DE102014222452A1 - Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lanzenkopf (10) für eine Sauerstofflanze, wobei der Lanzenkopf aus einem Basiskörper (11), einem Sauerstoffrohr (12) und einer konzentrisch zum Sauerstoffrohr angeordneten Kühlwasserrohranordnung (13) ausgebildet ist, wobei das Sauerstoffrohr und die Kühlwasserrohranordnung jeweils mittels einer stoffschlüssigen Verbindung am Basiskörper angeschlossen sind, wobei der Lanzenkörper eine Zuströmseite (17) und eine Frontseite (18) aufweist, wobei in dem Basiskörper zumindest ein Düsenkanal (16) vorgesehen ist, wobei sich der Düsenkanal zwischen der Zuströmseite und der Frontseite erstreckt und eine Sauerstoffdüse (19) ausbildet, wobei der Basiskörper mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Basiskörper aus einem Basiselement (14) und einem verzehrbaren Gehäuseelement (15) gebildet ist, wobei das Gehäuseelement mit dem Basiselement lösbar verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze, wobei der Lanzenkopf aus einem Basiskörper, einem Sauerstoffrohr und einer konzentrisch zum Sauerstoffrohr angeordneten Kühlwasserrohranordnung ausgebildet ist, wobei das Sauerstoffrohr und die Kühlwasserrohranordnung jeweils mittels einer stoffschlüssigen Verbindung am Basiskörper angeschlossen sind, wobei der Basiskörper eine Zuströmseite und eine Frontseite aufweist, wobei in dem Basiskörper zumindest ein Düsenkanal vorgesehen ist, wobei sich der Düsenkanal zwischen der Zuströmseite und der Frontseite erstreckt und eine Sauerstoffdüse ausbildet.
  • Derartige Lanzenköpfe sind hinreichend bekannt und werden in Schmelzöfen bei der Stahlherstellung eingesetzt. Sie dienen zum Aufblasen von Sauerstoff auf eine Badoberfläche eines in einem Ofengefäß des Schmelzofens aufgeschmolzenes Schmelzbad. Aufgrund der dabei auftretenden hohen Temperaturen ist es notwendig, den Lanzenkopf mittels der in einem Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtungen so zu kühlen dass der Lanzenkopf in einen für einen optimalen Schmelzprozess geeigneten Abstand zur Badoberfläche bewegt werden kann, ohne dass die Gefahr eines Aufschmelzens des Lanzenkopfs besteht. Mittels einer durch die Kühlwasserleiteinrichtungen in einem Basiskörper zirkulierenden Wasserströmung wird für eine ausreichende Kühlung des Lanzenkopfes gesorgt. Ein derartiger Lanzenkopf ist beispielsweise aus der WO 2013/000497 A1 bekannt.
  • Ein Sauerstoffrohr bzw. Kühlwasserrohre sind regelmäßig fest mit dem Basiskörper, beispielsweise mittels Schweißen, verbunden. Der Basiskörper ist dann aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung einstückig ausgebildet. Während eines Einblasens von Sauerstoff über den Lanzenkopf ist das Ofengefäß mit einer aggressiven Atmosphäre, die unter anderem auch abrasive Metallpartikel enthält, ausgefüllt. Hierdurch kann es zu einer sogenannten „Bärenbildung” mit Anbackungen aus Stahl und Schlacke an dem Lanzenkopf sowie zu einem Verschleiß des Kupfermaterials des Lanzenkopfes kommen. Dies fährt dann zu einer unkontrollierten Veränderung einer Düsengeometrie oder zu einer Leckage des Lanzenkopfes mit einem Austritt von Kühlwasser in das Ofengefäß. Zur Vermeidung von Prozessfehlern und Havarien wird daher der Lanzenkopf regelmäßig nach einer bestimmten Anzahl von Blasvorgängen ausgetauscht bzw. erneuert. Dies ist jedoch mit einem nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Insbesondere der Basiskörper ist regelmäßig aus einem monolithischen Metallblock ausgebildet und von Düsenkanälen und Kühlwasserkanälen durchsetzt. Die Gestalt der betreffenden Kanäle sowie deren Relativanordnung ist, beispielsweise durch spanende Fertigungsverfahren, nur unter hohem Aufwand herzustellen, was zu dem hohen Kostenaufwand eines Austausches beiträgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lanzenkopf vorzuschlagen, der die Betriebskosten eines Schmelzofens reduziert.
