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"Vorrichtung an den Kopfseiten von Horizontalkammer-
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koksöfen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an den Kopfseiten
von Horizontalkammerkoksöfen, welche an den senkrechten Stirnseiten ihres Mauerwerks
jeweils eine aus einer oder mehreren Platten und/oder Leisten bestehende Kopfpanzerung
zur Abstützung von senkrechten Ankerständern und der senkrechten Rahmenteile von
die Türöffnung des Ofens umgebenden Türrahmen aufweisen, die jeweils aus einem ofenseitig
angeordneten inneren Rahmen und einem von diesem durch eine Isolierung getrennten
Außenrahmen bestehen, wobei zwischen Türrahmen und Panzerung weitere Wärmeisolierungen
angeordnet sind.
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Die Kopfpanzerung dient zur Ubertragung von Kräften des Ofenmauerwerkes
auf die zur Aufnahme der Querdehnungen bestimmten Ankerständer und der von den Türrahmen
ausoehenden Kräfte, die hauptsächlich durch
die Beanspruchung der
in den Rahmen sitzenden Tieren bedingt sind. Die beträchtliche Höhe von Horizontalkammeröfen
führt bislang zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Koksofenkammern
gegen die Atmosphäre. Bereits geringe Emissionen, welche durch die rugen zwischen
den TUrdichtungen und dem Türrahmen nach außen dringen, bedeuten eine erhebliche
Umweltbelastung. Solche Undichtigkeiten lassen sich auch nicht durch die meistens
an den Türabdichtungen auftretenden Kondensate vermeiden, welche sich in den Fugen
absetzen und ihrerseits abdichtend wirken. Zumeist kommt es im praktischen Betrieb
zum Austreten von Gasen, welche sich beim Übertritt in die Atmosphäre entzünden.
Das führt zu einer sehr großen Hitzeentwicklung, die ihrerseits thermische Uberlastungen
und nachfolgende Beschädigungen an den Ofentüren und Türrahmen, sowie Dichtungen
auslöst.
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Die Undichtigkeiten führen überdies im Zuge des Koksgarens bei nachlassendem
Gasdruck. in der Ofenkammer dazu, daß Außenluft angesaugt wird, die Flammbildungen
und darauf beruhende Überhitzungen auslöst.
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Es ist bereits bekannt (aT-PS 905 605), die Dichtwirkung von parallel
angeordneten und auf der Stirnseite der Ofentüre angebrachten Dichtleisten, die
sich auf dem Türrahmen ab stützende Schneiden aufweisen, durch die Anbringung der
bescrzriebenen Isolierungen zwischen den Teilen des Türrahmens und der Kopfpanzerung
zu verbessern. Hierbei bestehen
die Isolierungen aus Asbestplatten,
deren Isdationswert und Dicke über die Iiöhe und Breite der isolierenden Flächen
überall gleich ist. Im praktischen Betrieb zeigt sich aber, daß über die Höhe des
Koksofens unterschiedliche Temperaturen auftreten. Außerdem ergeben sich zwischen
den Innenseiten des Türrahmens und der Kopfpanzerung, sowie den Außenseiten dieser
Teile erhebliche Temperaturdifferenzen, die ihrerseits zu Formänderungen des Rahmens
und der Kopfpanzerung führen, welche mit der Nachstellmöglichkeit der Dichtleisten
nicht mehr beherrscht werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufgrund von regelmäßigen
Messungen der Temperaturen an der Kopfpanzerung und den Türrahmen beruhende Nachstellmöglichkeit
zu schaffen, :welche den Ausgleich der durch unterschiedliche r:rwärmungen von Türrahmen
und Kopfpanzerung ausgelösten Formänderungen ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Isolationswert'und/oder
die Dicke der Isolierungen, sowie einer weiteren, zwischen der Kopfpanzerung und
dem Ofenmauerwerk angeordneten Isolierung entsprechend den über die Höhe des Ofens
unterschiedlichen Mauerwerkstcmperaturen so bemessen sind, daß maximal Temperaturdifferenzen
an der Kopfpanzerung und dem Türrahmen sowie zwischen der Innen- und der Außenseite
Von Kopfpanzerung und Türrahmen nicht überschritten werden,
und
daß das elastische Formänderungsver-dgen der Isolierungen zwischen Innen- und Außenrahmen
sowie zwischen Außcnrahmen und Kopfpanzerung und Kopfpanzerung und Mauerwerk so
gewählt ist, daß infolge der verbleibenden Temperaturdifferenzen auftretende Formänderungen
durch elastische Verformung der Türrahmen und/oder der Kopfpanzerung rückgängig
gemacht werden können.
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Gemäß der Erfindung werden mit Hilfe der Isolierungen die unterschiedlichen
Ausdehnungen am Ofenkopf in verschiedenen horizontalen Schnitten gemäß dem Temperaturprofil
voll elastisch kompensiert.
