Gleitringdichtung zum Abdichten eines heißen Rohrs gegen ein Gehäuse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitringdichtung zum Ab¬ dichten eines drehbaren Rohrs gegen ein stehendes Gehäuse a) mit einem Dichtring, der mit dem Rohr verbunden ist, der koaxial zum Rohr angeordnet ist und der mit dem Rohr mit¬ drehbar ist, b) mit einem flexiblen Kompensator, c) mit einem Gegenring, der mit dem Gehäuse über den flexib¬ len Kompensator zum Kompensieren von Längenänderungen des Rohrs verbunden ist, wobei der Gegenring mit einer stirn¬ seitigen Dichtfläche an eine stirnseitige Dichtfläche des Dichtrings zum Abdichten des Gehäuses gegen das Rohr an¬ preßbar ist.

Eine solche Gleitringdichtung wird bei einer Anlage zur ther¬ mischen Behandlung von Abfall eingesetzt, beispielsweise zwi¬ schen dem Austragsrohr der Pyrolyseeinrichtung (Schweltrom- mel) und der nachgeordneten Austragseinrichtung, aus der Schwelgase und Schwelgut getrennt voneinander abgezogen wer- den, insbesondere bei einer Anlage, die nach dem Schwel- Brenn-Verfahren arbeitet.

Auf dem Gebiet der Abfallbeseitigung ist das sogenannte Schwel-Brenn-Verfahren bekannt geworden. Das Verfahren und eine danach arbeitende Anlage zur thermischen Abfallentsor¬ gung sind beispielsweise in der EP-A-0 302 310 sowie in der DE-A-38 30 153 beschrieben. Die Anlage zur thermischen Ab¬ fallentsorgung nach dem Schwel-Brenn-Verfahren enthält als wesentliche Komponenten eine Schwelkammer (Pyrolysereaktor) und eine Hochtemperatur-Brennkammer. Die Schwelkammer setzt den über eine Abfall-Transporteinrichtung aufgegebenen Abfall in Schwelgas und Pyrolysereststoff um. Das Schwelgas und der

Pyrolysereststoff werden nach geeigneter Aufarbeitung dem Brenner der Hochtemperatur-Brennkammer zugeführt. In der Hochtemperatur-Brennkammer entsteht schmelzflüssige Schlacke, die über einen Abzug entnommen wird und die nach Abkühlung in glasartiger Form vorliegt. Das entstehende Rauchgas wird über eine Rauchgasleitung einem Kamin als Auslaß zugeführt. In diese Rauchgasleitung sind insbesondere ein Abhitzedampfer¬ zeuger als Kühleinrichtung, eine Staubfilteranlage und eine Rauchgasreinigungsanlage eingebaut.

Als Schwelkammer (Pyrolysereaktor) wird in der Regel eine sich drehende, relativ lange Schweltrommel eingesetzt, die innen eine Vielzahl von parallelen Heizrohren aufweist, an denen der Abfall weitgehend unter Luftabschluß aufgeheizt wird. Die Schweltrommel dreht sich dabei um ihre Längsachse. Vorzugsweise ist die Längsachse der Schweltrommel etwas ge¬ genüber der Horizontalen geneigt, so daß sich das feste Schwelgut am Ausgang der Schweltrommel ansammeln und von dort über ein Austragsrohr ausgetragen werden kann. Beim Drehen wird der Abfall durch die Heizrohre emporgehoben und fällt wieder herab. Hierdurch wird der Transport des Festguts (Staub, Kohlenstoffpartikel (Koks), Steine, Glas-, Metall-, Keramik-Teile etc.) in Richtung auf die Austragsöffnung der Schweltro mel bewerkstelligt. An die Schweltrommel ist ein zentral angeordnetes Austragsrohr fest angeschlossen, das sich zusammen mit der Schweltrommel dreht. Durch dieses wer¬ den das aus dem Abfall entstehende Schwelgas und das Festgut an eine ruhende Austragseinrichtung, im wesentlichen ein Ge¬ häuse mit einem Ausgang für Schwelgas und einem Ausgang für festes Schwelgut, weitergegeben. Von Bedeutung ist eine gute Abdichtung zwischen der Schweltrommel samt Austragsrohr und der Austragseinrichtung, da in ihnen ein gewisser Unterdruck herrscht und die Pyrolyse in der Schweltrommel unter Sauer¬ stoffmangel, also unterstöchiometrisch, erfolgen muß.

