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Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Verdichten von Kohle
innerhalb der Ofenkammer und Herstellen von Hohlkanälen in der Kohlebeschickung
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die zur Aufgabe haben, bei Ofenkammern
zur Kohlendestillation und Verkokung, insbesondere bei liegenden Kolzsöfen, die
mit loser Schüttkohle zu füllen sind, gleichzeitig die Kohle innerhalb der Ofenkaminer
unter Benutzung von durch die Ofendecke ein- und auszuführenden Verdichtungswerkzeugen
zu verdichten und in der Kohlebeschickung Hohlkanäle, die zum Abzug der erzeugten
Destillationsgase und Dämpfe geeignet sind, herzustellen.
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Nach dem Verfahren der Erfindung erfolgt die Löstilig dieser Aufgabe
dadurch, daß die Verdichtungswerkzeuge lieben und zwischen senkrechten in die Ofenkainnier
eingesetzten Formstangen in der Weise zur Anwendung gelangen, daß sie, indem sie
stets in Abständen voll den Formstangen bleiben, auf die Kohlenmasse abwärts und
seitlich verdrängend wirken und dieselbe dadurch um die Formstangen herum pressen,
worauf die letzteren schließlich herausgezogen werden. Auf diese Weise entstehen
gleichzeitig ein verdichteter tiohlekörper und standfeste Hohlkanäle in ihm, die
auch nach Beendigung des Verfahrens dauernd zum Abführen von Destillationsgasen
geeignet bleiben.
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Bei dein `'erfahren können Schnecken als Verdichtungswerkzeuge, enge,
die an den unteren Enden von senkrechten, sich drehenden Wellen angeordnet sind,
in der Weise angewendet werden, daß diese Wellen während ihres Drehens auch in der
Achsenrichtung verschoben und dadurch die Schnecken während des Verdiclitens im
wesentlichen über die ganze Höhe der Kohlebeschickung bewegt werden. Hierdurch kann
eine durchweg gute Verdichtung der Kohlebeschickung zu einem zusammenhängenden Körper
erreicht «erden, der keine unvollkommen verdichteten Teile aufweist.
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Eine besondere vorteilhafte Ausführungsform dieses mit Hilfe von Verdichtungsschnecken
durchzuführenden Verfahrens besteht darin, daß die Verdichtung gleichzeitig finit
dem Einfüllen der Kohle, und zwar in der Weise erfolgt, daß die senkrechten Wellen
mit den an ihren unteren Enden angeordneten Verdichtungsschnecken, während diese
auf die Kohle einwirken, in gleichem Zeitmaße, wie sich die Kohle in der Ofenkammer
aufschichtet, aus ihrer Tiefstellung nach oben atis dem Ofen herausgeführt werden,
wobei gleichzeitig die Formstangeil in der Aufwärtsbewegung, und zwar mit Nacheilung
ihrer unteren Enden, den Schnecken folgen. Hierdurch wird erreicht, daß sowohl die
Verdichtungsschnecken als auch die Formstangen nur einanal und gleichzeitig in die
Ofenkammer von oben eingeführt zu werden brauchen und daß nach ihrer ebenfalls nur
einmaligen Aufwärtsbewegung und Entfernung aus dein Ofen die Auf-P U
be gelöst,
d. 1i. die Kohlebeschickung in der Ofenkammer fertig verdichtet und mit Gasabzugskanälen
versehen ist. Dies ermöglicht die Durchführung der sämtlichen Arbeiten
innerhalb
der Ofenkammer mit geringstem Zeitaufwand, was für den Betrieb der Ofenbatterie
von großem Vorteil ist.
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Die zur Durchführung des letztbeschriebenen Verfahrens dienende Vorrichtung
ist"' durch die Merkmale gekennzeichnet, daß so-*. wohl die senkrechten Schneckenwellen
als auch die zwischen ihnen abwechselnd angeordneten senkrechten Formstangen an
einem waagerechten Träger, der in einem über die Ofendecke vierfahrbaren Maschinengestell
aufwärts und abwärts zu bewegen ist, so befestigt sind, daß die Schneckenwellen
an dem Träger unverschieblich gelagert, die Formstangen dagegen an ihren oberen
Enden frei verschieblich aufgehängt sind, wobei die unteren Enden der letzteren
in ihrer Tiefststellung um das Maß ihrer Nacheilung tiefer als die unteren Enden
der Schnecken zu stehen kommen.
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Zu den vorrichtungsmäßigen Mitteln der Erfindung gehören ferner besondere
Ausführungsformen der zum Verdichten dienenden schraubengangförmigen Schnecke.
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Es ist bekannt, zwecks Verdichtung der Kohlebeschickung in einer Ofenkammer
eine Anzahl über die Kammerlänge verteilter Verdichtungswerkzeuge durch die Ofendecke
ein-und auszuführen. Hierbei sind jedoch keine Mittel vorgesehen, um in dein Kohlekörper
Gasabzugskanäle herzustellen, die beim Beendigen des Verdichtens ebenfalls fertig
sind.
