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Umstelleinrichtung für eine regenerativ beheizte Koksofenbatterie
Die Erfindung betrifft eine Umstelleinrichtung für -eine regenerativ beheizte Koksofenbatterie,
wobei die Hähne, Ventile usw. der einzelnen öfen durch hydraulisch betriebene, über
eine Steuertmg gespeiste Arbeitszylinder betätigt werden.
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Es ist bekannt, bei regenerativ beheizten Koksofenbatterien die Umstelleinrichtung
für die Gashähne und die Abhitzeventile jeder Ofenseite zu
Gruppen zusammenzufassen,
indem man die Hähne bzw. Ventile mit Gestängen untereinander verbindet und an Stelle
des sonst -üblichen maschinellen Antriebs einfach einen hydraulischen Antrieb setzt.
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Die Schwäche dieser Anordnung liegt in der zentralen Anordnung und
Verwendung einer einzigen Umstelleinrichtung für die ganze -Batterie, wodurch die
Vorzüge des hydraulischen Antriebes hinsichtlich Anordnung und Betreibungsmöglichkeit
nicht ausgenutzt werden.
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Für die gruppenweise nacheinander erfolgende Betätigung der Umstellorgane
von Regenerativ-Koksofenbatterien wurden auch schon druckmittelbetätigte Bewegungseinrichtungen
vorgesehen, die aus Kolbenzylindern, vorzugsweise aus Mehrfachmembranen, bestehen
und durch gemeinsame Druckmittelleitungen verbunden sind und ebenfalls eine gruppenweise
Betätigung von Umstellorganen ermöglichen.
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Der Mangel dieser Einrichtungen besteht darin, daß sie verhältnismäßig
kompliziert und kostspielig sind, da jeweils zum öffnen und auch zum Schließen von
Gashähnen je ein hydraulischer Zylinder und auch zum öffnen der Abhitzeventile
- und gleichzeitigem Schließen der Luftklappen - ein hydraulischer
Zylinder benötigt wird; nur das Schließen der Abhitzeventile erfolgt durch deren
Eigengewicht, gegebenenfalls noch mittels zusätzlicher Federkraft.
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Auch eine Sicherung der Umsteuerungseinrichtung von Regenerativ-Koksöfen
gegen programmwidriges Weiterschalten der Steuerorgane wurde schon durch Anordnen
von elektrischen Kontakten, insbesondere an den Gashähnen, erzielt, wobei im Fall
eines Fest-Idemmens eines Hahnes der Ausfall akustisch oder optisch angezeigt wird
und eine Verbindung der elektrischen Störungsleitung mit der Steuereinrichtung bewirkt,
daß ein Umschalten erst nach Beheben einer eventuellen Störung erfolgen kann.
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Eine selbsttätige Steuerung zur nacheinander erfolgenden Betätigung
der Absperrorgane von Winderhitzem ist bekannt. Man erreicht sie dadurch, daß die
Antriebszylinder der Absperrorgane unter Einschaltung je eines Umschaltorgans
parallel an eine Druckmittelzuleitung angeschlossen sind und ein Umschaltorgan jeweils
von Hand betätigt wird, die anderen aber durch je einen Steuerzylinder betätigt
werden, wobei die Steuerzylinder durch ein zusätzliches Schaltorgan, dessen Umsteuerung
durch die Bewegung des vorangehenden Absperrorgans erfolgt, an die Druckmittelzuleitung
angeschlossen wird.
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Diese Vorrichtung ist, da sie für alle Absperrorgane, die nacheinander
betätigt werden, je einen Arbeitszylinder, einen Steuerzylinder und zwei
Umstellhähne vorsieht, sehr aufwendig.
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Im Koksofenbau ist eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, die bewirkt,
daß bei Abfall des Gasdruckes ün Beheizungssystern das Gas- und Luftsystein mittels
der Umstellwinde gegeneinander abgeschlossen wird.
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Ihr Mangel besteht darin, daß bei Ausfall der Umstelleinrichtung auch
das Abschließen der beiden Systeme gegeneinander nicht erfolgt.
