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Vorrichtung zur Regelung der Durchflußmenge von Düsen für Öfen mit
Gasbeheizung oder zur Gaserzeugung, insbesondere Koksöfen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Regelung der Durchflußmenge von Düsen, für Ofen mit Gasbeheizung
oder zur Gaserzeugung, insbesondere Koksöfen, bei welcher die geregelte, insbesondere
gleichmäßige Verteilung der von oder nach einem Regenerator strömenden Heizgase
bzw. Luft oder Abgase aus einem Verteil- bzw. Sammelkanal über eine Mehrzahl von
quer zu diesem Karial liegenden, in der Mitte eingeschnürten Düsen erfolgt. Um eine
gleichmäßige Beaufschlagung der an einen solchen Kanal angeschlossenen Düsen herbeizuführen,
ist es erforderlich, den Durchflußwiderstand der in einer Reihe liegenden Düsen
nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit zu ändern. Um nun bezüglich der beiden gegenläufigen,
durch den Regeneratorbetrieb bedingten Strömungsrichtungen trotz des verschiedenen
Strömungsverlaufes eine geregelte Mengenverteilung des Mediums zu erreichen, ist
es bekannt, die einzelnen in ihrer Mitte eingeschnürten Düsen der Düsenreihe aus
zwei in diesem engsten Querschnitt aufeinandergesetzten Düsen von verschiedenen
Düsenprofilen ztt bilden.
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Ein besonderer Mangel aller bekannten Einrichtungen dieser Art ist
die fehlende Beei.nflußbarkeit der Durchflußmenge dieser Düsen, so daß beispielsweise
bei Änderung der Betriebsverhältnisse die Düsen ausgebaut und durch andere ersetzt
werden müssen. Die bekannten Regelungsmethoden sind die durch Veränderung des Düsenquerschnitts,
z. B. durch Querverschiebung eines Düsenteiles oder durch die in der Patentschrift
Nr. 683 686 beschriebenen
Drosselkörper oder die in Patentschrift
N r. 697 112 beschriebenen Regelglieder. Auch hier ist es notwendig, dieDrosselkörperoderRegelglieder
auszubauen und durch andere zu ersetzen, sofern eine andere Strömungseinstellung
notwendig wird. Sie kommen hier nicht in Betracht, weil jede Regelung bezüglich
einer Richtung zwangläufig die Strömungsverhältnisse der anderen Richtung beeinflußt.
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Erfindungsgemäß werden die Nachteile der bisherigen Anordnung dadurch
beseitigt, daß mindestens ein koaxial an der Düseninnenwand geführter Ringkörper
axialverstellbar angeordnet ist, derart, daß der Abstand einer im Bereich zwischen
engstem und größtem Düsenquerschnitt liegenden Stirnkante von der Düsenmündung veränderlich
ist. Dabei soll der Ringkörper vorzugsweise eine nur geringe Wandstärke besitzen
und mit seiner Außenwand an der Düseninnenwand in deren engstem Bereich schließend
geführt sein. Das heißt, daß der Außendurchmesser des Ringkörpers mit dein Innendurchmesser
der Düse an ihrer engsten Stelle ungefähr gleich ist, so daß der Ringkörper mit
dem hierdurch bedingten Laufsitz in der Düse bewegt werden kann. Dieser von der
Erfindung der Düse zugeordnete axialverstellbare Ringkörper bildet ein einfaches
Mittel, um ohne Auswechslung der Düse während des Betriebes die durch, die Düse
hindurchströmende Gasmenge zu verändern, und zwar verringert sich die Gasmenge um
so mehr, je weiter die Regelkante des Ringkörpers sich der Düsenmündung nähert.
Bei dieser Regelung findet also weder eine Veränderung des engsten Düsenquerschnittes
noch der Düsenmündung statt. Die Wirkung beruht auf einer Veränderung der Kontraktion,
die wiederum offenbar bedingt ist durch die Bildung von Wirbelfeldern unterschiedlicher
Größe in dem Raum zwischen der Ringkörperaußenwand und der Düsenwandung. Versuche
haben gezeigt, daß im Gegensatz zu den Verhältnissen bei den bisher bekannten Regelungsmethoden
durch diese axiale Verstellung des Ringkörpers keine merkliche Beeinflussung des
Strömungswiderstandes in umgekehrter Strömungsrichtung erfolgt, eine Erscheinung,
die im wesentlichen durch die verhältnismäßig kleinen Geschwindigkeiten des Mediums
bedingt ist, die bei derartigen Öfen vorhanden sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht in dem verhältnismäßig großen Regelbereich und der Möglichkeit einer feinstufigen
Veränderung der Gasmenge.