Die eingangs genannte Gleitringdichtung für eine Schweltrom¬ mel ist aus der EP-A-0 431 419 (GR 89 P 3592 E) bekannt.

Hierbei ist ein Gleit- oder Dichtring vorgesehen, der mit dem sich drehenden Rohr verbunden und koaxial zu diesem angeord¬ net ist. Weiterhin ist ein Gegenring vorgesehen, der mit dem stehenden Gehäuse der Austragseinrichtung über einen flexib- len Kompensator verbunden ist. Dieser Kompensator dient zum Kompensieren von Längenänderungen des sich drehenden Rohrs; er besteht zum Beispiel aus einem gasdichten flexiblen Gewe¬ be. Er sorgt dafür, daß der Gegenring nach allen Seiten be¬ weglich mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Gegenring wird mit seiner stirnseitigen Dichtfläche an eine stirnseitige Dicht¬ fläche des sich drehenden Dichtrings gepreßt. Dadurch wird das sich drehende Rohr gegen das stehende Gehäuse gut abge¬ dichtet.

Es hat sich nun gezeigt, daß der rotierende Dichtring einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Einerseits ist er zentral am heißen rotierenden Austragsrohr befestigt und dort zum Beispiel einer Temperatur von 450 °C ausgesetzt. Anderer¬ seits hat sein Außenumfang, insbesondere infolge der Kühlung durch die Rotation, eine Temperatur von nur etwa 100 bis

130 °C angenommen. Infolge der sich im Dichtring dadurch auf¬ bauenden Spannung kann es zu einer Rißbildung kommen. Im In¬ teresse einer langen Standzeit ist eine solche Rißbildung aber zu verhindern.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Gleit¬ ringdichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß sie thermische Belastungen praktisch unbeschadet aushält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtring über eine Dose mit zentraler Öffnung am Rohr befe¬ stigt ist.

Die Dose übernimmt hierbei die Funktion einer weitgehenden thermischen Entkopplung zwischen dem heißen Rohr und dem ro¬ tierenden Dichtring, insbesondere wenn sie aus einem dünnen Stahlblech hergestellt ist. Der rotierende Dichtring kann

hierbei eine kleinere Steghöhe besitzen, da er nicht direkt auf dem sich drehenden Rohr aufsitzt, sondern im Abstand dazu am Außenrand der Dose befestigt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü¬ chen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von vier Figuren näher erläutert. Dabei werden dieselben Be- zugszeichen für gleiche Bauteile verwendet. Es zeigen:

Figur 1 eine Gleitringdichtung zwischen einem rotierenden Austragsrohr und einer ruhenden Austragseinrichtung nach dem Stand der Technik;

Figur 2 einen Blick auf den dabei verwendeten rotierenden Dichtring mit einer typischen Temperaturverteilung;

Figur 3 eine Gleitringdichtung nach der Erfindung unter Ver- wendung einer Dose und

Figur 4 einen Blick auf den dabei verwendeten rotierenden Dichtring mit einer typischen Temperaturverteilung.

Figur 1 zeigt eine Gleitringdichtung 2 nach dem Stand der

Technik zum Abdichten eines rotierenden Rohrs 4 gegen ein ru¬ hendes Gehäuse 6. Die Drehung des Rohrs 4 um seine Längsachse ist durch einen Pfeil 8 charakterisiert. Bei diesem Rohr 4 handelt es sich hier speziell um das Austragsrohr oder Trommelrohr einer Schwel-Brenn-Anlage. Es ist mit der beheizten (nicht gezeigten) Schweltrommel, die mit Abfall be¬ schickt wird und die sich im Betrieb dreht, fest verbunden. In der Schweltrommel wird der Abfall in Schwelgase ε und Feststoffe f durch Pyrolyse umgesetzt. Die Schwelgase s und die Feststoffe f werden mit Hilfe des Austragsrohrs 4 in das Gehäuse 6 einer Austragseinrichtung überführt und dort über getrennte Ausgänge 10 bzw. 12 zur Weiterverarbeitung weiter-

geleitet. Das rotierende Trommelrohr 4 ist außen mit einer Isolation 14 versehen.