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Es wurde gefunden, daß die Mängel und Unsicherheiten der bisher bekannten
Vorrichtungen vermieden werden, wenn die zentral gesteuerte Druckmittelbetätigung
des Arbeitszylinders für die Gashähne einer Ofenseite über einen Druckspeicher zu
deren öffnung und die Rückbewegung des drucklosen Arbeitszylinders mittels eines
Gegengewichtes unter Rücklauf des Druckmittels in einen Vorratsbehälter zu deren
Schließung vorgesehen ist, während zur öffnung der Abhitzeventile einer Ofenseite
und Schließung der Luftklappen einer Ofenseite ein gemeinsamer, gleichfalls zentral
gesteuerter druckmittelbetätigter Arbeitszylinder vorgesehen ist, dessen drucklose
Rückbewegung mittels eines Gegengewichtes unter Rücklauf des Druckmittels in den
Vorratsbehälter zum Schließen der Abhitzeventile und öffnen der Luftklappen dient,
wobei elektrische Kontakteinrichtungen an dem Gestänge der Arbeitszylinder in Verbindung
mit Sperrelais in der zentralen Steuerung zur Sicherung der Folgerichtigkeit der
Umstellung angeordnet sind, und daß in jeder Druckflüssigkeitsleitung, die von der.
Steuervorrichtung
zu den Arbeitszylindern der Gashähne geht, Dreiwegehähne,
die durch den Druck des Ofenbeheizungsgases gesteuert werden, so angebracht sind,
daß bei Minderung des Gasdruckes die für die geöffnet gehaltenen Gashähne bestehenden
Rohrleitungswege der Druckflüssigkeit zwischen Seuervorrichtung und Arbeitszylindern
gesperrt und für die Flüssigkeit aus diesen Arbeitszylindern nach einer Ableitung
hin geöffnet werden und dadurch für die Zylinder die Rückbewegung eingeleitet wird.
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Jeder einzelne Arbeitszylinder empfängt durch eine bei jedem Umstellvorgang
einzustellende Schaltvorrichtung einen von einem Druckspeicher herangeführten Druckflüssigkeitsstrom,
der den einzelnen Zylindern zu gegebenen, durch den Umstellvorgang bedingten Zeitpunkten
zugeführt und aus ihnen nach Arbeitsleistung später durch die mittels Gegengewichte
erzeugte Rückbewegung wieder abgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist für
die ganze Anlage nur eine einzige zentrale Schaltvorrichtung für die Druckflüssigkeitsströme
erforderlich, wodurch die Umstelleinrichtung einfacher und bequemer zu steuern ist
als bekannte Umstelleinrichtungen.
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Zum Einleiten und Beginn eines Umstellvorganges kann nach einem weiteren
Erfindungsmerkmal die als Steuergerät dienende Schaltvorrichtung von Hand erst dann
ausgelöst werden, wenn vorher eine oder mehrere »Wachsamkeitstasten« bedient worden
sind, die in den Meistergängen der Maschinenseite und der Koksseite der Batterie
angebracht sind. Dadurch sind die Düsenwärter gezwungen, sich vor dem Einschalten
des Umstellvorgariges zu überzeugen, daß keine Hindernisse den Schaltvorgang stören.
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Um bei einer Betriebsstörung der hydraulisch betätigten Umstelleinrichtung
das Weiterarbeiten derselben zu sichern, kann die Steuerung durch eine ausrückbare
Kupplung oder einen Freilauf von dem sie antreibenden Motor getrennt und auf Handbetrieb
umgestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung treten zur Sicherung der Folgerichtigkeit
der Umstellung z. B. die Arbeitszylinder für die Umstellung der Gashähne erst dann
in Tätigkeit, wenn vorher bereits gewisse Umstellungen z. B. an den Abhitzeventilen
mit den dafür angeordneten Arbeitszylindem erfolgten, wofür an dem Gestänge elektrische
Kontakteinrichtungen in Verbindung mit Sperrelais in der zentralen Steuerung angeordnet
sind. Die Steuerung kann z. B. so ausgeführt sein, daß das in bekannter Weise
etwa die Gashähne betätigende Gestänge od. dgl. mit elektrischen Kontakteinrichtungen
versehen ist, die erst bei einer gewissen Endstellung des Gestänges mit anderen
fest angeordneten Kontakten in Berührung kommen und dadurch über die Steuereinrichtung
die Betätigung, z. B. der Luftklappen, einleiten.
