stützrädern an entsprechenden Führungen abgestützt ist.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist jede Kühlrost- Modullängsreihe mit den in Kühlguttransportrichtung hintereinander angeordneten gekuppelten Modulen abwechselnd aus an Stützrollen abgestützten Tragmodulen und aus Verbindungsmodulen zusammen¬ gesetzt, welch letztere ohne eigene Stützrollen auf den Tragmodulen aufgesattelt sind. Das heißt, bei dieser Lösung sind bei jeder Kühl- rost-Modullängsreihe zwei Modultypen miteinander kombiniert, wobei alle Modultypen gemeinsam haben, dass sie an ihrer Oberfläche ei¬ nen luftdurchlässigen Rost aufweisen, der das heiße abzukühlende Kühlgut trägt.

Die Kuppelung zwischen den Tragmodulen und den beidseitig aufge¬ sattelten Verbindungsmodulen erfolgt jeweils über ein Gelenk, insbe¬ sondere Kugelgelenk oder Kardangelenk. Die aufgesattelten Verbin¬ dungsmodule können infolge ihrer gelenkigen Ankopplung Seiten- und/oder Höhenversatz der Tragmodule ausgleichen. Abgesehen von der Einsparung von Stützrollen und Achsen bei den Verbindungsmo¬ dulen wird dabei auch die Ausrichtgenauigkeit bei der Montage des erfindungsgemäßen Schüttgutkühlers reduziert, wodurch sich insge¬ samt ein vergleichsweise geringer Montageaufwand ergibt. Schlie߬ lich wird beim erfindungsgemäß aufgebauten Schüttgutkühler der Be- trag der resultierenden unerwünschten seitlichen Führungskräfte der bewegten Tragmodule klein gehalten, der durch einen großen Achs- abstand bei den Stützrollen der Tragmodule noch weiter reduziert werden kann.

Die einfache Montage des erfindungsgemäßen Schüttgutkühlers er- gibt sich auch dadurch, dass sowohl die Tragmodule zusammen je¬ weils mit dem sie abstützenden längsverfahrbaren Untergestell als auch die Verbindungsmodule jeweils aus einer in der Werkstatt vor¬ montierten Einheit bestehen, wobei diese Einheiten einfach in den Kühlrost bzw. als Kühlrost am Ort der Installation des Rostkühlers eingebaut werden.

Die Stützrollen, an denen das Untergestell der Tragmodule abgestützt ist, sind an Schienen geführt. Die Stützrollen der Tragmodule können auch sogenannte Kombirollen sein, die in Führungsschienen mit U- Profil radial und axial abgestützt und geführt sind, d. h. mit einer wälzgelagerten Axialführung ausgestattet sind. Die Tragmodule kön¬ nen statt an Stützrollen oder Kombirollen auch an Linearwälzlagern oder Rollenbahnen sowie auch an Gleitlagern oder Pendelarmen ab¬ gestützt sein.

Die Koppelungs-Gelenke der Tragmodule für die aufgesattelten Ver¬ bindungsmodule gesehen in Kühlguttransportrichtung sind mit Vorteil im Bereich zwischen den vorderen und hinteren Stützrollen der Trag¬ module angeordnet. Dadurch können die Tragmodule durch die Last der angekoppelten aufgesattelten Verbindungsmodule nicht zum Kip¬ pen gebracht werden, weil die Stützkräfte aus den Verbindungsmodu¬ len immer zwischen den Stützrollen der Tragmodule wirken.

