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Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für mit überdruck
arbeitende Vorrichtungen, insbesondere für Hochöfen.
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Viele industrielle Vorgänge werden in Gefäßen durchgeführt, deren
Innendruck vom Druck der Umwelt, im allgemeinen der Atmosphäre, abweicht. Ein bekanntes
Beispiel ist das Verhütten von Eisenerz in einem Hochofen.
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Dieser vom Atmosphärendruck abweichende Innendruck muß auch beim Füllen
des Gefäßes bzw. Beschicken des Hochofens beibehalten werden. Zum Beschicken des
Hochofens verwendet man daher Schleusensysteme, die im oberen Einfüllende bzw. in
der Gicht des Hochofens angeordnet sind. Ein Beispiel hierfür zeigt die deutsche
Auslegeschrift 1183 924. In der Hochofengicht sind übereinander und mit gegenseitigem
Abstand zwei Glocken angeordnet. Diese Glocken wirken mit Trichtern zusammen, an
deren Innenumfang sie mit ihrem Außenumfang anliegen. Zum Beschicken des Hochofens
wird zuerst der obere Trichter gefüllt, dessen unteres Ende von der unteren Glocke
verschlossen wird. Nach dem Füllen des oberen Trichters wird die zugehörige Glocke
nach unten verschoben. Der Inhalt des oberen Trichters fällt in den darunter liegenden
zweiten Trichter. Dieser wird nach unten gegenüber dem Hochofen durch die mit ihm
zusammenwirkende Glocke verschlossen. Anschließend wird die obere Glocke wieder
in Schließstellung bewegt. Die untere Glocke wird in Öffnungsstellung verschoben,
und der Inhalt des unteren Trichters fällt in den Hochofen. Bei diesem Besebickungsvorgang
wird der Hochofen gegenüber der Umwelt durch die am oberen Trichter -in Schließstellung
anliegende- Glocke verschlossen.
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Die beiden mit den Glocken zusammenwirkenden Trichter stellen damit
ein Schleusensystem dar. Die Wirksamkeit dieses Schleusensystems hängt davon ab,
daß die von den Trichtern und den Glocken aneinanderliegenden Flächen eine Abdichtfunktion
ausüben können. Zu Beginn einer Arbeitsperiode wird diese Abdichtfunktion erfüllt.
Die Beschickung des-Hochofens, d. h. Erze, Kohle, Zuschläge usw., sind:: jedoch
scharfkantig und haben hohes Gewicht. Dies führt dazu, daß die Erzbrocken usw. mit
hoher Geschwindigkeit -und hohen Kräften beim Öffnen der. Trichter aus diesen herausfallen.
Die Dichtflächen von Trichtern und Glocken werden hierdurch rauh, sie verbiegen
sich usw. Sie verlieren ihre Abdichtfunktion.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Beschikkungsvorrichtung so auszubilden, daß sie ihre Abdichteigenschaften
während langer Zeiträume beibe-. hält und dabei unabhängig von nicht zu vermeidenden
Verschleißerscheinungen ist. Zur- Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine
Vorrichtung vor, die gekennzeichnet ist durch ein im Hochofen unterhalb von dessen
Öffnung angeordnetes, um eine waagerechte Achse drehbares und an einer Seite offenes
Gefäß, durch einen in die Öffnung des Hochofens einsetzbaren Verschluß und durch
eine Druckdichtung zwischen der Gefäß-Außenwand und der Hochofen-Innenwand.
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Mit dieser Vorrichtung wird das Abdichtproblem auf elegante Weise
dadurch gelöst, daß es einer besonderen Druckdichtung übertragen wird, die mit dem
herabfallenden Füllgut nicht in Berührung kommt und daher keinem Verschleiß unterworfen
ist; Zum Beschicken des Hochofens wird zuerst das Imit seiner offenen Seite nach
oben zeigende Gefäß nach Öffnen des Hochofen-Verschlusses gefüllt. Dabei dichtet
die zwischen der Außenwand des Gefäßes und der Innenwand des Hochofens liegende
Druckdichtung den Hochofen gegenüber der Atmosphäre ab. Nach dem Füllen des Gefäßes
wird der Verschluß wieder in die Hochofenöffnung eingesetzt. Während er jetzt den
Hochofen gegenüber der Atmosphäre abdichtet, wird das Gefäß um 180° gedreht. Seine
offene Seite! zeigt dann nach unten, lind sein Inhalt fällt in den Hochofen. Dieses
Herabfallen erfolgt außerhalb der Druckdichtung, so daß diese nicht von dem herabfallenden
Gut berührt und verschlissen wird.
