Titel: Lürmann's steinerner Winderhitzer.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1887, Band 266 (S. 59–65)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj266/ar266017

Lürmann's steinerner Winderhitzer.

Mit Abbildungen auf Tafel 6.

Die Zeitschrift Stahl und Eisen, 1887 Nr. 9 S. 622 berichtet über die durch das Kaiserliche Patentamt erfolgte Anmeldung L. 4218, welche einen neuen steinernen Winderhitzer betrifft, Folgendes.

In Fig. 7 und 8 ist ein gewöhnlicher Cowper-Winderhitzer und in Fig. 9 und 10 der neue Winderhitzer gezeichnet.

Die bisherigen Cowper-Winderhitzer sind nicht frei von Mängeln; dieselben bestehen in: 1) Unvollkommener Verbrennung der Heizgase. 2) Unregelmäſsiger Vertheilung der Verbrennungsproducte in der Steinausfüllung der Wärmespeicher. 3) Unzweckmäſsiger Unterstützung derselben.

Eine rasche und vollkommene Verbrennung der Hochofengase wird in den Cowper-Winderhitzern dadurch verhindert, daſs Heizgas und Luft ungemischt, feucht und nicht vorgewärmt zusammengeführt werden.

Die Gase treten in die Cowper-Winderhitzer durch eine einzige Oeffnung x (Fig. 7) von 520mm lichter Weite in einen kreisrunden Schacht z von 1600mm lichter Weite, in welchem den Gasen auch nur durch eine einzige, ebenfalls 520mm weite Oeffnung y die zu ihrer Verbrennung nöthige Luft zugeführt wird.

Einrichtungen zur Vermischung von Gas und Luft in dem Verbrennungsschacht z sind nicht vorhanden. Beide, Gas und Luft, haben auſserdem, beim Aufsteigen in dem engen Schacht z, eine sehr groſse Geschwindigkeit, was die Vermischung erschwert.

Zu einer vollkommenen Verbrennung der Gase gehört nun sowohl gute Mischung von Gas und Luft, als vorherige Erwärmung des Gemisches bis 650°, d.h. bis auf die Entzündungstemperatur desselben.

In der kurzen Spanne Zeit, während welcher das kalte, feuchte Gas und die kalte Luft in dem Verbrennungsschacht z ausströmen, erwärmt sich durch die beginnende Verbrennung eines Theiles der Gase |60| welche in dem Verbrennungsschacht z stattfindet, im günstigsten Falle das Gemisch allmählich so weit, daſs beim Austritt aus dem Schacht s vielleicht die Entzündungstemperatur von 650° erreicht ist. Die vollkommene Mischung von Gas und Luft wird jedoch sehr häufig erst durch Eintritt derselben in das Gitterwerk der Steinausfüllung des Wärmespeichers erzwungen, und erst hier geht in vielen Fällen die Wärmeentwickelung vor sich. Aus diesen Gründen ist bei den Cowper-Winderhitzern die Temperatur in den oberen Metern der Steinausfüllung auch so hoch, daſs hier eine Schmelzung des Gichtstaubes, und damit eine Zerstörung der oberen Steinlagen des Gitterwerkes stattfindet.

In weniger günstigen Fällen der Mischung und Erwärmung von Gas und Luft gelangen die unverbrannten Gase sogar bis in den Raum w unter der Steinausfüllung der Wärmespeicher, welche bei den Cowper-Winderhitzern durch einen guſseisernen Rost getragen wird, und verbrennen erst hier oder gar erst im Schornstein. In jedem Falle nähert sich mit fortschreitender Erwärmung der Steinausfüllung des Wärmespeichers die Zone, in welcher sich die vollkommene Verbrennung vollzieht, rückwärts durch diese Steinausfüllung allmählich dem Raum v unter der Kuppel, und gelangt schlieſslich auch in den Schacht z, wo man hofft und glaubt, daſs die vollkommene Verbrennung von vornherein und immer stattfinden möge und würde. Es dauert nun in Folge dieser unvollkommenen Verbrennung sehr lange, bis die groſse Masse der Steinausfüllung des Wärmespeichers der Cowper-Winderhitzer genügend erwärmt ist. Damit unter diesen Umständen in dem Wärmespeicher eine zur Winderhitzung genügende Menge Wärme vorräthig ist, sieht man sich gezwungen, sehr viele, sehr groſse, also sehr theure, Cowper-Winderhitzer anzulegen.

