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Herdflammofen Die Erfindung betrifft einen Herdflammofen, der in seinen
beiden Ofenköpfen je einen einzigen lotrechten Zug für den wechselweisen Betrieb
von Luft oder Abgas aufweist und oberhalb der Enden des Herdes mit einer Einschnürung
versehen ist, die mit dem Zugkanal und dem Herdbett in Verbindung steht und in ihrem
engsten Abschnitt eine Querschnittsfläche aufweist, die mindestens ebenso groß ist
wie der engste Abschnitt des Zugkanals.
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Diesen bekannten Ausführungen gegenüber zeichnet sich der erfindungsgemäße
Ofen dadurch aus, daß die gesamte Länge der Zugkanäle an ihrem engsten Abschnitt
innerhalb des Mauerwerks, gemessen in Richtung der Längsachse des Ofens, nicht mehr
als etwa 16°/n der Ofenlänge beträgt. Mit dieser Anordnung des Zuges ist eine Erhöhung
der Herdkapazität um mehr aus 15% bei einen Ofen gegebener Gesamtlänge erzielt worden.
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Ein an jedem Ende des Ofens befindlicher einziger lotrechter Zug ist
zwar bekannt, doch bildet dieser Zug nur einen kleinen Teil der Herdbreite, so daß
der Durchmesser des lotrechten Zuges, in Längsrichtung des Herdes gemessen, beträchtlich
groß sein muß, wenn die gleiche Kapazität und der gleiche Strömungsquerschnitt für
Luft bzw. Abgas beibehalten werden sollen. Daher kann die Gesamtlänge des Ofens
nicht so gut ausgenutzt werden wie bei der erfindungsgemäßen Ausführung.
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Da erfindungsgemäß ein über die Gesamtbreite des Herdes reichender
lotrechter Zug, gemessen in Ofenlängsrichtung, einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser
haben kann, ist außerdem die Verwendung kürzerer Brenner möglich. Dies vermindert
nicht nur die Anlagekosten, da kürzere Brenner weniger teuer sind, sondern vermindert
auch wesentlich die Ausgaben und Arbeiten., die zur Überwachung des Ofens notwendig
sind. Erwünscht ist hierbei, daß sich die Brenner bis dicht zum Herd erstrecken.
Reicht aber der Zug, wie bekannt, nur über einen Teil der Herdbreite, dann müßte
ein Brenner, der sich fast bis zu dem im Ofenkopf befindlichen Kühilkammerabschnitt
erstreckt, übermäßig lang sein. Es sind zwar kurze Brenner an sich bekannt, die
jedoch nicht so wirkungsvoll sind wie ein Brenner, der fast bis zur Kühlkammer reicht,
wie dieses bei der Erfindung der Fall ist.
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Es sind auch Ofenausführungen bekannt, bei denen der obere Abschnitt
des Luftzuges durch das Dachgewölbe des Ofens begrenzt wird, wodurch eine stromlinienförmige
Führung der Gase gegeben ist. Hierbei ist aber ein beträchtliches Mauerwerk in der
Mittelebene des Ofenkopfes vorhanden, das sehr wesentliche Nachteile aufweist.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen
beschrieben. Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Herdflammofen mit abgehendem Gewölbe,
Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Ofen, Fig. 3 ein
Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 ist eine der Fig. 1 ähnliche Teildraufsicht
auf einen geänderten Ofenkopf, Fig. 5 ein der Fig. 2 ähnlicher Schnitt des in Fig.
4 dargestellten Ofenkopfes, Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie 6-6, der Fig. 5; Fig.
7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 8, der eine bevorzugte Ausführungsform
für einen einzigen Brenner zeigt; Fig. 8 ist eine Teildraufsicht auf eine dritte
Ofenbauart bei abgehobenem Gewölbe.
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Der in den Fig. 1 bis 8 dargestellte Herdflammofen oder Siemens-Martin-Ofen
hat die gleichen Bauteile wie die meisten Öfen dieser Bauart. Das von einem Stahlgitterwerk
getragene Herdbett besteht aus feuerfestem oder geschmolzenem Material, das den
hohen Wärmegraden des Ofens zu widerstehen vermag. Die Vorderwand 11 des Ofens weist
Einsatztüren 12 auf, durch die Erz, Schrott oder anderes Material in den Herdraum
eingeführt werden. Die Rückwand 13 (die Abstichseite des Ofens) erstreckt sich ungefähr
parallel zur Vorderwand. Diese Wände werden durch Ofenköpfe verbunden, die aus den
Flügelwänden 14 und 15 sowie aus einer Stirnwand 16 bestehen.
An
jeder Schmalseite des Herdraumes ist eine Kühlkammer 17 vorgesehen. Die Kühlkammer
wird durch feuerfeste Steine geschützt und von einer Wand 18 getragen, die gleichzeitig
als Begrenzungswand für den Abgaskanal oder Fuchs 20 dient. Im Fußteil des Ofen
kopfes befindet sich die Schlackenkammer. Die beiden Köpfe des Ofens sind gleich.
Ein Gewölbe 19 liegt zwischen Vorderwand und Rückwand und ist an seinen Schmalseiten
mit den Stirnwänden verbunden.
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In den Stirnwänden sind. Öffnungen für die Brenner vorgesehen, die
den Brennstoff in den Ofen einführen. In Fig. 1 hat jede Stirnwand beispielsweise
zwei Brenner22, die abwärts und einwärts zur Schmelzbadoberfläche gerichtet sind.
Der aus den Brennern 22 austretende Brennstoff mischt sich mit der Luft, die durch
den Kanal 20 aufwärts strömt, und wird an der Brennermündung verbrannt. Fig. 4 und
8 zeigen einen Herdflammofen mit nur einem einzigen, in der Mitte der Stirnwand
16 liegenden Brenner 22.
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Die Herdflammöfen haben Regenerativfeuerung. Frische Luft wird über
das vorher durch die Ofenabgase erwärmte Steingitterwerk geleitet und somit vor
dem Mischen mit dem Brennstoff auf eine sehr hohe Temperatur gebracht, um dadurch
die Ofentemperatur zu erhöhen. Der Kana120 jedes Ofenkopfes leitet diese erwärmte
Luft durch einen senkrechten unteren Abschnitt 24, der an dem Gewölbe 19 des Ofens
endet, und dann durch den oberen Abschnitt oder den »Hals« 25 zum Herdraum. Bei
den älteren oder bei den bestehenden Herdflammöfen sind eine Vielzahl von Zügen
oder Abgaskanälen vorhanden, wodurch der Einbau einer starken Mittelwand und eines
Traggewölbes notwendig wird, die die Ofenköpfe verstärken und die Kühlkammer tragen.
Das Steinwerk unter und um die Kühlkammer herum bestand aus einem Gewölbe, dessen
Widerlager auf der Mittelwand und den Flügelwänden ruhten. Bei der erfindungsgemäßen
Ausführung fallen dieses Mittelgewölbe und die Wand weg; so daß ein einziger Kanal
oder Zug vorhanden ist. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird der Kanal durch
die Flügelwände 14, 15, die Stirnwand 16, die Wand 18 und die Kühlkammerwand begrenzt.
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Der hier dargestellte Hals oder die Einschnürung des Herdflammofens
besitzt eine besondere Form, um die Luft aus dem senkrechten Abschnitt 24 des Kanals
zum Herdraum zu führen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besitzt jede Flügelwand
14, 15 an der Vorderseite und Rückseite des Ofens eine Konsole 27 und 28, die sich
aufeinander zu nach innen erstrecken, um den Kanal zu verengen. Durch diese Ausbildung
wird wie bei einem Venturirohr auf die durch die Verengung strömende Luft eine Wirkung
ausgeübt, die die Luft nur nach der Mitte des Ofens zu ausbreitet, vorher jedoch
die Luft durch deren Einschnürung daran hindert, an den Wänden des Ofens entlangzustreichen.
Diese allgemein verwendete Kanalverengung ist jedoch nicht erforderlich und kann
weggelassen werden, wenn dem Kanal 20 die richtige Form gegenüber den anderen Ofenteilen
gegeben ist. Vorzugsweise wird die Kanalverengung nicht vorgesehen. Nach Fig. 1
sind für jeden Ofenkopf zwei Brenner vorhanden, und der Hals des Ofenkopfes liegt
oberhalb der Kühlkammer oder des Kühlraumes, so daß die Luft in den durch die Brenner
zugeführten Brennstoffstrom gerichtet wird. In Fig.4 liegt die Kanalverengung im
wesentlichen oberhalb des Schmalseitenendes des Kühlraumes und übt eine Stromlinienwirkung
auf dem in beiden Richtungen erfolgenden Gasdurchlauf aus. Fig.7 und 8 zeigen die
bevorzugte Form des Ofenkopfes für einen an..jeder,Stirnwand vorgesehenen einzigen
Brenner. Hier ist der der Kühlkammer gegenüberliegende Abschnitt des Abgaskanals.
durch den Einbau von Konsolen 34 und 35 im Umriß trapezoidförmig gemacht, um die
Luft nach dem Brenner hin zu richten. Oberhalb der Feuerbrücke 36 begrenzen die
Konsolen 27 und 28 stromlinienförmig die vordere und die hintere Flügelwand zwischen
dem Fuchs 20 und dem Herdraum.
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Durch Fortfall des Mittelgewölbes und der Mittelwand wird innerhalb
des Ofenkopfes wesentlicher Raum gewonnen. Bei Öfen, bei denen mehrere Abgaskanäle
vorhanden waren, kann dieser gewonnene Raum für zwei Zwecke verwendet werden. Er
kann zur Erhöhung des Fassungsvermögens des Abgaskanals oder zur Erhöhung des Fassungsvermögens
des Herdraumes verwendet werden, wobei die Kühlkammern näher an die Stirnwände des
Ofens herangelegt werden. Eine derartige Erhöhung des Fassungsvermögens kann erfolgen,
ohne den Hauptteil des Ofens umzubauen und ohne die Außenabmessungen des Ofens zu
ändern.
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Zum Beispiel wurde festgestellt, daß das Fassungsvermögen oder der
Rauminhalt des Herdraumes um etwas mehr als 5% erhöht werden kann, wenn die Kühlkammern
insgesamt um 0,65 m aus ihrer früheren Lage heraus nach außen verschoben werden.
Diese Verschiebung könnte erfolgen, ohne daß eine Verringerung der Luftaufnahmemenge
des Kanals 20 stattfand. Wie in Fig. 1 und Fig.2 dargestellt ist, kann diese Änderung
des Fassungsvermögens oder des Rauminhaltes durch das Verhältnis der Summe der beiden
äußeren Querschnittsbreiten A' der zwei lotrechten Kanäle zu der Länge des Herdraumes
B wiedergegeben werden, wobei in Ofenlängsrichtung und in Schaffplattenebene gemessen
wird. Die äußere Querschnittsb.reite A' der Kanäle 20 für Luft bzw. Abgas wird zwischen
den Stirnenden des Stahlgitterwerkes der Kühlkammer 17 und dem an der Stirnseite
des Ofenkopfes befindlichen Ofengerüst gemessen. Die auf diese Weise ermittelte
O_uerschnittsbreite der beiden lotrechten Kanäle zusammengenommen macht in dem Verhältnis
die Größe A aus. Die Größe B ist die Gesamtlänge des Ofenherdes zwischen
den Außenseiten des Stahlgitterwerkes der beiden. Kühlkammern 17. Die Summe von
A und B entspricht der gesamten Länge des Ofens innerhalb seines Ofengerüstes
bzw. seiner Verankerung.
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Bei einem bekannten Verfahren war vor dem Entfernen der Mittelwand
und des Mittelgewölbes in den beiden Ofenköpfen die Größe A gleich 6,15 m und die
Größe B gleich 15,15 m. Die Gesamtlänge betrug zwischen den Stirnwandverankerungen
der beiden Ofenköpfe, deren Verankerungen wegen des zwischen nebeneinanderstehenden
Ofen vorhandenen Raummangels nicht nach außen versetzt werden konnte. Bei diesem
Ofen war das Verhältnis von A zu B etwa wie 1 :2,46.
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Jede der beiden Kühlkammern 17 des in Frage stehenden Ofens wurde
nach außen um 32,5 cm versetzt; das ergibt für beide zusammen 0,65 m, so daß die
Größe A auf 5,5 m und die Größe B auf 15,90 m geändert werden.
Das Verhältnis von A zu B änderte sich auf 1:2,87, so daß sich eine Erhöhung
des Fassungsvermögens des Herdraumes von etwas über 7%, ergab.
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Bei anderen Öfen von gleicher Größe mit dem gleichen Herdraum wurden
die beiden Kühlkammern 17 nach auswärts gegen die Stirnwand des Ofenkopfes um 0;90
m verschoben. Das kann ohne wesentliche Beeinträchtigung des Fassungsvermögens des
in
den Ofenköpfen befindlichen lotrechten Kanals- geschehen. Die
Haltbarkeit der feuerfesten Steine im Ofenkopf wird wesentlich erhöht, da dort kaum
ein Verschleiß oder ein Aufprallen der den Ofen verlassenden Abgase erfolgt. Die
Lage der Kühlkammern 17 zu den Stirnwänden des Ofenkopfes wird also so geändert,
daß ein größeres Fassungsvermögen des Herdraumes ohne Änderung der Außenabmessungen
des Ofens erhalten wird. Die Kühlkammern 17 liegen dichter an den Stirnwänden des
Ofenkopfes im Verhältnis zu den Öfen gleicher Größe, die mehrere Abgaskanäle bzw.
Züge in jedem der beiden Ofenköpfe aufweisen.
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Bei Öfen mit mehreren Zügen in jedem Ofenkopf wird dort bekanntlich
das an der Stirnwand und Mittelwand befindliche Mauerwerk durch die aus dem Ofen
strömenden Gase sehr stark angegriffen..
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Dieser Angriff kann bei dem erfindungsgemäßen Herdflammofen mit einem
einzigen Zug in jedem der beiden Ofenköpfe wesentlich vermindert werden, wenn die
Formgebung des. Abgaskanals so gewählt wird, daß eine Herabsetzung der Geschwindigkeit
in der Zone erfolgt, in der sich das Mauerwerk am stärksten abnutzt.
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In den Fig. 7 und 8 hat der lotrechte Abgaskanal im waagerechten Querschnitt
eine Trapezoidform, deren Fuß oder deren größere Parallelseite durch die Stirnwand
des Ofenkopfes gebildet wird. Die Flügelwände 14 und 15 sind dabei so geformt, daß
sie den erforderlichen Kegel an der Vorderwand und Rückwand des Ofens bilden. Oberhalb
der Kühlkammer wird die Flügelwandabschrägung dazu verwendet, eine stromlinienartige
Führung vom Abgaskanal 20 zum Herdraum hin zu schaffen, die ein schnelles Mischen
von Brennstoff und Luft sichert. Diese Formgebung ermöglicht eine in Nähe der Stirnwand
stattfindende Ausdehnung der abströmenden Gase, wodurch eine wesentliche Verminderung
des Steinverschleißes an der Stirnwand des Ofenkopfes erreicht wird. Die Trapezoddform
wird vom Fuß des Kühlkammerabschnitttes bis zur Oberkante der oberhalb der Kühlkammer
liegenden Feuerbrücke 36 beibehalten. Die einströmende Luft wird durch diese Kanalform
so gelenkt, daß sie nicht mehr an den Wänden des Ofens entlangsfireicht, sondern
in Brennerrichtung strömt.
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Die Erhöhung des Fassungsvermögens des Herdraumes kann auch ausgedrückt
werden durch das in Schaffplattenebene gemessene Verhältnis der freien Herdlänge
zur Gesamtlänge des Ofens innerhalb seiner Stützkonstruktion bzw. Verankerung. In
dem weiter oben gegebenen Beispiel war die Länge des Herdes vor der Versetzung der
Kühlkammer 13,50 m und nach der Versetzung 14,20 m. Der neue Herdraum nimmt annähernd
66%- der innerhalb der Stützkonstruktion bzw. Verankerung liegenden Gesamtofenlänge
von 21,30 m ein. Durch diese Versetzung der beiden Kühlkammern 17 jeweils nach der
Stirnwand des Ofenkopfes hin ist der Herdraum wesentlich verg rößert.
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Der Anteil der insgesamt zwei lotrechten Züge an der innerhalb der
Stützkonstruktion liegenden Gesamtofenlänge kann definiert werden durch das Verhältnis
der Summe der in Ofenlängsrichtung in Schaffplattenebene gemessenen inneren Querschnittsbreiten
der beiden lotrechten Züge zu der in Schaffplattenebene gemes,senen Gesamtlänge
des Ofens innerhalb seiner Stützkonstruktion bzw. Verankerung.
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In dem erwähnten Beispiel wurden die Kühlkammern 17 nach auswärts
gegen die Stirnwand hin versetzt, so daß auf diese Weise die Herdlänge vergrößert
ist, wobei die Summe der beiden inneren Querschnittsbreiten der beiden lotrechten
Züge etwa 16% der Gesamto,fenlänge ausmacht. Eine weitere Versetzung der Kühlkammern
17 zur Stirnwand des Ofenkopfes hin würde zur Folge haben, daß die Summe der inneren
Querscbnittsbreiten der beiden lotrechten Züge einen kleineren Anteil an der Gesamtlänge
des Ofens ausmacht.
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Durch Anordnung eines einzigen Zuges in jedem der beiden Ofenköpfe
wurde das Luftfassungsvermögen des Ofens verbessert, so daß auch eine größere Brennstoffmenge
verwendbar war.
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Es sind zwar bestimmte Ausführungsformen der Erfindung vorstehend
angegeben und in den Zeichnungen dargestellt, jedoch können Abänderungen getroffen
werden. Änderungen in dem Aufbau und der Anordnung der Teile des erfindungsgemäßen
Herdflammofens können also vorgenommen werden, ohne den in den Ansprüchen niedergelegten
Bereich und den Rahmen der Erfindung zu verlassen.