DE1508204C - Vorrichtung zur Regelung des Gasaus flusses aus einer Düse, beispielsweise einer Sauerstofflanze zum Frischen von Roh eisen im Konverter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betriflt eine Vorrichtung zur Rege- vor dem Venturi-Rohr herrschenden Gasdruck, von

lung des Gasausllusses aus einer Düse, die über eine der Temperatur des Gases und von dem Querschnitt

sich an eine Druckgasleitung anschließende Haupt- des Halses des Venturi-Rohres ab. Sie ist unabhängig

leitung und mindestens eine von der Hauptleitung von dem Gasdruck hinter dem Venturi-Rohr, solange

abzweigende und jeweils mit einem Regelventil für 5 die Strömungsgeschwindigkeit im Halse des Venturi-

den Durchsatz des Teilstronies versehene Neben- Rohres etwa der Schallgeschwindigkeit entspricht,

leitung gespeist ist. Bei einem bestimmten Querschnitt des Venturi-

Solche Vorrichtungen finden beispielsweise beim Rohres kann somit die Stromstärke mittels des in Frischen von Roheisen im Konverter Verwendung, dem Druckbehälter herrschenden Druckes geregelt wo es darauf ankommt, die Menge des mit einer io werden und zwar innerhalb eines Bereiches, dessen Lanze in die Schmelze eingeblasenen, mit pulver- obere Grenze durch die Möglichkeiten der Installaförmigen Teilchen beladenen Sauerstoffes mit großer tion und dessen untere Grenze durch die Notwendig-Genauigkeit regeln zu können. Die große Genauig- keit, einen Betrieb im Bereich der Schallgeschwinkeit muß bei einem solchen Verfahren insbesondere digkeit aufrechtzuerhalten, bestimmt ist. Die Abmesdeshalb gefordert werden, weil der eingeblasene 15 sungen des Venturi-Rohres bestimmen sich nach Sauerstoff nicht nur die Rolle eines Trägergases dem zu überdeckenden Bereich für die Ausflußspielt, sondern an der beim Frischprozeß ablaufen- mengen und den Möglichkeiten der Druckbelastung den Reaktion selbst teilnimmt. der Einrichtung. Kann mit einem einzigen Venturi-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Rohr der gewünschte Bereich nicht überdeckt wer-

eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schallen, 20 den, so kann man deren mehrere verwenden, die

bei der diese Genauigkeit auch dann erzielt wird, unter sich gleich oder auch voneinander verschieden

wenn die Düse von mindestens zwei, verschiedene sein können und einzeln unter Verwendung von

Strömungscharakteristiken aufweisenden Zuleitungen Ventilen oder gemeinsam zum Einsatz kommen

gespeist wird und die Anlage zur Aufbereitung der können.

Suspension im Betrieb starken Schwankungen unter- 35 An Stelle eines sich verengenden und anschließend

worfen ist. sich wieder erweiternden Rohres (Venturi-Rohres)

Bei bekannten Anlagen dieser Art, beispielsweise könnte man auch eine Einfachdüse verwenden. Deren

bei einer Anlage, bei der ein Sauerstoffstrom über Verwendung wäre jedoch aus energetischen Gründen

einen Druckminderer und eine Druckleitung zu einer wegen des auftretenden Druckabfalles ungünstig.

Verteiler- und Meßstelle geführt und an dieser in 30 Die Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlage-

drei Leitungen aufgeteilt wird, die mit unterschied- nen Rohres hat den Vorteil, daß der auftretende

liehen und zeitlich veränderlichen aerodynamischen Druckabfall nahezu wieder aufgehoben wird.

Eigenschaften durchfließende Gasströme aufnehmen, Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der

die nach ihrer Vereinigung zur Entschwefelung auf einem die zu suspendierenden Teilchen enthaltenden

eine Metallschmelze aufgeblasen werden, wird die 35 Behälter durch eine erste Nebenleitung ein eine

gewünschte Genauigkeit nicht erreicht. Teilchen-Gas-Suspension erzeugender Teilstrom und

Gemäß der Erfindung wird einer solchen eine durch eine zweite Nebenleitung ein die Suspension direkte Durchsatzregelung aufweisenden Anlüge aus dem Behälter austreibender Teilstrom des Druckgegenüber eine wesentlich höhere Regelgenauigkeit gases zugeführt wird und bei der der untere Teil des durch die Kombination folgender Einrichtungen 4° Behälters mit einem die. Suspension in die Haupterzielt: leitung einschleusender Auslaßstutzen vorgesehen ist,