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In zweckmäßiger Weiterbildung sieht die Erfindung einen in der Öffnung
des Hochofens angeordneten Beschickungs-Trichter vor. Dieser sorgt für eine einwandfreie
Zufuhr des Beschickungsgutes in das Gefäß.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung sieht die Erfindung vor, daß die
Druckdichtung ausdehnbar ist. Dies bedeutet, daß @ sie in der -Füllstellung des
Gefäßes, wenn dessen offene Seite oben liegt, ihren gedehnten Zustand.. einnimmt
und die Gefäß-Außen-und Hochofen-Innenwand hermetisch gegeneinander abdichtet. Beim
Drehen des Gefäßes dagegen, wenn der in -die eingesetzte Verschluß die Abdichtung
übernimmt, befindet sie sich im zusammengefallenen Zustand und erleichtert damit
ein ungehindertes Drehen des Gefäßes in der . In einer weiteren Ausführungsform
sieht die Erfindung vor, daß die Dichtung auf der Innenseite des Deckels des Hochofens
angeordnet ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß auf der Außenwand
des Verschlusses eine weitere ausdehnbare Dichtung angeordnet ist. Diese Dichtung
unterstützt die Abdichtwirkung, die der Verschluß im Schließzustand beim Anliegen
an der Öffnung des Hochofens erfüllt.
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Schließlich sieht die Erfindung noch eine in den von den beiden Dichtungen
begrenzten Raum zwischen Gefäß und Verschluß einmündende Druckausgleichsleitung
vor. Ähnlich wie bei einer Wasserschleuse wird über diese Leitung durch Zufuhr oder
Abfuhr von Luft der Druck in diesem Raum erhöht oder abgesenkt, wobei er vor dem
Öffnen der Dichtung zwischen Gefäß und Hochofen erhöht und vor dem Öffnen des mit
der Hochofenöffnung zusammenwirkenden Verschlusses zur Anpassung an den Atmosphärendruck
herabgesetzt wird. Hierdurch wird ein plötzlicher Druckausgleich in den Hochofen
oder in die Atmosphäre vermieden, wobei durch die.- dabei entstehende Luftströmung
Füllgut mitgerissen- ürde.
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Die Erfindung, wird nun am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten-
Ausführungsform weiter beschrieben. Dabei ist F i g. 1 ein Längsschnitt durch den
oberen Teil eines mit einer Beschickungsvorrichtung ausgerüsteten Hochofens, F i
g. 2 in größerem Maßstab ein Schnitt durch die Öffnung des Hochofens mit besonderer
Darstellung der beiden Dichtungen, F i g. 3 eine Ansicht entsprechend dem Schnitt
nach F i g. 1 in kleinerem Maßstab mit der Darstellung des Verschlusses. im hochgeschwenkten,
geöffneten Zustand,
F i g. 4 ein Schnitt durch die Öffnung des Hochofens
unter Darstellung einer anderen Ausführungsform der zwischen der Innenwand des Hochofens
und der Außenwand des Gefäßes angeordneten Druckdichtung, F i g. 5 ein Schnitt entlang
der Schnittlinie 5-5 in Fig.4, F i g. 6 ein Schnitt durch das obere Ende des Hochofens
unter besonderer Darstellung einer anderen Ausführungsform des Gefäßes, F i g. 7
ein Schnitt durch das obere Ende des Hochofens unter besonderer Darstellung einer
noch anderen Ausführungsform des Gefäßes, und.
