-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, bei dem ein Rohmaterial unter Einwirkung einer innerhalb des Schachtofens herrschenden Atmosphäre geschmolzen und/oder zumindest teilweise reduziert wird, wobei in den Schachtofen ein Behandlungsgas, insbesondere Sauerstoff, bedarfsweise über eine, hinsichtlich ihres Öffnungszustandes über ein Ventil steuerbare Zuleitung eingeleitet wird, welches Ventil zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens, in dem ein Rohmaterial unter Einwirkung einer innerhalb des Schachtofens herrschenden Atmosphäre geschmolzen und/oder zumindest teilweise reduziert wird, wobei in den Schachtofen ein Behandlungsgas, insbesondere Sauerstoff, bedarfsweise eingeleitet wird, mit einer Zuleitung, in der zumindest ein, zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbares Ventil mit einem in einem Gehäuse angeordneten Ventilkörper angeordnet ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Ventil zur Einleitung von Sauerstoff in einen Schachtofen, welches zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbar ausgebildet ist, mit einem Gehäuse, welches Gehäuse eine Einlassöffnung für einströmenden Sauerstoff aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Ventilkörper angeordnet ist, wobei der Ventilkörper mittels eines Linearantriebs zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung bewegbar ist.
-
Derartige Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben eines Schachtofens sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die
DE 101 17 962 A1 ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterialien und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Hierzu wird ein Ofen mit einer Kammer vorgeschlagen, in welcher Kammer kontinuierlich Gusseisen erschmolzen wird. Der Ofen weist an einem oberen Ende eine Beschickungsöffnung und an einem unteren Ende einen Schlackenabstich sowie einen Eisenabstich auf. Im Bereich einer sogenannten Windzone sind Winddüsen vorgesehen, die an einer um den Ofen umlaufenden Ringleitung angeschlossen sind. Über die Winddüsen wird ein Behandlungsgas, insbesondere Sauerstoff, in die Windzone eingeleitet. Das Behandlungsgas dient der verbesserten Oxidation von Koks zu CO
2 und CO, um so die erforderliche Schmelzenergie zu erzeugen. Das Behandlungsgas wird in sogenannten Windkesseln vorgehalten, welche über eine Zuführleitung an die Ringleitung angeschlossen sind. Zur Steuerung der Einleitung des Behandlungsgases sind Ventile vorgesehen.
-
Die
WO 2007/054308 A2 zeigt ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und einen für dieses Verfahren geeigneten Schachtofen. Dieser Druckschrift liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens anzugeben, das eine bessere Durchgasung im Ofen gewährleistet. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Einleitung des Behandlungsgases, und dabei insbesondere die Betriebsgrößen Druck und/oder Volumenstrom, dynamisch moduliert wird. Zu diesem Zweck sollen die Ventile gemäß
WO 2007/054308 A2 als Scheibenventil oder Kolbenmagnetventil ausgebildet sein.
-
Ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, bei dem ein Rohmaterial unter Einwirkung einer innerhalb des Schachtofens herrschenden Atmosphäre geschmolzen und/oder zumindest teilweise reduziert wird ist aus der
DE 10 2007 029 629 A1 bekannt.
-
Es hat sich gezeigt, dass die Zufuhr von Sauerstoff in einen Schachtofen besondere Vorteile hat, wenn die durch den bestehenden Differenzdruck zwischen dem Druck des gespeicherten und einzuführenden Sauerstoffs und dem Druck im Schachtofen umzuwandelnde Energie in Form eines Impulses realisiert wird. Es ist zu diesem Zweck notwendig, dass die zuzuführenden Sauerstoffmengen in möglichst kurzer Zeit frei ausströmen können.
-
Um diese Voraussetzung zu erfüllen, sind Absperrarmaturen erforderlich, die große Querschnittsöffnungen aufweisen. Damit kann bei einem vorgegebenen Öffnungshub der gewünschte Impuls in einer möglichst kurzen Öffnungszeit bewirkt werden. Bekannte Absperrarmaturen, wie elektromagnetisch angetriebene Ventile, haben sich als wenig geeignet für diesen Zweck erwiesen. Bei erhöhten Differenzdrücken von 10 bis 30 bar erfordern derartige Ventile hohe Öffnungskräfte, die nur mit einer entsprechenden unvorteilhaften Dimensionierung der Solenoid und Ankerkolben realisiert werden können.
-
Kleine Querschnittsöffnungen können im Zusammenhang mit der Anwendung von Sauerstoff die zugrunde gelegten sicherheitstechnischen Anforderungen nicht erfüllen, weil unter diesen Bedingungen extrem hohe Ausströmungsgeschwindigkeiten entstehen.
-
Bei kurzen Intervallen der Impulse von Sekunden oder Sekundenbruchteilen sind die dynamisch belasteten beweglichen Teile dieser Ventile einem erhöhten Verschleiß unterworfen. Ebenso unterliegen pneumatisch angetriebene Ventile bei Öffnungsintervallen von weniger als einer Sekunde einem unerwünschten Verschleiß, der zu Undichtigkeiten bzw. Ausfall derselben führt.
-
Aus der
DE 202 20 654 U1 ist eine Ventileinrichtung bekannt, die bei der Versorgung von Gasgeräten mit Gas verwendbar ist. Bei Gasgeräten handelt es sich um durch Verbrennung von Gasen betriebene Geräte, die so wenige Verbrennungsgase erzeugen, dass ihre Abgase nicht durch besondere Abgasanlagen abgeführt zu werden brauchen, z. B. Gaskochgeräte, Gaskühlschränke und dergleichen. Als Brennstoff dienen Stadt- oder Erdgas, das dem Versorgungsnetz entnommen wird, Flüssiggase (Butan, Propan) oder dergleichen, welche Brennstoffe üblicherweise bei Drücken von unter 10 bar anliegen. Zum Einsatz in einem gattungsgemäßen Verfahren bzw. einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens, bei dem bzw. der die relevanten Drücke üblicherweise bei deutlich über 10 bar liegen, ist die Ventileinrichtung gemäß
DE 202 20 654 U1 daher nicht geeignet.
