DE1911938A1

DE1911938A1 - Gekuehlte Blasform fuer Industrieoefen,insbesondere Hochoefen

Info

Publication number: DE1911938A1
Application number: DE19691911938
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kuckertz; Rudolf Mueller; Johannes Uerlichs
Original assignee: Hermann Rappold and Co GmbH
Current assignee: Hermann Rappold and Co GmbH
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1969-03-10
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3627296A; ZA701599B; JPS491964B1; FR2034790A7; DE1911938C3; CA924502A; BE747044A; DE1911938B2

Description

Gekühlte Blasform für IndustrieÖfen, insbesondere Hochöfen

Die Erfindung betrifft eine gekühlte Blasform für Industrieöfen, insbesondere Hochöfen, wie sie in die Ofenwand eingebaut zum Einblasen heißer Luft in den Ofenraum verwendet werden. Solche Blasformen unterliegen im allgemeinen am frei und ungeschützt in den Ofenraum ragenden als Blaskopf bezeichneten Vorderteil der Form größtem Verschleiß durch thermische und mechanische Einwirkung. Es kommt daher darauf an, die Kühlung der Blasform so zu gestalten, daß der Blaskopf optimal gekühlt werden kann. Bekannte Blasformen erfüllen diese Aufgabe nur ungenügend.

So ist es bei einer Windform für Schachtöfen bekannt, das Kühlmittel mit Hilfe einer um den inneren konischen Blasformmantel ( Seelenrohr ) schraubenförmig gewundenen Doppelrohrspirale vom Blasformfuß-Zulauf zunächst durch die AuSenspirale zum Blaskopf und anschließend über die Innenspirale zurück zum im BlasformfuQ befindlichen Ablaufrohr zu leiten. Abgesehen davon, daß derartige Blasformen sehr kostspielig und wenig stabil sind, bleibt ihre Kühlwirkung doch unbefriedigend, weil das Kühlmittel in der Außenspirale auf seinem Weg zum Blaskopf durch Wärmeaufnahme aus dem Ofenmauerwerk bereits so stark erwärmt ist, daß es nicht mehr genügend Wärme aus dem Blaskopf aufzunehmen und abzuführen vermag.

Dieser Nachteil wurde erkannt und dadurch zu vermeiden gesucht, daß bei einer weiteren bekannten gekühlten Blasform zwischen je einem den Kühlraum einschließenden äußeren und inneren konischen Blaaformmantel die Ktihlmittelzuleitung über ein Einlaufrohr

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direkt zum Blaskopf, insbesondere zu einer dort befindlichen Ringkammer, geführt wurde» so daS das Kühlmittel praktisch in kaltem Zustand unmittelbar an die wärmste Zone der Blasform gelangen kann. Von dort wird es entlang dem AuQenmantel wiederum in schraubenförmig aneinander gefügten Rohren zum BlasformfuB und dann nochmals in einem Rohr in die Nähe des Blaskopfes gebracht, um dann in dem durch den inneren Blasformmantel und den Innenmantel der Rohrsahraube des AuSenmantels gebildeten Kühlraum erneut zum BlasfonnfuS und dem Ablauf zu gelangen. Ein um ein Vielfaches größerer Querschnitt verhindert eine höhere Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels im Blaskopf und setzt damit den Kühlwirkungsgrad herab. Auch führt das nochmalige Umlenken des aus der Blaskopfzone kommenden heiQen Wassers in den Bereich des Blaakopfes zu einer Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit und der Kühlwirkung am Innenmantel der Blasform.

