DE7242602U - - Google Patents
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Description
Hz/jo
Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme
Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme stark unterschiedlicher Temperatur, die jeweils
in einer gesonderten Leitung strömen, wobei Mittel zur Verbindung der beiden Leitungen und zur Beimischung des
zweiten Gasstromes aus der zweiten Leitung in den ersten Gasstrom in der ersten Leitung vorgesehen sind.
Derartige Vorrichtungen zum Mischen zweier Gasströme sind
bekannt und werden z.B. als Heißwind-Mischkammer zum Zumischen kalter Mischluft in einen Heißwindstrom bei einem
metallurgischen Schachtofen benutzt. Der Heißwind wird hierbei in Winderhitzern oder sogenannten Cowpern erzeugt,
die nach dem Regenerationsprinzip arbeiten, wobei drei oder vier derartige Winderhitzer einem einzigen Hochofen zugeordnet
sind.
In der Praxis hat es sich als notwendig gezeigt, der Sammelleitung
des Heißwinds periodisch wechselnde Mengen an Kaltluft beizumischen, damit der dem Hochofen zugeführte
Heißwind eine zeitlich konstante Temperatur hat. Bei die-
-Z-
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sem Beimischen entstehen Schwierigkeiten, da die Temperaturen
der beiden Luftströme stark unterschiedlich sind. Im
Gegensatz zu der niedrigen Temperatur der beigemischten Kaltluft beträgt nämlich die Temperatur des Heißwindes etwa
1100 0C bis 1^50 C. Aufgrund dieser starken Temperaturunterschiede
entstehen nämlich starke Wärmespannungen, die zu entsprechenden Deformationen und sogar zu Zerstörungen
führen können. Dies gilt insbesondere dann, falls die Mischung nicht homogen verläuft. Hierbei kann ein starker
Ausbruch der feuerfesten Auskleidung der Heißwindleitung erfolgen, wenn diese schnellen und großen Temperaturunterschieden
ausgesetzt 1st. Derartige Temperaturunterschiede treten vor allem dain auf, wenn die Kaltluftleitung quer
in die Heißwindleitung einmündet. In diesem Fall treten auch in der Stahlkonstruktion der beiden Leitungen sehr
starke Warmespannungen auf, die verschiedentlich zum Bruch
derselben führen. Außerdem würde die benötigte KaItluftmenge
einen Durchmesser der Kalt luft leitung erfordern., der bei der feuerfesten Ausmauerung der Mündung zu Schwierigkeiten
führt.
Ausgehend von der vorgenannten Problemstellung liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten
Nachteilen abzuhelfen und eine verbesserte Vorrichtung zum Mischen zweier Oasströme stark unterschiedlicher
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Temperatur in Vorschlag zu bringen, bei der eine möglichst homogene Mischung erzielt und das Auftreten von Wärmespannungen
vermieden wird. Außerdem soll eine gute Kühlung des Stahlmantels der Heißwindleitung ermöglicht werden. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel zur Verbindung der beiden Leitungen aus einer die erste
Leitung ganz oder teilweise umgebenden Ringleitung mit einer Vielzahl von hiermit verbundenen und sich teils axial,
teils radial zur ersten Leitung erstreckenden Rohrkrümmern bestehen, wobei die Ringleitung an die zweite Leitung angeschlossen
ist und die Rohrkrümmer in die erste Leitung münden. Hierdurch ist gewährleistet>
daß die beiden Gas- bzw. Luftströme homogen miteinander gemischt werden, so daß Wärmespannungen
weitgehend vermieden werden, da die auftretenden Temperaturunterschiede sehr gering sind. Soweit Jedoch
gleichwohl noch gewisse Wärmespannungen vorhanden sind, können diese ohne weiteres durch die Elastizität der ganzen
Konstruktion aufgenommen werden, ohne daß die Gefahr irgendwelcher schädlicher Deformationen oder Beschädigungen
entsteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform münden die Rohrkrümmer in axialem Abstand von der Ringleitung in die erste
Leitung, wodurch sich der Vorteil einer besonders großen Elastizität der gesamten Konstruktion ergibt. Gegebenenfalls
können die Rohrkrümmer jedoch auch in der gleichen Ebene wie die Ringleitung in die erste Leitung münden.