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F i g. 8 ein Schnitt durch das obere Ende des Hochofens unter besonderer
Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Gefäßes.
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F i g. 1 zeigt das obere Ende 11 eines Hochofens 10. Auf diesem
liegt ein Ring 12 auf, der eine Haube 13 abstützt. Leitungen
14 dienen zur Abführung von Gasen, welche während der Herstellung von Eisen
im Hochofen entstehen. In der Haube 13 sind Lager 15 angeordnet. In diesen sind
Achsstümpfe 16 .ge@ lagert, die das Gefäß 17 tragen. Ein Motor 18 dreht das Gefäß
17 über ein Untersetzungsgetriebe 19: Das Gefäß 17 fäßt sich hin und zurück uni
180° aus einer aufrechten in eine umgekehrte Stellung oder um 360'
vollständig
rund herum drehen. Bei Drehen des Gefäßes 17 fällt die Charge 20 unter
Schwerkraftwirkung heraus und wird auf dem oberen Ende der Chargensäule
21 innerhalb des Ofens abgelagert. Das Gefäß 17 hat eine Öffnung 92 zur Aufnahme
der Charge. Auf der Haube 13 sitzt ein Rohrstutzen 22, der am oberen Rand einen
Ringflansch aufweist und eine Füllöffnung 27 umschließt. Die Füllöffnung 27 weist
noch eine Auskleidung 23 auf. Eine im Rohrstutzen 22 angeordnete ausdehnbare
Dichtung 24
wird mit einem Druckmittel betätigt, das durch die Leitung 25
zu und durch die Leitung 26 abgeführt wird. Als Druckmittel kann entweder eine Flüssigkeit,
wie z. B. Wasser oder Öl, oder ein Gas, wie z. B, Luft verwendet werden. - Es ist
wünschenswert, daß das Druckmittel in dem Ringraum 24 a hinter der Dichtung 24 in
Umlauf gesetzt wird, um diese zu kühlen und ein Überhitzen zu vermeiden, Die Dichtung
24 ist aus einem elastomeren Material hergestellt, das hitzebeständig und für Gase
und Flüssigkeiten undurchlässig ist. Die Dichtung 24 ist so angeordnet, daß sie
die Behälteröffnung 92 und auch die Füllöffnung 27 am oberen Ende des Ofens
10 umgibt. Außerdem ist die Dichtung 24 auf dessen Innenseite derart
angeordnet, daß sie sich außerhalb des Weges der Charge 20 befindet, die
in das Gefäß 17 geschüttet wird. Die Dichtung 24 berührt daher die Außenseite des
Gefäßes, während die Charge 20
dessen Innenseite abnützt: Auf dem Hochofen
10 ist der Trichter 28 befestigt, der einen unteren Abschnitt 29 und einen oberen
Abschnitt 30 aufweist. Die Abschnitte 29 und 30 sind im waagerechten Querschnitt
elliptisch, um sie be^ sonders breit zu machen; so daß sie zwei nebeneinander stehende
Kübelwagen aufnehmen können. Der Arm 32 wird in dem Raum zwischen den beiden Kübelwagen
zurückgezogen. Der Abschnitt 30 des Trichters hat einen Einschnitt 31, in den ein
Arm 32 einschwenkt, der den Verschluß 33 trägt, der die Füllöffnung 27 öffnet und
schließt. Der Arm 32 ist bei 32 a gelagert und wird durch den auf ein Kabel 34 ausgeübten
Zug bewegt. Gewichte 35 bewirken, däß sich der Verschluß 33 in Schließstellung nach
unten bewegt, wenn kein Zug auf das Kabel 34 äusgeübt wird.
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Rund um den unteren Umfang des Verschlusses 33 ist eine ausdehnbare
Dichtung 36 angeordnet. Die Dichtung 36 besteht aus einem elastomeren Streifen,
der sich vollständig rund um den Verschluß 33 erstreckt. Die Dichtung 36 wird durch
ein Druckmittel gedehnt, das über die Leitung 37 zugeführt wird, welche mit einer
Leitung 38 in Verbindung steht, die in den Ringraum 36 a einmündet, wie F i g. 2
genauer zeigt. Wenn ein Umlauf des Druckmittels erwünscht ist, können zwei Leitungen
verwendet werden, eine für die Zuführung und eine für die Ableitung.
