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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennerplattform zur Anordnung einer Brennereinrichtung in einem Lichtbogenofen, wobei die Brennerplattform ein Brennergehäuse mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer Düsenanordnung der Brennereinrichtung und eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Brennereinrichtung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Brennersystem umfassend eine derartige Brennerplattform.
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Lichtbogenöfen, in denen Stahlschrott zusammen mit weiteren Einsatzstoffen geschmolzen wird, kommen bei der Herstellung von so genanntem „Elektrostahl” zum Einsatz. Zur Erzeugung der notwendigen Schmelzenergie sind oberhalb eines Bodengefäßes des Ofens zur Aufnahme der Schmelze im Deckel eines Obergefäßes angeordnete Elektroden vorgesehen, die infolge eines zwischen den Elektroden und dem Stahlschrott gezündeten Lichtbogens abbrennen und dabei die zum Einschmelzen des Stahlschrotts notwendige Energie freisetzen. Weiterhin befinden sich in dem Lichtbogenofen ebenfalls oberhalb des Bodengefäßes in der Regel mehrere über den Umfang des Ofengefäßes verteilt angeordnete Brennersyteme, die zum einen der Schrottvorwärmung dienen, und zum anderen eine gezielte Beeinflussung des im Ofengefäß ablaufenden Prozesses ermöglichen. Hierzu sind die Brennersysteme regelmäßig mit einer integrierten Sauerstofflanze versehen, die in einem sogenannten Frischemodus ein Frischen der Schmelze, also eine gezielte Beaufschlagung der Schmelze mit einem Sauerstoffstrahl, ermöglichen. Dabei wird der Sauerstoffstrahl, der mit Überschallgeschwindigkeit auf die Schmelze trifft durch eine konzentrisch zum Sauerstoffstrahl ausgebildete Brennerflamme gestützt, so dass der Sauerstoffstrahl mit hoher kinetischer Energie in die Schmelze eindringen kann.
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Zur thermischen Abschirmung der zwischen den Elektroden und der Schmelze ausgebildeten Lichtbögen sowie der Schmelzenoberfläche werden regelmäßig parallel zum Einsatz der Brennersyteme so genannte „Kohlelanzen” eingesetzt, mit denen Kohlepulver auf die Schmelzenoberfläche aufgebracht wird zur Ausbildung einer die Schmelzenoberfläche sowie die Lichtbögen gegen das Ofengefäß abschirmenden Schaumschlacke.
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Bei dem im Ofengefäß ablaufenden Prozess können durch die in die Schmelze eingebrachte elektrische Energie sowie zusätzliche chemische Energie aufgrund von exothermen Prozessen in der Schmelze Temperaturen bis zu 3500°C erreicht werden, so dass trotz der thermisch isolierenden Wirkung einer auf der Schmelzenoberfläche ausgebildeten Schaumschlacke die Brennersysteme einer erheblichen Temperaturbelastung ausgesetzt sind. Dies gilt umso mehr, als dass zur Erzielung einer möglichst hohen Effektivität die Brennersysteme in relativer Nähe zur Oberfläche der Schmelzenoberfläche positioniert werden und dabei aus der mit Kühleinrichtungen versehenen Ofenwandung des Ofengefäßes in den Ofenraum hervorragen.
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Aufgrund dieser exponierten Anordnung der Brennersysteme sind diese nicht nur, wie vorstehend ausgeführt, einer extremen Temperaturbelastung ausgesetzt, sondern darüber hinaus treten regelmäßig auch erhebliche mechanische Belastungen auf durch Schrottteile, die beim Chargieren des Ofengefäßes auf die Brennersysteme auftreffen können. Daher kommt dem Brennergehäuse der Brennersysteme in der betrieblichen Praxis nicht nur die Aufgabe zu, für eine Kühlung zu sorgen, sondern darüber hinaus erfüllt das Brennergehäuse auch eine mechanische Schutzfunktion.
