Mehrlochdruckdüse für Verkokungsöfen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine aus einem Topf mit gelochtem Boden ausgebildete Düse (13) zur Verteilung einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit in dem Krümmer (12), der bei Verkokungsöfen Steigrohr (10) und Vorlage (11) verbindet. Es werden Gestaltungen einer solchen Düse angegeben, die bei Anwendung bestimmter Drücke und bestimmter als Treibmittel dienender Flüssigkeitsmengen optimale Werte für die mittels einer solchen Düse abzusaugenden Gasmengen ergeben.
Als wichtiges Gestaltungsmerkmal wird angegeben, daß die Bohrungen der Düse kegelstumpfförmig in Richtung des Flüssigkeitsdurchganges erweiter sind und das von der Düse erzeugte Strahlenbündel den Querschnitt des Krümmers erst am Übergang in die Vorlage lückenlos ausfüllt.
Es werden optimale Werte angegeben für die Verhältnisse des Lochdurchmessers der kegelstumpfförmigen Bohirungen am Flüssigkeitseintritt zum Lochdurchmesser am Flüssigkeitsaustritt, ferner optimale Werte für das Maß des die kegelstumpfförmige Erweiterung der Bohrungen der Düse bestimmenden Kegelöffnungswinkel.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine flüssigkeitsbetriebene M_ehrlochdruckdüse, die als Topf mit gelochtem Boden ausgebildet und in den Krümmer einzubauen ist, der bei Verkokungsöfen das Steigrohr und die Vorlage verbindet.

[0002] Durch den Krümmer, mittels dessen jede einzelne Ofenkammer an die Vorlage angeschlossen ist, wird nicht nur während des Bet-riebes der Öfen ammoniakhaltige Flüssigkeit eingeführt, die unter einem Druck von einigen bar steht, vielmehr benutzt man auch eine in den Krümmer eingebaute Düse dazu, während des Füllens der Öfen die sich dabei entwickelnden Gase durch den oberen Gassammelraum und das Steigrohr unter Anwendung sehr hohen Druckes mittels einer Düse in die Vorlage abzusaugen.

[0003] Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, durch die Gestaltung einer in der Fertigung sehr einfachen Düse und den Einbau einer solchen Düse im Krümmer eine Anordnung zu schaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß bei Anwendung bestimmter hoher Drücke und bestimmter, in der Zeiteinheit aufgegebener, als Treibmittel dienender Flüssigkeitsmengen maximale Gasmengen abgesaugt werden.

[0004] Aufgrund eingehender Versuche wurde gemäß der Erfindung eine optimale Gestaltung einer solchen Mehrlochdruckdüse erzielt, wenn die Bohrungen der Düse in bestimmter Weise kegelstumpfförmig in Richtung des Flüssigkeitsdurchganges erweitert sind und das von der Düse erzeugte Strahlenbündel den Querschnitt des Krümmers erst an dessen Übergang in die Vorlage lückenlos ausfüllt.

[0005] Im Gegensatz zu zylindrischen Bohrungen, bei denen die austretenden Flüssigkeitsstrahlen erhalten bleiben, tritt bei der erfindungsgemäßen kegelstumpfförmigen Gestaltung der Bohrungen eine Auflösung der Flüssigkeitsstrahlen nach dem Austritt aus der Düse ein, durch die eine besonders hohe Gasmenge von der Flüssigkeit mitgerissen wird. Das Strahlenbündel, das die Düse erzeugt, soll sich derart erweitern, daß es erst am unteren Ende des Krümmers bei seinem Eintritt in die.Vorlage den vollen Querschnitt ausfüllt.

