DE3518348A1

DE3518348A1 - Radiant heating jacket pipe

Info

Publication number: DE3518348A1
Application number: DE19853518348
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr. 5100 Aachen Dielmann
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1986-11-27

Abstract

The radiant heating jacket pipe (1) has an annular space (6) which is formed by a jacket pipe (3) and, arranged concentrically with a spacing from the latter (3), a burner pipe (4), through which hot waste gases are carried off. Provided between burner pipe and jacket pipe are support elements (5) which bridge the annular space (6). In order extensively to avoid harmful stresses on the pipes (3, 4) as a result of different expansion of the pipe materials, the support elements (5), which are distributed uniformly over the circumference of the annular space, run in each case in the longitudinal direction of the burner pipe (4) and are provided with support surfaces which extend continuously essentially over the axial length of the annular space. <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein ManHstrahlheizrohr mit einem durch ein Mantelrohr und einen konzentrisch mit Abstand zu diesem angeordneten Brennrohr gebildeten Ringraum, durch den die heißen Abgase abgeführt werden und mit zwischen dem Brennrohr und dem Mantelrohr angeordneten, den Ringraum überbrückenden Abstützelementen. The invention relates to a ManHstrahlheizrohr with one through a jacket tube and one concentric with Distance to this arranged combustion tube formed annulus through which the hot exhaust gases are discharged and with support elements arranged between the combustion tube and the jacket tube and bridging the annular space.

In Industrieöfen mit Mantelstrahlheizrohren wird die Wärmeenergie vom Mantelrohr in den Ofeninnenraum abgestrahlt. Die Heizflamme brennt in einem Brennrohr, das unter Einhaltung eines Ringraums konzentrisch im Mantelrohr angeordnet ist. Die Abgase werden am äußeren Ende des Brennrohrs in den Ringraum zurückgeführt und über einen Abgasstutzen abgeleitet, so daß die mit dem Wärmebehandlungsgut im Ofeninnenraum nicht in Berührung kommen.In industrial furnaces with jacket radiant tubes, the thermal energy is transferred from the jacket tube into the furnace interior radiated. The heating flame burns in a combustion tube that is concentric while maintaining an annular space is arranged in the jacket pipe. The exhaust gases are at the outer end of the combustion tube in the annulus returned and diverted via an exhaust pipe, so that the with the heat treatment material in the furnace interior do not come into contact.

Vor allem das Brennrohr ist thermisch sehr hoch belastet, da es der Brennerflamme unmittelbar ausgesetzt ist. Als Material des Brennrohrs wird daher vorzugsweise hochhitzebeständiges keramisches Material verwendet. Aber auch das Mantelrohr ist vor allem bei waagerechter Anordnung erheblichen Belastungen ausgesetzt, da es bis zu 2 Metern freitragend waagerecht in den Ofeninnenraum hineinragt.The burner tube in particular is subject to very high thermal loads because it is directly exposed to the burner flame is. Highly heat-resistant ceramic material is therefore preferably used as the material of the combustion tube. But the jacket pipe is also exposed to considerable loads, especially when arranged horizontally, because it protrudes horizontally up to 2 meters into the furnace interior.

