EP0225970A2 - Coke oven door - Google Patents
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- C10B25/06—Doors; Door frames for ovens with horizontal chambers
Definitions
- the invention relates to a coke oven door with a membrane seal, the sealing strip comes into contact with the chamber frame by means of pressure elements.
- Coke oven doors experience thermal deflection due to the temperature gradient from the inside of the oven to the surroundings of the oven.
- the degree of thermal deflection is subject to temporal fluctuations due to the temporal changes in the thermal boundary conditions. These are e.g. Changes in weather conditions and changes in the way the oven battery is operated.
- the chamber frame has a deflection, which is essentially caused by thermal influences, furnace growth and inadequate anchoring of the furnaces. This deflection is also subject to temporal fluctuations.
- the deflections of the door body and chamber frame deviate significantly from one another, so that a gap is created between the two, which must be covered by seals. Since both the deflection of the door body and that of the chamber frame change over time, the gap width is not constant, but is subject to fluctuations over time.
- a coke oven door is already known from DE-PS 25 36 291, the door body of which is designed to be flexible by local reduction in cross-section and its deflection: with the aid of stop pieces on the deflection of the chamber frame can be adjusted.
- the bending elasticity of the door body proposed there is comparatively low, however, since the reduction in cross-section of the door body is locally very limited. Furthermore, a considerable part of the bending elasticity of the door body is required for the compensation of the barely inevitable thermal deflection of the door body. With this known measure, it is therefore only possible to match the door body to the chamber frame with a comparatively small deflection.
- a coke oven door is also known, the door body of which is also designed to be flexible.
- the door body is already reduced in cross section over almost the entire door length, so that the bending elasticity is significantly greater than that of the door proposed in DE-PS 25 36 291.
- the elasticity of the door body is used to a large extent to compensate for the thermal deflection of the door body, as a result of which the measure for the chamber frame deflections which are actually to be overcome is reduced.
- the invention is therefore based on the object of designing a coke oven door in such a way that the controllable deflections of the chamber frames, i.e. the working area of the door is significantly enlarged compared to the coke oven doors already proposed.
- the invention proposes that the door body in the unloaded state has a pre-deformation in its longitudinal direction which is opposite to the thermal deflection which arises during operation and which essentially compensates for this during operation.
- the door body can be pre-deformed in many different ways.
- a preferred embodiment of the pre-deformation is by machining the door body.
- the door body is designed to be flexible over its entire length. This can be done by reducing the web height of the door body and through openings in the back of the door, which are arranged essentially distributed over the entire length of the door.
- the invention also provides that a plurality of stop pieces distributed over the circumference of the door body and coming into contact with the chamber frame are arranged in a manner known per se.
- FIG. 1 a shows a chamber frame KR which is curved convexly to the furnace and which is opposed by the door body TK which is bent only by the thermal load.
- Y th is the dimension for the thermal deflection.
- Fig. 1 b represents the exclusively by the locking forces F, sealing forces q and possibly by stop pieces AS, ie the mechanically curved door body.
- Y m illustrates the measure of the mechanical deflection.
- FIGS. 1 a and 1 b are to be superposed.
- the result of the superposition is shown in Fig. 1 c. It can be seen that the total deflection Y is less than the mechanical deflection Y m of the door body, since part of the mechanical deflection is used up to compensate for the thermal deflection Y th .
- FIG. 2 a shows - like FIG. 1 a - a door body TK which has not been pre-deformed and which is bent exclusively by thermal loads.
- Fig. 2 b the contour of the pre-shaped door body is shown, which is neither mechanically nor thermally loaded.
- Y illustrates the degree of pre-deformation.
- the thermal load occurs on the pre-deformed door body, i.e. the representations in FIGS. 2a and 2b are to be superposed.
- the result a door body that is straight despite thermal stress, is shown in FIG.
- the thermal deflection of the door body is already compensated for by the pre-deformation without mechanical loads having to be used.
