DE3024514C2 - - Google Patents

Description

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 Dicht­ leisten des Türkörpers zusammenwirken.

Bei solchen Koksofenkammertüren trägt der Türkörper kammer­ seitig in der Regel eiserne Dichtleisten, welche meistens ein­ stellbar sind und sich auf der äußeren Stirnfläche des Tür­ rahmens abstützen, um die Dichtwirkung herbeizuführen. Die Abdichtung ist erforderlich, um Emissionen aus dem Inneren der Koksofenkammer zu verhindern oder auf ein geringes Maß zu be­ grenzen und um die damit verbundenen thermischen Belastungen an den Bauteilen der Kammertüre auszuschließen. Zu den thermisch belasteten Teilen gehört auch der Kammerrahmen, weil er kammer­ seitige Flächen aufweist, die hinter den Dichtleisten liegen und daher der Wärmeeinwirkung unterliegen. Um diesen Verhält­ nissen Rechnung zu tragen, ordnet man zwischen den ofenkopf­ seitigen 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 Ein­ wirkung hoher Temperaturen auf Gußeisen bestimmter Legierung zu einer Umwandlung des Karbidkohlenstoffes in Ferrit und Graphit führt. Diese Umwandlung ist verbunden mit einer Re­ duzierung der Festigkeitswerte und führt deshalb zu Schäden an dem Kammerrahmen, die diesen vorzeitig zerstören können. Dem versucht man durch eine auswechselbare Anordnung des Kammer­ rahmens zu entsprechen.

Aus der US 40 36 702 ist weiterhin ein aus einem inneren und äußeren Teil bestehender Kammerrahmen bekannt, wobei die an­ grenzenden Rahmenteile ständig und ohne Zwischenraum zusammen­ gefügt sind. Zur Abdichtung ist zusätzlich ein Dichtelement zwischengefügt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die bislang getroffenen Maßnahmen nicht den thermischen Belastungen des Kammerrahmens genügend Rechnung tragen. Zwischen den Zeit­ räumen, in denen die betreffenden Ofenkammern beschickt werden, bildet sich nämlich im Kammerrahmenprofil ein annähernd kon­ stantes 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 Temperatur­ profil 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 bekanntgeworden 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 ver­ ziehen, daß die Kammerverschlüsse nicht mehr abdichten. Insbe­ sondere im Zeitraum der ersten Garungsphase kommt es dort zu erhöhten Emissionen.

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

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die senkrechten kammerseitigen Flächen und die obere, querverlau­ fende kammerseitige Fläche des Kammerrahmens zusammen mit einer in Umfangsrichtung in sich überlappende (76, 77) Teilstücke aufgeteilten Innenab­ dichtung einen mit Isolierstoff ausgefüllten Zwischenraum be­ grenzen, wobei die Teilstücke den Kammerrahmen (13) von innen nach außen schuppenförmig überdecken.

Beim Chargiervorgang verhindert die aus hochtemperaturbestän­ digem Werkstoff bestehende Abdeckung eine spontane einseitige Aufheizung des Kammerrahmens im Zusammenwirken mit dem dahin­ ter liegenden Isolierstoff, wobei die Schuppenanordnung zur Kompensation der Längenausdehnung und zur gleichzeitigen Ver­ hinderung von Verschmutzungen des Isolierstoffes dient. Das Temperaturprofil des Kammerrahmens beim Chargiervorgang ent­ spricht deswegen weitgehend dem Temperaturprofil zwischen den Chargiervorgängen, zwischen denen sich ein thermischer Behar­ rungszustand einstellt. Die auf diesen Zustand eingestellten Kammerverschlüsse können daher auch unmittelbar nach dem Char­ giervorgang einen hohen Dichtigkeitsgrad erreichen und unnöti­ ge Emissionen vermeiden.

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

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

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Abdeckung mit einem Winkelprofil verwirklicht, welches einen den Kammerrahmen hinter­ greifenden Schenkel, einen die kammerseitigen Flächen des Kammer­ rahmens überdeckenden Steg und einen daran anschließenden, mit der Stirnfläche des Kammerrahmens fluchtenden Schenkel aufweist, nämlich vorzugsweise in einer Baueinheit verwirklicht. Vorzugs­ weise sind ferner die beiden Schenkel parallel zueinander angeord­ net. Eine solche Ausführungsform setzt allerdings voraus, daß die gesamte kammerseitige Fläche des Kammerrahmens für die Verwirkli­ chung der Erfindung zur Verfügung steht. Das ist in der Regel je­ doch nur bei Neuanlagen zu erreichen.

Wenn man die Erfindung nachträglich, d. h. auf vorhandene Koks­ ofenbatterien 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 hinter­ greifenden Schenkel und einen die kammerseitige Rahmenfläche wenigstens auf ihrem hinteren, d. h. der Ofenkammer zugewandten Bereich überdeckt und mit einem Stegende kombiniert, das rahmen­ seitig ausgenommen und dadurch in seiner Wandstärke gegenüber dem übrigen Schenkel vermindert ist. Dann kann man den Zwischen­ raum am freien Ende des Schenkels vergrößern und dort mehr 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 Verwirklichung der Erfindung bei bereits vorhandenen Anlagen und bei Neuanlagen vorgesehen sind; es zeigt

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 erfindungsgemäße selbstdichtende Koksofenkammertüre für vorhandene Anlagen,

