DE3024514A1 - Selbstdichtende koksofenkammertuere - Google Patents

Description

30245H

Die Erfindung betrifft eine selbstdichtende Koksofenkammertüre mit einem an dem Ofenkopf befestigten Kammerrahmen, dessen ofenkopfseitige Flächen eine mit Isolierstoff ausgefüllte Fuge begrenzen und dessen außen liegende Stirnflächen mit Dichtleisten des Türkörpers zusammenwirken.

Bei solchen Koksofenkammertüren trägt der Türkörper kammerseitig in der Regel eiserne Dichtleisten, welche meistens einstellbar sind und sich auf der äußeren Stirnfläche des Türrahmens abstützen, um die Dichtwirkung herbeizuführen. Die Abdichtung ist erforderlich, um Emissionen aus dem Inneren der Koksofenkammer zu verhindern oder auf ein geringes Maß zu begrenzen und um die damit verbundenen thermischen Belastungen an den Bauteilen der Kammertüre auszuschließen. Zu den thermisch belasteten Teilen gehört auch der Kammerrahmen, weil er kammerseitige Flächen aufweist, die hinter den Dichtleisten liegen und daher der Wärmeeinwirkung unterliegen. Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen, ordnet man zwischen den ofenkopfseitigen Flächen des Kammerrahmens und dem gemauerten Ofenkopf eine Trennfuge an, die man mit Isolierstoff ausfüllt.

Es ist bekannt, den Kammerrahmen aus unterschiedlichen Profilen herzustellen, um seine thermischen Belastungen auszugleichen. Sogenannte Blockkammerprofile verhalten sich dabei günstiger als rippenförmige Profile. Es ist zudem bekannt, daß die Einwirkung hoher Temperaturen auf Gußeisen bestimmter Legierung zu einer Umwandlung des Karbidkohlenstoffes in Ferrit und Graphit führt. Diese Umwandlung ist verbunden mit einer Reduzierung der Festigkeitswerte und führt deshalb zu Schäden an dem; Kammerrahmen, die diesen vorzeitig zerstören können. Dem versucht man durch eine auswechselbare Anordnung des Kammerrahmens zu entsprechen.

130064/0099

30245U

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die bislang getroffenen Maßnahmen nicht den thermischen Belastungen des Kammerrahmens genügend Rechnung tragen. Zwischen den Zeiträumen, in denen die betreffenden Ofenkammern beschickt werden, bildet sich nämlich im Kammerrahmenprofil ein annähernd konstantes Temperaturprofil aus. Das bedeutet, daß die Größe der Temperaturdifferenz aus der eingestrahlten Wärme von dem heißen Ofenkammerteil und der in die Atmosphäre abgestrahlten Wärme des Kammerrahmens annähernd konstant ist. Auf dieses Temperaturprofil lassen sich die Kammerverschlüsse und damit auch die Dichtungen optimal mit Erfolg einstellen, so daß während der Garungszeit die Emissionen stark vermindert sind. Bezieht man jedoch den ChargierVorgang mit ein, so tritt eine drastische Änderung des Temperaturprofiles ein. Diese ist vor allem auf die starke thermische Beanspruchung der kammerseitigen Flächen des Kammerrahmens beim Koksdrücken zurückzuführen. Sie führt zu einer einseitigen Aufheizung des Kammerrahmens. Das hat längsseitige Verbiegungen, die unter dem Begriff Taillenbildung bekannt geworden sind, zur Folge.

Man hat versucht, durch konstruktive Maßnahmen den Kammerrahmen so weit zu fixieren, daß die Taillenbildung wenigstens begrenzt wird. Dazu dienen Klemmstücke und Taillenlaschen, die in der Praxis angewandt werden. Damit sind aber nicht die Folgen zu berücksichtigen, die durch die kurzzeitige, spontane Aufheizung der ofenkammerseitigen warmen Teile bedingt sind. Diese führen nämlich zu Verbiegungen, welche zum Undichtwerden der erwähnten Rahmenfuge führen und außerdem den Kammerrahmen so weit verziehen, daß die Kammerverschlüsse nicht mehr abdichten. Insbesondere im Zeitraum der ersten Garungsphase kommt es dort zu erhöhten Emissionen.

-5

130064/0099

30245U

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile die Temperaturprofile im Kammerrahmen während des Chargiervorganges zu vereinheitlichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die senkrechten kammerseitigen Flächen und die obere, querverlaufende kammerseitige Fläche des Kammerrahmens zusammen mit einer in Umfangsrichtung in sich schuppenförmig überdeckende Teilstücke aufgeteilten Innenabdeckung einen mit Isolierstoff ausgefüllten Zwischenraum begrenzen.