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Die dem Erfindungsgedanken eigentümliche zentrale Steuerung der Druckflüssigkeitsströme
gibt ferner die vorteilhafte Möglichkeit, die neue Einrichtung mit einer sogenannten
Gasmangelsicherung zu versehen, so daß bei Minderung oder gänzlichem Ausfall des
Druckes des verfügbaren Ofenheizgases die Gashähne geschlossen werden und so der
Zustrom von Heizgas und damit die Beheizung der gesamten Ofenbatterie mit sofortiger
Wirkung abgestellt und erst nach Beseitigung der Störung wiederaufgenommen wird.
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Die Gasmangelsicherung besteht darin, daß in die Verbindungsleitungen,
welche den Arbeitszylinder zur Betätigung der Gashähne auf der Maschinenseite und
den Arbeitszylinder für die Gashähne der Koksseite mit dem Steuergerät verbinden,
Dreiwegehähne angeordnet sind, die durch den Druck in der Gashauptleitung gesteuert
werden. Die beiden Dreiwegehähne sind so angeordnet, daß sie bei normalem Druck
in der Gashauptleitung die Rohrleitungsverbindung zwischen den Arbeitszylindem für
die Gashähne und dem Steuergerät offen halten, aber bei Druckminderung oder Druckausfall
diese Verbindung schließen und dafür die Rohrleitungsverbindung der Arbeitszylinder
zum drucklosen Rücklaufbehälter öffnen. Dadurch erfolgt unter Rücklauf der Druckflüssigkeit
in den drucklosen Rücklaufbehälter die Rückbewegung der Zylinderkolben und des Gestänges
und damit Schließung der Gashähne.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich der weitere Vorteil,
daß bei Minderung oder gänzlichem Ausfall des Druckes des verfügbaren Ofenheizgases
das Schließen der Gashähne und Abhitzeventile auch dann mit Sicherheit erfolgt,
wenn das Druckmittel aus irgendeinem Grunde ausgefallen ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung hat, da für jedes Gestänge, das jeweils
die Gashähne oder Abhitzeventile einer Ofenseite verbindet, je ein Arbeitszylinder
od. dgl. vorgesehen ist, den weiteren Vorteil, daß die sonst üblichen und notwendigen,
höchst unbequemen Verkupplungen verschiedener Stangen, Seilzüge usw. für die beiden
Ofenseiten, die durch eine einzige zentrale Umstellmaschine bedingt sind, wegfallen.
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Jedem der beiden Arbeitszylinder für die Gashähne und für die Abhitzeventile
jeder Ofenseite ist eine besondere, örtlich wie betrieblich begrenzte Umstellungsaufgabe
innerhalb des Gesamtsystems zugewiesen, woraus sich der weitere Vorteil einer außerordentlich
wertvollen Vereinfachung und übersichtlichkeit des Gesamtbetriebes ergibt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet durch die Verwendung von hydraulischen
Arbeitszylindern, von denen sozusagen jeder einzelne eine Antriebsmaschine ist,
außerdem die Möglichkeit, als Antriebskräfte getrennte Druckflüssigkeitsströme in
beliebiger Zeiteinteilung und Raumanordnung den einzelnen Antriebsmaschinen zuzuführen,
wodurch die Beweglichkeit des gesamten Systems gegenüber bekannten wesentlich verbessert
wird.
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Die Umstelleinrichtung gemäß der Erfindung ist schematisch in der
Zeichnung dargestellt, die dem Wesen nach ein Plan für die Anordnung einerseits
der verschiedenen Umstellorgane (Gashähne, Luft-und Abhitzeklappen), andererseits
für die Führung und die zentrale Steuerung des Druckflüssigkeitsstromes innerhalb
des Gesamtsystems ist.
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In dem Zeichnungsplan möge M die Maschinenseite und K die Koksseite
einer Koksofenbatterie sein. Mit 13 sind die auf beiden Ofenseiten vorhandenen
Gashähne der einzelnen öfen und mit 14 die beiderseits jedem Ofen zugeordneten Abhitzeventile
mit den Luft- und Abhitzeklappen 26,27 bezeichnet; 11 sind die jeweiligen
gemeinsamen Gestänge der Gruppen, und 12 sind die Gegengewichte. Zur hydraulischen
Einrichtung gehören die erfindungsgemäß mit den Gestängen gekuppelten Arbeitszylinder
