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Koksofenanlage mit wassergekühlten Ofentüren oder Rahmen. Die Erfindung
bezweckt, den an sich bekannten Gedanken der Wasserkühlung von Koksofentüren dahin
weiter auszubauen, daß sowohl die bisherigen wirtschaftlichen wie technischen Mängel
fortfallen. Auf Grund der bisher bekannten Vorschläge für wassergekühlte Türen muß
nämlich das Wasser durch eine besonders aufzuwendende Energie in Umlauf gesetzt
werden, so daß angesichts der großen Anzahl Türen einer Batterie ein ziemlicher
Aufwand an dauernder Mehrleistung gegenüber ungekühlten Türen entsteht. Dabei besteht
noch nicht einmal die Gewähr, das Kühlwasser dauernd unter Verdampftemperatur halten
zu können, weil der durch eine zusätzliche Kraftquelle bewirkte Umlauf des Wassers
unabhängig von dessen Temperatur ist. Bei der unübersehbaren Wärmeentwicklung an
den einzelnen Türen ist es daher nicht ausgeschlossen, daß das Wasser in den Kühlröhren
zur Verdampfung kommt und dadurch Störungen bzw. sogar Zerstörungen der Anlage herbeiführt.
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Nach der Erfindung werden die einzelnen Ofentüren mit je einem unten
liegenden Wasserein- und einem oben liegenden Wasserauslauf an eine gemeinsame Umlaufleitung
angeschlossen, die ihrerseits mit einem Hochbehälter, der gleichzeitig Kühlbehälter
sein kann, nach Art einer Zentralheizung zusammenwirkt. Die Koksofentüren bilden
diesem Vergleich entsprechend gewissermaßen den Zentralheizungskessel und bringen
vermöge der auf sie einwirkenden Wärme das Kühlwasser selbsttätig in Umlauf. Im
Hochbehälter, der vergleichsweise die Wärme abgebenden Heizkörper vorstellt, findet
dann eine Kühlung des umlaufenden Wassers statt. Auf Grund dieser Anordnung paßt
sich die Umlaufgeschwindigkeit des Wassers jeweilig selbsttätig der Wassertemperatur
an. Verdampfungen können im Rohrnetz nicht vorkommen. Steigt die Temperatur wirklich
sehr stark an, so arbeitet der Hochbehälter genau wie das Expansions gefäß einer
Zentralheizung als Sicherheitsventil. Eine etwaige Verdampfung kann nur in diesem
Behälter stattfinden und ist hier -wenn auch an sich unerwünscht - so doch völlig
gefahrlos. Ein besonderer Leistungsaufwand - ist mit der gesamten Kühlanlage überhaupt
nicht verbunden. Eine solche Kühlanlage für die Türen kann noch zweckmäßig dahin
erweitert werden, daß auch die Türrahmen in der Ofenmauerung selbst durch Wasserumlauf
gekühlt werden. Wo ganz besonderer Wert lediglich auf die Kühlung der Dichtflächen
gelegt wird, würde sogar eine solche Wasserkühlung. dieser Türrahmen allein genügen
und dabei für die ganze Anlage den Vorteil bringen, daß keinerlei Anschlüsse u.
dgl. zu lösen bzw. vorzunehmen sind. Die Kühlanlage arbeitet dann vollkommen selbsttätig,
vorausgesetzt, daß der Wasserstand im Hochbehälter auf bestimmter Größe gehalten
wird.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die einzelnen Türen
in besonderer Weise ausgestaltet, um einen hohen Wirkungsgrad der Gesamtanlage zu
erreichen: Ähnlich wie bei einem Heizkessel der Wasserumlauf abhängig ist von der
Größe der feuerberührten Fläche, weil die Wasserbewegung nur eine Folge der Gewichtsunterschiede
verschieden warmer Wasserschichten ist, so soll auch hier die auf die Tür einwirkende
Wärme möglichst stark auf das Kühlwasser übertragen werden.
