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Schwelofen mit beweglichen, hohlen Heizwänden Die Erfindung bezieht
sich auf einen Schwelofen mit beweglichen, hohlen, innen beheizten, in einem Schwelraum
angeordneten Heizwänden, die zwischen sich die Kokskammern bilden und zwecks Entleerung
der letzteren auseinandergespreizt werden.
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Zwecks Zu- und Ableitung des Heizmittels, z. B. in Form eines außerhalb
des Schwelraumes erhitzten, in den Heizwänden umlaufenden Heizgases, sind bei bekannten
Einrichtungen dieser Art nach außen führende bewegliche Rohrverbindungen in Form
von in Wasserverschlüsse tauchende bewegliche Rohrkrümmer vorgesehen. Bei anderen
Ausführungen sind elastische metallische Verbindungen vorgesehen, die der vollen
Temperatur der Heizgase ausgesetzt sind und deshalb der Korrosion unterliegen und
auch während des Betriebes vollständig unzugänglich sind. Diese und ähnliche Anordnungen
sind verhältnismäßig teuer in der Herstellung, nehinen viel Platz ein oder verursachen
erhebliche Wärmeverluste. Auch läßt ihre Betriebssicherheit zu wünschen übrig.
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Zur Beseitigung der genannten Nachteile werden gemäß der Erfindung
die Heizwände mit festen, der Heizmittelzu- und -abführung dienenden, durch die
Wand des Schwelraumes hindurchtretenden und an diesen abgedichteten und in ihnen
beweglichen Rohrstutzen versehen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Mittelschnitt durch
einen Schwelofen mit an den oberen Enden der Heizwände waagerecht angeordneten Rohrstutzen,
Fig. 2 eine Ansicht, die sich aus nach den Linien II-II, II a-11 a und IIb-II b
der Fig. i verlaufenden Schnitten zusammensetzt, Fig.3 einen Teilschnitt nach der
Linie III-III der Fig. i in vergrößertem Maßstabe und Fig. 4 einen Teilschnitt nach
der Linie IV-IV der F ig. 2, Fig.5 eine schematische Darstellung des Druckzustandes
der Anlage und Fig. 6 bis 8 zwei weitere schematische Ausführungsformen der Erfindung.
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In dem Schwelraum i (Fig. i und 2), der von den Längswänden 2, 3 (Fig.
i ) und den Endwänden d. und 5 (Fig. 2) seitlich begrenzt ist, sind hohle eiserne
Heizwände 6 aufgehängt, die zwischen sich die Kokskammern 7 (Fig.2) bilden. Das
Innere der Heizwände ist durch Ouerwände 8 (Fig. i) in drei Paaren von absteigenden
Heizzügen 9 und- aufsteigenden Heizzügen i i geteilt, durch welche das in einer
äußeren Wärmequelle erhitzte Heizgas mittels eines ebenfalls außerhalb des Schwelraumes
i aufgestellten Gebläses
hindurchgeschickt wird, und zwar gelangt
das Heizgas von dein Gebläse zunächst in einen für alle Heizwände gemeinsamen Verteilungskanal
12 und tritt durch Offnungen 13 desselben in Rohrstutzen 14 der Heizwände
ein. Nach dem Durchgang durch die Heizzüge g und io verläßt es die Heizwände über
Rohrstutzen 15 und gelangt durch Öffnungen 16 in einen gemeinsamen Saminelkanal
17, von wo es dem Gebläse und der Aufheizvorrichtung wiederzugeleitet wird.
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Die Rohrstutzen 14 und 15 sind fest mit dem mit Wärmeisolationsschichten
18 versehenen Blechkörper der Heizwände 6 verbunden. Sie sind so in den Wänden 2
und 3 des Schwelraumes gelagert, daß sich die Heizwand um ihre Achse zwecks Verbreiterung
der Kokskammern 7 um einen gewissen Betrag drehen kann. Vgl. die in strichpunktierten
Linien in Fig. 2 dargestellte Ausschwenklage der rechten Heizwand.
