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Kupolofen. Man hat bereits vorgeschlagen, bei Gießerei-Kupolöfen eine
Art Zuführung und Verteilung der Luft anzuwenden, die auf der Verwendung von zwei
Reihen von Windformen beruht, welch letztere in verschiedenen Höhen -in der Schmelzzone
angeordnet sind. Die untere Reihe dieser Windformen ist tangential zu einem Kreisumfang
angeordnet, der kleiner ist als jener der Schmelzkammer, während die obere Reihe
unterhalb einer Verengerung angeordnet ist, die die Schmelzkaininer finit der Einsatzzone
verbindet und dazu bestimmt ist, durch ihr Ziisaminenarl>eiten finit der oberer
Reihe der Windformen <lie Gase in der Schmelzkammer zurückzuhalten und die vollständige
Verbrennung und die Umformung des Kohlenoxvds in Kohlensäureanhvdrid herbeizuführen.
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Eine solche Bauweise ist inangellmft, nicht nur wegen der Notwendigkeit,
die feuerfeste Auskleidung des Ofens mitarbeiten zu lassen, die (lie Verengerung
zwischen der Schinelzkaininer und der Einsatzzone bildet, um Gase in der Schnielzkaininer
zurückzuhalten, sondern auch aus dein Grunde, claß die Umformung des 01vds des Kohlenstoffes
in l,Zohlen.,iiui-ea:ili@.drid, die unter solchen Umständen vor sich gehen mußtr,
in der Schmelzzone bewirkt wird, d. 1i. in eines
Zone, wo die Temperatur
,ehr hoch ist, uni die Entstehung der Kohlensäure zu ermöglichen. >r berdies ist
bei einer solchen Bauweise (las Zurückhalten der Gase in der Schmelzzone der Beschaffenheit
des zu erzielenden Metalls schädlich wegen der Oxydation desselben, die in dieser
Zone aufzutreten sucht.
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Der Kupolofen, der den Gegenstand der Erfindung bildet, hilft (fiesen
Nachteilen ab und ermöglicht, (las in der Schmelzzone entwickelte Oxv(1 des Kohlenstoffes
zur Bildung einer brennbaren Mischung (CO -I- 0) zu benutzen, deren Verbrennung
in der Folge in einem gewissen Abstand oberhalb der Schmelzzone erfolgt, in der
Weise, daß die ganze Verbrennungswärme zur Vorwärmung des Einsatzes benutzt wird.
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Zu diesem Zwecke ist der Kupolofen, der den Gegenstand der Erfindung
bildet, gekennzeichnet durch drei Gruppen von Windformen, von welchen zwei mit der
Schmelzkammer zusammenarbeiten, während die dritte in Iden Kupolofen in einem gewissen
Abstand oberhalb dieser Zone mündet. Die Gruppe der unteren Windformen ist radial
gerichtet, so daß sie die eingeblasene Luft bis zur Mitte des Kupolofens eindringen
läßt, während die mittlere Gruppe von Windformen gebildet --,wird, die zwei Kanäle
aufweisen, von welchen der eine radial gegen die Mitte des Kupolofens gerichtet
ist, währen' der andere tangential zur Wand des Kupolofens gerichtet ist, in der
Weise, daß er die Wirkung der unteren Windformen vervollständigt, sich dem Aufstieg
der Gase längs der Wandung des Kupolofens entgegensetzt und durch eine energische
Mischung die Bildung einer verbrennlichen Mischung aus Kohlenstoffoxyd und Sauerstoff
sichert, deren Verbrennung schließlich in der Einsatzzone durch die dritte Gruppe
der Windformen gesichert ist, die in (leg Kupolofen in einem gewissen Abstand oberhalb
der Schmelzkammer münden.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt einen gemäß der Erfindung ausgeführten
Kupolofen, der mit gewöhnlichen Schmelzwindformen und einer Reihe von Regeneratorwindformen
versehen ist. Es zeigt Abh. i eine teilweise Vorderansicht des Kupolofens, Abb.
2 einen Schnitt nach Linie :1-B der Abb. i, d. h. in der Zone der Schinelzwindformen,
Abb. 3 einen Schnitt nach C-D der Abb. i, (1. 1i. in der Zone der Hilfswindforinen
für die radiale Einströmung der Luft und für die tangentiale Einströmung, Ahb.4
einen Schnitt in der Höhe einer der R egeneratorwindformen.
