DE1963977A1 - Blaslanze fuer metallurgische Prozesse - Google Patents
Blaslanze fuer metallurgische ProzesseInfo
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Description
DEMAG Aktiengesellschaft 10* Dezember 1969
41 Duisburg 5584 - HS - Fl/Schi
Wolfgang-Reuter-Platz
Blaslanze fUr metallurgische Prozesse
Die Erfindung betrifft eine Blaslanze für metallurgische Prozesse, die zur Zuführung gas- und/oder pulverförmiger
Reaktionsstoffe -dient und ein zentrales Reaktionsstoffrohr
sowie konzentrische Vor- und Rücklaufkanäle für das Kühlmittel bildende Rohre besitzt, deren unterer Abschluß aus einem
Düsenkopf und deren oberer Anschluß, der gleichzeitig Haltemittel für die Betriebsmittelleitung bildet, aus einzelnen
Planschringen besteht, an denen die Rohre befestigt sind.
Eg ist bekannt, daß Blaslanzen der bezeichneten Gattung aus Stahlrohren bestehen und der zugehörige Düsenkopf meist aus
Kupfer gegossen ist. Im allgemeinen besteht daher die Verbindung zwischen Stahlrohr und Düsenkopf aus einer hart-gelöteten
Naht. Das Wärmeausdehnungsverhalten eines solchen, eine Einheit bildenden Körpers läßt an einigen Stellen zu wünschen
übrig. Besonders nachteilig wirkt sich eine starre Einspannung der konzentrischen Rohre an beiden Enden der Lanze aus. Aus
besonderen Gründen, die in der mittels der Blaslanze beabsichtigten Wirkung zu suchen sind, besteht keine Möglichkeit,
die Blaslanze so homogen aufzubauen, daß völlig spannungsfrei gearbeitet werden kann. Während der Düsenkopf der direkten
Bestrahlungshitze durch das Schmelzbad ausgesetzt ist, wobei im Brennfleck ca. 2.000 ° C herrschen, ist das flanschseitige
Ende, das zwar im Abgasstrom liegt, einer geringeren Temperaturbeanspruchung unterworfen. Die Umlaufkühlung selbst ist
nicht intder Lage, hier einen solchen Temperaturausgleich zu
schaffen, daß ungleichmäßige Wärmedehnung vermfeden werden könnte.
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Vielmehr muß vom örtlich am Düsenkopf konzentrierten Hitzeeinlauf die Wärme abgeführt werden. Die Umlaufkühlung erreicht
dieses Ziel insofern, als die Zerstörung des Düsenkopfes sehr lange hinausgezögert wird. Die für eine neue
Blaslanze geltenden Verhältnisse lassen sich jedoch im Verlauf
von vielen Betriebsstunden nicht aufrechterhalten. In gewissem Umfang verzieht sich daher die Blaslanze, womit in den
meisten Fällen auch eine mehr oder weniger starke Querschnittsveränderung
der KUhlkanäle eintritt. Die Verhaltensweise der Blaslanze gegenüber hohen Temperaturen richtet sich außerdem
nach den unterschiedlichen Wirkungen des im Inneren zuströmenden Sauerstoffes bzw. des an seine Stelle tretenden pulverförmigen
Reaktionsstoffes, wie z. B. Kalkpulver. Die Blaslanze ist während der Zufuhr des einen oder des anderen Stoffes
gleichmäßig gekühlt. Sie dehnt sich bei Blasbeginn entsprechend aus, wobei zunächst von normaler Längenausdehnung pro
0C ausgegangen werden kann.
Um die auftretenden Wärmespannungen zu beseitigen, ist es bekannt,
am düsenkopfseitigen Ende der Blaslanze eine Verbindung
des Düsenkopfes mit dem äußeren KUhlmantelrohr vorzusehen und
das Sauerstoffrohr und gegebenenfalls auch noch das innere
KUhlmantelrohr in Schäfte des Düsenkopfes zu stecken, ohne eine starre Befestigung durch Schweißen oder Löten oder
Schrauben zu bilden. Die ineinandergesteckten Rohrteile gestatten, eine in der Längsrichtung der Rohrachse unterschiedliche
Bewegung der einzelnen Rohre durchzuführen. Tritt daher
der Wärmestoß des Blasvorganges auf, so dehnen sich die drei konzentrisch ineinanderverlaufenden Rohre ungleich stark und
die am anschlußseitigen Ende mittels Planschplatten vorgenommene Einspannung stellt kein Hindernis dar. Die Bezugsebene
für die Längenausdehnung, von der aus die drei Rohre wachsen, bilden die Planschplatten. Trotz unterschiedlicher
Ausdehnung wurde daher bisher das ProHem der Wärmedehnung
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bzw. Überhöhter Wärmespannungen als gelöst betrachtet.
