DE2708249A1

DE2708249A1 - Druckausgleichventil fuer schachtoefen

Info

Publication number: DE2708249A1
Application number: DE19772708249
Authority: DE
Inventors: Carlo Heinz; Edouard Legille; Rene Mahr
Original assignee: Anciens Etablissements Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1976-03-08
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1977-09-22
Also published as: IT1115616B; LU74505A1; JPS52109405A; BR7701417A; US4162784A; ES456598A1; CA1084264A; GB1526624A; FR2343954A1; FR2343954B1

Description

PAIIMAjNWALIi; DR. KADOR & DR. KLUNKER

Patentanwälte Kador« Kiunker KnoebeUtr. 36 8 München 22

DR. INC. H. F. KLUNKER (DIPL INC.) DR. RER. NAT. U. KADOR (DIPL CH EM.)

KaoebelitraMe36

D-8 München 22

AnMai-ll-UenkmaJ

Telefon: 089-224164

Telegramm: hei pal

Teles: 5-229U3

Ihr Zeichen:/Your ref.: Betr.:/Re:

Unter Zeichen c/Ourrt-r.: K 11798/7S Tag/Date 24. Feb. 1977

S.A. des Anciens Etablissements PAUL WURTH LUXEMBOURG
32, rue d*Alsace

Luxemburg / Luxemburg

Druckausgleichventil für Schachtöfen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein

Druckausgleichventil für Schachtofen, insbesondere für mit hohem Gegendruck an der Gicht arbeitende Hochöfen.

Bekanntlich müssen Hochöfen, welche mit hohem Gegendruck an der Gicht arbeiten, mit Druckausgleichkammern

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versehen sein um den Ofen bei laufendem Betrieb ohne merkliche Druckverluste begichten zu können. Diese Druckausgleichkammern müssen deshalb natürlich mit Ventilen ausgestattet sein, welche periodisch und abwechselnd eine Druckentlüftung und eine Druckbeaufschlagung der Ausgleichkammer oder Ausgleichkammern vorzunehmen gestatten. Ein solches Druckausgleichventil ist im einzelnen z.B. in der deutschen Patentschrift 1.941.820 beschrieben.

Bei den mit hohem Gegendruck an der Gicht arbeitenden Hochöfen ergibt sich in Bezug auf diese Druckausgleichventile sowohl ein Verschleiss-als auch ein Geräuschproblem. Wenn die^w zwei Probleme auch verschiedenartiger Natur sind, so haben sie doch dieselbe Ursache, nämlich die schnelle Entspannung, d.h. einen grossen Druckabfall beim Passieren der Gase durch die Ventile. Das Ausmass des Verschleisses und der Lärmentwicklung steht in direkter Beziehung zum Gegendruck an der Gicht, zum Volumen des umzusetzenden Gases, d.h. zum Volumen der Ausgleichkammer, und zur Betätigungsgeschwindigkeit des Ausgleichventils. Nun ergibt sich aus der Entwicklung und dem Fortschritt des modernen Hochofenbetriebes eine Veränderung dieser drei Parameter in dem Sinne, dass die beiden genannten Probleme noch gravierender werden. Um den Entwicklungsfortschritt im modernen Hochofenbetrieb nicht zu behindern ist die Lösung dieser beiden Probleme deshalb von wesentlicher Bedeutung.

Um die betreffs der Druckausgleichventile bestehenden Probleme der Geräuschentwicklung und des Verschleisses zu verstehen, muss davon ausgegangen werden, dass beim Oeffnen eines Ventils ein Druckabfall entsteht, welcher nach dem Stand der Technik bis zu 3 bar und mehr betragen kann und dass durch diesen Druckabfall die Gase auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, die bis zur Schallgeschwindigkeit und darüber gehen kann. Der Verschleiss entsteht durch den Aufprall der Staubpartikel gegen die metallischen Teile, insbesonder die Wandungen der Leitungskrümmer und hängt, ausser

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von den vorgenannten Parametern, vom Verschmutzungsgrad der Gase ab. Der Lärm, welcher auf den Druckabfall der Gase beim Passieren des Ausgleichventils zurückzuführen ist,entsteht hauptsächlich in einer Turbulenzzone, welche sich unmittelbar nach dem Austritt der Gase aus der Ventilöffnung bildet.