Ein fernerer Nachtheil der unvollkommenen Verbrennung ist die dadurch veranlaſste Verschwendung der zur Heizung dienenden Hochofengase. Die durch bessere Verbrennung zu ersparenden Gasmengen sind jedoch sehr vortheilhaft zu anderen Heizzwecken zu verwenden.

Selbst wenn man aber annimmt, daſs der gröſsere Theil der Gase auch in den Cowper-Winderhitzern verbrennt, so bleibt doch der Mangel einer regelmäſsigen Vertheilung der Verbrennungsproducte, also der erzeugten Wärme in dem Wärmespeicher der Cowper-Winderhitzer zu beseitigen.

Diese mangelhafte Vertheilung wird in den Cowper-Winderhitzern veranlaſst, einmal dadurch, daſs der Schacht z excentrisch zu der Grundfläche des Winderhitzers liegt (vgl. Fig. 8), dann dadurch, daſs der Querschnitt des Schachtes z im Vergleich zu der Grundfläche der Steinausfüllung des Wärmespeichers sehr klein ist, ferner dadurch, daſs in dem groſsen Raum der Steinausfüllung des Wärmespeichers keinerlei Vorrichtung, also auch keinerlei Möglichkeit vorhanden ist, um den Verbrennungsproducten eine regelmäſsige Vertheilung durch die gesammte Steinausfüllung des Wärmespeichers vorzuschreiben.

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Die Verbrennungsproducte können also durch kein Mittel verhindert werden, den nächsten, d.h. geraden Weg von der Ausmündung des Schachtes z (oben unter der Kuppel) zu dem in derselben senkrechten Ebene liegenden Eintritt u in den Schornsteinkanal einzuschlagen, also nur einen Theil der Steinausfüllung des Wärmespeichers, und zwar nur den mittleren, zu erwärmen.

Der Schacht z hat, in Fig. 7 und 8, welche die gebräuchlichen Maſse der Cowper-Winderhitzer geben, 1600mm Durchmesser, d.h. einen lichten Querschnitt von 2qm,01; die ganze lichte oder innere Grundfläche des Cowper-Winderhitzers innerhalb der Umfassungsmauer beträgt bei 5m Durchmesser 19qm,635. Der Querschnitt des Raumes, welchen der Verbrennungsschacht bei 2m,5 auſsen einnimmt, beträgt 4qm,908; die halbmondförmige Grundfläche des Wärmespeichers hat deshalb 19,635 – 4,908 = 14qm,727. Die Gröſse der Wärmeaustrittsöffnung z verhält sich also zu der Wärmeaufnahmefläche des Wärmespeichers wie 2,01 zu 14,727 = 1 : 7. Bei diesem Miſsverhältniſs der Querschnitte kann sich die aus 2qm,01 des Schachtes z austretende Mischung von Gas und Luft, oder können sich die daraus austretenden Verbrennungsproducte auf 14qm,727 der Wärmespeicher nicht gleichmäſsig vertheilen.

Wenn nun die Querschnitte der 250 offenen Schächte in der Steinausfüllung des Wärmespeichers zusammengenommen nicht wesentlich gröſser wären als der Querschnitt des Schachtes z, d.h. nicht gröſser als 2qm,01, dann würden die Verbrennungsproducte trotz des ungünstigen Verhältnisses der Grundflächen von 1 : 7 doch noch genöthigt sein, durch alle Oeffnungen der Steinausfüllung der Cowper-Winderhitzer gleichmäſsig niederzuziehen. Der Gesammtquerschnitt der in der halbmondförmigen Grundfläche der Steinausfüllung des Wärmespeichers der Cowper-Winderhitzer vorhandenen 250 Oeffnungen ist aber bei Oeffnungen von 160mm im Quadrat 6qm,4. Der Querschnitt des Schachtes z verhält sich dazu also wie 2,01 : 6,4 = 1 : 3,2, d.h. es sind nur ⅓ der in der Steinausfüllung des Wärmespeichers der Cowper-Winderhitzer vorhandenen 250 Oeffnungen nöthig, um den aus dem Schacht tretenden Verbrennungsproducten den Durchgang zu gestatten.

Die Verbrennungsproducte brauchen deshalb nur durch die 80 Oeffnungen niederzugehen, welche zwischen den Linien I bis II und III bis IV der Fig. 8 liegen; schon in diesen ist der Querschnitt ebenso groſs, als in dem Verbrennungsschacht z der Cowper-Winderhitzer. Es liegt nun für die Verbrennungsproducte bei dem bisherigen Mangel an irgend einer Vertheilungsvorrichtung in den Cowper-Winderhitzern so lange gar keine Veranlassung vor, durch mehr als diese zum Durchgang genügenden 80 Oeffnungen zwischen den Linien I bis II und III bis IV zu gehen, d.h. durch andere Oeffnungen der Steinausfüllung zu ziehen, welche nicht in ihrem nächsten Wege zum Schornstein u, d.h. auſserhalb der Linien I bis II und III bis IV (Fig. 8) liegen, bis diese mittleren Oeffnungen |62| der Steinausfüllung durch Gichtstaubansätze theilweise oder ganz verstopft sind.

Dieser Fall der Verstopfung der mittleren Oeffnungen der Steinausfüllung aber braucht, bei aufmerksamer Reinigung der genügend weiten Oeffnungen, nicht einzutreten, und so werden dann die Verbrennungsproducte immer und allein durch diese mittleren 80 Oeffnungen der Steinausfüllung, zwischen den Linien I bis II und III bis IV, und niemals durch die ganze Steinausfüllung der Cowper-Winderhitzer auch nur einigermaſsen gleichmäſsig vertheilt hindurchziehen.

Die innere Grundfläche der Steinausfüllung der Wärmespeicher der Cowper-Winderhitzer ist in Fig. 8, wie oben schon angegeben, 19qm,635. Die Grundfläche der wirklich benutzten Steinausfüllung der Wärmespeicher zwischen den Linien I bis II und III bis IV (Fig. 8) ist dagegen nur etwa 4qm,9. Das Verhältniſs der benutzten zu der vorhandenen inneren Grundfläche der Wärmespeicher ist bei den Cowper-Winderhitzern also kaum wie 1 : 4. Es werden also von dem für den Zweck der Winderhitzung verwendeten Anlagekapital der Cowper-Winderhitzer aus diesem Grunde nur 25 Proc. ausgenutzt.

Die bisherige Unterstützung der Steinausfüllung der Cowper-Winderhitzer durch einen guſseisernen Rost ist unsicher und theuer. Der Fall, daſs die Verbrennung kurz nach dem Einlaſs der Gase in den Cowper-Winderhitzer erst in dem durch den guſseisernen Rost abgedeckten Raum w unter der Steinausfüllung stattfindet, ist kein seltener und daher die theure und unvollkommene guſseiserne Unterstützung der Steinausfüllung der Zerstörung ausgesetzt.

Die Reihen der Oeffnungen der Steinausfüllung, welche über den ⊥-Trägern des Rostes angeordnet, sind bei vielen Winderhitzern nach unten durch die Grundplatte dieser Träger verschlossen; ihre Seitenflächen können also nicht zur Aufnahme von Wärme aus den Verbrennungsproducten, und zur Abgabe von Wärme an den zu erhitzenden Wind benutzt werden. Dadurch gehen der Ausnutzung fernere 8 bis 10 Proc. der Oeffnungen der Steinausfüllung verloren.