Fig. 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 auf seiner Außenseite mit einer Wandschutzplatte 2 versehen, auf deren Außenseite 3 sich der ofenseitige Flansch 4 eines Ankerständers 5 von I-Profil abstützt. Die Wanschutzplatte 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 von einem abgewinkelten Teil 9 der Wandschutzplatte gebildet, der winkel­ förmig ist. Der freie Schenkel ist mit 9 bezeichnet, während der daran an­ schließende, 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 bestehen­ de Winkelprofil begrenzt die eine Seite einer Fuge 11, die ihrerseits mit Isolierstoff, wie bei 12 dargestellt, ausgefüllt ist. Die andere Seite die­ ser Fuge wird von dem Profil des senkrechten Stieles 56 des Kammerrahmens begrenzt, der diese 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 ge­ richtete Schenkel 17 aufweist. An diesen Schenkeln sind aus Eisen bestehende Dichtleisten 18 angebracht, die nachstellbar ausgebildet sind. Auf der Innenseite 19 des Türkörpers 16 befin­ det sich ein Steinhalter 20, welche 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.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Dimension der Rahmen­ stirnseite, welche durch die Rechteckseite 22 gegeben ist, er­ möglicht unter Berücksichtigung der durch die thermischen Bean­ spruchungen verursachten Maßänderungen ein sicheres Auflegen der Dichtleiste 18 auf die Rahmenstirnseite. Gemäß der Fig. 1 ist außerdem berücksichtigt worden, daß die Dimension 22 des Kammer­ rahmens zusammen mit der in der gleichen Dimension liegenden Abmessung einer noch zu beschreibenden Abdeckung 29 eine ausreichen­ de 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 vor­ genommen 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 einzu­ schränken. Ein Türrahmen, bei dem die Dimension 22 nicht in dieser Weise verändert werden kann, liegt in der Regel bei vor­ handenen 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 kammerseitigen Fläche 26 des Kammerrahmens überdeckt, sowie einen im wesentlichen dem Schenkel 30 parallelen vorderen Schenkel 32, welcher mit der Au­ ßenfläche der Seite 22 fluchtet. Die freie Kante 33 des Schenkels 32 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 zwi­ schen Kammerrahmen und Abdeckung 29 minimieren. Mehrere Abstand­ halter 34, 35, die einerseits am Steg 31 und andererseits am inne­ ren Winkel 30 befestigt sind, halten die Teilstücke der Abdeckung 29 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 Winkel­ stücken 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 Abstands­ halter 34, die diesen zugeordneten Bereich 31 der Teilstücke der Abdeckung 29 sowie der Kammerrahmen selbst mit Bohrungen 64, 65, 66 versehen. Diese Bohrungen lassen sich miteinander ausfluchten. Normalerweise ist das Tiefste der Bohrung 64 mit einer Ausnehmung versehen. In diese läßt sich der Hammerkopf eines Schraubenbolzens eindrehen. Das freie Ende des Bolzens trägt eine Mutter, mit der das betreffende Teil­ stück festgehalten wird. Im allgemeinen benutzt man über die Länge eines Teilstückes wenigstens drei Schraubenbolzenanordnungen der beschriebenen Art. Sie ermöglichen es, die Teilstücke bedarfs­ weise leicht auszuwechseln, indem die Mutter bzw. der Schrauben­ bolzen von außen gelöst wird.

Im Bereich des Abstandshalters 35 befindet sich im Kammerrahmen eine Sackbohrung 67, die mit entsprechenden Bohrungen 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 Spitzevor­ sprung 62 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 Spannstifte ermöglichen ihrerseits eine leichte Auswechselbarkeit der Teilstücke bei einsetzendem Verschleiß.

Die Anbringung der Teilstücke erfolgt so, daß sich eine schuppen­ förmige Überdeckung ergibt, die in den Fig. 3 und 5 am Beispiel der Teilstücke 52, 53 auch für die übrigen Teilstücke stellver­ tretend dargestellt ist. Durch Ausnehmungen in den benachbarten Kanten 74, 75 aufeinanderfolgender Teilstücke 52, 53 haben mit­ einander 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. 1 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 Vorsprungs 40 zur Begrenzung des Zwischenraumes 36 mit zu verwenden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel 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 Hinterschneidung auf, wodurch der Endbereich 45 des Steges 31 zungenförmig, d. h. in seiner Wandstärke gegenüber den übrigen Bereichen des Steges 31 vermindert ausgebildet ist. Es ergibt sich dann ein winkliger Fortsatz 46 des Zwischenraumes 36, welcher seinerseits mit Isolierstoff ausgefüllt ist.

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

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

Claims (7)

1. Selbstdichtende Koksofenkammertüre mit einem an dem Ofen­ kopf befestigten Kammerrahmen, dessen ofenkopfseitige Flä­ chen eine mit Isolierstoff ausgefüllte Fuge begrenzen und dessen außen liegende Stirnflächen mit Dichtleisten des Türkörpers zusammenwirken, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die senkrechten, kammerseitigen Flächen (26) und die obere, querverlaufende kammerseitige Fläche des Kammerrahmens (13) zusammen mit einer in Um­ fangsrichtung in sich überlappende (76, 77) Teilstücke aufgeteilten Innenabdichtung (29) einen mit Isolierstoff ausgefüllten Zwischenraum (36) begrenzen, wobei die Teilstücke den Kammerrahmen (13) von innen nach außen schuppenförmig überdecken.

2. Selbstdichtende Kammertüre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke auf Ab­ standshaltern (34, 35) abgestützt sind, welche auf den Grenzflächen (24, 28) des Kammerrahmens befestigt sind.

3. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) mit einem Winkelprofil (30-32) verwirklicht ist, welches einen den Kammerrahmen hinter­ greifenden 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 ver­ laufen.

5. Selbstdichtende Koksofenkammertüre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (29) aus einem Winkelprofil besteht, des­ sen 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 Spann­ stiften und der andere Schenkel (31) Bohrungen (66) zur Aufnahme von Befestigungsbolzen sowie kegel- bis kegelstumpfförmige Vor­ sprünge (61-63) zur Abstützung auf den Kammerrahmen aufweisen.