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Die einer grossen thermischen und mechanischen Inanspruchnahme ausgesetzten Teile der Industrie- öfen, insbesondere der Siemens-Martin-Öfen, werden bekanntlich aus gekühlten Stahlkonstruktionen hergestellt. Für die Kühlung der einzelnen Teile wird neuerdings die Verdampfungskühlung bevorzugt, bei welcher die Kühlwirkung nicht nur durch das Erwärmen des durchströmenden Wassers, sondern auch durch die Verdampfung desselben erreicht wird.
Bei der praktischen Verwirklichung der Verdampfungskühlung werden meistens zwei Systeme angewendet, u. zw. die Kühlung mit Naturumlauf und diejenige mit Zwangs umlauf. Bei dem ersten System entsteht der Umlauf durch den Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen dem Wassergehalt des Fallrohres und dem Dampfwasser-Gemisch im Steigrohr. Die Fallrohre und die Steigrohre mehrerer gekühlter Teile des Ofens werden in einer gemeinsamen Trommel vereinigt, die oberhalb des Ofens angeordnet ist und zur Abscheidung des Dampfes vom Wasser dient.
Beim Zwangsumlauf kann die Abscheidetrommel an einem beliebigen Ort angeordnet werden, da die Wasserzirkulation mit Hilfe einer Pumpe aufrechterhalten wird.
Von diesen beiden Systemen ist die mit Naturumlauf arbeitende betriebssicherer, da bei dieser Anordnung keine Pumpe nötig ist und dabei noch berücksichtigt werden muss, dass die Betriebssicherheit bei derartigen Anlagen von ausschlaggebender Wichtigkeit ist. Der Naturumlauf ist also vorteilhafter, der Bau derartiger Anlagen ist jedoch erfahrungsgemäss kostspielig, in gewissen Fällen sogar unmöglich, da die ziemlich grosse und schwere Abscheidetrommel oberhalb des Ofens und in vielen Fällen sogar auf der Dachkonstruktion der Ofenhalle angeordnet werden muss.
Bei alten und oft sehr niedrig gebauten Hallen kann man die, einen grossen Wasserraum aufweisende Trommel nicht anbringen und da diese mit einem beträchtlichen Innendruck arbeitet, ist die Anordnung der Trommel innerhalb des Gebäudes und oberhalb des Ofens aus Sicherheitsgründen unerwünscht.
Falls man dagegen die Abscheidetrommel auf der Dachkonstruktion des Gebäudes anordnen will, wird zwar die Sicherheit verbessert, die Kosten jedoch stark erhöht.
Unter diesen Umständen kann behauptet werden, dass die Vorteile des Naturumlauf durch die obenerwähnten Nachteile zumindest ausgeglichen werden, wodurch man in vielen Fällen gezwungen ist, die weniger betriebssichere Kühlung mit Zwangsumlauf zu bevorzugen.
Das mit Naturumlauf arbeitende Kühlsystem kann verbessert werden und seine Teile, insbesondere die Abscheidevorrichtung, kann an beliebigen Stellen ohne Schwierigkeiten angeordnet werden, wenn der in den einzelnen gekühlten Teilen entstehende Dampf in separaten Abscheidern vom Wasser abgesondert wird ; in diesem Falle weisen die Abscheider einen nur kleinen Wasserraum auf und können im allgemeinen mit kleinen Abmessungen hergestellt werden. Einem jeden der gekühlten Teile wird daher ein besonderer Abscheider zugeordnet, der unmittelbar oberhalb des gekühlten Teiles auf der Armatur des Ofens angeordnet werden kann.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung benutzt man zur Ableitung der in den einzelnen Teilen entstehenden Dampfmenge ein Sammelrohr, in welchem eine Wasserabscheide-Vorrichtung angeordnet wird. Der gesättigte Dampf wird also unmittelbar neben dem gekühlten Bestandteil abgesondert und dann werden die im Dampf eventuell zurückbleibenden Wasserteile in einem gemeinsamen Abscheider abgesondert.
Zur Wasserversorgung der Abscheider dient ein gemeinsamer Wasserbehälter, wodurch in den einzelnen Abscheidern. das erforderliche Wasserniveau gesichert ist. Aus Sicherheitsgründen ist ein Wasservorrat nötig, wozu ein mit gleichem Wasserniveau arbeitender, örtlich jedoch auch unabhängig vom Ofen anzuordnender Wasserbehälter angewendet wird. In diesem Behälter wird ein dem Innendruck der gekühlten Teile gleicher Druck aufrechterhalten, was durch die Verbindung der Wasserräume, ferner auch dadurch gesichert ist, dass dieser Wasserbehälter mit der Sammel-Dampfleitung verbunden ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass sowohl im Wasserbehälter, wie auch in den auf gleichem Druck gehaltenen Abscheidern - zufolge des Gesetzes der kommunizierenden Gefässe-das gleiche Wasserniveau aufrechterhalten wird.
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Falls man die Strömungswiderstände der Sammel-Dampfleitung und der Wasserverteilungsleitungen in Betracht zieht, kann nötigenfalls der Vorratsbehälter auch in einer grösseren Entfernung vom Ofen angeordnet werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht hauptsächlich darin, dass die Anlage auch in niedrigen, gedrängten Gebäuden oder Hallen ohne Schwierigkeiten errichtet werden kann. Die kleinen Abscheider, die Sammelrohre und die Wasserableitungsrohre können auf der Armatur des Ofens leicht angebracht werden, wobei der den Wasservorrat enthaltende Behälter an einer beliebigen Stelle in kleiner Höhe angeordnet werden kann. Die unter Druck stehende Wasservorratsmenge kann also verhältnismässig gross sein, wodurch die Betriebssicherheit erhöht wird.