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Aus der
EP 1 232 675 B1 ist eine als Montage- bzw. Befestigungsanordnung bezeichnete Brennerplattform bekannt, die ein kastenförmig ausgebildetes Brennergehäuse aufweist, mit einem Gehäusekörper, in dem zur Ausbildung einer Kühleinrichtung Kühlkanäle in Form von Kühlschlangen angeordnet sind, die eine Zirkulation eines Kühlfluids im Gehäusekörper ermöglichen. Zur Anordnung des Brenners ist im Brennergehäuse eine Aufnahmeöffnung vorgesehen, in die eine Brennereinrichtung mit einer Düsenanordnung eingesetzt ist.
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Bei der bekannten Brennerplattform erfolgt demnach die Kühlung des Brennersystems mittelbar über den Gehäusekörper, der seinerseits durch das im Innern des Gehäusekörpers in Kühlschlangen zirkulierende Kühlfluid gekühlt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühleinrichtung an einer Brennerplattform sowohl hinsichtlich der Kühlwirkung als auch hinsichtlich eines einfachen Aufbaus effektiver zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird durch eine Brennerplattform mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Brennerplattform ist die Aufnahmeeinrichtung als ein in ein Mantelteil des Brennergehäuses aufgenommenes, rohrförmiges Innenteil ausgebildet, und die Kühleinrichtung weist eine zwischen den Innenteil und dem Mantelteil ausgebildete Strömungsleiteinrichtung zur Ausbildung einer Kühlströmung in einem zwischen dem Innenteil und dem Mantelteil ausgebildeten Strömungsraum auf.
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Die erfindungsgemäße Brennerplattform weist demnach ein Brennergehäuse auf, dass eine unmittelbar zwischen dem Innenteil und dem Mantelteil angeordnete Kühleinrichtung aufweist. Darüber hinaus ist die Kühleinrichtung durch einen Strömungsraum gebildet, der einerseits durch das Innenteil und andererseits durch das Mantelteil begrenzt wird, so dass das Innenteil und das Mantelteil jeweils selbst Bestandteil der Kühleinrichtung sind. Hierdurch wird ein im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich größerer Kühleffekt erreicht, da das im Strömungsraum geführte Kühlmedium, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser handelt, sowohl das Innenteil als auch das Mantelteil unmittelbar beaufschlagt.
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Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Brennerplattform die Kühleinrichtung vergleichsweise einfach aufgebaut, da zur Ausbildung von Strömungskanälen keine Kühlschlangen oder dergleichen Rohrleitungssysteme notwendig sind, sonder vielmehr als Kanalwandungen die ohnehin vorhandenen Bauteiloberflächen des Innenteils bzw. des Mantelteils dienen und lediglich noch eine Strömungsleiteinrichtung in dem durch das Innenteil und das Mantelteil nach Außen begrenzten Strömungsraum angeordnet werden muss, um eine gerichtete Kühlströmung auszubilden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Strömungsleiteinrichtung wird möglich, wenn die Strömungsleiteinrichtung einen auf einer dem Mantelteil zugewandten Außenwandung des Innenteils ausgebildeten und die Außenwandung helixförmig umhüllenden Strömungssteg aufweist. Damit kann das Innenteil als Stützstruktur zur Ausbildung der Strömungsleiteinrichtung dienen, die dann mit einem Minimalaufwand durch Anordnung einen helix- oder schraubenlinienförmig auf der Außenwandung des Innenteils angeordneten Strömungssteg gebildet sein kann.
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Der Strömungssteg kann unabhängig vom Innenteil oder auch einstückig, etwa mittels einer Schweißverbindung, mit dem Innenteil ausgebildet sein.
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Insbesondere in dem Fall, dass das Innenteil als Formteil, beispielsweise als Gussteil, ausgebildet ist, ist es möglich, den Strömungssteg einstückig mit dem Innenteil auszubilden, so dass weder eine separate Herstellung des Strömungsstegs noch eine separate Handhabung bzw. Montage des Strömungsstegs auf dem Innenteil notwendig wird.