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Es ist ferner bekannt, in senkrechter zur Verkokung von Kohle dienenden
Retorten ausschließlich mit Hilfe von senkrechten sich drehenden Stangen rhombischen
oder ovalen Querschnitts, die die Form von verwundenen Bohrern haben und während
des Verkokungsvorganges in Betrieb bleiben, gleichzeitig Kanäle für den Gasabzug
herzustellen und die Kohlefüllung zusammenzudrücken und zu festigen. Hierdurch läßt
sich jedoch keine wirksame Verdichtung der Kohle über größere Schichtstärken nach
den Seiten der Stangen hin zustande bringen, erst recht dann, wenn die Lichtweite
der zu erzeugenden Gasabzugskanäle in den durch ihren Zweck gegebenen beschränkten
Abmessungen bleibt. Diese bekannten Mittel sind daher bei Ofenkammern, d. 1i. zur
Aufgabenlösung der Erfindung, nicht geeignet.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zum Verdichten der Kohlebeschickung
in Koksöfen während des Einfüllens oder nach demselben von der Ofendecke aus Verdichtungskörper,
die zu mehreren in Abständen über die ganze Kammerlänge verteilt sind, einzuführen
und durch ihre zeitweisen oder ununterbrochenen Bewegungen verschiedener Art die
Kohle zu verdichten. Hierbei ist die Schaffung von Gasabzugskanälen in der Kohlebeschickung
neben den Verdichtungskörpern nicht vorgesehen.
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Zu den bekannten oder schon vorgeschla-°genen Verdichtungswerkzeugen
gehören auch ,Schnecken, die innerhalb der Kohlenmasse drbeiten. Diesen bekannten
Schnecken fehlt jedoch das für die Erfindung wesentliche Merkmal, daß sie während
des Verdichtens in ihrer Achsenrichtung durch die Kohlebeschikkung hindurchbewegt
«erden. Nur durch die Anwendung dieser Maßnahme wird ein durchgehend gut verdichteter
Kohlekörper erzielt und verhütet, daß an den Einwirkungsstellen der Schnecken unvollkommen
verdichtete Teile oder Hohlräume in der Kohlenmasse entstehen.
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Die Zeichnung bringt mit den Abb. i und 2 einerseits und den Abb.
3 und ,I andererseits zwei verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß
der Erfindung zur Wiedergabe. Abb. i ist ein senkrechter Schnitt, der im unteren
Teil durch die Mitte der zu bedienenden Kammer eines liegenden Koksofens geführt
ist und im oberen Teil die Vor-, richtung selbst wiedergibt, und zwar ist hierbei
die linke Hälfte der Abb. i ein Schnitt nach der Linie I-I, die rechte Hälfte ein
Schnitt nach der Linie I'-I der Abb. 2. Abb. a ist ein senkrechter Ouerschnitt durch
den Ofen und die Vorrichtung nach der Linie 11-I1 der Abb. i. Die Abb. 3 und 4.
entsprechen im allgemeinen den Abb. i und und zwar ist die linke Hälfte der Abb.
3 ein Schnitt nach der Linie III-III und die rechte Hälfte ein Schnitt nach der
Linie II t'-III der Abb..I. Abb. 4. ist ein senkrechter Querschnitt durch den Ofen
und die Vorrichtung nach der Linie IV-IV der Abb. 3. Abb. 5 ist eine im vergrößerten
Maßstab gehaltene Darstellung einer Einzelheit, nämlich der zum Verdichten der Kohle
benutzten Schnecken.
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In Abb. i und = bedeutet i die Ofenkammer, die beiderseits durch die
Türen 2 verschlossen, oben durch die Ofendecke 3 begrenzt wird und die mir teilweise
gezeichnete Füllung von Schüttkohle :4 einschließt. In der Ofendecke 3 sind acht
Füllöffnungen 5 und die übliche Gasabzugsöffnung 6 ausgespart. Auf die letztere
ist ein Steigrohr 7 aufgesetzt, das unter "Zwischenfügung eines Steigrolirabsperrventils
8 in die Ofenvorlage 9 einmündet. Diese Vorlage 9 dient dazu, um aus dem freien
Gassammelraum io, der sich zwischen der Oberfläche der Kohlefüllung -. und dem Gewölbe
der Ofendecke 3 befindet, flüchtige Destillationserzeugnisse abzuführen. Ferner
sind in der Ofendecke 3 weitere, jeweils zwischen den Füllöffnungen 5 liegende öffnungeii
oder Durchbrechungen ii vorgesehen. Jede dieser Öffnungen i i steht durch einen
Seitenstutzen 12 mit einem in der Ofendecke 3 über
die- ganze Kammerlänge
verlegten Sammelrohr 13 in Verbindung, das an der nach der Vorlage 9 hin
gelegenen Ofenstirnseite zwischen den Ankerständern des Ofenkopfes ins Freie tritt
und unter Zwischenfügung eines Absperr- und Regelventils r.I in eine zweite Vorlage
15 einmündet. Die Deckenöffnungen i i dienen dazu, um unter angemessener Abdichtung
Gasabzugsrohre 16 einzusetzen, welche die Verbindung zwischen den Deckenöffnungen
i i und besonderen in der fertigen Kohlefüllung 4 herzustellenden Hohlkanälen r;
bilden.