7,8,9 und 10, die Elektropumpe 2 und Fußpumpe 3 für die Druckflüssigkeit,
der Druckflüssigkeitsspeicher
5, das Steuergerät
6 und der Rücklaufbehälter 1. Mit 4 sind Rückschlagventile und mit
16,
17 Dreiwegehähne (Vorrichtungen für eine Gasmangelsicherung) bezeichnet.
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Aus dem Rücklaufbehälterl fließt die Betrielisflüssigkeit zur Elektropumpe
2 bzw. - bei deren Ausfall - zu einer parallel geschalteten Fußpumpe
3,
von da über Rückschlagventile 4 zu einem Druckflüssigkeitsspeicher
5. Von hier aus fährt eine Druckleitung 21 zu der als Steuergerät dienenden
Schaltvorrichtung 6, die unter Innehaltung der Zwischenpausen die Umsteuerventile
für die einzelnen Druckzylinder 7 bis 10 (Servomotoren) bzw. die zu
ihnen führenden Verbindungsleitungen 22, 23, 24, 25 steueft Zur Sicherheit
ist am Druckflüssigkeitsspeicher 5
noch ein Rücklaufrohr
15 zum Rücklaufbehälter 1
vorgesehen.
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Das Steuergerät 6 ist mit einem Handrad 18 versehen,
durch das der Umschaltvorgang von Hand eingeleitet und vom Motor 20 durchgeführt
wird. Um bei einer Betriebsstörung der Steuervorrichtung das Weiterarbeiten derselben
zu sichern, ist zwischen dem Steuergerät 6 und seinem Antriebsmotor 20 eine
ausrückbare Kupplung oder ein Freilauf 19 angeordnet, wodurch der Antrieb
des Steuergerätes auf Handbetrieb umgestellt werden kann. Die Gasmangelsicherungen
sind mit einer auf den Druck in der Gashauptleitung als Impuls ansprechenden Einrichtung,
z. B. einem Manometer, derart mit einer unter dem Druck beweglichen Membran verbunden,
daß bei Minderung oder Ausfall des Gasdruckes die Sicherungseinrichtung in denjenigen
Zustand einfällt, wie dies durch die Stellung des Dreiwegehahns 16 in der
Verbindungsleitung 24 angedeutet ist.
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Dann wird die Druckflüssigkeit aus dem Arbeitszylinder 8 der
Gashähne über den Dreiwegehahn 16
durch das herabsinkende zugeordnete Gegengewicht
12 in den Rücklaufbehälter 1 gedrückt: und dadurch die Gashähne
13 der Maschinenseite M, die an dem Gestänge 11 hängen, geschlossen.
Gleichfalls bleiben die Gashähne auf der Koksseite K ebenfalls geschlossen, da durch
diesen Vorgang ihr Arbeitszylinder 7 nicht berührt wird. Solange der Druck
in der Gashauptleitung der Ofenbeheizung normal aufrechterhalten ist, sind beide
Dreiwegehähne so gestellt, daß sie die Rohrleitungsverbindung der beiden Arbeitszylinder
7, 8 mit dem Steuergerät 6 offen und die Verbindung zum Rücklaufbehälter
1 geschlossen halten.
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Als Druckflüssigkeit genügt die Verwendung von Transformatorenöl,
da in den Meistergängen und am Batteriekopf weder besonders niedrige Temperaturen
noch überhaupt große Temperaturschwankungen vorkommen. Der Druckflüssigkeitsspeicher
5 weist zweckmäßig eine solche Größe auf, daß bei voller Füllung mindestens
drei Umstellungen ohne zusätzliches Aufpumpen ausgeführt werden können. Die Elektropumpe
2 ist so bemessen, daß sie innerhalb einer Umstellperiode den gesamten Druckvorratsbehälter
auffüllen kann, also bei der angegebenen Ausführung nur höchstens über ein Drittel
der Umstellperiode in Betrieb zu sein braucht. Zweckmäßig wird je ein Ein-
und Ausschalter vorgesehen, der die Elektropumpe ein- bzw. ausschaltet, sobald der
Drückflüssigkeitsspeicher bis zu einem Drittel geleert bzw. ganz gefüllt ist.
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Dadurch, daß der Energievorrat im Druckflüssigkeitsspeicher während
der Schaltpausen nur langsam ergänzt zu werden braucht, genügt für den Antrieb der
Elektropumpe eine Leistung von rund 0,04 kW.
