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Sonde für Hochöfen Zur Feststellung der Füllhöhe eines Hochofens werden
in allgemeinen von oben her in den Ofen lange Stangen eingefiillrt. mit denen die
jeweilige Höhenlage des Beschikungsgutes an einer oder mehreren Stellen abgetastet
wird. Bekanntlich ergeben sich aber bei einer solchen Anordnung verschiedene betriebstechnische
Mängel, die vor allem in der erfahrungsgemäß praktisch nicht durchzuführenden vollkommenen
Abdichtung der Sondenstangen bei gleichzeitig ausreichender Bewegungsmöglichkeit
in einer Gleitstopfbuchse sowie inz Verzundern, Verbiegen, z. B beim Absenken nach
einer neuen Begichtung, und damit verbundenem Hängenbleiben derselben bestehen.
Die Folgen sind dann einerseits Entweichen der Gichtgase und dadurch Gefahrdung
des Bedienungspersonals auf der Gichtbühne, andererseits fehlerhaftes Anzeigen und
sogar Betriebsstörungen, etwa durch Scilriß beim Hochzichen der Stangen. Diese Schwierigkeiten
verden noch größer, wenn es sich um einen Druckhocloofen handelt.
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Man hat auclo schon kürzere Sondenstangen verwendet, die von der
Seite her in schräger Richtung durch die Ofenwand auf das Beschickungsgut abgesenkt
und nach dem abtasten jeweils sofort wieder durch ein Gegengewicht aus dem Innenraum
des Ofens herausgezogen werden. Diesee Maßnahme kommt jedoch. abgesehen von der
auch dal)ei vorhendenen Schwierigkeit einer genügenden Abdichtung an der Durchführungsstelle.
allenfalls bei ganz geringen Höhenunterschieden zwischen der obersten und der untersten
Lage der (licht in Betracht. tuch durch eine ebenfalls bereits vorgeschcne Wasserberieselung
der oberhalb des Ofenschachtes in einem besoonderen Führungsrohr gelagerten Sondenstange
werden die genannten Schwierigkeiten grundsätzlich nicht behoben.
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Weil bischer noch keine einwandfreie Lösung für die Anordnung und
Bedienung der Sondenstangen gefunden werden konnte, ist man ferner schon auf andere
Methoden zum Feststellen der Füllhöhe in Schachtöfen durch Druckmessung oder auf
optischem
M'ege ausgewichen. Im Gegensatz dazu soll im vorliegenden
Zusammenhang das an sich zuverlässige und überkommene rein mechanische Abtasten
des Beschickungsgutes grundsätzlich beibehalten werden.
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Jedoch werden alle bisher unvermeidbaren Nachteile dadurch beseitigt,
daß erfindungsgemäß an Stelle der starren Sondenstangen ein an einer Kette o. dgl.
hängendes Belastungsgewicht verwendet und durch dieses ein Drehmoment erzeugt wird,
das auf eine an ihrer Durdiführungsstelle mittels einer Drehstopfbuchse abgedichtete
Welle nach außen übertragen wird, wo die jeweilige Lage des Belastungsgewichtes
an beliebiger Stelle durch ein geeignetes Gerät angezeigt und/oder registriert wird.
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Besondere Einzelmerkmale der Erfindung sind aus der nachstehenden
Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung zu ersehen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt, Abb. 2 eine Stirnansicht und Abb.
3 eine Einzelheit der Vorrichtung im Schnitt nach der Linie III-III in Abb. I; außerdem
sind in Alib. 4 die bei verschiedenen Lagen der Sonde herrschenden Kräfteverhältnisse
graphisch aufgetragen. im oberen Teil eines Hochofen ragt durch die Seitenwand I
das an dieser befestigte und abgedichtete Gehäuse 2 der Sonde in das Schachtinnere
hinein. In dem Gehäuse ist die mit einem Elektromotor 3 über ein Schneckengetriebe
4, 5 und eine Kupplung 6, 7 in Verbindung stehende Welle 8 gelagert. die an ihrem
schachtseitigen Ende durch eine Drelistopfl>uchse g hindurchgeführt ist und hinter
dieser eine Kettentrommel 10 trägt. Die Trommel 10 dient zum Auf- und Abwinden einer
Kette 11, <lie mit ihrem einen Ende an der Trommel befestigt ist und an deren
anderem Ende ein kugelförmiges Belastungsgewicht 12 hängt.