Beim Chargiervorgang verhindert die aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff bestehende Abdeckung eine spontane einseitige Aufheizung des Kammerrahmens im Zusammenwirken mit dem dahinger liegenden Isolierstoff, wobei die Schuppenanordnung zur Kompensation der Längenausdehnung und bei gleichzeitiger Verhinderung von Verschmutzungen des Isolierstoffes dient. Das Temperaturprofil des Kammerrahmens beim Chargiervorgang entspricht deswegen weitgehend dem Temperaturprofil zwischen den Chargiervorgängen, zwischen denen sich ein thermischer Beharrungszustand einstellt. Die auf diesen Zustand eingestellten Kammerverschlüsse können daher auch unmittelba' nach dem Chargiervorgang einen hohen Dichtigkeitsgrad erreichen und unnötige Emissionen vermeiden.

Die Abdeckung hat außerdem den Vorteil, daß sie den Kammerrahmen vor zu hoher Temperatureinwirkung schützt, so daß es nicht zu den eingangs erläuterten Gefügeumwandlungen im Gußeisenmaterial des Kammerrahmens kommen kann. Die Lebensdauer des Kammerrahmens wird dadurch stark heraufgesetzt.

130064/0099

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Teilstücke auf Abstandshaltern abgestützt, welche auf den Grenzflächen des Kammerrahmens befestigt sind. Auf diese Weise läßt sich ein annähernd konstanter Querschnitt des Zwischenraumes erreichen und der Querschnitt kann mit einem eine geringe mechanischeFestigkeit aufweisenden Isolierstoff, z.B. mit Mineralwolle ausgefüllt werden.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Abdeckung mit einem Winkelprofil verwirklicht, welches einen den Kammerrahmen hintergreifenden Schenkel, einen die kammerseitigen Flächen des Kammerrahmens überdeckenden Steg und einen daran anschließenden, mit der Stirnfläche des Kammerrahmens fluchtenden Schenkel aufweist, nämlich vorzugsweise in einer Baueinheit verwirklicht. Vorzugsweise sind ferner die beiden Schenkel parallel zueinander angeordnet. Eine solche Ausführungsform setzt allerdings voraus, daß die gesamte kammerseitige Fläche des Kammerrahmens für die Verwirklichung der Erfindung zur Verfügung steht. Das ist in der Regel jedoch nur bei Neuanlagen zu erreichen.

Wenn man die Erfindung nachträglich, d.h. auf vorhandene Koksofenbatterien anwenden will, hat man im stirnseitigen Bereich der kammerseitigen Fläche des Kammerrahmens in der Regel nicht genügend Platz, um hier noch die Abdeckung und den Zwischenraum unterbringen zu können. Dann führt man zweckmäßig die Abdeckung mit einem Winkelprofil durch, das einen den Kammerraum hintergreifenden Schenkel und einen die kammerseitige Rahmenfläche wenigstens auf ihrem hinteren, d.h. der Ofenkammer zugewandten Bereich überdeckt und mit einem Stegende kombiniert, das rahmenseitig ausgenommen und dadurch in seiner Wandstärke gegenüber dem übrigen Schenkel vermindert ist. Dann kann man den Zwischenraum am freien Ende des Schenkels vergrößern und dort mehr

130064/0099

Mineralwolle unterbringen, um die Isolierung entsprechend zu verstärken.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsformen der Erfindung, die für die Verwirklichunq der Erfindung bei bereits vorhandenen Anlagen und bei Neuanlagen vorgesehen sind; es zeigen

Fig. 1 in teilweise abgebrochenem Schnitt durch die

geschlossene Ofentüre und den Ofenkopf bis zu einem Ankerständer eine selbstdichtende Koksofenkammertüre gemäß der Erfindung für Neuanlagen,

Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung eine

erfindunasgemäße selbstdichtende Koksofenkammertüre für vorhandene Anlagen,

Fiq. 3 eine vereinfachte perspektivische Ansicht des Kammerrahmens,

Fig. 4 ein Abdeckblech in Ansicht und

Fig. 5 eine Überlappung im Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 3.

