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Regenerativofen mit wechselnder Flammrichtung, insbesondere zum Schmelzen
von Eisen und Stahl. Die Erfindung richtet sich auf einen Regenerativofen mit wechselnder
Flammenrichtung, insbesondere zum Schmelzen von Eisen und Stahl. Sie bezweckt insbesondere,
das Durchströmen der Verbrennungsluft und der Gase günstiger zu gestalten. Für diesen
Zweck kennzeichnet sich die Erfindung im wesentlichen dadurch, daß für den Eintritt
des Brennstoffluftgemisches am einen Ofenende ein geringeres Querschnitt als für
den Austritt der gesamten Verbrennungsgase an dem anderen Ofenende gewählt wird.
Im Gegensatz zu Vorwärmöfen mit nur teilweiser Regenerierung kommt es bei der Erfindung
darauf an, daß die Gesamtheit der Verbrennungsgase den größeren Querschnitt für
ihren Austritt vorfinden. Die Geschwindigkeit des Ein- und Austritts ist, außer
von den Querschnitten, von der Volumenänderung infolge der verschiedenen Temperaturen
abhängig. Da die Temperatur der Abgase in der Regel bedeutend höher ist als die
der Luft und des Gases beim Eintritt, kann bei einer auch erheblichen Vergrößerung
der Austrittsquerschnitte die Aus= trittsgeschwindigkeit doch größer sein als die
Eintrittsgeschwindigkeit. Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit des Brennstoffluftgemisches
höher als die der abziehenden Gase gedacht.
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Ferner zeichnet sich die Erfindung durch die eigenartige Verwendung
zusätzlicher Kanäle aus, die neben den Brennerkanälen vorhanden sind und den Gesamtquerschnitt
für die abziehenden Gase vergrößern. Solche Zusatzkanäle sind zu anderem Zweck und
in anderer «'eise bereits für Ofen ähnlicher Art benutzt worden; es erfolgte jedoch
der Austritt der Abgase ausschließlich durch diese Zusatzkanäle, nicht wie bei der
vorliegenden Erfindung, außerdem auch durch die Brennerkanäle.
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Durch Herabsetzung des Querschnitts der Kanäle an der Eintrittsseite
des Ofens kann die Geschwindigkeit des einströmenden Gases und der einströmenden
Luft beliebig erhöht und dadurch erreicht werden, daß Gas und Luft vor ihrem Eintritt
in den Ofenraum gemischt werden können, ohne daß die Gefahr einer vorzeitigen Verbrennung
in den Kanälen selbst bestände. Bei einer solchen vorzeitigen Verbrennung würde
die Temperatur in den Kanälen so weit steigen, daß die Kanäle wegschmelzen. Diese
vorzeitige Verbrennung und Überhitzung ist aber bei der bisherigen Betriebsweise
unvermeidlich, wenn Gas und Luft vor ihrem Eintritt in den Ofenraum gemischt werden.
Um das Gasluftgemisch mit erhöhter Geschwindigkeit durch den engen Kanalquerschnitt
hindurchführen zu können, benutzt man vorzugsweise einen Ventilator oder ein anderes
geeignetes Gebläse zum Einführen der Luft, während die Geschwindigkeit des Gases
durch den Druck geregelt wird, mit dem es von den Gaserzeugern oder anderen Gasquellen
zuströmt.
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Da es möglich ist, eine Mischung von Gas und Luft vor ihrem Eintritt
in den Ofenraum zu erlangen, so findet eine außerordentlich innige Mischung statt,
und es hat sich herausgestellt, daß viel weniger Luft nötig ist, um eine gründliche
Verbrennung im Ofenraum zu erzielen. Während man so einen Luftüberschuß vermeidet,
wird die Oxydation des Bades stark herabgesetzt, ist der Verlust durch übermäßige
Schlackenbildung gering und die Qualität des erzielten Stahles außerordentlich verbessert.
Gleichzeitig bewirkt die innige Mischung von Gas und Luft an der Eintrittsseite
des Ofens eine schnelle Verbrennung und hohe Temperaturen durch einen größeren Teil
des Ofenraumes, denn die hohe Temperatur wird bereits näher an der Eintrittsseite
des Ofens erreicht als bei der früheren Betriebsweise.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht; es sind Abb. i ein wagerechter Schnitt des Ofens mit auf einer
Seite (Einlaß) geschlossenen, auf der anderen Seite (Auslaß) geöffneten Luftschiebern
im Grundriß, Abb. 2 Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i, Abb.3 teilweise geschnittene
Ansicht des Ofens, Abb. .I Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. 3 und Abb. 5 Schnitt
einer der Regelungsschieber mit Antriebsteilen.
In die Brenner i
auf beiden Enden wird das Gas durch Gaskanäle 2 eingeführt. Diese Kanäle gehen quer
durch die Ofenwände, münden in die Brenner bei 2o und sind anderseits mit den Rohrstücken
30 verbunden, die von den seitlichen Gaszuleitungsrohren 31 kommen, welche
mit den Hauptrohren 3, Abb. i, in Verbindung stehen.