  • Der erfindungsgemäße Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze ist aus einem Basiskörper, einem Sauerstoffrohr und einer konzentrisch zum Sauerstoffrohr angeordneten Kühlwasserrohranordnung ausgebildet, wobei das Sauerstoffrohr und die Kühlwasserrohranordnung jeweils mittels einer stoffschlüssigen Verbindung am Basiskörper angeschlossen sind, wobei der Basiskörper eine Zuströmseite und eine Frontseite aufweist, wobei in dem Basiskörper zumindest ein Düsenkanal vorgesehen ist, wobei sich der Düsenkanal zwischen der Zuströmseite und der Frontseite erstreckt und eine Sauerstoffdüse ausbildet, wobei der Basiskörper mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Basiskörper aus einem Basiselement und einem verzehrbaren Gehäuseelement gebildet ist, wobei das Gehäuseelement mit dem Basiselement lösbar verbunden ist.
  • Dadurch das der Basiskörper mehrteilig ausgebildet ist, wird zunächst eine Herstellung des Basiskörpers wesentlich vereinfacht, da sich dann eine komplexe Geometrie aus Düsenkanälen und Kühlwasserkanälen einfacher herstellen lässt. Weiter wird es möglich, das Basiselement so auszubilden, dass dieses nicht mit der aggressiven Atmosphäre innerhalb des Ofengefäßes in Kontakt gelangt und daher kaum verschleißen kann. Das Gehäuseelement bildet demnach die Frontseite des Basiskörpers aus und wird bei dem Einblasen von Sauerstoff in das Ofengefäß von der aggressiven Atmosphäre verschlissen bzw. verzehrt. Ist dann ein Verschleißzustand erreicht, der einen Austausch des Lanzenkopfes erfordert, ist es bereits schon ausreichend alleine das Gehäuseelement auszuwechseln und zu erneuern. Folglich wird nur der Teil des Lanzenkopfes erneuert, der tatsächlich verschlissen ist und nicht der gesamte Lanzenkopf. Dadurch können die Kosten für eine Ertüchtigung des Schmelzofens bzw. des Lanzenkopfes wesentlich gesenkt werden, da kein kompletter Austausch des Lanzenkopfes mehr erforderlich ist. Um einen einfachen Austausch der Schleißteile zu ermöglichen, und damit ebenfalls Kosten einzusparen, ist insbesondere vorgesehen, das Basiselement mit dem Gehäuseelement lösbar zu verbinden.
  • Die Kühlwasserrohranordnung kann einen Kühlwasserzuführkanal und einen Kühlwasserrückstromkanal ausbilden. Der Kühlwasserzuführkanal kann dann ebenfalls konzentrisch relativ zum Kühlwasserrückstromkanal angeordnet sein. Beispielsweise kann der Kühlwasserrückstromkanal den Kühlwasserzuführkanal umgeben, wobei auch eine umgekehrte Anordnung der Kanäle bzw. eine Umkehrung einer Fließrichtung des Kühlwassers möglich ist.
  • Demnach kann die Kühlwasserrohranordnung ein Außenrohr und ein Innenrohr aufweisen.