Gemäß Fig. 1 ist der gemauerte Ofenkopf 1 au^f seiner Außenseite mit einer Wandschutzplatte 2 versehen, auf deren Außenseite sich der ofenseitige Flansch 4 eines Ankerständers 5 von I-Profil abstützt. Die Wandschutzolatte hat einen umlaufenden Rand 6, zwischen dem und dem Ofenkopf eine Fuge 7 verbleibt. Diese Fuge ist mit Isolierstoff ausgefüllt, was bei 8 dargestellt ist. Wie sich aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt, wird der Rand 6

130064/0099

von einem abgewinkelten Teil 9 der Wandschutzplatte gebildet, der winkelförmig ist. Der freie Schenkel ist mit 9 bezeichnet, während der daran anschließende, von innen nach außen konvergierende Schenkel 10 mit dem Schenkel 9 und dem ebenen Teil der Wandschutzplatte 2 eine Baueinheit bildet, d.h. mit diesen Teilen aus einem Stück besteht. Das aus den Teilen 9 und 10 bestehende Winkelprofil begrenzt die eine Seite einer Fuge 11, die ihrerseits mit Isolierstoff, wie bei 12 dargestellt, ausgefüllt ist. Die andere Seite dieser Fuge wird von dem Profil des senkrechten Stieles 56 des Kamtnerrahmens begrenzt, der dieser Seite der Ofenkammer zugeordnet ist. Der Stiel 56 wird durch eine horizontale Traverse 59, welche die Kammeröffnung überspannt und durch einen parallelen Stiel 57 auf der anderen Seite sowie durch eine Schwelle 58 zum Kammerrahmen ergänzt.

Das Innere der Ofenkammer ist mit 14 bezeichnet und wird nach außen durch eine Tür 15 abgeschlossen. Die Tür weist einen aus Gußeisen bestehenden Türkörper 16 auf, der nach außen gerichtete Schenkel 17 aufweist. An diesen Schenkeln sind aus Eisen bestehende Dichtleisten 18 angebracht, die nachstellbar ausgebildet sind. Auf der Innenseite 19 des Türkörpers 16 befindet sich ein Steinhalter 20, welcher eine IsolierSteinabdeckung 21 trägt.

Das Profil des Kammerrahmens ist blockförmig, d.h. es entspricht im wesentlichen dem eines Quadrates oder Rechteckes. Die kürzere Rechteckseite 22 bildet mit ihrer Außenseite die Stirnseite des Kammerrahmens, während die annähernd parallelen und dazu senkrechten Seiten 23 bzw. 24 auf ihren Außenseiten 25 bzw. 26 die erwähnte Fuge 11 begrenzen bzw. ofenkammerseitig angeordnet sind. Die vierte Rechteckseite ist entsprechend dem Winkelprofil 9, 10 mit einem einspringenden Teil 27 und einem vorspringenden Teil 28 versehen.

130064/0099

Wie aus den Fiquren 1 und 2 ersichtliche Dimension der Rahmenstirnseite, welche durch die Rechteckseite 22 gegeben ist, ermöglicht unter Berücksichtigung der durch die thermischen Beanspruchungen verursachten Maßänderungen ein sicheres Auflegen der Dichtleiste 18 auf die Rahmenstirnseite. Gemäß der Fia. 1 ist außerdem berücksichtigt worden, daß die Dimension 22 des Kammerrahmens zusammen mit der in der gleichen Dimension liegenden Abmessung einer noch zu beschreibenen Abdeckung 29 eine ausreichende Türöffnungsbreite ergibt. Das läßt sich in der Regel aber nur bei Neuanlagen erreichen.

In der Fig. 2 ist eine vorhandene Anlage dargestellt. Hier kann eine Verbreiterung des Türrahmens in der Dimension 22 nicht vorgenommen werden, ohne die Türöffnung unzulässig zu verringern. Auch kann die Dimension 22 nicht verkürzt werden, ohne ein Spielraum für die Anlage der Dichtleiste 18 zu weitgehend einzuschränken. Ein Türrahmen, bei dem die Dimension 22 nicht in dieser Weise verändert werden kann, liegt in der Regel bei vorhandenen Anlagen vor. Deswegen ist die Ausführungsform der Fig. 2 für diese Anlagen bestimmt.