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Dabei derartigen Ofen im allgemeinen eine Regelung der Strömung in
beiden Richtungen notwendig ist, soll im Regelfalle beiden Mündungen der Düse je
ein Ringkörper zugeordnet sein, wodurch in weiten Grenzen eine Regelung in beiden
Richtungen unabhängig voneinander möglich ist.
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Eine zweckmäßige Bauart erhält man, wenn die Düse einen sich an den
erweiterten Ei.nströmkanal anschließenden zylindrischen Längenabschnitt zur Führung
des Ringkörpers erhält. Die Führung des Ringkörpers in der Düse kann in verschiedenster
Weise erfolgen. In jedem Falle ist es wichtig, daß der Riii.gkörper in jeder eingestellten
Lage festgestellt werden kann. Im allgemeinen genügt eine einfache Gleitführung,
doch ist auch eine Gewindeverbindung mit steilgängigem Gewinde denkbar. Zweckmäßig
wird die Verbindung zwischen Düse und Ringkörper so gewählt, daß mindestens der
letztere leicht ausgewechselt werden kann, wozu man in der Kanalwandung Öffnungen
vorsehen muß, die durch einen geeigneten Verschluß abgeschlossen werden können.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist vorzugsweise für solche Düsen
bestimmt, die in einem Horizontalkanal unterhalb der Regeneratoren angeordnet sind.
Es steht indessen nichts im Wege, diese Anordnung auch für Düsen zu verwenden, die
zwischen Regeneratoren und Heizzügen oder am Kopfende der Heizzüge angebracht sind.
Ein Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind die Horizontalkammeröfen für die Erzeugung
von Koks.
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Sowohl die Düsen als auch die Ringkörper können aus hitzebeständigem
Stahl, feuerfestem Stein oder feuerfestem Porzellan hergestellt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Fi.g. i zeigt einen Teil des Verteilerkanals und der an diesen anschließenden
Regeneratoren; Fig. a und 3 zeigen eine auswechselbar befestigte Düse im Längsschnitt
und in Draufsicht, und zwar in der Draufsicht die Düse allein ohne die beiden Ringkörper.
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Bei einem Horizontalkammerkoksofen erfolgt die Zuleitung der Heizgase
beispielsweise von einer Zuleitung aus über einen Verteilkanal und die an diesen
angeschlossenen Regeneratoren zu den Heizzügen. Die entstehenden Verbrennungsgase
werden von den Heizzügen aus einer zweiten Regeneratorgruppe zugeführt, welche über
düsenartig ausgebildete Bodenöffnungen mit einem Sammelkanal verbunden sind, welcher
parallel zu dem Verteilkanal verläuft, jedoch an einen zum Schornstein führenden
Kanal angeschlossen ist. Die Enden beider Kanäle bzw. die der weiteren Regeneratoren
der Ofenbatterie sind an beiden Enden über Steuervorrichtungen so mit der Zuleitung
bzw. dem Kanal verbunden, daß - z. B. nach halbstündiger Betriebsweise - durch Umschaltung
der Steuervorrichtungen die Kanäle mit der Zuleitung bzw. mit dem Rauchgasableitungskanal
verbunden werden. Die Kanäle bilden einmal den Verteilkanal, zum anderen den Sammelkanal
für die Abgase. In derselben Weise erfolgt über einen mit den Regeneratoren verbundenen
Verteilkanal die Zuführung der Luft. Auch dieser Luftzuführungskanal kann bei der
Änderung der Strömungsrichtung der :Medien zur Ableitung der Verbrennungsgase hinzugezogen
werden. Diese Art der Anordnung der Verteil- und Sammelkanäle und die Verbindung
derselben mit den Regeneratoren und Heizzügen sowie die Änderung der Strömungsrichtung
der Medien ist bekannt.
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Bei dem in Fig. z dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Decke
des Verteilkanals bzw. des Sammelkanals Düsen io angeordnet. Diese Düsen
können
in der Kanaldecke auswechselbar, z. B. mittels Bajonettverschluß, befestigt sein.