Bis zum jetzigen Zeitpunkt war das Verschleissproblem noch nicht gelöst, sodass die beanspruchten Teile jedes Mal ersetzt werden mussten, wenn ein bestimmter Verschleissgrad erreicht war.

Es ist zwar gelungen, die Geräuschentwicklung auf ein annehmbares Niveau zu reduzieren, jedoch nur durch einen beträchtlichen Aufwand an Hilfsmitteln wie insbesondere schallschluckende Ummantelungen an den Rohrleitungen und an deren Extremität Schalldämpfer zum Auslass der Gase ins Freie.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verbesserungen an den Druckausgleichventilen vorzusehen, welche es mit einfachen und billegen Mitteln erlauben, die Unzulänglichkeiten und Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest wesentlich zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Druckausgleichventil für Schachtofen,

insbesondere für mit hohem Gegendruck an der Gicht arbeitend Hochöfen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches stromabwärts direkt hinter jedem Verschlusskörper lösbar montiert ist und Mittel aufweist, um den'das Ventil passierenden Gasstrom in eine Mehrzahl von Strahlen kleinen Querschnitts aufzuteilen.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung bestehen diese Mittel aus mehreren Scheiben, welche jede mit einer grossen Anzahl Bohrungen versehen ist, wobei die

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Bohrungen einer Scheibe gegenüber denjenigen der benachbarten Scheibe oder Scheiben versetzt sind um den diese Scheiben durchquerenden Gasstrom aufzuteilen.

Einer der Grundgedanken der Erfindung besteht darin, den Verschleiss an eine absichtlich hierfür vorgesehene Stelle zu verlegen. Diese Stelle befindet sich in lösbar stromabwärts hinter den Druckausgleichventilen angebrachten **■ Gehäusen, wobei die Verschleissteile aus durchlöcherten Scheiben bestehen, welche einerseits aus sehr verschleissfestem Werkstoff hergestellt sind und andererseits äusserst leicht ausgetauscht werden können.

Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung besteht in Anwendung eines bekannten akustischen Prinzips darin,die Geräuschentwicklung beim Entspannen eines Gasstroms stromabwärts eines Druckausgleichventils merklich zu verringern, indem dieser Gasstrom in eine Vielzahl von Gasstrahlen kleinen Querschnitts aufgeteilt wird, wobei die Aufteilung des Gasstroms mittels der als Verschleissteil vorgesehenen Scheibe durchgeführt wird.

Einzelheiten und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Es zeigen:

Figur 1, in schematischer Weise eine Gesamtansicht des Druckausgleichsystems in Verbindung mit einer glockenlosen Begasungseinrichtung;

Figur 2, in schematischer Weise einen Teilschnitt durch ein Druckausgleichventil mit einer erfindungsgemässen Schalldämpfungsvorrichtung;

Figur 3, in schematischer Weise die Ansicht eines Auslass- und Belüftungsventils für die Speisebunker;

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Figur 4, eine vergrösserte Teilansicht, im Schnitt , der Befestigungsweise der durchlöcherten Scheiben;

Figur 5, eine Draufsicht auf eine durchlöcherte Scheibe;

Figur 6, einen senkrechten Schnitt gemäas Schnittlinie VI-VI aus Figur 5.

In den Zeichnungen ist die Erfindung illustrationshalber in Verbindung mit einer glockenlosen Gicht gezeigt. Selbstverständlich gelten die folgenden Ausführungen ebenfalls für mit Gichtglocken ausgerüstete Hochöfen.

