Frank Lawrence's verbesserte Düse für Cupolöfen. Mit Abbildungen auf Taf. VIII [b/1]. Lawrence's verbesserte Düse für Cupolöfen. Es ist eine bekannte Thatsache, daß in allen Schmelzöfen die richtige Vertheilung des eingeblasenen Windes Schwierigkeiten bereitet, welche bis zur Stunde noch durch kein Mittel vollständig beseitigt worden sind. Das Ideal, welches dem Techniker beim Schmelzproceß in Schachtöfen in dieser Richtung vorschwebt, besteht darin, in jeder Horizontalschicht der Schmelzmasse eine gleichmäßige Temperatur zu erzielen; dies gelingt aber nur dann, wenn der Wind, sowohl in Rücksicht auf Quantität als Pressung, jede Horizontalschicht in ihrer ganzen Ausdehnung gleichmäßig durchdringt. Es werden in dieser Hinsicht noch allerwärts große Fehler gemacht, weil die betreffenden Betriebsvorrichtungen bisher noch zu primitiver Natur sind. Außerordentlich auffallend ist es, daß auf diesem so wichtigen Gebiete so wenig geleistet worden ist. Steckt man durch eine Anzahl in dem Seitenmauerwerk eines Schachtofens gleich hoch ausgesparter Oeffnungen horizontale Röhren, deren Querschnitte unter einander gleich sind und bläst durch dieselben, nachdem der Ofen mit Schmelzmaterial gefüllt worden ist, einen gleichmäßigen Luftstrom, so würde Folgendes geschehen: Die aus dem Rohrende (der Düse) ausströmende Luft würde, in einem freien, mit Luft von gleicher Temperatur erfüllten Raume ausgegossen, in Folge der Dilatation einen abgestumpften Kegel mit horizontal liegender Achse bilden, dessen Dimensionen abhängig sind von der Weite des Rohres, der Pressung, mit welcher die Luft das Rohr verläßt und der Dichtigkeit der äußern Luftmassen. Tritt der Luftstrom aber in das Innere eines gefüllten Schachtofens, so treten ihm sofort Hindernisse entgegen, welche seine Form und Richtung ändern. Er kann nur entweichen durch die Zwischenräume der einzelnen Stücke, welche die Schmelzmasse bilden, und durch die Gichtöffnung des Ofens. Die veränderte Form des oben erwähnten Luftkegels ist also eine Resultante aus folgenden drei Factoren: 1) Der Form, welche der Kegel bei freiem, ungehindertem Austritt, wie oben, haben würde; 2) der Dichtigkeit des Schmelzmaterials; 3) den Dimensionen des innern Ofens (des Ofenschachtes). Es geht hieraus hervor, daß die Achse des Kegels in diesem Falle eine von der Mitte der Rohrmündung ausgehende, aufwärts gekrümmte Curve bilden wird, ähnlich wie dies in Figur 18 dargestellt ist. Abgesehen von der Weite des Ofens, wird diese Curve in horizontaler Richtung um so länger gestreckt sein, je größer die Pressung des Windes und je lockerer die Schmelzmasse ist. Schlägt man durch eine Formöffnung eines Hohofens, während das Gebläse abgestellt und die betreffende Düse entfernt worden ist, eine nicht zu dünne eiserne Stange bis zur Berührurg mit der gegenüber liegenden innern Gestellwand, läßt die Stange in dieser Lage vielleicht ¼ Minute stecken und zieht sie sodann möglichst schnell wieder heraus, so bemerkt man an derselben Folgendes: Der Theil der Stange, welcher sich im innern Ofen befand, wird natürlich auf der ganzen Länge glühend sein, aber an verschiedenen Stellen ganz bedeutende Temperaturunterschiede zeigen; es werden die Stellen b der Stange ganz hell- bis weiß Textabbildung Bd. 224, S. 402 glühend, die Stellen a dagegen viel dunkler roth sein; die höchste Temperatur ist also bei b, b, die niedrigste dagegen an den Wänden und im Centrum des Ofens. Zieht man in Figur 18 die Linie L L′, so ergibt sich das Gesagte durch eine einfache Betrachtung von selbst; dort wo viel Wind mit starker Pressung hinkommt, erfolgt die intensivste Verbrennung, findet sich also auch die höchste Temperatur, und dies ist der Fall im Innern unseres Luftkegels. Außerhalb