Eine Abdeckung 29 ist kammerseitig angeordnet und hat einen den vorspringenden Teil 28 hintergreifenden Winkelschenkel 30, einen daran anschließenden Steg 31, welcher die kammerseitige Fläche des Kammerrahmens überdeckt, sowie einen im wesentlichen dem Schenkel 30 parallelen vorderen Schenkel 32, welcher mit der Aussenfläche der Seite 22 fluchtet. Die freie Kante 33 des Sbhenkels hat kegel- bis kegelstumpfförmige VorSprünge 61-63 (Fig. 4), die sich mit ihren Spitzen vor der Dimension 26 des Kammerrahmens entsprechenden Fläche auflegen und dadurch die Wärmebrücken zwischen Kammerrahmen und Abdeckung 29 minimieren. Mehrere Abstandhalter 34, 35, die einerseits am Steg 31 und andererseits am inneren Winkel 30 befestigt sind, halten die Teilstücke der Abdeckung

130064/0099

im Abstand von den entsprechenden Teilen des Kammerrahmens. Dadurch ergibt sich ein Zwischenraum 36, der seinerseits mit Isolierstoff ausgefüllt ist. Die Fuge 7 setzt sich gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 über die Außenseite 37 des inneren Schenkels 30 fort und ist auch dort mit Isoliermaterial ausgefüllt, das in einer Nut 38 der Ofenmauerung festgehalten wird.

In der Fig. 3 der Zeichnungen ist nicht dargestellt, daß die Abdeckung 29 aus einzelnen Teilstücken zusammengesetzt ist, die sich schuppenförmig überdecken. Daraus ergibt sich, daß nicht nur die senkrechten, kammerseitigen Flächen 26 der Rahmenstiele 56, 57 mit Teilstücken 50, 51 bzw. 52, 53, sondern auch die obere querverlaufende kammerseitige Fläche der Traverse 59 mit Winkelstücken 54 und geraden Teilstücken 55 der Abdeckung 29 versehen sind. Lediglich die Schwelle 58 des Kammerrahmens hat nur die übliche Schleißplatte 60. Dadurch ergibt sich mit Ausnahme der Schwelle ein umlaufender Raum 39, der mit Isolierstoff ausgefüllt ist.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalter 34, die diesen zugeordneten Bereich 31 der Teilstücke der Abdeckung 29 sowie der Kammerrahmen selbst mit Bohrungen 64/65j&(, versehen. Diese Bohrungen lassen sich miteinander ausfluchten. Normalerweise ist das Tiefste der Bohrung 64 mit einer Ausnehmung versehen. Ih diese läßt sich der Hammerkopf eines Schraubenbolzens eindrehen. Das freie Ende des Bolzens trägt eine Mutter, mit der das betreffende Teilstück festgehalten wird. Im allgemeinen benutzt man über die Länge eines Teilstückes wenigstens drei Schraubenbolzenanordnungen der beschriebenen Art. Sie ermöglichen es, die Teilstücke bedarfsweise leicht auszuwechseln, indem die Mutter bzw. der Schraubenbolzen von außen gelöst wird.

1 30064/0099

Im Bereich des Abstandshalters 35 befindet sich im Kammerrahmen ei-ne Sackbohrung 67, die mit entspannenden Bohrunqen 68, 69 im Abstandshalter 35 und im Schenkel 30 der Abdeckung 29 ausgefluchtet werden kann. Wie die Darstellung der Fig. 4 erkennen läßt, sind insgesamt drei Bohrungen 68 bzw. 70 und 71 vorgesehen. Sie liegen zusammen mit den erwähnten Bohrungen 64 in gemeinsamen Querebenen, wobei auch der mittlere Spitzevorsprung 6 2 jedes Teilstückes in einer gemeinsamen Querebene mit der Bohrung 70 angeordnet ist. Die Bohrungen 68, 70, 71 dienen zur Aufnahme von nicht dargestellten Spannstiften, welche die Teilstücke an diesen Stellen fixieren. Die Soannstifte ermöglichen ihrerseits eine leichte Auswechselbarkeit der Teilstücke bei einsetzendem Verschleiß.

Die Anbringung der Teilstücke erfolgt so, daß sich eine schuppenförmige überdeckung ergibt, die in den Fig. 3 und 5 am Beispiel der Teilstücke 52, £3 auch für die übrigen Teilstücke stellvertretend dargestellt ist. Durch Ausnehmungen in den benachbar-ten Kanten 74, 75 aufeinanderfolgender Teilstücke 52, 53 haben miteinander korrespondierende Zungen 76, 77 erzeugt. Diese Zungen verlaufen über die gesamte Länge der jeweiligen Kante und so gewählt, daß sie zusammen die Dicke der Teilstücke ausmachen. Ihre Länge ist andererseits so eingestellt, daß dadurch die thermischen Längenänderungen der Teilstücke berücksichtigt werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weicht das Profil des Kammerrahmens von dem Profil des Ausführungsbeispiels der Fig. insofern ab, als die längere Rechteckseite 24 nicht durchgehend gerade verläuft. Sie endet vielmehr an einem im Querschnitt quadratischen Vorderteil 40, das über die Fläche 26 vorspringt. Es ist daher nicht möglich, die Außenfläche 41 dieses Vorsprunas 40 zur Begrenzung des Zwischenraumes 36 ItLt zu verwenden. Gemäß