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Wenn gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform die Strömungsleiteinrichtung zur Ausbildung eines an einem Frontende des Brennergehäuses zwischen dem Mantelteil und dem Innenteil ausgebildeten, kappenförmigen Strömungsspaltes einen ringwulstartig ausgebildeten, auf der Außenwandung des Innenteils angeordneten Strömungsleitkörper aufweist, ist eine besonders umfassende Kühlströmung im Bereich des vergleichsweise am höchsten temperaturbeanspruchten Frontendes des Brennergehäuses möglich.
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Der Strömungsleitkörper kann einstückig zusammenhängend mit dem Strömungssteg des Innenteils oder dem Innenteil selbst ausgebildet sein, so dass der Strömungsleitkörper kein einzeln zu handhabendes bzw. zu montierendes Bauteil der Brennerplattform darstellt.
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Wenn der Strömungsleitkörper einstückig mit dem Strömungssteg unabhängig vom Innenteil verbunden ist, ist es möglich, die Strömungsleiteinrichtung insgesamt als Modul auszubilden, so dass es bei Bedarf möglich ist, an sich identisch ausgebildete Innenteile mit unterschiedlichen Varianten der Strömungsleiteinrichtung zu kombinieren, um beispielsweise die Kühlleistung an unterschiedliche Schmelzprozesse anpassen zu können.
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Hinsichtlich einer minimierten Anzahl von Bauteilen des Brennergehäuses bzw. der Brennerplattform kann es auch vorteilhaft sein, die Strömungsleiteinrichtung, bestehend aus dem Strömungssteg und dem Strömungsleitkörper, zusammenhängend und einstückig mit dem Innenteil auszubilden.
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Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Strömungsleitkörper mit einer Umlenkeinrichtung versehen ist, die derart ausgebildet ist, dass eine in Richtung einer Längsachse des Strömungsleitkörpers auf eine Strömungsoberfläche des Strömungsleitkörpers auftreffende Zulaufströmung in eine quer zur Längsachse gerichtete Oberflächenströmung auf der Strömungsoberfläche umgelenkt wird, ist es einerseits möglich, eine Kühlströmung möglichst direkt, also ohne große Energieverluste, bis zum Frontende des Brennergehäuses zu leiten. Andererseits kann nach der Umlenkung eine großflächige Strömungsverteilung auf dem Strömungsleitkörper realisiert werden, um eine entsprechend großflächige Beaufschlagung des Mantelteils im Bereich des Frontendes mit dem Kühlmedium zu erzielen.
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Eine besonders einfach zu realisierende Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung wird möglich, wenn die Umlenkeinrichtung aus einem in Richtung der Längsachse des Strömungsleitkörpers auf der Strömungsoberfläche des Strömungsleitkörpers angeordneten Strömungssteg gebildet ist, der in besonders einfacher Weise als ein Strömungsleitblech realisiert sein kann.
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Insbesondere in dem Fall, der vorstehend bereits erläuterten modularen Ausführung der Strömungsleiteinrichtung, bei der der Strömungssteg und der Strömungsleitkörper zusammenhängend einstückig ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, wenn das Innenteil des Brennergehäuses einstückig mit dem Mantelteil des Brennergehäuses verbunden ist, so dass zur Realisierung der Kühleinrichtung am Brennergehäuse im Wesentlichen nur noch die Strömungsleiteinrichtung in den zwischen dem Innenteil und dem Mantelteil ausgebildeten Ringraum eingesetzt werden muss.
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In einer Ausführungsform einer zusammenhängend einstückigen Ausbildung des Innenteils mit dem Mantelteil sind das Innenteil und das Mantelteil durch Bereiche eines einheitlichen Formteils ausgebildet, so dass das Innenteil und das Mantelteil zusammenhängend in einem einzigen Formgebungsvorgang herstellbar sind.
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In einer anderen Ausführungsform sind das Innenteil und das Außenteil unabhängig voneinander hergestellte Teile, die über eine stirnseitig am Frontende des Innenteils ausgebildete, vorzugsweise als Schweißverbindung ausgebildete Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind.