desselben geht die Verbrennung nur unvollkommen vor sich und die Schmelzmasse liegt mehr oder weniger todt da. Es ergibt sich also hieraus, daß ein Schmelzproceß unter solchen Umständen nur äußerst mangelhaft vor sich gehen kann. Das weniger hoch erhitzte Schmelzgut wirkt auf das stärker erhitzte abkühlend, woraus eine Verschwendung von Brennmaterial folgt; dünn flüssiges und halb oder gar nicht geschmolzenes Metall kommt auf der Sohle des Ofens mit einander in Berührung, was das Fabrikat nur verschlechtert; über den Formen setzen sich zuweilen an den Wänden des Ofens halbgeschmolzene, zähe Massen fest, erhärten dort, bilden Gewölbe im Ofen, verhindern den Aufgang des Windes und den Niedergang der Chargen und sind Veranlassung zu Unregelmäßigkeiten aller Art, Stillständen, Reparaturen, Productionsverminderung u. a. Was den Hohofenbetrieb betrifft, so hat die Anwendung der erhitzten Gebläseluft wohl viel über die erwähnten Uebelstände hinweggeholfen; allein es läßt sich nicht läugnen, daß eine bessere Vertheilung des Windes im Innern des Ofens, außer den durch hohe Windtemperaturen schon erzielten günstigen Resultaten, den Brennmaterialverbrauch noch vermindern, die Production noch erhöhen und die Qualität des Fabrikates noch verbessern würde. Beim Betrieb mit kaltem Wind wie bei Cupolöfen zeigen sich die besprochenen Mißstände häufiger. Frank Lawrence in Philadelphia 225, Dock Street, ist nun (nach der Polytechnic Review, März 1877 S. 111) auf die Idee gekommen, der Düsenmündung bei den Cupolofen eine von der bis jetzt gebräuchlichen verschiedene Gestalt zu geben, wie Figur 19 sie zeigt. Es sind da drei über einander liegende, schmale verticale Schlitze A1 bis A3, von denen der oberste der kleinste und engste, der mittlere etwas größer und der unterste am größten ist. Unter diesen Schlitzen befindet sich die Hauptdüsenöffnung, welche die Summe der drei Schlitze an Größe noch übertrifft und nahezu quadratisch ist. Wird durch diese Düse Wind in den Cupolofen geblasen, so geht der Hauptstrom — also auch derjenige, welcher die größte Widerstandsfähigkeit hat — durch die unterste große Oeffnung, wird also am tiefsten in den Ofen eindringen, während die aus A1 bis A3 ausströmenden Luftmassen sich je nach der Größe der Oeffnung mehr oder weniger weit von der Ofenwand entfernen werden. Diese Düsen sind in geringen Abständen, etwa 10cm von einander auf den ganzen Umfang des Ofens vertheilt, wie in Figur 20 angedeutet ist. Auf diese Weise entsteht ein aussteigender Luftstrom, welcher sich doch wenigstens über den ganzen Querschnitt der Schmelzmasse (vgl. Figur 21) ein gut Theil gleichmäßiger erstreckt als der in Figur 18 veranschaulichte. Diese Einrichtung kann nur in jeder Beziehung günstig auf den Betrieb einwirken und ist jedenfalls als der Anfang einer Verbesserung in dieser Richtung zu betrachten. Lawrence gibt uns zwar keine näheren Betriebsresultate mit seinem Cupolofen, sagt aber Folgendes: „Man erspart ein Drittel an Zeit und ein Viertel an Brennmaterial im Vergleich mit den gewöhnlichen Cupolofen. Man braucht weniger Pressung und in Folge dessen weniger Kraft. Die gleichförmige Schmelzung liefert einen Guß von besserer Qualität bezüglich der Marke des aufgegebenen Eisens. Ansammlung von festen Massen an der Ofenwand wird vermieden und der Cupolofen ist leichter zum Guß herzurichten, zu besetzen und hält länger. Die Herstellungskosten dieses Cupolofens sind nur wenig höher als diejenigen eines Ofens nach altem System.“ Daß dieses System noch einer bedeutenden Vervollkommnung fähig ist, liegt auf der Hand, und wird Referent dieses Journals in einem spätern Artikel darauf zurückkommen. II Textabbildung Bd. 224, S. 404 III Textabbildung Bd. 224, S. 404