DE134538C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In den Fig. 1 bis 4 bezeichnen 1 die Gasregeneratoren, 2 die Luftregeneratoren eines Siemens-Martin-Ofens. Das im Martin-Ofen zu verbrennende Gas gelangt aus dem unterirdischen Zuleitungskanal 3 durch das Regulir- und Hauptabsperrventil 4 in die aus zwei Aesten bestehende oberirdische Gasleitung 5, wird in den Fallrohren 6 wieder nach dem unterirdischen Kanal 7 geleitet und tritt von hier durch die Ventile 8 in die Gasregeneratoren ι (Fig. i, 2 und 4). Die zur Verbrennung nöthige Luft tritt durch den vom Regulirschieber 9' (Fig. 3) gebildeten,: mehr oder weniger breiten Spalt des Luftventilgehäuses und durch das Luftventil 10' in die Luftregeneratoren 2' (Fig. i, 3 und 4). Es wird demnach jede Gas- und jede Luftkammer durch ein besonderes Gas- und Luftventil gespeist. Die Abhitze des Martin - Ofens gelangt aus den Regeneratorkammern vermittelst der Kanäle 11 und 12, die sich in 13 zu je einem Kanal vereinigen, und der Umschaltklappen 14 unter das allseitig geschlossene Gewölbe 15, welches ihr nur den Austritt nach der Esse durch den Essenkanal 16 gestattet. In die Kanäle 11 ist dicht hinter dem Gasventil 8 je ein Schieber 17 eingebaut, der beim Durchgang von Abhitze geöffnet, beim Speisen der Gasregeneratorkammer mit Gas geschlossen ist; derselbe soll in geschlossenem Zustande verhindern, dafs der Kanal 11 sich mit Gas anfüllt, welches beim Oeffnen der zugehörigen Umschaltklappe 14 infolge der Umkehrung des Essenzuges unverbraucht in die Esse entweichen würde.

Ist der Martin-Ofen im Betriebe und strömt Gas in die linksseitige Regeneratorkammer 1 ' (alle linksseitigen Bezeichnungen doppelt vorhandener Theile sind durch einen Strich oben rechts von der Kennziffer ersichtlich gemacht) und Luft in die Kammer 2', so ist das Gasventil 8' und das Luftventil 10' naturgemäfs geöffnet und der Schieber 17' und Umschaltklappe 14' geschlossen, während andererseits Luftventil 10 und Gasventil 8 geschlossen, aber Schieber 17 und Umschaltklappe 14 geöffnet sind, um der Abhitze freien Durchgang bezw. Ausweg zu gestatten. Dieselbe hat in einer gewissen Zeit die Regeneratorkammern 2 und t so weit erhitzt, dafs eine ausreichende Vorwärmung von Gas und Luft auf dem Wege von den Absperrorganen 10 und 8 bis zum Herd stattfinden kann, um den Wirkungsgrad der Flamme auf das Schmelzgut zu erhöhen. Zu diesem Zwecke findet eine Umkehrung der Flammen richtung und damit auch des Essenzuges über dem Herde statt, und die vorher geöffneten Ventile 8' und 1 o' sowie die geöffneten Schieber 17 und Umschaltklappe 14 werden geschlossen, während die bisher geschlossenen Ventile 8 und 10 und die geschlossenen Schieber 17' und die Umschältklappe 14' geöffnet werden, so dafs nunmehr Gas und Luft durch die Ventile 8 und 10 in die Regeneratorkammern 1 und 2 und von da über den Herd gelangen, die Abhitze aber durch die Regeneratorkam-

mern ι' und 2' geleitet wird, diese erhitzend, um schliefslich durch die Kanäle 11', 12' und 13' und durch die Umschaltklappe 14' wieder nach dem Essenkanal zu gelangen.

