Titel: Neuere Cupolöfen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1889, Band 274 (S. 220–226)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj274/ar274030

Neuere Cupolöfen.

(Fortsetzung des Berichtes S. 163 d. Bd.)

Mit Abbildungen auf Tafel 10.

Was den weiter angeführten Punkt, die Luftzuführung, anbetrifft, so machen sich zwei Bestrebungen bemerkbar, nämlich den Wind möglichst günstig zu vertheilen, sowie denselben vorzuwärmen.

In erster Hinsicht steht das Herbertz'sche System auf einer hohen Stufe, indem der Eintritt der Luft am ganzen Umfange des Ofens und in einer leicht regelbaren Menge erfolgen kann.

Eine denselben Zweck verfolgende Einrichtung ist G. Polchau in Hirzenhain (* D. R. P. Nr. 47354 vom 30. September 1888) patentirt worden. Bei derselben ist die Windzuführung dadurch bewirkt, daſs der Ofen an seinem ringförmigen Düsenspalte a (Fig. 10) mit einer etwas federnden, vorn zugeschärften Schmiedeeisenplatte d versehen ist, so daſs der Einströmungsquerschnitt durch Anstellen dieser Platte mittels einiger Schrauben c verändert werden kann.

Die erwähnte Gouvy'sche Studie theilt als hierhin gehörig die Windzuführung des Ofens von Lawrence in Philadelphia (nach Polytechnic. Review) mit. Nach Fig. 11 sind auf den Umfang des Ofens vertheilt gröſsere Düsen, und oberhalb derselben engere angeordnet. Der untere Windstrom dringt stärker in den Ofen ein als die aus den oberen Oeffnungen hervordringenden Ströme, welche den Wind für den an den Wänden lagernden Koks liefern. Die Düsen sind in Abständen von 100mm von Mitte zu Mitte vertheilt.

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Ebendaselbst wird auch der Ofen von Boccard in Châtillon-sur-Seine vom Jahre 1858 beschrieben. Wie Fig. 12 zeigt, tritt das Gebläse durch einen rings umlaufenden Schlitz, der jedoch nicht verstellbar ist, zu. Der zugehörige Herd ist fahrbar. Angeblich sind in einem solchen Ofen von 40cm quadratischem Querschnitt 1500 bis 2000k in der Stunde geschmolzen.

Eine besondere Sorgfalt bezüglich der Windzuführung zeigt auch der Cupolofen von H. Krigar. Fig. 13 bis 16 geben die Einrichtung eines gewöhnlichen Bundofens mit Vorherd, dessen Werkzeichnung uns die Firma Krigar und Ihssen auf unser Gesuch zu überlassen die Freundlichkeit hatte.

Während sich der Krigar-Ofen in seiner ursprünglichen Form von anderen Oefen im Wesentlichen nur durch den Vorherd unterschied, ist neuerdings auf die Verbesserung der Düsen groſse Mühe und Sorgfalt verwendet. Das Hauptaugenmerk wurde darauf gerichtet, sowohl die Möglichkeit der Verschlackung der Düsen zu beseitigen, als auch den Wind gut vorzuwärmen und möglichst günstig zu vertheilen. Demnach wird der in dem Düsenkasten aa gut vorgewärmte Wind durch schmale, 400mm lange Schlitze bb in geneigter Richtung in die gewölbeartigen Oeffnungen cc geleitet, wo demselben sofort beim Eintritte eine Angriffsfläche von glühendem Koks geboten wird, die groſs genug ist, um die Geschwindigkeit des Windes in vortheilhafter Weise zu verringern. Hierdurch wird eine rasche, lebhafte und regelmäſsige Schmelzhitze hervorgerufen.

Die Düsenschlitze münden nicht in den Ofenschacht, sondern sind von diesem durch vorgesetztes Mauerwerk geschützt; sie sind somit unabhängig von der zu schmelzenden Säule und daher dem Verschlacken nicht ausgesetzt.

