Trommel oder -seqment für eine Trocknungsvorrichtunq und Verfahren zur Herstellung derselben

Die Erfindung betrifft eine Trommel oder Trommelsegment für eine

Trocknungsvorrichtung von schüttfähigem Material nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Trommel oder eines Trommelsegmentes für eine Trocknungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.

Bei der Trocknung von schüttfähigem Material werden in der verarbeitenden Industrie zur Trocknung von Holzspänen oder anderem zellulosehaltigem Material Drehtrommeln verwendet. Dabei wird das zu trocknende Material und ein erhitztes Gas am Eingang der Drehtrommel eingegeben und das getrocknete Material und das Gas am Auslass ausgegeben. Entscheidend für eine gute Trocknerwirkung ist, dass das Material in regelmäßigem Kontakt mit dem erhitzten Gas tritt und ein optimaler Wärmeübergang erzielt werden kann. Dabei wird das zu trocknende Material mittels mechanischem und/oder pneumatischen Transport durch eine rotierende Trommel aus Stahlblech geleitet.

Zusätzlich werden üblicherweise in der Trommel Einbauten vorgesehen, die während der Rotation der Trommel im Sinne eines Mischers für eine Durchmischung des Materials sorgen. Die Einbauten werden entweder in Ständern gehalten oder direkt mit der Trommelwand verschweißt oder verschraubt. Bevorzugt werden in der Industrie so genannte Kreuzeinbauten verwendet, die neben einer ordentlichen Durchmischung auch das rieselfähige oder schüttfähige Gut in kurzen Intervallen aufgehoben, nach oben transportiert und anschließend im weiteren Verlauf der Rotation von oben nach unten durch die Trommel rieseln lassen können. Des Weiteren werden durch die Kreuzeinbauten, die in das am Boden der Trommel liegende Material während der Rotation eintauchen, Stockungen oder

Anhäufungen des Materials zerstört und für eine gleichförmige Aufwärmung im Material gesorgt. Kreuzeinbauten sind zum Beispiel aus der DE 23 62 725 B2 bekannt.

Aus der DE 196 31 998 C1 hingegen ist es bekannt strahlenförmige Einbauten ausgehend vom Umfang der Trommel in Richtung Trommelmitte zu verbauen.

Wenn auch nicht ausführlich beschrieben, so ist dem Fachmann bewusst und bekannt, dass diese Einbauten durch Verschweißungen und/oder Verschraubungen fixiert sind. Dabei werden je nach Bedarf unter Umständen Stützeinbauten verwendet oder ein Innenrohr zusätzlich verbaut um die notwendige Stabilität der Einbauten während des Betriebes zu gewährleisten. Zur Verbesserung der Stabilität der Trommel können je nach Einsatzfall Verstärkungsringe innen, außen oder im Trommelmantel integriert angebracht sein. Dabei weisen die äußeren Verstärkungsringe den Vorteil auf, dass diese als so genannte Lauf ringe und auch als Lagerungen für die gesamte Trommel dienen können. Der Antrieb erfolgt dabei üblicherweise mit Zahnkranz-, Ketten- oder Reibrandantrieben. Bei der Auslegung, Konstruktion und Montage von Trommeltrocknern ist ein optimierter Wärmeübergang vom Heißgas auf das zu trocknende Material durch entsprechende Auswahl und Anordnung von Einbauten notwendig. Dabei ist entscheidend, dass lokale Bereiche, die geeignet sind Stauungen des Materials hervorzurufen zu vermeiden sind. Ansonsten kann sich durch übermäßige Temperaturbeaufschlagung das Material in der Trommel entzünden. Aufgrund der hohen Temperaturen im Betrieb ist es weiterhin wichtig die Konstruktion und die Herstellung der Trommel so auszuführen, dass die Aufnahme und der Ausgleich von Wärmespannungen durch unterschiedliche Temperatur und unterschiedliches Ausdehnungsverhalten der Einbauten, des Trommelmantels und ggf. der Verstärkungsringe gegeben ist. Weiter muss für eine ordentliche Aufnahme und Ausgleich der auftretenden Spannungen gesorgt werden, die durch das Eigengewicht und

die sich dynamisch bewegende Trommel und deren Verwindung hervorgerufen werden.