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Die mit dem Elektromotor zwangsläufig verbundene Kupplungshälfte
6 ist mit einem Kupplung4>olzen I3 und einem zweipoligen Kontaktstift 14 versehen.
Die auf der Welle 8 angeordnete Kupplungshälfte 7 trägt einen Kupplungsbolzen 15.
in dem eine Stabfeder 16 eingeklemmt ist, und eine ebenfalls eingeklemmte Kontaktlamelle
I7.
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Weitere Einzelheiten sind das an den Kontaktstift 14 angeschlossene
zweiadrige Stromkabel I8 und ein mit der motorseitigen Kupplungshälfte 6 verliuiidener
Kettentrieb 19 O. dgl., durch den ein nicht dargestelltes Anzeige- oder Registriergerät
lietätigt wird.
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Die Steuerung der Vorrichtung zur Ausführung der lSewegungen »Sonde
absenken« oder »Sonde hochfahren« erfolgt, wie allgemein üblich, über elektrische
Befehlsschalter, die entsprechend den Erfordernissen des Begichtungsprogramms wi
rksam werden. Sie sind entweder in die Fahrbahn des Begichtungswagens eingebaut
oder mit dem Windwerk der Aufzugsmaschine mechanisch gekuppelt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Sondenvorrichtung ist folgendermaßen:
In der Ausgangsstellung nach Abb. I werden der noch stillstehende Elektromotor und
die mit ihm über das Getriebe zwangsschlüssig verbundene Kupplungshälfte 6 durch
die aufsitzende Bremse am Drehen gehindert. Das Gewicht 12 befindet sich in seiner
oberen Endlage und hängt frei an der Kette 1 1. Es erzeugt hierdurch ein Drehmoment,
das sich über Kettentrommel to, Welle 8 und Kupplungshälfte 7 auf die im Kupplungsbolzen
15 an einem Ende eingespannte Feder I6 überträgt, wobei letztere sich mit ihrem
freien Ende gegen deii Kupplungsbolzen I3 der in ihrer Lage festgehaltenen Kupplungshälfte
6 anlegt. Die Elastizität der Stabfeder I6 ist so bemessen, daß diese durch das
vom Gewicht 12 erzeugte Drehmoment aus ihrer Einspannlage abgebogen wird. Das Drehmomeiit
wirkt, vom Schachtinnern her in axialer Richtung auf die Vorrichtung gesehen, entgegen
dem Uhr zeigersinn. Durch das Ausweichen der elastischen Feder I6 findet ein gegenseitiges
Verdrehen der beiden Kupplungshälften statt, und zwar so weit. bis die Lamelle I7
sich auf den Doppelstift 14 auf gelegt und an dieser Stelle den Stromkreis für den
Motor geschlossen hat.
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Erhält nun die Vorrichtung über einen vorerwähnten Befehlsschalter
das Kommando »Sonde senken«, so ist der Stromkreis allseitig geschlossen, und der
Motor läuft bei gleichzeitigem Lösen der Bremse 20 im Senksinne an. Das Gewicht
12 senkt sich und setzt sich schließlich auf die Beschickungssäule im Schachtinnern
auf. Sobald das Gewicht 12 aufliegt und kein Drehmoment mehr erzeugt, richtet sich
die Feder 16 wieder zu ihrer ursprünglichen geraden Form auf; daher findet wiederum
ein gegenseitiges Verdrehen der beiden Kupplungshälften statt, aber im entgegengesetzten
Sinne. wodurch der Kontakt zwischen Lamelle I7 unrl Doppelstift 14 unterbrochen
wird. Der Motor wid hierdurch stromlos und durch die einfallende Bremse sofort zum
Stillstand gebracht.
