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Diffusor zu Haubenglühöfen für Schutzgasbetrieb Die Erfindung betrifft
einen Diffusor zu Haubenglühöfen für Schutzgasbetrieb, bestehend aus einer Bodenplatte
und einer Deckplatte zur Aufnahme von Glühgutbunden und zwischen diesen Platten
verlaufenden Rippen.
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In Haubenglühöfen mit Schutzgasbetrieb kommt der Ausbildung des die
zu glühenden Gutbunde tragenden, aus Boden- und Deckplatte bestehenden Diffusors
mit dem darin untergebrachten Umwälzgebläse eine besondere Bedeutung zu, um möglichst
optimale Strömungs- und Arbeitsverhältnisse zu erreichen. Es ist hierzu bekannt,
in einer Bodenplatte einen Umwälzventilator konzentrisch zur Ansaugöffnung anzuordnen
und die Leitkanäle von dieser Ansaugöffnung bis zum Rostrand und von hier nach oben
zu führen. An einem anderen Ofen ist es auch bekannt, diese Kanäle bogenförmig nach
oben umzulenken. In der Regel verlaufen die Leitkanäle bogenförmig nach außen, wobei
bei etwa gleichbleibender Stärke der Zwischenwände des Leitapparates sich große
Erweiterungen in der Kanalbreite ergeben. Diese übermäßige Kanalerweiterung führt
zu ungünstiger Verlangsamung der Schutzgasströmung und unter Einwirkung der starken
Wandkrümmungen auch zur erhöhten Wirbelbildung. Um diese ungünstigen Erscheinungen
zu vermindern, hat man schon Zwischenrippen entlang der Außenzonen der Leitkanäle
zu deren Unterteilung vorgesehen. Hierdurch konnten aber die Verhältnisse nicht
merklich verbessert werden, weil die kurzen und dünnen Zwischenwände die Kanalquerschnitte
nicht entscheidend verändern, vielmehr die zusätzlichen Wände zur weiteren Wirbelbildung
anregen. Ein anderer Diffusor für Haubenglühöfen bildet die Kanäle in einem ersten
Abschnitt mit geraden Rippenwänden aus, die dann aber wieder umgelenkt werden, um
einen radialen Austritt des Schutzgases zu erreichen. In einem Abstand vom Gebläse
wechseln die langen Hauptrippen mit kürzeren Zwischenrippen ab, so daß in diesem
Bereich sich in waagerechter Richtung stetig erweiternde Kanäle vorliegen. Durch
Berücksichtigung der strömungstechnischen Verhältnisse wird dieser Diffusor zwar
in diesem Abschnitt einen weitgehend gleichmäßigen und beruhigten Gasstrom gewährleisten,
jedoch wird dieser Vorteil durch die starke Umlenkung der Leitkanäle nahe den Austrittsöffnungen
wieder aufgehoben, insbesondere dann, wenn diese Austrittsöffnung noch stark eingeengt
ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber einen Diffusor für mit Schutzgas
arbeitende Haubenglühöfen zu schaffen, der jegliche ungünstige Beeinflussung der
Gasströmung in bezug auf Strömungsverluste und Wirbelbildung vermeidet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Diffusor gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die sich in senkrechter und waagerechter Richtung stetig erweiternden
Kanäle fast bis zu den Ausblasöffnungen durch gerade Wände begrenzt sind und gerade
Längsmittellinien aufweisen.
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Vorteilhaft weisen diese Kanäle rechtwinkligen Querschnitt auf, und
der Erweiterungswinkel beträgt 6 bis 8°.
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Mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Leitkanälen läßt sich eine wirbelfreie
Strömung nach oben erreichen. Es besteht somit keinerlei Gefahr der Mitnahme von
Sand aus der Sandtassenabdichtung. Die Strömungsverluste sind optimal niedrig, weil
dieser Kanal die Strömungsgesetze verwirklicht. Die gegenüber einem exakt radialgerichteten
Austritt sich ergebende Strömungsabweichung beeinflußt die Schutzgasströmung entlang
der Gutbunde nicht. Die geradlinige Gestaltung der Kanäle vereinfacht auch den Aufbau
und die Gestaltung der Boden- und Deckplatte, wobei vor allem die sich ergebende
dreieckige Form der Rippen als günstige Auflager für hohe Belastungen dienen können.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Diffusors gemäß
der Erfindung. Es stellt dar
F i g. 1 einen Querschnitt eines Teiles
eines Glühofenrostes, F i g. 2 eine Draufsicht zur F i g. 1, teilweise geschnitten
im vergrößerten Maßstab, F i g. 3 einen Schnitt von noch größerem Maßstab entlang
der Linie IH-III der F i g. 2.
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Der Ofenboden 1, von welchem ein Teil in der F i g. 1 gezeigt ist,
weist an seiner Oberfläche eine Vertiefung 2, die von einer Mulde 3 umgeben ist,
und einen Sockel 4 mit aufstehenden Wänden und einem die Spulen tragenden Diffusor
5 an ihrer Oberfläche auf. Eine Sandschicht 6 ist über den Boden der Vertiefung
2 gestreut, eine weitere Sandschicht 7 füllt die Mulde 3 aus.
