DE2018875A1 - Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft für öfen - Google Patents

Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft für öfen

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DE2018875A1 DE19702018875 DE2018875A DE2018875A1 DE 2018875 A1 DE2018875 A1 DE 2018875A1 DE 19702018875 DE19702018875 DE 19702018875 DE 2018875 A DE2018875 A DE 2018875A DE 2018875 A1 DE2018875 A1 DE 2018875A1
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

Patentanwälte
Dipl.-" ti. E. L-;r...-iecht
S'. A. des Anciens Etablissements Paul Wurth, Luxemburg, 32, Rue d1Alsace
Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft für Öfen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft für Öfen, insbesondere Schachtofen. Sie betrifft besonders einen Hochofenwindstock.
Bei Schachtofen, insbesondere Hochöfen,
wird die vorgewärmte^ Luft aus einer um den Ofen in einem bestimmten Abstand von diesem verlegten, gewöhnlich einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden gemeinsamen Leitung über viele am Ofenumfang angeordnete, an die gemeinsame Leitung ä mittels der als Windstöcke bekannten Leitungen angeschlossene Blasformen in den Ofen geblasen.
Die herkömmlichen Windstöcke bestehen im
allgemeinen aus mehreren mit einem feuerfesten Futter versehenen rohrförmigen Stücken. Durch die hohe Temperatur des eingeblasenen V/indes oder Gases werden die einzelnen Windstockstücke Verformungen, insbesondere Dehnungen unterworfen. Bisher wurden verschiedene Verfahren zum Ausgleich der Wärmedehnungen benutzt. Nach einem dieser Verfahren werden zwischen den ein-
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zelnen Windstockstücken Kugelgelenke angeordnet. Solche Gelenke ergeben jedoch ständig ernstliche Unannehmlichkeiten, besonders bei den derzeit in Hochöfen moderner Bauart benutzten Heisswindtemperaturen. Ein anderes Verfahren besteht darin, ein Kugelgelenk bzw. alle Kugelgelenke durch Schraubenverbindungen zu ersetzen und zur Aufnahme der auf Wärmedehnungen zurückzuführenden Windstockverformungen im abwärtsgehenden Teil des Windstockes ein zusammendrückbares Teil vorzusehen. Dieses Teil ist im allgemeinen ein Kompensator, der aus mehreren Wellen oder Dehnstücken bestehen muss, wenn er sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Dehnungen aufnehmen soll. Der Kompensator ist innen durch ein verhältnismässig langes, mit einem feuerfesten Putter versehenes Führungsrohr geschützt. Die Unmöglichkeit einer genauen Voraussage der Formänderungen des Kompensators, die Notwendigkeit der Aufnahme horizontaler und vertikaler Dehnungen in bestimmten Fällen, für welche der Kompensator seiner Konstruktion nach ungeeignet ist, und die Gefahr einer Verformung des inneren Führungsrohres durch die Wärme des eingeblasenen Windes bzw. Gases verursachen ständige Betriebsstörungen und setzen die Lebensdauer des Windstockes herab.
Die Erfindung hat es sich im wesentlichen
zur Aufgabe gemacht, die erwähnten Nachteile zu verringern, oder zu beseitigen. Sie betrifft eine aus mehreren Stücken bestehende Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft, bei welcher alle oder nur bestimmte Stücke mittels eines als Kardankompensator ausgebildeten Gelenksystems miteinander verbunden sind. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel· der
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Erfindung ist einee der Stücke ein gerades, dreiteiliges Stück, bei welchem die aussenliegenden Teile einerseits über Kardankompensatoren mit dem mittleren Teil verbunden und andererseits an der Windringleitung bzw. an einem'zur Einblasevorrichtung gehörenden Krümmer befestigt sind. Räch einem Merkmal der Erfindung erfolgt die Befestigung des einen aussen. liegenden Teiles des geraden Stückes am Krümmer mit Hilfe eines im wesentlichen horizontalen Flansches.
Dieses Gelenksystem hat den Vorteil» dass
die infolge der hohen Heisswindtemperaturen entstehenden unterschiedlichen Verformungen de.r einzelnen Stücke der Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft mit Hilfe der sehr wenige Wellen aufweisenden Kompensatoren ohne Zuhilfenahme von Kugelgelenken ausgeglichen werden können. Durch die wenigen Wellen der Kompensatoren sind die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Stücken der Einblasevorrichtung relativ kurz, so dass diese am stärksten durch den Heisswind wärmebeanspruchten Stellen leichter und wirksamer als die vorbekannten Vorrichtungen zum Einblasen vorgewärmter Luft geschützt werden g können. Ebenso ermöglicht das erfindungsgemässe Gelenksystem den Ausgleich der sich aus den Ungenauigkeiten beim Zusammenbau und aus den hohen Betriebstemperaturen ergebenden unterschiedlichen Aussermittigkeiten bzw. !Dehnungen.
