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Steinerner Winderhitzer mit Brennschacht Vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen steinernen Winderhitzer mit Brennschacht und vorzugsweise nach Art
einer Kugelschale ausgebildeter Kuppel, in der oberhalb der Kuppelgrundfläche ein
zweckmäßig aus Besatzsteinen bestehender Aufbau angeordnet ist. Winderhitzer dieser
Art sind nicht mehr neu; man hat bereits bei doppelseitigen Winderhitzern mit halbzylindrisch
geformter Kuppel, bei denen die Trennwand der beiden Hälften durch den Kuppelraum
hindurchgeführt ist, zur seitlichen Abstützung der hoch beanspruchten Trennwand
und zum Schutze gegen den Angriff der Flammen, oberhalb der Kuppelgrundfläche und
beiderseits der Trennwand unmittelbar neben dieser einen Besatzsteinaufbau -vorgesehen.
Dieser bestand aus je zwei Reihen feuerfester Steine, deren Abstand von der
Kuppelinnemfläche nach der Kuppelgrundfläche hin erheblich abnimmt. Die seitlichen
Enden gingen unmittelbar in das Kuppelm,auerwerk über. Im übrigen war jedoch der
Raum oberhalb der Kuppelgrundfläche frei von Aufbauten.
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Diese Winderhitzer haben jedoch ebenso wie diejenigen mit nach Art
einer Kugelschale ausgebildeten Kuppeln ohne Trennwand einen erheblichen Nachteil.
Die im Brennschacht entzündeten Gase streichen zunächst an dem diesen Schacht umgebenden
Mauerwerk entlang und geben hierbei einen Teil der Wärme ab. Diese Wärmeabgabe ist
u. a. auch durch die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt, die in dem mit verhältnismäßig
kleinen Querschnitt ausgeführten Schacht groß ist. Nach Umkehrung der Gase in der
Kuppel werden die Gase zwecks weiterer Wärmeabgabe durch das aus feuerfesten Steinen.
bestehende Gitterwerk hindurchgeführt. Dieses ist bei den bekannten Winderhitzern
derart bemessen, däß die Gase mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit hindurchfließen
müssen und in lebhafte W irbelung versetzt werden. Diese Baugrundsätze finden nun
seit Bestehen der Winderhitzer keine Anwendung auf diejenigen Bestandteile, die
der Richtungsumkehr der Gase dienen. So bietet man regelmäßig den Gasen im Kuppelraum
einen Durchflußquerschnitt dar, der erheblich größer als derjenige der senkrechten
Gitterwerkskanäle ist. Die Gasgeschwindigkeit ist daher sehr gering; aus zahlreichen
Beobachtungen mußte geschlossen werden, daß die langsam durchströmenden Gase sich
infolge teilweiser unvollständiger Verbrennung des Heizmittels in spezifisch leichte
und schwere Gase absondern und, unterstützt durch die Wandreibung, in den oberen
Zonen der Winderhitzerkuppel eine Stockung erfahren. Im Scheitel des Gewölbes sammeln
sich hocherhitzte Gase ;an, die nach Abkühlung immer wieder durch neue, gleichfalls
stockende Gasmengen ersetzt werden. Diese Gasansammlung führt aber zu stark und
sprunghaft voneinander abweichenden Temperaturen- am inneren Kuppelgewölbe und damit
zu ungleich großen Dehnungen des Baustoffes. Es entstehen Wärmespannungen,
die
sich insbesondere in der Zerstörung der Kuppelwölbsteine im Scheitel der Kuppel
äußern. Es entstehen die gefürchteten Koppelrisse, durch die der Heißwind 'seinen
Weg nach außen nimmt und hierbei infolge seines beträchtlichen überdrucks
binnen kurzer Zeit den Mörtel aus den Fugen des Kuppelmauerwerks bläst und in bekannter
Weise sein Zerstörungswerk am Blechmantel des Winderhitzers fortsetzt. Die Bruchstücke
der Steine stürzen herab und verengenden. Durchgangsquerschnitt des Besatzes. Beides
führt bekanntlich zu Betriebsunterbrechungen und Instäandsetzungsarb;eiten und damit
zu vdrtscbaftlichen Verlusten. Die beschriebene ungünstige Temperatmverteilung wird
noch durch den Umstand verstärkt, daß die Beanspruchung der Kuppel vom Brennschacht
aus einseitig erfolgt.