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Wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Schweißverbindung zwischen dem Innenteil und dem Mantelteil durch den Strömungsleitkörper abgedeckt ist, ist eine Abschirmung der Schweißverbindung vom Kühlmedium gegeben, so dass beispielsweise im Falle der Verwendung von Wasser als Kühlmedium eine Korrosion der Schweißnaht weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
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Wenn das Mantelteil des Brennergehäuses in Einbaukonfiguration der Brennerplattform parallel zur Hochachse des Innenraums des Ofengefäßes seitliche Abflachungen aufweist, kann die zu einer Chargieröffnung im Deckel des Ofengefäßes hin gerichtete Projektionsfläche des Brennergehäuses minimiert werden, so dass das Risiko eines Auftreffens von Schrottteilen auf das Brennergehäuse entsprechend reduziert wird.
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Hinsichtlich einer Minimierung der Temperaturbelastung des Brennergehäuses bzw. insbesondere des Frontendes des Brennergehäuses ist es vorteilhaft, wenn das Mantelteil an seinem in Einbaukonfiguration einer Hochachse des Innenraums des Ofengefäßes zugewandten Frontende mit einem konvexen Gehäusekopf versehen ist, so dass der durch Wärmstrahlung am Frontende entstehende Stauwärmeanteil möglichst gering ist.
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Auf eine Ausgestaltung von separaten Befestigungselementen zur Befestigung der Brennerplattform an der Ofenwandung kann weitestgehend verzichtet werden, wenn das Mantelteil zur Befestigung der Brennerplattform dient.
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Hierzu erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das Mantelteil an seinem dem Frontende gegenüberliegenden Befestigungsende mit einem Befestigungsflansch versehen ist. Je nach Flächenausdehnung von Flanschrandbereichen können diese auch als Basis zur Befestigung von weiteren Anbauteilen an die Brennerplattform dienen.
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Wenn das Mantelteil in seinem Mantelkörper eine in Richtung der Längsachse des Mantelteils ausgerichtete Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Kohlerohrs aufweist, kann die Brennerplattform neben der Aufnahme der Brennereinrichtung noch zusätzlich zur Anordnung des Kohlerohrs dienen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Aufnahmebohrung weist diese am Befestigungsende des Mantelteils eine Klemmeinrichtung zur axialen Fixierung des Kohlerohrs in der Aufnahmebohrung auf.
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Das erfindungsgemäße Brennersystem weist die Merkmale des Anspruchs 20 auf.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Brennersystems bildet das Innenteil mit der Düsenanordnung der Brennereinrichtung eine zusätzliche Ringdüse.
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Besonders einfach kann die Ringdüse realisiert werden, wenn nach dem Einsetzen des Düsenanordnung in das Innenteil eine Innenwandung des Innenteils und eine Außenwandung eines Düsenrohrs der Düsenanordnung die Ringdüse bilden.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der Brennerplattform bzw. eines Brennersystems näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Teilschnittdarstellung eines Ofengefäßes eines Lichtbogenofens mit einem in die Ofenwand eingesetzten Brennersystem;
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2 das in 1 dargestellte Brennersystem in Einzeldarstellung mit einer in eine Brennerplattform eingesetzten Brennereinrichtung;
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3 eine Draufsicht auf ein Befestigungsende der Brennerplattform;
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4 die in 3 dargestellte Brennerplattform in Schnittdarstellung gemäß Schnittlinienverlauf IV-IV in 3;
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5 eine weitere Ausführungsform einer Brennerplattform in Explosionsdarstellung.
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1 zeigt ein Ofengefäß 10 eines Lichtbogenofens 11, das in einem mit einer feuerfesten Ausmauerung 12 versehenen Bodengefäß 13 eine Schmelze 14 aufnimmt, die auf ihrer Schmelzenoberfläche 15 von Schlacke 16 bedeckt ist.