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Die Brenner i stehen- mit den Hauptluftwegen =o in Verbindung. Wenn
die Hilfsluftwege 4. geschlossen sind, so geht die ganze Luft durch die Brenner
i, und zwar unter Druck oder in natürlichem Zuge.
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Die Hilfsluftwege ,4, Abb. i und 4, liegen seitlich der Brenner i,
und die Anordnung- der Kanäle und zugehörigen Betriebsteile ist auf beiden Enden
des Ofens die gleiche, so -daß in der üblichen 'Weise die Kanäle an einem Ende des
Ofens als Einlaß und die am anderen Ende als Auslasse dienen können oder umgekehrt.
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Die zu dem Ofen gehörige hydraulische Schiebersteuervorrichtung bildet
ein wesentliches Merkmal der Erfindung. In Abb, i und 2 besteht die Vorrichtung
aus Schiebern 7, von denen einer für jede Hilfsluftleistung ¢ vorgesehen ist und
die zwischen Rohren 8, 8 geführt sind, welche durch die Öffnungen g in den Endwänden
des Ofens gehen und bis in die Brücke =i reichen.
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Wie die Abb. i und 2 zeigen, reichen die Führungen 8 etwas über die
Endwände hinaus, um Lagerungen zur Aufnahme der Schieber 7 zu bilden, wenn diese,
wie in der Abb. 2, links, angegeben, in die Ofenstellung gebracht werden.
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Jeder Schieber 7 ist mit einem Fortsatz 70 und dieser mit einem Schlitz
71 versehen, in welchem das untere Ende eines Hebels 12 eingreift, dessen oberes
Ende auf einer in an der Ofenwand vorgesehenen Lagern 14 ruhenden Welle 13 befestigt
ist.
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Die Welle 13 hat in der Mitte eine Kurbel 15, die mit einer auf und
nieder beweglichen Kolbenstange 16 gekuppelt ist, die die Kolben zweier hydraulischer
Zylinder 17 verbindet. Diese Zylinder sind an den Endwänden angeordnet und besitzen
wechselweise als Einlaß- und Auslaßrohre dienende Rohrleitungen 18, welche mit einer
Druckflüssigkeitsquelle in Verbindung stehen, um die Zylinderkolben zum Zwecke der
Verstellung der Schieber bei der Umsteuerung des Ofens in Tätigkeit zu setzen.
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Zur Steuerung der Schieber kann an Stelle einer hydraulischen Vorrichtung
auch eine solche benutzt werden, welche durch Dampf, Elektrizität oder Druckluft
betrieben wird.
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Mit 40 sind Kühlrohre bezeichnet, welche durch die Seiten des Ofens
neben den Gaswegen eintreten.
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?Nachdem vorstehend der Aufbau eines Ofens nach der Erfindung beschrieben
ist, soll jetzt die 'Wirkungsweise erläutert werden.
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Befinden sich alle Teile in der in Abb. i und 2 dargestellten Lage,
go wird Gas in den Brenner-i am rechten Ofenende durch die Gaskanäle 2 eingeführt.
Gleichzeitig strömt heiße Luft, die vorzugsweise mittels eines Ventilators oder
Gebläses gefördert wird, aus den Regeneratoren in den Kanal =o und von dort in den
Brenner i. Wenn dieser Luftstrom das Gas, das aus den Öffnungen 2o zuströmt, trifft,
so wird er damit gründlich gemischt, und die Mischung strömt durch den Brenner i
in den Ofenraum, wo ihre Geschwindigkeit sofort sinkt, so daß eine vollkommene Verbrennung
stattfindet, wobei das Maß der Verbrennung im Brenner i gering gehalten wird durch
die verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit des Gas- und Luftgemenges. Die Schieber
7 am rechten Ende des Ofens schließen vorzugsweise die Kanäle 4 vollkommen ab, so
daß die gesamte, dem Ofen zugeführte Luft durch den Brenner i einströmt, wo sie
mit Gas vermischt wird.
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Wie bereits früher ausgeführt, wird infolge der gründlichen Mischung
von Gas und Luft die Benutzung eines Luftüberschusses vermieden, indem die für eine
vollkommene Verbrennung geeignete Luftmenge durch Regelung des Druckes der in die
Regeneratoren eingeführten Luft eingestellt wird. In manchen Fällen kann es erwünscht
sein, eine geringe zusätzliche Luftmenge durch die Seitenkanäle 4, die sich, wie
Abb. 3 zeigt, über dem Brenner i vereinigen, eintreten zu lassen, um das Gas- und
Luftgemisch, welches durch den Brenner i zuströmt, gewissermaßen darin zu unterstützen,
daß es seine Lage dicht über dem geschmolzenen Stahlbade beibehält, obgleich in
den meisten Fällen diese Einführung von Zusatzluft sich als unnötig erwiesen hat.
Will man aber Zusatzluft einführen, so werden die Schieber 7 etwas geöffnet, so
daß Luft durch die Kanäle 4 in die bogenförmige Ausströmungsöffnung 22 eintreten
kann.