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Bei jenen Öfen, in denen dies notwendig oder angezeigt ist, führt
eine Druckausgleichsleitung 39 Druckgas in den oberen Teil des Ofens ein, d. h.
in den Raum zwischen der Dichtung 36 und dem Verschluß 33 auf der einen und der
Dichtung 24 und dem Gefäß 17 auf der anderen Seite. Infolgedessen kann in diesem
Raum und in dem Gefäß 17 selbst ein Druck erzeugt werden, der gleich oder höher
als der Druck im Ofen ist.
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Die Druckausgleichsleitung 40 dient zur Abführung des Druckgases
aus diesem Raum, um den Druck in diesem auszugleichen, z. B., nachdem die Dichtung
24 an das Gefäß 17 angelegt wurde aber bevor die Dichtung 36 gelöst und der Verschluß
33 hochgeschwenkt wird.
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F i g. 2 veranschaulicht genauer die Dichtungen 24 und 36, mit denen
das Gefäß 17 gegenüber dem Ofen 10 und der Verschluß 33 gegenüber der Füllöffnung
27 abgedichtet wird. Die streifenförmige Dichtung 24 wird durch einen Blechstreifen
41 gehalten, der mit Bolzen an der Ofenwand befestigt ist. Ähnliche Blechstreifen
42 werden verwendet, um die Dichtung 36 zu halten. Wie Fi g. 2 ferner zeigt, ist
die öffnung 92 des Gefäßes 17 größer als die Füllöffnung 27 des Ofens 10. Wenn sich
daher das Gefäß 17 in Öffnungsstellung befindet, fällt die Beschickung, wie Koks,
Eisenerz, Zuschläge, Kalkstein usw., aus dem Trichter 28 direkt in das Gefäß 17,
ohne mit dessen" Außenseite in Berührung zu kommen.
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Wie F i g. 2 zeigt, ist die Dichtung 24 auf der Innenseite des Ofens
10 angeordnet. Diese Lage ist der Anordnung der Dichtung auf dem Gefäß 17
vorzuziehen, weil es diese Lage der Dichtung wenig wahrscheinlich macht, daß sie
von der herabfallenden Beschickung getroffen wird. Aus dem gleichen Grunde ist es
angezeigt, die Dichtung 36 rund um den Umfang des Verschlusses 33 anzuordnen, statt
in der Füllöffnung 27. Beide Dichtungen 24 und 36 sind in F i g. 2. in einer entspannten
oder druckfreien Stellung veranschaulicht.
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Beim Betrieb der Beschickungsvorrichtung in Verbindung mit einem Hochofen
ist der Verschluß 33 in der Füllöffnung 27 angeordnet, und Druckmittel wird durch
die Leitung 37 zugeführt, um die Dichtung 36 an die Innenwand der Öffnung 27 anzudrücken.