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Die Ofendecke 3 trägt zwei über die ganze Batterielänge verlegte Fahrschienen
18, auf denen ein Fahrgestell i9 läuft, das die Vorrichtungen zum Einfüllen und
Verdichten von Kohle gemäß der Erfindung trägt. Die Füllvorrichtung besitzt als
Hauptbestandteile einen ungefähr über die ganze Ofenkammerlänge reichenden Füllkasten
20 mit acht trichterförmigen. jeweils über den acht Deckenfüllöffnungen 5 angeordneten
Auslauftrichtern 21 und eine zwischen diese beiden Teile eingefügte waagerechte
Speisewalze 22 von Zellenbauart. Der gesamte freie Zellenquerschnitt derselben,
der die Fördermenge j e Umdrehung bestimmt, wird bei Ofenkammern, die sich von dein
einen nach dein anderen Ende hin konisch erweitern, in entsprechendem Maße über
die Länge der Speisewalze 22 verändert. Diese kann ferner über die ganze Länge des
Füllkastens 2o in einem Stück durchlaufen oder nach Bedarf in mehrere Stücke unterteilt
sein, um zwischenliegende Stützpunkte für ihre Lagerung zu schaffen. Der Antrieb
der Speisewalze 22 erfolgt durch, den Motor 45 und das Zwischengetriebe d.6. Der
Füllkasten 2o hat vorteilhaft die aus Abb. -2 hervorgehende Querschnittsform, wobei
die eine Längswandung senkrecht, die andere schräg gestellt ist; hierbei wird der
Speisewalze 22 die in Abb. 2 durch einen beigezeichneten Pfeil angedeutete Umlaufrichtung
erteilt. Das Fahrgestell i9 enthält zwei senkrechtePfosten 23, die am oberen Ende
durch einen Querbalken 2d miteinander verbunden sind und zum senkrechten Führen
einer waagerechten Traverse -25 dienen. Die Traverse 25 hängt an zwei Ketten -26,
die über feste, an den Pfosten 23 gelagerte Rollen 27 geführt und
mit dein anderen Ende auf je eine Windtrorninel 28 gewickelt werden. Die beiden
Windtrommeln 28 sitzen auf einer durchgehenden Welle 29 fest und erhalten ihren
gemeinsamen Antrieb von einem illotor 3 o durch Vermittlung eines Getriebes,
r. Diese Art der Aufhängung der Traverse 25 bildet zugleich ihre Parallelführung
und ihren Antrieb zur senkrechten Abwärts- und Aufwärtsbewegung. An dieser Traverse
25 hängen nun in Halslagern 32 acht senkrechte Wellen 33, und zwar jedesmal in der
senkrechten Achse einer Füllöffnung 5 bzw. des darüberstehenden Auslauftrichters
21. Der Antrieb jeder dieser senkrechten `'Venen 33 erfolgt mittels eines Kegelräderpaares
3..1 von einer waagerechten, in der Traverse 25 gelagerten Zwischenwelle 35 aus.
Jeweils vier in der rechten und linken Hälfte der Abb. i gelegene Zwischenwellen
35 erhalten ihren Antrieb ebenfalls durch Kegelräderpaare 36 von einer waagerechten
Antriebswelle 37 aus, und diese Wellen 37 wiederum werden von einem auf der Traverse
25 sitzenden Motor 38 durch die Zwischengetriebe 39 und .4o in Bewegung gesetzt.
Durch die geschilderten Antriebsmittel können die sämtlichen acht senkrechten Wellen
33 gleichzeitig und mit gleicher Geschwindigkeit und Drehrichtung in Umdrehung versetzt
werden. Im unteren Teil werden die Wellen 33 durch lagerartige Hülsen 41 geführt,
die je in einem mit den Decken der Auslauftrichter 21 fest verbundenen Gehäuse 42
so abgestützt sind, daß ihnen eine kleine elastische Nachgiebigkeit nach den Seiten
hin, z. B. durch Federn 43, geboten wird. Das unterste Ende jeder Welle 33 trägt
eine als Schraubengang geformte Schnecke .41, die das Werkzeug zum Verdichten der
Kohle bildet.
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Der oberste Ouerbalken 24. des Maschinengestells trägt drei Lager
48 zum Abstützen einer durchlaufenden `Felle d9, auf welcher sieben Windtrommeln
5o befestigt sind. Der Antrieb dieser Windtrommelwelle .f9 erfolgt durch einen ebenfalls
auf dein Querbalken 24. abgestützten Motor 5 r unter Vermittlung von Zwischengetrieben
52. An jeder der über die Windtrommeln 5o gewickelten Ketten 53 hängt eine zylindrische,
zweckmäßig am unteren Ende zugespitzte Eisenstange 54, und zwar jedesmal in der
senkrechten Achse einer ÖfF-nung i i der Ofendecke 3. Jede der Stangen 54 ist im
unteren Teile durch eine mit seitlicher Nachgiebigkeit ausgestattete Vorrichtung
55 von derselben Bauart und Befestigung wie die Vorrichtungen -l1, 4.2, 43 der Schneckenwellen
33 geführt. Diese Stangen 54 dienen als Formkörper zur Herstellung der Gasabzugskanäle
17 in der Kohlebeschikkung d. der Ofenkammer.
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Die vorstehend angegebene Anzahl von acht Auslauftrichtern 21 bzw.
acht durch sie hindurchtretenden Schneckenwellen 33 und von sieben zwischenliegenden
Formstangen 54 ist nur ein willkürliches Beispiel. Der waagerechte abstand der Schneckenwellen,
der ihre Anzahl bestimmt, wird möglichst gerade so groß genommen, daß eine annähernd
gleich starke Verdichtungswirkung auf alle Kohleteile rings um die Schneckenwellen
herum ausgeübt wird. Eine unterste Grenze des Abstandes
wird im
allgemeinen durch die bauliche Nebeneinanderfügung der Auslauftrichter 21 am Füllwagen
und der Deckenöffnungen 5 und i i am Ofen gegeben sein. Bei neuzeitlichen liegenden
Kammeröfen von 12 bis 13 m Länge wird die Anzahl der Schneckenwellen bzw. Auslauftrichter
zweckmäßig zu zwölf bis fünfzehn genommen.
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Der Betrieb der vorgeschriebenen Vorrichtung kann beispielsweise in
folgender Art durchgeführt werden.
