DE1941682A1

DE1941682A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Einstroemens eines Gases aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehaelter,einer Hauptdruckleitung od.dgl. in ein Druckgefaess

Info

Publication number: DE1941682A1
Application number: DE19691941682
Authority: DE
Inventors: Hateley Norman Bryan
Original assignee: Ashmore Benson Pease and Co Ltd
Current assignee: Ashmore Benson Pease and Co Ltd
Priority date: 1968-08-17
Filing date: 1969-08-16
Publication date: 1970-02-19
Also published as: LU59294A1; BE737561A; FR2015854A1

Description

DIPL.-IN.3. GÜNTHER EISENFÜHR DIPL.-ING. DIETER K. SPEISER PATENTANWÄLTE Aktenzeichen: Neuaniiieldung 28 BREMEN 1

BOReERMElSTER-SMlDT-STR-M ANMELDERNAME: ASHMORE, BENSON ... , (TRINIDAD-HAUS)

TELEFON: (0421)311177. TELEQRAMMErFERHOPAT

BREMER BANK 1ββ·072

. _o . POSTSCHECK HAMBURa 2557W

UNS. ZEICHEN: AiO

datum: 13. August 1969 .

Ashmore, Benson, Pease & Company Limited, Yarm Road, Stockton-on-Tees. Teesside (England)

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Einströmens eines Gases aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter, einer Häuptdruckleitung o.dgl. in ein Druckgefäß

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Strömung des Gases aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter, einer "Hauptleitung o.dgl. zu einem Druckgefäß* Die Erfindung ist insbesondere - wenn auch keineswegs ausschließlich anwendbar #ur Windregelung am Winderhitzer von Hochöfen» Sie ist unter Bezugnahme auf dieses Anwendungsgebiet nachstehend beschrieben.

Winderhitzer an Hochöfen enthalten regenerative Wärmetauscher und dienen dazu, die in die Hochöfen eingeblasene Luft, d.h. also den Wind aufzuheizen. Es werden mindestens zwei Winderhitzer verwendet,und iro Falle einer 2-Winderhitzer-AnIage wird jeweils ein Erhitzer mit dem Hochofen verbunden sein und erhitzte

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Luft in diesen abgeben während der andere Winderhitzer befeuert und auf seine Betriebstemperatur gebracht wird. Sobald der an den Hochofen angeschlossene Erhitzer keine genügend stark aufgeheizte Luft mehr abgibt, müssen die Erhitzer umgeschaltet, d.h. der zweite Erhitzer * an den Hochofen angeschlossen und der kalte Erhitzer wieder aufgeheizt werden. Jeder Winderhitzer bildet ein großes Druckgefäß und bevor dieses für die Winderhitzung benutzt und an den Hochofen angeschlossen werden kann, muß er auf den in der Hauptluftleitung o.dgl. herrschenden Druck gebracht werden. Während Luft aus ψ der Hauptluftleitung in den Erhitzer strömt, um diesen unter Druck zu setzen, 1st es wahrscheinlich, daß der Druck in der Hauptdruckleitung und in der Luftversorgung des Hochofens absinkt. Bei verschiedenen Arten von Schmelzöfen, insbesondere denen für das Erschmelzen von Zink, ist es erforderlich, daß der Druck ebenfalls in der Windzuführung muf einem Minimum gehalten wird. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nebst Vorrichtung vorzuschlagen, durch die diese Forderung mit einfachen Mitteln erfüllt wird.

Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung zum Regeln des Einstiömens eines Gases aus einem unter Druck stehenr-" den Vorratsbehälter, einer Hauptdruckleitung o.dgl.

in ein Druckgefäß unter gleichzeitiger Verhinderung des Absihkehs" des iGaidruckes im Vorratsbehälter: #er Haupt- _; druckleitung o*dgl:· unter einen vorgegebenen zeichnet * sic)nVetfindungi$gemSlV aüis durch eine den Ursprungsgasdruck im Vorrätsbehal ter o.dgl. »it dem b.eim Eins trΰ- } men von Gas In ^;'däsDrückgefäß herrschenden Folgedruck vergleichende Einrichtung, die ein Fehlersignäl abgibt, welches der Differenz zwischen dem Ursprungsgasdruck und dein Folgegasdruck entspricht; und durch ein in Ab—

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hängigkeit von dem Fehlersignal gesteuertes Ventil für die Steuerung der Gasströmung aus dem Vorratsbehälter in das Druckgefäß mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit, bei der der Folgedruck gleich oder größer als der vorbestimmte Wert bleibt.