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Auf dem Bodengefäß 13 befindet sich ein Obergefäß 17, in dessen Ofenwandung 18 eine Vielzahl von paneelenartig ausgebildeten Kühleinrichtungen 19 angeordnet sind, die auch als „Panels” bezeichnet werden. Die Kühleinrichtungen 19 umfassen in der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Kühlschlangen 20.
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In einem durch einen Stufenrand 49 ausgebildeten Übergangsbereich vom Bodengefäß 13 zum Obergefäß 17 befinden sich über den Umfang des Ofengefäßes 10 verteilt und oberhalb der Schmelze 14 angeordnet eine Mehrzahl von Brennersystemen 20, von denen in 1 ein Brennersystem 20 dargestellt ist. Wie insbesondere aus 1 zu entnehmen ist, befindet sich das Brennersystem 20 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Schmelzenoberfläche 15 angeordnet und bildet mit seiner Längsachse 21 einen Winkel, der im vorliegenden Fall etwa 45° beträgt.
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In dieser exponierten Anordnung des Brennersystems 20 ist das Brennersystem 20 bzw. eine in einer Brennerplattform 22 des Brennersystems 20 aufgenommene Brennereinrichtung 23 einer starken thermischen Belastung ausgesetzt, die einerseits durch die Abstrahlwärme der Schmelze 14 und andererseits durch einen zwischen einer im Obergefäß 17 angeordneten Elektrode 24 und der Schmelzenoberfläche 15 gezündeten Lichtbogen 25 erzeugt wird. Darüber hinaus ist das Brennersystem 20 auch einer erheblichen mechanischen Belastung ausgesetzt durch Schrottteile 26, die durch eine in einem hier nicht dargestellten Deckel des Obergefäßes 17 ausgebildete Chargieröffnung in einen Innenraum 80 des Ofengefäßes 10 chargiert werden. Dabei kommt es in der Praxis immer wieder vor, dass das Brennersystem 20 von Schrottteilen 26 getroffen wird.
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2 zeigt das Brennersystem 20 in einer Einzeldarstellung mit einer Brennereinrichtung 23, die einen Anschlusskopf 27 sowie eine daran anschließend angeordnete Düsenanordnung 28 mit einer Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Düsenrohren 77, 78 aufweist. Der Anschlusskopf 27 weist mehrere Gasanschlüsse auf, die an die Düsenanordnung 28 angeschlossen sind und insbesondere einen zentralen Primärsauerstoffanschluss 29, einen Brenngasanschluss 30 und einen Sekundärsauerstoffanschluss 31 umfassen.
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Zusätzlich zu der Brennereinrichtung 23 umfasst das in 2 dargestellte Brennersystem 20 ebenfalls in der Brennerplattform 22 aufgenommen ein Kohlerohr 32, das in einer in einem Brennergehäuse 33 der Brennerplattform 22 ausgebildeten Aufnahmebohrung 34 aufgenommen ist. Um eine axiale Verstellbarkeit des Kohlerohrs 32 in Richtung der Längsachse 21 des Brennersystems 20 zu ermöglichen, befindet sich an einer Einführöffnung 35 der Aufnahmebohrung 34 eine lösbare Klemmeinrichtung 36.
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3 zeigt die in 2 dargestellte Brennerplattform 22 ohne die darin eingesetzte Brennereinrichtung 23 in Draufsicht.
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In der in 4 dargestellten Schnittdarstellung der Brennerplattform 22 ist zu erkennen, dass deren wesentliche Hauptbestandteile ein Innenteil 39 und ein den Innenteil 39 umhüllender Mantelteil 40 sind. Der Innenteil 39 dient im Wesentlichen als Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der in 4 angedeuteten Düsenanordnung 28 der Brennereinrichtung 23, derart, dass durch Anlage eines Brenneroberteils 79 der Brennereinrichtung 23 gegen eine Einführöffnung 37 des Innenteils 39 die Düsenanordnung 28 im Innenteil 39 bzw. in der Brennerplattform 22 positioniert ist.