In der Figur 1 ist schematisch der Kopf eines Hochofens 1 mit einer drehbaren und winkelverstellbaren Verteilerschurre 6 gezeigt, welche das Beschickungsgut abwechselnd aus den beiden Beschickungsbunkern 2 und 4 erhält. Jeder dieser Be'schickungsbunker 2 und 4 ist als Schleusen-oder Druckausglefohkammer ausgebildet und besitzt zu diesem Zweck eine untere Abdichtklappe 8 und eine obere Abdichtklappe 10, welche für den Speisebunker 4 nicht dargestellt sind. Desweiteren ist ein schwenkbarer Auffangtrichter 12 vorgesehen um das Beschikkungsgut abwechselnd dem einen 2 oder dem andern 4 Beschikkungsbunker zuführen zu können, wobei der Auffangtrichter entweder mittels Füllkübeln oder einem Transportband 14 beschickt werden kann.

Zur Bäüftung kann jeder der beiden Speisebunker und 4 mittels Druckausgleichventilen 16, bzw. 18 mit der Atmosphäre verbunden werden. Auf ähnliche Weise können die beiden Füllbunker 2 und 4 mittels zweier anderer Ausgleichventile 20, bzw. 21'mit einer Druckquelle verbunden werden, um sie vor dem Oeffnen der unteren Abdichtklappen unter Druck zu setzen. Die Druckquelle kann aus vorgereinigtem Gichtgas oder irgend einem anderen inerten Gas bestehen, welche unter Druck zugeführt werden. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1

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wird vorgereinigtes Gichtgas verwendet,wozu die beiden Druckausgleichventile 20 und 21 an einer Stelle der Gasreinigungsanlage 23 angeschlossen sind, wo das Gichtgas erst sehr wenig von seinem ursprünglichen Druck verloren hat.

Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das Druckausgleichventil 20, welches in die Leitung zur Druckbeaufschlagung des Speisebunkers 2 eingebaut ist. Das Ventil 20 weist in an sich bekannter Weise einen Schliesskegel 22 auf, welcher an der Extremität einer Stange 24 befestigt ist; diese kann, wie z.B. näher im vorgenannten deutschen Patent 1.941.820 beschrieben wird, hydraulisch betätigt werden. Der Schliesskegel 22 kann zwischen einer Schliesstellung, in der er auf einem Ventilsitz 26 ruht und einer in Strichlinien in Figur 2 dargestellten Oeffnungsstellung verschoben werden. Der Pfeil A zeigt die Richtung an in der das Gas, im vorliegenden Falle vorgereinigtes Gichtgas, durch das Ventil 20 dem in der Figur 2 nicht dargestellten Speisebunker zugeführt wird.

Beim Oeffnen des Ventils 20 zwecks Druckbeaufschlagung des Speisebunkers 2 ist anfänglich der Druck stromabwärts des Ventils ungefähr gleich dem atmosphärischen Druck, während der Druck stromaufwärts des Ventils bis zu 2 bar und mehr betragen kann. Um nun das Geräusch zu vermindern, welches beim Oeffnen des Ventils durch den Druckabfall der Gase beim Hindurchtreten derselben durch das Ventil entsteht und um den Verschleiss absichtlich an eine leicht zugängliche Stelle zu verlagern wo die durch diesen Verschleiss verursachten Schäden leicht zu beheben sind, ist unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz 26 ein lösbar befestigtes Gehäuse 28 vorgesehen, welches integrierender Bestandteil der Gasleitung ist und mit einem Satz durchlöcherter Scheiben 3Or, 30b, 30c bestückt ist. Diese Scheiben, quer zur Gehäuselängsachse gesetzt, füllen jede den gesamten Querschnitt des Gehäuses 28 aus und befinden sich direkt in einer sich stromabwärts des Ventilsitzes 26 bildenden Turbulenzζone. Diese durchlöcherten Scheiben (im

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folgenden kurz Lochscheiben genannt) werden des näheren mit Bezug auf die Figuren 4 bis 6 beschrieben werden.