Es zeigt sich jedoch, daß eine am DUsenkopfende der Blaslanze
vorgesehene Einrichtung zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen mit gewissen Nachteilen behaftet ist. Wegen des eintretenden
Verschleißes des DUsenkopfes muß dieser von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Er wird daher von den drei Rohren
gelöst, wobei jeweils eines oder sämtliche der drei Rohre in der Länge eine Verkürzung erfährt, damit die ursprünglich
vorhandenen Einbaumaße des DUsenkopfes wieder erreicht werden können. Unbeachtet bei der düsenkopfseitigen Anordnung der
Ausgleichsvorrichtung blieb bisher die allseitige Wärmedehnung des DUsenkopfes bzw. der drei konzentrischen Rohre,
so daß das Lösen des Düsenkopfes oft mit Schwierigkeiten verbunden sein kann. Insbesondere die radiale Dehnung erschwert
das Abdichten der ineinander gleitend geführten Rohr- bzw. Düsenkopf
teile. Ungenügend abgedichtete Steckverbindungen zwischen Rohren die Sauerstoff und solchen die Kühlwasser führen,
bedeuten jedoch ein großes Risiko für den Blasbetrieb. Der Sauerstoff könnte mit dem Wasser in Berührung kommen und An-•
eile eines explosiven Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisches verursachen.,
Die bekannten, am DUsenkopfende vorgesehenen Wärmedehnungs-Ausgleichseinrichtungen
tragen einem erhöhten SicherungsbedUrfnis nicht'Rechnung. Sie sind zumindest in der gegenwärtigen
Form noch unzureichend und daher einigermaßen gefahrvoll in ihrer Anwendung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mangel des Standes der Technik zu beseitigen. Darunter ist die
fluche nach einer Lösung zu verstehen, eine den praktischen
Anforderungen entsprechende, auf die Austauschbarkeit des Düsenkopfen gerichtete Ausgestaltung vorzuschlagen, wie auch
z nllgemein 'lie WUrmedehnung der Blaslanze zu erleichtern.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht aus der Erfindung, daß die Rohre an den Planschringen gegenseitig elastisch abgestützt
sind, wobei die Befestigung am Düsenkopf jeweils starr ist. Im Prinzip umfaßt diese Lehre die Verlegung des
Wärmedehnungsausgleichs an das flanschseitige Ende. Die Befestigung des DUsenkopfes braucht jedoch nicht so vorgenommen
zu sein, daß sämtliche Schäfte des DUsenkopfes mit dem jeweiligen Rohr verschwäßt oder verlötet sind. Es kann eine
genügende Starrheit auch so erzielt werden, daß ohne zusätzliche Dichtungen gearbeitet wird. Eine ausreichende Starrheit läßt
sich beispielsweise durch dichtendes Ineinanderpressen der Einsteckrohre erreichen. Die Erfindung ist daher am Düsenkopf
so auszugestalten, daß zwar keine Längendehnungseinrichtung
geschaffen ist, jedoch eine ausreichende Möglichkeit besteht, den Düsenkopf selbst verhältnismäßig leicht
austauschen zu können.
Die elastische Abstützung gemäß der Erfindung kann nunmehr derart ausgebildet sein, daß nach weiteren Merkmalen der Erfindung
die Flanschringe des Reaktionsstoffrohres und des äußeren KUhlmittelrohres auf einem Bezugsabstand gegeneinander
verspannt sind und im Bereich der Planschringe auf einem Stutzen des Reaktionsstoffrohres und selbst im Flanschring
des äußeren KUhlmittelrohres ein axial verlagerungsfähiges Rohrstück am Innen- und Außendurchmeeser dichtend geführt
ist, das mittels einer Verlängerung die Fortsetzung des Reaktionsstoffrohres bildet und an den Düsenkopf angeschlossen
ist. Das Rohrstück dient daher als Führung für einen Flanschring des äußeren KUhlmittelrohres" und gestattet in seinem Inneren
die gleitende Aufnahme des Reaktionsstoffrohr-Endes. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht nämlich in
einer durchaus einfachen Abdichtungsmöglichkeit, weil die Abdichtungsstellen nicht mehr im Düsenkopf befindlich sind,
sondern in äußeren kälteren Bereichen, so daß die Frage der Sicherheit optimal gelöst iet. Der Bezugsabstand gewährlei
stet stets das Zusammenspiel der Diohtungen mit denselben
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gleitenden Sitzflächen, so daß diese nicht außer Eingriff geraten können. Gleichzeitig bewirkt die Einstellung eines
Bezugsabstandes die Schaffung von Abstützflächen für federnde Glieder. Es ist jedoch durchaus im Bereich der Erfindung,
den Bezugsabstand mit Dehnungsgliedern zu bilden, die einer Wärmedehnung nachgeben und sich nach Abklingen der Wärmespannung
auf den eingestellten Abstand zurückziehen.
Ein diesbezüglich günstiger Vorschlag besteht auch darin, daß der Bezugsabstand zwischen den Planschringen mittels die
Flanschringe verspannender Distanzbolzen erzielbar ist, wobei axial zwischen einem der Flanschringe und einem Plansch
des Rohrstückes Federglieder eingefügt sind. Die Federglieder sind zweckmäßigerweise für eine leichte Dehnbarkeit der ineinandergesteckten
Rohre zu wählen. Soll der Federwert der elastischen Abstützung sehr gering gewählt werden, so können
die Distanzbolzen in der Art von Dehnschrauben ausgeführt werden, wobei die gewünschte Elastizität durch die Formgebung
und den Werkstoff beeinflußbar ist.
Es ist daher ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß der Bezugsabstand zwischen den Flanschringen mittaLs aus Dehnstangen
gebildeten Distanzbolzen erzielbar ist.
Ein exaktes axiales Relativverschieben der einzelnen Rohrschüsse gegeneinander läßt sich weiterhin dadurch erreichen, daß
das mit einem Ringflansch versehene Rohrstück mittels auf den Umfang verteilter Bolzen im Reaktionsstoffrohr-Planschring
geführt-ist, auf denen auch Tellerfedern, Schraubenfedern
oder dergleichen zentriert sind. Mit dieser Ausgestaltungsweise kann ein Verdrehen des axial verlagerungsfähigen Rohrstückes
vermieden werden.
Günstig ist ferner, daß das axial verlagerungsfähige Rohrstück gegen das äußere Kühlmittelrohr und gegen den Reaktionsstoff-Rohr
β tut ζ en mittels ringförmiger Einlagen gegenüber Kühlmitteln, wie Wasser und Oase (Op) und gegenüber pulverfSrmigen
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Reaktionsstoffen abdichtbar ist. Das Rohrstück eignet sich zweckmäßiger zum Eindrehen von die Dichtringe aufnehmenden
Nuten und dergleichen als lange für die Fertigung ungünstige Rohre. Die erfindungsgemäße Blaslanze kommt daher für die
Herstellung weniger teuer als die bekannten.
In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung
schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgejnäße .Blaslanze mit der mehr starren Düsenkopf
befestigung und der am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Wärmedehnungs-Ausgleichseinrichtung,
Die Blaslanze besteht aus dem Reaktionsstoffrohr 1, um das
konzentrisch ein äußeres KUhlmantelrohr 2 sowie ein inneres Kühlmantelrohr 3 angeordnet sind. Das innere Kühlmantelrohr
3 bildet zusammen mit einer Verlängerung 5 des Reaktionsstoffrohres
einen Vorlaufkanal 4, Der Rücklaufkanal 6 entsteht
durch das innere KUhlmantelrohr 3 und das äußere KUhlmantelrohr 2. Dementsprechende KUhlmittelleitungen 7 für den
Kühlmitteljvorlauf und 8 für den KUhlmittelrücklauf sind vorgesehen.
Der Düsenkopf 9 bildet Schäfte 10 bzw, 11, mit denen er an das äußere KUhlmantelrohr 2 bzw. an die Verlängerung
des Reaktionsstoffrohres 1 angeschlossen ist. Das aus dem Rohrbogen
12 des Reaktionsstoffrohres 1 fließende Gas, z. B. Sauerstoff bzw. pulverförmige Zuschläge, gelangen durch die
Düsen 13 und 14 auf das weiter nicht dargestellte Schmelzbad.
Im AusfUhrungsbeispiel ist das innere KUhlmantelrohr 3 mittels
des Ringes 15 an das äußere KUhlmantelrohr 2 angeschlossen, jedoch könnte der Ring 15 entsprechend höher gelegt sein,
so daß wie bei einem bekannten Beispiel ein Flanschring aus dem Ring 15 entsteht. Es hat daher nichts zu bedeuten, daß
der Ring 15 mit dem inneren KUhlmantelrohr 3 zusammen nicht
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in der Art abgestützt ist, wie die Flanschringe 16 und 17 des Reaktionsstoffrohres 1 bzw. des äußeren KUhlmantelrohres
2.
Die elastische Abstützung des Reaktionsstoffrohres 1 über
einen an diesem starr bei l8 verschweißten Flanschring 16 ist folgendermaßen ausgeführt:
Der Flanschring 17 wird am starren Flanschring 16 mittels Distanzbolzen 19 auf Abstand gehalten. Der Abstand, als Bezugsabstand
bezeichnet, .ergibt sich durch die Absätze 20 bzw» 21 des Distanzbolzens 19. Dieser ist mit einer Schraubverbindung
22 an den Flanschringen l6 und 17 verspannt. Der Flanschring 17 nimmt mit der inneren Bohrung 23 das Rohrstück 24 auf,
das selbst mit seiner Innenbohrung 25 gleitbar mit dem Stutzen 26 des Reaktionsstoffrohres 1 geführt ist. Das Rohrstück 24
bildet die Befestigung für die Verlängerung 5 und ist mit dieser beispielsweise durch eine Ringschweißnaht 27 verbunden.
In der Bohrung 23 kann das RohrstUck 24 axial verschiebbar
bewegt v.'erden. Während dieser Bewegung gleitet das RohrstUck
rr.it seiner Innenbohrung 25 auf dem äußeren Durchmesser des r.vutzenc 2C. Da diese Bewegung jedoch nur während der Wärmedehnung
stattfinden soll, wird das RohrstUck 24 mit seinem eige-Μϊη
Plansch 28 beständig gegen die Unterseite 29 des Flanschr-inges
16 gedrückt. Diese Kraft rührt aus Tellerfedern 30 her,
die auf Bolzen 31 zentriert sind. Mehrere dieser Bolzen 31 i.lnd auf den Umfang verteilt fest in den Flansehring 16
«iingeproßt.
Tritt nunmehr eine Wärmelängung des äußeren KUhlmantelrohres 2
auf, die relativ zur Längung der Verlängerung 5 zu betrachten iet, d. h. also auch umgekehrt ale Wärmedehnung der Verlängerung
5 bezeichnet v/erden kann, so werden die Tellerfedern 20
auf den Bolzen 31 zusammengedruckt, wobei ohne weiteres die
Art der Federkennlinie der Tellerfedern 30 im voraus bestimmt werden kann. Je nachdem drückt sich ein Paket, bestehend aus
der gezeichneten Säule der Tellerfedern 3p leichter oder sohnel-'
ler zusammen. Ebenso kann der Rohrbogen 12 des Reaktionsstoff-
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rohres 1 aus irgendwelchen Gründen mit seinem Flanschring 16 auf den Flanschring 28 gepreßt werden, wobei dieser ebenfalls
nachgiebig ist. Sofern daher eine unzulässig groi^e
Längung des äußeren Kühlmantelrohres 2 bzw. der Verlängerung 5 des Reaktionsstoffrohres-1 auftritt, so können sämtliche
Längenänderungen aufgefangen werden.
Sowohl das Reaktionsstoffrohr 1 als auch die Bohrung 2j5 des
Flanschringes 17 gleiten auf Dichtungen 32 bzw. 53, die jeweils
in Nutringen des Rohrstückes 2k eingelagert sind.
Das Reaktionsstoffrohr 1 reicht mit seinem Stutzen 26 bis zur Kante j4 und der Beginn der Verlängerung 5 liegt bei der
Ringschweißnaht 27. Daraus entsteht ein genügend großer1 Spielraum
35) um genügend viele Dichtungsringe '2 und eine ausreichend
genaue Führung vorsehen zu können.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführurir..f;beispiel
beschränkt, sondern kann in der bezeichneten Art auch auf den Ring 15 ausgedehnt werden, wobei solche Distanzbolzen 19,
Führungsbolzen Jl und die Tellerfedern JJO z. B. auch zwischen
der Verlängerung 5 und dem äußeren KUhlmantelrohr 2 angeordnet
sein können..Diesbezüglich besitzt der erfindungsgemäße Vorschlag genügend Spielraum für den Fachmann, die angeregte
elastische Abstützung in mehreren Ausführungen auszubilden.
In Betracht gezogene Druckschrift:
USA-Patentschrift 2.8O7.5O6
USA-Patentschrift 2.8O7.5O6
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BAD ORIGINAL
Claims (6)
1. Blaslanze fUr metallurgische Prozesse, die zur Zuführung gas- und/oder pulverförmiger Reaktionsstpffe
dient, und ein zentrales Reaktionsstoffrohr sowie konzentrische,
Vor- und Rücklaufkanäle für das Kühlmittel bildende Rohre besitzt, deren unterer Abschluß aus einem
Düsenkopf und deren oberer Anschluß, der gleichzeitig Haltemittel für die Betriebsmittelleitungen bildet,
aus einzelnen Flanschringen besteht, an denen die Rohre befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohre (1,2,3) an den Flanschringen (15,16,17) gegenseitig elastisch abgestützt sind, wobei die Befestigung
am Düsenkopf (9) Jeweils starr ist.
2. Blaslanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanschringe (16,17) des Reaktionsstoffrohres (1) und des äußeren Kühlmittelrohres (2) auf einem Bezugsabstand (20,21) gegeneinander verspannt sind und
im Bereich der Flanschringe (16,17) auf einem Stutzen (26) des Reaktionsstoffrohres (1) und selbst im Flanschring (17) des äußeren KUhlmittelrohres (2) ein axial
νerlagerungsfähiges Rohrstück/am'Innen- und Außendurch
messer (23,25/dichtend geführt ist, das mittels einer
Verlängerung (5) die Fortsetzung des Reaktionsstoffrohres (1) bildet und an den Düsenkopf (9) angeschlossen
ist.
3. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
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daß der Bezu'gsabstand (20,21) zwischen den Flanschringen
(l6,17) mittels die Planschringe (16,17) verspannender Distanzbolzen (19) erzielbar ist, wobei axial zwischen
einem der Planschringe (15,16,17) und einem Flansch (16,17) des Rohrstückes (24) Federglieder (30) eingefügt
sind.
4. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bezugsabstand (20,21) zwischen den Flanschringen (16,17) mittels' aus Dehnstangen gebildeten Distanzbolzen
(19) erzielbar ist.
5. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das mit einem Ringflansch (28) versehene Rohrstück
(24) mittels auf den Umfang verteilter Bolzen (J)X) im Reaktionsstoff rohr-Flanschring (16) geführt ist,
auf denen· auch Tellerfedern (30, Schraubenfedern oder dergleichen zentriert sind.
6. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das axial verlagerungsfähige Rohrstück (24) gegen
da« äußere KUhlmittelrohr (2) und gegen den Reaktionsetoff-Rohrstutzen
(26) mittels ringförmiger Einlagen (32,3.5) gegenüber Kühlmitteln wie Wasser und Gase (O2)
Und gegenüber pulverförmigen Reaktionsstoffen abdichtbar ist.
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BAD ORiGINAL
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- 1970-12-17 NL NL7018436A patent/NL7018436A/xx unknown
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DE112004001926B4 (de) * | 2003-10-21 | 2016-03-17 | Outotec Oyj | Ein Rohrsegment für eine Transportleitung zum Transportieren von heißem Partikelmaterial |
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GB1317491A (en) | 1973-05-16 |
NL7018436A (de) | 1971-06-22 |
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