Weitere Einzelheiten und Besonderheiten
der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung der beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Die gleichen Teile sind in der Zeichnung immer mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
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. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Einblasen
vorgewärmter Luft nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einblasevorrichtung nach der Linie A-A der Pig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach der Erfindung, bei welcher der Schutz der Gelenksysteme anders als bei der Einblasevorrichtung nach Fig. 1 durchgeführt ist.
Die Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter
Luft nach Fig. 1 ist ein mit einer Heisswindringleitung 1 verbundener Hochofen-Tvindstock 5 in geechweisster Stahlblechkonstruktion mit feuerfestem Steinfutter. Der Windstock 5 besteht aus einem Düsenrohr 3, einem Bogen 4 und einem aus drei zylindrischen Rohren 17, 19 und 22 bestehenden geraden Stück 29. Die Unterteilung des geraden Stückes 29 in drei Teile hat unter anderem den Vorteil, dass die Aufbringung des feuerfesten Futters weitgehend erleichtert wird. Das Düsenrohr 3, welches in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel eine Öleinblasdüse 53 besitzt, ist durch einen Flansch und Schrauben 10 am Bogen 4 befestigt und wird durch ein geeignetes, am Formksten 9 des Hochofens festgemachtes federndes System gegen das Kugelgelenk 6 einer in die Aussenwand 30 des Hochofens eingeführten Windform 2 gedrückt.
Der in der vorbeschriebenen Weise am
Düsenrohr 3 befestigte stumpfwinkelige Bogen 4 ist durch einen im wesentlichen horizontalen Flansch 11 und Keilschrauben 12 an das zylindrische Rohr 22 des geraden Stückes 29 angeschlossen. Diese Eefestigungsweise gestattet einen leichten
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und schnellen Ausbau des Düsenrohres 3 und des Bogens 4. Am Bogen 4 ist ein Schaulochverschluss vorgesehen, dessen Stutzen 13 zur besseren Haltbarkeit des feuerfesten Putters ausser-,halb des Umlenkbereiches angeordnet ist.
Das gerade Stück 29 des Windstockes 5 besteht hauptsächlich aus den drei zylindrischen Rohren 17, 19 und 22, die mit Hilfe von zwei Kardankompensatoren 14 und 15 miteinander verbunden sind, welche beim Zusammenbau die Ungenauigkeiten der Ausführung korrigieren und im Betrieb die auftretenden horizontalen und vertikalen Dehnungen ausgleichen. Das zylindrische Rohr 22, welches den unteren Teil des geraden Stückes 29 bildet, ist einerseits an einen horizontalen, mit dem Flansch 11 des Bogens 4 zusammenwirkenden Plansch 11' und andererseits an die eine Wellenseifce des !Compensators 14 geschweisst. Die andere Wellenseite des Kompensators 14 weist einen Zwischenflansch 23 auf, an dem das mittlere Rohr 19 des geraden Stückes 29 über einen Plansch 18 mit Schrauben abnehmbar befestigt ist. Die Kopplung der beiden Rohre 19 und 22 des geraden Stückes 29 erfolgt durch Gelenkarme 21 und 25, welche mit dem Plansch 18 bzw. mit dem Plansch 11f fest verbunden sind, und sich um ein erstes Befestigungspaar 41 und 41' sowie um ein zweites Befestigungspaar 42 und 42' drehen können, wobei beide Befestigungspaare in einem Kardanring 24 in senkrecht aufeinander stehenden Achsen gelagert sind.
Das zylindrische Rohr 22 ist kompensator-
seitig durch ein angeschweisstes Stahlrohrstück 39 verlängert, das sich über den grössten Teil der Wellen des Kompensators 14 erstreckt. Ebenso ist zur Verlängerung des mittleren
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Rohres 19 nach unten ein Stahlrohrstück 38 an den Flansch geschweisst. In bestimmten'Fällen sind die beiden Stahlrohr stücke 38 und 39 vorteilhaft aus hitzebeständigem Stahl.