Die Gleitringdichtung 2 umfaßt einen Gleit- oder Dichtring 16, der endseitig mit Hilfe von zwei Schweißnähten 18, 20 auf das Trommelrohr 4 aufgeschweißt ist. Der Dichtring 16 ist da¬ bei koaxial zum Trommelrohr 4 angeordnet, und er rotiert mit dem Trommelrohr 4 mit. Der Dichtring 16 wird im kalten Zu¬ stand auf das Trommelrohr 4 geschweißt.

Der äußeren Stirnfläche des Dichtrings 16 steht die Stirnflä¬ che eines Gegenrings 22, der ortsfest angeordnet ist, gegen¬ über. Dieser Gegenring 22 ist an einem flexiblen Kompensator 24 festgemacht, der zum Kompensieren von Längenänderungen des Trommelrohrs 4 dient und der seinerseits wiederum nach allen Richtungen beweglich am Gehäuse 6 der Austragseinrichtung festgemacht ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Kompensator 24 zentral einen Stutzen 26 des Gehäuses 6 umgibt. In diesen Stutzen 26 wiederum ist das Ende des Trom- melrohrs 4 eingeführt. Der Dichtring 22 ist durch (nicht ge¬ zeigte) Mittel (Anpreßfedern oder pneumatische Zylinder) mit seiner stirnseitigen Dichtfläche an die stirnseitige Dicht¬ fläche des Gegenrings 16 zwecks Abdichtung des Gehäuses 6 ge¬ gen das Trommelrohr 4 anpreßbar.

Aus Figur 2 geht die Temperatur-Belastung des mitrotierenden Dichtrings 16 hervor. Danach hat das rotierende Trommelrohr 4 bei Betrieb der (nicht gezeigten) Schweltrommel eine Tempera¬ tur T]_ von etwa 450 °C. Demzufolge beträgt die Materialtempe- ratur T2 des rotierenden Dichtrings 16 am Rohr 4 ebenfalls etwa T2 = 450 °C. Am nicht-isolierten Außenumfang des rotierenden Dichtrings 16 beträgt die Materialtemperatur T3 dagegen nur etwa T3 = 100 bis 130 °C. Damit entstehen im Dichtring 16 unterschiedliche Wärmedehnungen und somit sehr große Spannungen, und der Dichtring 16 kann sich verwerfen oder reißen. Dies ist durch einen Riß 30 angedeutet. Es gilt, die Bildung solcher Risse 30 trotz der erheblichen Tempera-

turunterschiede (T2 - T3) zu vermeiden. Diese Aufgabe ist bei der Gleitringdichtung 2 gemäß Figur 3 gelöst.

Im folgenden werden nur diejenigen Dinge beschrieben, die zwischen den Gleitringdichtungen 2 von Figur 3 und Figur 1 unterschiedlich sind.

Nach Figur 3 umfaßt die Gleitringdichtung 2 wiederum einen Dichtring 16 und einen Gegenring 22, deren Stirnflächen ge- geneinandergepreßt werden. Im vorliegenden Fall entspricht jedoch der Innendurchmesser des Dichtrings 16 nicht dem Außendurchmesser des Trommelrohrs 4; der Innendurchmesser ist vielmehr um einiges größer.

