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Brennschachtloser Winderhitzer Das Hauptpatent betrifft einen brennschachtlosen
Winderhitzer mit unterer Beheizung des als Wärmespeicher dienenden und üblicherweise
als Gitterwerk ausgebildeten Besatzes. Im Unterbau unterhalb des Besatzes ist eine
Mehrzahl von parallel zueinander liegenden, die Gestalt eines schmalen Hochrechteckes
aufweisenden Verbrennungskammern vorgesehen, deren Sohle eine Reihe von hintereinanderliegenden
Brennstellen enthält, denen zum Aufheizen des Gitterwerkes die Verbrennungsmittel,
Heizgas und Luft, in regelbarer Menge zugeführt werden. Vorzugsweise dienen zur
Zuführung der Verbrennungsmittel unterhalb der Verbrennungskammern und parallel
zu ihnen liegende Sohlkanäle im Bodenmauerwerk des Winderhitzers, von denen durch
von außen einsteilbare Schieber od. dgl. im Querschnitt regelbare Verbindungskanäle
zu den einzelnen Brennstellen führen. Ein besonderer Vorteil eines solchen Unterbrennerwinderhitzers
besteht in der gleichmäßigen Gas- und Windverteilung auf den ganzen Querschnitt
des Winderhitzers.
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Bei Unterbrennerwinderhitzern ruht das Gewicht des Besatzes auf dem
heißen Unterbau und muß voll der Unterkante des Besatzes auf die starken Tragwände,
zwischen denen die Verbrennungskammern liegen, übertragen werden. Es hat sich nun
gezeigt, daß hierfür die üblichen Stützgewölbe, die gleichzeitig zur Überbrückung
der Brennkammern dienen, wenig geeignet sind. In einem belasteten Gewölbe entstehen
schon bei normalen Temperaturen durch Zug- und Biegungsbeanspruchungen
erhebliche
Scheitelkräfte, die bei der Ausdehnung des Gewölbemauerwerkes infolge hoher Temperaturen
leicht die zulässigen Grenzen übersteigen und zu Zerstörungen führen können. Bei
Abkühlung sackt das Gewölbe unter der Last zusammen, und bei der Wiedererwärmung
treten die gefährlichen Scheitelkräfte in verstärktem Maße auf. Aus diesem Grunde
sind hochbelastete Gewölbe für Winderhitzer, die mit wechselnden und zeitweise sehr
hohen Temperaturen arbeiten müssen, nicht verwendbar. Erfindungsgemäß lassen sich
nachteilige Stützgewölbe vollständig dadurch vermeiden, daß die starken Tragwände
im Unterbau des Winderhitzers an ihrem oberen Ende kapitälartig in das durchbrochene,
tragende Zwischenmauerwerk unterhalb des Besatzes übergehen. Bei dieser Ausbildung
treten im Zwischenmauerwerk und in den Tragwänden fast nur senkrechte Druckbeanspruchungen
auf. Die gefährlichen Zug- bzw. Biegungsbeanspruchungen, -welchen das Mauerwerk
bekanntlich nicht gewachsen ist, sind praktisch nicht oder nur in ganz geringem
Maße vorhanden.
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Die Erfindung bezweckt weiter, die erwähnte gleichmäßige Gas- und
Windverteilung auf den ganzen Querschnitt des Winderhitzers mit noch größerer Sicherheit
zu erreichen als bei dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents. Bei einseitigem Abzug
des Heißwindes könnte es nämlich vorkommen, daß trotz der starken Drosselung durch
die Verengungen in der Brennkammer der Querschnitt des Winderhitzers im unteren
Teil etwas einseitig beaufschlagt wird. Das wird erfindungsgemäß durch. Anordnung
zweier einander gegenüberliegender Heißwinddurchtrittsöffnungen vermieden. Dabei
können dann die Heißwinddurchtrittsöffnungen im unteren Teil der starken Tragwände
vorteilhafterweise kleiner gehalten -werden.