-
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens und ein Ventil vorzuschlagen, welche Verbesserungen hinsichtlich des realisierbaren. Impulses bei der Einleitung von Behandlungsgas und der Standzeit insbesondere der Ventile mit sich bringen.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung verfahrensseitig vorgeschlagen, dass ein Ventilkörper des Ventils mittels eines Linearantriebs bewegt wird, wobei das Ventil in Abhängigkeit der erforderlichen Menge des Behandlungsgases über eine Öffnungszeit und/oder einen Öffnungsweg des Ventilkörpers gesteuert wird und wobei der Ventilkörper des Ventils mittels des Linearantriebs gegen die Strömungsrichtung des Behandlungsgases von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und in Richtung des dem Ventil zuströmenden Behandlungsgases bei einem freilaufenden Betrieb des Linearantriebs bewegt wird.
-
Bei dem Ventilkörper des Ventils handelt es sich um ein Verschlusselement. In Abhängigkeit der Stellung des Ventilkörpers innerhalb des Ventils befindet sich das Ventil entweder in einer geöffneten Stellung oder in einer geschlossenen Stellung. In der geöffneten Stellung ist das Ventil von einem Fluid durchströmbar.
-
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilen wird der Ventilkörper beispielsweise federvorgespannt in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einer Zuströmseite und einer Abströmseite des Ventils geschaltet (Kolbenmagnetventil), oder der Ventilkörper wird rotatorisch bewegt (Scheibenventil). Der Clou der Erfindung besteht nun darin, dass der Ventilkörper mittels eines Linearantriebs bewegt wird. Der Linearantrieb kann als elektrischer Antrieb ausgebildet sein. Alternativ kommen auch ein hydraulischer Antrieb, pneumatischer Antrieb und/oder dergleichen in Frage. Ein Linearantrieb hat den Vorteil, dass damit der Ventilkörper mit vergleichsweise großer Kraft und Beschleunigung bewegt werden kann. Die Antriebe der aus dem Stand der Technik bekannten Ventile können keine vergleichsweise hohen Kräfte und Beschleunigungen bewirken. So kann bei gattungsgemäßen Verfahren des Stands der Technik, insbesondere bei der Verwendung von magnetangetriebenen Ventilen, beispielsweise eine Erhöhung des Eingangsdrucks zu einem Ausfall des gesamten Ventils führen, da der Antrieb die zum Schalten des Ventils notwendige Kraft nicht bewirken kann. Die Erfindung schafft hier Abhilfe. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Ventilkörper unmittelbar mittels des Linearantriebs bewegt. Dies bedeutet, dass der Ventilkörper beispielsweise direkt mit einer vom Linearantrieb angetriebenen Kolbenstange verbunden ist. Getriebeanordnungen und dergleichen sind entbehrlich, was den Wirkungsgrad beim Schalten des Ventils erhöht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Antrieb als insbesondere elektrischer Linearantrieb ausgebildet ist. Hier kommt beispielsweise ein elektrischer Antrieb mit einem invertierten Planetenrollengewindetrieb in Frage. Ein solcher elektrischer Antrieb weist einen Hohlwellenrotor auf. Der Hohlwellenrotor treibt einen Planetenrollengewindetrieb an, welcher wiederum eine Schubstange linear antreibt. Ein solcher elektrischer Antrieb vereint gleichzeitig eine hohe Lebensdauer und eine bislang noch nicht erreichte Steifigkeit. Im Übrigen führen der vereinfachte Ausbau und eine mit einem solchen Antrieb verbundene Leistungserhöhung zu reduzierten Gesamtkosten.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden mehrere Zuleitungen über ein gemeinsames Ventil mit Behandlungsgas versorgt. Dies hat den Vorteil, dass eine Synchronisation der Ansteuerungen der einzelnen Ventile entbehrlich ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird jede Zuleitung über jeweils ein Ventil mit Behandlungsgas versorgt, wobei die Ventile getrennt voneinander angesteuert und demzufolge geöffnet und/oder geschlossen werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass eine zentrale Steuereinheit vorgesehen ist, über welche die einzelnen Ventile, d. h. die Linearantriebe der einzelnen Ventile, angesteuert werden. Es kann vorgesehen sein, dass alle Ventile synchron zueinander angesteuert werden. Hierdurch kann eine gleichförmige Einleitung des Behandlungsgases in den Schachtofen erreicht werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Ventile mit einer jeweils individuellen Öffnungszeit und/oder einem individuellen Öffnungsweg angesteuert werden. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise in Abhängigkeit eines gemessenen Temperaturfeldes innerhalb des Schachtofens das Behandlungsgas hauptsächlich in diejenigen Regionen im Schachtofen eingeleitet wird, in denen es aktuell gerade benötigt wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Ventil eingangsseitig mit einem Vorratsbehälter für das Behandlungsgas verbunden, und wird das Ventil ausgangsseitig mit einer einen konstanten Volumenstrom eines Behandlungsgases führenden Zuleitung verbunden. Dadurch kann der Volumenstrom in der Zuleitung in Abhängigkeit des Öffnungszustandes des Ventils erhöht werden, insbesondere impulsartig erhöht werden. Der Vorratsbehälter dient als Pufferspeicher mit einem derart großen Volumen, dass dem Ventil eingangsseitig eine quasi unendlich große Quelle Behandlungsgas mit konstantem Druck zur Verfügung steht. Zusätzlich dient der Vorratsbehälter als Schwingungsdämpfer.