Bei den bisherigen Umsteuerungsvorrichtungen besteht meistens der Uebelstand, dafs die Absperrorgane von Gas und Luft auch Umkehrungsorgane sind und dafs die Oeffnung und Schliefsung der Absperrorgane gleichzeitig geschieht, ohne dafs die Saugwirkung der Esse ausgeschaltet wird, so dafs während der ganzen Zeitdauer der Umsteuerung Gas und Luft aus den Zuleitungskanälen durch den Essenzug angesaugt werden, in dem durch die Abhitze stark erhitzten Umkehrungsapparat zur Entzündung kommen und somit durch ihre dort erfolgende Verbrennung, nicht selten auch erfolgende heftige Explosion zur beschleunigten Zerstörung des Umkehrungsapparates wesentlich beitragen. Will man diesen Nachtheil vermeiden, so ist es nothvvendig, durch einen besonderen Handgriff das Gasabsperrventil 4 vor der Umkehrung zu schliefsen und nach erfolgter Umkehrung wieder zu öffnen; dieses wird jedoch des damit verbundenen Zeitverlustes und der mitunter ziemliche Anstrengung erfordernden Arbeit wegen oft unterlassen.

Bei der durch die Fig. 1 bis 6 dargestellten Umsteuerungsvorrichtung sind Absperrorgane und Umkehrungsvorrichtung von einander getrennt, so dafs die Ventile 8' und 8, 10' und 10 nur als Durchlafs- bezw. Absperrvorrichtung für Gas und Luft, die Umschaltklappen 14' und 14 nur als Umkehrungsapparat des Essenzuges dienen. Um auch die schädliche Wirkung des Essenzuges während der Umsteuerung zu vermeiden, geschieht die Oeffnung und Schliefsung der entsprechenden Absperrund Umkehrungsvorrichtungen nicht gleichzeitig, sondern nach einander, und zwar in der Weise, dafs sich beim Beginn der Umsteuerung zunächst alle geöffneten Durchlässe gleichzeitig schliefsen und erst nach erfolgtem Schlufs derselben alle bisher geschlossenen Durchlässe sich gleichzeitig öffnen. Die nähere Erläuterung dieser Bewegungen geschieht durch die Fig. 4, 5 und 6.

Wird in Fig. 4 an dem Handrade 18 in dem richtigen Sinne gedreht, was durch einen einzelnen Mann ohne besonders grofse Kraftanstrengung geschieht, so werden durch geeignet geführte Ketten auch die Wellen 19', 20', 21' und 19,20,21 in Umdrehung versetzt, die letzteren durch eingeschaltete Winkelzahnräder in entgegengesetztem Sinne. Die Umdrehung dieser drei Wellen wird zum Heben bezw. Senken aller Absperrvorrichtungen und zur Bethätigung der Umkehrungsvorrichtungen benutzt, und zwar bewegen die Wellen 19' und 19 die beiden Umschaltklappen 14' und 14, die Wellen 20' und 20 die Schieber 17'und 17 und die Wellen 21' und 21 die Gasventile 8' und 8 und die Luftventile 10' und 10. Gleichzeitig mufs erwähnt werden, dafs die Umdrehungen der Wellen den Hüben der von ihnen bewegten Absperrorgane proportional sind, so dafs der Schlufs aller geöffneten Durchlässe gleichzeitig erfolgt, ebenso wie in demselben Augenblick die höchste Stellung der zu öffnenden Durchlässe eingenommen wird.

In der Fig. 5 sind Ventil 8', Schieber 17' und Umschaltklappe 14' in der Stellung der Fig. 2 gezeichnet, die Pfeile geben die Bewegungsrichtung der Wellen 19', 20' und 21' bei der nächstfolgenden Umsteuerung an; die punktirten Stellungen von Ventil, Schieber und Umschaltklappe zeigen deren Lage nach erfolgter Umsteuerung an. Das Luftventil 10' bewegt sich in gleichem Sinne und auf gleichem Wege wie das Gasventil 8', ist daher in der Fig. 5 nicht besonders dargestellt. Der Mechanismus im Einzelnen ist wie folgt:

Auf den Wellen (Fig. 6) 19', 20' und 21' sind zunächst die Räder 22', 23' und 24' fest aufgekeilt, welche je einen Bolzen 25' besitzen, der einseitig über die Ebene der Räder hervorragend und an der Umdrehung der Wellen theilnehmend, seinerseits je einen Mitnehmer 26' activ oder passiv an der Bewegung theilnehmen läfst. (Die beiden Radpaare 23', 24' und 23, 24 sind als Zahnräder ausgebildet, mit zwischengeschaltetem Zahnrad, um die Bewegung in richtigem Sinne zu erhalten.) Diese Mitnehmer 26' sind durch einen Bolzen 27' mit je einem kalibrirten Kettenrade 28' verbunden, durch welches Gasventil, Schieber und Umschaltklappe vermittelst einer durch ein Gewicht gespannten Kette in Bewegung versetzt werden. Die Gewichte dienen nur theilweise als Gegengewichte, ihr Hauptzweck ist vielmehr, das Gleiten der Ketten auf den Kettenrädern bei der Aufwärtsbewegung der Absperrorgane zu Verhüten, gleichwohl aber das selbsttätige Sinken der Absperrorgane bei der Abwärtsbewegung nicht zu hindern. Sämmtliche Kettenräder haben gleichen Durchmesser, aber ihre Umdrehungen sind ,den Umdrehungen der zugehörigen Wellen und damit auch den Hüben der entsprechenden Abspefrkörper proportional. Während die Räder 22', 23' und 24' auf den Wellen festgekeilt sind, sitzen die Mitnehmer 26' und die Kettenräder 28' lose auf den Wellen, so dafs eine Aufwärtsbewegung von Gasventil, Schieber und Umschaltklappe nur dann stattfindet, wenn die Bolzen 25' bei der Umdrehung ihrer Räder an die Mitnehmer 26' anschlagen und so durch die Mitnehmer und Kettenräder verbindenden Bolzen 27' die Kettenräder in Umdrehung versetzen. Solange nun eine Rückwärtsbewegung der festgekeilten Räder 22',

23' und 24' nicht erfolgt, verhindern die Mitnehmer, die sich durch das wirksame Uebergewicht der Absperrorgane fest gegen die Bolzen 25' legen, das Sinken bezw. Schliefsen der jeweilig geöffneten Absperrorgane. Die Bolzen 25' nun sind derart zu einander versetzt, dafs die jeweilig geöffneten Absperrorgane bei einer erfolgenden Bewegung der Antriebswellen zunächst geschlossen werden, d. i. Mitnehmer 26' und Bolzen 25' berühren einander und bewegen sich gleichzeitig, während die Bolzen 25' der geschlossenen Durchlässe einen Leerlauf vollführen und erst an die betreffenden Mitnehmer anschlagen, wenn die vorher geöffneten Absperrvorrichtungen bereits geschlossen sind. Bei fortgesetzter Drehung der Antriebswellen in demselben Sinne werden die Mitnehmer und damit auch die Kettenräder der vorher geschlossenen Absperrorgane und damit auch diese selbst durch die zugehörigen Bolzen 25' in Bewegung versetzt, während die Bolzen 25' der nunmehr geschlossenen Durchlässe einen Leerlauf vollführen, ohne dafs deren lose auf den Wellen sitzende Kettenräder und Mitnehmer an der Bewegung theilnehmen, da die Spanngewichte der Ketten eine weitere Abwickelung derselben nach abwärts nicht zulassen. Die Fig. 5 zeigt die Bolzen 25' in drei Stellungen. Die ganz schwarze Stellung entspricht in allen drei Fällen dem Anfang, die halbschwarze der Mitte und die weifse dem Ende der Bewegung einer Umsteuerung.