a) einen von der Druckgasleitung über ein erstes kann darüber hinaus eine automatische Aufteilung Regelventil gespeisten Druckbehälter, dessen der einzelnen Ausflußmengen erzielt werden, wenn Druck durch einen das erste, in die Druckgas- eine dritte Nebenleitung über eine um den Auslaßleitung eingebaute Regelventil steuernden Druck- 45 stutzen herum angeordnete Ringkammer durch einen regler auf einem einstellbaren konstanten Wert Ringspalt mit dem Auslaßstutzen verbunden ist und gehalten wird; . den in die zweite und dritte Nebenleitung eingebauten

b) ein in der von dem Druckbehälter ausgehenden. Regelventilen Druckregler zugeordnet sind,
Hauptleitung vor der Abzweigung der Neben- Hierbei werden die einzelnen Ausflußmengen je leitung bzw. der Nebenleitungen angeordnetes 5° nach ihren zu erfüllenden besonderen Funktionen Venturi-Rohr; getrennt geregelt, mit Ausnahme einer einzigen, auf

c) ein in die Hauptleitung hinter der Abzweigung, weiche man den Druckverlust einstellt, damit er in jedoch vor;der Rückführung der Nebenleitung jedem Moment den Rest der Ausflußmenge absor- bzw. der Nebenleitungen in die Hauptleitung biert. Es würde jedoch Schwierigkeiten bereiten, die eingebautes zweites Regelventil, wobei die durch 55 Ausflußmengen eines jeden einzelnen Teilstromes das zweite Regelventil strömende Gasmcnge getrennt zu regeln, auch wenn der Gesamtstrom für durch einen zweiten Druckregler jeweils auf sich unabhängig geregelt wird. Diese Einstellung einen Wert eingestellt ist, bei dem der Druck in wird beispielsweise mittels einer Drosselklappe beder Hauptleitung zwischen dem Venturi-Rohr wirkt, die von einem Druckregler gesteuert wird, der und dem zweiten Regelventil konstant ist. 60 zwischen dem Venturi-Rohr und dem Ventil den

Geht man von einem Druckgasbehälter aus, in Druck auf einem konstanten Wert hält,

welchem der Druck ebenfalls mit großer Genauigkeit Tn der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele

geregelt werden kann, so erhält man auch in einem der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer

durch ein Venturi-Rohr lließenden Gasstrom, so- Weise dargestellt. Es zeigt

lange die Strömungsgeschwindigkeit im Hals des 65 Fig. 1 eine Vorrichtung zur Speisung einer zum

Venturi-Rohres etwa der Schallgeschwindigkeit ent- Frischen dienenden, zwei konzentrische Rohrleitün-

spriclil, eine konstante Stromstärke. Die das Venturi- gen aufweisenden Lanze mit Sauerstoff,

Rohr verlassende Gasmengc hängt lediglich von dem Fig. 2 eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Ver-

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teilung staubföimiger Teilchen in einem Sauerstoff-Trägergasstrom.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung weist die Lanze 1 ein axial angeordnetes Rohr 2 und ein dieses Rohr konzentrisch umgebendes Rohr 3 auf. Die Rohrleitung 3 wird von einem schmalen Spalt 4 begrenzt, der rechtwinklig zur Achse der Lanze verläuft und vor der Öffnung des axialen Rohres 2 liegt. Der Hauptstrom fließt durch die innere Leitung 2 und kann mehr oder weniger stark durch den durch die äußere Rohrleitung 3 und den Spalt 4 fließenden Strom eingeschnürt werden, je nach dem Verhältnis der Stromstärken dieser beiden Ströme. Die Lanze wird als Ganzes durch einen Wasserstrom gekühlt, der dureh die Kanäle 5 und 6 fließt.

Die Regelung der Gesamtmenge des eingeblasenen Sauerstoffes und darüber hinaus die Veränderung der beiden durch die Leitungen 2 und 3 fließenden Teilströme geschieht auf folgende Weise:

Aus dem Behälter 7 strömt eine mittels des Venturi-Rohres 8 auf konstantem Wert gehaltene Menge Sauerstoff. Der Behälter wird Über eine. Druckleitung 9 gespeist, in der ein Ventil 10 angeordnet ist, das mittels eines Präzisionsdruckreglers 11 gesteuert wird, der über eine Leitung 12 mit dem Behälter? in Verbindung steht.

An das Rohr 8 schließt sich die Hauptleitung 13 an, in der eine Drosselklappe 14 angeordnet ist. Von der Hauptleitung 13 zweigt eine Nebenleitung 15 für den Hilfsstrom der Lanze ab, in der ein vorzugsweise handbedientes Ventil angeordnet ist. Die Leitungen 13 und 15 sind mit den Rohren 2 und 3 der Lanze über biegsame Schläuche 17 und 18 verbunden, um so die notwendigen Bewegungen der Lanze nicht zu behindern.