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Das Mantelteil 40 weist einen annähernd zylindrisch ausgebildeten Mantelkörper 41 auf, der an seinem Frontende 42 mit Ausbildung eines abgerundeten Gehäusekopfs 43 einen nach innen gerichteten Anschlussflansch 44 aufweist. An seinem dem Frontende 42 gegenüberliegenden Befestigungsende 45 weist der Mantelteil 40 eine entsprechend der gewünschten Ausrichtung der Längsachse 21 des Brennersystems 20 bzw. der Brennerplattform 22 zur Schmelzenoberflächen 15 (siehe 1) eine geneigt zur Längsachse 21 am Mantelkörper 41 ausgebildeten Befestigungsflansch 46 auf.
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Wie der Darstellung in 4 zu entnehmen ist, ermöglicht der Befestigungsflansch 46 eine Befestigung der Brennerplattform 22 auf einer Außenseite 38 der Ofenwandung 18 des Ofengefäßes 10, derart, dass der Mantelteil 40 mit seinem Frontende 42 in gewünschter Weise in den Innenraum 80 des Ofengefäßes 10 hineinragt (1). Dabei stützt sich das Mantelteil 40 im vorliegenden Fall noch zusätzlich mit einem an einer Unterseite 47 des Mantelkörpers 41 ausgebildeten Stützkörper 48 auf dem Stufenrand 49 ab.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausbildung des aus dem Innenteil 39 und dem Mantelteil 40 zusammengesetzten Brennergehäuses 33 vermittels einer Schweißverbindung 50, die den nach innen gerichteten Anschlussflansch 44 stirnseitig mit einem Stirnende 51 des rohrförmigen Innenteils 39 verbindet. Durch die Verbindung des Innenteils 39 mit dem Mantelteil 40 wird ein zum Frontende 42 des Mantelteils 40 durch den Gehäusekopf 43 begrenzter und am Befestigungsende 45 des Mantelteils 40 bzw. der Befestigungsplattform 22 durch einen ringförmigen Deckel 52 begrenzter Strömungsraum 53 gebildet, der, wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, einen Zulaufstutzen 54 zur Zuführung eines Kühlmediums in den Strömungsraum 53 und einen Ablaufstutzen 55 zum Ablauf eines Kühlmediums aus dem Strömungsraum 53 aufweist. Wie 3 ferner zeigt, kann der Ablaufstutzen 55 unmittelbar am Deckel 52 ausgebildet sein. Der Zulaufstutzen 54 ist im vorliegenden Fall an einem Deckel 56 vorgesehen, der einen im Mantelkörper ausgebildeten Zulaufkanal 57 verschließt (4).
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4 zeigt, daß in dem ringförmig ausgebildeten Strömungsraum 53 eine Strömungsleiteinrichtung 58 angeordnet ist, die einen helixförmig um eine Strömungsoberfläche 59 des Innenteils 39 umlaufend ausgebildeten Strömungssteg 60 sowie einen zum Frontende 42 des Mantelkörpers 41 hin anschließend an den Strömungssteg 60 angeordneten Strömungsleitkörper 61 aufweist. Der Strömungsleitkörper 61 ist ringwulstartig ausgebildet und befindet sich ebenfalls auf der Strömungsoberfläche 59 des Innenteils 39 angeordnet. Durch den helixförmig verlaufenden Strömungssteg 60 wird im Zusammenwirken mit der Strömungsoberfläche 59 des Innenteils 39 und einer durch die Innenwandung des Mantelkörpers 41 gebildete Strömungsoberfläche 62 des Mantelteils 40 ein sich helixförmig über die Strömungsoberfläche 59 des Innenteils 39 erstreckender Strömungskanal 63 ausgebildet. Zwischen dem Strömungsleitkörper 61 und der Strömungsoberfläche 62 des Mantelkörpers 41 im Bereich des Gehäusekopfs 43 wird ein kappenförmiger Strömungsspalt 64 ausgebildet, mit der Folge, dass sich das Kühlmedium im Bereich des Gehäusekopfs 43 im Wesentlichen flächig auf der durch die Strömungsoberfläche 62 gebildeten Innenseite des Gehäusekopfs 43 verteilt.