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Nachdem die Ofenkammer i von dem Koks der vorhergegangenen Beschickung
entleert und durch Einsetzen beider Türen 2 wieder geschlossen ist, ferner die Gasvorlagen
g und 15 beide mittels der Vorrichtungen 8 bzw. 14 abgeschaltet worden sind, werden
zunächst die sämtlichen Formstangen 54 dadurch, daß die Windwehe d9 mit den darauf
befestigten Windtrommeln So mittels des Motors 51 angetrieben wird, gesenkt und
durch die Durchbrechungen i i der Ofendecke 3, deren Deckel entfernt worden sind,
in die leere Ofenkammer i hinabgelassen, bis ihre unteren Enden auf der Kammersohle
aufstehen oder dieselbe nahezu , erreichen, vgl. die in der rechten Hälfte von Abb.
i eingezeichneten Stellungen der beiden Formstangen 54'. Sodann wird die Speisewalze
22 durch ihrenAntriebsmotor .5 in Umdrehung versetzt und dadurch Frischkohle in
die Ofenkammer i, und zwar über ihre ganze Länge gleichförmig, eingefüllt. Zugleich
mit dem Zeitpunkt, wo das Einfüllen von Kohle beginnt, oder auch nachdem Kohle bis
zu einem gewissen Maße, evtl. sogar bis zur vollständigen Anfüllung der Ofenkammer
eingebracht worden ist, wird durch deal Motor 30 und die durch ihn angetriebenen
Windtrommeln 28 die Traverse 25 mit den sämtlichen daranhängenden Schneckenwellen
33 abwärts geführt, bis die Schnecken 44 sich in die eingefüllte Kohle hineinzuarbeiten
beginnen. Die weitere Einwirkung der Schnecken auf die Kohlenmasse kann nun in verschiedenen
Weisen vor sich gehen. Es kann beim Abwärtslauf oder beim Aufwärtslauf der Schnecken
oder bei beiden Läufen ein Verdichten der Kohlenmasse erfolgen, indem immer, insoweit
ein Verdichten bezweckt wird, beim Abwärtslauf ein Voreilen, heim Aufwärtslauf ein
Nacheilen der Schnecken eingehalten wird. Dies ist so zu verstehen, daß die axiale
Verschiebung der Schnecke je Umdrehung beim Abwärtslauf größer, beim Aufwärtslauf
kleiner als die Schraubenganghöhe der Schnecke ist. Durch diese Arbeitsweise der
Schnecke tritt ein Verdrängen von Kohlenmasse sowohl nach unten als auch nach den
Seiten hin ein, wodurch die Verdichtungswirkung hervorgerufen wird. Das rechte Endstück
der Abb. i stellt beispielsweise den Zustand dar, daß Füllkohle 4. zunächst bis
nahezu über die ganze Höhe der Ofenkammer i eingefüllt worden ist und die Schnecken,
wie bei q. angedeutet, sich von oben her in die Kohlenmasse hineinzuarbeiten beginnen.
Während dieses Arbeitens der Schnecken wird auch weiterhin noch Kohle von oben her
durch die Auslauftrichter 21 und Deckenöffnungen 5 nachgefüllt, um Ersatz für die
durch das Verdichten von oben nach unten hin weggeschaffte Kohlenmasse zu bieten.
Die in der Kohlebes'chickung stehenden Formstangen 54 wirken als Kerne, um das Zusammendrücken
der von ihnen geschaffenen Hohlkanäle durch das Verdichten zu verhüten.
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Nach dem Fertigverdichten der Kohlenmasse in der Ofenkammer werden
die Formstangen 5.4 durch Umlaufenlassen der Windtrommeln 5o in entgegengesetzter
Richtung nach oben herausgezogen; dies kann zweckmäßig zugleich mit dem letzten
Aufwärtslauf und dem dadurch herbeigeführten endgültigen Herausheben der Schnecken
4.4 geschehen oder auch unmittelbar danach. Darauf wird der Füllwagen von der bedienten
Ofenkammer weggefahren. Durch das Entfernen der Formstangen 54 werden in der Kohlebeschikkung
,4 entsprechende Hohlkanäle 17 frei gemacht. In jeden dieser Hohlkanäle wird nun
durch die darübergelegene Deckenöffnung i i ein Gasabzugsrohr 16 so eingesetzt,
claß sowohl sein oberes Ende mit der Öffnung i i als auch sein unteres Ende, das
ein Stück weit in den Hohlkanal 17 hineinreicht, mit dem letzteren in hinreichend
gasdichter Verbindung steht.
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Nachdem nun noch die sämtlichen Deckenöffnungen i i wie auch Füllöffnungen
5 durch Aufsetzen von Deckeln abgeschlossen worden sind, wird nach Öffnen und entsprechendem
Einstellen des Absperrventils 14 das Absaugen von flüchtigen Destillationserzeugnissen
aus den Innenkanälen 17 der Kohle und durch die Abzugsrohre 16, durch die Seitenstutzen
1 und das Sammelrohr 13 in die Vorlage 15 hinein vorgenommen. Gleichzeitig oder
auch in einem späteren Zeitpunkt kann durch Öffnen des Absperrventils 8 ein Absaugen
von Destillationsgasen aus dem Gassammelraum io durch die Deckenöffnungen 6 und
das Steigrohr 7 in die Ofenvorlage 9 hinein bewirkt werden. Bei diesem Absaugen
wird immer dafür gesorgt, daß der Gasdruck im Gassammelraum io, wie üblich, auf
einem Ilaß von annähernd -i- o nim Wassersäule gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck
gehalten wird, während die Innenkanäle 17 der Kohlebeschickung4. einem starken,
das sonst übliche Maß erheblich übersteigenden Unterdruck ausgesetzt werden, der
Beträge bis zu
- 200 111m Wassersäule und mehr erreichen
kann.