Wenn das Ventil geöffnet ist und das Einströmen von Gas aus dem Vorratsbehälter o.dgl. in das Druckgefäß ermöglicht, wird der Druck im Vorratsgefäß absinken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung regelt dann auf einfache Weise die Geschwindigkeit, mit der das Gas aus dem Vorratsbehälter in das Druckgefäß gelangt. Die Geschwindigkeit stellt sich dabei so ein, daß der Druck im Vorratsbehälter nicht unter einen bestimmten Wert abfallen kann.

Das Ventil kann so eingerichtet sein, daß es sich öffnet und mehr Gas in des Druckgefäß gelangen laßt, wenn der dem Ventil zugeführte Druck steigt. Entsprechend wird das Ventil die Gaszufuhr unterbrechen bzw. verringern, wenn der am Ventil liegende (Steuer-) Druck abnimmt. In diesem Fall sind weitere Mittel vorgesehen, denen das Fehlersignal zugeführt wird und die ihrerseits ein weiteres Signal abgeben, mit dem das Ventil·"'gesteuert wird. Dieses weitere Signal nimmt mit zunehmendem Fehlersignal ab. Die erwähnten weiteren Mittel bestehen vorzugsweise aus einem Druekrelais, an das einerseits ein Gasvorrat von konstantem Druck und andererseits das Fehlersignai als Gas variablen Druckes gelegt sinäv Diesesr Relais führt .zur Erzeugung bzw» Abgabe eines Steuer* bzw'i Drucksignals, das bei zunehmendem Fehlersignal und hei abnehmendem Fehler- ' signal zuhiennti

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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Regeln des IiUftstroms von einer Hauptluftleitung zu den Winderhitzern eines Hochofens.

Ein (nicht dargestellter) Hochofen arbeitet mit zwei Winderhitzern 1,2, bei denen es sich um Druckgefäße handelt, in denen im Regenerativverfahren arbeitende Wärmetauscher angeordnet sind. Die Winderhitzer werden dazu, verwendet, die Luft zu erwärmen, die anschließend in ^- Form eines starken Luftstroms in den Hochofen eingebla— " sen wird. Es müssen mindestens zwei Winderhitzer vorgesehen sein, obwohl auch drei und mehr Erhitzer verwendet werden können. Die Winderhitzer 1,2 sind parallel zueinander über Ventile 3,4, an eine unter Druck stehende Hauptluftleitung 5 angeschlossen. Die in dieser Hauptluftleitung befindliche kalte Luft wird zunächst in die Winderhitzer gegeben, bevor sie nach der Aufheizung-in den Hochofen geblasen wird. Während einer der Winderhitzer, beispielsweise der Erhitzer 1 aufgeheizte Luft abgibt, wird der andere auf die Betriebstemperatur aufgeheizt .

u Parallel zünden Ventilen 3 und 4 sind Ventile 6,7 geschaltet, die unter dem Einfluß eines an sie gelangenden Drucksignales aus ihrer Schließstellung in die voll geöffnete Stellung gebracht werden können. Die beiden Ausgänge von zwei Relais 8,9, von denen jedes zwei Eingänge hat, sind an die Ventile 6 bzw. 7 angeschlösmeni, um deren -Verstellung zu bewirken. An den Eingang A jedes Relais kann Druckluft von beispielsweise 1 atii über ein magnetbetätigtes 3-We"ge-Ventil 10 sowie ein Nadelventil 11 gelegt werden. Die Eingänge A beider Relais 8,9 sind außerdem an einen Druckspeicher 12 abgeschlossen· Die

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beiden anderen Eingänge B der Relais 8,9 liegen gemeinsam am Ausgang eines Differential-Druckgebers 13. Dieser Druckgeber hat zwei Eingänge HP, LP, von denen der Eingang HP mit einer Druckluftquelle 14 verbunden ist, die ihrerseits über ein Rückschlagventil 15 und ein parallel dazu liegendes Nadelventil 16 an die Hauptluftleitung 5 angeschlossen ist. Der Eingang LP des Druckgebers 13 liegt direkt an der Hauptluftleitung 5.