-
Der Vorratsbehälter kann auch allgemein als Gasvolumen und/oder Speichervolumen bezeichnet werden. Das Ventil kann ausgangsseitig auch direkt, das heißt unmittelbar mit dem Schachtofen verbunden werden. Der Vorratsbehälter hat den Vorteil, dass dem Ventil zumindest für die Dauer des Öffnungszustands eine quasi unendlich große Quelle Behandlungsgas mit konstantem Druck zur Verfügung steht.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Behandlungsgas mit einem Druck zum Ventil gefördert, der höher ist, als der Druck nach dem Ventil und/oder im Schachtofen. Es besteht somit zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Ventils ein Druckgefälle. In vorteilhafter Weise kommt es hierdurch beim Öffnen des Ventils dem Druckgefälle folgend zu einer Einleitung des Behandlungsgases in den Schachtofen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Behandlungsgas mit einem Druck zwischen 15 und 35 bar, insbesondere zwischen 20 und 30 bar, zum Ventil gefördert. Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass ein solcher Druck des Behandlungsgases für alle denkbaren Zwecke der Einleitung in den Schachtofen optimal ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Linearantrieb in einer Richtung bewegt, die mit der Richtung des dem Ventil zuströmenden Behandlungsgases im Wesentlichen übereinstimmt. Insbesondere wird der Ventilkörper des Ventils gegen die Strömungsrichtung des Behandlungsgases von der Schließstellung in die Öffnungsstellung bewegt. Ein Schließen des Ventils, d. h. ein Zurückbewegen des Ventilkörpers in Richtung des dem Ventil zuströmenden Behandlungsgases, wird bei einem freilaufenden Betrieb des Linearantriebs automatisch erreicht. Das Ventil ist somit selbsthemmend ausgebildet.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Strömungsrichtung des Behandlungsgases im Ventil insbesondere um 90° abgelenkt. Hierdurch wird erreicht, dass der Linearantrieb in Richtung des dem Ventil zuströmenden Behandlungsgases ausgerichtet und bewegt werden kann, und dabei nicht vom Behandlungsgas vollständig umströmt wird. Eine unerwünschte Reaktion des Behandlungsgases mit den Werkstoffen des Linearantriebs kann weitestgehend reduziert werden. Zusätzlich wird eine sehr kompakte Ausführung des Ventils erreicht, was Vorteile hinsichtlich des benötigten Bauraumes mit sich bringt.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird vorrichtungsseitig vorgeschlagen, dass der Ventilkörper mittels eines Linearantriebs zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung bewegbar ist, wobei die Bewegungsrichtung des Linearantriebs mit der Richtung des dem Ventil durch die Einlassöffnung zuströmenden Behandlungsgases übereinstimmt und wobei der Ventilkörper des Ventils mittels des Linearantriebs gegen die Strömungsrichtung des Behandlungsgases von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und in Richtung des dem Ventil zuströmenden Behandlungsgases bei einem freilaufenden Betrieb des Linearantriebs bewegbar ist.
-
Der Ventilkörper ist derart ausgebildet, dass in der geschlossenen Stellung eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Ventilkörper und einem im Ventil angeordneten Ventilsitz ausgebildet ist. Hierzu kann der Ventilkörper als Konusscheibe ausgebildet sein, welche in der geschlossenen Stellung an dem entsprechend Konus-förmig ausgebildeten Ventilsitz flächig anliegt.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Linearantrieb eine in einem Zylinder geführte Kolbenstange auf, die mittels eines elektrischen Antriebs oder mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Antriebsmediums innerhalb des Zylinders relativ zum Gehäuse bewegbar ist. Das Antriebsmedium des hydraulischen oder pneumatischen Antriebs kann beispielsweise Druckluft, Öl und/oder dergleichen sein. Im Falle des elektrischen Antriebs kann vorgesehen sein, dass der Antrieb je nach Bauart an eine Gleichspannungsquelle oder Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Ein Linearantrieb hat den Vorteil, dass hohe Stellkräfte und/oder Beschleunigungen bewirkbar sind.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an der Kolbenstange endseitig eine Druckplatte angeordnet. Die Druckplatte ist mit der Kolbenstange verbunden, insbesondere verschweißt. Die Druckplatte weist eine Querschnittsfläche auf, die betragsmäßig größer als der Durchmesser im Inneren des Gehäuses ist. Durch diese vergleichsweise große Fläche der Druckplatte kann ein hochdynamisches Schaltverhalten erreicht werden. Ein Öffnen des Ventils kann innerhalb von 0,005 Sekunden erreicht werden. An der Druckplatte ist außenumlaufend ein Dichtring aufgenommen. Die Druckplatte wirkt mit einem Kraftspeicher zusammen. Eine Auslenkung der Druckplatte in Verfahrrichtung, d. h. in Richtung des Ventilkörpers, bewirkt eine Transformation von Bewegungsenergie der Druckplatte in potentielle Energie des Kraftspeichers. Eine Rückstellung der Druckplatte und somit auch des Ventilkörpers erfolgt durch eine vom Kraftspeicher auf die Druckplatte aufgrund der darin gespeicherten potentiellen Energie ausgeübte Rückstellkraft.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Innenseite des Gehäuses mit einem schützenden Material ausgekleidet. Dieses Material weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Wärmeleitfähigkeit dieses Materials ist höher als die Wärmeleitfähigkeit des Gehäusematerials. Das schützende Material kann beispielsweise Kupfer, Messing und/oder dergleichen sein. Durch ein derartiges Material ergibt sich eine vergleichsweise geringe Oxidationsenergie und somit eine vergleichsweise hohe Zündtemperatur im Bereich der Gehäusewand. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn als Behandlungsgas Sauerstoff verwendet wird. Durch das schützende Material kann somit eine Zündung des Werkstoffs im Zuge einer exothermen Oxidation wirksam vermieden werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließt die Kolbenstange mit ihrem freien Ende an den Ventilkörper an und verschiebt diesen im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Kolbenstange aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung. Der Ventilkörper ist mittels des Linearantriebs entgegen der Richtung des dem Ventil zuströmenden Behandlungsgases bewegbar. Dadurch wird eine selbstschließende Funktion des Ventils erreicht, da das in das Ventil strömende Behandlungsgas den Ventilkörper bei einem freilaufenden Zustand des Linearantriebs in die Schließstellung zurückdrängt. Der Ventilkörper kann derart mit der Kolbenstange verbunden sein, dass in beiden Bewegungsrichtungen der Kolbenstange eine Kraft von der Kolbenstange auf den Ventilkörper übertragbar ist. Der Vorteil besteht bei dieser Ausbildung darin, dass der Ventilkörper von der geöffneten Stellung durch die Kraft der Kolbenstange in die geschlossene Stellung gezogen werden kann. Dabei können erhöhte Reibkräfte zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse durch den Linearantrieb überwunden werden, und der Ventilkörper sicher in die geschlossene Stellung überführt werden. Der Ventilkörper kann aber auch derart mit der Kolbenstange verbunden sein, dass nur eine Druckkraft der Kolbenstange in Richtung des Ventilkörpers auf diesen übertragbar ist. Diese Ausbildung hat Vorteile hinsichtlich der Montage des Ventils, da der Linearantrieb zusammen mit der Kolbenstange ohne eine Verbindung zwischen der Kolbenstange und dem Ventilkörper lösen zu müssen aus dem Ventil herausgezogen werden kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilkörper mittels eines Kraftspeichers, insbesondere einer Druckfeder, in einem Ventilsitz gehalten. Beispielsweise kann der Kraftspeicher mit einem ersten Ende am Gehäuse und mit einem zweiten Ende am Ventilkörper angeordnet sein. Ein Bewegen des Ventilkörpers in Richtung des Führungselements bewirkt dann ein Stauchen des Kraftspeichers unter Speicherung potentieller Energie. Vorteilhaft ist es, wenn der Ventilkörper am Gehäuse geführt ist. Ein Verkanten und/oder Verkippen des Ventilkörpers kann dann weitestgehend ausgeschlossen werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse des Ventils eine Auslassöffnung auf, die mit ihrer Längsachsenrichtung im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Kolbenstange ausgerichtet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Kolbenstange und/oder der Linearantrieb nicht vom Behandlungsgas umströmt werden. Eine Reaktion des Linearantriebs und/oder der Kolbenstange mit dem Behandlungsgas, insbesondere Sauerstoff, kann weitestgehend vermieden werden. Korrosionseffekte können reduziert werden. Zusätzlich wird auch eine sehr kompakte Ausbildung des Ventils erreicht, was hinsichtlich des benötigten Bauraumes vorteilhaft ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Linearantrieb lösbar mit dem Gehäuse des Ventils verbunden, insbesondere verschraubt. Der Linearantrieb kann somit im Falle eines Defekts und/oder für Wartungsarbeiten in einfacher Weise ausgebaut und/oder ausgewechselt werden. Das Ventil selbst kann am Einsatzort verbleiben. Somit bietet das Ventil hinsichtlich der Handhabung und der Folgekosten Vorteile.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Linearantrieb an eine Steuerung angeschlossen, mit der der Linearantrieb hinsichtlich seines Hubweges und/oder seiner Betätigungszeit steuerbar ist. Hierdurch kann die Menge und/oder die Dauer der Einleitung von Behandlungsgas in den Schachtofen gesteuert werden. Insbesondere ist eine besonders präzise Steuerung möglich, da der Hubweg und/oder die Betätigungszeit aufgrund der mit dem Linearantrieb verbundenen hohen Kraft und Beschleunigung sehr präzise geregelt werden kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Ventil zuströmseitig an einen Vorratsbehälter angeschlossen. Durch den Vorratsbehälter wird ein für den Zweck der Einleitung von Behandlungsgas quasi endlos wirkender Pufferspeicher bereitgestellt, so dass der zuströmseitig des Ventils benötigte Überdruck jederzeit gewährleistet ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Ventil abströmseitig an eine Ringleitung eines Schachtofens und/oder an zumindest eine Sauerstofflanze angeschlossen. Mittels der Ringleitung kann mit einem einzigen Ventil über mehrere, über den Umfang des Schachtofens verteilte Düsen das Behandlungsgas in den Schachtofen eingeleitet werden. Es ergibt sich der Vorteil einer besonders homogenen und gleichmäßigen Einleitung des Behandlungsgases.
-
Schließlich ist zur Lösung bei einem Ventil vorgesehen, dass die Bewegungsrichtung des Linearantriebs mit der Richtung des dem Ventil durch die Einlassöffnung zuströmenden Sauerstoffs übereinstimmt und wobei der Ventilkörper des Ventils mittels des Linearantriebs gegen die Strömungsrichtung des Sauerstoffs von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und in Richtung des dem Ventil zuströmenden Sauerstoffes bei einem freilaufenden Betrieb des Linearantriebs bewegbar ist.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:
-
1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in einer Draufsicht mit Schnitt durch das Gehäuse,
-
2 das Ventil gemäß 1 mit geschlossenem Gehäuse,
-
3 das Ventil gemäß 2 in der mit III-III gekennzeichneten Seitenansicht,
-
4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in einer Draufsicht mit Schnitt durch das Gehäuse und
-
5 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in einer Draufsicht mit Schnitt durch das Gehäuse.
-
1 zeigt eine Ausführungsform eines Ventils 1 gemäß der Erfindung. Das Ventil 1 umfasst ein Gehäuse 5 und einen Linearantrieb 2. Der Linearantrieb 2 ist vorliegend mit dem Gehäuse 5 fest verschraubt.
-
Der Linearantrieb 2 weist einen Zylinder 3 und eine Kolbenstange 4 auf. Der Linearantrieb 2 ist als elektrischer Antrieb ausgebildet. Es handelt sich dabei um einen Antrieb mit einem invertierten Planetenrollengewindetrieb. Hierzu weist ein elektrischer Servomotor des Antriebs einen Hohlwellenrotor mit Innengewinde auf. Das Innengewinde des Hohlwellenrotors wirkt mit dem Planetenrollengewindetrieb zusammen. Mittels des Planetenrollengewindetriebes ist eine rotatorische Bewegung des Servomotors in eine translatorische Bewegung der Kolbenstange 4 transformierbar. Ein derart ausgebildeter Linearantrieb 2 weist einen Wirkungsgrad von mehr als 90% auf. Zusätzlich ist ein derartiger Linearantrieb 2 für Drehgeschwindigkeiten des Servomotors von bis zu 5000 Umdrehungen pro Minute, oder sogar noch mehr, geeignet. Ein erster Anschluss 13 des Linearantriebs 2 dient der Leistungsversorgung des Antriebs. Ein zweiter Anschluss 12 des Linearantriebs 2 dient der signaltechnischen Verbindung eines Encoders oder Resolvers des Linearantriebs 2 mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit. Der Encoder oder Resolver dient der Messung der Position, der Drehgeschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Servomotors.