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Die vorbeschriebene Vorrichtung ermöglicht, daß Formstangen 54, die
durch besondere Deckenöffnungen von oben einzubringen sind, in der Kohlebeschickung
gehalten und deichzeitig neben und zwischen ihnen Verdichtungswerkzeuge, die durch
andere zum Füllen dienende Deckenöffnungen einzubringen sind, auf die die Formkörper
umgebenden Kohleteile in solcher Weise zur Einwirkung gebracht werden, daß die Kohle
unter seitlichem Verdrängen um die Forinstangen Herum gepreßt wird. Hierdurch wird
erreicht, daß in der Kohlebeschickung, unbehindert von dein Verdichten, Gasabzugskanäle
hergestellt werden. Dabei sind zufolge der Bauart der Vorrichtung der Mittel zum
Bewegen der Formstangen 54 und der als Verdichtungswerkzeuge dienenden Schneckenwellen
33 ganz unabhängig voneinander.
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Diese Unabhängigkeit ermöglicht ferner in vorteilhafter Weise die
Durchführung der nachstehend angegebenen Maßnahmen, die als nützliche Ergänzung
der oben beschriebenen Betriebsweise anzusehen sind: Nach Fertigstellung des V erdichtens
und nach Entfernung der Schneckenwellen 33 und Formstangen 5.I aus der Ofenkammer
wird, tnn die Oberfläche der Kohlebeschickung ,4 zu ebnen und zu verdichten, ein
Einebnen derselben, zweckmäßig nach erneutem Einfüllen einer kleinen Menge von Frischkohle,
durch eine Einebnungsstange vorgenommen, die in üblicher Weise durch eine entsprechende
Üffnung 61 der rechtsseitigen Kammertür :2 der Abb. i eingeführt wird. Das Einebnen
bewirkt in bekannter Weise zugleich ein Verdichten der Oberflächenpartien der Kohlebeschickung
4. Dieses Verdichten kann durch besondere Ausbildung der Einebnungsstange verstärkt
werden. Sehr vorteilhaft hierfür ist die 'Maßnahme, daß eine mit Druckwalzen besetzte
Einebnungsstange benutzt wird, die durch entsprechendes Führen gegen Ausweichen
nach unten wie auch nach oben gesichert ist; hierzu muß allerdings auch die zweite
Ofenkammertür 2 mit einer entsprechenden öffnung zum Durchtritt der Einebnungsstange
versehen sein. Durch dieses Einebnen und Verdichten der Kohlenoberfläche wird die
Unvollkommenheit im Verdichtungszustand der Oberflächenteile, die beim Arbeiten
der Verdichtungsschnecken infolge des Ausweichens der zu oberst liegenden Kohleteilchen
entsteht, wieder beseitigt. Da nun aber bei diesem Einebnen auch Kohleteilchen ungewollt
in die durch die Formstangen 54 erzeugten Hohlkanäle 1; der Kohlefüllung eindringen
und dieselben oberflächlich verstopfen, so werden, f tim offene Kanäle 17 wiederherzustellen,
die Formstangen 5_1 nochmals von oben her in die Kohlebeschickung .I hineingesenkt,
gegebenenfalls bis zum Grunde derselben. Diese nachträgliche Anwendung der Formstangen
54. wird durch ihren unabhängigen Antrieb wesentlich erleichtert. Erst nach dein
Wiederherausziehen der Formstangen «-erden die Gasabzugsrohre 16 eingesetzt.
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Die Vorrichtungen nach den Abb. 3 und _1 unterscheiden sich von der
vorbeschriebenen Vorrichtung nach Abb. i und 2 lediglich durch abweichende Mittel
zur Aufhängung und senkrechten Bewegung der Formstangen 54.
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Bei dieser Ausführungsform werden, wie besonders deutlich aus Abb.
3 hervorgeht, die Formstangen 54 finit ihren oberen Enden an derselben Traverse
-25 aufgehängt, welche die Schneckenwellen 33 und deren Antriebe trägt. Zu diesem
Zwecke sind an die Unterseite der Traverse 25 jeweils in der Achse einer Formstange
54. Querstücke 56 aus [j-Eisen befestigt, mittels deren die lose hindurchnagenden
Stangen 54. an halbkugeligen Köpfen 57 aufgehängt werden. Die untere Führung der
Formstangen 5.1 erfolgt durch die Vorrichtungen 55 in derselben Weise wie nach Abb.
i. Nach oben hin können sich die Formstangen 54. in den [)-Eisen 56 frei verschieben.
Die in Abb. 3 und d. gezeichnete Stellung der Formstangen 54., wobei sich ihre Köpfe
57 auf die T-Eisen 56 abstützen, ist also ihre Tiefstellung relativ zu der Traverse
25 bzw. den daran befestigten Schneckenwellen 33. In dieser Tiefstellung ragen die
untersten Enden der Formstangen 54., wie aus Abb. 3 hervorgeht, um ein gewisses
Höhenstück k tiefer als die untersten Enden der Schneckenwellen 33, vgl. rechte
Hälfte von Abb. 3. Das Maß dieses Höhenunterschiedes 'r wird zweckmäßig ungefähr
gleich dein Abstand zwischen einer Formstange 54. und einer benachbarten Schneckenwelle
33, besser aber noch größer genommen.
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Die abweichende Aufhängung der Formstangen 5,4 an der Traverse 25
gemäß Abb. 3 und -. schafft gegenüber den Vorrichtungen nach Abb. i und 2 nicht
nur, wie unmittelbar zu erkennen, eine wesentliche Vereinfachung in baulicher Hinsicht,
sondern auch Verbesserungen für die Betriebsweise, wie sich weiter unten ergeben
wird. Für diese Betriebsweise ist nun außerdem die aus Abb.5 deutlicher erkennbare
besondere Gestaltung und Ausführung der Schnecken .4d. sehr vorteilhaft.