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Um im Strömungsspalt 64 zwischen dem Strömungsleitkörper 61 und dem Gehäusekopf 43 zur Verbesserung der Wärmeabfuhr durch das Kühlmedium die Ausbildung einer turbulenten Strömung des Kühlmediums zu unterstützen, kann die Strömungsoberfläche 62 des Gehäusekopfs 43 und/oder die Oberfläche des Strömungsleitkörpers 61 strukturiert ausgebildet sein.
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Wie 4 zeigt, wird eine Zulaufströmung 70 des Kühlmediums zum Gehäusekopf 43 auf möglichst kurzem Wege durch den sich gradlinig vom Zulaufstutzen 54 zum Gehäusekopf 43 hin erstreckenden Zulaufkanal 57 geleitet (siehe auch 3). Dort verteilt sich das zuströmende Kühlmedium in dem zwischen dem Strömungsleitkörper 61 und dem Gehäusekopf 43 ausgebildeten kappenförmigen Strömungsspalt 64 und bildet eine Oberflächenströmung 71 aus. Um eine energetisch möglichst verlustfreie Umlenkung bzw. Überführung der den Strömungsleitkörper 61 im Wesentlichen flächig umgebenden Oberflächenströmung 71 in eine im Strömungskanal 64 ausgebildete Helixströmung 74 zu ermöglichen, ist in einem Strömungsübergangsbereich 65 zwischen dem Strömungsleitkörper 61 und dem Strömungssteg 60 ein Strömungsleitblech 66 vorgesehen.
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Zum verbesserten Korrosionsschutz der Schweißverbindung 50 ist zwischen dem Gehäusekopf 43 und dem Anschlussflansch 44 eine die Schweißverbindung 50 abschirmende Dichtungsanordnung 88 vorgesehen.
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Weiterhin ist 4 zu entnehmen, dass eine Innenwandung 82 des Innenteils 39 im Zusammenwirken mit einer Außenwandung 83 des äußeren Düsenrohrs 78 zur Ausbildung einer zusätzlichen Ringdüse 84 des Brennersystems 20 genutzt werden kann, um durch eine zusätzlichen Medienanschluß 85 beispielsweise ein weiteres technisches Gas der Schmelze zuführen zu können, ohne dass hierzu eine Änderung der Düsenanordnung 28 vorgenommen werden müsste.
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5 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine leicht abgewandelt zu der in 4 dargestellten Brennerplattform 22 ausgebildete Brennerplattform 67, wobei die Abweichung bzw. Abwandlung gegenüber der Brennerplattform 22 sich hierbei im Wesentlichen darauf beschränkt, dass die Brennerplattform 67 ein Mantelteil 81 aufweist, das einen als Schweißflansch ausgebildeten Befestigungsflansch 69 unabhängig von einem Mantelkörper 68 aufweist, so dass zur Ausbildung des Mantelteils 81 der Befestigungsflansch 69 und der Mantelkörper 68 miteinander verschweißt werden.
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Im Übrigen stimmt die Brennerplattform 67 hinsichtlich ihrer Ausführung im Wesentlichen mit der bereits ausführlich insbesondere Bezug nehmend auf 4 beschriebenen Brennerplattform 22 überein, so dass für die mit der Brennerplattform 67 übereinstimmenden Teile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet werden.
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5 verdeutlicht noch einmal den zuvor bereits unter Bezugnahme auf 4 erläuterten Strömungsverlauf ausgehend von dem Zulaufstutzen 54 bis zum Ablaufstutzen 55. Nach dem Auftreffen der tangentialen Zulaufströmung 70 auf eine Rückseite 72 des am Strömungsleitkörper 61 angeordneten Strömungsleitblechs 66 wird die Zulaufströmung 70 auf eine in 5 rückwärtige Hemisphäre des Strömungsleitkörpers 61 umgelenkt und erreicht als im Wesentlichen zylindrisch umlaufende Oberflächenströmung 71 die in 5 vordere Hemisphäre des Strömungsleitkörpers 61 um dann nach Auftreffen auf eine Frontseite 73 des Strömungsleitblechs 66 in die Helixströmung 74 umgelenkt zu werden. Um einen größeren Strömungsquerschnitt im Übergang zur Helixströmung 74 zu ermöglichen, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen der Frontseite 73 des Strömungsleitblechs 66 und dem Strömungsleitkörper 61 ein zusätzlicher Strömungsspalt 86 ausgebildet. Die Helixströmung 74 erreicht schließlich am Befestigungsenede 45 der Brennerplattform 67 den Ablaufstutzen 55.
