DE3544713C2 - Koksofentür mit einer Membrandichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koksofentür mit einer Membrandichtung, deren Dichtleiste mittels Andruckelemente am Kammerrahmen zur Anlage kommt.

Koksofentüren erfahren durch das Temperaturgefälle vom Ofeninnern zur Ofenumgebung eine thermische Durchbiegung. Das Maß der thermischen Durchbiegung unterliegt zeitlichen Schwankungen infolge der zeitlichen Änderungen der thermischen Randbedingungen. Diese sind z. B. Änderungen der Witterungsverhältnisse und Änderungen in der Fahrweise der Ofen­ batterie.

Ebenso weist erfahrungsgemäß der Kammerrahmen eine Durchbiegung auf, die im wesentlichen durch thermische Einflüsse, das Ofenwachstum so­ wie durch ungenügende Verankerung der Öfen verursacht wird. Auch die­ se Durchbiegung unterliegt zeitlichen Schwankungen.

Im allgemeinen weichen die Durchbiegungen von Türkörper und Kammer­ rahmen erheblich voneinander ab, so daß ein Spalt zwischen beiden entsteht, der durch Dichtungen überdeckt werden muß. Da sich sowohl die Durchbiegung des Türkörpers als auch die des Kammerrahmens zeit­ lich verändern, ist die Spaltbreite nicht konstant, sondern unterliegt zeitlichen Schwankungen.

Es ist bekannt, zur Abdichtung der Spalte die Koksofentüren mit un­ terschiedlichen Dichtungen, wie Membrandichtungen oder Keildicht­ leisten, zu versehen. Alle diese Dichtungen müssen jedoch, auch wenn sie über einen gewissen Bereich elastisch sind und durch Andruckele­ mente zur Anlage gebracht werden, von Zeit zu Zeit nachgestellt und der aktuellen Biegung des Türkörpers und des Kammerrahmens nachge­ führt werden. Bei den Keildichtleisten ist dies durch die fehlende Elastizität sehr häufig erforderlich und aus konstruktiven Gründen nur in begrenztem Maße möglich. Bei Membrandichtungen besteht mit zu­ nehmendem Abstand von Türkörper und Kammerrahmen zusätzlich die Ge­ fahr der Materialüberlastung.

Zur Verringerung des Wartungsaufwandes, zur Reduzierung der Spaltbrei­ te und damit zur Entlastung der Dichtungen ist aus der DE-PS 25 36 291 bereits eine Koksofentür bekannt, deren Türkörper durch örtliche Quer­ schnittsverringerung biegeelastisch ausgeführt ist und dessen Durch­ biegung unter Zuhilfenahme von Anschlagstücken an die Durchbiegung des Kammerrahmens angepaßt werden kann. Die Biegeelastizität des dort vorgeschlagenen Türkörpers ist jedoch vergleichsweise gering, da die Querschnittsverringerung des Türkörpers örtlich sehr begrenzt ist. Weiterhin wird ein erheblicher Teil der Biegeelastizität des Türkör­ pers für die Kompensation der kaum vermeidbaren thermischen Durchbie­ gung des Türkörpers benötigt. Mit dieser bekannten Maßnahme ist daher nur eine Angleichung des Türkörpers an Kammerrahmen mit vergleichs­ weise geringer Durchbiegung möglich.

Aus der DE-OS 33 07 844 ist ferner eine Koksofentür bekannt, deren Tür­ körper ebenfalls biegeelastisch gestaltet ist. Hier ist bereits der Türkörper über nahezu die gesamte Türlänge im Querschnitt reduziert, so daß die Biegeelastizität wesentlich größer als bei der in der DE-PS 25 36 291 vorgeschlagenen Tür ist. Aber auch hier wird die Elastizität des Türkörpers in großem Maße zur Kompensation der ther­ mischen Durchbiegung des Türkörpers herangezogen, wodurch das Maß für die tatsächlich zu bewältigenden Kammerrahmendurchbiegungen ver­ ringert wird.

Die Koksofentür nach der DE-AS 10 75 091 weist eine Vorverformung des Tür­ körpers auf, bei der es darum geht, die thermische, zum Ofen hin konkave Durchbiegung des Türkörpers zu kompensieren. Dadurch soll erreicht werden, daß der Türkörper im warmen Betriebszustand gerade ist. Das führt jedoch nur dann zum Ziel, wenn auch der Kammerrahmen relativ gerade ist. Dies ist allerdings in der Praxis (nur) bei relativ neuen Koksofenbatterien der Fall. Die hier beschriebene Tür ist nicht biegeelastisch ausgeführt und weist keine Membrandichtung auf.