Der Antrieb der Tragmodule zu deren Vorwärts- und Rückwärtsbewe- gung erfolgt vorzugsweise so, dass die bewegten Modul-Längsreihen und deren Gelenkverbindungen möglichst nur auf Zug beansprucht sind. Aufgrund seiner kleinen seitlichen Führungskräfte kommt der erfin¬ dungsgemäße Schüttgutkühler aber auch bei einer Druckbeaufschla¬ gung der Modul-Längsreihe vorteilhaft zum Einsatz. Ein weiterer Vor- teil der Erfindung liegt im symmetrischen Aufbau der Module. Hier¬ durch ist die Gleichartigkeit der Kinematik bei Vor- und Rückhub ge¬ währleistet. Die seitlichen Führungskräfte sind proportional gleich den Zug-, und/oder Druckkräften. Die Aussagen zu den seitlichen Füh¬ rungskräften lassen sich auch auf die senkrechten Abstützkräfte übertragen. Das Entlasten der Module bis zum Abheben einer Lager¬ stelle durch eine ungleichmäßige senkrechte Modul-Belastung, die bei einer Modul-Bauart nach Art von Eisenbahnwaggons möglich wä¬ re, ist bei einer Kombination von Tragmodulen mit aufgesattelten Verbindungsmodulen ausgeschlossen. Einen weiteren Einfluss auf die Radlasten stellt die Krafteinleitung der etwa waagerechten Vor¬ schubkraft in die angetriebenen Module dar. Zum Schutz der An¬ triebselemente vor Verschmutzung und Verschleiß ist es sinnvoll, die Antriebselemente unterhalb der Modul-Förderbahnen zu installieren. Somit liegt der Kraftangriffspunkt deutlich unterhalb der Reibebene zum aufgegebenen Kühlgut. Dieser Abstand erzeugt ein Moment, das zur ungleichmäßigen Belastung der Achsen des Modulwagens bzw. Tragmoduls führt. Durch den langen Achsabstand wird dieser Effekt reduziert. Eine weitere Reduzierung dieses Effektes ist durch eine Neigung der Kraftangriffsrichtung möglich. Durch diese Neigung der Kraftangriffsrichtung entsteht eine Kraftkomponente in senkrechter Richtung, die einen teilweisen bis vollständigen Ausgleich der Achs¬ lastreduzierung erreicht.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden an- hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei¬ spiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : schematisch die Seitenansicht eines bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispieles des erfindungsgemäßen Schüttgutkühlers zum Abkühlen von heißem Zementklinker,

Fig. 2: in Draufsicht und/oder Seitenansicht die schematische Darstellung der Kinematik des Schüttgutkühlers der Figur 1 bei Seiten- und/oder Höhenversatz der Kühlrost- Modulreihe,

Fig. 3: schematisch vergrößert einen Schnitt längs der Linie A-A der Figur 1 an einer Gelenk-Stelle des aus Modulen zu¬ sammengesetzten Kühlrostes,

Fig. 4 und Fig. 5: als Varianten zur Figur 1 einen Schüttgutkühler mit be¬ sonders ausgebildeten Endmodulen am Anfang und Ende des Rostkühlers,

Fig. 6: als weitere Variante einen Schüttgutkühler, bei dem die die Verbindungsmodule tragenden Tragmodule besonders kurz und ohne eigenen Kühlrost ausgebildet sind.

Fig. 7: vergrößert herausgezeichnet eine Kombirolle zur Abstüt¬ zung und Führung der Tragmodule des Kühlrostes.

Erläutert zunächst am Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist beim erfin¬ dungsgemäßen Schüttgutkühler der Kühlrost über die Länge und über die Breite des Kühlers gesehen aus einer Vielzahl von Modulen zu¬ sammengesetzt, wobei die in Kühlguttransportrichtung 10 hinterein¬ ander in jeweils einer Reihe angeordneten Module miteinander ge- koppelt sind. Jede Kühlrost-Modullängsreihe, von denen in Figur 1 eine Längsreihe zu sehen ist, ist abwechselnd aus an Stützrollen 1 1 , 12 beidseitig abgestützten Tragmodulen 13 und aus Verbindungs¬ modulen 14 zusammengesetzt, welch letztere ohne eigene Stützrol- len auf den Tragmodulen 13 aufgesattelt sind.