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In dieser Abb. 5 bedeutet 33 die Schneckenwelle, ..1.1 die eigentliche
Schnecke. Die Schnecke 44 bildet einen Schraubengang, der firn gezeichneten Beispiel
aus einem kräftigen, entsprechend gebogenen und verwundenen
Stahlblech
hergestellt und init der Welle 33 verschweißt ist. Die äußere oder Umfangskante
des Schraubengangs ist die Schraubenlinie A-B-C-D, die 1i/2 Schraubengang umfaßt.
Das iin Achsenschnitt bestehende Profil des Schneckenganges erscheint am unteren
Ende als die Blechquerschnittskante A-E, am oberen Ende als die Kante D-F. Das entsprechende
Profil an dein mittleren Schraubenumfangspunkte B ist durch die Kurve B-G dargestellt.
Wie man aus diesen Darstellungen ersieht, ist die Form des Profils über die Hölle
der Schnecke veränderlich. Am obersten Ende D ist die Profilkurve D-F oder
die Erzeugende der Schraubenfläche eine Gerade, die nahezu rechtwinklig, nämlich
unter einem Winkel a von etwa ^5°, zur tlchse der Schnecke.4-l. bzw. der Welle 33
stellt. Am untersten Ende A ist die Profilkurve A-E in gekrümmter Form aufwärts
gebogen, derart, daß ihr Neigungswinkel /i am inneren Ende, bei E, wiederum etwa
dein entsprechenden Neigungswinkel a der obersten Profilkurve D-F annähernd gleich,
also wenig kleiner als ein rechter, dagegen der Neigungswinkel des äußeren Endes
bei A sehr spitz, etwa gleich 15° ist. Die Profilkurven der dazwischenliegenden
mittleren Teile des Schraubenganges, z. B. 13-G, bilden allmähliche Übergänge zwischen
den angegebenen beideli Grenzpofilen am oberen und unteren Ende. Durchweg ist jedoch
die Schnecke, wie man unmittelbar erkennt, so gestaltet, daß die Profilkurve der
Unterseite, worauf es hier hauptsächlich ankommt, von der Achse nach dem Umfang
hin schräg aufwärts geneigt ist. Der Außendurchmesser J1 der Schnecke wird ungefähr
gleich der halben Lichtweite 117
(s. Abb.4) der Ofenkammer i und die Schraubenganghöhe
H, die beispielsweise zwischen den Randpunkten A und C zu anessen ist, ungefähr
gleich dem I '/2fachen Durchmesser 1l genommen (vgl. Abb. 5). Bei Längskonizität
der Kammer werden die Größen der Durchmesser 31 entsprechend geändert.
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Die über die Höhenerstreckung der Schnecke veränderliche Profilform
derselben hat den Zweck, verschiedenartige Einwirkungen auf die die Schnecke umgebende
und von ihr erfaßte Ilohlennlasse auszuüben. .-'1m oberen Ende D der Schnecke geht
der nach unten hin ausgeübte Druck, der natürlich im allgemeinen an jedem Flächenpunkt
der Unterseite rechtwinklig zur Schraubenfläche wirkt, in Richtung des Pfeils a,
d. 1i. er geht in der Hauptsache parallel zur Achse der Schnecke gerichtet. Die
Kolilenniasse wandert daher hier hauptsächlich in der Achseilrichtung abwärts, d.
h. dieser oberste Teil der Schnecke wirkt wesentlich nur fördernd. Am unteren Ende
A der Schnecke ist, wenigstens nahe ihren Randteilen, die ja den Hauptanteil an
der Schneckenärbeit haben, die Druckwirkung, die hier durch den Pfeil b angedeutet
ist, mehr waagerecht nach außen als senkrecht gerichtet; es tritt also hier mehr
eiii Seitwärtsdrängen der Kohlenmasse und dadurch vorwiegend ein Verdichten derselben
ein. Man kalin also die Gesamtwirkung der Schnecke so erklären, daß ihr oberer Teil
die ständig neu Hinzutretende Kohlenmasse (lein unteren Teil zufördert, der dann
das \'erdichten dieser Kohlenmasse übernimmt.
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Damit nun ein ständig neues Zuteilen frischer Kohlenmasse von oben
her in das Innere der Schnecke gesichert ist, wird als ein weiteres wesentliches
Erfndungsnierkmal der Schnecke an ihrem oberen Ende D ein Arm 58, etwa aus Flacheisen,
ungefähr parallel zur Achse der Schneckenwelle 33 angesetzt, der am oberen Ende
nach der Achse zu abgebogen und an einer die Welle 33 umgreifenden Hülse 59 befestigt
ist. Dieser Arm 58, dessen Hölle ungefähr gleich dem Doppelten des Schneckendurchmessers
11I ist, wirkt beim Umdrellen der Schnecke 44 messerartig schneidend und zerwühlend
auf die ihn umgebende Kohlenmasse ein und sorgt dadurch für ein dauerndes neues
Zuteilen voll Kohlenmasse nach der Schnecke hin in der weiter unten beschriebenen
Weise.
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Bemerkt sei, daß die sämtlichen vorstehend mitgeteilten ziffernmäßigen
und sonstigen Angaben über die Ausbildung und Bemessung der Schnecke lediglich die
Bedeutung voll Beispielen haben und mehr oder weniger großer Abänderuligen fällig
sind. Eine noch zii erwähnende Abänderung würde darin bestehen, daß die Schilecke
statt, wie abgebildet, eingängig doppelgängig ausgebildet würde. Diese doppelgängige
Ausführung schafft für jeden Arbeitszeitpunkt eine achsensyminetrische Verteilung
sämtlicher Kräfte gegenüber der Schnecke und Schneckenwelle und in der Kohleilmasse
der Ofenkanliner ebenfalls bessere Gleichförmigkeit der Kräfteverteilung und Verdichtungswirkung.