Bei dem beschriebenen Druckausgleichventil kann das Innere des Gehäuses 28 zwecks guter Zugänglichkeit zu den Lochscheiben, dem Ventilsitz 26 und dem Schliesskegel freigelegt werden. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 28 mit zwei Planschen 32 und 34 versehen, welche mit entsprechenden Planschen an der Zufuhrleitung des Gases zum Speisebunker zusammenwirken, bzw. mit einem Plansch 36 um den Ventilsitz 26 herum. Das Gehäuse 28 kann in einer horizontalen Ebene um eine vertikale Welle 38 herum geschwenkt werden, welche am Körper des Ventils 20 angebracht ist und sich aussen an der Gehäusewand entlang erstreckt. Um nun das Innere des Gehäuses 28 mit den darin untergebrachten Lochscheiben freizulegen genügt es, den oberen 34 und den unteren 32 Plansch zu lösen, eine nicht gezeigte Abstützvorrichtung unterhalb des Flansches 36 zwecks Abstützung der oberen Teile und insbesondere des Ventils 20 einzuführen, und das Gehäuse 28 um die Welle 38 um einen Winkel herum zu schwenken, der bis zu 18O° gehen kann. In dieser Lage sind die Lochscheiben 30a, ^ 30b und 30c leicht zugänglich und demontierbar. Nötigenfalls kann sowohl der Ventilsitz 26 als auch der Schliesskegel 22 demontiert werden, wobei letzterer nach unten durch die Ventilöffnung hindurch herausgezogen wird.

' Das in Figur 3 gezeigte Druckausgleichventil 18

dient zur Entlüftung des Füllbunkers 4, d.h. dass damit der Ueberdruck im Bunker auf Atmosphärendruck entspannt werden kann. Das Ventil 18 ist in der Bauart dem Ventil 20 identisch, ist jedoch umgekehrt montiert, d.h. dass das Gehäuse 28, obschon immer noch stromabwärts des Ventile gelegen, oberhalb desselben montiert ist, da der Druck sich in Richtung des Pfeils B nach oben in eine Auspuffleitung entspannt. Die Ventile 21 bzw. 16 sind im gleichen Sinne montiert wie die

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Ventile 20, bzw. 18.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen Einzelheiten der Lochscheiben sowie ihre Befestigungsweise am Gehäuse 28. Jede Scheibe weist mindestens drei Befestigungspunkte auf, welche illustrationshalber für die Scheibe 30a in Figur gezeigt und mit den Referenzzahlen 40, 42 und 46 versehen sind, sowie eine Randleiste 45 (Figur 6). Die Scheiben sind im Innern des Gehäuses 28 aufeinander gestapelt wobei die Oeffnungen dieser Befestigungspunkte fluchtend angeordnet werden, so dass sie mittels Bolzen 48 an einen Tragring 50, welcher seinerseits an der Wandung des Gehäuses 28 angebracht ist, befestigt werden können. Die Scheiben 30a, 30b und 30c sind damit gut zugänglich und leicht austauschbar. Ihr gegenseitiger Abstand ist durch die Höhe der Randleiste 45 gegeben.

Jede dieser Scheiben ist mit einer Vielzahl von Oeffnungen 52 versehen, welche aus Herstellungsgründen vorteilhaft erweise zylindrisch ausgebildet sind, jedoch auch eine andere Querschnittsform aufweisen können. Es ist wesentlich, dass die Oeffnungen der einzelnen Scheiben nicht miteinander fluchten, sondern dass im Gegenteil jede Oeffnung 52 einer Scheibe g^pnüber jeder Oeffnung der benachbarten Scheibe versetzt ist. Das durch das Ventil hindurchtretende Gas wird damit beim Passieren der Lochscheiben in eine zickzackförmige • . Bahn gezwungen.