-
Mittels des Linearantriebs 2 ist es möglich, dass das Ventil 1 für eine Öffnungsdauer von 0,05 bis 0,15 Sekunden, vorzugsweise 0,075 bis 0,125 Sekunden, insbesondere 0,1 Sekunden geöffnet wird bei einem Öffnungshub der Kolbenstange 4 von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm, insbesondere 3 bis 4 mm. Diese beiden Stellgrößen Öffnungsdauer und Öffnungshub können durch den Einsatz des beschriebenen Linearantriebs 2 besonders präzise gesteuert und/oder geregelt werden. Dies führt zu einer äußerst präzisen Einleitung von Behandlungsgas. Die Vermeidung einer vom Sollwert abweichenden Öffnungsdauer oder eines vom Sollwert abweichenden Öffnungshubs führt unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu einer Einsparung von Behandlungsgas.
-
Mittels des Linearantriebs 2 ist es zudem möglich, dass das Ventil 1 in einer Zeit von weniger als 0,005 Sekunden geöffnet wird. Der Öffnungshub der Kolbenstange 4 kann bis zu 10 mm betragen.
-
Die Kolbenstange 4 erstreckt sich in Richtung eines freien Endes 7 in einen Innenraum des Gehäuses 5 des Ventils 1. Mit dem freien Ende 7 wirkt die Kolbenstange 4 mit einem Ventilkörper 6 zusammen.
-
Der Ventilkörper 6 ist als Konusscheibe ausgebildet. Der Ventilkörper 6 liegt im geschlossenen Zustand des Ventils 1 an einem Ventilsitz 9 an. Der Ventilsitz 9 weist entsprechend der Gestalt des Ventilkörpers 6 eine Konus-förmige Öffnung auf. Dadurch wird bei einem bestimmungsgemäßen Anliegen des Ventilkörpers 6 am Ventilsitz 9 eine fluiddichte Verbindung erreicht. Die geschlossene Stellung des Ventils 1 ist dann erreicht.
-
Der Ventilkörper 6 weist einen Zapfen 18 auf. Der Zapfen 18 ist unter Zwischenordnung eines Gleitlagers 20 in einem Führungselement 19 gelagert. Das Gleitlager 20 ist als Gleithülse ausgebildet, welche in einer Bohrung des Führungselements 19 angeordnet ist. Der Ventilkörper 6 ist somit linear im Führungselement 19 geführt.
-
Der Ventilsitz 9 ist unter Zwischenordnung einer Ringdichtung an einem umlaufenden Kragen des Gehäuses 5 angeordnet. Das Führungselement 19 ist wiederum unter Zwischenordnung einer Ringdichtung am Ventilsitz 9 angeordnet. Am Führungselement 19 ist anderendseitig unter Zwischenordnung einer Dichtung ein Flanschelement 21 angeordnet. Das Flanschelement 21 ist an einem Flansch 17 des Gehäuses 5 anordenbar. Durch eine Spannkraft zwischen dem Flanschelement 21 und dem Flansch 17, beispielsweise durch eine Verschraubung, ist der Ventilsitz 9 fest gegen den umlaufenden Kragen des Gehäuses 5 gepresst, und das Führungselement 19 entsprechend gegen den Ventilsitz 9 gepresst. Es bildet sich eine fluiddichte Verbindung aus.
-
Zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Führungselement 19 ist ein Kraftspeicher 8 angeordnet. Der Kraftspeicher 8 ist vorliegend als Druckfeder ausgebildet. Der Kraftspeicher 8 wird durch Aufschieben auf den Zapfen 18 am Ventilkörper 6 montiert. Anschließend wird das Führungselement 19 auf den Zapfen 18 aufgeschoben, wodurch der Kraftspeicher 8 zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Führungselement 19 eingespannt ist. Der Kraftspeicher 8 wirkt mit einer Federkraft entgegen einer Kraft des Ventilkörpers 6 in Richtung des Führungselements 19. Insofern drängt der Ventilkörper 6 unter Federkraft des Kraftspeichers 8 in eine geschlossene, d. h. am Ventilsitz 9 anliegende Position zurück.
-
Die Kolbenstange 4 des Linearantriebs 2 ist in einer Verfahrrichtung 14, welche im Wesentlichen parallel zur Einströmrichtung eines in das Ventil einströmenden Behandlungsgases ausgerichtet ist, bewegbar. Mit dem freien Ende 7 wirkt die Kolbenstange 4 mit dem Ventilkörper 6 zusammen. Somit kann der Ventilkörper 6 mittels des Linearantriebs 2 entgegen der Federkraft des Kraftspeichers 8 in Richtung der Einlassöffnung 11 bewegt werden. Diese Bewegung bewirkt einen Übergang von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung des Ventils. Ein Fluid kann in der geöffneten Stellung zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Ventilsitz 9 durch das Gehäuse 5 in Richtung einer Auslassöffnung 10 strömen.
-
Die Kolbenstange 4 umfasst ein Verbindungselement 22. Das Verbindungselement 22 weist zwei einander gegenüberliegende Gewindebohrungen auf. Mit einer ersten Gewindebohrung ist eine Schubstange des Linearantriebs 2 verschraubt. Mit der zweiten Gewindebohrung ist ein das freie Ende 7 der Kolbenstange 4 bildender Zylinderkörper verschraubt. Das Verbindungselement 22 erleichtert die Montage des Ventils 1 und ermöglicht es, den Linearantrieb 2 in einfacher Weise vom Ventil 1 zu trennen.
