EP0019252B1

EP0019252B1 - Mehrlochdruckdüse für Verkokungsöfen

Info

Publication number: EP0019252B1
Application number: EP80102609A
Authority: EP
Inventors: Carl-Heinz Dr. Dipl.-Chem Struck; Ralf Schumacher
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1979-05-19
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1982-05-05
Also published as: CA1170608A; JPS55160083A; AR221644A1; DE2920326A1; US4299356A; AU531196B2; ZA802940B; IN153569B; EP0019252A1; AU5847280A; DE2920326C2; BR8003085A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine flüssigkeitsbetriebene Mehrlochdruckdüse, die als Topf mit gelochtem Boden ausgebildet und in den Krümmer einzubauen ist, der bei Verkokungsöfen das Steigrohr und die Vorlage verbindet.
Durch den Krümmer, mittels dessen jede einzelne Ofenkammer an die Vorlage angeschlossen ist, wird nicht nur während des Betriebes der Ofen ammoniakhaltige Flüssigkeit eingeführt, die unter einem Druck von einigen bar steht, vielmehr benutzt man auch eine in den Krümmer eingebaute Düse dazu, während des Füllens der Öfen die sich dabei entwickelnden Gase durch den oberen Gassammelraum und das Steigrohr unter Anwendung sehr hohen Druckes mittels einer Düse in die Vorlage abzusaugen.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, durch die Gestaltung einer in der Fertigung sehr einfachen Düse und den Einbau einer solchen Düse im Krümmer eine Anordnung zu schaffen, die sich dadurch auszeichnet, dass bei Anwendung bestimmter höher Drücke und bestimmter, in der Zeiteinheit aufgegebener, als Treibmittel dienender Flüssigkeitsmengen maximale Gasmengen abgesaugt werden.
Aufgrund eingehender Versuche wurde gemäss der Erfindung eine optimale Gestaltung einer solchen Mehrlochdruckdüse erzielt, wenn die Bohrungen der Düse in bestimmter Weise kegelstumpfförmig in Richtung des Flüssigkeitsdurchganges erweitert sind und das von der Düse erzeugte Strahlenbündel den Querschnitt des Krümmers erst an dessen Übergang in die Vorlage lückenlos ausfüllt.
Im Gegensatz zu zylindrischen Bohrungen, bei denen die austretenden Flüssigkeitsstrahlen erhalten bleiben, tritt bei der erfindungsgemässen kegelstumpfförmigen Gestaltung der Bohrungen eine Auflösung der Flüssigkeitsstrahlen nach dem Austritt aus der Düse ein, durch eine besonders hohe Gasmenge von der Flüssigkeit mitgerissen wird. Das Strahlenbündel, das die Düse erzeugt, soll sich derart erweitern, dass es erst am unteren Ende des Krümmers bei seinem Eintritt in die Vorlage den vollen Querschnitt ausfüllt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung seien erläutert im Zusammenhang mit den Abbildungen. Auf diesen stellen dar:

Figur 1 den Vorlage und Steigrohr verbindenden Krümmer mit der eingebauten Mehrlochdruckdüse,
Figur 2a und 2b sind senkrechte Schnitte durch die Achsen zweier Düsen mit unterschiedlicher Stärke des Bodens und daher auch unterschiedlicher Länge der diesen durchsetzenden Bohrungen,
Figur 3a ist eine schematische Darstellung der von oben gesehenen Düse mit einer Darstellung der Austrittsöffnung der Bohrungen auf der Wassereintrittsseite und der Wasseraustrittsseite,
Figur 3b ist ein senkrechter Achsschnitt durch die mit 7 Bohrungen versehene Düse,
Figur 4 zeigt in einer Draufsicht auf den Boden von unten gesehen als Beispiel für die Anwendung mehrerer Lochkreise zwei Düsen unterschiedlicher Gestaltung.

