DE2447723C2 - Rohrkörper für eine Sauerstofflanze - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrkörper für eine Sauerstofflanze, insbesondere für eine Frischlanze, mit einer Schlackenrücklaufsicherung zwischen der Lanze und dem Sauerstoffschlauch.

Beim Brenner mit einer Sauerstofflanze, insbesondere abe«· bei einer Frischlanze, besteht die Gefahr, daß nach Beendigung oder Unterbrechung des Blasvorgangs zurücklaufende Schlacke bis zum Sauerstoffsciiiauch zurückdringt und dort gefährliche Brände verursacht. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist in der DT-PS 23 27 595 in Verbindung mit einem Brennrohr vorgeschlagen worden, in einem Rohrkörper kurz vor dem Sauerstoffschlauch eine sich über den Rohrquerschnitt erstreckende, gasdurchlässige Scheibe aus Sintermetall anzuordnen, die den Schlackenrücklauf verhindert Diese mechanische Absperrung des Schlakkenrücklaufs kann insbesondere nicht die Schwierigkeiten beheben, die sich bei einem Schlackenrücklauf bei einer Frischlanze ergeben. Frischlanzen weisen in der Regel einen erheblich größeren Durchsatz an Sauerstoff auf, so daß eine mechanische Behinderung durch eine Sintermetallscheibe zu Schwierigkeiten führen kann da die Sintermetallscheibe beim Frischen einen hinreichenden Sauerstoffdurchlauf gewährleisten muß, dann aber bei einem Schlackenrucklauf nicht verh.ndern kann, daß die Schlacke Kontakt mit der Sauerstoffzufuhr bekommt.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Schlackenrücklaufsichening zu entw.kkeln die beim Frischen einen hinreichenden Sauerstoffdurchsatz zuläßt und im Falle eines Schlackenrücklaufs eine schnelle und sichere Absperrung gegenüber der Sauerstoffzufuhr gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Schlackenrücklaufsicherung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin zur Absperrung des Sauerstoffstroms, im Falle eines Schlackenrucklaufs ein Ventil vorzusehen, dessen Schließung aus sicherer Entfernung. d.h. aus einer in Richtung Lanze vorgelageren Stelle auslösbar ist Hierfür .st wesentlich, daß die zerstörbare Verbindungsstelle für die Schlacke gut zugänglich im Rohrquerschnitt hegt so daß eine schnelle Auslösung der Absperrung gewährleistet ist Em weiterer wesentlicher Gedanke besteht dann, daß neben der schnellen Auslösung auch eine schneKc Schließung des Ventils vorteilhaft ist Diese schnelle SchlieBung des Ventils kann durch mechanische Hilfsmittel wie eine Druckfeder bewirkt werden, vorzugsweise schließt aber das Ventil in Richtung Sauerstoffstrom, so daß der Sauerstoffstrom nach Zerstörung der VerbindungsstelIe den schnellen Schließvorgang unterstutzt

In einer bevorzugten Konstruktion ist das Distanzstück als Stütze ausgeführt. Dabei stützt sich das Distanzstück mit seinem einen Ende, ventilseitig. gegen den Kopf des Ventils ab, während sich das andere Ende des Distanzstückes gegen ein über den Rohrqtierschnitt erstreckendes und im Rohrkörper gegengestutztes Element gestützt ist, wobei das Element so ausgebildet ist, daß es einerseits gut den Sauerstoffdurchsatz gewahrleistet und andererseits den Schlackenrücklauf behindert Diese Eigenschaften erfüllt z.B_ein Lochblech, vorzugsweise ein Drahtsieb, z. B. aus Edelstahl. Im FaIU: einer Beseitigung der Stütze schließt das Ventil in Richtung des Sauerstoffstroms. Gemäß einer bevorzugten Lösung ist das Element (Drahtsieb) mit dem vorgezogenen Teil des Distanzstückes (Stütze) verlötet so daß die Lötverbindung im Falle eines Schlackenrucklaufs schnell aufschmilzt, die Stützwirkung wegfällt und damit die Schließung des Ventils ausgelöst wird. Der besondere Vorteil eines Drahtsiebes ist darin zu sehen, daß große Durchsatzmengen an Sauerstoff nicht behindert werden und daß die rücklaufende Schlacke fur eine hinreichend lange Zeit behindert wird in welcher die für Schlackenangriff schwache Verbindungsstelle des Distanzstückes zerstört werden kann und damit das Ventil geschlossen werden kann. Die gegenüber der Schlackeeinwirkung'vorgesehene Schwachstelle kann ebensogut dort vorgesehen sein, wo das Element im Rohrkörper gegengestützt ist Wesentlich ist aber auch hier daß die Schwachstelle für die rücklaufende Schlakke frei zugänglich ist, so daß ein schnelles Auslösen des Absperrvorganges gewährleistet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das am vorderen Teil des Distanzstückes angeordnete Drahtsieb oder Lochblech kegelförmig um das Distanzstück herum angeordnet, wobei die Kegelspitze mit dem Distanzstück verlötet ist und das andere Kegelende sich über einen Ring gegen eine Schulter im Rohrkörper abstützt. Da bei den großen Sauerstoffdurchsatzmen-