Die Erfindung baut auf der zuletzt genannten Kategorie von Blasformen auf, bei denen die Kühlmittelzuleitung direkt sum Blaskopf geführt ist, um möglichst rasch und unmittelbar kaltes Kühlmittel zu dieser thermisch hochbelasteten und gefährdetsten Zone der Blasform zu fördern und stellt sich die Aufgabe, neben einer Beseitigung der geschilderten Mängel mit einer relativ einfachen, wenig aufwendigen Blasformkonstruktion eine optimale Strömungsgeschwindigkeit dee Kühlmittels im Blaskopf mit rückwirkend ausreichend guter Kühlung von Innen- und AuSenmantel der Blasform sowie duroh Veränderung von Strömungsquerschnitten βIn₁ β Anpassung der Kühlleistung an unterschiedliche Betriebsverhältniese hinsichtlich Ofentemperatur, Kühlmitteldruck und -verbrauch usw. zu ermöglichen»

Zu diesem Zweok ist bei einer gekühlten Blasform d©r genannten Art erfindungsgemäS ein konzentrisch im Kühlraum angeordneter, vorzugsweise die Zuleitung aufnehmender Verdrängungskörper

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vorgesehen, welcher den Kühlraum in eine äußere, eine innere und mittels radialer Ringwand in eine Ringkammer dea Blaskopf es teilt ι und es sind ferner in der Ringwand im Querschnittsbereieh der äußeren und Inneren Ringkammer FÜhlmittelüberatrömöffnungen angeordnet, durch welche das Kühlmittel entlang beider Ringkammern zur Kuhlmittelableitung geführt ist. Vorteilhaft kann hierbei die Ringkammer des Blaskopfea durch eine Querwand unmittelbar neben der ZuIeitungsmündung abgeteilt und entlang der der ZuIeitungamündung abgewandten Seite der Querwand im Querschnittebereich der äußeren und inneren Ring- J kammer je eine Überströmöffnung in der Ringwand angeordnet sein.

Mit Hilfe dee Verdrängungskörper, welcher im Übrigen auch als durchfluteter Hohlkörper ausgebildet sein kann, ist es in sinnvoller Weise gelungen, den durch Innen- und Außenmantel bei herkömmlichen Blasformen gebildeten klassischen Kühlraum in einen dem AuSenmantel zugeordneten äußeren, einen den Innenmantel zugeordneten inneren und einen dem Blaskopf stirnflächig zugeordneten Kühlraum, also in drei Hingkammern,su unterteilen, deren Querschnitte durch entsprechende Bemessung dieses Verdrängungskörper in einfacher Weise bestimmbar sind.

Nach einem weiteren Erfindungegedanken, kann die direkt zum { Blaskipf geführte Kuhlmittelssuleitung selbst als inn-erhalb des KUhlraumes koaxial angeordneter Verdrängungskörper ausgebildet sein, dessen in den Blaskopf hineinragendes Ende eine mit zur Blaskopf-Stirnfläche gerichteten Austrittsdüsen besetzte Ringwulst trägt. De, durch die Ringwulst eine Vergrö3erung des Verdrängungskörperdurchmeseers in diesem Bereich gegeben ist, welcher die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Blaskopf bestimmt, bewirkt der an die Ringwulst anschließende kleiner Außendurchmesser des Verdrängungekörpers, daß beim Rücklauf dea Kühlmittels entlang der äußeren und inneren Kühlkammer Druckverluste vermieden werden.

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Die Strömunga- unfl Druckverhältnisse im Blaskopf lassen eich in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung dadurch verändern, daß der Verdrängungekörper zur Veränderung der Größe des Durchflußquerachnittea im Bereich der Blaskopf-Ringkammer axial verschiebbar und feststellbar ist. Zu diesem Zweck können mehrere im Düaenboden der Ringwulst des Verdrängungskörper angeordnete Stellorgane, vorzugsweise durch den Düsenboden hindurchgreifende und sich gegen die Innenstirnfläche der Bla8kopf-Ringkammer abstützende Stellschrauben vorgesehen sein, und die Verbindung^des im BlasformfuS angeordneten Zuleitungsrohres mit dem Verdrängungskörper kann durch KraftschluQ axial beweglich ausgeführt eein.

Damit stets eine koaxiale Lage des Verdrängungskörpers innerhalb der Innen- und Außenmäntel der Blasform, insbesondere während seiner axialen Verstellung gewährleistet ist, können Abstandshalter am Tnnenmantel des Verdrängungskörpers angeordnet sein.