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Um Formveränderungen der Rohrstutzen, die infolge der Einwirkung der
Hitze und des hohen Gewichtes der Heizwände, das einige Tonnen beträgt, zu verhindern,
sind besondere Entlastungsaufhängevorrichtungen vorgesehen. Diese bestehen in Stangen
i9 (Fig. i, 2, 4), welche an seitlichen Zapfen 21 (Fig. 2, 4.), die an den Wurzeln
der Rohrstutzen 1d., 15 sitzen, angreifen und oben von einem Oberstück 22
getragen werden, das sich mittels einer mittleren Stellschraube 23 (Fig. 2, q.)
auf einer starken Blattfeder 24 abstützt, die auf einem Bock 25 (Fig. q.) der Tragkonstruktion
26 aufruht. Die Stellschraube 23 wird so angezogen, daß jede der beiden Federn 24.
einer Heizwand das halbe Gewicht aufnimmt, wodurch die äußeren Enden der Rohrstutzen
und ihre Lagerstellen von dem Heizwandgewicht entlastet werden. Außer der Vermeidung
von Formveränderungen der Rohrstutzen wird hierdurch erreicht, daß die unten noch
zu beschreibenden Abdichtungen für die Rohrstutzen bei der Bewegung der Wände geschont
werden. Es ist ersichtlich, daß die Aufhängevorrichtungen i9 die Spreizbewegungen
der Heizwände nicht hindern, da sich das Querstück 22 um den Fußpunkt der Schraube
23 entsprechend bewegen kann. Die Angriffspunkte für die Stangen i9 sind so angeordnet,
daß die Wirkungseinrichtungen der letzteren in Richtung der Ebene ihrer Heizwand
(Fig. i) nach unten aufeinander zulaufen, so daß in dem oberen Teile der Heizwand
Zugspannungen entstehen, wodurch ein Verformen bzw. Werfen der Wände an diesen Stellen
verhindert wird.
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Der Schwelraum i, in welchem sich die Schwelgase sammeln, ist nach
außen gasdicht abgeschlossen. Dies geschieht oben durch einen mit einem umgestülpten
Rand 27 (Fig. i und 2) in einen Wasserverschluß 28 eintauchenden wärmeisolierten
Deckel 29, der ganz oder teilweise zwecks Füllung der Kokskammern mittels der auf
Schienen 31 (Fig. i ) laufenden Füllmaschine 32 abgehoben wird. Unten erfolgt
die Abdichtung durch ein Drehventil 33, das mittels eines Wasserverschlusses 34.
die Austragsöffnung 35 der Schwelkammer abschließt. Nach Entleeren der Kokskammern
7 (Fig. 2) und Öffnen der Absperrvorrichtung 33 (Fig. i) fällt der fertige Koks
in den bereitstehenden Füllwagen 36.
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Um einerseits die Durchtrittsöffnungen der Wände :2 und 3 für die
Rohrstutzen 14 und 15 und anderseits die Eintrittsöffnungen der letzteren in die
Kanäle i2 und 17 gegen die Außenluft wirksam abzudichten und dabei die Beweglichkeit
der Heizwände nicht aufzuheben, sind in den zwischen den Kanälen 12 und
17 und den Wänden 2 und 3 vorgesehenen freien Räumen, durch welche die Rohrstutzen
hindurchtreten, Stopfbüchsendichtungen angeordnet. Diese bestehen aus einem die
Rohrstutzen ringförmig umgebenden elastischen Dichtungsmittel 37 (Fig. q.), das
zwischen einer Ringscheibe 38 und einer Widerlager-«-and 41 gehalten wird und dessen
radialr Anpressung an die Umfangsfläche des Rohrstutzens und gleichzeitig dadurch
an die Widerlagerwand durch ein um seinen äußeren Umfang geschlungenes Stahlband
.42 bewirkt wird. Dieses Stahlband ist an seinem einen Ende an einem Bolzen 43 (Fig.