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Beim Absinken der Beschickungssäule, ent sprechend dem fortschreitenden
Abl>rand, hängt das Gewicht 12 bald wieder frei an der Kette 11, und die Vorrichtung
tritt wieder in Tätigkeit, und zwar so lange, wie durch den Behelfsschalter das
Kommando »Sonde senken« gegeben wird bzw. bis das Gewicht 12 seine tiefste Lage,
d. h. den tiefsten Meßpunkt erreicht hat. Die Anzeige der Ofentiefe erfolgt hierbei
in bekannter Weise, z. B. durch ein elektrisches Gerät, welches mit der Vorrichtung
mechanisch gekuppelt und auf die Trommelumdrehungen abgestimmt ist.
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Damit die Sonde nicht durch das in das Ofeninnere stürzende Gichtgut
beschädigt wird, erhält die Vorrichtung durch den Behelfsschalter kurze Zeit vor
jeder neuen Ofenbeschickung das Kommando »Sonde auf«. Bei diesem Kommando wird die
Kontakteinrichtung 17, 14 überbrückt, der Motor durch besondere Leitungen im Hubsinne
an Strom gelegt, die Bremse 20 gelöst, das Gewicht 12 in seine Ausgangsstellung
gehoben und die Vorrichtung über einen Endschalter zum Stillstand gebracht, wobei
die Haltebremse wieder einfällt.
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Gegebenenfalls kann man statt des stufenartig
unterbrochenen
Absenkens auch ein kontinuierliches Absenken des Belastungsgewichtes vorsehen.
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Dann wird der Motor bei seinem durch das erste Auflegen des Belastungsgewichtes
erfolgten Ausschalten nnicht sogleich vollkommen abgebremst, so daß er im Leerlauf,
also ohne jeweils wieder eingeschaltet zu werden. im Sinne einse ständigen Aufliegens
des Belastungsgewichtes der nach Maßgabe des Abbrandes im allgemeinen fortgesetzt
absinkenden Füllhöhe des Ofens folgen kann.
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Allerdings ist auch in diesem Falle durch einen antsprechenden inneren
oder geeigneten äußeren Reibungswiderstand dafür zu sorgen, daß die Motorwelle nicht
unter dem Einfouß des Kettengewichtes allein in Bewegung gesetzt wird. wodurch sich
falsche Anzeigen ergeben würden. Andererseits muß, wenn die vorbeschriebene Anordnung
und Wirkungsweise der Kupplung beibehalten werden sollen, der Reibungswiderstand
des Motors voen einem etwas geringeren als dem durch vollkommen freies Hängen des
Belastungsgewichtes bewirkten Drehmoment überwunden werden, um ein jeweiliges Wiedereinschalten
des Motors zu vermeiden.
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Eine weitere Ausfuhrungsmöglichkeit besteht darin. den Motor während
des Absenkens des Belastungsgewichtes überhaupt nicht einzuschalten. sondern von
Anfang an im Leerlauf folgen zu lassen. Dann hat die Kupplung lediglich die Aufgabe
einer elastischen Verbindung zwischen Motor und Belastungsgewicht, wobei ihre Kontakteinrichtung
entbehrlich ist.
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Das Gewicht der Kugel 12 muß größer sein als das Gewicht der kette
11 oder eines entsprechenden Drehtseiles bei größter abgewickelter Länge.
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Anderenfalls würde nämlich, da ja das von der Kugel in ihrer oberen
Endlage. also praktisch dem Kugelgewicht allein ausgeübte Drechmoment zu einer die
Kontaktgabe ermöglichenden Deformierung der Stabfeder ausreichen muß. dieser Zustand
auch eintreten, wenn die Kkugel nahe ihrer unteren Endlage sich aufsetzt und nur
das Gewicht der Kette für die Größe des Drehmomentes maßgebend ist. Diese Verhältnisse
sind zum besseren Verständnis in Abb. 4 graphisch veranschaulicht. Die Ab szissenachse
stellt den Weg des Belasstungsgewichtes 12 dar. wobei der Nullpunkt seiner oberen
Ednlage entspricht, während in der Ordinatenrichtung die jeweils ausgeübten Drehmomente
aufgetragen sind. Die waagerechte. parallel zur Abszissenachse verlaufende Gerade
a stellt das in jeder Lage gleichbleibende Gewicht der Kugel 12 dar, die im Nullpunkt
beginnende, etwas schräg ansteigende Gerade b das mit zunehmender Ablauflänge proportional
größer werdende Gewicht der Kette 11.