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Am entgegengesetzten Ende des Ofens werden die Schieber 7 vollkommen
geöffnet. Die abziehenden Verbrennungsgase können infolgedessen durch die Kanäle
4 und 10 frei abströmen, durch die sie über die gebräuchlichen Regeneratoren zum
Schornstein in bekannter Weise gelangen. Auf Grund der Tatsache, daß der vollständige
Querschnitt der Kanäle 4 und =o für die abziehenden Verbrennungsgase zur Verfügung
stehen, ist der Schornsteinzug groß genug, um die Verbrennungsprodukte aus dem Ofenraum
zu entfernen.
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Nachdem der Ofen in der geschilderten Weise eine Zeitlang gearbeitet
hat, wird er umgesteuert, die Gaszufuhr am rechten Ofenende wird abgeschnitten und
diejenige am linken Ofenende geöffnet. Gleichzeitig werden die Schieber 7 am linken
Ofenendegeschlossen, dagegen die Schieber am rechten Ofenende geöffnet. Dann strömt
die Luft am linken Ofenende ein und es ergeben sich
genau die gleichen
Bedingungen für die Verbrennung, wie sie zuvor beim Eintritt von Gas und Luft am
rechten Ofenende beschrieben wurden. Die Verbrennungsprodukte dagegen gehen jetzt
am rechten Ofenende auch in der gleichen «'eise zum Schornstein, wie dies eben für
das linke Ofenende auseinandergesetzt wurde.
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U m die nötigen Querschnitte freizugeben, werden die Schieber an der
Abzugsseite des Ofens, wie dargestellt, in ganzer Länge geöffnet. Durch Regelung
der Luft- und Gaszufuhr in der angegebenen Weise wird die Wärmeausbeute um wenigstens
2 Prozent erhöht, und zwar weil hier die Luft mit dem Gas vor der Berührung mit
dem Schmelzgut innig gemischt wird.
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Mit den beschriebenen Schiebern kann man in wirksamer Weise die Geschwindigkeit
des Luft-und Gaszutritts in den Ofen regeln und auch durch einen einzelnen Kanal
irgend ein Gas verfeuern sowie gleichzeitig volle Querschnitte an der Abzugsseite
des Ofens besitzen.
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Weiter wird in dem neuen Ofen ein höherer Wirkungsgrad der Gase und
eine vollkommene Regelung in der Zuleitung des Gases zum Ofen erhalten. -Man kann
in dem Ofen Gase verfeuern, die bisher auf offenen Herdöfen infolge ihrer Leichtheit
und des Fehlens einer Geschwindigkeitsregelung nicht überwacht werden konnten. Bei
dem neuen Ofen geht keine freie Luft in den Ofen hinein, es sei denn durch den Brenner
i. Es findet kein Gasverlust beim Umkehren statt, wie dies bei Umkehröfen sonst
der Fall ist. Im neuen Ofen tritt das Gas erst in den Brenner ein und wird vollständig
abgeschlossen, bevor man den Ofen umkehrt.
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Der Lauf der Gase in dem neuen Ofen kann geändert werden, ohne daß
der Ofen angehalten zu werden braucht, und die Kosten von Reparaturen sind weitaus
geringer als bei bekannten Ofen dieser Art, zufolge der vollkommenen Regelung und
vollständigen Verbrennung der Gase. Dabei kann man jede beliebige Mischung von flüssigem
Brennstoff oder zwei beliebige Gase zu gleicher Zeit verfeuern.
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Die die Erfindung bildenden Neuerungen lassen sich bequem bei bekannten
Ofen diese: Art anbringen, beim Bau von neuen Ofen ist es nur nötig, daß man zwei
Regeneratoren anstatt vier hat.
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Im Betriebe des Ofens wird nur wenigSchmutz in die Regeneratoren mitgenommen,
da eine vollkommene Verbrennung der Gase erhalten wird. Ein weiterer erheblicher
Vorteil der be schriebenen Sehiebersteuerung liegt darin, da!." da man notwendigerweise
das Gas und d;e Luft durch den einen Kanal an der Einlaßseite des Ofens konzentrieren
muß, dieser wirksam nur bei Verwendung der beschriebenen Schiebersteuerung erreicht
werden kann. Wollte man ohne diese auszukommen suchen, so würde sich bald ergeben,
daß es unmöglich ist, AieGeschwindigkeit der Gase und der Luft zu erhalten, die
erforderlich ist, um die Verbrennung und die durch die Steuerung erreichten vorteilhaften
Wirkungen zu sichern.
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Durch die Anordnung der Schieber in der Weise, daß man sie auf der
Auslaßseite des Ofens öffnen kann, erhält man den vollen Leitungsquerschnitt, anderenfalls
wird der Zug im Ofen herabgesetzt. In wirtschaftlicher Hinsicht bedeutet es auch
eine erhebliche Ersparnis, daß beim Umkehren der Ventile kein Gas durch die Ventile
entweichen kann. Gewöhnlich wird bei derartigen Ofen mit einem Gasverlust von 15
Prozent aus der Umkehrung gerechnet.