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Der Diffusor besteht aus zwei übereinanderliegenden Ringplatten, nämlich
einer schüsselförmigen Bodenplatte 8, welche auf der Oberfläche des Sockels sitzt,
und einer Deckplatte 9, welche innerhalb der ersteren angeordnet ist.
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Die Oberfläche des Randabschnittes der Bodenplatte 8 ist nach aufwärts
gebogen nach einer Kurve von vorbestimmtem Radius, dessen Mittelpunkt in der Ebene
der Randkante oder der Öffnung der Platte liegt, während die Unterseite dieser Platte
flach ist und konzentrisch auf der Decke des Sockels 4 aufliegt, wo sie befestigt
sein kann, so daß der ganze Diffusor über dem Niveau der Sandschicht 6 liegt.
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In der Nähe des aufwärts gerichteten Randes sind Öffnungen 10 und
11 durch die Bodenplatte vorgesehen, so daß während des Ofenbetriebs Schutzgas aus
dem Einlaßrohr im Sockel (nicht gezeigt) durch eine dieser Öffnungen und eine damit
übereinstimmende Öffnung 12 in der Deckplatte eingeführt werden kann zur Zirkulation
im Innern einer zylindrischen Haube 13, deren Öffnung den Sockel umgibt und die
in der Sandschicht 6 eingebettet ist. Die andere der beiden Öffnungen und eine angepaßte
Öffnung 14 in der Deckplatte dienen zum Ausströmen von überschußgas aus der Haube
durch den Diffusor und einem Ableitungsrohr (nicht gezeigt) im Sockel.
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Eine kreisförmige und konzentrische Aussparung 15 im Mittel der Bodenplattenoberfläche
hat einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des äußeren Umfanges eines Gebläses
16, das im Diffusor angeordnet ist. An eine konzentrische Erweiterung
17 im Mittel des Bodens dieser Aussparung schließt eine Bohrung 18 im Sockel
zur Aufnahme der Gebläsetriebwelle 19 an, welche sich in das Innere der Bodenplatte
von einem Gehäuse 20 an der Unterseite des Ofenrostes erstreckt.
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Die Deckplatte besteht aus einem Ring, der frei von der Bodenplatte
angeordnet ist und an dessen Unterseite eine Anzahl von Kanäle bildenden Rippen
21 von dreieckigem Längsquerschnitt vorgesehen sind, die sich vom inneren zum äußeren
Umfang des Ringes erstrecken und von einer Tiefe sind, daß ihre unteren Kanten auf
der Oberfläche und dem aufwärts gebogenen Randabschnitt der Bodenplatte aufsitzen.
Die Oberfläche der Deckplatte liegt in einer Horizontalebene mit der Randkante der
Bodenplatte, mit dem Ergebnis, daß die Zwischenräume zwischen benachbarten Rippen
der Deckplatte zusammen mit der Bodenplatte Kanäle bilden. Getrennte Ausschnitte
22 sind am äußeren Umfang der Deckplatte zwischen der äußeren und den verstärkten
Kanten der benachbarten Rippen gebildet, wobei jeder Ausschnitt zur oberen und unteren
Oberfläche dieser Platte offen ist und die lichte Weite zwischen den Rippenenden
einnimmt, so daß in Verbindung mit den aufwärts gebogenen Randzonen der Bodenplatte
ein aufwärts gebogener Endteil des jeweiligen Kanals entsteht. Die äußeren Kanten
dieser verstärkten Rippenenden sind in übereinstimmung mit der Oberfläche der aufwärtsgebogenen
Randzone der Bodenplatte geformt und stehen mit dieser in Berührung.
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Jede der Gasöffnungen 12 und 14 der Deckplatte ist zwischen zwei Randausschnitten
22 angeordnet, und es können sich nach unten Bohrungen (nicht gezeigt) erstrecken,
um die Deckplatte zu verbolzen oder in anderer Weise auf und innerhalb der Bodenplatte
zu befestigen. Paßstifte 23 greifen in entsprechende Bohrungen an der Unterseite
der Deckplatte ein, um so die Deckplatte in vorbestimmter Lage zur Bodenplatte festzuhalten.
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Der innere Durchmesser der Deckplatte ist größer als der der zentralen
Aussparung 15 in der Bodenplatte, und zwischen der Ober- und Unterseite der Bodenplatte
ist eine ringförmige Auflage 24 ausgebildet, welche für eine entsprechende Schulter
an einem Halsring 26 einen Sitz bildet, welcher in die Deckplatte eingesetzt ist
und die Gaseinlaßöffnung 27 für den Diffusor bildet. Der innere Rand dieses Halsringes
hat einen im wesentlichen halbkreisförmig-konvexen Querschnitt an seinem Endteil
26 a, welcher zur Oberfläche des Diffusors offen ist, und unter diesem Teil
ist der Rand zu einem sich nach unten konisch erweiternden Teil 26 b geformt,
welcher bis zur Unterseite der Oberplatte reicht. Der Halsring kann auch aus einem
Stück mit der Deckplatte sein.