- the locking and sealing forces F and q as well as the stop pieces AS, if present, can now be fully used to adjust the deflection of the door body TK to that of the chamber frame KR.
- the pre-deformed flexible door body can thereby be adapted to a much more curved chamber frame than the flexible door body without pre-deformation.
- the door body can be pre-deformed, for example, by machining the door body.
- flat membrane seals M which are screwed directly onto the door back TR as in FIG. 3, it is sufficient to give the door back a corresponding shape. This can be done by milling, but also by planing.
- the door body is clamped on the machine bed against the desired shape of the door back in a curved shape. After processing, the door body has the shape shown in Fig. 4, wherein. Y denotes the degree of pre-deformation.
- the sealing strip is also designated DL.
- a useful arrangement is shown, for example, in FIG. 5.
- the stop pieces AS are bolts, pins or comparable parts fastened to the door body TK, which rest on the chamber frame KR when the door is inserted. They introduce additional forces from the chamber frame into the door body, which supplement the effect of the locking and sealing forces and lead to a favorable torque curve in the door body, which in turn leads to greater deflections.
- the pressure elements are also designated here by AE.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Koksofentür mit einer Membrandichtung, deren Dichtleiste mittels Andruckelemente am Kammerrahmen zur Anlage kommt.The invention relates to a coke oven door with a membrane seal, the sealing strip comes into contact with the chamber frame by means of pressure elements.
Koksofentüren erfahren durch das Temperaturgefälle vom Ofeninnern zur Ofenumgebung eine thermische Durchbiegung. Das Maß der thermischen Durchbiegung unterliegt zeitlichen Schwankungen infolge der zeitlichen Änderungen der thermischen Randbedingungen. Diese sind z.B. Änderungen der Witterungsverhältnisse und Änderungen in der Fahrweise der Ofenbatterie.Coke oven doors experience thermal deflection due to the temperature gradient from the inside of the oven to the surroundings of the oven. The degree of thermal deflection is subject to temporal fluctuations due to the temporal changes in the thermal boundary conditions. These are e.g. Changes in weather conditions and changes in the way the oven battery is operated.
Ebenso weist erfahrungsgemäß der Kammerrahmen eine Durchbiegung auf, die im wesentlichen durch thermische Einflüsse, das Ofenwachstum sowie durch ungenügende Verankerung der Öfen verursacht wird. Auch diese Durchbiegung unterliegt zeitlichen Schwankungen.Experience has also shown that the chamber frame has a deflection, which is essentially caused by thermal influences, furnace growth and inadequate anchoring of the furnaces. This deflection is also subject to temporal fluctuations.
Im allgemeinen weichen die Durchbiegungen von Türkörper und Kammerrahmen erheblich voneinander ab, so daß ein Spalt zwischen beiden entsteht, der durch Dichtungen überdeckt werden muß. Da sich sowohl die Durchbiegung des Türkörpers als auch die des Kammerrahmens zeitlich verändern, ist die Spaltbreite nicht konstant, sondern unterliegt zeitlichen Schwankungen.In general, the deflections of the door body and chamber frame deviate significantly from one another, so that a gap is created between the two, which must be covered by seals. Since both the deflection of the door body and that of the chamber frame change over time, the gap width is not constant, but is subject to fluctuations over time.