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Es verbleiben zwischen Innen- und Außenseite von Kopfpanzerung und
Türrahmen nur noch geringe Temperaturdifferenzen, welche. beizielsweise bei den
üblicherweise benutzten GuBqu31itEten (GG 26) z.B. maximal 100° C und bei Stahlkonstruktionen
(ST-37) z.B. maximal 40° C betragen. Dadurch verbleiben die Formänderungen im elastischen
Bereich und können durch entsprechende Vorrichtungen, d.h. entspre-chende Gegenverformungen
rückgängig gemacht werden.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine weitere Möglichkeit zur
Beherrschung der auf den Temperaturdifferenzen beruhenden Verformungen am Ofenkopf
ermöglicht. Messungen haben ergeben, daß Temperaturspitzen etwa 1 1/2 bis 2 1/2
m oberhalb des Meisterganges auftreten und eine weitere Temperatürspitze etwa in
Höhe der Ofenoberkante liegt. Außerdem können in den Temperaturspitzen Temperaturunterschiede
zwischen
Innen- und Außenseite auftreten, die 1000 C und mehr ausmachen. Gemäß einer praktischen
Ausführungsform der Erfindung ist der Innenrahmen ein nach außen offenes Gehäuse
und nimmt den Außenrahmen wenigstens zum Teil auf. Zwischen Innen- und Außenrahmen
ist die dort angeordnete Isolierung in Absthnitte aufgeteilt. Diese Abschnitte ermöglichen
ein leichteres Auswechseln verschiedener Teile der Isolierung und gestatten es außerdem,
je nach Temperaturbelastung innerhalb des Innenrahmens verschiedene Isolierwerkstoffe
zu benutzen. Isolierstoffe unterscheiden sich durch ihren 'JA -Wert, d.h. die Wärmemenge,
die in einer bestimmten Zeit durch eine bestimmte Fläche einer 1 m dicken Schicht
des betreffenden Stoffes bei einer gleichmäßigen Beheizung hindurchgeleitet wird,
wenn der Temperaturunterschied zwischen beiden Querflächen 1- C ausmacht. Je kleiner
die Wärmeleitzahl N ist, desto günstiger ist die Dämmwirkung. Deswegen kommen fUr
die Zwecke der Erfindung hauptsächlich Asbestgewebe, Aluminium-Oxydwolle, Glasfaser
oder ähnliche Stoffe in Betracht, wobei die Anteile der verschiedenen Komponenten
über die Höhe der Ofenkammer verschieden sein kann.
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Für die elastische Verformung zum Ausgleich der Formänderungen aufgrund
der verbleibenden Temperaturdifferenzen empfiehlt es sich ferner, hauptsächlich
den Außenrahmen zu verformen. Deswegen ist es zweckmäßig, den Außenrahmen ofenseitig
sowie auf seiner AuBen- und auf seiner Stirnseite
auf der Kopfpanzerung
abzustützen und in den Innenrahmen zu führen.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 schematisch und einen nach beiden Seiten
abgebrochenen Querschnitt durch einen Türrahmen und die anschließende Ofentür eines
Horizontalkammerofens und Fig. 2 eine Teilansicht eines aus mehreren Horizontalkammern
bestehenden Kcsofens, Gemäß Fig. 1 befindet sich auf dem an der Kopfseite des Ofens
angeordneten Mauerwerk 7 ein Innenrahmen 2, der durch eine Isolierschicht 1 vom
Mauerwerk 7 getrennt ist.
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Der Innenrahmen wird ergänzt durch einen Außenrahmen 4, der mit Hilfe
von Klemmschrauben 5 auf der Ofenkopfpanzerung 6 abgestützt ist. Ein nicht dargestellter
Ankerständer stützt die Kopfpanzerung 6 mit,Hilfe seines ofenseitigen Flansches
6a ab.
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Die beschriebenen Teile 2, 4 und 6 umgeben die Ofenöffnung, die mit
Hilfe einer Türe verlassen werden kann, von der nur ein Halter 8 zum Befestigen
der Türsteine 9 dargestellt ist.
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Jede Schraube 5 weist einen Bügel 35 mit einer Nase 36 auf, der sich
auf der Kopfpanzerung 6 abstützt.
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Auf der geqenüberliegenden Seite befindet sich ein Zapfen 11, mit
dem der Bügel 35 in eine Kerbe 10 ein greift, die im Ofenrahmen 4 entsprechend tief
an der Außenseite ausgespart ist. Durch das Nachziehen der Muttern 37 werden die
Zapfen 11 in die Kerbe 10 gedrückt, da sich die Nase 36 jedes Bügels 35 auf der
festen Ofenkopfpanzerung 6 abstützt und andererseits der Haken 38 des Schraubenzapfens
in eine Nut 41 der Ofenkopfpanzerung 6 eingreift.
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Der Außenrahmen 4 weist gegenüber der Koksofentür 8, 9 eine entsprechende
Neigung auf. Dadurch läßt sich die Koksofentür beim Einsetzen in den Rahmen zwangsführen.
Ofenseitig weist der Außenrahmen 4 einen Vorsprung 14 auf, der in das nach außen
offene und von dem Innenrahmen 2 gebildete Gehäuse teilweise eingeführt werden kann.