3) befestigt und greift mit dem anderen Ende an einen Bolzen 44 einer Kolbenstange
45 an. Der Kolben 46 der Stange bewegt sich in einem mit dem Bolzen 43 verbundenen
Druckzylinder 4.7, dem mittels einer Öffnung 48 Druckluft oder Druckflüssigkeit
zugeführt wird. Dies geschieht während der Schwelung. Hierbei wird der Bolzen 44
gegen den Bolzen 4.3 bewegt, also das Stahlband 42 angezogen und das Dichtungsmittel
37 gegen den Außenumfang des Rohrstutzens 1d. bzw. 15 gepreßt.
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Um bei der auf die Schwelung folgenden Auseinanderspreizung der Heizwände
den Dichtungsstoff 37 zu schonen, wird der Kolben 46 (Fig. 3) entlastet, so daß
der Anpressungsdruck des Stoffes 37 aufgehoben wird. Auf diese Weise können bequem
sämtliche Stopfbuchsen durch einen Handgriff belastet bzw. entlastet werden. Statt
für jede Stopfbuchse einen besonderen Druckzylinder 4.7 vorzusehen, können auch
mehrere Stopfbuchsen durch entsprechende mechanische Cbertragungsmittel an einen
gemeinsamen Druckzylinder angeschlossen sein.
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Die Teile der Wände 2 und 3 (Fig. i), durch welche die Rohrstutzen
14 und 15 hindurchtreten, sind abnehmbar gemacht und bilden besondere ungeteilte,
die Stutzen i.4
und 15 umgebende rechteckige Rahmen 48, die axial
mitsamt den an ihnen sitzenden Stopfbuchsen 37, 38 auf die Rohrstutzen aufgeschoben
werden, um dann unter Zwischenlegung entsprechenden Dichtungsstoffes gasdicht unten
mit den festen Teilen der Wände 2 und 3 und oben mit der Tragkonstruktion 26 verschraubt
zu werden. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, liegen die Rahmen 4.8 mit ihren Seitenflächen
aneinander, und zwar mit einem Zwischenraum für ein Dichtungsmittel -[9 (Fig. 3).
Am oberen Ende des Zwischenraumes befindet sich an der Wand der Tragkonstruktion
26 eine verschließbare Öffnung 52, durch welche der Dichtungsstoff eingefüllt
bzw. nachgefüllt werden kann. In entsprechender Weise sind die äußeren Enden der
Rohrstutzen 14 und 15 (Fig. i) von rechteckförmigenRahmen umgeben, die unten
mit derWand der Heizkanäle 12 und 17 und oben mit einer Deckkonstruktion 54 verschraubt
sind.
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Nach Lösung der Verschraubungen für die Rahmen 4.8 und 53, Abnahme
der Deckkonstruktion 54. und Abnahme der Decke 29 nebst der Tragkonstruktion 26
können die Heizwände 6 zusammen mit ihren Rohrstutzen und Rahmen .8 und 53 nebst
Stopfbuchsen zwecks Reparatur oder Auswechslung herausgenommen werden, ohne daß
es weiterer Eingriffe in die feststehenden Teile der Anlage bedarf. Da die Stopfbuchsen
37, 38 in dem zwischen den Kanälen 12 und 17 und den Wänden 2 und 3 befindlichen,
verhältnismäßig kalten Luftraum angeordnet sind, sind die Stopfbuchsen nicht den
hohen kIeizmitteltemperaturen, die bei etwa 6oo° liegen, ausgesetzt. Als Dichtungsstoff
kann daher Asbest oder eine gleichwirkende Kunstmasse benutzt werden, ohne daß Betriebsschwierigkeiten
der Stopfbuchsen zu befürchten sind.
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Die Rohrstutzen 14. und 15 sind innen mit einer starken Wärmeisolation
55 (Fig. i) versehen. Um durch diese den Durchgangsquerschnitt für die Gase nicht
zu sehr zu verkleinern, kann man diese Isolationsschicht schwächer halten als erforderlich
und zum Ersatz dafür oberhalb und unterhalb sämtlicher Rohrstutzen waagerecht laufende
Isolationswände 56, 57 in dein Raum zwischen den Kanälen 12 und 17 und den Wänden
2 und 3 vorsehen.