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Der Kupolofen gemäß der Erfindung besteht aus einem Schacht i aus
genieteten Blechen, der mit einem Malitel 2 \ ersehen ist. Ferner ist ein kreisrunder
Windkasten 3 vorgesehen, durch dessen Vermittlung eine Rohrleitung 4. die Luft unter
Druck allen Windformen des Apparate; zuführt. Es sind zwei Reihen von Windformen
in dem Windkasten vorhanden.
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In der Ebene des Schnittes A-B befinden sich die eigentlichen Schmelzwindformen
5, die Luft in den Zündkoks blasen und mit einer rechteckigen Mündung in den Kupolofen
einmünden. Sie sind aber in solcher Weise angeordnet, daß die Luftmenge, die sie
zuführen, sich weder auf einem genügenden Drucke befindet, noch in einer genügend
großen Mengen vorhanden ist, um für sich allein eine rationelle Schmelzung Hervorzubringen.
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In der Ebene des Schnittes C-D ist eine Reihe von Windformen io angeordnet.
Diese haben eine Luftzuführung, die genügend groß ist und sich auf einem entsprechenden
Drucke befindet, um die nicht genügende Leistung der Windformen 5 zu vervollständigen.
Sie erfüllen also die Aufgabe, die Windformen 5 zu ergänzen und mit diesen zusammenzuarbeiten,
tim ein einziges Organ zu bilden, das aus zwei verschiedenen Teilen besteht, die
in verschiedenen Ebenen angeordnet sind und eine Einheit bilden finit (lem Ergebnis
der Bildung einer einzigen Schmelzzone von einer geringeren Dicke, die etwa
30 cm oberhalb der Schnittebene C-D liegt. Diese Windformen sind so beschaffen,
daß sie alle zugleich und jede einzeln zwei gleichzeitige Luftzuführungen ermöglichen:
eine diametrale Luftzuführung durch einen Abzweig i i und eine tangentiale Luftzuführung
durch einen Abzweig i2.
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Ein Reihe von Windformen 7 ist für die Umformung des Kohlenoxyds in
Kohlensäure bestimmt, Diese Windformen werden durch die Rohrleitungen 6, die mit
Regulierhähnen i' versehen sind, gespeist und sind längs des Schachtes (9 in einer
Schraubenlinie angeordnet, so daß sie den Wind in verschiedenen Höhen einblasen.
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Alle Windformen sind entweder mit Schiebern 13 und 14 oder mit Hähnen
;' ausgerüstet, die die Regulierung der jeder Rohrleitung gelieferten Luftmenge
ermöglichen.
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Die Gase haben immer eine Neigung, im Kupolofen aufzusteigen, bevor
sie den mittleren Teil desselben erreichen. 'Man gibt deshalb den Windformen 5 und
io eine Neigung nach unten, uni (fieser nach aufwärts gerichteten Strömung entgegenzuwirken,
bevor die Gase den mittleren Teil des Kupolofens erreichen, um auf dem ganzen Querschnitt
desselben eineVerbrennun- zu erzielen. Diese Verbrennung soll auf einer möglichst
großen
Fläche lebhaft und überall gleichzeitig vor sich beben und auf diese Weise (las
-rößtmögliche Freiwerden von Kalorien und von Isolilensä ure in der Zeiteinheit
hervorrufen. Hieraus ergibt sich eine gleichzeitige und schnelle schinelzun-. Ferner
ist dieAnzabl der Windformen ,# und. io in (leg Laicne :1-l3 und C-D so groß als
möglich zu machen, uni die Bildung von weniger lebhaften Verbrennungszonen Zwischen
zwei in einer und (lcrselüen Ebene gelegencni Windformen zu vermeiden. lin Niveau
(leg Windformen in .#1-R findet eine Verbrennung statt, cl. h. ein Freiwcr(len von
Kalorien und Bildung von 1@ohlcnsüttrc. Diese 1iolilens:iure formt sich wahrend
ihres Aufsteigens heim Durchgang durch den Zündkoks in CO., um. Im Niveau der Windformen
i o in C-D geht derselbe Vorgang unter dem Einfluß der den Windformen gelieferten
Luftmenge vor sich. Infolgedessen tragen die Windformen ä und io in A-B und in C-D
dazu bei, den größten Verbrennungsquerschnitt mit der stärksten Bildung von Kohlenoxvd
herzustellen. Um diesen Zweck mit größter Sicherheit zu erreichen, ist es unentbehrlich,
ein Hindernis für den Auftrieb (leg Gase in der Zone zu schaffen, clie zwischen
den beiden Elwnen A-B und (-D liegt, uni die Verbindung der Luft finit dein Kohlenstoff
hervorzurufen und zu verhindern, daß die in die Zone A-B eingeblasene Luft in den
Teil des Kupolofens oberhalb der Ebene C-D in freiem Zustande sich befindet. Dieses
Ergebnis wird durch die Windfor irren i o erzielt. Die aus der Zone A-B kommenden
Gase begegnen der durch die Abzweige i i der Windformen io diametral eingeblasenen
Luft und werden also gezwungen, sich gegen die Mitte des Ofens zu wenden und die
senkrechte Richtung-zu verlassen, die sie vor Ankunft in der Ebene C-D hatten.