Diese beschriebenen Mängel der Cowper–Winderhitzer hat der Erfinder bei den neuen steinernen Winderhitzern der Patentanmeldung L. 4218 V zu vermeiden gesucht.

Der in Fig. 9 und 10 gezeichnete neue steinerne Winderhitzer hat mit den Cowper-Winderhitzern die äuſsere Form, den nicht mit Steinen ausgefüllten Raum A unter der Kuppel, und die Art der Steinausfüllung insofern gemein, als der Wärmespeicher auch des neuen Winderhitzers mit jeder Art Steine ausgefüllt werden kann.

Er unterscheidet sich dagegen von den Cowper-Winderhitzern durch folgende ihm eigenthümliche Anordnungen.

Das Gas tritt entweder durch b in den Schacht c, steigt in diesem auf und tritt unter der Kuppel des Winderhitzers in den Verbrennungsraum |63| A aus (Fig. 9) oder der Schacht c kann weggelassen werden und tritt dann das Gas, unmittelbar von der Gicht des Hochofens kommend, durch die unter der Kuppel befindliche Oeffnung a in den Verbrennungsraum A aus; oder der Schacht c ist, wie punktirt gezeichnet, bis unter die Kuppel geführt und das Gas tritt in den Verbrennungsraum entweder nur von oben durch a oder nur von unten durch c, oder aber durch beide Oeffnungen kommend.

Die Luft, welche zur Verbrennung dieser Gase nöthig ist, tritt durch die unten am Fuſs des Winderhitzers angebrachten Oeffnungen d in den Rundkanal e, steigt aus diesem durch die Schächte f auf und tritt durch die Oeffnungen h und At, welche in verschiedenen Ebenen des Kuppelgewölbes angeordnet sein können, in den Verbrennungsraum A.

Die heiſsen Verbrennungsproducte speichern die in A erzeugte Wärme auf ihrem Wege durch die Schächte i in der Steinausfüllung des Wärmespeichers auf und gelangen so abgekühlt durch die 4 Oeffnungen m und den Abschluſs m1 in einen Schornsteinkanal n, welcher gemauert und unter dem Winderhitzer oder, wie hier gezeichnet, als ein hochliegendes Rohr n angeordnet ist, und zum Schornstein führt. Der kalte zu erhitzende Wind tritt in die Leitung n an irgend einem Punkte o ein, und steigt durch die Schächte i des Wärmespeichers auf. Der heiſse Wind sammelt sich in dem Raum A, fällt durch die Oeffnungen h und h1 und die Schächte f nieder und sammelt sich wieder in dem Rohr r, welches in derselben Höhe wie die zum Hochofen führende Heiſswindleitung r1 liegt.

Der Schacht c ist aus feuerfesten Steinen hergestellt, welche so construirt sind, daſs Risse in dem Mauerwerk ausgeschlossen sind. In diesem Schacht wird sich während der Erwärmung der Gase, wie die Erfahrung lehrt, der letzte Rest des nicht in den Staubsammlern verbliebenen Staubes ausscheiden, und kann dann unten aus b leicht entfernt werden. Alle Oeffnungen in dem Blechmantel des neuen Winderhitzers sind mit Abschluſsventilen oder Schiebern versehen, welche zugleich als Einsteigeöffnungen dienen.

Die Verbesserungen dieses neuen Winderhitzers werden durch die beschriebenen neuen Anordnungen und neuen Einrichtungen erreicht, sie gelangen zur Geltung durch:

1) Raumersparniſs und Wärmespeichervergröſserung.

2) Vollkommene Verbrennung der Gase.

3) Gleichmäſsige Vertheilung der heiſsen Verbrennungsproducte in dem Wärmespeicher.

4) Steinernen Unterbau.

Dadurch, daſs die Verbrennung in dem Raum A unter der Kuppel vorgenommen wird, ist der Schacht z der Cowper-Winderhitzer überflüssig geworden. Allein durch dessen Beseitigung gewinnt der neue |64| Winderhitzer gegenüber dem bisherigen Cowper'schen 28 Proc. an Leistungsfähigkeit.