Die bereits weiter oben angeführte DE-OS 33 07 844 betrifft eine Koksofen­ tür, die mit einer Membrandichtung versehen und deren Türkörper elastisch ausgeführt ist. Dabei ist vorgesehen, daß das Verhältnis von Türkörper­ steifigkeit zur spezifischen Dichtleistungskraft so gering bemessen wird, daß die thermische Verformung des Türkörpers überwiegend durch die Ver­ riegelungskräfte und die Dichtleistenkraft kompensiert wird.

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Türkonstruktionen nicht immer aus­ reichende Elastizität besitzen, um die thermische Durchbiegung des Tür­ körpers auszugleichen und darüber hinaus noch den teilweise erheblichen Durchbiegungen des Kammerrahmens angepaßt zu werden. Dies gilt in besonderem Maße, wenn bestehende, oft ältere Koksofenbatterien mit diesen bekannten Koksofentüren nachgerüstet werden sollen. Durch veraltete Verankerungssysteme und das Ofenwachstum weisen die Kammerrahmen älterer Koksofenbatterien besonders große Durchbiegungen auf. Gleichzeitig wird aber die maximal er­ zielbare Durchbiegung des Türkörpers durch kaum veränderbare Randbedingungen, wie z. B. die Anzahl und Verteilung der Verriegelungen über die Türlänge, ungünstig beeinflußt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Koksofentür derart auszubilden, daß die beherrschenden Durchbiegungen der Kammerrahmen, d. h. der Arbeitsbereich der Tür, gegenüber den bereits vorgeschlagenen Koksofen­ türen wesentlich vergrößert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Türkörper im unbelasteten Zustand in seiner Längsrichtung eine Vorverformung aufweist, die der sich im Betrieb einstellenden thermischen Durchbiegung entgegen­ gerichtet ist und diese im Betrieb im wesentlichen kompensiert, wobei der Türkörper durch Reduzierung der Steghöhe und durch Öffnungen im Türrücken, die im wesentlichen über die gesamte Länge der Tür verteilt angeordnet sind, biegeelastisch ausgeführt ist.

Die Vorverformung des Türkörpers kann auf unterschiedlichste Art und Weise erzielt werden. Eine bevorzugte Ausführung der Vorverformung ist die durch spanabhebende Bearbeitung des Türkörpers.

Häufig ist es ausreichend, die Vorverformung nur am Türrücken, im unmittel­ baren Bereich der Befestigung der Membrane vorzunehmen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Tür­ körper im wesentlichen über seine gesamte Länge biegeelastisch ausge­ führt ist. Dies kann durch Reduzierung der Steghöhe des Türkörpers und durch Öffnungen im Türrücken, die im wesentlichen über die gesamte Länge der Tür verteilt angeordnet sind, erfolgen.

Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß in an sich bekannter Wei­ se mehrere über den Umfang des Türkörpers verteilte, am Kammerrahmen zur Anlage kommende Anschlagstücke angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen, die beispiels­ weise Ausführungen darstellen, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a-1c das Biegeverhalten eines biegeelastischen Türkörpers, der keine Vorverformung aufweist;

Fig. 2a-2d das Biegeverhalten eines biegeelastischen Türkörpers mit einer erfindungsgemäßen Vorverformung;

Fig. 3 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Koksofentür;

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Türkörpers und

Fig. 5 eine Vorderansicht der Koksofentür.

Fig. 1a zeigt einen konvex zum Ofen gebogenen Kammerrahmen KR, dem der ausschließlich durch die thermische Belastung gebogene Türkörper TK gegenübersteht. Mit Y_th ist hier das Maß für die thermische Durch­ biegung bezeichnet.

Fig. 1b stellt den ausschließlich durch die Riegelkräfte F, Dich­ tungskräfte q und gegebenenfalls durch Anschlagstücke AS, d. h. den mechanisch gebogenen Türkörper dar. Y_m veranschaulicht hier das Maß für die mechanische Durchbiegung.

Tatsächlich treten die thermische und mechanische Durchbiegung gleich­ zeitig auf, und die Darstellungen in Fig. 1a und Fig. 1b sind zu superponieren. Das Ergebnis der Superposition zeigt Fig. 1c. Es ist zu erkennen, daß die Gesamtdurchbiegung Y_g geringer als die mechanische Durchbiegung Y_m des Türkörpers ist, da ein Teil der mechanischen Durchbiegung für die Kompensation der thermischen Durchbiegung Y_th aufgebraucht wird.