Zur Erzielung optimal günstiger Strömungsverhältnisse in den daa vom Blaskopf zurückströmende Kühlmittel aufnehmenden äußeren und inneren Ringkammern und um einen guten Wärmeauetausch am Innen- und AuQenmantel zu erhalten ( Vermeidung z. B. von Grenzschichten, Wirbelbildungen usw· ), können die äußere und innere Ringkammer des Kühlraumes mit je einem radial gerichteten, schraubenförmig zum Blasforrnfuß verlaufenden leitblech versehen ' sein. Zusätzlich können auch die leitbleche im Bereich dee Blaskopfes zunächst mit Abstand in einzelnen Spiralwindungen verlaufen, und dann zu schraubenförmiger Steigung übergehen. Das hat den Vorteil, daß das von außen direkt in den Blaskopf geleitete kalte Kühlmittel im Bereich dee Blaskopfes dessen ringförmige Kühlkammer mehrmals kreisend durchströmt, ehe es über die innere und äußere Ringkammer des Kühlraumes zum Blasformfuß und zur Ableitung zurückgelangt.

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Die Erfindung iat anhand von zwei Ausführungabeispielen in der Zeichnung dargestellt und anachlieQend näher erläutert.

Ea zeigen: Figur 1 eine Blasform im längs-

achnitt,

Figur 2 den Blaskopf teilweise im Schnitt nach linie H-IT in Figur 1,

Pigur 3 einen Teilachnitt durch den Blaskopf nach linie ITI-III in Figur 2,

Figur 4 eine weitere Ausführungsform

in einer Blasform im Längsschnitt und

Figur 5 eine Draufsicht in Richtung

BlaaformfuQ der Blasform nach Figur 4, abgebrochen dargestellt.

An den Blasformfuß 1 einer Hochofenblasform nach Figur 1 sind ein Rohr 2 als Innenmantel und ein konisch in Richtung zum Blaskopf verjüngtes, im Querschnitt kreisringfb'rmigea Rohr 3 als Außenmantel angeschweißt. Beide Rohre verbindet an ihren freien Enden eine bei 4 angeschweißte Ringwanne 5» welche den Blaakopf bildet. Ein weiteres Rohr 6, allerdings größeren Durchmessers als Rohr 2, und ein gleichlanges in Richtung zum Blaskopf konisch verjüngtes im Querschnitt ebenfalls kreisringförmiges Rohr 7, von kleinerem Durchmesser als der Durchmesser des Außenmantel-Rohres 3t sind koaxial zueinander über je eine an ihren Stirnflächen angeschweißte Ringwand 3 und 9 zu einem Hohlkörper verbunden, welcher als Verdrängungskörper koaxial in den durch Innen- und Außenmantel 2 und 3 gebildeten Kühlraum eingesetzt iat. Die Ringwand 9 überragt hierbei flanschförmig den Innen- und Außendurchmee8er des Verdrängungakörpers soweit, daß neben der koaxialen Zentrierung des Verdrängungskörpers innerhalb des durch Innen- und Außenmantel 2 bzw. 3 gebildeten Kühlraumes gleichzeitig eine Ringkammer 1o im Blaskopf entsteht. Über ein durch den Blaaformfuß und den Verdrängungskörper hindurch geführtea ZuIeitungsrohr 11 wird als Kühlmittel kaltes Wasser direkt in die Ringkammer 1o dea Blaskopfea gedrückt. Damit es dort in einer