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Trotzdem die oben angeführten Betriebsstörungen mit allen ihnen nachteiligen
Folgen seit -langem bekannt sind und trotzdem im neuzeitlichen Hochofenbetrieb,
der infolge erhöhter Windpressung und Anwendung gereinigten Gases mit Verbrennungstemperaturen
in der Kuppel von etwa i3oo° C arbeitet, zweifellos das dringende Bedürfnis vorlag,
die nachteilige und zu kostspieligen Instandsetzungsarbeiten führende Temperaturverteilung
zu vermeiden, wurzle keine Ausbildung der Kuppel gefunden, welche die bekannten
Übelstände beseitigte. Der Fachmann. konnte sich nicht von dem Vorurteil frei machen,
daß den Gasen im Koppelraum ein besonders großer Durchgangsquerschnitt zur Verfügung
stehen müsse.
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Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden nun in geigenartiger
und überraschender Weise durch den Winderhitzer gemäß vorliegender Erfindung vermieden.
Die ErfLndung geht von dem Gedanken. aus, daß die Stockung der Gase und .die nachteilige
Einwirkung der einseitig erfolgenden Heizgaszufuhr vermieden werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit
der Gase auf dem gesamten Wege durch den Koppelraum erhöht wird. Gleichzeitig sollen
zweckmäßig die Gase außerdem in lebhafte Wirbelungen versetzt werden.
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Demgemäß kennzeichnet sich der neue Winderhitzer dadurch, daß :die
in der gesamten Kuppel vorgesehenen wärmeaustauschenden Flächen des Besatzsbeineinbaues
überall bis nahe an die l#-,uppelinnenPäche herangeführt sind.
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Diese Ausbildung führt nicht nur zur Verineidung von Stockungen der
Gase und der schädlichen Auswirkungen der einseitigen Beanspruchung der Kuppel mit
Heizgasen, sondern ergibt noch den Vorteil einer Vergrößerung der Heizflächen, d.
h. bei gleicher Leistung des Winderhitzers geringere Bauhöhe und damit geringere
Baukosten.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Abb. I
und II der Zeichnung dargestellt. Abb. I zeigt den neuen Winderhitzer im senfechten
Schnitt; einige Teile des Besatzsteinaufbaues (vgl. Zone i und 3) sind in Ansicht
dargestellt. Abb.II stellt den Grundriß dar, wobei der Besatzstesnaufbau in den
Zonen i bis 5 im waagerechten Querschnitt dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt oberhalb
der Koppelgrundfläche einen B;esatzsteineinbau, der nahe bis an die innere Kupp,elob@rfiäche
herangeführt ist.
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Er ist in einfacher Weise durch entsprechende Verlängerung der den
Brennschacht umgebenden, im Schnitt dargestellten Steinsäulen gebildet. Abb.I zeigt,
wie durch die neue Ausbildung der bei den bekannten Winderhitzern nahezu halbkugelförmige
Kupp:elraum derart mit Besatzsteinen ausgefüllt ist, daß. den Gasen nur ein schmaler,
nahezu gleichbleibender überströmungsquerschnitt zur Verfügung steht. Der Einfachheit
halber ist darauf verzichtet, die Umrißlinie des Steinaufbaues genau .dem Verlaufe-des
Koppelgewölbes anzupassen; ,es sind somit im Bereiche der Zone 5 drei Steinreihen
mit gleicher Höhe ausgeführt worden.