  • Das Außenrohr kann mit dem Gehäuseelement verbunden sein, wobei das Innenrohr und das Sauerstoffrohr mit dem Basiselement verbunden sein können. Die jeweiligen Verbindungen können mittels Schweißen hergestellt sein. Insbesondere die Verbindung des Außenrohrs mit dem Gehäuseelement erfordert dann auch einen Austausch des Außenrohrs, wenn ein Gehäuseelement ausgetauscht wird. Alternativ kann es daher auch vorgesehen sein, das Außenrohr an dem Gehäuseelement anzuformen.
  • Das Außenrohr und das Gehäuseelement können so ein Gehäuse des Lanzenkopfes ausbilden, welches die übrigen Bauteile des Lanzenkopfes vor einer aggressiven Atmosphäre innerhalb eines Ofengefäßes schützen kann.
  • Das Gehäuseelement ist besonders einfach herstellbar, wenn dieses scheibenförmig ausgebildet ist. Eine Scheibenform des Gehäuseelements ist insofern von Vorteil, da dann das notwendigerweise im Rahmen eines Verschleißes des Lanzenkopfes auszutauschende Material minimiert wird.
  • Eine lösbare Verbindung von dem Gehäuseelement mit dem Basiselement kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig erfolgen, wobei vorzugsweise eine Schraubenverbindung ausgebildet sein kann. Zunächst ist es möglich, das Gehäuseelement selbst mit dem Basiselement zu verschrauben, wenn zwischen dem Gehäuseelement und dem Basiselement eine Gewindeverbindung ausgebildet ist. Alternativ kann mittels Schrauben das Gehäuseelement am Basiselement, beispielsweise in Art eines Flansches, befestigt sein. Dabei können Gewinde in dem Gehäuseelement ausgebildet sein, wobei in dem Basiselement dann übereinstimmend ausgebildete Durchgangsöffnungen für die Schrauben ausgebildet sein können. Die betreffenden Schrauben müssen dann nicht einer Atmosphäre in dem Ofengefäß ausgesetzt werden, was eine Demontage bzw. Lösung der Schraubenverbindung wesentlich vereinfacht.
  • Um die Schraubenverbindung an eventuelle Temperaturdifferenzen am Lanzenkopf anzupassen, kann die Schraubenverbindung eine Tellerfedereinrichtung umfassen. Die Tellerfedereinrichtung kann aus einer Anzahl von Tellerfedern je Schraube ausgebildet sein, die die jeweilige Schraube mit einer Zugkraft belasten. Eine eventuelle Längenänderung der Schraube durch Setzen oder in Folge von Temperaturschwankungen kann so derart kompensiert werden, dass die Schraube stets vorgespannt ist. Die Schraubenverbindung wird dadurch besonders sicher und unempfindlich gegenüber sich ändernden Umgebungsbedingungen bzw. Betriebsparameter.
  • Auch können in einer Trennebene von Basiselement und Gehäuseelement Dichtungen angeordnet sein. Die Trennebene kann quer zu einer Längsachse des Lanzenkopfes verlaufen, wobei die Dichtungen in konzentrischen Ausnehmungen im Basiselement und/oder im Gehäuseelement angeordnet sein können. Die Dichtungen können beispielsweise als Flach- oder sogenannte O-Ring-Dichtungen ausgebildet sein und die jeweiligen Düsenkanäle bzw. Kühlwasserkanäle gegeneinander abdichten.
  • Vorteilhaft kann der Basiskörper zumindest eine Kühlwasserleiteinrichtung ausweisen, die einen von der Zuströmseite zu einer Mittelachse gerichteten Einströmkanal und einen von der Mittelachse zur Zuströmseite gerichteten Ausströmkanal aufweisen kann, die miteinander verbunden sind, wobei der Ausströmkanal dann zwischenliegend dem Basiselement und dem Gehäuseelement ausgebildet sein kann. Der Einströmkanal ist demnach mit dem Ausströmkanal verbunden, wobei sich aufgrund der Relativanordnung von Einströmkanal und Ausströmkanal bei der Kühlwasserleiteinrichtung ein entsprechend ausgerichteter Strömungsverlauf ergibt, der eine Strömungsgeschwindigkeit im Übergang von Einströmkanal zum Ausströmkanal nicht wesentlich reduziert, wodurch eine besonders gute Kühlung des Lanzenkopfes gewährleistet werden kann.
