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Vorrichtung zum Abdichten von Hauben oder ähnlichen, beweglichen,
heiße Gase ableitenden Teilen für metallurgische Öfen Die Erfindung bezieht sich
auf das Problem der Abdichtung von abgasführenden Hauben oder sonstigen, heiße Abgase
ableitenden Teilen für metallurgische öfen. Für diesen Zweck sind beispielsweise
heb- und senkbare Abgashauben bekannt, die mittels Wasser- oder Sandtassen abgedichtet
werden.
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In zahlreichen Anwendungsfällen, insbesondere bei Sauerstoff-Blaskonvertern
mit stark schwankender Gasentwicklung, sind derartige Dichtungen nicht befriedigend.
Bei den auftretenden starken Druckschwankungen sind bei Wassertassen große Wasserhöhen
erforderlich; außerdem tritt bei den hohen Temperaturen die Gefahr der Verdunstung
und des Leckwerdens auf. Es muß jedoch jede Beschädigung und die damit verbundene
Gefahr des Wasseraustrittes vermieden werden, weil die Reaktion von Wasser mit den
Konverterabgasen zu stark explosiven Prozessen im Kamin führen kann, abgesehen von
dem gefährlichen plötzlichen Auftreten großer Dampfmengen im Kamin dicht über dem
Konverter oder gar im Konverter selbst.
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Auch die Verwendung von Sandtassen führt oft zu Unzulänglichkeiten
und Betriebsstörungen, weil diese bei hohen Temperaturen durch den verhältnismäßig
groben Betrieb leicht verschmutzen oder verkrusten, so daß sie nicht mehr voll wirksam
sind.
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Um diese Nachteile zu beheben, ist bereits vorgeschlagen worden, eine
Konverterabgashaube mittels einer kompakten Ringdichtung aus einem elastischen Werkstoff
abzudichten. Diese Maßnahme ist jedoch für die Herstellung einer wirksamen Abdichtung
angesichts der rauhen Betriebsverhältnisse und der hohen Temperaturen nicht ausreichend.
Durch Formänderungen und Führungsungenauigkeiten ergeben sich beim Einfahren der
Hauben oder sonstigen Abgasfangvorrichtungen, insbesondere bei den großen vorkommenden
Dichtungsdurchmessern, die oft mehrere Meter betragen, erhebliche Schwankungen der
Abstände zwischen den jeweils abzudichtenden Bauteilen. Um diese starken Größenunterschiede
des Dichtungsspaltes auszugleichen, genügen lediglich aus elastischem Werkstoff
hergestellte Dichtungsringe nicht. Auch ist bei den hohen Temperaturen mit einer
Verhärtung des Dichtungswerkstoffes und einer Verringerung der Elastizität zu rechnen,
so daß keine völlige Dichtung mehr erzielt werden kann. Außerdem kann der ursprünglich
elastische, jedoch spröde und brüchig gewordene Werkstoff durch mechanische Beanspruchung
beim Hin- und Herschieben der Hauben leichter beschädigt oder zerstört werden.
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Zur Behebung dieser Nachteile wird, ausgehend von der bekannten Vorrichtung
mit einer ringförmigen Abdichtung, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß oberhalb der
bewegbaren Abgashaube eine oder mehrere mit elastischen Wänden versehene und somit
volumenveränderbare, in radialer Richtung mittels Innendruck aufblähbare, ringförmige
Kammern angeordnet sind, bei denen mindestens eine elastische Wand als Dichtung
dient. Im einfachsten Fall kann z. B. ein ringförmiger Schlauch als aufblähbare
Kammer gewählt werden.
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Bei dieser Ausführungsweise ist es möglich, zunächst die Abgashaube
oder dergleichen Bauteile in ihre Betriebsstellung zu fahren und dann erst durch
Einblasen des Druckmittels die Dichtungskammern aufzublähen und an den abzudichtenden
Flächen zur Anlage zu bringen. Damit wird eine mechanische Beanspruchung des Dichtungswerkstoffes
durch das Hin- und Herschieben oder Einfahren in die Betriebsstellung der Abgashaube
vermieden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß als Außenwand
der Kammer am Kamin federnd nachgiebige Flächen anliegen, die durch den Innendruck
in der Kammer gegen den Kamin abdichten. Dadurch wird einerseits eine Schonung des
elastischen Werkstoffes der Kammern erreicht, weil beim Verschieben jede Reibung
vermieden wird, da durch die Federwirkung beim Nachlassen des elastischen Druckes
die Kaminwände von der Dichtfläche abgehoben werden.