Es ist bekannt, zur Abdichtung der Spalte die Koksofentüren mit unterschiedlichen Dichtungen, wie Membrandichtungen oder Keildichtleisten, zu versehen. Alle diese Dichtungen müssen jedoch, auch wenn sie über einen gewissen Bereich elastisch sind und durch Andruckelemente zur Anlage gebracht werden, von Zeit zu Zeit nachgestellt und der aktuellen Biegung des Türkörpers und des Kammerrahmens nachgeführt werden. Bei den Keildichtleisten ist dies durch die fehlende Elastizität sehr häufig erforderlich und aus konstruktiven Gründen nur in begrenztem Maße möglich. Bei Membrandichtungen besteht mit zunehmendem Abstand von Türkörper und Kammerrahmen zusätzlich die Gefahr der Materialüberlastung.It is known to provide the coke oven doors with different seals, such as membrane seals or wedge sealing strips, to seal the gaps. However, all of these seals must, even if they are elastic over a certain range and are brought into contact with pressure elements, adjusted from time to time and track the current bending of the door body and the chamber frame. In the case of the wedge sealing strips, this is very often necessary due to the lack of elasticity and is only possible to a limited extent for design reasons. With membrane seals, there is an additional risk of material overload with increasing distance from the door body and chamber frame.
Zur Verringerung des Wartungsaufwandes, zur Reduzierung der Spaltbreite und damit zur Entlastung der Dichtungen ist aus der DE-PS 25 36 291 bereits eine Koksofentür bekannt, deren Türkörper durch örtliche Querschnittsverringerung biegeelastisch ausgeführt ist und dessen Durchbiegung :unter Zuhilfenahme von Anschlagstücken an die Durchbiegung des Kammerrahmens angepaßt werden kann. Die Biegeelastizität des dort vorgeschlagenen Türkörpers ist jedoch vergleichsweise gering, da die Querschnittsverringerung des Türkörpers örtlich sehr begrenzt ist. Weiterhin wird ein erheblicher Teil der Biegeelastizität des Türkörpers für die Kompensation der kaum vermeidbaren thermischen Durchbiegung des Türkörpers benötigt. Mit dieser bekannten Maßnahme ist daher nur eine Angleichung des Türkörpers an Kammerrahmen mit vergleichsweise geringer Durchbiegung möglich.To reduce the maintenance effort, to reduce the gap width and thus to relieve the seals, a coke oven door is already known from DE-PS 25 36 291, the door body of which is designed to be flexible by local reduction in cross-section and its deflection: with the aid of stop pieces on the deflection of the chamber frame can be adjusted. The bending elasticity of the door body proposed there is comparatively low, however, since the reduction in cross-section of the door body is locally very limited. Furthermore, a considerable part of the bending elasticity of the door body is required for the compensation of the barely inevitable thermal deflection of the door body. With this known measure, it is therefore only possible to match the door body to the chamber frame with a comparatively small deflection.
Aus der DE-OS 33 o7 844 ist ferner eine Koksofentür bekannt, deren Türkörper ebenfalls biegeelastisch gestaltet ist. Hier ist bereits der Türkörper über nahezu die gesamte Türlänge im Querschnitt reduziert, so daß die Biegeelastizität wesentlich größer als bei der in der DE-PS 25 36 291 vorgeschlagenen Tür ist. Aber auch hier wird die Elastizität des Türkörpers in großem Maße zur Kompensation der thermischen Durchbiegung des Türkörpers herangezogen, wodurch das Maß für die tatsächlich zu bewältigenden Kammerrahmendurchbiegungen verringert wird.From DE-OS 33 o7 844 a coke oven door is also known, the door body of which is also designed to be flexible. Here, the door body is already reduced in cross section over almost the entire door length, so that the bending elasticity is significantly greater than that of the door proposed in DE-PS 25 36 291. However, here too the elasticity of the door body is used to a large extent to compensate for the thermal deflection of the door body, as a result of which the measure for the chamber frame deflections which are actually to be overcome is reduced.
Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Türkonstruktionen nicht immer ausreichende Elastizität besitzen, um die thermische Durchbiegung des Türkörpers auszugleichen und darüber hinaus noch den teilweise erheblichen Durchbiegungen des Kammerrahmens angepaßt zu werden. Dies gilt in besonderem Maße, wenn bestehende, oft ältere Koksofenbatterien mit diesen bekannten Koksofentüren nachgerüstet werden sollen. Durch veraltete Verankerungssysteme und das Ofenwachstum weisen die Kammerrahmen älterer Koksofenbatterien besonders große Durchbiegungen auf. Gleichzeitig wird aber die maximal erzielbare Durchbiegung des Türkörpers durch kaum veränderbare Randbedingungen, wie z.B. die Anzahl und Verteilung der Verriegelungen über die Türlänge, ungünstig beeinflußt.It has been shown that the known door constructions do not always have sufficient elasticity to compensate for the thermal deflection of the door body and, moreover, to be adapted to the sometimes considerable deflections of the chamber frame. This is particularly true when existing, often older coke oven batteries are to be retrofitted with these known coke oven doors. Due to outdated anchoring systems and the growth of the oven, the chamber frames of older coke oven batteries have particularly large deflections. At the same time, however, the maximum achievable deflection of the door body is affected by marginal conditions that cannot be changed, e.g. the number and distribution of the locks over the door length, adversely affected.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Koksofentür derart auszubilden, daß die beherrschbaren Durchbiegungen der Kammerrahmen, d.h. der Arbeitsbereich der Tür, gegenüber den bereits vorgeschlagenen Koksofentüren wesentlich vergrößert wird.The invention is therefore based on the object of designing a coke oven door in such a way that the controllable deflections of the chamber frames, i.e. the working area of the door is significantly enlarged compared to the coke oven doors already proposed.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Türkörper im unbelasteten Zustand in seiner Längsrichtung eine Vorverformung aufweist, die der sich im Betrieb einstellenden thermischen Durchbiegung entgegengerichtet ist und diese im Betrieb im wesentlichen kompensiert.To achieve this object, the invention proposes that the door body in the unloaded state has a pre-deformation in its longitudinal direction which is opposite to the thermal deflection which arises during operation and which essentially compensates for this during operation.
Die Vorverformung des Türkörpers kann auf unterschiedlichste Art und Weise erzielt werden. Eine bevorzugte Ausführung der Vorverformung ist die durch spanabhebende Bearbeitung des Türkörpers.The door body can be pre-deformed in many different ways. A preferred embodiment of the pre-deformation is by machining the door body.
Häufig ist es ausreichend, die Vorverformung nur am Türrücken, im unmittelbaren Bereich der Befestigung der Membrane vorzunehmen.It is often sufficient to carry out the pre-deformation only on the back of the door, in the immediate area where the membrane is fastened.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Türkörper im wesentlichen über seine gesamte Länge biegeelastisch ausgeführt ist. Dies kann durch Reduzierung der Steghöhe des Türkörpers und durch Öffnungen im Türrücken, die im wesentlichen über die gesamte Länge der Tür verteilt angeordnet sind, erfolgen.According to a further feature of the invention it is provided that the door body is designed to be flexible over its entire length. This can be done by reducing the web height of the door body and through openings in the back of the door, which are arranged essentially distributed over the entire length of the door.
Schließlich sieht die Erfindung noch vor, daß in an sich bekannter Weise mehrere über den Umfang des Türkörpers verteilte, am Kammerrahmen zur Anlage kommende Anschlagstücke angeordnet sind.Finally, the invention also provides that a plurality of stop pieces distributed over the circumference of the door body and coming into contact with the chamber frame are arranged in a manner known per se.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen, die beispielsweise Ausführungen darstellen, näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of the drawings, which represent examples, for example.
Es zeigen:
- Fig. 1 a - 1 c das Biegeverhalten eines biegeelastischen Türkörpers, der keine Vorverformung aufweist;
- Fig. 2 a - 2 d das Biegeverhalten eines biegeelastischen Türkörpers mit einer erfindungsgemäßen Vorverformung;
- Fig. 3 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Koksofentür;
- Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Türkörpers und
- Fig. 5 eine Vorderansicht der Koksofentür.