gen und hohen Drücken erhebliche Belastungen für das kegelförmige Element auftreten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Lötstelle kegelstumpfartig über eine bestimmte Länge auszuführen, so daß das Element auch bei längerem Betrieb nicht zersiört werden kann, es sei denn, ein Schlackenrücklauf tritt auf.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das absperrende Ventil eine kegelförmige Raumform auf und schließt mit dem Sauerstoffstrom. Ein besonderer Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, daß der starke Sauerstoffstrom zur schnellen Schließung des Ventils mit zu Htffe gezogen wird. Das kegelförmige Ventil weist mit seiner Kegelspitze in Richtung Lanze, wobei gegen die Kegelspitze das Distanzstück anliegt Zweckmäßigerweise ist das Ventil sauerstoffzufuhrseitig von einer sich am Rohrkörper abstützenden Führung in axialer Richtung geführt uno zentriert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die mit radialen Armen im Rohrkörper verankerte Führung zu diesem Zweck eine sich axial erstreckende Hülse auf, in welcher das Ventil mit einem Zapfen geführt ist. Zwischen der Führung und dem Ventil ist zweckmäßigerweise eine in Ventilschließrichtung wirkende, starke Druckfeder angeordnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das kegelförmige Ventil einen zylindrischen Mantel auf, der mit seinem Mantelende gegen die im Rohrkörper verankerte Führung anliegt. Diese Konstruktion hat den besonderen Vorteii. daß das Ventil in geöffneter Stellung nicht vom Sauerstoffdruck beaufschlagt wird, da dieser lediglich gegen die Führung wirkt, daß aber nach Auslösung des Schließvorganges, d. h. wenn die starke Druckfeder den Schließvorgang ausgelöst hat, der Sauerstoffstrom verstärkt von hinten das Ventil beaufschlagen kann und so den Schließvorgang unterstützt. Diese Konstruktion bietet weiterhin den Vorteil, daß die Konstruktion des Elements (Drahtsieb) leichter ist, da in geöffneter Stellung auf dieses Element vom Ventil her nur die Kräfte der Druckfeder übertragen werden.

Die Schlackenrücklaufsicherung kann Bestandteil des Rohrhalters sein, sie kann aber auch in einem gesonderten Rohrkörper angeordnet sein, der z. B. auf den Rohrhalter aufschraubbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die komplette Einheit eines Rohrkörpers mit Frischlanze in schematischer Darstellung,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Schlackenrücklaufsicherung in vergrößertem Maßstab und

F i g. 3 ein Detail der F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.

Die in F i g. 1 gezeigte Einheit besteht aus dem Sauerstoffschlauch 2, der Verschraubung 2a, dem die Schlackenrücklaufsicherung aufweisenden Rohrkörper 1, dem Lanzenhalter 4 und der Lanze 5.