Die Verdampfungs-Kühlanlagen arbeiten bekanntlich mit enthärtetem, entgastem und vorgewärmtem Wasser. Da bei der Erfindung das einströmende Wasser im Vorratsbehälter auf Sättigkeitstemperatur erwärmt wird, werden die kesselsteinbildenden Stoffe schon in diesem Behälter ausgeschieden, dessen grosser Wasserraum und das ruhige Verhalten des Wassers das Ausscheiden erleichtert. Durch ein Abschlämmen dieses Behälters während des Betriebes oder bei der Anwendung von zwei Behältern können die Probleme der Kesselsteinbildung, durch eine innere Reinigung des ausser Betrieb gesetzten Behälters leicht gelöst werden.
Unter den oben geschilderten Umständen ist es möglich, die erfindungsgemässe Anlage nötigenfalls auch mit Rohwasser zu speisen, welches vorzugsweise mit Hilfe des in der Kühlanlage hergestellten Dampfes und mittels einer Dampfstrahlpumpe eingespritzt wird. Auf diese Weise wird das Wasser gleichzeitig auch vorgewärmt. Durch die Möglichkeit einer solchen Notspeisung mit Rohwasser wird die Betriebssicherheit noch weiter erhöht.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise angegebene Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.
Der schematisch angedeutete Siemens-Martin-Ofen 1 weist als Beispiele der zu kühlenden Teile einen Kühlrahmen 2 und einen Widerlagbarren 3 auf. Unmittelbar oberhalb dieser zu kühlenden Teile ist je ein mit Doppelrohr und mit Anschlag wirkender Abscheider 4 angeordnet. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Teile gekühlt werden, wurden in der Zeichnung auch zwei Abscheider dargestellt, die zur Absonderung des Wassers vom in den Steigrohren 5 nach oben strömenden Wasserdampfgemisch dienen. Dieses Gemisch entsteht in den gekühlten Teilen 2 und 3 und wird durch die Auftriebskraft in die Abscheider gefördert, wo eine eventuelle unvollständige Abscheidung erfolgt.
Infolge des Anprallens und der Richtungsänderungen der Strömung, strömt der von einem grossen Teil seines Wassergehaltes befreite Dampf durch eine Sammelleitung 6 in einen weiteren Abscheider 7, der ebenfalls durch Anprallen oder zyklonartig arbeitet. Der aus diesem Abscheider 7 austretende Dampf ist schon praktisch trocken und wird durch eine Leitung 8 dem Verbrauch zugeführt.
Die Wasserversorgung der Abscheider 4 erfolgt durch Abzweigrohre 10 des Wasserverteilungsrohres 9.
Infolge der Ableitung einer gewissen Dampfmenge wird also die zur Ergänzung des Wasservorrates zugeleitete Wassermenge den Abscheidern 4 zugeführt, wo diese Wassermenge mit dem Wassergehalt des Abscheiders vermengt wird. Das Wasser fliesst von den Abscheidern durch die Fallrohre 11 den zu kühlenden Teilen zu.
Der für die Betriebssicherheit nötige Wasservorrat befindet sich in einem Wasserbehälter 12, der unabhängig vom Ofen angeordnet werden kann und mit den zu kühlenden Teilen mittels des Wasserverteilungsrohres 9 in Verbindung steht. Das Wasserniveau im Vorratsbehälter 12 ist mit dem Niveau des in den Abscheidern 4 enthaltenen Wassers praktisch gleich, was in der Zeichnung auch angedeutet wurde. Für die Sicherung dieses gleichen Wasserniveau ist der Vorratsbehälter 12 mit der Hauptdampfleitung 8 verbunden, u. zw. mit Hilfe einer Heizdampfleitung 13. Diese Heizleitung sorgt dafür, dass im Vorratsbehälter 12 und in den Abscheidern 4 praktisch der gleiche Druck herrscht.
Die Leitung 13 ist auch deswegen vorteilhaft, weil das durch das Rohr 14 in den Vorratsbehälter 12 strömende Speisewasser durch die Dampfzuleitung auf die Sättigungstemperatur erwärmt wird.
Das im Abscheider 7 vom Nassdampf abgesonderte Wasser fliesst durch eine Rohrleitung 15 in den Behälter 12 zurück.
Das Speisewasser wird mit Hilfe einer Kreiselpumpe 16 dem Vorratsbehälter zugeführt und falls diese Pumpe aus irgendeinem Grunde ausser Betrieb gesetzt werden muss oder die Zuführung des enthärteten Wassers aus andern Gründen aufhört, kann mit Hilfe des in der Anlage entstandenen Dampfes mittels einer Dampfstrahlpumpe 18 Rohwasser von der Leitung 19 entnommen werden. Dieser Strahlpumpe wird der Dampf durch eine Leitung 17 zugeführt. Im Falle der Einführung des kalten Rohwassers in den Behälter 12 wird dort die Kesselsteinbildung grösser und es muss dann das Abschlammen öfter vorgenommen werden.
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