Gemäß Figur 3 ist der Dichtring 16 über eine Dose 32 mit zen¬ traler Öffnung 34 am Rohr 4 befestigt. Zur Befestigung sind auch hier zwei Schweißnähte 18, 20 vorgesehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Rohr 4 durch die zentrale Öffnung 34 im Boden der Dose 32 hindurchgeführt ist. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, umfaßt die Dose 32 einen ringförmi¬ gen Boden oder Ring 36 und ein an dessen Außenumfang befe¬ stigtes Rohrteil 38, das konzentrisch zum Rohr 4 liegt. Die¬ ses Rohrteil 38, das mittels einer Schweißnaht 40 am Dicht- ring 16 befestigt ist, kann außen ebenfalls mit Isoliermate- rial 14 belegt sein. Bei dem Ring 36 und dem daran befestig¬ ten Rohrteil 38 handelt es sich um dünne Materialstücke. Das Rohrstück 38 ist dünn gewählt, damit es eine gewisse Elasti¬ zität besitzt, aber dennoch formstabil ist. Der Ring 36 ist mittels der Schweißnähte 18, 20 am Rohr 4 befestigt. Die bei- den Dichtringe 16, 22 können auch hier wieder aus einem Stahl bestehen.

Zwischen den beiden Dichtringen 16, 22 kann ein Schmiermittel vorhanden sein, beispielsweise ein geeignetes, temperaturbe- ständiges Fett. Dieses kann durch den Gegenring 22 hindurch über einen (nicht gezeigten) Kanal an die Dichtflächen herangebracht werden. Von Vorteil ist es auch, wenn zumindest

eine der beiden Dichtflächen mit einer Schmiernut 41 versehen ist. Diese Schmiernut 41, die zur Aufnahme des Schmiermittels gedacht ist, kann ringförmig ausgebildet sein und konzentrisch zum Dichtring 22 liegen.

Die Anordnung der Dose 32 zwischen dem Dichtring 16 und dem Rohr 4 hat zur Folge, daß sich das Rohr (Trommelrohr) 4 weitgehend unabhängig vom Dichtring 16 dehnen kann. Die Gleitringsteghöhe h des Dichtrings 16 ist gegenüber der Ausführungsform von Figur 1 erheblich kleiner. Auch damit verringern sich die erwähnten thermischen Spannungen.

Dies wird noch einmal anhand von Figur 4 verdeutlicht. Im vorliegenden Fall beträgt die Temperatur T^ wiederum etwa 450 °C, und die außen gemessene Temperatur T3 beträgt wiede¬ rum etwa 100 bis 130 °C. Über die Dose 32 wird dem Dichtring 16 jedoch nur eine beschränkte Wärmemenge zugeführt, so daß die am Innenumfang gemessene Temperatur T2 nur etwa T2 = 200 bis 250 °C beträgt. Somit beträgt die Temperaturdifferenz (T3 - T2) am Dichtring 16 nur etwa 70 bis 120 °C, ist also beträchtlich niedriger als bei der Ausführungsform nach Figur 1. Infolge dieser niedrigen Temperaturdifferenz ergeben sich deutlich verringerte Spannungen innerhalb des Dichtrings 16. Dies führt dazu, daß die Gefahr einer Bildung von Rissen 30 erheblich reduziert oder ganz beseitigt ist. Man kann zu¬ sammenfassend sagen, daß die in Figur 3 dargestellte Gleitringdichtung 2 bei allen Betriebszuständen einer Schweltrommel spannungsarm und elastisch bleibt.

Abschließend sei noch betont, daß die Anwendung der Gleit- ringdichtung 2 nicht beschränkt ist auf die gasdichte Verbin¬ dung zwischen einem Austragsrohr 4 und einer Austragsein¬ richtung 6. Vielmehr findet sie überall dort Anwendung, wo es um die Abdichtung eines drehbaren Rohrs gegen ein stehendes Gehäuse geht. Sie kann also beispielsweise auch eingesetzt werden zur Abdichtung der bei einer Schwel-Brenn-Anlage übli¬ chen Drehschnecke gegen die Schweltrommel oder aber bei der

Abdichtung der Schweltrommel gegen ein Heizgas-Gehäuse, das entweder am einen oder anderen Ende der Schweltrommel ange¬ ordnet sein kann.