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Dadurch, daß die Rahmen 4.8 und ebenso auch die Rahmen 53 unmittelbar,
d: h. ohne Zwischenlegung von Teilen der Wände 2 und 3 oder der Deckenkonstruktion
mit ihren Seitenflächen aneinanderliegen, also auf ihren unteren Aufsatzflächen
der Wände :2 und 3 bzw. der Kanäle 12 und 17 verschiebbar sind, können ihre Mitten
in einen beliebigen Abstand voneinander eingestellt werden, wobei der zwischen ihnen
entstehende freie Raum durch entsprechende Füllstücke auszufüllen wäre. Auf diese
Weise können die Abstände der einzelnen Heizwände voneinander beliebig geregelt,
also eine beliebige Breite der Kokskammern 7 eingestellt werden, was für die Verkokung
gewisser Kohlensorten, die bestimmte Kammerbreiten voraussetzen, von großer Bedeutung
ist. Ist der erzeugte Koks für Kesselanlagen bestimmt, so kann die zu verkokende
Kohle grobstöckig eingebracht werden. In diesem Falle genügt es, die unteren Enden
der Kokskammern 7 durch an den Wänden angebrachte Leisten 58 (Fig. 2) abzuschließen.
Die Ausschwenkung der Wände bei der Auseinanderspreizung erfolgt genügend weit,
um trotz dieser Leisten 58 den Koks selbsttätig herabfallen zu lassen.
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Bei Erzeugung von Hausbrandkoks muß die zu verkokende Kohle im allgemeinen
fein gemahlen sein. Da hier der Abschluß durch die Leisten 58 nicht genügen würde,
sind besondere, unten isolierte Verschlußtische 59 (Fig. z) vorgesehen, welche an
ihren Enden an Leisten 61 (Fig. i, 2) befestigt sind, welche unter Zwischenlegung
von Abschlußblechen 62 auf in den Wänden 2 und 3 sitzenden Trägern 63 mitsamt den
Tischen 59 längs verschiebbar sind. Die Verschiebung erfolgt durch einen Druckzylinder
6¢ (Fig. 2), in den das Druckmittel entweder durch eine Öffnung 65 oder eine Öffnung
66 eintreten kann. Beim Eintritt durch die Öffnung 65 wird der Zylinderkolben 67
nach links bewegt und nimmt mittels der Kolbenstange 68 die Leisten 61 und Tische
59 mit, so daß die freien Zwischenräume zwischen den Tischen unter den Kokskammern
7 zu liegen kommen. Erfolgt. nunmehr die Auseinanderspreizung der Wände, so fällt
der fertige Koks durch die Zwischenräume zwischen den Tischen 59 nach unten in den
Austragraum 35. Die nicht mitbewegten Abschlußbleche62 (Fig. i) sind an den Stellen
unterbrochen, an denen bei der nach Linksbewegung des Kolbens 67 die Zwischenräume
zwischen den Tischen 59 zu liegen kommen. Die Kohle- oder Koksstücke, die in die
Räume zwischen den Wänden 2 und 3 (Fig. i) und der Heizwand gelangen und an einem
Herunterfallen durch die Bleche 62 bzw. die Enden der Tische 59 gehindert waren,
können jetzt mit nach unten fallen. Sind nach Entleerung der Kokskammern die Heizwände
wieder in ihre in Fig. 2 dargestellte Arbeitssiellung zurückgebracht, so wird durch
Einlassen des Druckmittels durch die Öffnung 66 der Kolben mitsamt den Tischen 59
wieder nach rechts bewegt, so daß die Kokskammern unten durch die Tische wieder
verschlossen werden.