-
Ein Faltenbalg 15 trennt das Verbindungselement 22 fluidtechnisch von dem Innenraum des Gehäuses 5. Dadurch kommt das Verbindungselement 22 bei einer Durchströmung des Gehäuses 5 mit einem Behandlungsgas nicht mit diesem Behandlungsgas in Kontakt. Somit kann eine Reaktion des Verbindungselements 22 mit dem Behandlungsgas, insbesondere eine Korrosion im Falle von Sauerstoff, wirksam vermieden werden. Der Faltenbalg 15 dient ferner dem Schutz des Linearantriebs 2 gegenüber einem Eindringen von Behandlungsgas. Insofern wird auch der Linearantrieb 2 wirksam vor dem Eindringen von Behandlungsgas, insbesondere Sauerstoff, geschützt. Dies ist insbesondere im Falle von Sauerstoff als Behandlungsgas vorteilhaft. Denn der Sauerstoff könnte bei einem Eindringen in den Linearantrieb 2 durch eine exotherme Oxidation zu einer Entzündung des Werkstoffs führen. Dies wird durch den Faltenbalg 15 wirksam verhindert. Insofern wird mit diesem Merkmal erreicht, dass das Ventil 1 brand- und/oder explosionsgeschützt ausgebildet ist.
-
Zudem wird durch den Faltenbalg 15 verhindert, dass sich durch das Eindringen oder Anströmen von Sauerstoff gefährliche Anreicherungen im Innenraum bilden, die vermieden werden müssen.
-
Abströmseitig im Bereich der Auslassöffnung 10 weist das Ventil 1 einen Flansch 16 auf. Der Flansch 16 dient dem Anschluss des Ventils 1 an beispielsweise eine Ringleitung 34 eines Schachtofens 30.
-
Die 2 und 3 zeigen das Ventil 1 gemäß 1 mit geschlossenem Gehäuse 5 in einer Draufsicht bzw. einer Seitenansicht. Insbesondere wird deutlich, dass die Flansche 16, 17 zur Verschraubung mit einem entsprechenden Gegenstück mehrere, über den Umfang verteilte Bohrungen aufweisen. Die Anzahl der Bohrungen pro Flansch 16, 17 beträgt bevorzugt acht.
-
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines nicht dargestellten Anlagenschemas einer Vorrichtung zum Betrieb eines Schachtofens beschrieben. Ein Schachtofen weist ein Ofengehäuse und eine vom Ofengehäuse eingeschlossene Ofenkammer auf. Im Bereich einer Windzone des Schachtofens wird ein Behandlungsgas eingeleitet. Das Behandlungsgas dient einer verbesserten Umsetzung von Schmelzenergie zum Einschmelzen von Metallen.
-
Im Bereich der Windzone sind Winddüsen vorgesehen. Es sind mehrere, über den Umfang des Schachtofens verteilte, insbesondere gleichmäßig verteilte, Winddüsen vorgesehen. Die Winddüsen wirken fluidtechnisch mit einer Ringleitung zusammen. Die Ringleitung dient der Leitung eines einzuleitenden Behandlungsgases. Mit der Ringleitung ist wenigstens eine Einhausung mittels einer Zuleitung fluidtechnisch verbunden.
-
Die Einhausung weist insbesondere einen Vorratsbehälter auf. Der Vorratsbehälter dient als Pufferspeicher für das einzuleitende Behandlungsgas. Somit kann sichergestellt werden, dass eine notwendige Druckdifferenz zwischen der Zuströmseite des Ventils und dem abströmseitig des Ventils angeordneten Schachtofens sichergestellt werden kann. Die Einhausung ihrerseits ist fluidtechnisch mit einem Vorratslager verbunden. Hierzu dienen zwei fluidtechnische Leitungen. Das Vorratslager wiederum dient dazu, im Vorratsbehälter stets einen erforderlichen Druck und/oder Volumenstrom bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß ist die Einhausung mit dem erfindungsgemäßen Ventil fluidtechnisch mit dem Schachtofen verbunden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventils kann ein besonders schnelles und präzises Schalten erreicht werden bei gleichzeitig im Vergleich zu bekannten Ventilen erhöhter Standzeit.
-
4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Ventils 1. Im Wesentlichen stimmt diese Ausführungsform mit dem Ventil 1 gemäß 1 überein. Jedoch, weist das Ventil 1 gemäß 4 zusätzlich eine Schutzvorrichtung 23 auf.
-
Die Schutzvorrichtung 23 ist als einendseitig geschlossene Hülse ausgebildet. Dem geschlossenen Ende in Längsachsenrichtung der Schutzvorrichtung 23 gegenüberliegend ist ein offenes Ende ausgebildet. Im Bereich des offenen Endes weist die Schutzvorrichtung 23 einen umlaufenden Kragen auf, welcher der Verbindung mit dem Gehäuse 5 und dem Linearantrieb 2 dient. Mit dem umlaufenden Kragen liegt die Schutzvorrichtung 23 an einem Anschlussflansch des Gehäuses 5 an. Der Linearantrieb 2 ist unter Zwischenordnung der Schutzvorrichtung 23 mit dem Gehäuse 5 verbunden, insbesondere verspannt. Bevorzugt sind sowohl der Linearantrieb 2 und die Schutzvorrichtung 23 als auch die Schutzvorrichtung 23 und das Gehäuse 5 jeweils unter Zwischenordnung einer Dichtung miteinander verbunden.
-
Die Kolbenstange 4 ist durch das offene Ende in die Schutzvorrichtung 23 eingesteckt. Das geschlossene Ende der Schutzvorrichtung 23 weist eine sich radial zur Längsachse der Schutzvorrichtung 23 erstreckende Stirnfläche auf. In dieser Stirnfläche ist eine Öffnung zur Aufnahme des freien Endes 7 der Kolbenstange 4 ausgebildet.
-
Die Schutzvorrichtung 23 erstreckt sich in den Innenraum des Gehäuses 5 hinein. An das geschlossene Ende der Schutzvorrichtung 23 schließt sich in Längsachsenrichtung ein erster Bereich mit kleinerer Wandstärke an, auf welchen ein zweiter Bereich mit größerer Wandstärke folgt. Der Bereich größerer Wandstärke dient einem festen Sitz der Schutzvorrichtung 23 in dem Gehäuse 5. Hierzu entspricht der Außendurchmesser der Schutzvorrichtung 23 in diesem Bereich im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Gehäuses 5 in diesem Bereich. Der Bereich kleinerer Wandstärke dient der Ausbildung eines Ringraums zwischen der äußeren Mantelfläche der Schutzvorrichtung 23 und der inneren Mantelfläche dem Gehäuse 5. Hierzu ist der Außendurchmesser der Schutzvorrichtung 23 in diesem Bereich kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 5 in diesem Bereich. Die Differenz kann je nach Baugröße des Ventils 1 beispielsweise im Bereich von 2 mm bis 10 mm liegen. Das Behandlungsgas strömt bei geöffnetem Ventil 1 von der Einlassöffnung 11 durch den Ringraum in Richtung der Auslassöffnung 10. Das Behandlungsgas gelangt hingegen nicht in den Bereich des Innenvolumens der Schutzvorrichtung 23, wodurch kein Kontakt mit dem Verbindungselement 22 und dem Linearantrieb 2 erfolgt.
