DE29904559U1

DE29904559U1 - Wand- und Deckelkühlelement für Industrieöfen

Info

Publication number: DE29904559U1
Application number: DE29904559U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2009-03-13

Description

Dr.Thomas U. Becker Ro/^UAr· ^ NfIi^-1ItItIK* «·* ·· Dr. Karl-Ernst Müller

Diplom.ngenieur DUUt^i Of IVIWIIUh ■ Diplomingenieur

European Patent Attorney Patentanwälte European Patenl Attorney

Anmelder:

Friedrich-Wilhelm Hammer

Schützenstraße 51

57072 Siegen HAM 25080 gl29

Wand- und Deckelkühlelement für Industrieöfen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein gekühltes Wandelement für thermisch hoch beanspruchte Bauteile eines Industrieofens, insbesondere eines Elektro-Lichtbogenofens, mit einer Anordnung von von einem Kühlmedium durchströmten Einzelrohren, die in Abstand zueinander angeordnet und mittels dazwischen gesetzter und mit den Einzelrohren jeweils fest verbundener Stege zu dem eine Außenfläche und eine dem Ofenraum zugewandte Innenfläche ausbildenden Wandelement zusammengefügt sind.

Turmstraße 22 · D-40878 Ratingen ■ Telefon +49(0)2102/2024-0 · Telefax +49(0)2102/202420

Ein Wandelement der vorgenannten Art ist in der DE 38 20 448 Al beschrieben; bei dem bekannten Wandelement sind die Einzelrohre mit Abstand zueinander nebeneinandergestellt und über dazwischen angeordnete Stege fest zusammengefügt/ wobei die Einzelrohre an ihren Enden jeweils miteinander zur Ausbildung eines mäanderförmigen Kühlmittelstroms verbunden sind. Der zwischen den Einzelrohren belassene Abstand soll die Anlagerung einer Schlackeschicht an den in den Ofenraum hineinragenden Teilwandflächen der Einzelrohre und an den dazwischen befindlichen Stegen unterstützen, um durch die- Isolierwirkung einer derartigen, an dem Wandelement anhaftenden Schlackeschicht den Wärmehaushalt des Ofens zu verbessern.

Mit dem bekannten Wandelement ist der Nachteil verbunden, daß bei üblichen bzw. technisch realisierbaren Durchmessern der Einzelrohre die zwischen den Einzelrohren bestehenden, durch die Radien von deren Wandungen jeweils begrenzten Zwischenräume nicht ausreichend bemessen werden können, um eine Schlackeschicht mit einer gewünschten Schichtstärke entstehen zu lassen. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß die Verbindung der Einzelrohre mit den Stegen jeweils zwei Schweißnähte erfordert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wandelement mit den eingangs genannten Merkmalen die Isolierwirkung zu verbessern und dessen Herstellung insbesondere in Hinblick auf die angestrebte Gasdichtigkeit zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß jedes Einzelrohr einen aus drei einander überlappenden kreisförmigen Teilquerschnitten gebildeten Strömungsquerschnitt aufweist, von denen zwei benachbart angeordnete Teilquerschnitte eine gemeinsame geradlinig verlaufende Rohrwand als ebene äußere Wandfläche des gekühlten Wandelements ausbilden und der dritte Teilquerschnitt in den Ofenraum hineinragt und an dem von den außen angeordneten Teilquerschnitten gebildeten Überlappungsbereich anschließt und mit seiner Wandung-gemeinsam mit den anschließenden einen kreisförmigen Verlauf aufweisenden Wandungen der äußeren Teilquerschnitte die Innenfläche des Wandelements ausbildet, und daß die geradlinig verlaufende Rohrwand der äußeren Teilquerschnitte beiderseits des Strömungsquerschnitts des Einzelrohres diesen überragende Ansätze zur Ausbildung einer stegartigen Verbindung zum benachbarten Einzelrohr aufweist.

Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß sich aufgrund der besonderen Ausgestaltung des Gesamtquerschnittes zwischen den in den Ofenraum vorstehenden dritten Teilquerschnitten breite Schlackenbereiche ausbilden, die von den rückwärtigen, äußeren Teilquerschnitten intensiv gekühlt werden und somit im Vergleich zu konventionellen Rohr-Steg-Rohr-Konstruktionen wesentlich breitere, zum Ofeninneren weisende wärmeisolierende Schlackebereiche aufweisen, wodurch die Isolationswirkung des Wandelements verbessert ist. Mit der besonderen Formgebung für das jeweilige Einzelrohr mit den zwischen den Wandungsteilen der äußeren Teilquerschnitte und den nach innen vorspringenden Wandungsteilen des dritten Teilquerschnittes angeordneten Zwickeln sowie zusätzlich mit den Zwickeln zwischen den Wandungsteilen der äußeren Teilquerschnitte und den Ansätzen

-A-

der Einzelrohre ist der besondere Vorteil einer verbesserten Anhaftung der Schlackeschicht an den Einzelrohren beziehungsweise dem durch diese gebildeten Wandelement insbesondere beim Beginn des Aufbaus der Schlackeschicht verbunden. Schließlich ist als Vorteil zu nennen, daß zur Verbindung zweier Einzelrohre jeweils nur eine Schweißnaht erforderlich ist. Schließlich ergibt sich als Vorteil, daß durch das erfindungsgemäß ausgestaltete Einzelrohr ein größeres Kühlwasservolumen hindurchzuleiten ist, als bei einem einen gleichen Basis-Durchmesser aufweisenden Einzelrohr. Aufgrund der durch die Querschnittsvergrößerung möglichen größeren Basisabmessung jedes Einzelrohres sind schließlich weniger Umlenkungen von Rohr zu Rohr herzustellen, als dies bei einem bekannten Wandelement gleicher Abmessung gegeben wäre, mit der Folge eines geringeren kühlwasserseitigen Druckverlustes.

Die Einzelrohre des erfindungsgemäßen Wandelements lassen sich in profilierter Form im Strangpreßverfahren ohne größeren Aufwand herstellen.

Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, daß daß die Wanddicke der Wandung des in den Ofenraum vorstehenden Teilguerschnitts größer bemessen ist als die Wanddicke der Wandungen der äußeren Teilquerschnitte ergibt sich hieraus der Vorteil einer Wandverstärkung des zum Ofenraum weisenden Profilbereichs des Einzelrohrs als Schutz gegen eine erhöhte Schlagbeanspruchung und flächigen Abtrag durch Überhitzung; gleichzeitig ermöglichen die geringeren Wanddicken der äußeren Teilquerschnitte eine gute Kühlung der entsprechenden Wandungsbereiche, so daß beim Aufbau der Schlackeschicht die Haftung der Schlacke in diesem Bereich verbessert ist.

Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Radien der einzelnen einander überlappenden Teilquerschnitte gleich groß oder unterschiedlich bemessen sein, was insbesondere für den in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnitt gilt. Je nach Auslegung des Wandelements kann der Radius dieses in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnittes größer oder kleiner bemessen sein als der Radius der beiden äußeren Teilquerschnitte.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist; die einzige Figur zeigt ein Einzelrohr als Bestandteil eines gekühlten Wandelements in einer Draufsicht auf dessen Querschnitt.

Das Einzelrohr 10 ist in seinem Gesamtquerschnitt durch drei einander überlappende kreisförmige Teilquerschnitte 11, 12, gebildet, von denen die beiden Teilquerschnitte 11, 12 derart benachbart angeordnet sind, daß ihnen eine gemeinsame geradlinig verlaufende Rohrwand 14 zugeordnet ist. Damit bilden die beiden äußeren Teilquerschnitte 11, 12 einen in etwa ovalen Basisquerschnitt, an den zum Ofeninneren ragend der dritte Teilquerschnitt 13 derart angesetzt ist, daß sich die Wandung 17 des dritten Teilquerschnitts 13 unter Ausbildung eines Zwickels 18 an die jeweils anschließenden Wandungen 16 der äußeren Teilquerschnitte 11 beziehungsweise 12 anschließt. Als Verbindungsstellen zu den jeweils benachbart anzuordnenden Einzelrohren weist der gerade Wandabschnitt 14 über den Querschnitt des Einzelrohres 10 hervorstehende Ansätze 15 auf, an dessen äußeren Stirnseiten jeweils Ansätze der benachbart anzuordnenden Einzelrohre ansetzbar und damit zu verschweißen sind. Durch die Ansätze 15 werden zwischen diesen und den