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In Wirklichkeit wird nun das Drehmoment durch die jeweilige Summe
beider Gewichtre bestimmen. es entspricht also der Geraden c.
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Theoretisch mußte das Belastungsgewicht in seiner oberen Endlage
sich in Höhe der Welle 8 be finden, wenn dabei das Gewicht der Kette gleich Null
sein soll. Das besagt aber nur. daß nach den praktisch in Betracht kommenden Verhältnissen.
wie sie etwa in Abb. 1 dargestellt sind. genau ge nommen schon für die nach Abb.
4 in der Ordinaten- -achse liegende obere Endlage ein geringer Gewichtsanteil für
die Kette vorgesehen werden müßte. Dieses kann jedoch außer acht gelassen werden,
zumal dadurch grunsätzlich nichts geändert i rd. W Wichtig ist dagegen, und das
soll auch vor allem durch die Darstellung der Abb. 4 zuin Ausdruck kommen, daß aus
dem bereits erwähnten Grunde immer, also auch bei größter Absenkung der Kugel oder
eines anderen. an ihrer Stelle verwendeten Belastungskörpers, ein gewisser Gewichtsüberschuß
dieses Körpers gegenüber dem auf das Drehmoment sich auswirkenden Gewicht der Kette
oder eines entsprechenden Drahtseiles vorhanden ist. I)er Abstand d darf also nicht
zc klein oder gar Null werden.
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Der Vorteil der neuen Sondenvorrichtung gemäß der Erfindung besteht
vor allem in ihrer unbedingten Betriebssicherheit. Durch das Vermeiden einer starreil
S Sondenstange und ihr Ersetzen durch einen derartigen Körper, der seinerseits während
des freien II illgens vermöge eiiies durch sein Gewicht ausgeübten Drehmomentes
einerseits ein Abwinden der Trommel. andererseits einen sofortigen Stillstand dersellien
bei seinem Auflegen bewirkt, ist eine stets genaue Messung und cl Anzeige oder sonstige
Registrierung der jeweiligen Füllhöhe im Schach@-ofen gewährleistet. Dazu kommt
die einwandfreie Abdichtung an der Gehäusedurchführung der Trommelwelle mittels
einer an sich bekannten und bewährten Drehstopfbuchse, deren Anwendungsmöglichkeit
im vorliegenden Zusammenhang aber bisher nicht erkannt worden war. Zweckmäßig füllt
die Drehstopfbuchse zunächst nicht ganz ill axialer Richtung den für sie vorgesehenen
Ringraum ausm bis durch das Einlaufen der unter dem inneren Überdruck des Ofens
stehenden Kettentrommel eine zwischenliegende Dichtung allmählich etwas zusammengepreßt
und dadurch eine noch größere Sicherheit gegen das Austreten von Gichtgasen an dieser
Stelle erreicht ist.
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Das in den Schachtofen hineinragenden Gehäuse ist im übrigen so ausgebildet,
daß sein Inneres und damit auch die in ihm gelagerte Welle durch natürliche oder
künstliche Belüftung wirksam gekühlt werden. Der auf einer Konsole des Gehäuses
angeordnete Motor, das Schneckengetriebe sowie der Antrieb für das an geeigneter
Stelle vorzusehende Fernanzeigegerät befinden sich außerhalb des Ofens und sind
damit ohnehin keinen schädlichen Wärmeeinflüssen o. dgl. ausgesetzt. Schließlich
bleibt noch zu erwähmen, daß derartige Vorrichtungen in belieliiger Verteilung an
mehreren Stellen des Ofenumfanges angeordnet werden können.