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Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die aufblähbare,
ringförmige Kammer mit kaltem Preßwasser oder gekühlten Gasen als den Preßdruck
liefernde Mittel beaufschlagbar. Dadurch wird der elastische Werkstoff der Ringkammer
gegen den ungünstigen Einfluß der hohen Temperaturen geschützt. Um ein leichtes
Verschieben der Abgashaube gegenüber
dem Kamin zu ermöglichen,
wird beim praktischen Betrieb so verfahren, daß nur beim Stillstand der Haube in
der Betriebsstellung die Dichtungskammer gefüllt wird, während beim Verschieben
der Haube oder des sonstigen Bauteiles der Druck in der Dichtung vermindert oder
ganz abgelassen wird, so daß diese nur noch lose anliegt und nicht unter der Druckwirkung
verschoben werden muß.
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Die weitere Anordnung kann auch so getroffen sein, daß gemäß einem
weiteren Erfindungsmerkmal besondere Steuerungen für den Innendruck im Kammerraum
und für die Bewegung der Haube so miteinander gekuppelt sind, daß bei einer Haubenbewegung
der Druck in der Kammer vermindert und nach der Bewegung der Druck wieder auf normale
Höhe gebracht wird.
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Bei großen Dichtungsdurchmessern kann es sich als zweckmäßig erweisen,
gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal, statt einer aus elastischem Werkstoff gebildeten
Ringkammer, z. B. einen Schlauch, eine Kammer mit einer Membran als elastischer
Dichtfläche vorzusehen, die sich an der der Dichtungsfläche zugehörigen Seite der
Ringkammer befindet.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal sieht vor, daß die Membran oder der
Schlauch mit einer Asbestisolation hinterlegt ist, um die Oberfläche des Werkstoffes
vor zu großer Erwärmung zu schützen.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht noch darin, daß in
dem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Kamin und der Abgashaube unterhalb der
Dichtflächen eine Leitung mündet, die in diesen ein inertes Gas, z. B. Stickstoff,
einbläst. Dadurch kann die Dichtwirkung verbessert werden, und es kann insbesondere
während der Zeitdauer des Verschiebens der Haube eine gewisse Abdichtung erreicht
werden.
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Eine vorteilhafte Maßnahme der Erfindung besteht noch darin, daß an
der Haubeninnenseite ein in den Zwischenraum zwischen dieser und dem Kamin einragender
Schaber, Bürste od. dgl. angeordnet sein kann, zu dem Zweck, daß beim Heben oder
Senken der Haube die Außenflächen des Kamins von Schlakkenansätzen oder Fremdkörpern
freigehalten werden, um die Wirksamkeit der Dichtung nicht zu beeinträchtigen oder
diese zu beschädigen.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Vorrichtung nach der Erfindung
noch in einer Kombination einer oder zweier nebeneinanderliegender aufblähbarer,
ringförmiger Schlauchdichtungen innerhalb einer Sand- oder Flüssigkeitstasse in
der Weise bestehen, daß eine am Kamin befestigte abgebogene und in die Tasse einragende
Dichtungswand an der einen oder zwischen die beiden Schlauchdichtungen vorbei- bzw.
hindurchgeführt ist.
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Es ist ohne weiteres möglich, mehrere Dichtungen dieser Art hintereinander
anzuwenden. Auch ist eine Hintereinanderschaltung der Abdichtung nach der Erfindung
und einer Flüssigkeits- oder Sandtasse möglich. Dies hat den Vorteil, daß bei guter
Wartung der Dichtflüssigkeit oder des Sandes eine zusätzliche Abdichtung erzielt
wird. Sollte aber die Abdichtung durch die Flüssigkeit oder den Sand doch einmal
versagen, so ist keinerlei Explosion zu befürchten, viehmehr wirkt dann noch immer
die aufblähbare Dichtung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bewegliche Abgashaube mit der Dichtung
nach der Erfindung; F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform.
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An dem Konverterkamin 1 ist eine bewegliche Haube 2 über dem angedeuteten
Konvertergefäß 3 angeordnet. Diese Haube ist mittels einer nicht dargestellten Hubvorrichtung
heb- und senkbar. Der Zwischenraum 4 zwischen Haube 2 und Kaminschacht
1 wird nach oben hin durch die auf der Haube 2 angeordnete Dichtung
abgeschlossen. Diese besteht im wesentlichen aus einem Schlauch oder sonstigen aufblähbaren
Ring 5, der sich auf der einen Seite gegen ein Widerlager 6 legt,
das an der Haube 2
befestigt ist. Nach der anderen Seite ist die Schlauchwand
6a, ähnlich einer Membran, frei beweglich, so daß sie gegen die Außenwand des Schachtes
1 gedrückt wird, sobald im Innern des Schlauches 5 ein Druck wirkt. Damit
die Membran 6 a nicht durch die Hitze des Kamins 1 zerstört werden kann,
wird sie mit einer Isolation 7, z. B. aus Asbest od. dgl., versehen. Außerdem kann
noch ein federartig wirkender mechanischer Schutz 8 angebracht werden.