  • So können der Einströmkanal und der Ausströmkanal mittels eines Kanalübergangs miteinander verbunden sein, wobei der Kanalübergang außerhalb der Mittelachse des Basiskörpers und in einer Trennebene von Basiselement und Gehäuseelement angeordnet sein kann. Die Mittelachse des Basiskörpers kann dann ergänzend für eine vereinfachte lösbare Verbindung des Basiselements mit dem Gehäuseelement genutzt werden.
  • Weiter können an dem Gehäuseelement und/oder dem Basiselement im Ausströmkanal Strömungsleitprofile ausgebildet sein. Dadurch wird es möglich eine Kühlwasserströmung der Kühlwasserleiteinrichtung besonders günstig zu beeinflussen und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bei einer gleichmäßigen Verteilung der Kühlwasserströmung im Bereich des Gehäuseelementes zu gewährleiten. Die Strömungsleitprofile können beispielsweise an dem Gehäuseelement angeformt sein und in einem Bereich der Trennebene bzw. des Kanalübergangs verlaufen. Die Ausbildung geometrisch komplexer Strömungsleitprofile wird erst dadurch möglich, dass das Gehäuseelement getrennt von dem Basiselement herstellbar ist. Das Gehäuseelement kann insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung durch Gießen, Schmieden oder spanabhebende Fertigung hergestellt werden.
  • Besonders bevorzugt kann der Basiskörper eine Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen und eine Mehrzahl von Düsenkanälen aufweisen, wobei die Düsenkanäle durch vom Basiskörper ausgebildete Düsenzwischenwände beabstandet sein können, und wobei dann zur Ausbildung der Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen jeweils ein Einströmkanal und ein daran anschließender Ausströmkanal in den Düsenzwischenwänden ausgebildet sein können. Folglich können relativ zur Mittelachse des Lanzenkopfes die Düsenkanäle auf einer kreisringförmigen konzentrischen Bahn um die Mittelachse angeordnet sein, wobei die Kühlwasserkanäle jeweils zwischen den Düsenkanälen verlaufen können.
  • Weiter kann sich auch eine besonders gute Verteilung von Kühlwasser im Bereich des Lanzenkopfes ergeben, wenn die Einströmkanäle und/oder die Ausströmkanäle über einen im Basiskörper ausgebildeten Ringkanal jeweils miteinander verbunden sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform eines Lanzenkopfes kann der Basiskörper eine achsensymmetrische oder eine rotationssymmetrische Düsenhülse aufweisen, die zumindest teilweise einen Düsenkanal ausbilden kann, und die mit dem Basiskörper dann auch lösbar verbunden sein kann. Eine derartige Düsenhülse ist besonders kostengünstig herzustellen, da sie einfach durch Drehen ausgebildet werden kann. Es ist daher nicht mehr erforderlich im Basiskörper eine Kontur einer Düse auszubilden, sondern lediglich eine Öffnung für die Aufnahme der Düsenhülse vorzusehen. Die Düsenhülse kann von der Frontseite zu der Zuströmseite verlaufen oder auch nur teilweise den Düsenkanal, ausgehend von der Frontseite, ausbilden. Wesentlich ist, dass die Düsenhülse lösbar mit dem Basiskörper verbunden sein kann, wobei eine lösbare Verbindung mit dem Basiselement und/oder dem Gehäuseelement möglich ist. Auch ist es dann möglich im Rahmen eines Austausches des Gehäuseelements die Düsenhülse bei einem entsprechenden Verschleiß derselben auszuwechseln.