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bestimmten Richtung umlaufen kann, und damit die Rohrqueraohnittaflache an der Rohrmtindung 12 nicht verändert wird, iat die Rohrmündung leicht gebogen (Figur 2) und von etwa tropfenförmigem Querschnitt (Figur 3)· Die Ringkammer io ist durch eine unmittelbar neben der Rohrmündung 12 angeordnete Trennwand 13 (Figur 2 und 3) abgeteilt, ao daß das einströmende Kühl- , mittel nahezu einen Umlauf in der Ringkammer ausführen kann, um dann durch je eine im Bereich der Querschnittsflächen der inneren 14 und äußeren Kühlkammer 15 in der Ringwand 9 eingearbeitete Schlitzöffnung 16 und 17 in die Kühlkammern 14 bzw. 15 zu gelangen. Beide Kühlkammern (14 + 15) sind mit je einem bei 16 (bzw. entsprechend 1? gestrichelt} nicht aus der Zeichnung ersichtlich) an der Ringwand 9 angeschweiSten, die Kühlkammern ¹4 und 15 im Abstand ihrer Mantelflächen (2,3) zum Verdrängunskörpermantel (6,7) durchlaufenden schraubenförmig gewundenen Leitblech "?B und 19 versehen, welche zunächst bei 16 bzw. 17 beginnend im Bereich des Blaskopfes in etwa drei zueinander parallelen Windungen verlaufen und anschließend in Windungen mit zunehmender Steigung übergehen. Die Leitbleche aind jeweils am Innen- (6) bzw. AuQenmantel (7) des Verdrängungskörper angeschweißt. Der Querschnitt in der Ringkammer 1o bestimmt die gewünschte Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels und kann so gehalten sein, daß das Kühlmittel eine Umlaufgeschwindigkeit von ca. 7 m/sek. erreicht, welche dann in den parallelen Leitkanälen des Blaskopfes nur geringfügig abfällt, um anschlie!3end in den schraubenförmigen Kanälen relativ größerer Steigung in Richtfung zum BlasformfuS allmählich abzunehmen und durch ein im Blasformfufl befestigtes, mit den sieh im Ringraum 2o vereinigenden Kühlkammern 14 und 15 verbundenes Abflußrohr 21 abzuflieSen. Der Verdrängungskörper kann aus Gründen wirtschaftlicher Fertigung ala GuSkÖrper ausgebildet werden. Drei im gleichen Abstand voneinander am Umfang des BlasformfuQes angeordnete, diesen durchdringende Stellschrauben 22 oder ähnliches Mittel, halten über die Wand 8 den Verdrängungskörper im Kühlraum

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der Blasform fest eingespannt und gestatten beim !Seen gegen den in der Ringkammer io herrschenden Druck eine axiale Verschiebung des Verdrängungekörpers und damit eine Vergrößerung des Ringkammerquerechnittes io gegenüber der dargestellten Mindestgröße.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Blasform, bei der daa Zuleitungarohr gleichzeitig als Verdrängungskörper ausgebildet ist. Im durch je einen inneren und äuSeren, konisch zum Blaskopf verlaufenden und im Querschnitt kreisringförmigen Rohrmantel 23 bzw. 24t deren Stirnflächen gemeinsam durch den BlasformfuQ 25 und eine Ringwanne 26 des Blaskopfβa abgeschlossen sind, gebildeten Kühlraum ist koaxial ein im wesentlichen analog ausgebildeter Verdrängungskörper 27 angeordnet, welcher aus je einem im Querschnitt kreisringförmigen Außenrohr 28 und Innenrohr 29 mit durch je eine Ringwand 3o und 31 abgeschlossenen gegenüberliegenden Stirnflächen besteht und an das den BlasformfuQ durchdringende Zuleitungsrohr 32 für die Kühlmittelzufuhr angeschlossen ist. Die Ringwand 31 ist ale Ringwulst ausgebildet und besitzt an ihrer der Blaskopfstirnfläche zugekehrten Seite mehrere düsenartige Löcher 33t durch die das Kühlmittel hindurch in eine zwischen Ringwand 31 und Ringwanne 26 gebildete Ringkammer 34 geringerer Querschnittsfläche gedrückt wird, von wo aus das Kühlmittel entlang der zwischen Verdrängungskörper und Innen- und AuQenmantel gebildeten Ringkammern 35 und 36 In Richtung BlasformfuQ zum dort angebrachten Abflußrohr 37 strömt. Der Innendurchmeeser dee Verdrängungskörpers ist hierbei etwas größer, als der kleinste Innendurchmesser der Ringwulst und der AuQendurchmesser dee Verdrängungskörper« 1st etwas kleiner, als der größte Durchmesser der Ringwulat, wobei Druokverluete des wiederum mit etwa 7 m/sek. Strömungsgeschwindigkeit in de? Hingkammer 34 strömenden Kühlmittels vermindert werden. Zur Einstellung gewünschter Kühlmittelgeschwindigkeit im Bereich der Blaskopfringkammer 34 und zur Beeinflussung des sugehörigen Bruekvarlmetes besitzt der Verdrängungskörper zwei