- 1 a - 1 c the bending behavior of a flexible door body that has no pre-deformation;
- 2 a - 2 d the bending behavior of a flexible door body with a pre-deformation according to the invention;
- 3 shows a cross section of the coke oven door according to the invention;
- Fig. 4 is a side view of the door body according to the invention and
- Fig. 5 is a front view of the coke oven door.
Fig. 1 a zeigt einen konvex zum Ofen gebogenen Kammerrahmen KR, dem der ausschließlich durch die thermische Belastung gebogene Türkörper TK gegenübersteht. Mit Yth ist hier das Maß für die thermische Durchbiegung bezeichnet.1 a shows a chamber frame KR which is curved convexly to the furnace and which is opposed by the door body TK which is bent only by the thermal load. Y th is the dimension for the thermal deflection.
Fig. 1 b stellt den ausschließlich durch die Riegelkräfte F, Dichtungskräfte q und gegebenenfalls durch Anschlagstücke AS, d.h. den mechanisch gebogenen Türkörper dar. Ym veranschaulicht hier das Maß für die mechanische Durchbiegung.Fig. 1 b represents the exclusively by the locking forces F, sealing forces q and possibly by stop pieces AS, ie the mechanically curved door body. Y m illustrates the measure of the mechanical deflection.
Tatsächlich treten die thermische und mechanische Durchbiegung gleichzeitig auf, und die Darstellungen in Fig. 1 a und Fig. 1 b sind zu superponieren. Das Ergebnis der Superposition zeigt Fig. 1 c. Es ist zu erkennen, daß die Gesamtdurchbiegung Y geringer als die mechanische Durchbiegung Ym des Türkörpers ist, da ein Teil der mechanischen Durchbiegung für die Kompensation der thermischen Durchbiegung Yth aufgebraucht wird.In fact, the thermal and mechanical deflection occur simultaneously, and the representations in FIGS. 1 a and 1 b are to be superposed. The result of the superposition is shown in Fig. 1 c. It can be seen that the total deflection Y is less than the mechanical deflection Y m of the door body, since part of the mechanical deflection is used up to compensate for the thermal deflection Y th .
Fig. 2 a zeigt - ebenso wie Fig. 1 a - einen nicht vorverformten Türkörper TK, der ausschließlich durch thermische Lasten gebogen ist.2 a shows - like FIG. 1 a - a door body TK which has not been pre-deformed and which is bent exclusively by thermal loads.
In Fig. 2 b ist die Kontur des vorverformten Türkörpers dargestellt, der weder mechanisch noch thermisch belastet ist. Y veranschaulicht das Maß der Vorverformung.In Fig. 2 b, the contour of the pre-shaped door body is shown, which is neither mechanically nor thermally loaded. Y illustrates the degree of pre-deformation.
Tatsächlich tritt die thermische Belastung am vorverformten Türkörper auf, d.h. die Darstellungen in Fig. 2 a und 2 b sind zu superponieren. Das Ergebnis, einen trotz thermischer Belastung geraden Türkörper, zeigt die Fig. 2 c, d.h. ohne daß mechanische Lasten herangezogen werden müssen, wird die thermische Durchbiegung des Türkörpers bereits durch die Vorverformung kompensiert.In fact, the thermal load occurs on the pre-deformed door body, i.e. the representations in FIGS. 2a and 2b are to be superposed. The result, a door body that is straight despite thermal stress, is shown in FIG. The thermal deflection of the door body is already compensated for by the pre-deformation without mechanical loads having to be used.
Die Riegel- und Dichtungskräfte F bzw. q sowie die gegebenenfalls vorhandenen Anschlagstücke AS können jetzt voll genutzt werden, um die Durchbiegung des Türkörpers TK der des Kammerrahmens KR anzugleichen.The locking and sealing forces F and q as well as the stop pieces AS, if present, can now be fully used to adjust the deflection of the door body TK to that of the chamber frame KR.