F i g. 2 zeigt den auf den Lanzenhalter 4 aufgeschraubten Rohrkörper 1, der aus dem Vorderteil la • und dem Hinterteil 16 besteht. Vorderteil ta und Hinterteil 16 sind miteinander verschraubt und klemmen bei der Verschraubung radial nach außen gerichtete Arme 86 einer Führung 8 ein. Wesentlich für die Erfindung ist das Vorderteil 1 a. welches zunächst näher beschrieben wird. Die Führung 8 weist konzentrisch und in radialem Abstand zum Vorderteil Xa eine innere zylindrische Hülse 8a und eine äußere zylindrische Hülse 8c auf. In der inneren Hülse 8a ist der zylindrische Zapfen 6a des Kegelventils 6 geführt. Das Kegelventil 6 liest sauerstoffzufuhrseitig mit seinem äußeren Rand

gegen die äußere Hülse 8c der Führung 8 an. Das Ventil 6 könnte ebensogut einen verlängerten zylindrischen Mantelansatz 66 aufweisen, wesentlich ist nur, daß ein glatter Übergang zur Hülse 8c der Führung 8 gegeben ist Der Kopf des Ventils 6 weist eine Absenkung auf, in welcher sich lanzenseitig das Distanzstück 9 abstützt. Die andere Seite des Distanzstückes 9 stützt über ein kegelartiges Drahtsieb 10 aus Edelstahl und die ringförmige Gegenabstützung 11 gegen eine Schulter 11a im Vorderteil la des Rohrkörpers ab. Das Distanzstück 9 und die ringförmige Gegenabstützung 11 sind mit dem Drahtsieb 10 über Lötverbindungen 9a und 96 verbunden. Wie der vergrößerte Ausschnitt in F i g. 3 zeigt, erstreckt sich die Lötverbindung 9a, insbesondere 96. kegelstumpfartig über eine axiale Länge, wodurch eine bessere Haltbarkeit erreicht wird, aber gleichzeitig ein schnelles Aufschmelzen der Lötverbindung im Falle eines Schlackenrücklaufs gewährleistet ist. Die an der Kegelspitze vorgesehene Lötverbindung 96 ist zweckmäßigerweise aus Hartlot, um bei den hohen Durchsatzmengen und Drücken eine hinreichende Stabilität zu gewährleisten. Die Lötverbindung 9a kann weichverlötet sein.

Im gezeigten Beispiel ist das Distanzstück 9 als Gewindestift ausgeführt, wobei dann die Gewindemutter in der Spitze des Kegelsiebes 10 verlötet ist. Ein mit Gewinde versehenes Distanzstück 9 erleichtert den Zusammenbau und das öffnen des Ventils 6 gegen den Druck der starken Druckfeder 7 zwischen Ventil 6 und Führung 8. Der in Richtung Lanze 5 vorgezogene Teil des Distanzstückes 9 und das Kegelsieb 10 sind noch innerhalb des Vorderteils la angeordnet, so daß diese Einzelteile beim Transport nicht beschädigt werden können.

Das Hinterteil 16 des Rohrkörpers 1 weist zusätzlich ein Explosionsrückschlagventil 3 auf, welches vom Sauerstoffdruck in geöffneter Stellung gehalten ist. Das Explosionsrückschlagventil 3 ist ebenfalls ein Kegelventil und wird in axialer Richtung einmal über den Zapfen 3a und zum anderen über den Mantel 36 in der Führung 8 geführt. Zwischen der Führung 8 und dem Explosionsrückschlagventil 3 ist eine schwächere Druckfeder 12 angeordnet. Um die Funktion des Explosionsrückschlagventils 3 zu gewährleisten, können in der rückwärtigen äußeren Hülse der Führung 8 Durchbrüche vorgesehen sein, so daß der Druck hinter das Explosionsrückschlagventil 3 greifen kann. Die gezeigte symmetrische Anordnung mit kegelförmigen Ventilen hat den besonderen Vorteil, daß die hohen Durchsätze an Sauerstoff strömungsgünstig geführt werden, ohne daß Verwirbelungen auftreten.