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diametral in der Ringwand 31 angeordnete Stellachrauben 38, oder ähnliche Mittel welche bei Betätigung mit Hilfe eines durch Zuleitungsrohr 32 und Abflußrohr 37 sowie Stopfverachraubung 39 geführten Steckschlüssels eine axiale Bewegung des Verdrängungskörper gestatten, wenn gleichzeitig die Gewindevergchraubung 4-0 an der Anschlußstelle Zuleitungerohr - Verdrängungskörper nachgestellt wird. Entlang der Innenmantelfläche 29 sind über den Umfang verteilt mehrere Abstandsstücke 41 in Form von Blechstreifen am Verdrängungskörper angeschweißt, um ein Verkanten des Verdrängungskörper^ zu vermeiden.

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Claims

Patentansprüche

1. Gekühlte Blasform für Industrieöfen, insbesondere Hochöfen, bei welcher die Kühlmittelzuleitung zwischen je einem den Kühlraum einschließenden äußeren und inneren Blasformmantel direkt zum Blaskopf, insbesondere zu einer dort befindlichen Hingkammer, geführt ist und das Kühlmittel von dort durch den Kühlraum zur am Blasformfuß angeschlossenen Kühlmittelableitung gelangt, gekenn-„z,ei.chQet durch einen, konzentrisch im Kühlraum angeordneten, vorzugsweise die Zuleitung aufnehmenden Verdrängungskörper, welcher den Kühlraum in eine äußere, eine innere und mittels radialer Ringwand in eine Hingkammer des Blaskopfes teilt, sowie durch in der Ringwand im Querschnittsbereich der äußeren und inneren Ringkammer vorgesehene Ktihlmittelüberströmöffnungen, durch welche das Kühlmittel entlang beider Ringkammern zur Kühlmittelablettung geführt ist.

2. Blasform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer des Blaskopfes durch eine Querwand unmittelbar neben der Zuleitungsmündung abgeteilt ist, und daß entlang der der Zuleitungsmündung abgewandten Seite der Querwand im Querschnittsbereich der äußeren und inneren Ringkammern je eine Überströmöffnung in der Ringwand vorgesehen ist.

3. Blasform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper als durchfluteter Hohlkörper ausgebildet ist.

4» Gekühlte Blasform für Industrieöfen, insbesondere Hochöfen, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkt zum Blaskopf geführte Kühlmittelzuleitung' siebst als innerhalb des Kühlraumes koaxial angeordneter Verdrängungskörper ausgebildet ist, dessen in den Blaskopf hineinragendes Ende eine mit zur Blaskopf-Stirnfläche gerichteten Auetrittsdüsen besetzte Ringwulst trägt.

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5. Blasform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daS der Verdrängungskörper zur Veränderung der GrUQe des Durchflußquerschnittes im Bereich der Blaskopf-Ring- Ί kammer axial verschiebbar und feststellbar ist.

6. ' Blasform nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch mehrere

im Düsenboden der Ringwulst des Verdrängungekörpers angeordnete Stellorgane, vorzugsweise durch den Düaenboden hindurchgreifende und sich gegen die Innenstirnfläche der Blaskopf-Hingkammer abstützende Stellschrauben, sowie durch eine axial bewegliche kraftechlüssige Verbindung des im BlasformfuG angeordneten Zuleitungerohres mit dem Verdrängungskörper.

7. Blasform nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch am Innenmantel des Verdrängungskörpers angeordnete Abstandhalter.

3. Blasform nach den Ansprüchen 1-3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daS die äußere und innere Hingkammer des Kühlraumes mit je einem radial gerichteten, schraubenförmig zum BlasformfuQ verlaufenden Leitbleöh versehen sind.

9. Blasform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitblecheim Bereich oder nahe des Blaekopfes zunächst mit Abstand in einzelnen Spiralwindungen verlaufen, die dann in schraubenförmige Steigung übergehen.

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