Durch die genannten Einrichtungen wird es erreicht, daſs der wirkliche Verbrauch an Schmelzkoks dem theoretisch berechneten nahezu gleich ist.

In einem uns mitgetheilten Betriebsfalle werden in einem Cupolofen Nr. 3 von 600mm Durchmesser im Tage 5000k Eisen gegossen, wobei an Anheizkoks 230k und 5,2 Proc. Schmelzkoks verbraucht werden. Da beim Ausziehen 100k Koks gewonnen werden, so beträgt die ganze Koksmenge 230 – 100 + 260 = 390k entsprechend einem Koksverbrauch von 7k,8 auf 100k Eisen. Natürlich stellt sich dies Verhältniſs günstiger bei gröſseren Schmelzungen. Der Ofen soll ohne jedes Oberfeuer arbeiten und die Flamme erst beim Niederschmelzen zum Durchbruche gelangen. Die Hitze soll hoch genug sein, um einen Zusatz von 30 Proc. Schmiedeeisen zu gestatten.

Schon bei der zuletzt angeführten Anordnung von Krigar war auf ein Vorwärmen des Windes Bedacht genommen. Ein Ofen mit Vorwarnung des Windes von Herbertz wurde bereits 1888 269 * 294 mitgetheilt.

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Eine bezüglich der Windzuführung besondere Art von Oefen sind diejenigen mit Saugegebläse, zu denen die Oefen von Zintgraff, Heaton, Canham, Woodward und neuerdings die verbesserten Constructionen von Herbertz und Krigar gehören. Erstere haben nur geschichtlichen Werth und genüge ein Hinweis auf Dürre's Handbuch der Gieſserei, Bd. 1 S. 417, wo sich eine ausführliche Beschreibung derselben findet. Die in den einleitenden Bemerkungen erwähnte rasche und ausgedehnte Verbreitung, welche die Herbertz'schen Schmelzöfen gefunden, wird es rechtfertigen, wenn wir auf dies System und seine Entwickelung des näheren eingehen.

Wir folgen zunächst bezüglich der Entstehung desselben einem Berichte, welchen Gurlt im Berggeist veröffentlichte.

Nicht selten, sagt derselbe, hat auf Eisengieſsereien, welche in dichtbewohnten Städten gelegen sind, der Betrieb von Cupolöfen mit Gebläsewind, wie er bis jetzt fast ausschlieſslich stattfindet, zu erheblichen Belästigungen der Nachbarschaft und zu Beschwerden seitens derselben Veranlassung gegeben. Dieselben sind meist begründet in der Feuergefährlichkeit, welche aus der Gichtflamme und den ausgeworfenen Funken hervorgeht, in dem Schaden, welche die Flugasche anrichten kann, endlich in dem heulenden Lärme, welchen die meisten Ventilatorgebläse verursachen. Der letzte Umstand führte schon vor 30 Jahren zur Erfindung der geräuschlosen Ventilatoren und deren zwangsweise Einführung auf den in englischen Städten gelegenen Gieſsereien.

Die Uebelstände des Betriebes mit Ventilatoren sind auch in Deutschland beachtet worden und Veranlassung gewesen, daſs im J. 1883 der landwirthschaftlichen Maschinenfabrik von F. A. Herbertz in Köln die Concession zur Anlage einer Eisengieſserei mit gewöholichen Cupolöfen seitens der Regierung verweigert wurde.

Da es für die Fabrik erwünscht war, wenigstens die kleinen Eisenguſstheile selbst herzustellen, so ging man an die Einrichtung einer Gieſserei mit Tiegelöfen. Indessen war dabei der Verbrauch an Graphittiegeln und Koks so hoch, daſs an einen vortheilhaften Betrieb nicht zu denken war und Mittel ersonnen werden muſsten, zu einem Betriebe mit solchen Cupolöfen zu gelangen, welche mit den zuerst beregten Uebelständen nicht behaftet seien und deren Gebrauch auch in dem dichtbevölkerten Stadttheile keine Bedenken erregen könnte.