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Vberdies versetzt die durch die Abzweige 12 der Windformen io in C-D
in tangentialer Richtung eintretende Luft die (fase in eine Drehbewegung. -Die den
Gasen mitgeteilte Drehung bildet ein zweites Hindernis gegen den Aufstieg der Gase,
die bereits die Neigung haben, gegen die \Vandung des Kupolofens geworfen zu werden.
Diese in einer drehenden Bewegung bcfi ndlicben Gase begcgnen jedoch den radialen
I?inströintnigen derAlizweige i2 derWindfot-nieti to. Es cr-ibt sich hieraus, daß
diese Einst,--.-';ntungen ebenso viele -Hindernisse. bilden, @;c#geti welche die
Gase aufstoßen. .111e diese Stöße bewirken, daß die eingeblasene Luft leichter den
Zündkoks erreicht und die grül:@tut<;gliche hlcnge Kohlenstoff für die Bildung
(leg halorieti aus Kohlensäure und Kohlenoxyd bindet. Ferner «-erden die Gase innig
gemischt, und ihre aufsteigende Bewegung setzt sich trotz (leg Gegenwirkun- und
trotz der sehr starken @-erzögertui- kreisförmig fort. Diese Gase stoßen auf die
\Vindforinc#n ;, die die Luft in den Schacht 8 des Kupolofens (9 in diatnetraler
Richtung einblasen, und ihre Bewegung wird von neuem durch diese radialen Lufteinführungen
behindert. Hieraus folgt eine kräftige Mischung mit (lein Sauerstoff (leg Luft.
Tedes Molekül des Kohlenoxyds kommt mit cletn Sauerstoff der Luft in Berührung,
und, es wird die stärkste exothermische Reaktion durch die Umformung des Kohlenotvcls
in Kohlensäure erzielt dank dieser Mischung, die das verbrennliche Kohlenoxyd 7,%vingt,
in eine innige Verbindung mit dein brennenden Sauerstoff einzutreten, um Kohlensäure
zu bilden. Hierbei wird die exothertnische Reaktion auf die höchste Stufe getrieben.
Diese Umformung von Kohlenoxv(1 in Kohlensäure, geht in abnehmender Stärke in allen
H<ilieti der Windformen ; vor sich, und die Gase behalten ihren Auftrieb bei.
In dem Maß, als die Gase in (lein Istipolofeti Ztifsteigen, enthalten sie immer
weniger Kohlenoxv(l.
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Das auf diese Weise hervorgerufene Freiwerden von Wärme bewirkt die
Erhitzung aller Einsätze, die im Kupolofen enthalten sind und an welche die Gase
bei ihrem Aufstieg ihre Kalorien abgeben. Diese Erhitzutigeht allmählich vor sich
in dem Maße, als man sich der Schmelzzone nähert. Infolgedessen sind die für die
spezifische Schmelzwärine erforderlichen Kalorien zum größeren Teil dank der exothermischen
Reaktion der Gase von Kohlenoxyd zu Kohlensäure erzielt worden.