Unterhalb der Düsen ist in dem Mauerwerk i i eine öffnurig 12 vorgesehen, die mittels
des Deckels 13 verschließbar ist. Über diese Öffnung 12 erfolgt das Auswechseln
der Düsen io oder ihre Verstellung. Die Düsen sind so ausgebildet, daß von dem Verteilkanal
aus das Heizgas oder die Luft gleichmäßig auf sämtliche an diese Kanäle angeschlossene
Regeneratoren verteilt wird. Weiterhin sind dieDüsen so ausgebildet, daß auch durch
die Abgase sämtliche an einen oder mehrere Sammelkanäle angeschlossenen Regeneratoren
gleichmäßig beaufschlagt werden.
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Aus den Fig. 2 und 3 ist die Ausbildung der Düse io zu erkennen. Die
Düse, welche beispielsweise einen runden Querschnitt besitzt, ist an beiden Enden
kegelig oder bogenförmig erweitert. Der gegenüber der Mündung 14 kleiner bemessene
Querschnitt 15 ist über die Länge x der Düse, und zwar über einen mittleren Längenabschnitt
zylindrisch ausgebildet. In diesem zylindrischen Teil sind zwei Ringkörper 16 und
17 koaxial angeordnet und an den zylindrischen Teil der Diisenwand schließend, d.
h. anliegend, geführt. Die Ringkörper bestehen im wesentlichen aus einem Rohrstück,
dessen Außenkanten abgeschrägt sind. Die Schrägung verläuft bei dem einen Rohrende
von außen nach innen und an dem entgegengesetzten Rohrende von innen nach außen.
Die den Mündungen der Düse zugekehrten Stirnflächen der Ringkörper 16 und 17 bilden
Regelkanten 18. Durch die axiale Verschiebung der Ringkörper kann die Regelkante
18 jedes Ringkörpers innerhalb des Bereiches y in einem verschiedenen Abstand von
der Mündung 14 bzw. der Düse io eingestellt werden. Die Mittel zur Feststellung
der Ringkörper 16 können verschiedenartig ausgebildet sein und sind in der Zeichnung
nicht dargestellt.
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Bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Stellung der Ringkörper üben diese
auf das durchströmende Medium den geringsten Einfluß aus. Das die Düse passierende
Volumen des Mediums - unter Voraussetzung einer stets gleichbleibenden Strömungsgeschwindigkeit
- ist mithin das größte. Durch Verringerung des Abstandes der Regelkanten von der
Mündung 14 wird in Richtung des Pfeiles z die die Düse durchströmende Menge verringert.
Die Verstellung des Ringkörpers 17 derart, daß die Regelkante 18 näher zur Düsenmündung
i9 verschoben wird, regelt die Gasmenge, welche in Richtung des Pfeiles z i in die
Düse eintritt. In solchen Fällen, wo nur die Düse in einer Richtung vom Medium durchströmt
wird oder eine Regelung der Strömung in nur einer Richtung erforderlich ist, genügt
die Anordnung eines einzigen Ringkörpers in der Düse.
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Der Ringkörper hat eine geringe Wandstärke. Diese Ringkörper 16 bzw.
17 werden jeweils nach ihrem hinteren Ende 2o im Durchmesser allmählich konisch
vergrößert, und zwar vorzugsweise so, daß der größte Querschnitt dieser Ringkörper
etwa dem lichten Querschnitt des zylindrischen Teiles der Düse entspricht. Auf diese
Weise werden innerhalb der Düse Wirbelfelder, welche die Strömung beeinflussen können,
sehr gering gehalten. Die Ringkörper können an den Regelkanten 18 gleichfalls zugeschärft
werden. Die schlankkonische Abschrägung 21 der Außenwand dient gleichzeitig zur
Beeinflussung der Menge des einströmenden Mediums.
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An Stelle der in der Zeichnung dargestellten rhombischen Querschnittsform
der Wände des Ringkörpers kann auch eine andere Querschnittsform, z. B. eine trapezförmige,
gewählt werden. Auch ist es möglich, die Ringkörper unterschiedlich auszubilden,
ebenso die Form der beiden Düsenmündungen des gleichen Düsenkörpers. An Stelle der
Aufhängung der Düse mittels Nocken 22 kann auch eine andere Befestigungsart vorgesehen
werden.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß alle an den Sammel- oder
Verteilkanal angeschlossenen Düsen gleiche Form und gleiche Querschnitte erhalten
können, doch sind in besonderen Fällen auch Düsen verschiedenartiger Formen verwendbar.