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Durch eine Leitung 9 wird dem Innern des Schlauches 5 Druckmittel
zugeführt. Dieses Druckmittel kann z. B. Wasser sein, das im ständigen Kreislauf
und unter Druck zur Ringkammer 5 hin und wieder von ihr fortgeführt wird. Das Druckmittel
wirkt dann zugleich als Kühlmittel. Statt einer Flüssigkeit kann auch ein Gas als
Druckmittel benutzt werden, das gegebenenfalls wiederum zugleich als Kühlmittel
fungiert.
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Die Steuerung des Druckmittels wird in Abhängigkeit von der Heb- und
Senkvorrichtung gebracht, derart, daß jedesmal beim Einschalten der Heb- und Senkvorrichtung
der Druck aus dem Ringraum 5 abgelassen wird, so daß die Membran 6 a nicht mehr
gegen die Außenfläche des Schachtes 1 drückt und daher die Haube 2 in senkrechter
Richtung bewegt werden kann, ohne daß die Dichtung 6 a durch Reibung am heißen Kamin
leidet.
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Um mit Sicherheit ein Abheben der Mambran 6 a von der Dichtfläche
zu erreichen, können Federn eingebaut sein, die einerseits kräftig genug sind, um
die Membran von der Dichtfläche abzuheben, die andererseits aber schwach genug sind,
um von der Membran gegen die Schachtwand gedrückt zu werden, sobald dem Ringraum
5 Druckmittel zugeleitet ist. Die Bewehrung 8 kann zu diesem Zweck federnd
ausgebildet werden oder aus einzelnen Federn bestehen.
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Zusätzlich zu der genannten Dichtung kann noch ein Schutzgas in den
Raum vor der Dichtung eingeleitet werden, z. B. kann durch die Leitung
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Stickstoff in den Raum 11 eingeblasen werden. Dieser Schutzgasmantel kann
zusätzlich dauernd wirksam sein, er kann aber auch nur für die Zeit eingeschaltet
werden, solange die Dichtung drucklos gemacht wird.
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Eine Schab- oder Kratzeinrichtung 12 dient dazu, beim Heben
oder Senken der Haube 2 die Außenfläche des Kamins 1 sauberzuhalten, so daß
nicht etwa Schlackenansätze oder Fremdkörper die Wirksamkeit der Schlauchdichtung
beeinträchtigen oder die Dichtung zerstören können.
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Bei der Ausführung nach F i g. 2 taucht eine am Schacht 1 befestigte
seitliche Verlängerung 15 in eine Sand-16 oder Flüssigkeitstasse 20, und
zwar zwischen zwei Schlauchdichtungen 17, 18, die in der Zeichnung
nur
angedeutet sind und entweder als regelrechte Schläuche oder als Ringraum mit Membran,
entsprechend Fi g.1, ausgebildet sein können. Sie werden in der gleichen Weise betätigt
wie der Schlauch 5 nach F i g. 1 und legen sich gegen Widerlager 19, die an der
Wandung der Sandtasse 16 abgestützt sind. Die Flüssigkeitstasse 20 sitzt
auf dem Oberrand der heb- und senkbaren Glocke 2. Während die Blähdichtungen 17,18
jedesmal beim Heben oder Senken der Haube 2 drucklos gemacht werden, bleibt die
Dichtung durch das in der Flüssigkeitstasse 20 befindliche Dichtungsmittel dauernd
erhalten. Der Schacht 1 ist so weit heruntergezogen, daß er in jeder Stellung die
Sandtasse 16, Schlauchdichtungen 17,18 und Verlängerung 15 gegen zu
starke Wärmeeinwirkungen schützt.
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Werden zwei Dichtungen 17,18 verwendet, so können sie gleichzeitig
mit Druckmittel beaufschlagt werden, das durch die Leitungen 9 zugeführt wird. Die
membranartige Ausbildung hat den Vorzug, daß die Volumenvergrößerung in der Hauptsache
nach einer Seite hin erfolgt, so daß sich die Dichtung mit Sicherheit auf einen
großen Teil der Dichtungsfläche anlegt.
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Der aufbl'ähbare Schlauch kann aus natürlichem oder künstlichem Gummi
oder sonstigen Kunststoffen bestehen. Bei der Verwendung von Membranen können auch
entsprechend elastisch ausgebildete Metallkörper Verwendung finden. Nötigenfalls
kann die Anpassungsfähigkeit der Membran noch durch Einarbeiten von Wellen vergrößert
werden.