Das, Gefäß 17 wird dann so gedreht, daß seine Öffnung 92 mit der Füllöffnung 27
ausgerichtet ist, welche während dieses Vorganges selbstverständlich durch den Verschluß
33 verschlossen wird. Dann wird Druckmittel durch die Leitung 25 zugeführt, um die
Dichtung 24 an die Außenseite des Gefäßes 17 anzu@ drücken. Das Gefäß 17 ist zu
diesem Zeitpunkt leer; oder nur wenig gefüllt. Diese Restfüllung dient dann
als
Kissen für die hereinfallende neue Füllung. Der Druck wird dann aus der Dichtung
36 herausgelassen. Das Kabel 34 wird gezogen und der Verschluß 33 aus der Füllöffnung
27 herausgeschwenkt, wie F i g. 3 deutlich zeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform
wird der Verschluß 33 vollständig aus der Füllöffnung 27 und im wesentlichen auch
aus dem Trichter 28 herausgeschwenkt. Die Beschickung wird dann z. B. durch einen
Kübelwagen oder ein Förderband in den Trichter 28 gekippt, aus dem sie unter Schwerkraftwirkung
direkt in das Gefäß 17 fällt. Nachdem die gewünschte Menge in das Gefäß
17
gefallen ist, wird der Verschluß 33 wieder in die Füllöffnung 27 geschwenkt
und Druckmittel durch die Leitung 37 der Dichtung 36 zugeführt. Die Vorrichtung
befindet sich dann in dem in F i g. 1 gezeigten Zustand. Über die Druckausgleichsleitung
39 wird Druckgas in den Raum oberhalb des Gefäßes 17 eingeleitet, während die Dichtung
24 in Berührung mit dem Gefäß 17 unter -Druck gehalten wird. Dieser Druckausgleich,
d. h. die Druckerhöhung in dem Raum zwischen den -beiden Dichtungen 24 und 36, verhindert,
daß heiße Gase und Schleifmittelteilchen nach Lösen der Dichtung 24 an dieser vorbei
nach oben und in den oberen Teil der Beschichtungsvorrichtung geblasen werden. Sobald
der Druck im oberen Teil des Ofens ausgeglichen ist, wird die Zuführung von Gas
durch die Leitung 39 unterbrochen und der Druck auf die Dichtung 24 aufgehoben.
Die einzige Einrichtung, welche den -Hochofendruck zurückhält, ist nunmehr die Dichtung
36, welche den. Verschluß 33 in der Füllöffnung 27 festhält. Das Gefäß
17 kann sich nun frei bewegen und wird. gedreht, bis die Charge
20 aus der Öffnung 92
auf. die unmittelbar darunter befindliche Chargensäule
21 fällt. Nach Leerung des Gefäßes 17 wird dieses wieder verdreht, bis sich die
-Öffnung 92 oben befindet und auf die Füllöffnung 27 ausgerichtet ist. Dann wird
die Dichtung 24 an das Gefäß 17 angedrüch und durch die Druckausgleichsleitung
40 wird Druckgas aus dem Gebiet zwischen den Dichtungen 24 und 36 abgeführt,
um den Druck an den Atmosphärendruck anzugleichen. Wegen dieser Druckverringerung
innerhalb des Gefäßes 17 können daher beim Aufschwenken des Verschlusses
33 weder abschleifende Staubteilchen noch heiße Gase nach oben durch die Füllöffnung
27 abgeblasen werden. Sobald der Druckausgleich erreicht ist, wird, die Dichtung
36 rund um dein Umfang des Verschluses 33 entspannt. Dies ermöglicht das Aufschwenken
des Verschlusses 33 in die in F i g. 3 gezeigte Stellung. Dann kann dem Trichter
28 eine weitere Charge zugeführt und der Vorgang wiederholt werden. Bei der Beschickung
des Ofens auf diese Weise kommt die Charge nur mit der Innenseite des Trichters
28 in Berührung, bevor sie direkt in das Gefäß 17 fällt. Das Gefäß 17 besteht aus
einer abriebfesten Metallegierung und hat eine ausreichende Größe, um eine entsprechende
Menge an Beschickung aufzunehmen, wie .z. B. eine Kübelwagenladung. -Der Durchmesser
der Öffnung 92 beträgt-ungefähr 1;2 m.
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Zusätzlich zur -Dichtung 36, welche den Durchgang von Gas verhindert,
kann der obere Teil 45 des Verschlusses 33 eine solche Außenfläche erhalten, daß
ein Einpassen des Verschlusses in den unteren Teil des konischen Abschnittes
29 des Trichters 28
möglich wird, so -daß sich- zusätzlich zur Dichtung
36 eine Abdichtung von Metall auf Metall ergibt. _ Die F i g. 4 und 5 zeigen eine
andere Ausführungsform zum Abdichten des Gefäßes 17 gegenüber dem Ofen 10. Der obere
Teil des Ofens ist mit einem Dichtungsring 50 versehen, in welchem mehrere
Dehnzylinder 51 im Abstand voneinander angeordnet sind, wie F i g. 5 deutlich zeigt.