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Das Gebläse 16 (F i g. 3) hat eine Nabe 28, die auf der Antriebswelle
19 befestigt ist und die mit ihren an der Unterseite hängenden konzentrischen Umfangsstegen
29 in entsprechende Rillen zwischen aufstehenden ringförmigen Gegenstegen30 einer
Scheibe hängen, welche die Öffnung 17 überspannt und verschließt und mit der Bodenplatte
verschraubt ist. Eine Gleitbüchse 31 sitzt auf der Welle 19, die mit einer gegen
Sand abschließenden Scheibe verbunden ist.
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Quergebogene Gebläseschaufeln 32 sind senkrecht zu einer Ringtragplatte
33, die sich radial von der Gebläsenabe erstreckt und zwischen dieser Platte 33
und einer kegelstumpfförmigen Kopfplatte 34, die nahe und im wesentlichen parallel
zu der an dem ansteigenden Teil 26 b des Halsringes verläuft, angeordnet. Die äußeren
Durchmesser dieser Trag- und Kopfplätten sind gleich, aber kleiner als der Durchmesser
der zentralen Aussparung 15 in der Bodenplatte des Diffusors.
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Wenn z. B. der Diffusor mit zwölf Kanälen 35 versehen ist, die sich
vom inneren Rand der Deckplatte erstrecken und am äußeren Rand der aufwärtsgebogenen
Zone der Bodenplatte enden und der äußere Durchmesser der Gebläsekopf- und Tragplatten
23 Zoll ist, kann das Gebläse achtundvierzig gekrümmte Schaufeln 32 aufweisen. In
diesem Fall kann die konkave Leitfläche jeder Schaufel einen Radius von 2 Zoll haben.
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Jeder der zwölf Kanäle ist innerhalb des Diffusors so angeordnet,
daß seine Längsmittellinie 36 nach vorwärts in Gebläsedrehrichtung verläuft. Wenn
diese Linie sich über den Kanal hinaus in das Gebläse erstreckt, so schneidet diese
Verlängerung die Tangente 37 des Kreises durch die äußeren Kanten der gebogenen
Schaufeln in einem Winkel 38 von etwa 45°. Dieser Winkel kann in Abhängigkeit vom
Durchmesser, der Drehzahl des Gebläses, der Anzahl, Neigung
und
den Abmessungen der Schaufeln oder der Anzahl und der Querschnittsflächen der Kanäle
variieren.
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Die Gestaltung der dreieckigen Rippen 21 an der Unterseite der Deckplatte
ist so, daß einwärts der aufwärtsgebogenen äußeren Enden die Kanäle glatte Seitenwände
aufweisen, die vom Gebläse weg mit einem Neigungswinkel 30 von 6 bis 8° (F i g.
2) divergieren. Daher vergrößert sich die Weite jedes Kanals allmählich gegen die
aufgebogenen Endteile hin. Außerdem sind die gerippte Unterseite der Deckplatte
und die Oberfläche der Bodenplatte einwärts von den aufwärtsgebogenen Randteilen
dieser Platten glatt und verlaufen mit einem Neigungswinkel 40 von 6 bis 8° (F i
g. 3), so daß die Kanäle glatte Ober- und Bodenflächen haben, welche auch vom Gebläse
weg divergieren und die Tiefe jedes Kanals allmählich und gleichmäßig anwachsen
lassen. Nachdem sowohl die Weite als auch die Tiefe jedes Kanals ansteigt, folgt,
daß der Querschnitt der Querschnittsfläche ebenfalls ansteigt. Diese Fläche wächst
in einem Verhältnis von 60 bis 80 % pro Länge eines Fußes des Kanals, und zwar zwischen
dem Kanalende am Gebläse und dem Anfang des gegenüberliegenden aufwärtsgebogenen
Endteils, welches selbst auch einen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen kann.
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Der aufwärtsgebogene Endteil der Kanäle stellt sicher, daß die Gasströmung
durch die Kanäle vertikal nach oben gerichtet wird bei einem Minimum von Zerstreuungsmöglichkeit
der Sandschicht 6, in welcher die Kante der den Diffusor5 umfassenden Haube 13 eingebettet
ist.
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Die glatten Wandkanäle mit gleichmäßiger Vergrößerung der Querschnittsfläche
wie auch die aufwärtsgebogenen Auslaßendteile und das Gebläse entsprechender Art
gewährleisten eine maximale Strömung des Schutzgases bei einem gegebenen Kraftaufwand
für den Gebläsemotor, wodurch der Wärmeübergang zwischen der Haube und den Spulen
41, die von dem Diffusor getragen werden, gesteigert und die Dauer einer Behandlung
vermindert wird.