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Wie bei jeder hydraulischen Betätigung erfolgt die Bewegung für jede
beteiligte Gruppe weich und gleichmäßig. Durch die gewählte Anordnung besteht auch
leicht die Möglichkeit, den Ablauf der Umstellvorgänge zu variieren, was vornehmlich
bei Schwachcrasbeheizung von Interesse ist.
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An Hand der Zeichnung wird ein Umstellvorgang bei Beheizung des Koksofens
mit Starkgas beispielsweise erläutert.
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Unter der Voraussetzung, daß beide Dreiwegehähne so gestellt sind
wie Hahn 17, zeigt die Zeichnung die Situation zwischen zwei Umstellvorgängen.
Über das Steuergerät 6 und entsprechende Verbindungsleitungen stehen die
Arbeitszylinder 8,9 mit dem Druckflüssigkeitsspeicher 5 und die Arbeitszylinder
7 und 10 mit dem drucklosen Rücklaufbehälter 1 für Druckflüssigkeit
in Verbindung. Dadurch sind auf der Maschinenseite des Koksofens die Starkgashähne
und auch die Luftklappen26 an den Abhitzeventilen geöffnet, die Verbindungen der
Abhitzeventile zum Kamin aber sind durch die herabgelassenen Ventilkegel
27 geschlossen. Auf der Koksseite sind entsprechend die Starkgashähne und
die Luftklappen an den Abhitzeventilen geschlossen, die Verbindungen der Abhitzeventile
durch angehobene Ventilkegel 27 zum Kamin aber sind geöffnet.
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Die als Steuergerät dienende Schaltvorrichtung 6
wird zum Einleiten
und Beginnen einer Umstellung von Hand ausgelöst, was zweckmäßig erst nach Drücken
einer oder mehrerer Wachsamkeitstasten (nicht gezeichnet), von denen vorteilhaft
je eine in den Meistergängen der Maschinenseite und der Koksseite angeordnet
ist, erfolgen kann.
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In einer bestimmten Stellung stellt das Steuergerät eine Verbindung
zwischen Arbeitszylinder 8 und dem drucklosen Rücklaufbehälter
1 her, so daß mittels der am Gestänge angeordneten Gegengewichte unter Rücklauf
der Druckflüssigkeit aus dem Arbeitszylinder 8 in den Sammelbehälter das
Gestänge sich zurückbewegt und die Starkgashähne auf der Maschinenseite geschlossen
werden.
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Erst nach erfolgter Schließung der Starkgashähne der Maschinenseite
erlaubt eine nicht dargestellte elektrische Kontakteinrichtung am Gestänge in Verbindung
mit Sperrelais im Steuergerät die Fortsetzung des Umstellvorganges.
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Nach einer vom Steuergerät eingehaltenen Zwischenpause stellt dieses
die Verbindung zwischen dem Druckflüssigkeitsspeicher 5 und dem Arbeitszylinder
10 her, so daß das Druckmittel in den Zylinder 10 einströmt, den Kolben
und das Gestänge 11 bewegt und so auf der Maschinenseite die Luftklappen
der Abhitzeventile geschlossen werden und die Verbindung der Abhitzeventile zum
Kamin geöffnet wird. Gleichzeitig verbindet aber das Steuergerät 6 Arbeitszylinder
9 mit dem drucklosen Rücklaufbehälter 1, so daß mittels der Gegengewichte
die Rückbewegung des Zylinderkolbens und des Gestänges unter Rückströmung
des Druckmittels in den Rücklaufbehälter bewirkt und auf der Koksseite die Verbindung
der Abhitzeventile zum Kamin geschlossen wird und die Luftklappen an den Abhitzeventilen
geöffnet werden.
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Erst in Endstellung beider Gestänge erlauben darauf angeordnete Kontakteinrichtungen
in Verbindung mit Sperrelais in der zentralen Steuerung (ebenfalls
ilicht
dargestellt), daß das Steuergerät 6 nach Einhältung einer Pause die Verbindung
zwischen Arbeitszylinder 7 und dem Druckmittelspeicher 5
dffnet und
unter Einströmen des Druckmittels in den Zylinder das Gestänge bewegt wird und so
die Starkgashähne auf der Koksseite geöffnet werden.