Um nun die auftretenden Spannungen während des Betriebes, besonders während der Aufheizung und der Förderung des Materials auszugleichen, ist es konstruktionstechnisch üblich gewesen, bei starren Einbauten die gesamte Konstruktion auf Schiebestücken, Gelenken und/oder Federeinheiten zu lagern. Alle diese technischen Einbauten haben aber eine Erhöhung des Gewichts der Trommel und ggf. sogar eine gewisse Unwucht zur Folge. Zusätzlich ergibt sich das Problem, dass das zu trocknende Material stark adhäsiv wirkt und sich bevorzugt an derartigen Stellen sammelt und die Funktion der Schiebestücke, der Gelenke und/oder der Federeinheit nach einigen Betriebseinheiten behindert oder sogar verhindert. Dabei ist die gravierende Folge, dass Schäden am Trommeltrockner selbst auftreten. Die Fehlerwahrscheinlichkeit ist in hohem Grade auch abhängig von der Art und Weise der Montage. Diese erfolgt üblicherweise durch das Einbringen und Montieren von Einzelteilen während der Fertigung im Fertigungsbetrieb oder am zukünftigen Standort auf der Baustelle. Zur Vermeidung von Zwangslagen während der Montage der Einzelteilen, die im Innern der Trommel erfolgt, ist hierzu regelmäßig das Drehen der Trommel erforderlich, welches wiederum zur Veränderung der auftretenden Spannungen führt. Aus Gründen der Arbeitssicherheit ist es zwingend erforderlich, vor jeder Drehung die gesamte Trommel komplett zu räumen. Das beinhaltet nicht nur das Personal, sondern auch die Fertigungsgeräte (Schweißgeräte), Werkzeug und loses Material. Eine parallele und eigentlich sinnvolle Ausführung der Montagearbeiten an mehreren Stellen ist in der Praxis aufgrund dieser regelmäßig durchzuführenden Trommelbewegung und den auftretenden Abgasen beim Schweißen kaum möglich. Dies hat - abhängig von der Anzahl der Einzelteile der Einbauten - gravierende Folgen für die Dauer und damit die Kosten der Montage, da mit jeder Drehung der

Trommel ein immenser Aufräum- und Absicherungsvorgang einhergeht.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt eine Trommel oder ein Trommelsegment zu schaffen, dass hinsichtlich der auftretenden Spannungen in der Konstruktion der Einbauten und der Trommel während der Montage und des Betriebes optimale Eigenkompensation ermöglicht und die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht aufweist und weiter ein

Verfahren zur Herstellung einer Trommel oder eines Trommelsegmentes zu schaffen, das die oben aufgeführten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine einfache und spannungsarme Montage der Einbauten in die Trommel ermöglicht.

Die Aufgabe hinsichtlich einer Trommel oder eines Trommelsegmentes wird dadurch gelöst, dass zwischen den Einbauten und der Wand der Trommel mehrere Stützringe angeordnet sind, die statisch tragfähig ausgeführt sind, aber trotzdem Zug- und Druckspannungen elastisch kompensieren und form- und/oder kraftschlüssig mit den Einbauten und/oder deren Stützgestell und der Trommel verbunden sind.

Die Aufgabe für das Verfahren wird gelöst durch die Herstellung eines Einbautenmoduls durch die Montage von Einbauten zwischen zwei Stützgestellen, wobei weiter Zug- und Druckspannungen elastisch aufnehmende metallische Stützringe allseitig so an dem Einbautenmodul montiert werden, dass diese nach außen weisen, und das Einbautenmodul mit den Stützringen wird in eine Trommel oder ein Trommelsegment eingebracht und vorläufig mittels Keilen und/oder Heftschweißen vorfixiert, wobei anschließend die elastischen Stützringe des Einbautenmoduls mit der Trommel oder einem Trommelsegment kraft- und/oder formschlüssig verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Trommel bzw. das Trommelsegment ist zur Trocknung von Holzspänen, Schnitzeln oder ähnlichem Spanmaterial, besonders für so genannte Flakes oder Strands bei der Herstellung von OSB

(englisch für: oriented Strand board - Platte aus ausgerichteten Spänen), aber auch zur Trocknung von anderem rieselfähigem bzw. schüttfähigem Material geeignet.