-
Durch die Öffnung in der Stirnfläche der Schutzvorrichtung 23 ist das freie Ende 7 des Linearantriebs 2 hindurchgeführt. In der Öffnung ist eine Dichtung 24 angeordnet, mittels welcher Dichtung 24 eine gas- bzw. fluiddichte Verbindung zwischen der Schutzvorrichtung 23 und dem freien Ende 7 der Kolbenstange 4 ausgebildet ist. Die Dichtung 24 ist mittels eines Deckels 25 an der Schutzvorrichtung 23 festgelegt. Hierzu ist der Deckel 25 stirnseitig mit der Schutzvorrichtung 23 verschraubt, wodurch die Dichtung 24 formschlüssig an der Schutzvorrichtung 23 angeordnet ist.
-
Mit der Schutzvorrichtung 23 wird erreicht, dass das Behandlungsgas nicht mit der Kolbenstange 4, dem Faltenbalg 15 und/oder dem Linearantrieb 2 in Kontakt kommt, und/oder in diese Bauteile eindringt. Dies deswegen, da die Schutzvorrichtung 23 gegenüber dem Behandlungsgas eine gas- bzw. fluiddichte Barriere bildet, und das Behandlungsgas nur im Bereich des Ringraums strömen kann. Hierdurch wird eine Brand- und/oder Explosionsgefahr innerhalb des Linearantriebs 2 ausgeschlossen, zumindest aber deutlich reduziert.
-
Zudem wird mit der Schutzvorrichtung 23 verhindert, dass das Behandlungsgas die Kolbenstange 4, den Faltenbalg 15 und/oder den Linearantrieb 2 anströmt. Hierdurch wird eine Brand- und/oder Explosionsgefahr auch in der Umgebung des Linearantriebs 2 ausgeschlossen.
-
Bei dieser zweiten Ausführungsform des Ventils 1 gemäß 4 ist der Faltenbalg 15 zwar dargestellt, ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Durch die Schutzvorrichtung 23 wird bereits ein ausreichender Schutz der Kolbenstange 4 und des Linearantriebs 2 erreicht, so dass die Brand- und/oder Explosionsgefahr bereits ausreichend minimiert ist.
-
5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 1. Der Aufbau des Ventils 1 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Ventile 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform. Die wesentlichen Unterschiede werden im Folgenden beschrieben.
-
Das freie Ende 7 des Verbindungselementes 22 ist in der Schutzvorrichtung 23 verschiebbar gelagert. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform ist das freie Ende 7 in einem Führungsring 26 geführt. Der Führungsring 26 ist in einer Bohrung der Schutzvorrichtung 23 angeordnet. Diese Anordnung erfolgt beispielsweise mittels einer Presspassung.
-
Das Führungselement 19 und das Gehäuse 5 sind bei der dritten Ausführungsform gemäß 5 miteinander verbunden, nämlich mittels einer Schraube 28. Die Schraube 28 bewirkt im angezogenen Zustand eine Klemmkraft zwischen der Außenoberfläche des Führungselementes und der Innenoberfläche des Gehäuses 5. Es wird eine besonders sichere Anordnung dieser beiden Bauteile zueinander erreicht.
-
Im Innenraum des Gehäuses 5 ist ein Rohr 27 angeordnet. Das Rohr 27 schützt das Gehäuse 5 gegenüber einströmendem und/oder auf das Material des Gehäuses 5 einwirkendem Behandlungsgas. Das Rohr 27 ist aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kupfer oder Messing, ausgebildet. Ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit verhindert, eine Entzündung des Materials aufgrund einer exothermen Oxidation durch das Behandlungsgas, insbesondere im Falle von Sauerstoff, im Bereich der Innenoberfläche des Gehäuses 5.
-
Die dritte Ausführungsform des Ventils 1 gemäß 5 unterscheidet sich wesentlich, durch die Ausbildung des Linearantriebs 2 von den ersten beiden Ausführungsformen. Der Linearantrieb 2 ist als pneumatischer Antrieb ausgebildet. Die Kolbenstange 4 erstreckt sich mit ihrem dem Ventilkörper 6 abgewandten Ende in den Zylinder 3 des Linearantriebs 2 hinein. An diesem Ende der Kolbenstange 4 ist eine Druckplatte 48 angeordnet. Die Kolbenstange 4 und die Druckplatte 48 sind miteinander verschweißt. Innerhalb des Zylinders 3 ist ein Führungsteil 52 angeordnet. Das Führungsteil 52 ist zwischen Zylinder 3 einerseits und dem Ventil 1 andererseits eingeklemmt. Das Führungsteil 52 ist als Hülse mit einem endseitig angeordneten Flansch ausgebildet. In dem Führungsteil 52 ist eine Gleitbuchse 44 angeordnet. In der Gleitbuchse 45 ist die Kolbenstange 4 bewegbar geführt. Auf den die Gleitbuchse 44 aufnehmenden Bereich des Führungsteils 52 ist ein Kraftspeicher 43 aufgesteckt. Der Kraftspeicher 43 ist als Schraubenfeder ausgebildet. Der Kraftspeicher 43 schlägt mit einem ersten Ende am Flanschbereich des Führungsteils 52 an. Mit dem anderen Ende schlägt der Kraftspeicher 43 an der Druckplatte 48 an. Durch entsprechende Ausbildung der Bauteile Kraftspeicher 43, Führungsteil 52 und/oder Druckplatte 42 kann der Hub des Antriebs 2 begrenzt werden. Je nach Anwendungsfall kann die Hubbegrenzung verändert werden.