Das Nadelventil 16 ist so eingestellt, daß die unter hohem Druck stehende Luft in der Druckluftquelle 14 langsam abgelassen wird, sobald der Druck in der Haupt— luftleitung 5 absinkt. Der Druck im Speicher bzw. der Quelle 14 steigt daher in gleicher Weise wie der Druck in der Hauptluftleitung 5, er fällt jedoch langsamer ab als jener, da ein schneller Druckabfall wegen der Ventile 15,16 ausgeschlossen ist*

Der Eingang LP des Differential-Druckgebers 13 tastet daher zu jeder Zeit den tatsächlichen Druck in der Hauptluftleitung 5 ab, während der Eingang HP des Gebers 13 den jeweils in der Druckluftquelle 14 gespeicherten Druck mißt.

Wenn der Druck in der Hauptluftleitung 5 abfällt, stellt der Druckgeber» 13 die Differenz zwischen dem tatsächlichen Druck in der Hauptluftleitung 5 während des Druckabfalls und den Druck in dieser Leitung vor dem Druckabfall fest. .

Die Vorrichtung arbeitet daher wie folgt:

Geht man davon aus, daß der Winderhitzer 1 Luft abgibt

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und der Erhitzer 2 aufgeheizt wird, dann wird das Ventil 3 am Erhitzer 1 geöffnet, das Ventil 4 des Erhitzers 2 geschlossen, und es sind beide 3—Wege—Ventile IO geschlossen, wodurch die Eingänge A beider Relais 8,9 und beider Druckspeicher 12 entlüftet werden. Der in der Hauptluftleitung herrschende Druck liegt in giei-r eher Größe an beiden Eingängen des Differential—Druckgebers 13 und Druck gleicher Größe wird in der Druckluftquelle 14 gespeichert. Mit gleichen Drücken an beiden Eingängen des Druckgebers wird ein bestimmtes Ausgangssignal von beispielsweise O_f 2 atü abgegeben. Dieses Drucksignal gelangt an die beiden Eingänge B W der Relais 8,9. Jenseits der Ventile 10 herrscht ein Druck von beispielsweise 1 atü; da diese beiden Ventile jedoch geschlossen sind, sind die Eingänge A der Relais 8,9 drucklos. Demzufolge ist der Ausgangsdruck an jedem Relais 0,2 atü, und dieser Druck, der an die Ventile 6,7 gelangt, reicht nicht aus_f diese zu Öffnen.

Wenn der Winderhitzer 2 unter Druck gesetzt werden soll, wird das ihm zugeordnete Magnetventil IO betätigt, so daß Luft mit einem Druck von 1 atü über des Nadelventil 11 an den Eingang A des Relais 9 gelangt. Das Nadelventil 11-ist so eingestellt^ daß die Luft nur lang— . sam zum Relais und zum Speicher 12 strömen kann. Der resultierende langsame Druckanstieg am Eingang A des Relais 9 führt zu einem langsamen Anstieg des AusgangsdrUcfces dieses Relais. Der langsame Druckanstieg vom Ausgang des Relais 9 gelangt zum Ventil 7 des Winderhitzers 2, wodurch dieses sich längsam öffnet und Frischluft in den Winderhitzer gelangen läßt. Durch das Züst_rö_{men VO}n Luft in den zweiten Winderhitzer ' fällt der Druck in der Hauptluftleitung 5 ab. Dieser Druckabfall wird am Eingang LP des Differential-Druckgebers 13 festgestellt. Da der Druck am Eingang HP des Druckgebers auf der Höhe des im Speicher 14 gespeicher- : ten Druckes bleibt, stellt der Druckgeber die Differenz zwischen den beiden Eingängen fest, wodurch sich sein

