DE1583958C - Winderhitzer für Hochöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Winderhitzer für Hochöfen mit einem Verbrennungsschacht und einem gesondert stehenden Wärmespeicher-Gitterwerk, die vertikal nebeneinander aigeordnet, über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden und mit einem nachgiebigen Bauteil zur Aufnahme der Verformungen auf Grund ungleicher Wärmedehnungen versehen sind.

Bei herkömmlichen Winderhitzern ist der Verbrennungsschacht sowie der Gitterwehrkkörper von einem geschlossenen, zusammenhängenden Blechmantel umgeben, in dem lediglich die Anschlußstützen für Heißwind, Abgas, Verbrennungsgas und Luft als öffnungen angeordnet sind.

In neuerer Zeit sind jedoch auch Winderhitzer bekanntgeworden, bei denen der Verbrennungsschacht einerseits und das Gitterwerk als gesonderte, vertikal stehende und über ein kuppeiförmiges oder bogenförmiges Gasführungs- bzw. Verbindungsstück verbundene Einheiten ausgeführt sind.

Auf Grund der in relativ kurzen Zeitabständen betriebsbedingt wechselnden Temperaturen besteht bei derartigen Winderhitzern das Hauptproblem darin, die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Verbrennungsschachtes gegenüber dem Gitterwerkschacht aufzufangen bzw. auszugleichen. Dies ist um so wichr tiger, als die mechanisch hochempfindlichen feuerfesten Steine von jeglicher Druck- oder Zugbelastung verschont bleiben müssen, wenn die Lebensdauer der Gesamtanlage nicht ungebührlich verkürzt werden soll.

Bei einem bekannten Winderhitzer dieser Art

ίο (französische Patentschrift 1 273 562) ist am oberen Ende des vertikalen Verbrennungsschachtes kurz vor der Verbindungsleitung zum Erhitzerschacht ein verformbares Ringelement vorgesehen, das die unterschiedlichen vertikalen Wärmedehnungen ausgleichen soll. Zum Ausgleich der horizontalen Wärmedehnungen der Verbindungsleitung ist in ihrem horizontal verlaufenden Teil ein weiteres verformbares Ringelement vorgesehen. Diese Vorrichtung besitzt jedoch zwei entscheidende Nachteile. Einmal befinden sich die Ausgleichselemente in dem thermisch am meisten beanspruchten Teil des Winderhitzers. In der Verbindungsleitung findet wegen der Umlenkung der im Verbrennungsschacht aufsteigenden Heizgase und der dadurch bedingten starken Verwirbelung ein unerwünschter intensiver Wärmeübergang durch Konvektion zur Auskleidung der Verbindungsleitung statt. Da die Heizgase Temperaturen bis zu 1200° C haben können, besteht schon bei herkömmlichen Winderhitzern ohne Ausgleichselemente die Gefahr örtlicher Überhitzungen in diesem Bereich.

Durch die Anordnung der thermisch wie auch mechanisch empfindlicheren Ausgleichselemente in dem Bereich der Verbindungsleitung werden diese Gefahren beträchtlich erhöht.

Der weitere Nachteil einer derartigen Anordnung der Ausgleichselemente ist darin zu sehen, daß auf Grund der Strömungsänderungen gerade in diesem Bereich erhebliche Drücke auftreten. Auch diese müssen von den bereits thermisch außerordentlich beanspruchten Ausgleichsringen mitaufgenommen werden.

Um die Beanspruchung durch den »Grunddruck«, d. h. den Gasdruck im Innern des Winderhitzers, für die Ausgleichselemente auszuschalten, werden bei einer weiterhin bekannten Winderhitzerausführung Zuganker verwendet, die die Ausgleichselemente umgeben und die mechanische Kontinuität innerhalb der Blechkonstruktion wieder herstellen sollen.
. Diese Zuganker sind jedoch nur schwer genau auszulegen, denn es stehen praktisch keine tatsächlich festen Angriffspunkte zur Verfügung, an denen diese Anker angreifen könnten. Um diesen Nachteil zu beseitigen hat man zu den Zugankern noch Tellerfederanordnungen oder andere Federanordnungen hinzugenommen, wobei diese Federn zwischen den Zugankern und den Angriffspunkten an dem Blechmaterial der Einrichtung vorgesehen waren. Trotz dieser Vorsichtsmaßnahme wird das Blech derKontruktion dennoch unter gewissen Bedingungen sehr hohen Kräften ausgesetzt, die Beschädigungen oder zumindest ganz unerwünscht große Verformungen mit sich bringen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung dieser Nachteile einen Winderhitzer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ein durch die Zerstörung der Ausgleichselemente bedingtes vorzeitiges Zubruchgehen des Winderhitzers sicher vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verbrennungsschacht über an seinem unteren Ende angeordnete, elastisch verformbare Bauelemente abgestützt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Winderhitzers sind die elastisch verformbaren Bauelemente pneumatische oder hydraulische Winden. Die Druckräume der hydraulischen Winden stehen mit einem hydraulischen Akkumulator in Verbindung, dessen Speicherdruck das Gewicht des Verbrennungsschachtes, seines Zubehörs und diejenigen Kräfte ausgleicht, die auf den Schacht wirken, mit Ausnahme der auf die Verbrennung zurückzuführenden Verformungskräfte. Dieser Druckspeicher kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ein gewichtsbelasteter Speicher sein.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben und erläutert, die in der Zeichnung schematisch veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Vertikalschnitt-Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Winderhitzers für einen Hochofen,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante in einer Teildarstellung.