  • Zur lösbaren Verbindung der Düsenhülse mit dem Basiskörper kann die Düsenhülse in den Basiskörper mittels einer Gewindeverbindung eingeschraubt sein. Alternativ ist es auch möglich die Düsenhülse mit dem Gehäuseelement zu verschweißen und von dem Basiselement lösbar, zusammen mit dem Gehäuseelement, auszubilden.
  • Der Düsenkanal kann vorzugsweise im Querschnitt rund ausgebildet sein und eine Überschalldüse ausbilden. Dadurch wird es möglich Sauerstoff mit Überschallgeschwindigkeit in das Ofengefäß einzublasen.
  • Weiter kann der Düsenkanal einen sich in einer Strömungsrichtung des Sauerstoffs erweiterten Expansionsabschnitt ausbilden, wobei eine Kanallänge des Expansionsabschnitts um 0 bis 60%, bevorzugt > 0 bis 40%, und besonders bevorzugt > 0 bis 20% im Verhältnis zu einer Kanallänge, die eine konvergente Strömung ausbilden kann, verkürzt ausgebildet sein kann. So ist es möglich, dass an einem Austritt des Düsenkanals an der Frontseite auch eine Strömung ausgebildet wird, die zumindest teilweise divergent ist. Dieser vermeintliche Nachteil kann jedoch in Kauf genommen werden, da eine Bauhöhe des Basiskörpers bzw. des Gehäuseelements durch die Verkürzung der Kanallänge bzw. des Expansionsabschnitts des Düsenkanals vermindert werden kann. Dadurch kann das Gehäuseelement besonders dünn ausgebildet werden, was die Herstellung des Gehäuseelements wesentlich vereinfacht und ebenfalls zu einer Kostenreduzierung beiträgt.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des Lanzenkopfes anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 Eine erste Ausführungsform eines Lanzenkopfes in einer perspektivischen Ansicht;
  • 2 eine Vorderansicht des Lanzenkopfes;
  • 3 eine Längsschnittansicht des Lanzenkopfes entlang einer Linie III-III aus 2 in einer isometrischen Darstellung;
  • 4 eine Längsschnittansicht des Lanzenkopfes entlang einer Linie IV-IV aus 2 in einer isometrischen Darstellung;
  • 5 eine Längsschnittansicht des Lanzenkopfes entlang der Linie III-III aus 2;
  • 6 eine Längsschnittansicht des Lanzenkopfes entlang der Linie IV-IV aus 2;
  • 7 eine perspektivische Darstellung eines Basiselements des Lanzenkopfes;
  • 8 eine Längsschnittansicht des Basiselements entlang der Linie III-III aus 2;
  • 9 eine Längsschnittansicht des Basiselements entlang der Linie IV-IV aus 2;
  • 10 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuseelements des Lanzenkopfes;
  • 11 eine Längsschnittansicht des Gehäuseelements entlang der Linie III-III aus 2;
  • 12 eine Längsschnittansicht des Gehäuseelements entlang der Linie IV-IV aus 2;
  • 13 der Lanzenkopf in einer Rückansicht;
  • 14 eine zweite Ausführungsform eines Lanzenkopfes in einer Längsschnittansicht;
  • 15 die zweite Ausführungsform des Lanzenkopfes in einer Längsschnittansicht entlang einer Linie XV-XV aus 14;
  • 16 eine dritte Ausführungsform eines Lanzenkopfes in einer Längsschnittansicht.