Der in der Leitung 13, dem Schlauch 17 und dem Rohr 2 sich ausbildende Druckabfall wird selbsttätig auf die Menge des durch diese Leitung strömenden Gases eingestellt und zwar mittels eines Druckreglers 19, der über eine Leitung 20 mit der Hauptleitung 13 verbunden ist und so unter dem in diesem Teil der Leitung herrschenden Druck steht und auf diese Weise durch Einwirkung auf das Ventil 14 diesen Druck konstant hält. Diese Art der Regelung gibt die Möglichkeit, die durch das Rohr zwischen den beiden Leitungen 13 und 15 fließende Gasmenge automatisch einzustellen, indem lediglich das Ventil 16 bedient wird. Man erhält auf diese Weise eine Aufteilung des Gasstromes von 100°/» im inneren Rohr 2 bis zu ungefähr 80% im äußeren Rohr 3 und auf diese Weise je nach dem Verhältnis dieser beiden Ströme einen sehr feinen, konzentrierten und tief eindringenden Strahl bzw. einen sehr breiten und nur wenig oder überhaupt nicht eindringenden Strahl.

Das Ventil 16 kann selbstverständlich auch als ferngesteuertes Ventil ausgebildet sein.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt ebenfalls eine Einrichtung zum Windfrischen dar, und zwar eine Einrichtung zur Ausbildung eines mit staubförmigen Teilchen beladenen Sauerstoffstromes. Wie in Fig. 1 sind der Behälter mit 7, seine Speiseleitung mit 9, das in diese Leitung eingebaute Ventil mit 10, der zugehörige Druckregler mit 11, das Venturi-Rohr mit 8, die sich daran anschließende Hauptleitung mit 13, die in dieser Leitung angeordnete Drosselklappe mit 14 und der zugehörige Druckregler mit 19 bezeichnet.

Oberhalb der Hauptleitung 13 ist ein Behälter 21 als Staubteilchen-Druckverteiler angeordnet, dessen Auslaßstutzen 26 hinter der Drosselklappe 14 in die Hauptleitung 13 mündet. Dieser Verteiler enthält eine bestimmte Menge staubförmiger Festkörperteilchen22, beispielsweise gelöschten Kalk.

Die Auffüllung des Behälters 21 erfolgt in gewissen Zeitabständen durch eine öffnung 23, die normalerweise mittels eines Ventils 24 geschlossen ist. Die staubförmigen Teilchen werden in Sauerstoff suspendiert, der durch einen porösen konischen Einsatz 25 hindurchgeblasen wird, um so über den Auslaßstutzen 26 in die Hauptleitung 13 zu gelangen. Der Stutzen 26 ist mit einem den Staubteilchenstrom vollkommen umgebenden feinen Ringspalt 27 versehen, durch weichen ein Druckgas eingeblasen wird," das über eine Ringkammer 28 zugeführt wird, um auf diese Weise eine einschnürende Wirkung auszuüben, durch die das Ausströmen der Staubteilchen aus dem Behälter sehr fein geregelt werden kann. Die Grobregulierung wird durch die Einstellung des auf der Menge der Staubteilchen lastenden Druckes, im folgenden »oberer Druck« genannt, bewirkt.

Die Wirkungsweise der Gesamtvorrichtung ist die Folgende:

Der für die Suspendierung notwendige Sauerstoff, der obere Druck und die Einschnürung werden mittels dreier Abzweigleitungen 15', 15" und 15'" von der Hauptleitung 13 im voraus festgelegt. Die Menge der dem Behälter 21 entnommenen Staubteilchen, die nicht kritisch ist, wird mittels des handbedienten Ventiles 16' eingestellt. Der obere Druck wird auf einen Wert eingeregelt, der' von der gewünschten Menge der Staubteilchen und dem Druck in der Leitung 13 an der Einmündungsstelle abhängt, und zwar mittels eines Druckreglers 34, auf den über eine Meßleitung 35 der obere Druck einwirkt und der seinerseits ein Ventil 16" steuert. Um eine regelmäßige Betriebsweise dieser Regelvorrichtung zu 'ermöglichen, wird der übermäßige Sauerstoff aus dem Raum 29 des Behälters 21 oberhalb der staubförmigen Festkörperteilchen 22 über die mit einer Begrenzungsdüse 38 versehene Leitung 37 abgeleitet und der Hauptleitung 13 zugeführt. Das Maß der Einschnürung, das ebenfalls von der Menge der dem Behälter zu entnehmenden Staubteilchen abhängt, wird mittels eines auf ein Ventil 16"' wirkenden Druckreglers 39 auf einen entsprechenden Wert eingestellt. Wenn die Vorrichtung zur Entnahme bzw. Suspendierung der staubförmigen Teilchen mit einer Einstellmöglichkeit für die Menge der dem Behälter zu entnehmenden Staubteilchen, beispielsweise durch Wägung ausgerüstet ist, so empfängt der Regler 39 die Korrekturwerte für die Entnahme der Menge der Staubteilchen und regelt demzufolge die Menge des die Einschnürung bewirkenden Sauerstoffes.

