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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Einblasen von vorerhitzter Luft in einen Schachtofen,
wobei diese Vorrichtung aus mehreren rohrförmigen
Bauteilen besteht, die mit einer feuerfesten Auskleidung
versehen sind und auf der einen Seite über ein
Kniestück, ein Düsenrohr und eine Düse mit der Wand des Ofens
verbunden sind, und auf der anderen Seite mit einer
kreisformigen Haupt-Rohrleitung verbunden sind, die um
den Ofen herum angeordnet ist und über eine Anlage, die
ein Gebläse, mehrere Cowpers und eine Mischkammer
aufweist, mit vorerhitzter Luft versorgt wird.
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Eine Vorrichtung dieser Art, die gewohnlich unter
dem Namen "Windstock" bekannt ist, wurde bereits in dem
US-Patent 3766868 beschrieben. Diese Windstöcke sind in
relativ großer Anzahl um das untere Ende eines Ofens, zum
Beispiel eines Hochofens, herum angeordnet, um heiße Luft
in den Ofen einzublasen, damit der Verbrennungs- und
Reduktionsprozeß in dem Ofen aufrechterhalten wird. Dazu
wird die Luft bei einer Temperatur von ungefähr 1200ºC
oder darüber eingeblasen, wobei die Erhitzung auf diese
Temperatur in Lufterhitzern erfolgt, die gewöhnlich
"Cowpers" genannt werden. Angesichts dieser hohen
Temperatur der durch die windstöcke strömenden Luft
müssen diese Windstöcke mit einer dicken, feuerfesten
Auskleidung versehen sein, und zwar einerseits, um
Wärmeverluste
zu vermeiden, und andererseits, um die äußere
metallische Banzerung vor der Wärmestrahlung und der
hohen Temperatur der Luft zu schützen. Die große Dicke
dieser feuerfesten Auskleidung wirkt sich jedoch
ungünstig auf den Herstellungspreis der Windstöcke aus,
und erhöht außerdem ihr Gewicht und ihre
Gesamtabmessungen. Trotz verschiedener Versuche konnte bisher
keine vorteilhaftere Alternative verwirklicht werden.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen neuen
Windstock vorzusehen, dessen feuerfeste Auskleidung bei
mindestens gleicher Leistungsfähigkeit dünner als die
Auskleidung der bekannten Windstöcke ist.
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Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung von der in dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art
vorgeschlagen, die durch Kühlschlangen gekennzeichnet ist,
die in die Masse der feuerfesten Auskleidung eingebettet
sind und mit Kühlluft versorgt werden, die in der
gleichen Richtung wie die vorerhitzte Luft strömt. wobei
der Auslaß der Kühlschlangen in den inneren Kanal mündet,
der die vorerhitzte Luft befördert.
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Diese Kühlschlangen erstrecken sich vorzugsweise
von dem Gebiet der kreisförmigen Rohrleitung bis in das
Düsenrohr.
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Diese Kühlschlangen, die aus Kupferrohren bestehen
können, sind vorzugsweise in mehrere, voneinander
unabhängige Abschnitte unterteilt, von denen jeder in den
inneren Kanal mündet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist die
Vorrichtung Mittel auf, die ermöglichen, daß für die
durch die Kühlschlangen strömende Kühlluft mindestens ein
Teil der kalten Luft genommen wird, die zur Regelung der
Temperatur der vorerhitzten Luft von dem Gebläse nach der
Mischkammer befördert wird. Anders gesagt, die kalte
Luft, die vorher in die Mischkammer befördert wurde, um
die Temperatur der in den Cowpers vorerhitzten Luft zu
regeln, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
zumindest teilweise, innerhalb der Windstöcke mit der
vorerhitzten Luft gemischt, um den gleichen
Temperaturregeleffekt zu erhalten. Es ist also nicht erforderlich,
ein zusätzliches Gebläse vorzusehen, um die Kühlschlangen
des erfindungsgemäßen Windstocks mit Luft zu versorgen.
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Weitere Besonderheiten und Merkmale ergeben sich
aus der Beschreibung einer nachstehend zur
Veranschaulichung wiedergegebenen vorteilhaften Ausführungsform,
wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
wird, die Folgendes darstellen :
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Die Figur 1 ist ein schematischer vertikaler
Schnitt eines Windstocks gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die Figur 2 ist ein Blockschema, das die Versorgung
der Kühlschlangen des windstocks veranschaulicht.
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Der in der Figur 1 dargestellte Windstock weist ein
geradliniges, rohrförmiges Bauteil 10 auf, dessen oberes
Ende auf einem Rohrstutzen 12 gelenkig gelagert ist, der
an die kreisförmige Rohrleitung (nicht dargestellt)
angeflanscht ist, und dessen unteres Ende auf einem
Rohrstutzen 14 gelenkig gelagert ist, der an dem oberen Ende
eines Kniestücks 16 angeflanscht ist, dessen
entgegengesetztes Ende an einem Düsenrohr 18 befestigt ist. Die
Spitze dieses Düsenrohrs 18 ist über ein Kugelgelenk mit
einer Düse verbunden, durch die die vorerhitzte Luft in
den Ofen (nicht dargestellt) eingeblasen wird. Die
Gelenke auf beiden Seiten des Rohrstutzens 10 können auf
an sich bekannte Weise durch Kardankupplungen 22, 24
verwirklicht werden, die zur Abdichtung mit
Balgkompensatoren 26, 28 versehen sind.