  • Eine Zusammenschau der 1 bis 13 zeigt einen Lanzenkopf 10, der aus einem Basiskörper 11, einem Sauerstoffrohr 12 und einer Kühlwasserrohranordnung 13 ausgebildet ist. Der Basiskörper 11 ist seinerseits aus einem Basiselement 14 und einem Gehäuseelement 15 ausgebildet, wobei das Gehäuseelement 15 mit dem Basiselement 14 lösbar verbunden ist. In dem Basiskörper 11 sind Düsenkanäle 16 ausgebildet, die von einer Zuströmseite 17 zu einer Frontseite 18 des Basiskörpers 11 verlaufen und jeweils eine Sauerstoffdüse 19 ausbilden. Die Kühlwasserrohranordnung 13 umfasst einen Kühlwasserzuführkanal 20 und einen Kühlwasserrückstromkanal 21, die von einem Außenrohr 22 und einem Innenrohr 23 ausgebildet werden. Das Außenrohr 22 ist an dem Gehäuseelement 15 mittels einer Schweißverbindung 24, das Innenrohr 23 am Basiselement 14 mittels einer Schweißverbindung 25 und das Sauerstoffrohr 12 am Basiselement 14 mittels einer Schweißverbindung 26 angeschlossen. Insbesondere das Sauerstoffrohr 12 ist als ein Sauerstoffrohranschlussstutzen 27 mit Dichtungen 28 zum Anschluss an eine hier nicht näher dargestellte Sauerstoffleitung ausgebildet. Das Außenrohr 22 bildet zusammen mit dem Gehäuseelement 15 ein Gehäuse 29 des Lanzenkopfes aus, welches regelmäßig einem Verschleiß innerhalb einer hier nicht näher dargestellten Atmosphäre in einem Ofengefäß ausgesetzt ist. Insbesondere das Gehäuseelement 15 ist daher abrasiven Partikeln ausgesetzt, sodass das Gehäuseelement 15 während eines Blasvorgangs im Bereich der Frontseite 18 infolge eines Materialabtrags durch die abrasiv wirkenden Partikel verzehrt wird. Das Gehäuseelement 15 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und besteht aus einer Kupferlegierung. Das Gehäuseelement 15 ist mit dem Basiselement 14 über Schrauben 30 und 31 verbunden. Dabei sind in dem Gehäuseelement 15 Gewinde 32 und 33 für die Schrauben 30 bzw. 31 ausgebildet, wobei in dem Basiselement 14 Durchgangsbohrungen 34 und 35 für die Schrauben 30 bzw. 31 ausgebildet sind. Das Gehäuseelement 15 bzw. das Gehäuse 29 kann so leicht von dem Basiselement 14 demontiert werden, wenn das Gehäuseelement 15 soweit verschlissen ist, dass ein Blasvorgang nicht mehr zufriedenstellend durchgeführt werden kann bzw. die Gefahr einer Leckage des Lanzenkopfes 10 besteht.
  • Der Basiskörper 11 weist eine Kühlwasserleiteinrichtung 36 auf, mit einer Anzahl von Einströmkanälen 37 und Ausströmkanälen 38, wobei die Einströmkanäle 37 von der Zuströmseite 17 zu einer Mittelachse 39 des Basiskörpers 11 verlaufen und die Ausströmkanäle 38 von der Mittelachse 39 in radialer Richtung weg von der Mittelachse 39 verlaufen und in den Kühlwasserrückstromkanal 21 münden. Zwischen den Einströmkanälen 37 und den Ausströmkanälen 38 sind Kanalübergänge 40 ausgebildet, die außerhalb der Mittelachse 39 in einer Trennebene 41 von Basiselement 14 und Gehäuseelement 15 liegen. Weiter sind an dem Gehäuseelement 15 eine Mehrzahl von Strömungsleitprofilen 42, 43, 44, 45 ausgebildet, die eine gleichmäßige Durchströmung der Ausströmkanäle 38 bzw. eine gleichmäßige Kühlung des Gehäuseelements 15 gewährleisten.