anschließenden Wandungen 16 des jeweiligen äußeren Teilquerschnitts 11 bzw. 12 weitere Zwickel 19 gebildet, so daß der zwischen den Einzelrohren bei der Bildung eines Wandelementes gegebene Zwischenraum eine unregelmäßige Begrenzung aufweist, die das Ansetzen einer Schlackeschicht an dem von den Einzelrohren 10 gebildeten Wandelement begünstigt.

Es ist zu erkennen, daß der in den Ofenraum vorstehende Wandungsbereich 17 des dritten Teilquerschnitts 13 eine größere Wandstärke aufweist, als dies bei den Wandungsteilen 16 der äußeren Teilquerschnitte 11 bzw. 12 gegeben ist, um einen Schlagschutz beim Einsatz des Wandelementes zu schaffen.

Die vorbeschriebene Konstruktion ist auch ohne weiteres für Deckelkühlelemente von thermischen Öfen einsetzbar.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander.für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

I ·*

Dr.Thomas U. Becker Becker ·&* MuRfiT * * "* ··* Dr. Karl-Ernst Müller

Diplomingenieur ^««^l ^ ^UIIW Diplomingenieur

European Patenl Attorney Patentanwälte European Patent Attorney

Anmelder:

Friedrich-Wilhelm Hammer

Schützenstraße 51

57072 Siegen HAM 25080 gl29

Wand- und Deckelkühlelement für Industrieöfen

Schutzansprüche

1. Gekühltes Wandelement für thermisch hoch beanspruchte Bauteile eines Industrieofens, insbesondere eines Elektro-Lichtbogenofens, mit einer Anordnung von von einem Kühlmedium durchströmten Einzelrohren, die in Abstand zueinander angeordnet und mittels dazwischen gesetzter und mit den Einzelrohren jeweils fest verbundener Stege zu dem eine Außenfläche und eine dem Ofenraum zugewandte Innenfläche ausbildenden Wandelement zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelrohr (10) einen aus drei einander überlappenden kreisförmigen Teilquerschnitten (11, 12, 13) gebildeten Strömungsquerschnitt aufweist, von denen zwei benachbart angeordnete Teilquerschnitte (11, 12) eine gemeinsame geradlinig verlaufende Rohrwand (14) als

Turmstraße 22 · D-40878 Ratingen · Telefon +49(0)2102/2024-0 · Telefax +49(0)2102/202420

ebene äußere Wandfläche des gekühlten Wandelements ausbilden und der dritte Teilquerschnitt (13) in den Ofenraum hineinragt und an dem von den außen angeordneten Teilquerschnitten (11, 12) gebildeten Uberlappungsbereich anschließt und mit seiner Wandung (17) gemeinsam mit den anschließenden einen kreisförmigen Verlauf aufweisenden Wandungen (16) der äußeren Teilquerschnitte (11, 12) die Innenfläche des Wandelements ausbildet, und daß die geradlinig verlaufende Rohrwand (14) der äußeren Teilquerschnitte (11, 12) beiderseits des Strömungsquerschnitts des Einzelrohres (10) diesen überragende Ansätze (15) zur Ausbildung einer stegartigen Verbindung zum benachbarten Einzelrohr aufweist.
2. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Wandung (17) des in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnitts (13) größer bemessen ist als die Wanddicke der Wandungen (16) der äußeren Teilquerschnitte (11, 12).
3. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der drei Teilquerschnitte (11, 12, 13) gleich groß sind.
4. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Teilquerschnitte (11, 12, 13) unterschiedlich bemessen sind.
5. Wandelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnitts (13) verschieden ist von dem Radius der beiden äußeren Teilquerschnitte (11, 12) .

3 -
6. Wandelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnitts (13) größer ist als der Radius der beiden äußeren Teilquerschnitte (11, 12).
7. Wandelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des in den Ofenraum vorstehenden Teilquerschnitts (13) kleiner ist als der Radius der beiden äußeren Teilquerschnitte (11, 12).■