Dies
geschieht durch Ausbildung der Türen nach Art eines Kastens, der sich zur Hauptsache
lediglich aus den notwendigen Begrenzungswänden zusammensetzt und im übrigen vollständig
mit Kühlwasser angefüllt bzw. von diesem durchströmt wird. Diese Bauart würde an
sich gemäß der bekannten Wasserkühlung ohne selbsttätigen Umlauf die Dampfbildung
innerhalb der Kühlwasserräume mit ihren Gefahren bedeutend erhöhen. In Verbindung
mit dem selbsttätigen Wasserumlauf kehren sich die vorhandenen Bedenken dagegen
in Vorteile um. Der Wasserumlauf wird stärker, die Kühlung nachhaltiger und stetiger;
die Möglichkeit einer Temperaturhaltung von 8o bis go° in den Türen als untere Grenze
auch in Rücksicht auf die Garung der Kammerfüllungsköpfe wird größer. Vor allem
aber ist eine örtliche Überhitzung der mechanischen Türteile ausgeschlossen. Jede
derartige Erscheinung wird sofort nicht nur eine Beschleunigung des Gesamtwasserumlaufs
der Anlage an sich herbeiführen, sondern darüber hinaus eine örtliche Umlaufstörung
im Bereich des wassergefüllten Türhohlraumes selbst. Das gestattet letzten Endes
die Anwendung von rein schmiedeeisernen Türen mit geschweißten Nähten, deren Vorteile
in bezug auf ihre mechanische Festigkeit und Lebensdauer, leichte Formgebung und
vor allem Ausbesserungsfähigkeit dann unter Fortfall der Ausmauerung mit all ihren
Mängeln voll ausgenutzt werden können. Gleiche Gründe sprechen für eine kastenartige
Hohlkörperausbildung der Türrahmen aus Schmiedeeisen.` Das Material als solches
gestattet dann eine Dichtungsfuge zwischen Tür und Rahmen in Form von Feder und
Nut, die noch dazu durch entsprechende Längenbemessung keilförmig federnd ausgebildet
werden kann. Im übrigen wirkt eine starke Kühlung unmittelbar auf die Dichtungsfuge
auch noch dahin, daß an sich besonders gute, aber gegen hohe Wärmegrade empfindliche
Dichtungsmaterialien verwendet werden können.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, den unteren Einlaufanschluß
der Tür mit einem selbsttätigen Dauerschlußventil zu versehen, das jeweils gleichzeitig
nur mit dem Ankuppeln der Tür an die Umlaufleitung geöffnet werden kann, um das
Auslaufen der Wasserfüllung der Tür zu verhüten.
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In der Zeichnung ist in Abb. i die GesamtanIage in Ansicht auf eine
Längsseite der Ofenbatterie dargestellt. Abb. 2, 3 und q. zeigen in Draufsicht,
senkrechtem und wagerechtem Querschnitt eine einzelne Koksofentür gemäß der gekennzeichneten
Weiterbildung. Abb. g ist ein wagerechter Querschnitt durch eine besondere Türrahmenkühlung.
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Längs der Ofenbatterie a ist eine aus .dem zum Hochbehälter b führenden
Zweig c und dem vom Hochbehälter kommenden Zweig d bestehende Umlaufleitung verlegt.
Sowohl an der Zulaufleitung d wie an der Ablaufleitung c ist für jede Koksofentür
c je ein Abzweig f bzw. g angeschlossen, die so gelegt sind, daß der Zuleitungsabzweig
q mit der unteren (Einlauf-) Öffnung 1a und der. Ableitungszweig f
mit der-
oberen (Auslauf-) ffnung i der Koksofentür verbunden «-erden kann. Darüber hinaus
kann als Notbehelf auf der anderen Seite jeder Tür noch einmal die gleiche Anschlußmöglichkeit
geschaffen werden, wie dies an zwei Türen in Abb. i punktiert angedeutet ist. Der
zum Hochbehälter b führende Leitungszweig c mündet von oben in den Behälter, während
der vom Behälter kommende Leitungszweig d am Boden desselben angeschlossen ist.
Außer dem etwa für die Außerbetriebsetzung der Gesamtanlage oder eines größeren
Teiles derselben notwendigen Absperrorgan sind in der Umlaufleitung keine Ventile
o. dgl. enthalten, insbesondere sind alle Schaltventile für den Anschluß der einzelnen
Türen in die Abzweigleitungen für jede einzelne Tür verlegt, so daß eine reine Parallelschaltung
jeder Tür an die Hauptumlaufleitung entsteht. Damit ist ein sicherer Betrieb der
Anlage gewährleistet, und die Einwirkung örtlicher Störungen an einer Tür auf die
Gesamtanlage ausgeschlossen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist folgende: Unter der
Annahme des Betriebszustandes gemäß Abb. i wird die Einwirkung der Ofenwärme auf
die Wasserfüllung der eingeschalteten Türen i einen Wasserumlauf in Richtung der
eingezeichneten Pfeile herbeiführen. Das Wasser drängt also vermöge seiner Erwärmung
unter dem Druck des kälteren, von unten in die Türhohlräume eintretenden Wassers
nach oben, tritt durch die oberen Auslauföffnungen i in die Abzweige f und weiter
in den Umlaufleitungszweig c, der das Wasser in den Hochbehälter b führt. Umgekehrt
liefert der Hochbehälter b mittels des Umlaufleitungszweiges d und der Abzweige
g kühleres Wässer in die Türen zurück. Es ist im Einzelfalle zu entscheiden, in
welcher Weise die Rückkühlung des Umlaufwassers im Hochbehälter vorgenommen werden
kann. In den meisten Fällen wird praktisch eine einfache Luftkühlung, unterstützt
durch geeigneten Standort und Form des Hochbehälters genügen. Anderseits ist im
Rahmen der beabsichtigten Wirkungsweise noch ein Betrieb möglich, wenn der Rückkühl-
oder Ausgleichsbehälter mindestens auf gleicher Höhe mit den Türen angebracht ist.