Die sich über die beträchtliche Länge des Schüttgutkühlers erstre¬ ckenden Kühlrost-Modulreihen sind unabhängig voneinander zwi¬ schen einer Vorhubposition 15 in Kühlguttransportrichtung und einer Rückhubposition 16 gesteuert so bewegbar, dass das Kühlgut 17, z. B. der heiße Zementklinker schrittweise nach dem Walking Floor- Förderprinzip über den Kühlrost vom Kühleranfang bis zum Kühleren¬ de gefördert wird. Alle Module sind etwa trogförmig ausgebildet und sie weisen im Querschnitt gesehen eine das Kühlgut 17 tragende und für die Kühlluft 18 von unten nach oben durchlässige Oberseite auf, die mit irgendwelchen für die Kühlluft 18 durchlässigen Perforationen versehen sein kann. Mit besonderem Vorteil können die Oberseiten aller Module 13, 14 jeweils aus sich mit Abstand spiegelbildlich gege¬ nüberliegenden, aber versetzt zueinander angeordneten satteldach- förmigen V-Profilen bestehen, deren V-Schenkel mit Zwischenraum ineinandergreifen, welch letzterer ein Labyrinth für das Kühlgut sowie für die Kühlluft 18 bildet. Dadurch ist gewährleistet, dass der erfin¬ dungsgemäße Schüttgutkühler gegen Rostdurchfall gesichert ist. Zur noch sichereren Vermeidung der Gefahr eines Kühlgut-Rostdurchfalls besteht die Möglichkeit, mit Abstand unterhalb der Rostfläche aller Module 13, 14 einen geschlossenen den Rostdurchfall verhindernden Boden anzuordnen. In letzterem Fall werden die Kühlrostmodule nicht kammerbelüftet, sondern reihenbelüftet.

Die Stützrollen 11 , 12 der Tragmodule 13 sind an Führungsschienen 19, 20 des Unterbaus des Rostkühlers abgestützt. Es können sich aber auch in kinematischer Umkehrung die Unterseiten der Tragmo- dule 13 an ortsfesten Stützrollen abwälzen. Die Kuppelung zwischen den Tragmodulen 13 und den beidseitig aufgesattelten Verbindungs¬ modulen 14 erfolgt jeweils über ein Gelenk 21 , 22, vorzugsweise Ku¬ gelgelenk oder Kardangelenk. Bei der Montage des erfindungsgemä- ßen Schüttgutkühlers ist die erforderliche Ausrichtgenauigkeit bei den Führungsschienen 19, 20 und Stützrollen 11 , 12 nicht besonders hoch, weil bei einem Seiten- und/oder Höhenversatz dieser Bauele¬ mente die Kühlrost-Modulreihe der Figur 1 die in Figur 2 schematisch dargestellte Konfiguration bzw. Kinematik einnehmen kann.

Der in Figur 3 vergrößert herausgezeichnete Schnitt längs der Linie A-A der Figur 1 zeigt das Untergestell eines Tragmoduls 13, das über vier Stützrollen, von denen die beiden Stützrollen 12 zu sehen sind, an den Führungsschienen 20 bzw. 19 abgestützt sind. An ihrer Ober- seite weisen die Tragmodule 13 beidseitig ein Kardangelenk 22 bzw. 21 auf, mit dem das Verbindungsmodul 14 auf dem Tragmodul aufge¬ sattelt ist. Dabei verhindern seitliche Führungen 23 in der Gelenk¬ ebene eine Querneigung der aufgesattelten Verbindungsmodule 14. Das heißt, die seitlichen Führungen 23 sind so ausgeführt, dass nur der Freiheitsgrad, der ein seitliches Kippen der Module ermöglichen würde, ausgeschaltet wird. Dies kann zum Beispiel durch eine ballige Form der Führungen und eine Oberfläche mit einem geringen Reib¬ wert erreicht werden. Diese Führungen dienen weiter zur Abstützung des Gewichtes der aufgesattelten Module. Durch diese beiden Funk- tionen wird die statische Bestimmtheit der Konstruktion erreicht.