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Diese Verschlußeinrichtting besitzt den großen Vorteil, daß infolge
der Verschiebung
der Tische etwa an den unteren Teilen der Heizwände
oder an den Tischen oder Blechen 62 anhaftende Stücke schlecht verkokter Kohle abgeschabt
werden, so daß durch sie die dichte Anlage der Verschlußmittel an die unteren Enden
der Heizwände 7 nicht verhindert werden kann. Letzteres ist ohne weiteres möglich,
wenn z. B. als Verschlußvorrichtungen für die Kokskammern schwenkbare Klappen benutzt
werden.
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Die Auseinanderspreizung der Heizwände 6 erfolgt beim dargestellten
Ausführungsbeispiel durch Drehhebe169 (Fig. i), welche an seitlichen Zapfen 71 der
Heizwände angreifen und auf grellen 72 sitzen, die in den Wänden 2 und 3 gasdicht,
z. B. unter Verwendung von Stopfbuchsen, gelagert sind. An den äußeren Enden besitzen
diese Wellen 72 Arme 73, an denen Zugstangen 74 angreifen, die sich in festen Führungen
75 bewegen. Diese Zugstangen können mit ihrem oberen Ende 76 von einem von einem
Arbeitszylinder angetriebenen Antriebsglied 77 gehoben und gesenkt werden, wobei
die Heizwände in die Spreizstellung geführt bzw. aus dieser zurück in die Arbeitsstellung
gebracht werden. Der Arbeitszylinder und das Antriebsglied 77 sind zweekmäZig an
der Füllmaschine 32 angebracht, und vermittels Klauen 78 werden die jeweils der
Stellung der Füllmaschine 32 entsprechenden Stangen 74 mit der Antriebsvorrichtung
gekuppelt.
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Um bei Undichtigkeiten der Stopfbuchsenabdichtungen oder anderer Stellen
des Schwelraumes die Schwelgase nicht nach außen treten zu lassen, wird der Schwelraum
i, aus welchem die Schwelgase durch eine Öffnung 79 (Fig. 2) abgenommen werden,
in an sich bekannter Weise unter einem Unterdruck gegenüber der Außenluft gesetzt,
was durch entsprechende Einstellung des die Schwelgase absaugenden Gebläses erfolgt.
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In gleicher Weise wird auch das gesamte System der Heizgasführung
unter Unterdruck gegenüber der Außenluft gehalten, so daß die heißen Gase nicht
durch undichte Stellen insbesondere der Stoffbuchsen an den Enden der Rohrstutzen
1.4 und 15 nach außen zu treten vermögen. Der Druckzustand in den einzelnen Teilen
der Anlage ist aus der schematischen Darstellung der Fig. 5 ersichtlich. Die eingetragenen,
mit einem Kreis umgebenen Ziffern bedeuten den betreffenden Druck in Millimeter
Wassersäule. Die Heizgase werden durch einen Brenner 81 angeheizt und gelangen über
einen Kanal 82 in den Verteilungskanal 12, über die Heizwände 6 und den Sammelkanal
17 in einen Saugkanal 83 und von hier zum Gebläse 8:4, das sie in den Druckraum
85 schickt. Die überschüssigen Abgase aus dem System werden durch Kaminwirkung abgezogen,
und zwar wird gleichzeitig der gesamte Druckzustand in dem System dadurch geregelt,
daß der Kamin 86 am Druckkanal 85 zwischen dem Gebläse 84. und dem Brenner 81 angeschlossen
ist. Am oberen Ende des Kammes herrscht Atmosphärendruck, am unteren Ende ein durch
die Auftriebswirkung des Kamines verringerter Druck, so daß auch auf der Druckseite
des Gebläses ein Unterdruck von etwa 5 mm WS vorhanden ist und bei einem Gesamtwiderstand
von 55 min WS gegen die Heizgasumwälzung auf der Saugseite des Gebläses ein Unterdruck
von 6o mm herrscht.