  • Die Düsenkanäle 16 sind jeweils so im Basiskörper 11 ausgebildet, dass innerhalb von Düsenzwischenwänden 46 die Kühlwasserleiteinrichtungen 36 bzw. Einströmkanäle 37 und Ausströmkanäle 38 ausgebildet sind. Weiter bilden die Düsenkanäle 16 einen Expansionsabschnitt 47 mit einer Düsenöffnung 48 aus, wobei an der Düsenöffnung 48 eine konvergente Strömung beim Einblasen des Sauerstoffs erzielt werden kann. Der Expansionsabschnitt 47 ist im Wesentlichen innerhalb des Gehäuseelements 15 ausgebildet, wobei ein Verdichtungsabschnitt 49 innerhalb des Basiselements 14 ausgebildet ist. Um einen Austritt von Kühlwasser aus dem Kühlwasserleiteinrichtungen 36 in die Düsenkanäle 16 zu verhindern, sind in der Trennebene 41 im Basiselement 14 Ringdichtungen 50, 51 und 52 angeordnet.
  • Eine Zusammenschau der 14 und 15 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Lanzenkopfes 53 bei dem im Unterschied zu den in den 1 bis 13 gezeigten Lanzenkopf ein Basiselement 54 und ein Gehäuseelement 55 mittels Gewindebolzen 56 und 57 verbunden sind, die jeweils Muttern 58 bzw. 59 und Tellerfedersätze 60 bzw. 61 aufweisen. Dadurch wird es möglich die Gewindebolzen 56 und 57 jeweils mit einer Federkraft vorzuspannen, was eine besonders sichere Verbindung von Basiselement 54 und Gehäuseelement 55 gewährleistet. Düsenkanäle 62 sind hier in einem Basiskörper 63 so ausgebildet, dass ein Expansionsabschnitt 64 verkürzt ausgebildet ist, derart, dass an einer Düsenöffnung 65 keine vollständig konvergente Strömung ausgebildet werden kann.
  • Die 16 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Lanzenkopfes 66, der im Unterschied zu dem in den 1 bis 13 gezeigten Lanzenkopf einen Basiskörper 67 aufweist, in dem Düsenhülsen 68 eingesetzt sind. Der Basiskörper 67 wird aus einem Basiselement 69 und einem Gehäuseelement 70 ausgebildet, die miteinander lösbar verschraubt sind. In dem Basiskörper 67 sind zylindrische Durchgangsbohrungen 71 ausgebildet, in die jeweils eine Düsenhülse 68 eingesetzt ist. Die Düsenhülse 68 ist dabei mit einem hier nicht näher dargestellten Gewinde mit dem Basiselement 69 verschraubt. Die Düsenhülsen 68 sind dabei im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Düsenachse 72 ausgebildet und bilden einen Düsenkanal 73 bzw. eine Sauerstoffdüse 74 aus. Die Sauerstoffdüse 74 kann daher durch Drehen besonders einfach hergestellt und bei Bedarf bzw. Verschleiß einfach am Lanzenkopf 66 ausgetauscht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/000497 A1 [0002]

Claims (18)

  1. Lanzenkopf (10, 53, 66) für eine Sauerstofflanze, wobei der Lanzenkopf aus einem Basiskörper (11, 63, 67), einem Sauerstoffrohr (12) und einer konzentrisch zum Sauerstoffrohr angeordneten Kühlwasserrohranordnung (13) ausgebildet ist, wobei das Sauerstoffrohr und die Kühlwasserrohranordnung jeweils mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (24, 25, 26) am Basiskörper angeschlossen sind, wobei der Basiskörper eine Zuströmseite (17) und eine Frontseite (18) aufweist, wobei in dem Basiskörper zumindest ein Düsenkanal (16, 62, 73) vorgesehen ist, wobei sich der Düsenkanal zwischen der Zuströmseite und der Frontseite erstreckt und eine Sauerstoffdüse (19, 74) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Basiskörper aus einem Basiselement (14, 54, 69) und einem verzehrbaren Gehäuseelement (15, 55, 70) gebildet ist, wobei das Gehäuseelement mit dem Basiselement lösbar verbunden ist.
  2. Lanzenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwasserrohranordnung (13) einen Kühlwasserzuführkanal (20) und einen Kühlwasserrückstromkanal (21) ausbildet.