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Ausgangssignal vergrößert. Der Anstieg des Ausgangsdruckes am Druckgeber 13 _eist proportional zur Druckdifferenz zwischen der Hauptluftleitung und dem Druck in der Quelle 14. Das vom Druckgeber 13 kommende Ausgangssignal gelangt an den Eingang B des Relais 9, und das steigende Signal ist in seinem Vorzeichen entgegengesetzt zu dem Druck am Eingang A des Relais , wodurch der Ausgangsdruck absinkt. Durch die Verringerung des\Ausgangssignals des Relais 9 beginnt ein Schließen des Ventils 7 und damit verbunden eine Verringerung bzw. ein Stoppen der Luftzuströmung zum Winderhitzer 2. Der Differential-Druckgeber wird so eingestellt, daß er sein maximales Ausgangssignal dann abgibt, wenn der gemessene Differentialdruck an seinen Eingängen gleich dem maximal zulässigen Druckabfall in der Hauptluftleitung 5 ist. Dieses maximale Ausgangssignal des Druckgebers 13 reicht aus, das Ventil 7 unabhängig davon zu schließen, wie groß der Druck am Eingang A des Relais und dem zugeordneten Speicher 1< ist. Auf diese Weise wird ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Ausgang des Druckgebers und dem Öffnen des Ventils 7 erreicht.

Wenn im Winderhitzer 2 derselbe Druck herrscht wie in der Hauptluftleitung 5, bleibt das Ventil 7 zunächst völlig offen. Darauf wird das Ventil 4 geöffnet und des dem Erhitzer zugeordnete Magnetventil 10 geschlossen, wodurch die im Speicher 12 und am Eingang A des Relais 9 stehende Druckluft über einen Kbblaskanal des magnetbetätigten 3-Wege-Ventils entlüftet wird, so daß der Überdruck am Eingang A des Relais auf Null zurückgeht. Sobald der Eingang A drucklos ist, fällt der Ausgang des Relais 9 auf den vorerwähnten Wert von 0,2 atu zurück, wodurch sich das"Ventil 7 schließt·

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Während des Umschal tens vom Erhitzer 1 auf den Erhitzer 2 bleibt das dem Erhitzer 1 zugeordnete Magnetventil IO geschlossen; entsprechend bleibt der Überdruck am Eingang A des Relais 8 auf dem Wert 0, so daß das Ventil 6 sogar dann geschlossen bleibt, wenn das Ausgangssignal des Druckgebers 13 über seinen Minimalwert ansteigt. Der Erhitzer 1 kann daher zu jeder gewünschten Zeit durch Schließen des Ventils 3 von der Hauptluftleitung5 abgetrennt werden. Die Anlage befindet sich dann wieder in einem Zustand zum Umschalten vom Erhitzer 2 auf den Erhitzer 1, sobald letzterer seine Arbeitstemperatur wieder erreicht hat.

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Claims

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1. Verfahren zum Regeln des Einströmens eines Gases aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter, einer Hauptdruckleitung o.dgl. in ein Druckgefäß unter gleichzeitiger Verhinderung des Absinkens des Gasdruckes im Vorratsbehälter, der Hauptdruckleitung o.dgl. unter einen vorgegebenen Wert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ursprungsgasdruck in dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. vor der Gasentnahme für das Druckgefäß (1,2) mit dem sich während der Versorgung des Gefäßes mit Gas einstellenden Folgedruck verglichen wird; daß dann ein Fehlersignal gebildet wird, welches der Differenz zwischen dem Ursprungsgasdruck und dem Folgedruck entspricht; und daß dann ein Ventil (6,7) in Abhängigkeit von dem Fehlersignal soweitverstellt wird, daß Gas aus dem Vorratsbehälter (5) o.dgl· mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit in das Druckgefäß (1,2) gelangt, bei der der Folgedruck gleich oder größer als der vorbestimmte Wert bleibt»

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Signal erzeugt wird, dessen Änderungsrichtung derjenigen des Fehlersignals entgegengesetzt ist; und daß das Ventil (6,7) in Abhängigkeit von einer Verringerung dieses weiteren Signals in Richtung einer Verminderung der Gasversorgung aus dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. zum Druckgefäß (1,2) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Bildung des Zusatzsignals, das umgekehrt zum Fehlersignal wirkt und dadurch das weitere Signal so variiert, daß das Überströmen von Gas aus dem Vorratsbehälter

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-IOCS) ο.dgl. zum Druckgefäß (1,2) immer dann beginnt, wenn der Gasdruck im Vorratsbehälter o.dgl. nicht unterhalb des vorbestimmten Wertes liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des entgegen dem Fehlersignal zugeführten Zusatzsignals graduell von einem minimalen auf einen maximalen Wert geändert wird.