Die feuerfesten Futter der drei das gerade Stück 29 des V/indstockes 5 bildenden zylindrischen Rohre 17t 19 und 22 sind in der Zeichnung mit 36, 37 und 40 bezeichnet . Im Bereich des Kompensators 14 liegen die feuerfesten Futter 37 und 40 an den Stahlrohrstücken 38 und 39. Sie sind hier so ausgeführt, dass sie eine stufenförmige Dichtung 43 bilden. Zur Vermeidung eines Heisswindübertritta in die stufenförmige Dichtung 43 ist diese mit einer hochfeuerfesten, zusammendrückbaren Spezialwolle gefüllt.
Durch diese Anordnung wird ein Heisswind-
eintritt in den Raum zwischen den beiden Teilen der Dichtung 43 weitgehend verhindert und dadurch ein wirksamer Schutz der Kompensatorwellen sowie der übrigen nicht mit einem feuerfesten Futter versehenen Gelenkteile gewährleistet, da hierbei einmal eine direkte Berührung mit dem Heisswind und zum anderen unmittelbare Strahlungen ausgeschlossen sind.
Zur Aufrechterhaltung der Abdichtungsfähigkeit der beschriebenen stufenförmigen Dichtung 43 darf deren Dicke einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten. Sie muss aber so grosa sein, dass die Winkelbewegungen des Kardangelenkes nicht behindert werden.
Ferner müssen die Winkelbewegungen des
Gelenkes auf die äussersten Stellungen begrenzt werden, damit das feuerfeste Futter der stufenförmigen Dichtung 43 nicht schon bei der Montage durch mechaniache Kräfte zerstört wird.
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Zu diesem Zweck sind gemäss Pig. 2 an den Kardanring 24 Arretierungen 44, 44', 45 und 45' geschweisst, welche die Winkelbewegungen der Gelenkarme 21 und 25 begrenzen.
Zwischen dem oberen Ende des mittleren zylindrischen Rohres 19 und dem unteren Ende des oberen zylindrischen Rohres 17 ist ein zweites Kardankompensatorsystem 15 in gleicher Ausführung wie das beschriebene Kompeneatorsystem 14 angeordnet. Das an die untere Seite der Wellen des !Compensators 15 geschweisste mittlere Rohr 19 wird dabei durch ein Stahlrohrstück 35 verlängert, das ebenfalls an die Wellen dee Kompensators 15 geschweisst ist, sich über den grössten Teil der Wellen des Kompensators 15 erstreckt und das feuerfeste Futter des unteren Teiles einer zweiten stufenförmigen Dichtung 46 aufnimmt. Das obere zylindrische Rohr des geraden Stückes 29 am Windstock 5 ist durch einen Plansch 20 und Schrauben an einem Austrittsstutzen 31 der Heisswindringleitung befestigt. Der untere Teil des Rohres 17 ist an die obere Seite der Wellen des Kompensators 15 geschweisst. An den unteren Teil des Rohres 17 ist ein konischer Kragen 34 f| aus Stahl zur Aufnahme des oberen feuerfesten Putters der stufenförmigen Dichtung 46 geschweisst. Der Kragen 34 und das Rohrstück 35 können auch, falls sich dies als nötig erweist, aus hitzebeständigem Stahl bestehen.
Die Koppelung der zylindrischen Rohre
und 19 des geraden Stückes 29 am Y/indstock 5 erfolgt in der gleichen Weise wie die Koppelung der zylindrischen Rohre 19 und 22 mittels eines Kardanringes 32, dessen Gelenkarme 47, 47', 46 und 48f am Rohr 17 bzw. am Rohr 19 um die Eefestigungs-
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paare 49» 49' und 50, 50' drehbeweglich befestigt sind, die ihrerseits am Kardanring 32 in senkrecht aufeinander stehenden Achsen festgemacht sind. Zur Begrenzung der Winkelbewegungen des Gelenkes sind an den Kardanring 32 Arretierungen 51, 51!, 52 und 52f geschweisst.
Zur Halterung des geraden Stückes 29 am
Windstock 5 bei der Auswechselung des Bogens 4 und/oder des Düsenrohres 3 ist an der Aussenwand 30 des Hochofens und am mittleren Rohr 19 eine Spannvorrichtung 27 befestigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 3
sind anstelle der stufenförmigen Dichtungen mit einem feuerfesten Putter versehene Pührungsrohre aus hitzebeständigem Stahl vorgesehen. Wie aus Pig. 3 hervorgeht, sind die Wellen des Kardankompensators 14 gegen die Einwirkung der hohen Heisswindtemperaturen durch ein an das untere Ende des mittleren Hohres 19 geschweisstes Führungsrohr 16 geschützt. Die Wellen dee Kardankompensators 15 dagegen sind durch das über einen Plansch 26 fest und starr in den Plansch 20 eingesetzte Führungsrohr 54 geschützt,
Fig. 3 zeigt des weiteren ein federnd gelagertes System 7» durch welches, das Düsenrohr 3 gegen das Kugelgelenk 6 gedrückt wird. Das System 7 wird durch eine gelenkartig ausgebildete Befestigung 8 am Formkasten 9 des Hochofens gehaltert.