Auf diese Weise prallen die vom Gas mitgeführten festen Partikel gegen die vollen Abschnitte der Lochscheiben wobei der Gasstrom beim Passieren dieser Scheiben ebenfalls einen grossen Teil seiner Geschwindigkeit und seiner Energie verliert und damit seine erosive Wirkung auf die stromabwärts des Druckausgleichventils liegenden Leitungs-

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wandungen gegenüber dem Stand der Technik bedeutend vermindert wird. In der beschriebenen Anordnung kann das Ersetzen einer oder mehrerer Lochscheiben, welche vorzugsweise aus einem sehr verschl eissfest en Werkstoff bestehen, wie z.B. einer Stahl- Manganlegierung, ohne jede Schwierigkeit vorgenommen werden. Die beschriebenen Verbesserungen am Druckausgleichventil gestatten es demgemäss bis zu einem bestimmten Grade den Verschleiss in dem Sinne zu kontrollieren, dass er willkürlich nach einer Stelle verlegt wird, an der seine Auswirkung weniger kostspielig ist und die auftretenden Schäden leichter zu reparieren sind.

Ausser der Vers chi eissk onz ent rat ion an eine gewünschte Stelle wird durch die beschriebene Anordnung desweiteren eine Aufteilung des Gasstromes in eine Anzahl von Gasstrahlen kleinen Querschnitts und geringer Energie realisiert womit, nach bekannten akustischen Gesetzen, eine Geräuschverringerung beim Entspannen der Gase durch das Ventil hindurch erzielt wird.

Es muss hervorgehoben werden, dass sowohl die Anzahl der Lochscheiben als auch die Anordnung ihrer Oeffnungen nicht für die Erzielung der gewünschten Wirkung bestimmend ist und dass die Verwendung von drei Scheiben gemäss den Figuren 2 und 4 nur ein illustrierendes Beispiel darstellt. Wesentlich ist, die Anzahl der Scheiben sowie die Anordnung ihrer Oeffnungen in der Weise zu wählen, dass der durch das Ventil hindurchtretende Gasstrom in kleinere Ströme unterteilt wird, welchen eine schikanenmässige Bewegungsbahn beim Passieren der Lochscheiben aufgezwungen wird.

Es muss schliesslich bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung sich nicht aif die in den Figuren gezeigten, besonderen Ausgestaltungsbeispiele beschränkt

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■und dass der Fachmann verschiedenartige Abänderungen oder Varianten vorsehen kann, ohne dass hierdurch der Grundgedanke der Erfindung an Bedeutung verliert. So können z.B. die Lochscheiben durch irgendwelche andere Anordnung ersetzt werden, mit welcher die gleiche Wirkung erzielt werden kann, wie z.B. eine Anhäufung von Metallkugeln, zwischen denen die Gasströme hindurchtreten müssen.

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Claims

Patentansprüche

1. Druckausgleichventil für Schachtofen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (28), welches stromabwärts direkt hinter ^c% jedem Verschlusskörper (22) lösbar montiert ist und Mittel aufweist, um den das Ventil (16, 18, 20, 21) passierenden Gasstrom in eine Mehrzahl von Strahlen kleinen Querschnitts aufzuteilen.

2. Druckausgleichventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t dass die Mittel aus mehreren, mit einer bestimmten Anzahl Oeffnungen (52) versehenen Scheiben (30a, 30b, 30c) bestehen und die Oeffnungen (52) einer Scheibe (30a, 30b, 30c) gegenüber den Oeffnungen (52) der benachbarten Scheibe oder Scheiben versetzt sind, wodurch die Gasströme beim Passieren durch diese Scheiben (30a, 30b, 30c) eine zickzackförmige Bahn verfolgen müssen.

3. Druckausgleichventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheiben (30a, 30b, 30c) lösbar im Innern des Gehäuses (28) und quer zu dessen Achse montiert sind.

4. Druckausgleichventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (28) in einer horizontalen Ebene um eine vertikale, ausserhalb der Wand des Gehäuses (28) gelegene Achse geschwenkt werden kann.

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ORIGINAL INSPECTED