5. Vorrichtung zum Regeln des Einströmens eines Ga-Ses aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter, einer Hauptdruckleitung o.dgl. in ein Druckgefäß zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Ursprungs— gasdruck im Vorratsbehälter (5) o.dgl. mit dem beim Einströmen von Gas in das Druckgefäß herrschenden Folgedruck vergleichende Einrichtung (13), die ein Fehlersignal abgibt, welches der Differenz zwischen dem Ursprungsgasdruck und dem Folgegasdruck entspricht; und-durch ein in Abhängigkeit von dem Fehlersignal gesteuertes Ventil (6,7) für die Steuerung der Gasströmung aus dem Vorratsbehälter ,(5) o.dgl. in das Druckgefäß (1,2) mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit, bei der der Folgedruck gleich oder größer als der vorbestimmte Wert bleibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Relais (8,9) o.dgl., das durch das Fehlersignal steuerbar ist und ein weiteres Signal abgibt, das sich invers zum Fehlersignal ändert, wobei das Ventil (6,7) zur Verringerung der Gasströmung aus dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. zum Druckgefäß (1,2) in Abhängigkeit von der Abnahme des weiteren Signals steuerbar ist.

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7. Vorrichtung nach- Anspruch 6, gekennzeichnet durch Steuerglieder (10,11,12) für die Regelung eines Zusatzsignals am Relais (8,9), das "diesem entgegengesetzt zum Fehlersignal zugeführt wird und das weitere Signal so ändert , daß das Überströmen von Gas aus dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. zum Druckgefäß (1,2) immer dann beginnt, wenn der Gasdruck im Vorratsbehälter o.dgl. nicht unterhalb des vorbestimmten Wertes liegt.

8· Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch^" gekennzeichnet, daß die Steuerglieder (10,11,12) die Intensität des dem Relais (8,9) zugeführten Zusatzsignals graduell von einem minimalen auf einen maximalen Wert steuern.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vergleichende Einrichtung einen Differentialdruckgeber (13) aufweist, daß ein Druckrelais (8,9) vorgesehen ist und daß Steuerglieder (10,li;i2) Strömungsregler enthalten, durch die ein konstanter Gasdruck an das Druckrelais gelangt.

10· Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsregler ein 3-Wege-Ventil (10) sowie ein Nadelventil (11) enthalten, durch das der bei geöffnetem 3-Wege-Ventil (10) an das Relais (8,9) gelangende Druckanstieg graduell variierbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsregler einen Druckspeicher (12) enthalten, der in der Verbindungsleitung zwischen dem Nadelventil (Tl) und dem Druckrelais (8,9) liegt.

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12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialdruckgeber (13) einerseits an den Vorratsbehälter (5) ο.dgl. und andererseits an eine Druckquelle/ einen Speicher (14) o.dgl. angeschlossen ist, die bzw. der über ein Rückschlagventil (15.) mit dem Vorratsbehälter (5) ο,dgl·· in Verbindung steht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle bzw. der Speicher (14) über ein ■ Ausgleichsventil (16) mit dem Vorratsbehälter (5) ο.dgl. in Verbindung steht, das seinerseits parallel zum Rückschlagventil (15) geschaltet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Druckgefäß (2), das über ein eigenes Ventil (7) mit dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. in Verbindung steht und durch ein zweites Druckrelais (9), das das Ventil (7) in Abhängigkeit der Signale vom Differentialdruckgeber (13) sowie der Signale einer zweiten Gruppe von Steuergliedern (10,11,12) regelt, welche ihrerseits Strömungsregler für die Verbindung des zweiten Druckrelais mit einem Gasvorrat konstanten Druckes aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß beide Strömungsregler je einen Druckspeicher (12) aufweisen, der in die Zuleitungen vom Gasvorrat konstanten Drucks zu den Relais (8,9) geschaltet'ist; und daß zur Verringerung des Druckes in jeden Druckspeicher (12) nach voller Beaufschlagung des zugeordneten Druckgefäßes (1,2) ein 3-Wege-Ventil (10) vorgesehen ist, und daß zwischen jedes Druckgefäß (1,2) Und dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. ein Trennventil (3,4) geschaltet ist, das seinerseits parallel zum Regelventil (6,7) liegt.

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16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet* daß die Druckgefäße von Winderhitzern mit regenerativen Wärmetauschern gebildet sind, die das Gas aus dem Vorratsbehälter (5) o.dgl. aufheizen»

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