Die Herstellung der Schnecke .la. ist natürlich nicht auf die Benutzung von Stahlblech
für den Schneckengang beschränkt. Statt dessen könnte der ganze aus dein Wellenstück
33, dein Schraubengang 44 und dein :1 esserarin 58 bestehende Körper auch aus einem
Stahlgußstück bestellen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Abb. 3, ,l und 5 ist folgende:
Nachdem die entleerte Ofenkammer i durch Einsetzen beider Türen 2, Abschalten der
beiden Gasvorlagen 9 und 15 und Offenlegen der sämtlichen Deckenöffnungen 5 und
i i zur Aufnahme einer neuen Kohlenfüllung bereit
ist, wird zunächst
die Traverse 25 bei stillstehenden Sclinecl;enwellen 33 durch den Motor 3o und die
Windrollen 28 bis in die tiefste Stellung 25' herabgesenkt, die in Abb. am äußersten
Ende rechts punktiert dargestellt ist. Bei dieser Stellung reicht das untere Ende
der Schneckenwellen 33 bis nahezu an die Sohle der Ofenkammer i, während die Formstangen
54 mit ihren unteren Enden auf der Sohle selbst aufstehen, vgl. die Darstellungen
33' und 5.1' in Abb.3 rechts. Die oberen Enden der Stangen 5.l haben sich dadurch
in den U-Eisen 56 nach oben verschoben, so daß ihre ILöpfe 57 relativ zur "Uraverse
die erhöhte Stellung 57' (Abb. 3 rechts) einnehmen. ;Nach dem Erreichen dieser "Tiefstellung
der Schnecken und der Formstangeii innerhalb der Ofenkammer wird die Speisewalze
22 durch ihren Antriebsmotor 45 in Umdrehung versetzt und dadurch Frischkohle in
die Ofenkammer i über ihre ganze Länge unter gleichförmiger Aufschichtung eingefüllt.
Sobald nun die stetig eingefüllte Kohle so hoch geschichtet worden ist, daß ihre
Oberfläche 6o die Schnecken 44 ganz, die hochragenden Messerarme 58 nur zu einem
"feil ihrer Höhe überdeckt, wird das Hochlieben der Schneckenwellen 33 durch Aufwärtsbewegen
der Traverse 25 und gleichzeitig das Drehen derselben in Gang gesetzt. Die Umdrehung
der Schneckenwellen 33 erfolgt in einer solchen Richtung, die bei rein schraubenmäßiger
Bewegung der Schnecken einem Herausschrauben derselben durch die Kohlenmasse nach
oben hin gleichkommen würde. Bei Annahme von rechtsgängigen Schnecken, wie sie in
den Zeichnungen überall dargestellt worden sind, würde also, von oben g ,es ehen,
Linksdrehung anzuwenden sein. Das Hochheben der Schnecken m.uß mit annähernd derselben
Schnelligkeit erfolgen, wie sich die Kohlenoberfläche 6o unter dem gleichzeitig
stattfindenden Einfüllen frischer Kohle und Verdichten derselben höher schichtet,
damit die Höhenlage dieser Oberfläche 6o zu der Schnecke .l.I und ihrem Messerarm
58 immer wesentlich die gleiche bleibt. Ferner muß zwischen der Hubgeschwindigkeit
der Schnecke und ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit ein solches Verhältnis eingehalten
werden, daß der Hubweg der Schnecke je Umdrehung kleiner als ihre Ganghöhe H ist,
d. h. daß die Schnecke nacheilt. Dies bedeutet (vgl. Abb. 5), daß ein von vorn gesehener
mittlerer Randpunkt R der Schnecke .l.l in der Richtung R-K aufwärts schreitet,
die eine geringere Neigung zur `'#'aagerecliten als die durch den Randpunkt R gehende
Tangente R-L der Schraubenfläche hat. Beispielsweise stellt man die Hubgeschwindigkeit
zur Unidrehungsgeschwindiglceit so ein, daß der Hubweg je Umdrehung etwa die Hälfte
bis herab zu einem Drittel oder noch weniger der Ganghöhe H ausmacht. Hierdurch
wird ein ständiger Druck von der Unterseite der Schraubenfläche .14 auf die umgebende
Kohlenmasse ausgeübt, und zwar wegen der oben beschriebenen Profilformen der Schnecke
in Richtungen, die teils nach unten, teils namentlich seitwärts nach außen gehen
(vgl. die Richtungspfeile c und hin Abb. >). Die Folge hiervon ist, daß die Kohlenmasse
nicht nur innerhalb der Schnecken selbst, sondern auch in den Räumen, die zwischen
benachbarten Schnecken und seitwärts von ihnen liegen, verdichtet wird. Es tritt,
wie unmittelbare Versuche ergeben haben, ein regelrechtes Wandern von Kohleteilchen
in den Richtungen nach unten und nach seitwärts, von den Schnecken aus gerechnet,
ein. Die mit den Schnecken 44 zusammen sich drehenden senkrechten Messerarme 58
zerschneiden und zerwühlen dabei ständig die unmittelbar oberhalb der Schnecken
angehäufte Kohlenmasse und sorgen dadurch dafür, daß den Schnecken 44 immer neue,
von oben frisch nachgefüllte Kohleteile zugeführt werden. Dadurch ist, solange die
Kohlenoberfläche 6o die Arme 58 nicht vollständig überdeckt, eine Brückenbildung
von Kohlenmasse oberhalb der Schnecke, die das Fortschreiten der Verdichtung stören
würde, unmöglich, und es wird eine über den ganzen Füllungsvorgang ununterbrochen
weitergehende Verdichtung der gesamten frisch nachgefüllten Kohle gesichert.