Die einseitig offenen Stützringe sind besonders dazu geeignet, a) die Stabilität der Trommel zu gewährleisten; b) die Aufnahme von Spannungen ohne fehlerträchtige Schiebestücke, Gelenke oder Federn zu gewährleisten; c) flexible Befestigungspunkte für die eigentlichen Einbauten (z. B. Kreuzeinbauten) zur Verfügung zu stellen; d) den Transport des Materials durch die Trommel im Trocknungsbetrieb durch einen vergleichsweise sehr hohen freibleibenden Trommelquerschnitt zu begünstigen; e) eine Montage ganzer Module fertiger Ständer mit Einbauten außerhalb der Trommel zu ermöglichen und f) die Fehlerhäufigkeit und die Montagedauer deutlich zu reduzieren

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einseitig offenen Stützringe mit Füssen an der offenen Seite des Stützringes versehen, wobei sich ein „omegaförmiges" (ω) Aussehen des Stützringes ergibt. Losgelöst von der Anordnung der einzelnen Streben bzw. der Kreuzeinbauten wird die

Verbindung zum Trommelmantel über mehrere omegaförmige Stützringe ausgeführt. Die einerseits starre, jedoch statisch trotzdem spannungstolerante Konstruktion ermöglicht es, außerhalb der eigentlichen Trommel die Einbauten sektionsweise fertig zu montieren (verschweißen, verschrauben) und sektionsweise einzubringen. Die Art und Menge der zwischen zwei Omega-Stützscheiben angeordneten Einbauten (Kreuze, Schaufeln o. ä.) ist hierbei vom Anwendungsfall abhängig, zum Beispiel von der Durchsatzleistung und des zu trocknenden Materials. Innerhalb der Trommel ist nur noch die eigentliche Verbindung mit dem Trommelmantel über die Omega-Füße herzustellen. Arbeiten in Zwangslage und / oder ein Drehen der Trommel während der Montage entfallen. Die Ausprägung der

Streben innerhalb der Omega-Stützscheibe erfolgt statisch optimiert und ebenfalls anwendungsabhängig. Im Vergleich zu anderen Lösung bleibt ein relativ großer Anteil des Trommelquerschnitts offen, wodurch der Materialtransport begünstigt und Ablagerungen weitestgehend vermieden werden. Von der Mitte der Trommel ausgehend kann problemlos zu beiden Enden hin parallel montiert werden, wobei die üblicherweise sowieso vorgesehenen Reinigungstüren als Ein- und Ausstieg genutzt werden. Ebenfalls möglich ist die komplette Vormontage abseits der Baustelle und eine Vormontage ganzer Trommeltrockner-Segmente (Trommelmantel und Einbauten fertig montiert in z. B. 3 oder 4 m axialer Längen). In diesem Falle werden die einzelnen Segmente, die bereits die fertigen Einbauten aufweisen durch Zusammenfügen des Trommelmantels zum eigentlichen Trommeltrockner verschweißt. Eine notwendige Montage von Einbauten auf der Baustelle selbst kann dann vollständig entfallen.

Vorzugsweise werden die Füße der Omegaförmigen Stützringe mit der Trommel verbunden, wobei natürlich auch eine gedrehte Anordnung denkbar ist und die bauchförmigen Wölbungen der Stützringe mit der Trommel verbunden sind, wobei Schweiß- und/oder Schraubverbindungen zur Anordnung kommen. Denkbar sind aber auch Stecksysteme für das vollständige Einbautensegment. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Anströmungsbreite der Stützringe in Durchströmungsrichtung der Trommel in etwa gleich der Anströmungsbreite der Einbauten ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einbauten zwischen zwei kreisförmigen ausgeführten Stützgestellen angeordnet, wobei die kreisförmigen Stützgestelle einen kleineren Radius aufweisen als der Trommelradius und die Stützringe zwischen dem Stützgestell und der Trommel angeordnet sind.