Der Fabrikbesitzer Herr Herbertz und der Betriebsingenieur Herr Sahler versuchten demnächst den Zweck dadurch zu erreichen, daſs sie, statt die Luft durch die Formen eines Cupolofens einzublasen, die Gichtgase von der geschlossenen Gicht mittels eines Dampfstrahles absaugten und so die Verbrennungsluft nöthigten, durch die freien Formen aus der umgebenden Atmosphäre von selbst in den Ofen zu strömen. Ferner schienen die abgesaugten Gichtgase noch heiſs genug, um geeignet zu |223| sein, den erforderlichen Dampf in einem neben der Gicht stehenden Dampfkessel selbst zu erzeugen. Auf diese Combination wurde das D. R. P. Nr. 26777 ertheilt. Der zur Anwendung gebrachte Cupolofen hatte 55cm engsten und 70cm weitesten Schachtdurchmesser; bei Anwendung einer Dampfstrahldüse von 7mm Durchmesser und fünf rechteckigen Formöffnungen im unteren Theile des Ofenschachtes konnte er mit Verbrauch von 125k Füllkoks und 6k Schmelzkoks auf 100k Roheisen in der Stunde 1000k graues Roheisen niederschmelzen. Indessen zeigte sich, daſs das Eisen bei starken Sätzen am besten und heiſsesten einschmolz und ferner dann, wenn bei gleichem Querschnitte die Formöffnungen möglichst breit, aber niedrig waren, so daſs die Luft gleichmäſsig an allen Seiten des Ofenschachtes eintreten konnte.

Dieses führte zur Construction einer ringförmigen Lufteinströmungsöffnung und es wurde auf sie das D. R. P. Nr. 29539 mit dem Patentansprüche ertheilt: „An einem Schmelzofen mit Dampfstrahl eine verstellbare ringförmige Lufteinströmungsöffnung in Verbindung mit einem beweglichen und verstellbaren Herde“ zu benutzen. Einen nach diesen Grundsätzen gebauten Cupolofen sah Verfasser kürzlich in der Herbertz'schen Fabrik im Gange, wo er seit ¾ Jahren in täglichem Betriebe steht. Der Ofen hat 3m,75 Höhe, 70cm engsten und 85cm weitesten inneren Durchmesser in der Schmelzzone, sowie 95cm Weite im Herde. Der ganze, den Ofenschacht enthaltende Cupolofen wird in einem Rahmen von vier guſseisernen Säulen getragen, an welchem auch der bewegliche, etwa 56cm hohe Herd so befestigt ist, daſs er, an ihnen gleitend, mit Schrauben beliebig hoch oder tief gestellt werden kann, daher man es in der Hand hat, den ringförmigen Schlitz zwischen dem unteren Rande des Schachtes und dem oberen Rande des Herdes weit oder eng zu stellen, wie man es nach der Natur des Koks für nöthig findet. Der bewegliche Herd, welcher 1000k Eisen aufnehmen kann, hat an der Vorderseite die Abstichöffnung und Rinne, sowie an der Unterseite einen nieder zu klappenden Boden, so daſs er durch Oeffnen desselben schnell in die darunter befindliche Dammgrube entleert werden kann. Der Ofenschacht hat ringsum in der Schmelzzone acht kleine runde Spählöcher, die zum Putzen des Ofens dienen können und während des Betriebes geschlossen werden. Die Gicht ist mit zwei dichtschlieſsenden Klappen verschlieſsbar; wogegen die Gichtgase durch ein 50cm unter der Gicht befindliches Gasrohr in einen daneben stehenden 25m hohen Schornstein geführt werden. In dem äuſseren Gasrohre befindet sich ein zweites Saugerohr, welches mit dem ersteren einen ringförmigen Raum bildet, sich aber nach vorwärts zu verjüngt; und an der Stelle seiner Einschnürung ist das Dampfstrahlrohr von 9mm Durchmesser angebracht. Durch das zweifache Saugerohr verdoppelt sich die absaugende Wirkung des Apparates, während durch den ringsum laufenden Schlitz über dem Herde eine ganz gleichmäſsige Luftvertheilung und |224| damit eine gleichmäſsige Erhitzung und Schmelzung des Roheisens erreicht wird.