Eine bewegliche Dichtung 52 wird durch die Dehnzylinder 51 aufwärts und abwärts
bewegt. Sie werden durch Druckmittel betätigt, das durch die Leitung 53 zugeführt
wird. Ein Faltenbalg 54 aus gasundurchlässigem Material verhindert den Durchgang
von Gas zwischen der Ofenwand und dem Gefäß 17, nachdem sich die Dichtung 52 an
das Gefäß 17 angelegt hat.
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Das Gefäß 17 ist in den F i g. 1 bis 3 kugelförmig dargestellt. Wie
F i g. 6 zeigt, hat das Gefäß '17 jedoch ein unteres kugelförmiges Mantelteil
60 und ein oberes konisches Mantelteil 61. Gemäß Fig.7 ist das Gefäß
mit einem unteren elliptischen Mantelteil 62 und einem oberen konischen Mantelteil
63
versehen. Noch eine andere Form ist in F i g. 8 gezeigt, gemäß welcher
das Gefäß 17 einen unteren elliptischen Mantelteil 64 und einen oberen elliptischen
Mantelteil 65 aufweist. Jede in den F i g. 6 bis 8 gezeigte Ausführungsform des
Gefäßes 17 ist .so angeordnet, daß sich seine Öffnung 92 oben befindet und ist ungefähr
zu zwei Drittel mit Charge 20 gefüllt.
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. F i g. 1 zeigt noch einen nach unten gerichteten Mantel
80, der an der Innenseite des oberen Endes des Ofens aufgehängt ist. Der
Mantel 80 ist im Querschnitt zylindrisch. Sein Durchmesser ist wesentlich größer
als jener der Öffnung 92 des Gefäßes 17 und auch größer als dessen Durchmesser,
so daß die aus diesem gekippte Charge innerhalb des Mantels 80
nach unten
fällt. Der Mantel 80 selbst besteht aus einer Metallauskleidung 81 und einer
Wärmeisolierung 82. Der untere Teil des Mantels 80 besteht aus einem
Gitterrost 83.
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Wie F i g. 1 zeigt, hält der aufgehängte Rost 83 die Charge zurück
und läßt dieselbe erst an ihrer Unterkante 90 ausfließen. Die Charge fließt aus
dem in dem Rost 83 gehaltenen Vorrat nach derjenigen Seite des Ofens, wo der Verbrauch
der Charge eine Ergänzung erfordert. In der Höhe der Beschickungsoberfläche ist
im Hochofen 10 ein Schutzring 91 angeordnet, um gegen übermäßige Abnutzung am oberen
Rand der Charge zu schützen. Die durch den aufgehängten Rost 83 begrenzte Chargensäule
21 kühlt auch das austretende Gas, weil dieses durch die zuletzt in den Ofen eingefüllte
noch kalte Charge durchtreten muß. Das im oberen Teil des Ofens auf die Beschickungsvorrichtung
auftretende Gas wird daher die Dichtungen 24 und 36 nicht zu stark erhitzen können.
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Die Beschickungsvorrichtung kann leicht repariert und ausgetauscht
werden.. Die obere Einheit, welche das Gefäß 17 enthält, kann ganz aus dem Hochofen
10 herausgenommen und durch eine ähnliche Einheit ersetzt werden. Der Rohrstutzen
22 mit der Dichtung 24 läßt sich innerhalb weniger Stunden austauschen. Vier oder
fünf Tage sind dagegen erforderlich, um eine Beschickungsglocke und Trichter herauszunehmen
und zu reparieren, die nach dem Stand der Technik verwendet werden.
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Im Gefäß 17 wird die Charge hauptsächlich in sich selbst mit nur innerer
Schleifwirkung abrollen. Die Wandstärke des Gefäßes 17 kann entsprechend dem Ausmaß
der Abnutzung verändert werden. Beispielsweise
kann der Boden des
Gefäßes 17 stärker als dessen Wandung ausgebildet werden.