Der gesamte Sauerstoff, der die Düse 8 durchströmt, findet sich schließlich in der Leitung 13 wieder, wobei der dieser Leitung entnommene Sauerstoff über die Leitungen 26 bzw. 37 zurückfließt.

Wie im vorhergehenden Äusführungsbeispie! steuert der Regler 19 die Drosselklappe 14 und stellt damit den Druckverlust in der Hauptleitung 13 ein, um auf diese Weise den Druck zwischen der Düse f und dem'Ventil 14 konstant zu halten.

■■ Man kann die Wirkungsweise der Vorrichtung wit folgt zusammenfassen:

Die von den einzelnen Zweigleitungen entonmmenen Mengen Sauerstoff werden den Werten entspre

chcnd eingestellt, die notwendig sind, um die verschiedenen ihnen zugedachten Funktionen zu erfüllen, wührend sich das Ventil 14 automatisch auf den Restwert einstellt. Die Gesamtentnahme wird jedoch stets durch das Rohr 8 bestimmt.

Bei einem mit einer Versuchsvorrichtung durchgefühlten Versuch wurden folgende Werte ermittelt:

Bei einer Gesamtentnahme von Sauerstoff im Betrag von 7,5 bis ll,5Nm³/mn schwankte der Druck in dem Behälter 7 zwischen 9 und 14 kg/cm² (Relalivdruck);

der Druck hinter der Düse 8 wurde auf einen Wert von 8 kg/cm² gehalten;

die Entnahme für die Suspendierung der Staubteilchen und den oberen Druck betrug ungefähr l,5Niri'/mn;

die Entnahme für die Einschnürung bewegte sich je nach der Menge der entnommenen Staubteilchen zwischen 1,5 und 3 Nm³/mn.

Bei beiden Ausführungsbeispielen genügt es, um ao den Gesamtausfluß auf einem bestimmten Wert zu halten, den Druck in dem Behälter 7 einzuregeln, wobei darauf geachtet werden muß, daß dieser Druck nicht so weit sinkt, daß die Durchströmung des Rohres 8 nicht mehr mit Schallgeschwindigkeit erfolgt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung des Gasausflusses aus einer über eine sich an die Druckgasleitung anschließende Hauptleitung und mindestens eine von der Hauptleitung abzweigende und jeweils mit einem Regelventil für den Durchsatz des Teilstromes versehene Nebenleitung gespeisten Düse, beispielsweise einer Sauerstofflanze zum Frischen von Roheisen im Konverter, auf einen konstanten Wert, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Einrichtungen:
a) einen von der Druckgasleitung (9) über ein erstes Regelventil (10) gespeisten Druckbehälter (7), dessen Druck durch einen das erste, in die Druckgasleitung eingebaute Regelventil (10) steuernden Druckregler (11) auf einem einstellbaren konstanten Wert gehalten wird;

b) ein in der von dem Druckbehälter (7) ausgehenden Hauptleitung (13) vor der Abzweigung der Nebenleitung (15) bzw. der Nebenlcitungen (15' bis 15'") angeordnetes Venturi-Rohr (8);

c) ein in die Hauptleitung (13) hinter der Abzweigung, jedoch vor der Rückführung der Nebenleitung (15) bzw. Nebenleitungen (15' bis 15'") in die Hauptleitung (13) eingebautes zweites Regelventil (14), wobei die durch das zweite Regelventil (14) strömende Gasmenge durch einen zweiten Druckregler (19) jeweils auf einen Wert eingestellt ist, bei dem der Druck in der Hauptleitung (13) zwischen dem Venturi-Rohr (8) und dem zweiten Regelventil (14) konstant ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Regelung des Ausflusses eines Druckgases, in dem staübförmige Teilchen suspendiert sind, wozu einem die Teilchen enthaltenden Behälter durch-eine erste Nebenleitung ein eine Teilchen-Gas-Suspension erzeugender Teilstrom und durch eine zweite Nebenleitung ein die Suspension aus dem Behälter austreibender Teilstrom des Druckgases zugeführt wird und der untere Teil des Behälters mit einem die Suspension in die Hauptleitung einschleusenden Auslaßstutzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Nebenleitung (15'") über eine um den Auslaßstutzen (26) herum angeordnete Ringkammer (28) durch einen Ringspalt (27) mit dem Auslaßstutzen verbunden ist und daß den in die zweite und dritte Nebenleitung (15",-15'") eingebauten Regelventilen (16", 16'") Druckregler (34, 39) zugeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen