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Waagerechter Kammerofen für die Erzeugung von Koks und Gas Die Erfindung
betrifft waagerechte Kammeröfen zur Erzeugung von Koks und Gas, welche batterieweise
angeordnet und bei denen die die Heizzüge umschließenden Wände aus Silikasteinen
aufgemauert sind. Diese Wände bestehen einerseits aus den Querwänden, welche die
benachbarten Heizzüge voneinander trennen, andererseits aus den Längswänden, durch
die im wesentlichen die Wärme aus den Heizzügen der Kammer zugeführt wird, in welche
man die Kohle kalt einführt und in der sie im Laufe der Garungszeit einen in sich
zusammenhängenden Kokskuchen bildet; diesen pflegt man nach Öffnen der Kammer durch
Abheben und Entfernen der beiden Ofentüren nach einer Seite herauszudrücken. Für
die genannten Wände haben sich Silikasteine am besten bewährt, weil diese sowohl
den hohen Temperaturen gewachsen sind, die in den Heizzügen herrschen, als auch
den Beanspruchungen, denen das Mauerwerk ausgesetzt ist. Das gilt jedenfalls so
lange, als das aus Silikasteinen aufgebaute Mauerwerk ständig auf einer hohen, oberhalb
der Quarzumwandlungspunkte lie. genden Temperatur verbleibt, wie es bei den die
Heizzüge unmittelbar umschließenden Steinen der Fall ist.
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Anders liegen die Verhältnisse bei den sogenannten Wandköpfen, d.
h. demjenigen Mauerwerk, um das sich die Wände anschließend an die äußere Begrenzung
des Kopfheizzuges noch nach außen erstrecken. Hier besteht ein Wärmegefälle durch
die Differenz zwischen der Heizzugtemperatur und der Temperatur der Außenluft. Diese
Köpfe sind außen mit einer metallischen Verkleidung versehen, und die vor den Köpfen
liegenden Ankerständer dienen dazu, die Spannungen, welche insbesondere beim Anheizen
des Ofens entstehen, aufzunehmen. Der Kammerraum selbst wird bei modernen Öfen nach
außen durch einen feuerfesten, an der Tür hängenden Stopfen isoliert, der gewöhnlich
mehrere Dezimeter in die Kammer hineinragt.
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Die genannten äußeren Verlängerungen der Heizwände bei waagerechten
Koksöfen hat man mit Rücksicht auf die andersartigen Temperaturverhältnisse, die
hier gegenüber dem übrigen Teil der Heizwände vorliegen, vielfach nicht aus Silikamaterial,
sondern aus anderen Steinen, z. B. Schamotte, aufgebaut. Dabei stellte man fest,
daß beiderseits der senkrechten Fugen, längs deren das Silikamauerwerk und das andersartige
Mauerwerk zusammenstoßen, eine gegenseitige Verschiebung stattfindet, die auf der
ungleichen Dehnung beider Stoffe, nämlich des Silikamaterials und beispielsweise
der Schamotte beruht, wobei es sich einerseits um eine rein thermische Dehnung,
andererseits um diejenige Dehnung handelt, die mit den Kristallumwandlungen des
Quarzes zusammenhängt. Da das Ausschmieren solcher senkrechter Trennfugen durch
Mörtel keine Abhilfe versprach, hat man dieselben als breiteren, mit einer feuerfesten
körnigen Masse, z. B. Silbersand, gefüllten Raum ausgestaltet. Naturgemäß geht dabei
aber der feste Zusammenhang der Wand in den Köpfen verloren, und diese sind nicht
in der Lage, die bereits erwähnten erheblichen Spannungen des Mauerwerks auf die
Verspannungsmittel der Wände, nämlich die genannten Ankerständer, zu übertragen.
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Es ist das Ziel der Erfindung, den ungleichen Temperaturverhältnissen,
welche in dem die Heizzüge unmittelbar umschließenden Mauerwerk einerseits und dem
Mauerwerk der Ofenköpfe andererseits herrschen, durch Wahl verschiedener Baustoffe
Rechnung zu tragen, dabei aber einen festen Verband innerhalb der gesamten Wand
von Wandkopf bis Wandkopf sicherzustellen, so daß einerseits die Wand zur Aufnahme
und Übertragung der erheblichen, auf inneren Spannungen beruhenden Kräfte in der
Lage ist und andererseits die Bildung von Dehnungsfugen, welche zu Undichtigkeiten
der Wand und zu Gasdurchbrüchen führen könnten, mit Sicherheit ausgeschlossen wird.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß diejenigen Schichten
des Mauerwerkes der Ofenköpfe, die unmittelbar an der Kammeröffnung liegen, also
einen Teil der Wandlängsfläche bilden, nämlich denjenigen Teil, der bei eingesetzten
Türen neben dem Türpfosten liegt, sehr erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt
sind, weil während der Garungszeit hier fast die Temperatur des glühenden Kokses
erreicht
wird, während bei abgehobenen Türen während des Drückens
des Ofens die kalte Außenluft an diese Schichten kommt, daß hingegen die nach der
Wandmitte zu liegenden Schichten des Mauerwerks selbst, soweit sie bis an die metallische
Verkleidung des Ofens reichen, bei dem Drücken und Füllen der Öfen in ihrem Wärmezustand
kaum verändert werden. Das Wärmegefälle vom Kopfheizzug bis zur metallischen Verkleidung
unterliegt nämlich nur geringen Schwankungen.
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Es sind daher bei einem waagerechten Kammerofen für die Erzeugung
von Koks und Gas, bei dem das die Verkokungskammem und die Heizzüge bildende Mauerwerk
ausschließlich aus Silikasteinen besteht, während für das die Ofenköpfe bildende
Mauerwerk Schamottesteine verwendet werden, gemäß der Erfindung nur die beiderseits
an der Kammeröffnung liegenden Schichten des Ofenkopfes aus Schamottesteinen aufgebaut,
während dazwischen in der Wandmitte sich in jeder Steinlage wenigstens ein Silikastein
bis zur Metallverkleidung der Ankerständer erstreckt, wobei diese Silikasteine in
jeder Lage zueinander versetzt gemauert sind.
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Bei diesem Aufbau des Wandkopfes besteht die Möglichkeit, die Steine
höherer Temperaturwechselbeständigkeit mit den in senkrechten Fugen daran anstoßenden
Silikasteinen durch waagerechte Vor- und Rücksprünge zu verzahnen. Wenn so - in
der Höhe gerechnet - in der Verzahnungsstelle Silikasteine regelmäßig mit Steinen
höherer Temperaturwechselbeständigkeit, also beispielsweise Schamottesteinen, abwechseln,
so macht sich die ungleiche Dehnung beider Werkstoffe mit Rücksicht auf die geringe
Höhe der Steine jeder einzelnen Lage nicht schädigend bemerkbar.
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Eine solche Verzahnung zwischen den Steinen höherer TemperaturwechseIbeständigkeit
und den angrenzenden Silikasteinen durch waagerechte Vor- und Rücksprünge kann sowohl
längs derjenigen senkrechten Fugen bestehen, die zu den Längsflächen der Wände parallel
verlaufen, als auch längs derjenigen senkrechten Fugen, die parallel zur Vorderfläche
des Wandkopfes liegen. In jedem Falle wird man den Kopfheizzug rings von gilikasteinen
umgeben, also auch auf der nach außen liegenden Seite, und erst an das den Kopfheizzug
nach außen begrenzende Silikamauerwerk kann sich, jedoch zunächst nur auf den beiden
Flanken, temperaturwechselbeständigeres Mauerwerk anschließen, während sich in der
Mitte des Kopfes, d. h. beiderseits der senkrechten Mittelebene der Heizwand, das
Silikamauerwerk fortsetzt.
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In den Zeichnungen wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert: Fig.1 stellt einen waagerechten Schnitt durch zwei waagerechte
Ofenkammem und die sie beiderseits begrenzenden Heizwände bei einer Batterie von
Öfen zur Erzeugung von Gas und Koks dar, wobei nur die nach den Enden zu liegenden
Teile dargestellt sind.
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Fig.2 stellt in größerem Maßstabe einen waagerechten Schnitt durch
einen Wandkopf und die angrenzenden Heizzüge entsprechend der Schnittlinie II-II
von Fig. 4 dar.
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Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt im gleichen Maßstab durch die
darüber- oder darunterhegende Steinlage entsprechend der Schnittlinie III-III von
Fig.4.
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Fig. 4 ist eine Ansicht des Mauerwerks des Ofenkopfes, also ohne metallische
Verkleidung, in Richtung des mit IV bezeichneten Pfeiles der Fig. 2. Aus Fig.4 ergibt
sich die allgemeine Anordnung für den Aufbau der Ofenkammern und Heizwände. Die
Heizwände umschließen die senkrechten Heizzüge 10. Sowohl das die Längswände
11 als auch das die Querwände 12 bildende Mauerwerk besteht aus Silikasteinen,
welche in der aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Weise derart ineinandergreifen
und im Verband vermauert sind, daß sich ein festes Gefüge ergibt. An das die Heizzüge
unmittelbar umschließende Mauerwerk schließen sich beiderseits die Wandköpfe
13 an. Die Wandköpfe sind mit Blechen 14 verkleidet, vor denen die
Ankerständer 15 stehen. Diese werden durch oberhalb und unterhalb der Öfen parallel
zur Kammerachse verlaufende Anker zusammengehalten, wodurch die Verspannung des
Mauerwerks erreicht wird. In Aussparungen auf der Außenseite der Wandköpfe liegen
die rings um die Ankeröffnung laufenden Türrahmen 16, gegen die die metallischen
Ofentüren 17 mit Dichtungsschneiden 18 zur Auflage kommen; an den Ofentüren
befinden sich weit in die Ofenkammern 19 hineinragende Steinstopfen
20. Soweit das Mauerwerk der Heizwände der unmittelbaren Einwirkung der Heizzüge
unterliegt, ist auch während der kurzen Zeit, in der die Ofenkammern 19 nach
Abheben der Türen 17 zwecks Entleerung offenstehen, mit einer stärkeren Abkühlung
nicht zu rechnen. Anders liegen die Verhältnisse bei den weiter vorstehenden Teilen
der Wandköpfe. Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen, wird für den Wandkopf
der aus den Fig. 2 bis 4 ersichtliche Aufbau gewählt: Für Silikasteine ist dabei
im Schnitt eine flach ansteigende Schraffur, für die temperaturwechselbeständigeren
Schamottesteine ist eine steilere Schraffur verwendet worden. Der Kopfheizzug wird
auf der Außenseite bei den der Fig.2 entsprechenden Lagen von einem kürzeren Teilbinder
21 und einem längeren Teilbinder 22 begrenzt. An diesen schließt sich
ein Silikastein 23 an, der einerseits mit einer Nut in einen Vorsprung des Steines
22 eingebunden ist und andererseits bis an die metallische Verkleidung reicht; über
den rechteckigen Grundriß hinaus ist er (nach der in der Zeichnung linken Seite)
um ein treppenförmiges Stück 24 verlängert, welches bis an die Aussparung
heranreicht, in welcher der Türrahmen 16 liegt. Unmittelbar nach der Kammeröffnung
zu liegt auf dieser Seite ein kleiner Schamottestein 25, auf der anderen Seite ein
größerer Schamottestein 26. Der Stein 25 ragt mit einem trapezförmigen Ansatzstück
27 in eine Aussparung, die in dem Silikastein 21 vorgesehen ist.
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In der jeweils darüber- und darunterliegenden Lage (s. Fig. 3) liegt
der kürzere Teilbinder 31 auf der rechten Seite, der längere Teilbinder 32
auf der linken Seite. Der bis an die metallische Verkleidung reichende weitere Silikastein
33 hat hierbei auf der rechten Seite ein treppenförmiges Ansatzstück 34. Hier liegt
auf der rechten Seite der Schamottestein 35, dessen Innenfläche ebenfalls treppenförmig
abgesetzt und mit einer nach innen ragenden trapezförmigen Zunge 37 versehen
ist, die in eine entsprechende Aussparung des Silikasteines 31 eingreift.
Der Schamottestein 36 ist auf der linken Seite entsprechend größer ausgebildet
und ragt ebenso wie der Schamottestein 26 in den der Fig.2 entsprechenden Lagen
bis an die metallische Außenverkleidung des Kopfes. Die senkrechten Fugen, welche
innerhalb des Ofenkopfes parallel zu den Kammerseitenwänden liegen, springen also
zwischen der Stellung 28 und 38 einerseits und 29, 39 andererseits abwechselnd nach
rechts und links. Dadurch wird ein
fester Verband zwischen dem in
der Wandmitte bis an die metallische Verkleidung reichenden Sihkastein
23, 33 und den beiderseits an die Kammeröffnung heranreichenden Schamottesteinen
25, 26
(vgl. Fig. 4) springt auf diese Weise immer etwas (vergl. Fig.4) springt
auf diese Weise immer etwas vor und zurück.
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Durch diese Bauart trägt man sowohl den starken Temperaturwechseln
Rechnung, welche auf die Ofenköpfe infolge des Offenstehens der Kammern einwirken,
schafft aber trotzdem einen kräftigen Verband, der einerseits die Spannungen des
Mauerwerks zwischen den Ankerständern aufzunehmen in der Lage ist und andererseits
das Entstehen von Fugen, die zu Undichtigkeiten führen könnten, verhindert.