Bekannte Mantelstrahlheizrohre der gattungsgemäßen Art weisen am Brennrohr angeformte Noppen auf, die das Mantelrohr auf dem Brennrohr an einzelnen Stellen abstützen und im wesentlichen zentriert halten. Da sich das metallische Außenrohr im Betrieb aber wesentlich mehr als das keramischen Brennrohr ausdehnt, ist es unvermeidbar, daß sich das Mantelrohr zwischen axial hintereinander angeordneten Noppen einsenkt. Bei Abkühlung des Mantelstrahlheizrohrs können sich die zwischen die Noppen des Brennrohrs eingesunkenen Abschnitte des Mantelrohrs nicht mehr gleichmäßig zusammenziehen, wodurch das keramische Brennrohr so hohen axialen Belastungen ausgesetzt wird, daß es zu Rissen im mechanisch empfindlichen Brennrohr oder sogar zu dessen Zerstörung kommen kann.Known radiant jacket heating tubes of the generic type have knobs formed on the combustion tube, which support the jacket tube on the combustion tube at individual points and keep it essentially centered. Since the metallic outer tube expands significantly more than the ceramic combustion tube during operation, it is unavoidable that the casing tube sinks between knobs arranged axially one behind the other. When the jacket radiant heating tube cools down, the sunk between the knobs of the burner tube can be Sections of the jacket tube no longer contract evenly, causing the ceramic burner tube is exposed to such high axial loads that it leads to cracks in the mechanically sensitive combustion tube or can even lead to its destruction.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Abstützelcmente für die Abstützung zwischen Mantelrohr und Brennrohr derart auszubilden und anzuordnen, daß bei unterschiedlichen Ausdehnung von Mantelrohr und Brennrohr schädliche Belastungen der sich gegenseitig abstützenden Rohre im wesentlichen vermieden werden.The object of the invention is to provide the Abstützelcmente for to form and arrange the support between the jacket tube and the combustion tube in such a way that with different Expansion of the jacket tube and combustion tube harmful loads on the mutually supporting Tubes are essentially avoided.

Ausgehend von einem Mantelstrahlrohr der eingangs genannten Art, löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß jedes Abstützelement in Längsrichtung des Brennrohrs verläuft und eine sich durchgehend im wesentlichen über die axiale Länge des Ringraums erstreckende Auflagefläche aufweist. Die durchgehende Auflagefläche verhindert ein Absinken des Mantelrohres bei der Erwärmung und bildet bei der Abkühlung eine Gleitfläche, so daß unterschiedliche Ausdehnungen von Mantelrohr und Brennrohr keine mechanischen Einwirkungen des einen auf das andere Rohr bewirken. Andererseits ist das Widerstandsmoment einer Rohrkombination mit durchgehenden Abstützrippen erheblich, so daß die Abstützelemente verstärkt zur Längsstabilisierung des Mantelstrahlheizrohres beitragen.Based on a jacketed jet pipe of the type mentioned, the invention solves the problem in that each support element runs in the longitudinal direction of the combustion tube and one is continuously in the has substantially over the axial length of the annular space extending support surface. The continuous The contact surface prevents the casing pipe from sinking when it is heated and forms when it cools a sliding surface so that different expansions of the jacket tube and combustion tube do not have any mechanical Cause effects of one on the other pipe. On the other hand is the section modulus of a pipe combination with continuous support ribs considerably, so that the support elements are reinforced for longitudinal stabilization of the jacket radiant heating tube.

In Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Abstützelemente gleichmäßig über den Umfang des Ringraums verteilt angeordnet. Zum Beispiel können bei einem Ringraum relativ kleinen Durchmessers drei Abstützelemente ausreichen, während bei einem Ringraum großen Durchmessers vorzugsweise eine größere Anzahl von Abstützelementen vorgesehen wird, um die Rohre konzentrisch zu halten und den Durchschnittsquerschnitt für die Abgase im Ringraum möglichst gleichmäßig zu machen.In a further development of the invention, several support elements are uniform over the circumference of the annular space arranged distributed. For example, in the case of an annular space with a relatively small diameter, three support elements sufficient, while with an annular space of large diameter, preferably a larger number is provided by support elements to keep the pipes concentric and the average cross-section for the exhaust gases in the annulus as possible to make evenly.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Abstützelemente als Rippen ausgebildet und so einstückig an dem Brennrohr angeformt. Dadurch ergibt sich ein besonders hohes Widerstandsmoment für das Brennrohr. Es kann damit bei nur sehr geringer Durchbiegung wesentlich zur Abstützung des erhitzten Mantelrohrs beitragen. Die Erhöhung der mechanisehen Festigkeit durch die Formgebung des Brennrohres ist dann von besonderer Bedeutung, wenn das Brennrohr mit angeformten Rippen aus keramischen Material besteht.In an advantageous development of the invention, the support elements are designed as ribs and so formed in one piece on the combustion tube. This results in a particularly high section modulus for the burner tube. It can therefore be used to support the heated one with only very little deflection Contribute jacket pipe. The increase in mechanical strength through the shape of the combustion tube is of particular importance when the combustion tube with molded ribs made of ceramic Material consists.