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Beim Beginn der Aufwärtsbewegung der Traverse 25 aus der Tiefststeilung
25' werden zunächst nur die "sich drehenden Schneckenwellen 33 gehoben, während
die Formstangen 5.:(. vorläufig noch auf der Sohle der Ofenkammer i stehenbleiben.
Dies dauert so lange, bis die Stellung der Traverse 25" erreicht ist, die um das
Höhenmaß 1a höher als die Stellung 25' ist. In dieser Stellung 33" der Schnecken
und 54" der Formstangen besteht dann auch wieder der Höhenunterschied
lt zwischen den unteren Enden beider (s. Abb.3 rechts). Dieser Höhenunterschied
bleibt beim weiteren Anheben der Traverse 25 und der daranhängenden Schneckenwellen
und Formstangen erhalten. Die Wirkung dieses Höhenunterschiedes ist die, daß die
durch die Schnecken abwärts und seitwärts gedrückte Kohlemnasse da, wo sie auf die
zwischen den Schnecken hängenden Formstangen 54 auftrifft, hier immer einen widerstehenden
Kern vorfindet, der das Zusammendrücken des bereits gebildeten Hohlkanals 17 in
der Kohlenmasse verhindert. Wenn die Kohlebeschickung vollständig, d. h. bis zu
der
gewünschten Höhe unter dem Deckengewölbe, in die Ofenkammer eingefüllt und verdichtet
worden ist, wird die Speisewalze 22 und damit das Einfüllen von Frischkohle in die
Kammer stillgesetzt. Das Heben der Traverse 25 schreitet fort. Von dieser Zeit an
entfernen sich zuerst die untersten Enden der Schnecken .1:1 aus der Oberflüche
des verdichteten Kohlekörpers, und erst etwas später gelangen die unteren Enden
der Formstangen 54 aus den durch sie gebildeten Hohlkanälen 1; oben heraus. Zweckmäßig
wird das Umdrehen der Schneckenwellen in dem Augenblick: stillgesetzt, wo sie vollständig
aus der Kohle ausgetreten sind. Nachdem dann die Traverse weiter bis in ihre höchste
Anfangsstellung gebracht und dadurch die Schnecken _l4 und die Formstangen 54 vollständig
über die Ofendecke 3 hinausgeschoben «-orden sind, wird der Füllwagen von dein bedienten
Ofen weggefahren, um' die Ofenkammer für den Destillationsbetriebfertigzumachen.
Diese weiteren notwendigen Maßnahmen des Einsetzens der Gasabzugsrohre 16 (s. Abb.3
links), des Abdeckens der Deckenöffnungen i i und Füllöffnungen 5, des Anschließens
der Gasvorlagen 15 und evtl. 9 sind dieselben wie im obigen Ausführungsbeispiel
der Abb. i und 2. Ebenso kann auch das dort beschriebene besondere Einebnen und
Verdichten vor dem Einsetzen der Gasabzugsrohre 16 vorgenommen werden. Das dabei
weiter erforderliche Wiedereinführen der Formstangen 5.4 in die Gasabzugskanäle
17 zur Offenlegung derselben kann bei der Vorrichtung nach Abb.3 und d allerdings
nur in dem beschränkten Höhenmaße stattfinden, das dem obenerwähnten Höhenabstand
h entspricht, weil die gleichzeitig mit den Formstangen 54 niedergesenkte Schnecke
44 dem tieferen Eindringen nach unten ein Hindernis bieten würde.
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Bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel der Abb. 3, 4 und
5 wird mit einem einzigen Aufwärtslauf der Schneckenwellen 33 und Schnecken .14.
in einem einheitlichen Zuge die ganze Kammerfüllung an Kohle eingefüllt und verdichtet
sowie gleichzeitig die Reihe der Gasabzugskanäle 17 hergestellt. Der ganze Betrieb
geht finit sehr großer Beschleunigung vor sich. Beispiels-«-eise beträgt die gesamte
Dauer des Einbringens der Formstangen und Schnecken, des Einfüllens und Verdichtens
der Kohle und des Entfernens der Formstangen und Schnecken bei einer Ofenkammer
von 4. in Höhe nur etwa a Minuten. Diese außerordentlich große Leistungsfähigkeit
ist für den Betrieb neuzeitlicher Koksöfen mit ihren bekannten hohen Leistungen
von ausschlaggebender Bedeutung.
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Aus z,urstchenden Beschreibungen der Betriebsweisen ersieht inan,
daß immer das genaue zeitliche Aufeinanderfolgen, Einsetzen und Wiederstillsetzen
der verschiedenen Antriebsbewegungen eine wesentliche Vorbedingung für den Erfolg
ist, daß die Ofenkalniner in richtigem Maße mit Kohle vollgefüllt und daß gleichzeitig
im ganzen wie auch in den einzelnen Kammerteilen der ricliti_-o Kohleverdichtungsgrad
erzielt wird. Dieses voneinander nach einem bestimmten Fahrplan abhängige Zusammenarbeiten
der verschiedenen Antriebe wird vorteilhaft, da im allgemeinen ja mir Elektromotoren
in Betracht kommen, durch eine entsprechende zwangsläufige Steuerung des Einschaltens
und Ausschaltens des elektrischen Stromes für die einzelnen Motoren herbeigeführt.
Hierzu können z. B. Steuerwalzen üblicher Ausführung, die regelmäßig umlaufen und
durch Anbringen entsprechender Kontakte das Ein-und Ausschalten selbsttätig bewirken,
benützt werden.