Die Funktion der Schlackenrücklaufsicherung ist wie folgt: Selbst bei großen Rohrquerschnitten garantiert der Rohrkörper 1 mit den strömungsgünstigen Ventilen 3, 6 und dem gut gasdurchlässigen Drahtsieb 10 einen ungehinderten und strömur.gsgünstigen Durchsatz großer Sauerstoffmengen. Sollte bei einer Störung oder bei Beendigung des Frischvorganges heiße flüssige Schlacke in Richtung Sauersioffschlauch zurückfließen, »ο werden die Verbindungsstellen 9a bzw. 96 zerstört, wobei das Ventil 6 unter Einfluß der starken Druckfeder 7 und dann zusätzlich unter dem starken Sauerstoffdruck schnell geschlossen wird. Die bis zur Verbindungsstelle 9a und 96 vorgedrungene Schlacke kann auf Grund des Drahtsiebes 10 nicht ungehindert zum Ventil 6 bzw. Ventilsitz vordringen, so daß während dieser Behinderung hinreichend Zeit zur Zerstörung der Verbindungsstellen 9a bzw. 96 verbleibt. Wesent-

lieh für diese Funktion ist, daß die vom Schlackenangriff zerstörbaren Stellen für die Schlacke frei zugänglich sind, so daß die gewünschte Zerstörung in kurzer Zeit erfolgen kann. Das Drahtsieb kann nämlich nur eine zeitweilige Behinderung geben, da es für den Durchsatz der zum Frischen benötigten großen Sauerstoffmengen einen hinreichenden Durchsatz erlauben muß.

Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion neben der vorzeitigen Auslösung der schnelle Schließvorgang, der von der Druckfeder 7 und vom Sauerstoffdruck bewirkt wird. Bei normalem Betrieb kann der Sauerstoffdruck das Ventil 6 nicht beaufschlagen, da es gegen die Hülse 8c der Führung 8 an liegt. Somit werden nachteilige Beanspruchungen de: Drahtsiebes 10, die von dem Ventil 6 ausgehen könn ten, vermieden, da der Sauerstoffdruck bei normalen Betrieb das Ventil 6 nicht beaufschlagen kann. Ers nach der Auslösung des Absperrvorganges unterstütz der Sauerstoffdruck den Schließvorgang.

Die hier beschriebene Schlackenrücklaufsicherung is in einem gesonderten Rohrstück angeordnet, um der Zusammenbau zu erleichtern. Es ist ebensogut'möglich die Schlackenrücklaufsicherung unmittelbar im Rohr halter 4 anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rohrkörper für eine Sauerstofflanze, insbesondere für eine Frischlanze, mit einer Schlackenrücklaufsicherung zwischen der Lanze und dem Sauerstoffschlauch, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenrücklaufsicherung ein schnell schließbares und über ein Distanzstück (9) in geöffneter Stellung gehaltenes Ventil (6) aufweist und das Distanzstück (9) eine in Richtung Lanze (5) vorgezogene und im Sauerstoffstrom liegende Verbindungsstelle (9a, 9b) aufweist, welche unter Schlackeeinwirkung zerstörbar ist

2. Rohrkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn· zeichnet daß sich das Distanzstück (9) einerseits gegen das Ventil (6) und andererseits mit dem vorgezogenen Teil gegen ein sich über den Rohrquerschnitt erstreckendes und im Rohrkörper (1, la) gegengestütztes Element (10) abstützt und das EIement (10) bei guter Gasdurchlässigkeit den Schlakkenrücklauf behindert.

3. Rohrkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Element (10) ein kegelförmiges Drahtsieb vorgesehen ist, welches mit dem vorgezogenen Teil des Distanzstückes (9) und/oder der Gegenabstützung (11) im Rohrkörper (1, la) verlötet ist.

4. Rohrkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3^ dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) kegelförmig ausgebildet ist und sauerstoffschlauchseitig von einer sich am Rohrkörper (1) abstützenden Führung (8) in axialer Richtung geführt und zentriert ist.

5. Rohrkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führung (8) und dem Ventil (6) eine in Ventilschließrichtung wirkende Druckfeder (7) angeordnet ist.

6. Rohrkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelförmige Ventil (6a) in geöffneter Stellung mit seinem führungsseitigen Mantel gegen die Führung (8) anliegt