Trommel oder Trommelsegment nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines hohen Luftwiderstandes die Stützringe in Durchströmungsrichtung angeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Trocknungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Trommel bzw. mehrerer Trommelsegmente, Figur 2 einen Schnitt durch eine Trommel nach Figur 1 zur Darstellung des Stützgestells mit den Stützringen,

Figur 3 den Schnitt nach Figur 2 mit zusätzlicher Einzeichnung der Einbauten an dem Stützgestell,

Figur 4 eine vergrößerte Seitenansicht einer Trommel nach Figur 1 mit einem Teilriss mit darin enthaltener Darstellung der Einbautenmodule und

Figur 5 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Montage von Einbautenmodulen in eine Trommel.

In Figur 1 ist schematisch eine Anlage zur Trocknung von rieselfähigem Material 9 dargestellt. Dabei wird in der Regel bei Verwendung einer drehbaren Trommel 5 Gas in einer Brennkammer 1 erhitzt und einer Mischkammer 2 zugeführt. In der Mischkammer 2 wird Material 9 über eine Eingabeschleuse 3 zugegeben und über die Strömung in Richtung der Trommel 5 zum Trommeleingang 4 transportiert. In der Trommel 5 wird das Material schließlich durchmischt und einer gleichmäßigen Erwärmung und Trocknung unterworfen. Nach Austritt des Materials 9 aus dem Trommelausgang 6 wird es mit der Rohrverbindung 13 meist einem Zyklon (nicht dargestellt) mit Zellradschleuse (nicht dargestellt) und weiteren

Behandlungen oder einer Fertigung zugeführt. Im übrigen ist die Trommel 5 mit Lauf ringen 10 versehen, an die ein Antrieb 11 angreifen kann. Im Rahmen eines dargestellten Ausführungsbeispieles kann die Trommel 5 aus mehreren Trommelsegmenten 12 und daran angesetzten Trommeleingang 4 und Trommelausgang 6 bestehen. Dies kann fertigungs- oder montagetechnische Gründe haben; bevorzugt ist denkbar, dass Trommelsegmente 12, 12', 12"... produziert werden, die am Montageort zu einer Trommel 5 zusammengefügt werden. Dabei ist es natürlich möglich, dass die Laufringe 10 an anderen Stellen an der Trommel 5 angeordnet sind als hier beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass je nach Montageaufwand und -möglichkeit die notwendigen Einbautenmodule 18 entweder getrennt von den Trommelsegmenten 12 angeliefert werden und vor Ort zusammengesetzt werden, oder die Einbautenmodule 18 bereits sofort nach ihrer Montage in ein Trommelsegment 12 eingesetzt werden.

In Figur 2 ist der Schnitt A-A nach Figur 1 dargestellt, in dem die Innenansicht einer Trommel 5 oder eines Trommelsegments 12 verdeutlicht wird. Daraus ist ersichtlich wie ein Stützgestell 14 durch die Stützringe 7 elastischen, aber statisch tragfähig, in Lage und Position gehalten wird. In Figur 3 ist nun zur Verdeutlichung des Unterschiedes die Einbauten 8 zusätzlich zu dem Stützgestell 14 und den Stützringe 7 dargestellt. Die Einbauten 8 ergeben nun die Möglichkeit eine optimale Durchmischung und Verteilung des Materials 9 in der Trommel 5 zu gewährleisten. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die einseitig offenen Stützringe 7 Füße 19 auf Seite der öffnung 15 auf, die dem Stützring 7 ein omegaförmiges Aussehen geben. Im Sinne der Erfindung kann nun der Stützring 7 Zug- und Druckspannungen, die sich aus den Temperaturunterschied zwischen Montage- und Betriebszustand ergeben über die Schenkel 16 ausgleichen, die sich je nach Bedarf elastisch verformen können. Dadurch wird in optimaler und vor allem einfacher Weise zum Spannungsabbau beigetragen und die Gesamtkonstruktion (Einbauten

8, das Stützgestell 14 in Verbindung mit der Trommel 5) nimmt während des Betriebes oder bei Zustandsänderungen im laufenden Betrieb keinen Schaden.