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Bei der Unterbrennerbauart ist es aus Sicherheitsgründen notwendig,
bestimmte Höchsttemperaturen der Verbrennungsgase beim Aufheizen des Winderhitzers
nicht zu überschreiten. Das kann man nach dem Vorschlag des Hauptpatents in -wirksamer
Weise durch regelbaren Abgaszusatz zur Verbrennungsluft erreichen. Gegenüber der
Verbrennung mit größerem Luftüberschuß von beispiels-veise 70%, der an und für sich
auch zu einer Herabsetzung der Verbrennungstemperatur führen würde, hat das Zumischen
von Abgas zur Verbrennungsluft Vorteile. Es -wird der Abgasverlust kleiner, und
zwar um etwa 1,5% der insgesamt dem Winderhitzer zugeführten Wärmemenge, -wenn man
maximal mit etwa 28% Abgasrückführung arbeitet, gegenüber einem entsprechenden Luftüberschuß
von etwa 70%. Hierbei ist eine Endtemperatur der Abgase von zoo° C angenommen. Die
theoretische Verbrennungstemperatur beträgt bei Hochofengas bei luftsatter Verbrennung
mit kalter Luft etwa 1,¢5d° C und fällt mit zunehmendem Abgaszusatz bis auf etwa
115o° C. Die im praktischen Betrieb auftretenden Temperaturen liegen um etwa 5o
bis 15o° C unterhalb der theoretischen Verbrennungstemperatur. Es ist also mit der
Abgasrückführung möglich, die Betriebstemperaturen auf einer bestimmten Höhe zu
halten, über die sie auch bei noch so langer Betriebszeit nicht ansteigen.
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Voraussetzung hierfür ist eine gründliche Durchmischung von Abgas
und Verbrennungsluft. Diese wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an Stelle
des üblichen Abgaszusatzes in die Luftzuleitung in einem besonderen Mischapparat
vorgenommen. Ferner kommt es darauf an, diese Abgaszumischung sozusagen narrensicher
zu gestalten. Das läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß das Drosselorgan
in der Luftzuleitung und das Drosselorgan in der Abgaszuleitung so zwangsläufig
miteinander gekuppelt sind, daß bei jeder Stellung der Luftdrossel eine der Luftmenge
verhältnisgleiche Abgasmenge angesaugt wird. Ferner werden zweckmäßig das Gebläse
für die Verbrennungsluft und das Ansauggebläse für das Abgas von einem gemeinsamen
Motor angetrieben und in der Abgasansaugeleitung eine unter dem Einfluß des eigenen
Gewichtes und dem Unterdruck in der Abgasleitung vom Winderhitzer schließende Rückschlagklappe
eingebaut. Hierbei kann also das Gebläse für die Verbrennungsluft niemals allein
laufen und reine Luft mit hohem Sauerstoffgehalt fördern, vielmehr -wird den Brennern
immer eine durch Abgas verdünnte Luft zugeführt, welche die Verbrennungstemperatur
zwangsläufig je nach dem Verdünnungsgrad herabsetzt.
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Nach einem weiteren Vorschlag des Hauptpatents wird der Luftüberschuß
bei der Verbrennung durch einen Gemischregler auf einen geringsten Wert eingestellt
und gehalten. Das Luftgebläse braucht dementsprechend nur für eine verhältnismäßig
kleine Luftmenge bemessen zu -werden. Zum Ansaugen des Abgases, dessen Menge im
Höchstfall 6o % der Luftmenge beträgt, genügt ein noch kleineres Gebläse. Der gesamte
Kraftbedarf beider Gebläse ist daher nicht höher als der eines großen Gebläses für
die Förderung der Verbrennungsluft beim Betrieb mit hohem Luftüberschuß von etwa
700/0 ohne Abgaszusatz.