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Die durch die Zwischenwände 8 (Fig. r) abgeteilten Heizzüge im Innern
der Heizwände bestehen, wie gesagt, aus drei Heizzugspaaren, die je einen absteigenden
Ast 9 besitzen, in welchen das Heizgas oben eintritt, und einen absteigenden Ast
i i, aus welchem es oben austritt. An der Austrittsstelle ist das Heizgas wesentlich,
und zwar um etwa 5o°, gegenüber der Eintrittsstelle abgekühlt; aber da bei der beschriebenen
Heizzugsführung jeweils eine Stelle hoher Temperatur neben einer Stelle niedriger
Temperatur gelegt ist, ist die gemeinsame Wärmeabgabe nebeneinanderliegender Heizzugsstellen
eines Heizzugspaares an allen Stellen der Heizwand nahezu gleich. Tatsächlich ist
nun der Wärmeübergang in dem oberen Teile der Heizwand etwas größer als am unteren
Teile. Dies liegt daran, daß der Wärmeabfall, also auch die Wärmeabgabe des Heizgases,
nicht' nach einer geraden Linie erfolgt, sondern nach einer Kurve, die nach unten
ausgebogen ist, weil ja die Wärmeabgabe abhängig vom Wärmegefälle ist, das sich
mit abnehmender Heizgastemperatur verringert. Will man eine absolut gleichmäßige
Temperatur an allen Stellen der Heizwand erzeugen, so kann man dies dadurch erreichen,
daß man die Wärmeabgabe an den unteren Stellen durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
des Heizgases, also Verringerung der Durchschnittsquerschnitte, erhöht. Dies geschieht
nach dem dargestellten Ausführungsbeispiele zweckmäßig dadurch, daß man in die aufsteigenden
Äste i i Stangen io einhängt, die in gewissen Abständen mit Drosselplatten 2o versehen
sind, die in entsprechender Weise den Querschnitt der aufsteigenden Äste i i der
Heizzüge an den betreffenden Stellen mehr oder weniger verkleinern und die Strömungsgeschwindigkeit
und daher die Wärmeabgabe der Heizgase vergrößern.
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Der Gedanke, die Heizmittelzu- und -abführung durch fest mit der Heizwand
verbundene Rohrstutzen zu bewirken, in denen die Heizwand selbst für ihre die Auseinanderspreizung
bewirkende Bewegung gelagert ist, läßt mancherlei Abwandlungen in
der
Ausführungsform zu. Es ist z. B. ohne weiteres möglich, die Rohrstutzen auch an
anderer Stelle als am oberen-Ende der Heizwand anzuordnen. Z. B. können sie auch
in an sich bekannter' Weise, wie in Fig. 6 gezeigt, in einer senkrechten Achse liegen,
um welche die Wand geschwenkt wird, so daß sie durch obere und untere Begrenzungswände
des Schwelraumes hindurchtreten. Statt der Schwenkung der Heizwand um die Achse
der Rohrstutzen kann auch eine Verschiebung stattfinden, etwa gemäß der Anordnung
nach Fig. 7 und 8, bei der die hohlen Heizwände 6 die Form von Kreisausschnitten
besitzen und die zwischen ihnen liegenden Kokskammern 7 dadurch verbreitert werden,
daß die Heizwände nach außen geschoben werden. Die Verteilungs- bzw. Sammelkanäle
12, 17 sind hierbei ebenfalls durch an den Heizwänden fest sitzende Rohrstutzen
14, 15 angeschlossen. Letztere vollführen aber bei der Auseinanderspreizung der
Wände keine Schwenkbewegung, sondern eine Verschiebung längs ihrer Achsen.
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Bei allen ins Auge gefaßten Ausführungsbeispielen können die Rohrstutzen
statt der Durchleitung von Heizgasen auch zur Durchleitung von Heizmittelleitungen
dienen, die z. B. im Innern der Heizwände angeordnete Gasbrenner mit Gas und Luft
versorgen. Selbstverständlich können ferner weitere, nicht der Lagerung der Heizwand
dienende und für die Zu- und Ableitung von Heizmitteln bestimmte Anschlüsse an der
Heizwand vorgesehen sein, vgl. z. B. die Brenneranschlüsse 87 in Fig. 6.