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Wie 5 ferner zeigt, ist der Mantelkörper 68 auf seiner Oberseite 75 mit einer hier durch Längsrillen ausgebildeten Oberflächenstruktur 76 versehen, die eine besonders gute Haftung zu einem bei Bedarf auf die Oberseite 75 aufzutragende feuerfesten Schutzmaterial ermöglicht.
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Ferner ist der Mantelkörper 68 seitlich zu seiner hinsichtlich einer mechanischen Beanspruchung exponiert angeordneten Oberseite mit Abflachungen versehen, die für eine verkleinerte Projektionsfläche in Chargierrichtung sorgen und somit die Wahrscheinlichkeit, dass Schrottteile 26 beim Chargieren den Mantelkörper 68 treffen, reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ofengefäß
- 11
- Lichtbogenofen
- 12
- Ausmauerung
- 13
- Bodengefäß
- 14
- Schmelze
- 15
- Schmelzenoberfläche
- 16
- Schlacke
- 17
- Obergefäß
- 18
- Ofenwandung
- 19
- Kühleinrichtung
- 20
- Brennersystem
- 21
- Längsachse
- 22
- Brennerplattform
- 23
- Brennereinrichtung
- 24
- Elektrode
- 25
- Lichtbogen
- 26
- Schrottteil
- 27
- Anschlusskopf
- 28
- Düsenanordnung
- 29
- Primärgasanschluss
- 30
- Brenngasanschluss
- 31
- Sekundärsauerstoffanschluss
- 32
- Kohlerohr
- 33
- Brennergehäuse
- 34
- Aufnahmebohrung
- 35
- Einführöffnung
- 36
- Klemmeinrichtung
- 37
- Einführöffnung
- 38
- Außenseite
- 39
- Innenteil
- 40
- Mantelteil
- 41
- Mantelkörper
- 42
- Frontende
- 43
- Gehäusekopf
- 44
- Anschlussflansch
- 45
- Befestigungsende
- 46
- Befestigungsflansch
- 47
- Unterseite
- 48
- Stützkörper
- 49
- Stufenrand
- 50
- Schweißverbindung
- 51
- Stirnende
- 52
- Deckel
- 53
- Strömungsraum
- 54
- Zulaufstutzen
- 55
- Ablaufstutzen
- 56
- Deckel
- 57
- Zulaufkanal
- 58
- Strömungsleiteinrichtung
- 59
- Strömungsoberfläche
- 60
- Strömungssteg
- 61
- Strömungsleitkörper
- 62
- Strömungsoberfläche
- 63
- Strömungskanal
- 64
- Strömungsspalt
- 65
- Strömungsübergangsbereich
- 66
- Strömungsleitblech
- 67
- Brennerplattform
- 68
- Mantelkörper
- 69
- Befestigungsflansch
- 70
- Zulaufströmung
- 71
- Oberflächenströmung
- 72
- Rückseite
- 73
- Frontseite
- 74
- Helixströmung
- 75
- Oberseite
- 76
- Oberflächenstruktur
- 77
- Düsenrohr
- 78
- Düsenrohr
- 79
- Brenneroberteil
- 80
- Innenraum
- 81
- Mantelteil
- 82
- Innenwandung
- 83
- Außenwandung
- 84
- Ringdüse
- 85
- Medienanschluß
- 86
- Strömungsspalt
- 87
- Abflachung
- 88
- Dichtungsanordnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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