Dabei entscheidet der Anwendungsfall ob die Stützringe 7 in Durchströmungsrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sind, oder mit ihrer Breitseite einen ähnlichen Widerstand der Durchströmung entgegensetzen wie die Einbauten 8 und/oder die Stützgestelle 14. Der Anwendungsfall entscheidet auch über die Art der Einbauten 8. Im vorliegenden Beispiel sind kreuzförmige Einbauten 8 vorgesehen, es gibt dafür aber natürlich noch eine Vielzahl von Variationen. In Figur 4 wird nochmals durch einen Teilriss der Aufbau einer Trommel 5 dargestellt. Dazu ist im Teilriss ersichtlich, dass mehrere Einbautenmodule 18, 18' ... nebeneinander in Längserstreckung der Trommel 5 verbaut sind. Dabei kann wie bereits beschrieben eine Trommel 5 auch aus mehreren Trommelsegmente 12 bestehen, die vor Ort zusammengesetzt worden sind. Die Stützgestelle 14 mit den Stützringen 7 bilden dabei die Begrenzung eines Einbautenmoduls 18. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wartungsöffnungen (Mannluken) genau zwischen zwei Einbautenmodulen 18 angeordnet, um einem Wartungstechniker die Möglichkeit zu geben ohne Probleme in das Innere der Trommel 5 zu gelangen. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, reichen die Einbauten 8 eines Einbaumoduls 18 bis dicht an die Wand der Trommel heran, so dass hier kein Platz für einen Wartungstechniker wäre. In Zusammenschau des erfindungsgemäßen Verfahrens (Figur 5) wird nun bei Herstellung einer Trommel 5 für einen Trockner zuerst ein Einbautenmodul 18 aus den Einbauten 8 und zwei Stützgestellen montiert. Dies kann in vorteilhafter Weise außerhalb der Trommel 5 selbst stattfinden, wobei durch den vergrößerten Zugangsfreiraum, der damit geschaffen worden ist, mehrere Arbeiter gleichzeitig an einem Einbautenmodul 18 arbeiten können. Dabei werden gleichzeitig oder nacheinander die Stützringe 7 angeschweißt. Schließlich wird das gesamte Einbautenmodul 18 mittels entsprechender Mittel wie Kräne oder Gabelstapler in eine Trommel 5, bzw.

ein Trommelsegment 12, gehoben und dort während der Endmontage an die Trommel 5 bzw. ein Trommelsegment 12, montiert. In vorteilhafter Weise entfällt bei der Montage eines derartigen Einbautenmoduls 18 die Notwendigkeit die Trommel 5 oder das Trommelsegment 12 regelmäßig zu drehen um so nacheinander die Stützgestelle an die Trommel anzubinden. Durch das Einführen eines vollständigen Einbautenmoduls 18 in die Trommel 5 oder das Trommelsegment 12 ist es nur noch notwendig das Einbautenmodul 18 vorläufig mit Keilen oder Heftschweißungen zu fixieren, bevor die richtigen Verbindungsmittel, verschweißen oder verschrauben, angebracht werden. Dabei müssen die Nachteile einer notwendigen Drehung der Trommel während der Montage oder die langwierige umständliche und beengte Montage der Einbauten in einer Trommel nicht mehr in Kauf genommen werden.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die vorgestellten Lösungen keineswegs limitierend auf den Erfindungsgedanken wirken, sondern dem Fachmann sind im Geiste der Erfindung eine Vielzahl an Möglichkeiten bekannt, wie die Stützringe ausgeführt werden könnten, um eine elastische Spannungsübernahme bei tragender Funktion der Einbauten zu ermöglichen.

Bezugszeichenliste:

1. Brennkammer

2. Mischkammer

3. Eingabeschleuse 4. Trommeleingang

5. Trommel

6. Trommelausgang

7. Stützring

8. Einbauten 9. Material

10. Lauf ring

11. Antrieb

12. Trommelsegmente

13. Rohrverbindung 14. Stützgestell

15. öffnung

16. Schenkel

17. Wartungsöffnungen

18. Einbautenmodule 19. Füße