Ein wesentliches Merkmal der vorbeschriebenen Einrichtungen besteht darin, dass die beiden Kardankompensatoren 14 und 15 an den Enden eines relativ langen geraden Stückes angeordnet sind, so dass die durch jeden Kompen-
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sator aufzunehmenden Verformungen innerhalb relativ enger Grenzen ledigen. Die Kardankompensatoren 14 und 15 können daher mit verhältnismässig wenigen, z. B. zwei Wellen, wie in der Zeichnung dargestellt, ausgeführt werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sie im Betrieb vollkommen dicht ist.
Der erfindungsgemässe Windstock ist sehr
einfach herzustellen und kann in geschweisster Blechkonstruktion ausgeführt werden, so dass die Aufbringung eines einwandfreien feuerfesten Futters sowie eine leichte Montage und Einregelung möglich sind. Ausserdem ist der Windstock nach der Erfindung nicht so teuer wie die vorbekannten Windstöcke.
Der besondere Vorteil des erfindungsge-
mässen Windstockes besteht darin, dass alle Verformungen durch zwei mit nur wenigen Wellen versehene, an den Enden eines geraden Windstockstückes angeordnete Kardankompensatoren ausgeglichen werden. Infolgedessen werden die durch den Heisswind wärmebeanspruchten Verbindungsstellen der Einblasevorrichtung bedeutend verkleinert, wobei diese Stellen durch sehr kurze uniidaher weniger hitzeempfindliche Teile geschützt sind. Die " Leben&auer des Windstockes nach der Erfindung wird dadurch erheblich erhöht. Schliesslich gestattet der Windstock eine dichte.Ausführung aller Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Windstockstücken.
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Claims (13)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft für Öfen, insbesondere Schachtofen mit Heisswindleitung, besonders Hochöfen, bestehend aus mehreren Stücken aus Stahlblech mit feuerfestem Putter, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder nur bestimmte Stücke durch als Kardankompensatoren ausgebildete Gelenke miteinander verbunden sind.
2. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Stücke ein gerades, dreiteiliges Stück ist, bei welchem die aussenliegenden Teile über Kardankompensatoren mit dem mittleren Teil verbunden sind.
3. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkdichtungen der Kardankompensatoren als stufenförmige Dichtungen im feuerfesten Putter ausgebildet sind.
4. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des geraden Stückes im Bereich der Wellen der Kardankompensatoren durch Stahlrohrstücke zur Aufnahme des feuerfesten Putters der stufenförmigen Dichtungen verlängert sind.
5. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach Anspruch 3 oder 4> dadurch gekennzeichnet, dass die stufenförmigen Dichtungen mit zusammendrückbaarer feuerfester Wolle gefüllt sind.
6. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelbewegungen der Gelenke durch beiderseits der Gelenkarme an
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die Kardanringe geschweisste Arretierungen begrenzt sind. ·
7. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen der Kardankompensatoren gegen die hohen Heisswindtemperaturen durch mit dem geraden Stück verbundene oder nicht verbundene Führungsrohre geschützt sind.
8. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gerade Stück relativ lang ist, so dass die beiden Gelenke genügend voneinander entfernt sind, um die von jedem Kompensator aufzunehmenden Winkelverformungen erheblich zu verringern.
9. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kardankompensatoren wenige, vorzugsweise zwei Wellen aufweisen.
10. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein aussenliegender Teil des geraden Stückes über einen Flansch
und Keilschrauben mit einem stumpfwinkeligen Bogen ver- I bunden und der Eogen an ein Düsenrohr geschraubt ist.
11. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch für die Befestigung des geraden Stückes am Bogen zum leichteren Ausbau des Bogens und des Düsenrohres im wesentlichen horizontal angeordnet ist.
12. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen mit einem Schaulochverschluss versehen ist, dessen
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Stutzen zur Gewährleistung einer längeren Lebensdauer des feuerfesten Futters aussermittig angeordnet ist.
13. Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft nach den Ansprüchen 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels einer Vorrichtung, die eine am Bogen befestigte und in beiden Richtungen bewegliche«, federnde Spannvorrichtung besitzt, an den Ofen gedrückt wird.
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