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Beim Unterbrennerwinderhitzer findet die Verbrennung der Heizmittel
in einer großen Anzahl von Einzelbrennern statt. Im Regelbetrieb erfolgt die Zündung
der Heizmittel an den heißen Wandungen der Brennkammern anstandslos. Dagegen müssen
beim Anheizen des Winderhitzers und nach Betriebs störungen, wenn die erforderliche
Temperatur im Mauer-verk nicht vorhanden ist, die einzelnen Flammen durch eine besondere
Vorrichtung gezündet werden. Dies geschieht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
zweckmäßigerweise auf elektrischem Wege, indem ein entsprechend bemessener, über
den Brennern angeordneter Widerstandsdraht aus hochhitzebeständigem Material zum
Glühen gebracht wird. Nach erfolgter Zündung kann man den elektrischen Strom, der
zweckmäßig mit niedriger Schutzspannung und hoher Stromstärke zugeführt -wird, wieder
abschalten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt
Abb. i einen senkrechten Querschnitt durch den übergangsteil
zwischen den Brennkammern und dem Besatz eines Unterbrennerwinderhitzers, Abb. 2
einen senkrechten Längsschnitt nach Linie A-A der Abb. i, Abb. 3 eine teilweise
im Schnitt gehaltene Ansicht der Winderhitzeranlage und Abb. 4 die dazugehörige
Draufsicht.
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Die kräftigen Tragwände 4 zwischen den Brennkammern 5 des Winderhitzers
i gehen nach oben hin in Einzelwände 47 über, die durch spaltartige Zwischenräume
52 getrennt sind. Mit 48 ist diejenige Höhenlage bezeichnet, von der aus die Einzelwände
47 sich kapitälartig verbreitern. Sie bilden zusammen mit den sich entsprechend
verjüngenden Enden 49 der Tragwände 4 das das Gitterwerk 3 tragende durchbrochene
Zwischenmauerwerk. In diesem angeordnete Querstege 5o, die parallel zu den Tragwänden
4 verlaufen, dienen zum Abstützen der Einzelwände 47. Durch Auskragungen 51 der
Tragwände 4 wird der lichte Querschnitt der Brennkammern 5 nach oben hin allmählich
so weit verengt, daß er in etwa dem durch die Räume 52 gebildeten Durchgangsquerschnitt
des Zwischenmauerwerks entspricht.
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Abb.3 läßt die beiden sich gegenüberliegenden Ableitungsstutzen 28
und 28' für den Heißwind erkennen, die in eine gemeinsame, mit einem selbsttätigen
Schieber 45 ausgerüstete Ableitung münden. In die Zuleitung 12 der Verbrennungsluft
ist eine Mischkammer 35 eingeschaltet, die über eine Zweigleitung 34 an die Abgasleitung
2i des Winderhitzers angeschlossen ist. Zwischen der mit dem Gemischregler
30 in Verbindung stehenden Staudüse 3, und der von dem Servomotor
3z des Reglers betätigten Drosselklappe 25, die sich beide, im Luftwege gerechenet,
vor der Mischkammer 35 befinden, ist in die Luftleitung 12 ein Gebläse 37 eingeschaltet.
Zum Antrieb dieses Gebläses und eines weiteren Gebläses 38, das Abgas in Zweigleitungen
34 drückt, dient ein gemeinsamer Motor 39. In den Ansaugstutzen des Gebläses 38
mündet die Leitung 23, die von der zum Fuchs 41 führenden Abgasleitung 21 abzweigt.
In die Ansaugeleitung 23 ist eine Rückschlagklappe 4o eingebaut, die unter dem Einfluß
ihres eigenen Gewichtes und bei nachlassendem Unterdruck den Abgasdurchtritt durch
Leitung 23 bis zum völligen Absperren entsprechend drosselt. Die vom Gebläse 38
zur Mischkammer 35 führende Abgasleitung 34, die eine Fortsetzung der Zweigleitung
23 bildet, enthält eine Drosselklappe 2@2, die durch eine Kuppelstange 33 mit der
Drosselklappe 25 der Luftzuleitung 12 in starrer Verbindung steht. Kurz vor ihrer
Einmündung in den Winderhitzer i enthalten die Heizgaszuleitung lo und die Luftzuleitung
12 je einen selbsttätigen Absperrschieber 44 bzw. 43.
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Der zum Blasen des Winderhitzers erforderliche Unterwind kann der
Leitung 21 durch eine mit Absperrschieber 42 ausgerüstete Leitung 36 zugeführt werden.
Der im Besatz 3 aufgeheizte Unterwind gelangt dann durch die Heißwindleitung zum
Hochofen.