Wie ein Vergleich der Fig. 1 c und 2 d anschaulich zeigt, kann der vorverformte biegeelastische Türkörper dadurch einem wesentlich stärker gebogenen Kammerrahmen angeglichen werden als der biegeelastische Türkörper ohne Vorverformung.As a comparison of FIGS. 1 c and 2 d clearly shows, the pre-deformed flexible door body can thereby be adapted to a much more curved chamber frame than the flexible door body without pre-deformation.
Die Vorverformung des Türkörpers kann, wie bereits ausgeführt, beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung des Türkörpers erfolgen. Im Fall von Flachmembrandichtungn M, die wie in Fig. 3 unmittelbar am Türrücken TR angeschraubt sind, ist es ausreichend, dem Türrücken eine entsprechende Form zu geben. Dies kann durch Fräsen, aber auch durch Hobeln erfolgen. Beim Einsatz einer Hobelbank wird der Türkörper auf dem Maschinenbett entgegengesetzt der gewünschten Form des Türrückens in gebogener Form eingespannt. Nach der Bearbeitung weist der Türkörper die in Fig. 4 gezeigte Form auf, wobei . mit Y das Maß der Vorverformung bezeichnet ist. In Fig. 3 ist mit DL noch die Dichtleiste bezeichnet.As already stated, the door body can be pre-deformed, for example, by machining the door body. In the case of flat membrane seals M, which are screwed directly onto the door back TR as in FIG. 3, it is sufficient to give the door back a corresponding shape. This can be done by milling, but also by planing. When using a planing bench, the door body is clamped on the machine bed against the desired shape of the door back in a curved shape. After processing, the door body has the shape shown in Fig. 4, wherein. Y denotes the degree of pre-deformation. In Fig. 3, the sealing strip is also designated DL.
Die erfindungsgemäße Kombination eines im wesentlichen über seine gesamte Länge elastischen Türkörpers und einer Vorverformung des Türkörpers führt bereits zu einem Biegeverhalten, das, wie obige Ausführungen zeigen, den bisher bekannten Lösungen bezüglich der zu bewältigenden Kammerrahmen-Durchbiegung überlegen ist. Eine Verbesserung ist noch durch an sich bereits bekannte Anschlagstücke AS zu erzielen, die auf dem Türumfang verteilt angeordnet sind. Eine sinnvolle Anordnung zeigt beispielsweise die Fig. 5. Die Anschlagstücke AS sind am Türkörper TK befestigte Bolzen, Stifte oder vergleichbare Teile, die bei eingesetzter Tür auf dem Kammerrahmen KR aufliegen. Durch sie werden zusätzliche Kräfte vom Kammerrahmen in den Türkörper eingeleitet, die die Wirkung der Riegel- und Dichtungskräfte ergänzen und zu einem günstigen Momentenverlauf im Türkörper führen, wodurch abermals größere Durchbiegungen realisiert werden. Mit AE sind hier noch die Andruckelemente bezeichnet.The combination according to the invention of a door body which is essentially elastic over its entire length and a pre-deformation of the door body already leads to a bending behavior which, as the above explanations show, is superior to the previously known solutions with regard to the bending of the chamber frame. An improvement can still be achieved by stop pieces AS which are known per se and which are arranged distributed over the door circumference. A useful arrangement is shown, for example, in FIG. 5. The stop pieces AS are bolts, pins or comparable parts fastened to the door body TK, which rest on the chamber frame KR when the door is inserted. They introduce additional forces from the chamber frame into the door body, which supplement the effect of the locking and sealing forces and lead to a favorable torque curve in the door body, which in turn leads to greater deflections. The pressure elements are also designated here by AE.
Claims (6)
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Effective date: 19880321 |
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17Q | First examination report despatched |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED |
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18R | Application refused |
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APAF | Appeal reference modified |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNE |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: FAUST, WINFRIED, DIPL.-ING. Inventor name: SCHLOESSER, RAINER |