Gemäß einer weiteren bit irorzugten Ausführungsform bestehen
die Rohrkrümmer aus 90°-Krümmern mit je einem axialen und
einem radialen Schenkel und sie erstrecken sich ausgehend von der Ebene, in der die Ringleitung und die erste Leitung
liegen, zunächst cocial (axialer Schenkel) und sodann
radial (radialer Schenkel) zur ersten Leitung.
-4-
Es ist von Vorteil, wenn die I.änge der axialen Schenkel
etwa das Dreifache des Durchmessers der Ringleitung beträgt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind insgesamt 8 bis 16, insbesondere 12 Rohrkrümmer vorgesehen.
Es 1st ferner von Vorteil, wenn der gesamte Strömungsquerschnitt sämtlicher Rohrkrümmer höchstens 15%, insbesondere
8 bis 10%, des Strömur.gsquerschnittes der ersten Leitung beträgt. Hierdurch kann nämlich eine relativ hohe
Geschwindigkeit des Gasstromes bzw. der Kaltluft beim Eintritt in die erste Leitung aus den Rohrkrümmern erzielt
werden. Aufgrund dieses großen Impulses tritt sodann die Kaltluft ziemlich tief in den Heißwindstrom ein, so daß
die feuerfeste Auskleidung der Heißwindleitung geschont und eine besonders homogene Mischung erzielt wird.
Erfindungsgemäß besteht ferner der Vorteil, daß 3ich die Kaltluft regelmäßig auf die verschiedenen Rohrkrümmer verteilt
und daß Kurzschlußströmungen des Heißwindes durch die Rohrkrümmer vermieden werden. Da jedoch nicht ständig
Kaltluft beigemischt wird, besteht die Gefahr, daß der Heißwind in die Rohrkrümmer und die Ringleitung eindringt.
Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, nicht nur die erste Leitung, sondern auch die Rohrkrümmer und die Ringleitung
feuerfest auszukleiden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die nachstehende
Beschreibung eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten AuLsführungsbeispiels, welches eine gemäß der
Erfindung ausgebildete Heißwind-Mischkammer für einen
Hochofen betrifft. In der Zeichnung zeigen:
-5-
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Mischkammer längs der
Linie I-I in Figur 1;
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 1Ι-ΪΙ in Figur 1.
In einer ersten Leitung 1, welche die Haißwindleitung eln&a
Hochofens darstellt, wird ein Heißwindstrom geführt, dem
ein kalter Gasstrom, nämlich ein Kaltluftstrom, beigemischt werden soll, der in einer zweiten Leitung (Kaltluftleitung)
2 strömt. Die beiden Leitungen 1 und 2 sind zumindest im Bereich ihrer Verbindungsstelle geradlinig_und rechtwinklig
zueinander ausgebildet, wobei der Querschnitt der Leitung 1 wesentlich größer ist als der der zweiten Leitung 2
und bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel etwa das 6-fache
desselben beträgt.
An die zweite, die Kaltluft führende Leitung 2 ist eine Ringleitung 3 angeschlossen, die einen zur Leitung 2 nur
geringfügig verringerten Querschnitt hat. Die Ringle.itung
3 umgibt die erste Leitung 1 in atwa konzentrisch und längs
eines Winkels von ca. 270° (siehe Figur 2). Durch insgesamt 12 Rohrkrümmer 4 ist die Ringleitung 3 mit der ersten
Leitung 1 verbunden. Die Rohrkrümmer 4 bestehen hierbei aus 90°-KrUmmern, die jeweils einen axial und einen radial
zur ersten Leitung 1 verlaufenden Schenkel aufweisen. Die Länge der axialen Schenkel beträgt hierbei etwa das Dreifache
des Durchmessers der Ringleitung 3. Der gesamte Strömungsquerschnitt sämtlicher Rohrkrümmer 4 beträgt 8,196 des
Strömungsquerschnittes der ersten Leitung.
Die Leitung 1, die Ringleitung 3 und die Rohrkrümmer 4 sind
jeweils mit einer Auskleidung aus feuerfestem Material 5
bzw. 7 bzw· 6 versehen.
-6-
• ι < > ■ a
Mittels der erfindungsgemäßen Helßwind-Mischkammer wird
eine sehr homogene Beimischung der Kaltluft in die Heißluft erzielt, so daß die Wärme Spannringen und Wärmedehnungen
äußerst gering sind. Soweit tatsächlich irgendwelche Wärmespannungen und Wärmedehnungen gleichwohl noch vorhanden
sind, werden diese ohne weiteres durch die gute Elastizität der gesamtϊλ Konstruktion aufgenommen, so daß die
Gefahr etwaiger Beschädigungen vollständig vermieden wird. Da die ganze Konstruktion sehr offen bleibt, ist außerdem
eine gute Kühlung des Mantels der Heißwindleitung gewährleistet.
Ferner besteht der Vorteil, daß die große Anzahl der Rohrkrümmer
der feuerfesten Konstruktion der Heißwindleitung *ine große Stabilität gibt.
Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können zahlreiche Abwandlungen getroffen werden, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen. Hierbei ist es insbesondere möglich, die Zahl der Rohrkrümmer und deren Formgebung im
einzelnen zu variieren. Feigner ist es möglich, zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit des Kaltluftstromes die
Durchströmquerschnitte der Rohrkrümmer oder auch nur deren Einmündungsöffnungen in die Heißwindleitung zu verringern.
Gegebenenfalls können auch Düsen im Bereich der Einmündungsöffnungen vorgesehen sein.
Obwohl die Erfindung anhand einer Heißwind-Mischkammer beschrieben
wurde, ist sie hierauf naturgemäß nicht beschränkt, denn die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann
für völlig beliebige Anwendungszwecke eingesetzt werden, wo Gasströme, gegebenenfalls auch Flüssigkeitsströme, mit
starken Temperaturunterschieden gemischt werden sollen.
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Claims (10)
1. Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme stark unterschiedlicher
Temperatur·» die Jeweils in einer gesonderten
Leitung strömen, wobei Mittel zur Verbindung der beiden Leitungen und zur Beimischung des zweiten Gasstromes
aus der zweiten Leitung in den ersten Gasstrom in der ersten Leitung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel aus einer die erste leitung (1) ganz oder teilweise umgebenden Ringleitung (3) mit einer
Vielzahl von hiermit verbundenen und sich teils axial, teils radial zur ersten Leitung (1) erstreckenden Rohrkrümmern
(4) bestehen, wobei die Ringleitung (3) an die
\ zweite Leitung (2) angeschlossen ist und die Rohrkrüm
mer (4) in die erste Leitung (1) münden.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrkrümmer (4) in axitlem Abstand von der Ringleitung (3) in die erste Leitung (1) münden.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkrümmer 90°-KrUmmer mit je einem axialen
und einem radialen Schenkel sind und sich ausgehend von der Ebene, in der die Ringleitung (3) und die erste
Leitung (1) liegen, zunächst axial (axialer Schenkel) und sodann radial (radialer Schenkel) zur ersten Leitung
(1) erstrecken.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzelehnet,
daß die länge der axialen Schenkel etwa das Dreifache des Durchmessers der Ringleitung (3) beträgt.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder A, dadurch gekennzeichnet,
daß die axialen und die radialen Schenkel etwa die gleiche Länge aufweisen.
-Θ-
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6. Vorrichtung geaäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß θ bis 16, insbesondere 12 Rohrkrümmer (4) vorgesehen sind.
7· Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Strömungsquerschnitt
sämtlicher Rohrkrümmer (4) höchstens 1596, insbesondere
θ bis 10%, des Strömungsquerschnittes der ersten Leitung (1) beträgt.
8· Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der
ersten Leitung (1) erheblich größer ist al» der zweiten Leitung (2) und insbesondere das 4- bis 8-fache desselben
beträgt.
9. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daP die beiden Leitungen (1, 2)
zumindest im Bereich ihrer Verbindungsstelle geradlinig und rechtwinklig zueinander ausgebildet sind.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (1), die
Rohrkrümmer (4) und die Ringleitung (3) Jeweils mit einer feuerfesten Auskleidung (5 bzw. 7 bzw. 6) versehen
sind.
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