In Figur 1 ist mit 10 das Steigrohr, mit 11 die Vorlage bezeichnet, mit 12 der Krümmer. In dessen oberer Wandung ist die Mehrlochdruckdüse 13 eingesetzt. Mit 14 ist der Flüssigkeitskegel bezeichnet, der durch die aufgegebene Flüssigkeit erzeugt wird. d_e ist der Lochdurchmesser der Bohrungen an der Wassereintrittsseite, d_A der Lochdurchmesser der Bohrungen an der Wasseraustrittsseite.
Mit d, ist der Durchmesser des Umfangkreises der Bohrungen auf der Wassereintrittsseite, d.h. des Kreises, der von aussen die von den Eintrittsöffnungen mit dem Durchmesser d_E gebildeten Kreise tangiert. Mit d₂ ist der Durchmesser des Umfangkreises auf der Wasseraustrittsseite bezeichnet, d.h. des Kreises, der die mit dem Durchmesser d_A bezeichneten Kreise von aussen tangiert, die die Austrittsöffnungen der Bohrungen bilden.
Mit δ ist der Kegelöffnungswinkel bezeichnet, der das Mass der kegelstumpfförmigen Erweiterung der Bohrungen bildet.
Durch eingehende Versuche wurden die folgenden optimalen Werte der genannten Grössen ermittelt, die bei Anwendung eines bestimmten Druckes für die Zuführung der Flüssigkeit zur Düse zu maximalen Werten des von der Düse abgesaugten, d.h. vom Steigrohr in die Vorlage beförderten Gases führen.
Es soll nämlich das Quadrat des Verhältnisses des Lochdurchmessers d_e der Bohrung an der Wassereintrittsstelle zum Lochdurchmesser d_A der Bohrung an der Wasseraustrittsstelle (d_E d_A)2 einen Wert zwischen 0,4 und 0,85, vorzugsweise zwischen 0,65 und 0,7 haben.
Das genannte Verhältnis ist offenbar ein Mass für die Erweiterung der Bohrung. Die Erweiterung kann, je nach der Länge der Bohrung, d.h. nach der Dicke des Bodens der Düse, schneller oder langsamer erfolgen. Das Mass hierfür bildet der öffnungswinkel des Kegels, aus dem die Bohrungserweiterung herausgeschnitten ist. Für diesen Kegelöffnungswinkel liegt der optimale Wert zwischen 2° und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 7°.
Bei Anordnung der Bohrungen auf einem Kreis soll das Verhältnis des Durchmessers d, des Umfangkreises der Bohrungen auf der Eintrittsseite zu dem Durchmesser d₂ des Umfangkreises auf der Austrittsseite, also der Wert d₁ d₂ zwischen 0,5 und 0,95, vorzugsweise zwischen 0,8 und 0,9 liegen.
Um sich unterschiedlichen Druckverhältnissen oder anderen aus dem Betrieb sich ergebenden Bedingungen anpassen zu können, soll die Mehrlochdruckdüse leicht höhenverstellbar innerhalb des Krümmers angeordnet sein.
Neben einer mittleren Bohrung oder einer Gruppe von drei oder vier Bohrungen nahe der Mitte können die Bohrungen in einem oder mehreren äusseren Kreisen angeordnet sein. Die Zahl der Bohrungen wird bestimmt durch die Menge der zu versprühenden Flüssigkeit, den anzuwendenden Druck und andere Betriebsgrössen.
Innerhalb jedes Kreises von Bohrungen soll zur Erzielung optimaler Ausnutzung des verwendeten Düsenkörpers der Abstand der den Kreis bildenden Bohrungen voneinander einen optimalen Wert im Verhältnis zum Durchmesser der Bohrungen haben. Als Regel wurde ermittelt, dass innerhalb der Lochkreise der Mittenabstand a, benachbarter Bohrlöcher mit dem Durchmesser d_A auf der Flüssigkeitsaustrittsseite zu dem Durchmesser d_A in einem Verhältnis steht, dessen Wert zwischen 1,8 und 2,8, vorzugsweise bei 2,4 liegt.
Werden mehrere Lochkreise benutzt, wie dies bei den in Figur 3 dargestellten Düsen der Fall ist, so soll der Radialabstand a₂ der durch die Mitten der Bohrlöcher eines Lochkranzes gehenden Kreise in einem bestimmten Verhältnis zu dem Durchmesser d_A auf der Flüssigkeitsaustrittsseite stehen, und zwar soll das Verhältnis a₂ d_A einen Wert haben, der zwischen 1,5 und 2,6, vorzugsweise bei 2,1 liegt.
Durch die Innehaltung der vorstehend genannten Werte für die Masse und die Anordnung der Bohrungen in der Mehrlochdruckdüse lassen sich maximale Werte für die bei stimmten Drücken und bestimmten Werten der in der Zeiteinheit zugeführten Flüssigkeitsmengen für die in der Zeiteinheit abgesaugten Gasmengen, insbesondere auch bei der Füllgasabsaugung, erzielen.

Claims

1. In den Steigrohr und Vorlage bei Verkokungsöfen verbindenden Krümmer einzubauende, als Topf mit gelochtem Boden ausgebildete, flüssigkeitsbetriebene Mehrlochdruckdüse, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen der Düse kegelstumpfförmig in Richtung des Flüssigkeitsdurchganges erweitert sind und das von der Düse erzeugte Strahlenbündel den Querschnitt des Krümmers erst am Übergang in die Vorlage lükkenlos ausfüllt.

2. Mehrlochdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Quadrat des Verhältnisses des Lochdurchmesser d_E der Bohrung an der Wassereintrittsseite zum Lochdurchmesser d_A der Bohrung an der Wasseraustrittsseite (d_E d_A)² einen Wert zwischen 0,4 und 0,85, vor- zugsweise zwischen 0,65 und 0,70 hat.

3. Mehrlochdruckdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung der Bohrungen auf einem Kreis das Verhältnis des Durchmessers d, des Umfangkreises der Bohrungen auf der Eintrittsseite zu dem Durchmesser d₂ des Umfangkreises auf der Austrittsseite d₁ d₂ zwischen 0,5 und 0,95, vorzugsweise zwischen 0,8 und 0,9 liegt.

4. Mehrlochdruckdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Mass der kegelstumpfförmigen Erweiterung der Bohrungen bestimmende Kegelöffnungswinkel y einen Wert zwischen 2° und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 7° hat.

5. Mehrlochdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie leicht höhenverstellbar innerhalb des Krümmers angeordnet ist.

6. Mehrlochdruckdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lochkreise der Mittenabstand a, benachbarter Bohrlöcher mit dem Durchmesser d_A auf der Flüssigkeitsaustrittsseite zu dem Durchmesser d_A in einem Verhältnis von 1,8 bis 2,8, vorzugsweise 2,4 steht.

7. Mehrlochdruckdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein mehrerer Lochkreise das Verhältnis des Radialabstandes a₂ durch die Mitten der Bohrlöcher gehender Kreise zum Durchmesser d_A der Bohrlöcher einen Wert hat, der zwischen 1,5 und 2,6, vorzugsweise bei 2,1 liegt.