Vorzugsweise sind die Abstützelemente im Bereich ihrer radial außen gelegenen Auflageflächen in Anpassung an den Innenumfang des Mantelrohrs leicht abgeflacht. The support elements are preferably adapted in the area of their radially outer bearing surfaces slightly flattened on the inner circumference of the jacket pipe.

Eine besonders einfache Herstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Keramikrohrs durch Schlickern oder Strangpressen ist dadurch möglich, daß die Rippen zum Innenraum des Brennrohrs offene Hohlrippen sind und im wesentlichen die gleiche Wandstärke wie das Brennrohr aufweisen.A particularly simple production of the ceramic tube designed according to the invention by slip or extrusion is possible in that the ribs are hollow ribs open to the interior of the combustion tube and have essentially the same wall thickness as the combustion tube.

Kine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefiächen axial vor wenigstens einem Endabschnitt des Brennrohrs enden und die Rippen mit stetig verminderter radialer Höhe in den Rohranschluß mit durchgehend kreisförmigem Querschnitt auslaufen.No advantageous further development is characterized by that the support surfaces end axially in front of at least one end section of the combustion tube and the ribs with steadily reduced radial height in the pipe connection with a continuously circular cross-section leak.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeipsiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:An exemplary embodiment is shown schematically in the drawing of the invention shown. Show it:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Mantelstrahlheizrohr mit Mantelrohr und Brennrohr eingebaut in eine Ofenwand; undFig. 1 shows an axial section through a jacketed radiant tube with a jacket tube and a burner tube installed in a Furnace wall; and

Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Schnittlinie 1-1 in Fig. 1 durch das Brennrohr.FIG. 2 shows a cross-sectional view along the section line 1-1 in FIG. 1 through the combustion tube.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Mantelstrahlheizrohr 1 weist einen Brenner 2 und in konzentrischer Anordnung ein äußeres Mantelrohr 3 und ein inneres Brennrohr 4 auf. Zwischen Mantelrohr 3 und Brennrohr 4 sind rippenförmige Abstützelemente 5 vorgesehen, die den zwischen den beiden Rohren 3 und 4 zur Abführung der Abgase befindlichen Ringraum 6 überbrücken und die beiden Rohre in ihrer konzentrischen Lage stabilisieren. Von zwei um 120° zum Abstützelement 5 versetzt angeordneten Abstützelementen (Fig. 2) ist eines durch das Brennrohr 4 verdeckt. Das Mantelstrahlheizrohr 1 ist in bekannter Weise in bzw. an der Ofenwand 7 befestigt z.B. angeflanscht.The radiant jacket 1 shown schematically in Fig. 1 has a burner 2 and in concentric Arrangement an outer jacket tube 3 and an inner combustion tube 4. Between jacket tube 3 and combustion tube 4 rib-shaped support elements 5 are provided, which between the two tubes 3 and 4 for discharge bridge the annular space 6 located in the exhaust gases and stabilize the two pipes in their concentric position. Of two support elements (FIG. 2) offset by 120 ° to the support element 5, one is covered by the combustion tube 4. The jacket radiant heating tube 1 is in a known manner in or on the furnace wall 7 attached e.g. flanged.