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Alle Bauteile des Windstocks weisen eine feuerfeste
Auskleidung 30 auf, die auf die innere Seite einer
äußeren metallischen Panzerung 32 aufgebracht ist. Diese
feuerfeste Auskleidung 30 legt also den Kanal 34 fest, in
dem die vorerhitzte Luft durch den Windstock stromt.
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Diese feuerfeste Auskleidung 30 erfüllt die doppelte
Funktion, einerseits die Wärmeverluste der durch den
Kanal 34 strömenden, vorerhitzten Luft zu vermeiden, und
andererseits die metallische Panzerung 32 vor zu hohen
Temperaturen zu schützen.
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Gemaß der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlung
der feuerfesten Auskleidung 30 mit Hilfe von
Kühlschlangen 36 vorgesehen, die in unmittelbarer Nähe der
Panzerung 32 in die Masse der Auskleidung 30 eingebettet
10 sind. Die Funktion Schutz und Isolierung der Panzerung
32, die bei den bekannten Windstöcken von der feuerfesten
Auskleidung erfüllt wird, wird also bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest teilweise von den
Kühlschlangen 36 erfüllt, wobei die Dicke der feuerfesten
Auskleidung 30 wesentlich verringert werden kann, da die
von den Kühlschlangen gebildete Isolierung infolge der
Strömung der Luft dauernd regeneriert wird.
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Die Kühlschlangen 36 können aus Kupferrohren mit
einem Innendurchmesser von 1 bis 2 cm bestehen.
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Um eine wirksame Kühlung sicherzustellen, wird der
Kühlkreis vorzugsweise von mehreren, voneinander
unabhängigen Abschnitten, im vorliegenden Fall von drei
Abschnitten, gebildet, wobei der erste Abschnitt 36a in
dem geradlinigen Abschnitt des Windstocks, der zweite
Abschnitt 36b in dem Kniestück, und der dritte Abschnitt
36c in dem Düsenrohr 18 angeordnet ist. Jeder der
Kühlabschnitte 36a, 36b, 36c weist einen Einlaß E und einen
Auslaß S für das Kühlfluid auf, das folglich in der
gleichen Richtung wie die vorerhitzte Luft strömt. Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Kühlmittel
kalte Luft von der Anlage zur Erzeugung der vorerhitzten
Luft verwendet, wobei diese Kühlluft in dem Windstock mit
der vorerhitzten Luft gemischt wird, um die Temperatur
der vorerhitzten Luft zu regeln. Aus diesem Grunde münden
alle Auslässe S der drei Kühlabschnitte in den Kanal 34.
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Die Versorgung der drei Kühlabschnitte eines
Windstocks
40 ist in der Figur 2 schematisch dargestellt. Die
Kennziffern 42 und 44 bezeichnen eine Batterie von
Cowpers, bei denen die von einem Gebläse 46 kommende
kalte Luft auf an sich bekannte Weise bis auf die
erforderliche Temperatur erhitzt wird. Dabei ist
anzumerken, daß der Begriff "kalte Luft" ein relativer
Begriff ist, da die "kalte" Luft infolge der Erhitzung in
dem Gebläse 46 bereits eine Temperatur von ungefähr 100ºC
hat. Da die Luft bei einer ganz bestimmten Temperatur von
ungefähr 1200ºC, die so konstant wie möglich sein soll,
in den Ofen eingeblasen wird, muß die vorerhitzte Luft,
die die Cowpers 42 und 44 verläßt, eine höhere Temperatur
haben. Außerdem ist es nicht möglich, in den Cowpers 42,
44 Luft von konstanter Temperatur zu erzeugen, und daher
wird in ihnen Luft von höherer Temperatur erzeugt, damit
die Temperatur dieser Luft durch geregelte Mischung mit
kalter Luft in einer Mischstation 48 auf den
erforderlichen Wert gebracht werden kann. Diese kalte Luft wird
von dem Gebläse 46 über ein Regelventil 50 direkt nach
der Mischstation 48 befördert, wobei dieses Regelventil
50 die Strömungsrate der kalten Luft in Abhängigkeit von
der Temperatur der in die Mischstation einströmenden
vorerhitzten Luft regelt. Die vorerhitzte Luft wird dann
von der Mischstation 48 bei konstanter Temperatur über
eine Rohrleitung 52 weitergeleitet nach der kreisförmigen
Rohrleitung 54, die die Windstöcke 40 versorgt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird
vorgeschlagen, mindestens einen Teil der für die Mischkammer
48 bestimmten Luft zu verwenden, um die Kühlkreise des
Windstocks 40 zu versorgen. Die drei Kühlkreise werden
also über Rohrleitungen 56a, 56b, 56c zwischen der
Mischkammer 48 und dem Regelventil 50 an die Rohrleitung
angeschlossen, über die kalte Luft in die Mischkammer 48
befördert wird. Anders gesagt, die Regelung der
Temperatur der vorerhitzten Luft durch geregelte Zugabe
von kalter Luft erfolgt teilweise in der Mischkammer 48,
und teilweise innerhalb der Windstöcke 40. Die Kühlung
der Windstöcke 40 hat also keinen störenden Einfluß auf
die Temperatur der vorerhitzten Luft, und erfordert keine
zusätzlichen Gebläse. Es könnte sogar erwogen werden,
überhaupt keine kalte Luft mehr nach der Mischkammer 48
zu befördern, und die gesamte kalte Luft zur Regelung der
Temperatur der vorerhitzten Luft durch die Kühlkreise der
Windstöcke 40 zu leiten, und so die Regelung der
Temperatur ausschließlich innerhalb der Windstöcke
vorzunehmen.