  3. Lanzenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwasserrohranordnung (13) ein Außenrohr (22) und ein Innenrohr (23) aufweist.
  4. Lanzenkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (22) mit dem Gehäuseelement (15, 55, 70) verbunden ist, und das Innenrohr (23) und das Sauerstoffrohr (12) mit dem Basiselement (14, 54, 69) verbunden sind.
  5. Lanzenkopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (22) und das Gehäuseelement (15, 55, 70) ein Gehäuse (29) des Lanzenkopfes (10, 53, 66) ausbilden.
  6. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (15, 55, 70) scheibenförmig ausgebildet ist.
  7. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (15, 55, 70) mit dem Basiselement (14, 54, 69) kraftschlüssig und/oder formschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schraubenverbindung (30, 31, 56, 57), verbunden ist.
  8. Lanzenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenverbindung (30, 31, 56, 57) eine Tellerfedereinrichtung (60, 61) umfasst.
  9. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Trennebene (41) von Basiselement (14, 54, 69) und Gehäuseelement (15, 55, 70) Dichtungen (50, 51, 52) angeordnet sind.
  10. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (11, 63, 67) zumindest eine Kühlwasserleiteinrichtung (36) aufweist, die einen von der Zuströmseite (17) zu einer Mittelachse (39) des Basiskörpers gerichteten Einströmkanal (37) und einen von der Mittelachse zur Zuströmseite gerichteten Ausströmkanal (38) aufweist, die miteinander verbunden sind, wobei der Ausströmkanal zwischenliegend dem Basiselement (14, 54, 69) und dem Gehäuseelement (15, 55, 70) ausgebildet ist.
  11. Lanzenkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmkanal (37) und der Ausströmkanal (38) mittels eines Kanalübergangs (40) miteinander verbunden sind, wobei der Kanalübergang außerhalb der Mittelachse (39) des Basiskörpers (11, 63, 67) und in einer Trennebene (41) von Basiselement (14, 54, 69) und Gehäuseelement (15, 55, 70) angeordnet ist.
  12. Lanzenkopf nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseelement (15, 55, 70) und/oder dem Basiselement (14, 54, 69) im Ausströmkanal (38) Strömungsleitprofile (42, 43, 44, 45) ausgebildet sind.
  13. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (11, 63, 67) eine Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen (36) und eine Mehrzahl von Düsenkanälen (16, 62, 73) aufweist, wobei die Düsenkanäle durch vom Basiskörper ausgebildete Düsenzwischenwände (46) beabstandet sind, und zur Ausbildung der Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen jeweils ein Einströmkanal (37) und ein daran anschließender Ausströmkanal (38) in den Düsenzwischenwänden ausgebildet sind.
  14. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmkanäle (37) und/oder die Ausströmkanäle (38) über einen im Basiskörper (11, 63, 67) ausgebildeten Ringkanal miteinander verbunden sind.
  15. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (11, 63, 67) eine achsensymmetrische oder eine rotationssymmetrische Düsenhülse (68) aufweist, die zumindest teilweise den Düsenkanal (73) ausbildet, wobei die Düsenhülse mit dem Basiskörper lösbar verbunden ist.
  16. Lanzenkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenhülse (68) in den Basiskörper (67) mittels einer Gewindeverbindung eingeschraubt ist.
  17. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkanal (16, 62, 73) im Querschnitt rund ist und eine Überschalldüse ausbildet.
  18. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkanal (16, 62, 73) einen sich in einer Strömungsrichtung erweiternden Expansionsabschnitt (47, 64) ausbildet, wobei eine Kanallänge des Expansionsabschnitts um 0 bis 60%, bevorzugt > 0 bis 40%, und besonders bevorzugt > 0 bis 20% im Verhältnis zu einer Kanallänge, die eine konvergente Strömung ausbilden kann, verkürzt ausgebildet ist.
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