Zwischen dem Teil 14 und den Innenbegrenzungen des Innenrahmens 2 befindet sich
eine Packung 3 aus Isolierstoff. Diese Packung besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel
aus einem Bodenteil I8, sowie zwei Außenteilen 19 und 21. Der außen liegende Teil
20 weist eine von außen nach innen schräg verlaufende Fläche 19 auf. Das von dem
Innenrahmen 2 gebildete Gehäuse hat eine längere Innenseite 15 und eine demgegenüber
kürzere Außenseite 16. D.h. die Lunge der Gehäuseseiten 15 und 16 verhält sich umgekehrt
wie die Länge der Packungsteile 20 und 21. Der Bodenteil 18 ist andererseits im
Hinblick auf das Dehnungsverhalten des Isolationsmaterials so gewählt1 daß auftretende
elastische FormänderulXcJen
des Außenrahmens 22 mit Hilfe der Ylemmschrauben
5 rückgängig gemacht werden können.
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Der Innenrahmen ist mit Hilfe der Isolierung 1 gegen das Mauerwerk
7 isoliert. Dazu läßt sich eine Isoliermatte benutzen, die auch bei 12 angeeordnet
ist und die Kopfpanzerung 6 von dem Mauerk 7 isoliert. Abweichend vcn dem dargestellten
Ausführungsbeispiel kann die Isolierung auch durch ein besonderes Isoliermauerwerk
ersetzt werden, das die Stelle des Mauerwerkes 7 einnimmt.
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Wie ersichtlich, stützt sich der Außenrahmen 22 einerseits auf den
Nasen 11 der Schrauben 5 und andererseits oit seiner Fläche 23 auf der Isolierung
18 ab. Eine dritte Abstützung ergibt sich an der Fläche 42, an der eine Isolierung
13 anliegt, die den Rahmen 22 von einer entsprechenden Fläche 43 der Kopfpanzerung
6 trennt. Diese Isolierung besteht ihrerseits aus elastischem Werkstoff. Um eine
eindeutige Bertihrungsf lAche zu erreichen und andererseits ein Abrutschen des Stopfens
13 zu vermeiden, sind die Flächen 42 und die Gegenflache 43 der Ofenkopfpanzerung
gegeneinander geneigt. Das Maß, das bei 39 angegeben ist, richtet sich nach dem
Ofent-yp und dem jeweiligen vertikalen Temperaturprofil.
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Die Stärke der Dichtungen ist nun einerseits so gewählt, daß die Differenzen
zwischen den Temperaturen tl und t2 an der Innenseite 23 und der Außenseite des
Außenrahmens 22 sowie die Temperaturdifferenzen t3 und t4 an der Innenseite der
Kopfpanzerung 6 und deren
Außenseite das Maß nicht überschreiten,
das durch eine elastische Verformung mit Hilfe der Klemmschrauben 5 wieder rückgängig
gemacht werden kann.
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Darüberhinaus sind die Temperaturdifferenzen über die aus Fig. 2 ersichtliche
Höhe der Ofenkammer im gleichen Maße durch eine entsprechende Ausbildung der Isolierungen
begrenzt.
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In regelmäßigen Abständen wird deshalb die infolge der Temperaturdifferenzen
auftretende Formänderung am Ofenaußenrahmen 4 durch Nachziehen der Muttern 37, die
über Federn auf den Bügeln 35 abgestützt sind, wieder rückgängig gemacht. Man erhält
dabei eine ideale Biegelinie, d.h. eine Verformung des Ofenrahmens 22, welche sich
durch Nachstellen der meistens an der Ofentüre angeordneten Dichtungen beherrschend
ist.
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Gemäß Fig. 2 ist der obere Bereich des Koksofen durch die Ofendecke
26 gekennzeichnet und durch die Ofenoberkante 27 wiedergegeben. In diesem Bereich
liegt auch die Planieröffnung 31, die nach dem Füllen des Koksofens die Planierstange
aufnimmt. Der Türrahmen ist allgemein mit 30 gekennzeichnet und nimmt die Koksofentür
33 auf. Drehriegel 32 dienen dazu, die eingesetzte Tür 33 mit dem Türrahmen 30 zu
verspannen. Der Koksofen endet in der Ebene der Ofensohle 28, während die Bedienungsebene
(Meistergang) mit 29 bezeichnet ist.
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Der Abhitzetopf 34 befindet sich im unteren Teil des Bauwerkes. Die
Ankerständer sind mit 40 bezeichnet und dienen zur Aufnahme der Querkräfte.
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Im übrigen sind die Türrahmen in Abschnitte 24 unterteilt, damit Reparaturen
bzw. Ergänzungen an der Packung 3 vereinfacht werden. Diese Verlagerung des Ofenrahmens
4 in dem aus der Packung 3 der Isoliermatte 12 und der Isolierung 1 bestehenden
Isolierbett bietet zusammen mit der Verwendung der stopfbuchsenartigen Ausbildung
von Innen-und Außenrahmen den Vorteil, daß die bekannten Eigenschaften von Dämmstoffen
gleichzeitig zu einer elastischen Verlagerung führen Patentansprüche