Die Leistung dieses Ofens zeigt sich seit dem ¾ Jahr seines Betriebes überraschend gleichmäſsig und günstig; sie übertrifft, was den Verbrauch an Brennmaterial betrifft, alle bekannten Cupolöfen mit Gebläsewind bei Weitem. Er schmelzt stündlich 2000k graues Gieſsereiroheisen hitzig nieder. Er wird besetzt, zuerst mit 175 bis 200k Füllkoks, darauf 1000k Roheisen, alsdann 40k Koks, abermals 1000k Roheisen und in gleicher Weise weiter, d.h. es verbraucht auſser der einmaligen Füllung nur 4k Koks auf 100k Roheisen, während der Koksverbrauch bei gewöhnlichen Cupolöfen 7 bis 10k, also das Doppelte und darüber beträgt. Der Dampfverbrauch ist in der Stunde 70k, und zu seiner Erzeugung im Dampfkessel müssen 10k Kohle verbrannt werden, was 0k,5 auf 100k Roheisen ausmacht, wenn man nicht den Kessel mit den abgesaugten Gichtgasen zu heizen vorzieht. (Letzteres Verfahren ist bald verlassen. D. R.)

Das durch den Dampfstrahl hervorgebrachte Vacuum beträgt im Ofen bei geschlossener Gicht und geschlossener ringförmiger Einströmungsöffnung 80mm Wassersäule, dagegen bei unbehinderter Luftzuströmung durch die letztere, 1m über derselben, 40 bis 60mm Wassersäule, wenn der Ofen in Betrieb ist, je nach der Spannung des Dampfes, welche 3½ bis 4½at beträgt. Dazu kommt noch die durch den 25m hohen Schornstein allein verursachte Exhaustion von 10mm Wassersäule.

Sobald der Dampfstrahl angelassen ist, kommt das Eisen schon nach 5 bis 10 Minuten geschmolzen in den Herd und tropft dann ohne Unterbrechung in denselben, wobei es sehr hitzig und rein ist, trotz des um die Hälfte reducirten Koksverbrauches. Diese Erscheinung ist ganz besonders bemerkenswerth und erheischt eine Erklärung. Der Unterschied des Schmelzvorganges bei einem Cupolöfen mit Gebläsewind und bei einem solchen mit Exhaustion ist zunächst der, daſs bei dem ersteren der Gebläsewind gepreſst, d.h. unter einem Drucke, welcher 200 bis 250mm Wassersäule entspricht, eingeblasen, bei dem letzteren dagegen mit nur atmosphärischer Dichtigkeit eingesogen wird. Die Folge davon ist, daſs der verdichtete Sauerstoff des gepreſsten Windes sich energischer und vollständiger mit dem Kohlenstoffe des Koks, welchen es antrifft, verbindet und sofort Kohlensäure bildet, welche in dem Ofenschachte aufsteigend theilweise zu Kohlenoxyd reducirt wird, durch diese Reduction entsteht nothwendig in dem oberen Ofentheile eine beträchtliche Erniedrigung der Temperatur, verbunden mit unvollkommenerer Vorwärmung des kalten Schmelzmateriales und beträchtlichem Verluste an Brennstoff, der in den brennbaren Gichtgasen unbenutzt entweicht. Bei Luft von nur atmosphärischer Dichtigkeit, welche aber rundum eintreten kann, erfolgt die vollständige Verbrennung zu Kohlensäure nothwendig langsamer; freier Sauerstoff gelangt noch |225| In die höher gelegenen Ofentheile und verursacht dort ein Oberfeuer, durch welches das kalte Schmelzmaterial besser vorgewärmt wird und schon heiſser in die Schmelzzone eintritt; zugleich hat aber die einmal gebildete Kohlensäure, ehe sie entweicht, keine Gelegenheit mehr sich zu Kohlenoxyd zu reduciren und damit Kohlenstoff unbenutzt aus dem Ofen zu entführen. Da das graue Gieſsereiroheisen auſserdem gegen 2 Proc. Silicium enthält, so kann der noch freie Sauerstoff in den oberen heiſsen Regionen gleichfalls oxydirend auf dieses einwirken. Dadurch wird das Roheisen gefeint und weich, während es gleichzeitig durch die Verbrennung seines Siliciums, wie das von dem sauren Bessemerprozesse bekannt ist, eine sehr erhöhte Temperatur annimmt.