-
Die Druckplatte 48 weist eine außen umlaufende Nut auf, in welcher ein O-Ring 46 angeordnet ist. Der O-Ring 46 dient der Abdichtung zwischen dem Zylinder 3 und der Druckplatte 48. Zwischen der Druckplatte 48 und dem Flanschbereich des Führungsteils 52 ist ein Faltenbalg 47 angeordnet. Der Faltenbalg 47 wird im Betrieb des Ventils 1 mechanisch im Grunde nicht beansprucht.
-
Die Kolbenstange 4 ist durch eine Bohrung in einem Gehäuseunterteil 53 geführt. Das Gehäuseunterteil 53 dient der Verbindung des Linearantriebs 2 mit dem Ventil 1. Hierzu ist eine Verschraubung vorgesehen. In dem Gehäuseunterteil 53 sind innenumlaufende Nuten ausgebildet. In diesen Nuten sind O-Ringe 42 angeordnet.
-
Diese dienen der Abdichtung zwischen dem Innenraum des Zylinders 3 einerseits und dem Innenraum des Ventils 1 andererseits.
-
Im Zylinder 3 ist eine Gleitbuchse 45 angeordnet. Die Gleitbuchse 45 liegt an der Innenwand des Zylinders 3 an. Die Gleitbuchse 45 vermindert die Reibung zwischen dem Zylinder 3 einerseits und der im Zylinder 3 bewegbar gelagerten Druckplatte 48 andererseits.
-
Der Zylinder 3 weist eine Einlassöffnung 54 auf. Durch die Einlassöffnung 54 wird der Innenraum des Zylinders 3 mit einem Fluid, insbesondere Druckluft, beaufschlagt. Hierzu ist im Bereich der Einlassöffnung 54 ein T-Stück 49 angeordnet. An das T-Stück 49 schließen sich in zwei einander gegenüberliegenden Richtungen Rohre 50, 51 an. Die Rohre 50, 51 sind jeweils mit Anschlüssen 12, 13 versehen. An den Anschlüssen 12, 13 sind Magnetventile 55 vorgesehen, welche durch eine Steuerung derart geschaltet werden können, dass ein Magnetventil 55 geöffnet und ein zweites Magnetventil 55 geschlossen ist. Ist das erste Magnetventil 55 geöffnet, strömt Druckluft durch die Einlassöffnung 54 in das Innere des Zylinders 3. Diese Druckluft bewirkt eine Auslenkung der Druckplatte 48 unter Stauchung des Kraftspeichers 43. Die Druckplatte 48 wird also in Richtung des Ventilkörpers 6 bewegt. Mit der Druckplatte 48 wird auch die Kolbenstange 4 und somit letztlich der Ventilkörper 6 in der Verfahrrichtung 14 bewegt. Das Behandlungsgas kann dann durch die Einlassöffnung 11 in das Innere des Ventils 1 und von dort weiter durch die Auslassöffnung 10 strömen. Wird das zweite Magnetventil 55 geöffnet und demzufolge das erste Magnetventil 55 geschlossen, wird die Druckluft abgeführt und der Kraftspeicher 43 verschiebt die Druckplatte 48 in die in 5 dargestellte Ausgangsposition.
-
Der Hub der Druckplatte 48, und somit auch der Hub des Ventilkörpers 6, beträgt 4 bis 6 mm, bevorzugt 5 mm. Der Innenraum des Zylinders 3 und somit im Wesentlichen der Durchmesser der Druckplatte 48 ist betragsmäßig größer als der Durchmesser des Innenraums des Ventils 1. Dies ist unter anderem deswegen möglich, da zwei Anschlüsse 12, 13 für Druckluft vorgesehen sind. Die Druckluft für den Antrieb 2 steht somit mit im Wesentlichen konstantem Druck zur Verfügung. Durch die Realisierung dieser vergleichsweise großen wirksamen Fläche der Druckplatte 48 kann ein hochdynamisches Schaltverhalten erreicht werden. So ist es möglich, das Ventil 1 in einer Zeit von nur 0,005 sek. zu öffnen. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Druckplatte 48 und somit des Ventilkörpers 6 beträgt bis zu 20 m/sek.
-
Durch die sehr kurze Öffnungszeit des Ventils 1 aufgrund der Ausbildung des Antriebs 2 kann eine Stoßwirkung bezüglich des Behandlungsgases erreicht werden. Die Reaktionen in einem entsprechenden Ofen können somit deutlich unterstützt und verbessert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventil
- 2
- Linearantrieb
- 3
- Zylinder
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Gehäuse
- 6
- Ventilkörper
- 7
- freies Ende
- 8
- Kraftspeicher
- 9
- Ventilsitz
- 10
- Auslassöffnung
- 11
- Einlassöffnung
- 12
- Anschluss
- 13
- Anschluss
- 14
- Verfahrrichtung
- 15
- Faltenbalg
- 16
- Flansch
- 17
- Flansch
- 18
- Zapfen
- 19
- Führungselement
- 20
- Gleitlager
- 21
- Flanschelement
- 22
- Verbindungselement
- 23
- Schutzvorrichtung
- 24
- Dichtung
- 25
- Deckel
- 26
- Führungsring
- 27
- Rohr
- 28
- Schraube
- 29
- Windzone
- 30
- Schachtofen
- 31
- Zuleitung
- 32
- Ofengehäuse
- 33
- Ofenkammer
- 34
- Ringleitung
- 35
- Winddüse
- 36
- Vorratsbehälter
- 40
- Einhausung
- 41
- Vorratslager
- 42
- O-Ring
- 43
- Kraftspeicher
- 44
- Gleitbuchse
- 45
- Gleitbuchse
- 46
- O-Ring
- 47
- Faltenbalg
- 48
- Druckplatte
- 49
- T-Stück
- 50
- Rohr
- 51
- Rohr
- 52
- Führungsteil
- 53
- Gehäuseunterteil
- 54
- Einlassöffnung
- 55
- Magnetventil