[0006] Weitere Einzelheiten der Erfindung seien erläutert im Zusammenhang mit den Abbildungen. Auf diesen stellen dar:

Figur 1 den Vorlage und Steigrohr verbindenden Krümmer mit der eingebauten Mehrlochdruckdüse,

Figur 2a und 2b sind senkrechte Schnitte durch die Achsen zweier Düsen mit unterschiedlicher Stärke des Bodens und daher auch unterschiedlicher Länge der diesen durchsetzenden Bohrungen,

Figur 3a ist eine schematische Darstellung der von oben gesehenen Düse mit einer Darstellung der Austrittsöffnung der Bohrungen auf der Wassereintrittsseite und der Wasseraustrittsseite,

Figur 3b ist ein senkrechter Achsschnitt durch die mit 7 Bohrungen versehene Düse,

Figur 4 zeigt in einer Draufsicht auf den Boden von unten gesehen als Beispiel für die Anwendung mehrerer Lochkreise zwei Düsen unterschiedlicher Gestaltung.

[0007] In Figur 1 ist mit 10 das Steigrohr, mit 11 die Vorlage bezeichnet, mit 12 der Krümmer. In dessen oberer Wandung ist die Mehrlochdruckdüse 13 eingesetzt. Mit 14 ist der Flüssigkeitskegel bezeichnet, der durch die aufgegebene Flüssigkeit erzeugt wird. d_E ist der Lochdurchmesser der Bohrungen an der Wassereintrittsseite, d_A der Lochdurchmesser der Bohrungen an der Wasseraustrittsseite.

[0008] Mit d₁ ist der Durchmesser des Umfangkreises der Bohrungen auf der Wassereintrittsseite, d. h. des Kreises, der von außen die von den Eintrittsöffnungen mit dem Durchmesser d_E gebildeten Kreise tangiert. Mit d₂ ist der Durchmesser des Umfangkreises auf der Wasseraustrittsseite bezeichnet, d. h. des Kreises, der die mit dem Durchmesser d_A bezeichneten Kreise von außen tangiert, die die Austrittsöffnungen der Bohrungen bilden.

[0009] Mit γ ist der Kegelöffnungswinkel bezeichnet, der das Maß der kegelstumpfförmigen Erweiterung der Bohrungen bildet.

[0010] Durch eingehende Versuche wurden die folgenden optimalen Werte der genannten Größen ermittelt, die bei Anwendung eines bestimmten Druckes für die Zuführung der Flüssigkeit zur Düse zu maximalen Werten des von der Düse abgesaugten, d. h. vom Steigrohr in die Vorlage beförderten Gases führen.

[0011] Es soll nämlich das Quadrat des Verhältnisses des Lochdurchmessers d_E der Bohrung an der Wassereintrittsstelle zum Lochdurchmesser d_A der Bohrung an der Wasseraustrittsstelle (

)² einen Wert zwischen 0,4 und 0,85, vor- zugsweise zwischen 0,65 und 0,7 haben.

[0012] Das genannte Verhältnis ist offenbar ein Maß für die Erweiterung der Bohrung. Die Erweiterung kann, je nach der Läinge der Bohrung, d. h. nach der Dicke des Bodens der Düse, schneller oder langsamer erfolgen. Das Maß hierfür bildet der Öffnungswinkel des Kegels, aus dem die Bohrungserweiterung herausgeschnitten ist. Für diesen Kegelöffnungswinkel liegt der optimale Wert zwischen 2°und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 7°.

[0013] Bei Anordnung der Bohrungen auf einem Kreis soll das Verhältnis des Durchmesser d₁ des Umfangkreises der Bohrungen auf der Eintrittsseite zu dem Durchmesser d₂ des Umfangkreises auf der Austrittsseite, also der Wert

zwischen 0,5 und 0,95, vorzugsweise zwischen 0,8 und 0,9 liegen.

[0014] Um sich unterschiedlichen Druckverhältnissen oder anderen aus dem Betrieb sich ergebenden Bedingungen anpassen zu können, soll die Mehrlochdruckdüse leicht höhenverstellbar innerhalb des Krümmers angeordnet sein.

[0015] Neben einer mittleren Bohrung oder einer Gruppe von drei oder vier Bohrungen nahe der Mitte können die Bohrungen in einem oder mehreren äußeren Kreisen angeordnet sein. Die Zahl der Bohrungen wird bestimmt durch die Menge der zu versprühenden Flüssigkeit, den anzuwendenden Druck und andere Betriebsgrößen.