Die F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Winderhitzer für Hochöfen, der innerhalb eines Baukörpers einen Verbrennungsschacht 1 aufweist, der von einem Blechmantel 2 umgeben ist. Ein Besatzstein-Gitterwerk 3 aus gestapelten hitzebesländigen Steinen ist im Inneren eines mit einem Wärmeschutzmantel 4 versehenen Wärmespeicherschachtes untergebracht, der unmittelbar auf dem Boden 5 ruht. Eine meist kuppelartig ausgeführte Umlenkführung 6 verbindet den oberen Teil des Verbrennungsschachtes mit dem oberen Teil des Gitterwerks 3.

Selbstverständlich weist die Gitterwerkanordnung eine für das Austreten der Rauchgase vorgesehene Austrittsöffnung auf.

Gemäß der Erfindung ist der Verbrennungsschacht über verformbare Bauelemente auf den Boden abgestützt, die im Fall der Fig. 1 ganz schematisch in Form von Federn 7 dargestellt sind. Diese Federn können natürlich durch hydraulische Winden oder elastische Blöcke, wie Kautschukblöcke, ersetzt werden.

Dank der Erfindung kann man die auf Wärmedehnungen zurückzuführenden Beanspruchungen außerordentlich klein halten, in jedem Fall ganz wesentlich kleiner als diejenigen Beanspruchungen, die sich in einer Einrichtung gleicher Art, aber mit gewellten Komensatoren zwischen dem Verbrennungsschacht und dem Gitterwerkkörper ergeben müssen.

Es erweist sich als besonders zweckmäßig, den Verbrennungsschacht über hydraulische Winden abzustützen. In diesem Fall (Fig.2) kann der Verbrennungsschacht auf einer bestimmten Anzahl hydraulischer Winden, beispielsweise 8, 10 oder noch mehr Winden ruhen, die gleichmäßig verteilt unter dem Verbrennungsschacht angeordnet sind. Die hydraulisehen Winden 8 werden aus einer Druckmittelquelle mit konstantem Druck gespeist.

Man kann einen hydraulischen Akkumulator 9 vorsehen, dessen Kolben durch ein Gewicht 11 ständig gleichbleibend belastet ist. Dieses Gewicht läßt sich derart bestimmen, daß die Druckkraft der Winden 8 genau das Gewicht des Verbrennungsschachtes sowie der Zubehörteile dieses Schachtes, beispielsweise der . Brenner und der zusätzlichen Rohrleitungen, ausgleicht. Die Winden müssen außerdem diejenigen Kräfte ausgleichen, die auf den Verbrennungsschacht einwirken können, wie beispielsweise die Gasdruck-Reaktionskräfte durch die Rohrleitungen.

Um einen Ausgleich für gegebenenfalls auftretende Leckverluste des hydraulischen Druckmittels vorzusehen, kann man eine Handpumpe verwenden; wenn bereits eine hydraulische Anlage unter bestimmtem Überdruck für ander Zwecke vorhanden ist oder verwendet werden kann, so läßt sich die Speiseleitung für die Winden 8 und der hydraulische Akkumulator mit der hydraulischen Anlage verbinden.

In letzteren Falle kann das Nachfüllen der hydraulischen Leitungen ganz automatisch erfolgen, indem man bei Verringerung der Flüssigkeitsmenge im ' Druckspeicher ansprechende Endschalter vorsieht, die auf ein Zuflußventil 12 wirken. Die Endschalter bestimmen das Öffnen oder das Schließen dieses Ventils 12.·

Ein unterer Endschalter 13 bestimmt das öffnen des Ventils 12, während ein oberer Endschalter 14 das Schließen des Ventils 12 bewirkt; das Einschalten dieser Endschalter geschieht durch den Kolben 10 oder einen mit ihm fest verbundenen Bauteil.

Dank der Verbesserungen, welche die vorliegende Erfindung bringt, werden Verformungen der Konstruktion des Winderhitzers, insbesondere Änderungen in der Lage des Verbrennungsschachtes, die hauptsächlich auf Wärmedehnungen zurückzuführen sind, vollkommen aufgefangen, ohne daß sie zu Kräften führen, die eine Beschädigung oder eine Überbeanspruchung der Elemente des Winderhitzers herbeiführen könnten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Winderhitzer für Hochöfen mit einem Verbrennungsschacht und einem gesondert stehenden Wärmespeicher-Gitterwerk, die vertikal nebeneinander angeordnet, über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden und mit einem nachgiebigen Bauteil zur Aufnahme der Verformungen auf Grund ungleicher Wärmedehnungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsschacht (1) über an seinem unteren Ende angeordnete elastisch verformbare Bauelemente (7 bzw. 8) abgestützt ist.

2. Winderhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Elemente (8) pneumatische oder hydraulische Winden sind.

3. Winderhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume der Winden (8) mit einem hydraulischen Akkumulator (9) in Verbindung stehen, dessen Speicherdruck das Gewicht des Verbrennungsschachtes (1), seines Zubehörs und diejenigen Kräfte ausgleicht, die auf den Schacht wirken, mit Ausnahme der auf die Verbrennung zurückzuführenden Verformungskräfte.

4. Winderhitzer nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (9) eine gewichtsbelasteter Speicher ist.

5. Winderhitzer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume der Winden (8) über einen gewichtsbelasteten Druckspeicher (9) mit einem hydraulischen Leitungsnetz in Verbindung stehen und der Druckspeicher Endschalter für die Bewegung des Gewichtes (II) aufweist, welche ein Einlaßventil (12) des hydraulischen Mediums in den Speicher steuern, wobei das öffnen des Ventils ausgelöst wird, wenn das Belastungsgewicht seine untere Stellung erreicht, und das Schließen, wenn das Gewicht seine obere Stellung erreicht.