Dem Gange der vorhergehenden Ausführungen folgend wird sich bei einer beginnenden Rotation der Antriebswellen das Gasventil '8' zunächst schliefsen; sein Mitnehmer steht nach erfolgtem Schlufs in punktirter Lage, der Bolzen 25' kann aber ungehindert weiter an der Drehung des Rades theilnehmen, bis er in die ganz weifse Lage gelangt. Andererseits haben die Bolzen 25' der Räder 23' und 22' auf dem Wege von der ganz in die halb schwarze Stellung zur Bewegung der betreffenden Absperrvorrichtungen nichts. beigetragen, erst in der darauf folgenden Hälfte der Bewegung, aus der halb schwarzen in die weifse Lage übergehend, nehmen sie dabei die zugehörigen Mitnehmer 26', damit auch die Kettenräder 28' mit und versetzen dadurch auch die Absperrorgan^ in Bewegung, so dafs nach Beendigung der Umsteuerung allerorten die punktirte Lage erreicht ist.

Auf der anderen Seite des Martin-Ofens geschieht die gleiche Bewegung in umgekehrtem Sinne.

Der Bewegungsmechanismus der einzelnen Absperrvorrichtungeii kann auch so ausgeführt werden, dafs das selbsttätige Schliefsen der Apparate in eine zwangläufige Bewegung umgesetzt wird, indem man Ketten und Ketten^ räder durch Zähnstange'mit Zahnrad oder ein geeignetes Hebelwerk mit steifen Verbindungsstangen ersetzt. In jedem Falle mufs aber die Nacheinanderfolge der schliefsenden und öffnenden Bewegungen gewahrt werden.

Fig. 7 zeigt die Umsteuervorrichtung, wie sie im Princip in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, in einer mehr vereinfachten Form, welche wohl am besten bei Neuanlagen angewendet werden dürfte, während Fig. 1 bis 4 dem Umbau bereits bestehender Martin-Oefen mit Umsteuerungen älterer Art angepafst sind.

Zur Verkürzung der Gasleitung sind die Gasregeneratoren 1 in Fig. 7 innerhalb der Luftregeneratoren 2 gesetzt, was in Bezug auf den Betrieb des Ofens von keinem Einfluis ist. Durch die Anordnung zweier allseitig geschlossener Gewölbe 15, welche der Aufnahme der Essenzugumschaltklappen 14 dienen, und durch die möglichst nahe. Anbringung der Gewölbe 15 vor den Regeneratoren werden die langen unterirdischen Doppelkanalbauten auf das möglichst geringste Mais herabgesetzt; die Abhitzkanäle 12 und 11 vom Luft- und Gasregenerator werden getrennt bis unter die Umschaltklappen 14 geführt, eine Anordnung, welche den Einbau des in Fig. 1 bis 4 unerläfslichen Schiebers 17 entbehrlich macht, da der vom Gas etwa angefüllte Kanal 11 eine so geringe Länge besitzt, dafs das verloren gehende Gasquantum von keinem Belang ist. Der Fortfall des Schiebers 17 dient auch zur wesentlichen Vereinfachung des Triebwerks, da nunmehr auch die Wellen 20 in Fig. 4 fortgelassen werden können. Eine dritte Vereinfachung und daher Verbesserung ist in der Fig. 7 durch die Umgehung der Winkelzahnräder, welche oben erwähnt sind, indem die entgegengesetzte Bewegung der Absperr- und Umschaltorgane durch verschiedenseitige Lage der Kettenräder 28 zur Mittellinie der zu bethätigenden Organe bewirkt wird, so dafs sich in jedem Falle die Kette der zu senkenden Ventilkörper abwickelt, während sich die Kette der zu hebenden Ventilkörper bei gleichem Drehungssinn der Wellen aufwickelt. In Fig. 7 ist die durchgehende Welle 21, welche zur Bethätigung der beiden Luft- und Gasventilpaare 10 und 8 dient, mit Hülfe von zwei Universalgeleriken in gebrochener Linie geführt, um das Princip der verschiedenseitigen Lage der Kettenräder 28 in Bezug auf die Ventilmittellinie deutlich zum Ausdruck zu bringen; in Wirklichkeit wird die Welle in gerader Linie geführt werden und die Ventile 8', 10' und 8, 10 um den halben Kettenraddurchmesser entsprechend vor und hinter die Welle 7.1 gesetzt werden.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt des Gewölbes 15' in der Schnittlinie H-J₁ welche die bis unter die Essenzugumschältklappe durch-

geführte Trennung der Kanäle 12 und 11 deutlich erkennen läfst und zugleich die Essenzugumschaltklappe in geschlossenem und geöffnetem Zustande veranschaulicht. Im Uebrigen stimmen die Bezugszeichen mit jenen der Fig. ι bis 4 überein, so dafs sich eine weitere Erläuterung der durch die Fig. 7 und 8 gezeigten Gesammtanordnung der Umsteuerungsvorrichtung erübrigt.

In den Fig. 9 bis 14 ist eine weitere Vereinfachung der Umstcueriingsvorrichtung angedeutet, insofern, als der ganze Umsteuerungsapparat innerhalb der Regeneratorkammern angeordnet ist und nur das Gaszuführungsrohr und der Essenkanal unter der Ofenarbeitsbühne und innerhalb deren Unterstützungen untergebracht zu werden brauchen. Diese Anordnung wird dadurch ermöglicht, dafs die Regeneratoren nicht paarweise neben einander, sondern paarweise hinter einander gereiht werden, wodurch der Ofenunterbau, d.i. die Fläche der Regeneratoren, bei gleicher Länge eine geringe Verbreiterung erfährt. Die in Fig. 9 andeutenden Bezeichnungen »zu« und »offen« weisen auf die geschlossene bezw. offene Stellung der Durchlafsventile hin und stimmen mit der in Fig. 10 durch Pfeile bezeichneten Stromrichtung von Gas und Luft einerseits und Abhitze andererseits überein. Auch hier sind die Abhitzkanäle bis unter die Essenzugumschaltklappen getrennt geführt; da der nur einmal erforderliche Abzugsschacht für die Abhitze, der dieselbe nach dem Essenkanal leitet, inmitten der Ausmündungen der Regeneratorkanäle gelegen sein mufs, sind hier vier Essenzugumschaltklappen erforderlich, die sich paarweise öffnen und schliefsen. Zum Schütze der Umschaltklappen 14 gegen die Abiiitze ist zwischen je zwei benachbarte Klappen, die sich in entgegengesetztem Sinne bewegen müssen, eine Zwischenwand eingelegt (Fig. 9 und 10), so dafs auch die Umschaltklappen 14, ähnlich wie die Ventile 8 und 10, nach Möglichkeit der schädigenden Einwirkung der Abhitze entzogen sind.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt des Luftventilkastens, welcher beide Luftventile 10 vereinigt, und gleichzeitig den oben erwähnten Lufregulirschieber, während in

Fig. 12 ein Querschnitt des Gasventilkastens dargestellt ist, in welchem auch die beiden Gasventile ihren Platz haben.

Fig. 13 stellt einen Längsschnitt der Umsteuerungsvorrichtung dar.

Fig. 14 zeigt in schematischer Weise das Triebwerk. Sämmtliche Kettenräder sind verschiedenseitig in Bezug auf die Mittellinien der von ihnen zu bethätigenden Ventile gelagert, so dafs bei einem und demselben Drehungssinne des Antriebrades, welches durch das einzelne, am rechten Ende des einen Wellenstranges gröfser gezeichnete Kettenrad 29 angedeutet ist, die bisher geöffneten Ventile sich zunächst schliefsen und erst dann die bisher geschlossenen Durchlässe sich öffnen. Das zum Umsteuern erforderliche Handrad 18 kann wie in den Fig. 1 bis 7 vor dem Ofen oder, um die winklige Kettenführung zu vermeiden, in der Längslinie des Ofens seitlich angebracht werden, wo es ebenfalls keine Betriebsstörung verursachen würde. Die Bezeichnung der Kettenräder, Mitnehmer und festgekeilten Räder mit Bezugszeichen ist in der Fig. 14 unterlassen worden.

Die durch die Fig. 9 dargestellte Anordnung der Umsteuerungsvorrichtung stellt die erreichbarste Vereinfachung, sowohl was Kürze der Kanäle anbelangt, als auch was die Einfachheit des Triebwerks betrifft, dar.

Durch die neue Umsteuerungsvorrichtung wird aufser Ersparnissen durch die Anlage an sich erreicht:

dafs i. kein Gas verloren geht, da die Kanäle 11 und 13 von Gas überhaupt nicht durchströmt werden, wie es bei Umsteuerungen mit Hülfe von Trommeln und Klappen unumgänglich ist. Durch den allmählichen Schlufs der Gasventile im Verein mit den zugehörigen Umschaltklappen wird das Gas, das bereits in die Regeneratorkammer 1 gelangt ist und noch langsam nachströmt, durch den Auftrieb der erhöhten Temperatur in der Regeneratorkammer beinahe vollständig verbraucht, so dafs annähernd gleiche Gasverluste wie bei den bisherigen Umsteuerungen nicht möglich sind;

dafs 2. die Möglichkeit gegeben ist, durch einen verhältnifsmäfsig leichten Handgriff den Ofen beliebig lange auch während der Chargendauer vollständig abzusperren, d. h. sowohl Gas- und Luftzuströmung zu verhindern, als auch den Essenzug auszuschalten, ohne befürchten zu müssen, dafs der Ofen übermäfsig abkühlt. Diese Pause flammenfreien Herdes kann zur eingehenden Beobachtung des Ofeninneren, des Bades, des Herdes während der Charge als auch nach erfolgtem Abstich benutzt werden. Dabei ist es nicht erforderlich, das Gasregulirventil zu schliefsen und dadurch den einmal eingestellten Querschnitt zu ändern und nachher wieder mühsam zu finden;

dafs 3. die Arbeit der Umsteuerung in der Bewegung eines einzigen Mechanismus besteht, d. i. im Vergleich zum Trommelumsteuerungsapparat, der zunächst ein Anheben, sodann ein Drehen der Trommeln erfordert, dafs der vorliegende Umsteuerungsapparat nur die Drehung eines Rades erfordert, um die Umsteuerung zu bewirken;

dafs 4. die Trennung der Absperrorgane vom Umkehrungsapparat es ermöglicht, die

Gaszuführungsventile aus dem Strom der heifsen Abgase zu entfernen. Die Essenzugumschaltklappen haben eine gleichmäfsige Temperatur auszuhalten, d. i. sie werden nicht mehr wie beim Trommelapparat theilweise durch kalte Luft und verhältnifsmäfsig kühles Gas gekühlt, gleichzeitig aber durch die heifsen Abgase geheizt, worauf unstreitig die Verbeulungen und Verzerrungen des Trommelapparates zurückzuführen sind. Sämmtliche Ventile können hinsichtlich ihrer Bauart in der gröfsten Einfachheit gehalten werden, wodurch Störungen in ihrer Wirkungsweise in gröfserem Mafse vermieden werden können, die Bethätigung und ein etwaiger Ersatz leichter bewerkstelligt werden kann.

Claims (1)

1. Patent-A NSPRu ch:
   Eine Umsteuerungsvorrichtung bei Siemens-Martin-Oefen, dadurch gekennzeichnet, dafs vor der Herbeiführung des Wechsels in der Gaszuströmung nicht nur der Gas- und der Luftzuflufs abgesperrt, sondern auch der Essenziig ausgeschaltet wird, so dafs während der Umsleuerungsdauer weder Gas oder Luft, sei es in die Regeneratorkammer, sei es in den Essenkanal, gelangen, noch durch den Essenzug äufsere, kalte Luft durch den Ofen gesaugt wird.

   Hierzu 5 Blatt Zeichnungen.