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Die der ganzen Anlage besonders angepaßte besondere Türausbildung
nach den Abb. 2, 3 und 4 kennzeichnet sich durch ein schmiedeeisernes
Gehäuse
Z, das aus Einzelteilen zusammengeschweißt ist. Die innere Türfläche ist in der
Höhenrichtung gewellt, um Wärmespannungen ohne Einbeziehung der Randdichtungsleisten
auszugleichen. Am oberen Teil der Tür ist ein Krümmer 2 angenietet, der beim Ansetzen
der Tür mit dem freien, nach oben gerichteten Ende in den entweder festen seitlich
verschwenkbaren oder als Panzerschlauch beweglichen Abzweig f eingepaßt wird. Der
Hahn 3 dieses Abzweiges f hat einen konischen Anschlußpaßstutzen, der gleichzeitig
mit der Öffnungsbewegung des Hahnes mittels des Klemmwirbels q. auf dem Türanschlußkrümmer
2 festgezogen wird.
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In ähnlicher Form ist der Anschluß für die untere Zulauföffnung der
Tür möglich. Auch hier trägt der Zulaufabzweig g ein Hahngehäuse 5 mit konischen
Paßstutzen. Um jedoch ein Auslaufen der Wasserfüllung aus der Tür zu verhüten, ist
die Zülauföffnung der Tür ständig durch ein federbelastetes Ventil 6 verschlossen.
Der konische Paßstutzen des Hahnes 5 ist nun so gestaltet, daß er bei seinem Einschieben
in die Zulauföffnung das Ventil 6 zurückdrückt und damit öffnet. Das dichte Anziehen
der ganzen Verbindung und ihre Sicherung geschieht dann wie oben beim Hahn 3 unter
gleichzeitigem Offnen des Hahnes 5 durch den Klemmwirbel 7.
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In die Tür können Beobachtungslöcher 8 nach Art von Stehbolzen eingeschweißt
werden, wie auch solche zur weiteren Versteifung der Stirnwände gegeneinander Verwendung
finden können.
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Die besondere Türrahmenkühlung nach Abb. 5 kennzeichnet sich durch
die unmittelbare, dauernde Einschaltung der Türrahmenhohlräume 9 in das Leitungsnetz
von und zum Hochbehälter. Die Türrahmen sind ebenso wie die Türen aus Schmiedeeisen
nahtlos geschweißt. Durch Benutzung von Walzprofilen ist die Möglichkeit gegeben,
sowohl die Verbindung des Rahmens mit dem .Ofenmauerwerk wie auch die Dichtungsleiste
mit der eigentlichen Tür durch Feder und Nut vorzunehmen. Dementsprechend ist der
Rahmen mittels der Nut io mit dem Mauerwerk innig verbunden; eine gegenüberliegende,
besonders tiefe Nut dient zur Aufnahme einer Dichtung ix. Die große Tiefe der Nut
gestattet eine geringe Federung in den sie bildenden Stegen, so daß die Tür i mit
keilförmigen Federn i2 in die Nuten eingepreßt und gleichzeitig auf die Dichtung
ii niedergedrückt werden kann. Damit ist neben der Abdichtung durch das besondere
Dichtungsmittel noch eine exakte metallische Dichtung gegeben, die sich in wertvoller
Weise gegenseitig ergänzen. Es wird damit gewissermaßen die Dichtung in eine Fein-
und Grobdichtung zerlegt, wobei die letztere gleichzeitig den äußeren mechanischen
Schutz übernimmt für die empfindliche Feindichtung. Die Tür i ist hier mit wagerecht
laufenden Wellungen versehen, die dahin wirken, daß Wärmespannungen zwar aufgenommen,
nach Möglichkeit aber nicht in Veränderungen des Abstandes der beiden'senkrecht
verlaufenden Federn 12 der Tür i sich auswirken können.