So läſst es sich erklären, daſs selbst aus den geringsten Marken von Gieſsereieisen, wie z.B. aus Luxemburger Nr. 3, das jetzt (1885) nur 34 M. für 1000k kostet, ein sehr reiner und weicher Guſs erzielt werden kann, wie das bei dem besprochenen Cupolofen wirklich geschieht. Gleichzeitig fällt auch der durch den gepreſsten Wind veranlaſste Abbrand an Eisen fast ganz fort. Der Herbertz'sche Cupolofen gewährt demnach für den Gieſsereibetrieb ganz wesentliche Vortheile gegenüber den älteren Cupolofen, und es ist wohl nicht zu bezweifeln, daſs er eine weite Verbreitung finden wird, sobald er einmal gehörig bekannt geworden ist.

In einem Vortrage in einer Versammlung des Bezirksvereins deutscher Ingenieure bestätigte Hollenberg die vorstehenden Mittheilungen und hebt noch besonders die groſsen Annehmlichkeiten des Betriebes des Herbertz'schen Ofens hervor, welche darin bestehen, daſs kein Entgegenschlagen des Windes und der heiſsen Gase des Ofens stattfindet, was ganz besonders bei der Reinigung der Düsen lästig ist und eine groſse Sorgfalt seitens der Bedienungsmannschaft erfordert, um Verletzungen zu vermeiden. Bei diesem Ofen zieht durch jede Oeffnung die Luft nach innen, und man kann nach Wegnahme der Guſsstopfen jede Oeffnung als Schauloch benutzen, ohne auch nur im Geringsten belästigt zu werden.

Ueber die beim Schmelzen beobachteten Windverhältnisse sagt derselbe Berichterstatter:

Beim Betriebe wurden, 1m über den Düsen gemessen, nachstehende Resultate gefunden:

Atmosph.-Druck
im Kessel
Zeit Säulenhöhe
in mm Wasser
Uhr Minuten
4 5 15 40
4 5 30 50
5 40 60
4½–4¾ 6 85
6 10 80
4 6 20 70
6 35 60
3¾–4 6 50 65
7 10 55

Hieraus ergibt sich, daſs die saugende Wirkung zunimmt, was wohl |226| der verstärkten saugenden Wirkung des stärker erwärmten Schornsteins zuzuschreiben ist. Bei der Beschickung des Ofens sinkt die Wassersäule um 30mm.

Eine groſse Annehmlichkeit bei dem neuen Ofen ist auch die, daſs die Brust des Ofens, in der auch die Abstichöffnung sich befindet, schräg vorgebaut ist. Man kann sich nun von dem Stande des im Herde angesammelten Schmelzgutes und von dem Hitzegrade desselben durch Eintauchen einer Eisenstange leicht überzeugen. Für gewöhnlich ist diese Brustöffnung durch eine lose aufgelegte Eisenplatte verschlossen.

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