Im Falle der Anwendung des Schachtes c ist man in der Lage, die kalten, feuchten und häufig mit feinstem Staub überladenen, und deshalb schlecht brennenden Hochofengase hoch zu erhitzen. Die zur Verbrennung der Gase nöthige Verbrennungsluft wird in den Schächten f auch hoch erhitzt, und zwar durch die Wärme, welche in die Auſsenmauerung eingedrungen ist, und sonst durch Strahlung verloren geht.

Die halbkugelige Form dieses Raumes A macht denselben als Verbrennungsraum sehr geeignet und es werden bei dieser Verbrennung die möglichst gröſsten Mengen Wärmeeinheiten mit der geringsten Menge Gas erzeugt. Dieser Umstand führt eine fernere hier nicht in Zahlen ausgedrückte höhere Leistung des neuen Winderhitzers herbei.

Damit die günstig angeordneten heiſsen Verbrennungsproducte nun auch nicht durch den Zug des Schornsteins veranlaſst werden, sich nur in einer Abtheilung der Schächte i der Steinausfüllung des Wärmespeichers zu vertheilen, damit dieselben vielmehr gezwungen werden, sich in allen Schächten i gleichmäſsig zu vertheilen, hat der neue Winderhitzer vier gleichmäſsig in seinem Umfange vertheilte Abhitze-Abzugsstellen m. Jede derselben hat einen Schieber, dessen Gehäuse zwar nach auſsen dicht schlieſst, dessen innere Führung aber nicht dicht abzuschlieſsen braucht, weil der Abschluſs der Verbindung mit dem Schornstein nicht durch diese 4 Schieber, sondern durch eine der bekannten Vorrichtungen m1 geschieht.

Um möglichste Gleichmäſsigkeit zu erzielen, werden die Schieber m bei der Inbetriebsetzung mit Hilfe eines Zugmessers auf ganz gleichen Zug unverrückbar eingestellt.

Der kalte zu erhitzende Wind tritt in die Leitung n an irgend einem Punkte o ein und wird durch die oben erwähnten Schieber ebenfalls gleichmäſsig in dem Unterbau des Winderhitzers vertheilt.

Weil nun bei diesem neuen Winderhitzer einerseits die Wärme in den Steinen des Wärmespeichers gleichmäſsig vertheilt ist, und der zu erhitzende Wind andererseits gleichmäſsig durch die Oeffnungen (i) der Steinausfüllung zieht, muſs der Wind in allen Theilen des Wärmespeichers auch gleichmäſsig hoch erhitzt werden, was in den Cowper-Winderhitzern, wie oben nachgewiesen, unmöglich ist.

Wegen der verbesserten Verbrennung braucht der Winderhitzer nur kürzere Zeit auf Gas zu stehen und kann länger auf Wind gestellt werden. Hierdurch erreicht man den Vortheil, daſs der Unterschied in der Windtemperatur bedeutend verringert wird. Die gleichmäſsige Vertheilung der heiſsen Verbrennungsproducte in dem Wärmespeicher führt also noch eine weitere höhere Leistung des neuen Winderhitzers und Ersparniſs an Gas herbei.

Der steinerne Unterbau der neuen Winderhitzer ist billiger und |65| sicherer als der guſseiserne Rost der Cowper-Winderhitzer, weil feuerfeste Steine allen Wärmeeinflüssen besser widerstehen als Eisen.

Die Anwendung dieses steinernen Unterbaues und die Anwendung der Abhitzeöffnungen ermöglicht es, den Wärmespeicher des neuen Winderhitzers 18m hoch zu machen, während die Einrichtungen der Cowper-Winderhitzer, bei sonst ganz gleichen Abmessungen nur 17m,5 Höhe für den Wärmespeicher gestatten.

Dieser neue Winderhitzer dürfte sich auch in kleiner Ausführung, besonders für kleinere Hüttenwerke eignen.

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