Die die Abstützelemente bildenden Rippen 5 sind am vorzugsweise keramischen Brennrohr 4 einstückig angeformt. Die Rippen 5 verlaufen mit praktisch konstantem Querschnitt im wesentlichen über die volle Länge des Brennrohrs 4 und sind außen mit durchgehenden Auflagefiächen 8 (Fig. 2) versehen, die in Anpassung an den Innenumfang des Mantelrohrs 3 leicht abgeflacht sind. Die Auflageflächen 8 enden vor den beiden axialen Enden des Brennrohrs 4, und die Rippen 5 laufen mit stetig verminderter radialer Höhe in Brennrohr-Endabschnitte 9 aus, die durchgehend kreisförmige Querschnitte haben. Diese Endabschnitte können als rohrförmige Anschlußstücke 9 dienen und mit einem kreisringförmigen Brennermundstück zusammengesteckt werden. The ribs 5 forming the support elements are formed in one piece on the preferably ceramic combustion tube 4. The ribs 5 run with a practically constant cross section essentially over the full length of the combustion tube 4 and are provided on the outside with continuous support surfaces 8 (FIG. 2), which are adapted to the inner circumference of the jacket tube 3 are slightly flattened. The bearing surfaces 8 end in front of the two axial ones Ends of the combustion tube 4 and the ribs 5 run with a steadily reduced radial height in the combustion tube end sections 9, which have circular cross-sections throughout. These end sections can be tubular Connecting pieces 9 are used and are plugged together with an annular burner mouthpiece.

In Fig. 2 ist das aus keramischen Material bestehende Brennrohr 4 mit drei Rippen 5 dargestellt. Die Rippen sind gleichmäßig über den Umfang des Brennrohrs 4 verteilt und als zum Innenraum des Brenrohrs offene Hohlrippen ausgebildet. Die Wandstärke des Brennrohrs ist einheitlich sowohl im Bereich der Hohlrippen 5 als auch in den teilzylindrischen Abschnitten zwischen den Hohlrippen 5. Das Brennrohr 4 läßt sich preiswert durch Schlickern oder Strangpressen hergestellen und hat aufgrund des in Fig. 2 dargestellten Querschnittsprol'ils und aufgrund des durchgehenden Verlaufs der Rippen 5 über beinahe die volle Länge des Brennrohrs ein erhebliches Widerstandsmoment, das auch zur Begrenzung des Durchhangs des Mantelstrahlrohrs bei waagerechtem Einbau beiträgt.In Fig. 2 it is made of ceramic material Burning tube 4 is shown with three ribs 5. The ribs are uniform over the circumference of the combustion tube 4 distributed and designed as hollow ribs open to the interior of the burner tube. The wall thickness of the burner tube is uniform both in the area of the hollow ribs 5 and in the part-cylindrical sections between the hollow ribs 5. The combustion tube 4 can be manufactured and inexpensively by slipping or extrusion has due to the cross-sectional profile shown in Fig. 2 and due to the continuous course of the Ribs 5 over almost the full length of the combustion tube have a significant moment of resistance, which is also a limitation contributes to the sag of the single-ended jet pipe when installed horizontally.

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Claims

1. Jacketed radiant heating tube with an annular space formed by a jacket tube and a combustion tube arranged concentrically at a distance through which the hot exhaust gases are discharged and with support elements arranged between the combustion tube and the jacket tube and bridging the annular space, characterized in that each support element (5 ) runs in the longitudinal direction of the combustion tube (4) and has a support surface (8) extending continuously essentially over the axial length of the annular space (6).

2. Jacketed radiant tube according to claim 1, characterized in that several support elements (5) are arranged distributed uniformly over the circumference of the annular space (6).

3. Jacketed radiant tube according to claim 1 or 2, characterized in that the support elements are designed as ribs (5) which are on the combustion tube (4).

4. Jacketed radiant tube according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support elements (5) in the area of their bearing surfaces (8) in adaptation to the inner circumference of the jacket tube are slightly flattened.

5. Jacketed radiant tube according to one of claims 1 to 4, characterized in that the combustion tube (4) with molded-on ribs (5) made of ceramic material.

6. Jacketed radiant tube according to one of claims 3 to 5, characterized in that the ribs (5) are hollow ribs open to the interior of the combustion tube (4) and have essentially the same wall thickness like the combustion tube.

7. Jacketed radiant tube according to one of claims 3 to 6, characterized in that the bearing surfaces (8) end axially in front of at least one end section (9) of the combustion tube and the ribs (5) with it steadily reduced radial shaft in the Ronan connection (9) with a continuous circular cross-section.