Sowohl die Tragmodule 13 zusammen jeweils mit dem sie abstützen¬ den längsverfahrbaren Untergestell als auch die Verbindungsmodule 14 können jeweils aus einer in der Werkstatt vormontierten Einheit bestehen, wobei diese Einheiten in den Kühlrost bzw. als Kühlrost am Ort der Installation des Rostkühlers mit vergleichsweise geringem Montageaufwand eingebaut werden. Anstelle der in Figur 3 gezeigten Stützrollen 12 können auch Kombi¬ rollen eingesetzt werden, die in im Vergleich zu Figur 3 um 90° ge¬ kippten Führungsschienen mit U-Profil radial und axial abgestützt und geführt sind, d. h. die Kombirollen haben im Achsenbereich eigene Wälzkörper zur Axialführung der Rollen. In Figur 7 ist eine solche Kombirolle vergrößert herausgezeichnet, deren Stützrolle 12 zur radi¬ alen Abstützung und deren Walzkörper 12a am Achsenende zur axia¬ len Abstützung im U-Profil 20a laufen.

Die Koppelungs-Gelenke 21 , 22 der Tragmodule 13 für die aufgesat¬ telten Verbindungsmodule 14 sind gesehen in Kühlguttransportrich¬ tung jeweils im Bereich zwischen den vorderen und hinteren Stützrol¬ len 11 und 12 der Tragmodule 13 angeordnet, so dass die Stützkräfte aus den Verbindungsmodulen 14 immer zwischen den Stützrollen der Tragmodule 13 wirken.

Die Vor- und Rückbewegung der jeweiligen nebeneinander liegenden Kühlrost-Modulreihen kann von unterhalb des Kühlrostes durch Ar- beitszylinder erfolgen, die zweckmäßigerweise an einem oder mehre¬ ren der Tragmodule 13 angreifen. Über die Breite des Rostkühlers gesehen können pro Kühlrost-Modul mehrere nebeneinander liegende längliche Kühlrostbahnen zur vormontierten Einheit zusammengebaut sein, deren einzelne Kühlrostbahnen unabhängig voneinander zwi- sehen der Vorhubposition und der Rückhubposition bewegbar sind.

In Figur 1 ist noch zu sehen, dass der heiße abzukühlende Zement¬ klinker 17, wie er aus dem Ende eines Drehrohrofens fällt, zunächst über einen statischen nicht bewegten Vorrost 24 auf ein hin- und her- bewegtes Endstück 25 übergeleitet wird, das mittels Gelenk an der Vorderseite des ersten Tragmoduls 13 aufgesattelt ist. An das letzte Tragmodul 13 kann ein Endmodul 26 angekoppelt sein, über welches der abgekühlte Zementklinker einem Walzenbrecher 27 aufgegeben wird.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist die Kühlrost-Modulreihe ein verlängertes einseitig aufgesatteltes Endmodul 26 auf. Beim Aus¬ führungsbeispiel der Figur 5 ist das erste Endmodul 25a nicht aufge¬ sattelt, sondern wie ein Tragmodul über Stützrollen an einer Führung abgestützt.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind die Tragmodule 13a, 13b etc. vergleichsweise kurz ohne eigenen Kühlrost ausgebildet. Die Ge¬ lenke 21 , 22 dieser Tragelemente liegen vergleichsweise eng beiein¬ ander. Die auf den Tragelementen 13a, 13b etc. aufgesattelten Ver¬ bindungsmodule 14a, 14b schließen praktisch unmittelbar aneinander an, d. h. in Draufsicht betrachtet besteht der Kühlrost des Rostkühlers der Figur 6 nur noch aus den das Kühlgut 17 tragenden Verbin¬ dungsmodulen 14a, 14b etc..

Die in den Figuren 1 , 4, 5 und 6 dargestellten Varianten sind beliebig miteinander kombinierbar.

Die das Kühlgut 17 tragenden Oberseiten aller Module sind etwa trog- förmig so ausgebildet, dass sie die unterste Schüttgutschicht zur Vermeidung einer Relativbewegung dieser untersten Gutschicht und der jeweiligen Moduloberseite festhalten, was zum autogenen Ver¬ schleißschutz aller Kühlrostmodule 13, 14 beiträgt.