[0016] Innerhalb jedes Kreises von Bohrungen soll zur Erzielung optimaler Ausnutzung des verwendeten Düsenkörpers der Abstand der den Kreis bildenden Bohrungen voneinander einen optimalen Wert im Verhältnis zum Durchmesser der Bohrungen haben. Als Regel wurde ermittelt, daß innerhalb der Lochkreise der Mittenabstand a₁ benachbarter Bohrlöcher mit dem Durchmesser d_A auf der Flüssigkeitsaustrittsseite zu dem Durchmesser d_A in einem Verhältnis steht, dessen Wert zwischen 1,8 und 2,8, vorzugsweise bei 2,4 liegt.

[0017] Werden mehrere Lochkreise benutzt, wie dies bei den in Figur 3 dargestellten Düsen der Fall ist, so soll der Radialabstand a₂ der durch die Mitten der Bohrlöcher eines Lochkranzes gehenden Kreise in einem bestimmten Verhältnis zu dem Duchmesser d_A auf der Flüssigkeitsaustrittsseite stehen, und zwar soll das Verhältnis

einen Wert haben, der zwischen 1,5 und 2,6, vorzugsweise bei 2,1 liegt.

[0018] Durch die Innehaltung der vorstehend genannten Werte für die Maße und die Anordnung der Bohrungen in der Mehrlochdruckdüse lassen sich maximale Werte für die bei bestimmten Drücken und bestimmten Werten der in der Zeiteinheit zugeführten Flüssigkeitsmengen für die in der Zeiteinheit abgesaugten Gasmengen, insbesondere auch bei der Füllgasabsaugung, erzielen.

Ansprüche

1. In den Steigrohr und Vorlage bei Verkokungsöfen verbindenden Krümmer einzubauende, als Topf mit gelochtem Boden ausgebildete, flüssigkeitsbetriebene Mehrlochdruckdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen der Düse kegelstumpfförmig in Richtung des Flüssigkeitsdurchganges erweitert sind und das von der Düse erzeugte Strahlenbündel den Querschnitt des Krümmers erst am Übergang in die Vorlage lückenlos ausfüllt.

2. Mehrlochdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.das Quadrat des Verhältnisses des Lochdurch-' messers d_E der Bohrung an der Wassereintrittsseite zum Lochdurchmesser d_A der Bohrung an der Wasseraustrittsseite (

)² einen Wert zwischen 0,4 und 0,85, vorzugsweise zwi- schen 0,65 und 0,70 hat.

3. Mehrlochdruckdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Bohrungen auf einem Kreis das Verhältnis des Durchmessers d₁ des Umfangkreises der Bohrungen auf der Eintrittsseite zu dem Durchmesser d₂ des Umfangkreises auf der Austrittsseite

wischen 0,5 und 0,95, vorzugsweise zwischen 0,8 und 0,9 liegt.

4. Mehrlochdruckdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Maß der kegelstumpfförmigen Erweiterung der Bohrungen bestimmende Kegelöffnungswinkel γ einen Wert zwischen 2° und 10°, vorzugsweise zwischen 3° und 7° hat.

5. Mehrlochdruckdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie leicht höhenverstellbar innerhalb des Krümmers angeordnet ist.

6. Mehrlochdruckdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Lochkreise der Mittenabstand a₁ benachbarter Bohrlöcher mit dem Durchmesser d_A auf der Flüssigkeitsaustrittsseite zu dem Durchmesser d_A in einem Verhältnis von 1,8 bis 2,8, vorzugsweise 2,4 steht.

7. Mehrlochdruckdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Lochkreise das Verhältnis des Radialabstandes a₂ durch die Mitten der Bohrlöcher gehender Kreise zum Durchmesser d_A der Bohrlöcher einen Wert hat, der zwischen 1,5 und 2,6, vorzugsweise bei 2,1 liegt.

Zeichnung