1 30064/0099

- 12 -

dem Ausführunasbeispiel endet daher der Zwischenraum 36 an der inneren Begrenzungswand 42 des Vorsprunges 40. Dazu weist der Steg 31 der Abdeckung 29 an seinem freien Ende eine Ausnehmung 44, d.h. eine Hinterschneidunq auf, wodurch der Endbereich 4 5 des Steges 31 zungenförmiq, d.h. in seiner Wandstärke gegenüber den übrigen Bereichen des Steges 31 vermindert ausgebildet ist. Es ergibt sich dannfein winkliger Fortsatz 46 des Zwischenraumes 36, welcher seinerseits mit Isolierstoff ausqefüllt ist.

Eine derart ausoebildete Abdeckung 29 läßt sich auf vorhandene Koksofenkammern anwenden.

Die Abdeckung 29 besteht aus hitzebeständigen Werkstoff, während die Ausfüllung des Zwischenraumes 36 mit Mineralwolle als Isolierstoff vorgenommen werden kann.

130064/0099

Claims (7)

469C Ηθγπθ 1, 8ÖD0 MuBcKen 40, Schaeferstraße 18 ... . . rj i_- ο u Eisenacher StraBe 17 Postfach 1140 Pip!.-l*lfJ. H. P, Ipahr Postfa-h inmr.T Dipi.-Phys. Eduard Betzier μ.-α™.β 51014 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl „,„., Tolegrammanschrlft: 36 30 Bahrpatenle Herne PATENTANWÄLTE Tolegrammanschrlft: Telex 06229853 BaboUpat München Telex 5215360 ' Bankkonten: Bayerische Vereinsbank München 952 Dresdner Bank AG Herne 7-520 Postscheckkonto Dortmund 558 68-467 Re'-: A 30 3 56 X/Wd/P In der Antwort bitte angeben Zuschrift bitte nach! Abholfach 27. Juni 1980 Ruhrkohle Aktiengesellschaft, Rellinghauser Straße 1, 4300 Essen "Selbstdichtende Koksofenkammertüre" Patentansprüche

1. Selbstdichtende Koksofenkammertüre mit einem an dem Ofenkopf befestigten Kammerrahmen, dessen ofenkopfseitige Flächen eine mit Isolierstoff ausgefüllte Fuge begrenzen und dessen außen liegende Stirnflächen mit Dichtleisten des Türkörpers zusammenwirken ,dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten, kammerseitigen Flächen (26) und die obere, querverlaufende kammerseitige Fläche des Kammerrahmens (13) zusammen mit einer in Umfangsrichtung in sich schuppenförmig überdeckende Teilstücke aufgeteilten Innenabdeckung (29) einen mit Isolierstoff ausgefüllten Zwischenraum (36) begrenzen.

2. Selbstdichtende Kammertüre nach Anspruch 1 , d a d u r ch gekennzeichnet ,daß die Teilstücke auf Abstandshaltern (34, 35) abgestützt sind, welche auf den Grenzflächen (24, 28) des Kammerrahmens befestigt sind.

130064/0099

ο _

3. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem dar Ansprüche 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) mit einem Winkelprofil (30-32) verwirklicht ist, welches einen den Kammerrahmen hintergreifenden Schenkel (30) , einen die kammerseitige Fläche (26) des Kammerrahmens überdeckenden Steg (31) und einen daran anschließenden, mit der Stirnfläche des Kammerrahmens fluchtenden Schenkel (32) aufweist.

4. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (30, 32) parallel zueinander verlaufen.

5. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) aus einem Winkelprofil besteht, dessen einer Schenkel (30) das Profil des Kammerrahmens (13) hintergreift und dessen daran anschließender Steg (31) an seinem freien Ende (45) rahmenseitig ausgenommen und dadurch in seiner Wandstärke vermindert ist.

6. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Profil (30, 31; 32) bildenden Schenkel und Stege in einer Baueinheit verwirklicht sind.

7. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß der das Profil des Kammerrahmens (13) hintergreifende Schenkel (30) Bohrungen (68; 70, 71) zur Aufnahme von Spannsüften und der/Schenkel (31) Bohrungen (66) zur Aufnahme von Befestigungsbolzen sowie kegel- bis kegelstumpfförmige Vorsprünge (61-63) zur Abstützung auf den Kammerrahmen aufweisen,

130064/0099