Fig. 2a zeigt - ebenso wie Fig. 1a - einen nicht vorverformten Türkörper TK, der ausschließlich durch thermische Lasten gebogen ist.

In Fig. 2b ist die Kontur des vorverformten Türkörpers dargestellt, der weder mechanisch noch thermisch belastet ist. Y_v veranschaulicht das Maß der Vorverformung.

Tatsächlich tritt die thermische Belastung am vorverformten Türkörper auf, d. h. die Darstellungen in Fig. 2a und 2b sind zu superponieren. Das Ergebnis, einen trotz thermischer Belastung geraden Türkörper, zeigt die Fig. 2c, d. h. ohne daß mechanische Lasten herangezogen werden müssen, wird die thermische Durchbiegung des Türkörpers be­ reits durch die Vorverformung kompensiert.

Die Riegel- und Dichtungskräfte F bzw. q sowie die gegebenenfalls vor­ handenen Anschlagstücke AS können jetzt voll genutzt werden, um die Durchbiegung des Türkörpers TK der des Kammerrahmens KR anzugleichen.

Wie ein Vergleich der Fig. 1c und 2d anschaulich zeigt, kann der vorverformte biegeelastische Türkörper dadurch einem wesentlich stär­ ker gebogenen Kammerrahmen angeglichen werden als der biegeelastische Türkörper ohne Vorverformung.

Die Vorverformung des Türkörpers kann, wie bereits ausgeführt, bei­ spielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung des Türkörpers er­ folgen. Im Fall von Flachmembrandichtung M, die wie in Fig. 3 un­ mittelbar am Türrücken TR angeschraubt sind, ist es ausreichend, dem Türrücken eine entsprechende Form zu geben. Dies kann durch Fräsen, aber auch durch Hobeln erfolgen. Beim Einsatz einer Hobelbank wird der Türkörper auf dem Maschinenbett entgegengesetzt der gewünschten Form des Türrückens in gebogener Form eingespannt. Nach der Bear­ beitung weist der Türkörper die in Fig. 4 gezeigte Form auf, wobei mit Y_v das Maß der Vorverformung bezeichnet ist. In Fig. 3 ist mit DL noch die Dichtleiste bezeichnet.

Die erfindungsgemäße Kombination eines im wesentlichen über seine ge­ samte Länge elastischen Türkörpers und einer Vorverformung des Tür­ körpers führt bereits zu einem Biegeverhalten, das, wie obige Aus­ führungen zeigen, den bisher bekannten Lösungen bezüglich der zu bewältigenden Kammerrahmen-Durchbiegung überlegen ist. Eine Ver­ besserung ist noch durch an sich bereits bekannte Anschlagstücke AS zu erzielen, die auf dem Türumfang verteilt angeordnet sind. Eine sinnvolle Anordnung zeigt beispielsweise die Fig. 5. Die Anschlag­ stücke AS sind am Türkörper TK befestigte Bolzen, Stifte oder ver­ gleichbare Teile, die bei eingesetzter Tür auf dem Kammerrahmen KR aufliegen. Durch sie werden zusätzliche Kräfte vom Kammerrahmen in den Türkörper eingeleitet, die die Wirkung der Riegel- und Dichtungs­ kräfte ergänzen und zu einem günstigen Momentenverlauf im Türkörper führen, wodurch abermals größere Durchbiegungen realisiert werden. Mit AE sind hier noch die Andruckelemente bezeichnet.

Claims (3)

1. Koksofentür mit einer Membrandichtung, deren Dichtleiste mittels Andruckelemente am Kammerrahmen zur Anlage kommt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Türkörper (TK) im unbelasteten Zustand in seiner Längsrichtung eine Vorverformung (Y_v) aufweist, die der sich im Betrieb einstellenden thermischen Durchbiegung (Y_th) entgegengerichtet ist und diese im Betrieb im wesentlichen kompensiert, wobei der Türkörper (TK) durch Reduzierung der Steghöhe und durch Öffnungen im Türrücken, die im wesentlichen über die gesamte Länge der Tür verteilt angeordnet sind, biegeelastisch ausgeführt ist.

2. Koksofentür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorver­ formung nur am Türrücken (TR) im unmittelbaren Bereich der Befestigung der Membrane (M) erfolgt.

3. Koksofentür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mehrere über den Umfang des Türkörper (TK) verteilte, am Kammerrahmen (KR) zur Anlage kommende Anschlagstücke (AS) vorgesehen sind.