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Rohrenerhitzer' Die vorliegende Erfindung betrifft Röhrenerhitzer
und im besonderen die Halterung der lotrecht verlaufenden Rohre und deren Befestigung
an dem Ausstromrohr.
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Bei der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen werden üblicherweise in
einer Brennkammer eine Anzahl von lotrecht verlaufenden Rohren vorgesehen. Das zu
erhitzende Material wird von oben in die-Rohre aufgegeben und nach erfolgter Erhitzung
vom Boden der Rohre abgezogen. Die hohe Temperatur der Brennkammer hat bisher an
den Einlass-und Auslassverbindungen viel Schwierigkeiten verursacht, ebenso das
Verbiegen der Rohre infolge ihrer Wärmeausdehnung.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Rohre in einer Brennkammer
so zu unterstützen, dass die Beanspruchung der Rohre durch ihre Wärmedehnung-und
zusammenziehung verringert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung
einer
Tragvorrichtung-für die Rohre, die den leichten Ausbau von Rohren zwecks Ersatz
oder Reparatur zulässt.
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Hierzu schlägt die Erfindung vor, bei einen Rohrenerhitzer mit einer
Dach-und einer Bodenwand und mit einer Anzahl in einer Brennkammer angeordneter,
vertikaler Rohre, deren obere Enden-durch die Dachwand hindurchtreten und oberhalb
der Brennkammer mit Teilen verbunden. sind, auf die je eine nach oben gerichtete
Kraft ausgeübt wird, eine horizontal entlang der Bodenwand der Brennkammer verlaufende
und deren. Hitze ausgesetzte Sammelleitung und vom unteren-Ende jedes Rohres ausgehende
Tragstützen vorzusehen, an denen je ein auf der Sammelleitung aufliegender Tragsattel
befestigt ist.
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Zum klareren verständnis und zur leichteren Verwirklichung der Erfindung
wird sie-nunmehr an Hand-der-Zeichnungen beschrieben werden.
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Fig. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt durch den Erhitzer ; Fig. 2
zeigt im vergrosserten Masstab die-Unterstützfzrig der-unteren'Enden der Rohre ;
fig. 3 zeigt den Schnitt nachder Linie 3 - der Fig. 1; Fig. 4, die der Fig. 2 ähnlich
ist, zeigt eine Abwandlung derUnterstützung;derunterenEnden'derRohre'' Der Erhitzer
nach der vorliegenden Erfindung, der in erster Linie für die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen
bestimmt ist,
umfasst eine Brennkammer, die sich lotrecht und in
einer zur Zeichnung senkrechten Ebene erstreckt. Die Brennkammer umfasst Seitenwände-2,
eine Dachwand 3 und die Bodenwand 4, die in Ubereinatimmung mit dem Ublichen Ofenbau
aus einem den vorkommenden Temperaturen widerstehenden, feuerfesten Material beetehen,
das aussen mit Blech verkleidet ist. Der Boden 4 weist in seiner Mitte eine Vertiefung
5 auf, die sich längs der Brennkammer erstreckt und die gleichfalls aus blechverkleidetem,
feuerfestem Material besteht. Vorzugsweise ist die Vertiefung 5 von dem Ubrigen
Boden 4 getrennt und kann nach Entfernung der Schraubenbolzen in den Flanschen 6
in Einzelteilen abgenommen werden, um die unteren Enden der Rohre zugänglich zu
machen.
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Die Brennkammer wird durch sich horizontal in den Seitenwänden 2
erstreckende Reihen von Brennern 7 der Strahlungstype erhitzt. Diese Brenner können
in. jeder gewünschten oder notwendigen Weise entsprechend der von dem durch die
Rohre strömenden Material benötigten Temperatur und Wärmemenge angeordnet-und betrieben
werden. Die Verbrennungsprodukte entweichen durch einen oder mehrere, von einer
Seite des oberen Endes der Brennkammer ausgehende Kanäle 8. Die gesamte Brennkammer
wird an ihren Standort durch einen Stahlrahmen 9 getragen, der sich mit einem Teil
nach oben über die Brennkammer erstreckt. Wenn gewünscht, kann dieser obere Teil
durch Seitenwände geschützt und mit einem Dach 11 vereehen werden.
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Das zu erhitzende Material strömt durch eine Mehrzahl
vertikaler
Rohre 12, deren obere Enden oben durch die Dachwand 3 hindurchragen. Die Rohre,
deren Zahl von der Grosse des Erhitzers abhängt, liegen entlang der Länge der Brennkammer
in einer doppelten Reihe auf Lücke versetzt, so dass sie die in der Fig. 3 dargestellte
Zick-Zacklinie bilden. Das obere Ende jeden Rohres ist mit einer mit einem Binlass
ausgestatteten Kappe 13 bedeckt, deren jede einen Bügel oder ein Joch 14 trägt.
Unter jeder der beiden auf Lücke versetzten,-entlang der Länge der Brennkammer verlaufenden
Rohrreihen, erstreckt sich eine auf dem Boden der Brennkammer liegende Sammelleitung
15. Die Rohre einer Reihe sind durch kurze Rohrabschnitte 16 mit-der Leitung auf
der anderen Seite verbunden, so dass jedes Rohr mit der. gegenüberliegenden Leitung
verbunden ist. Jede der-Leitungen ist mit Beschlägen 17 versehen, an die die mit
den Rohren 12 verschweissten Rohrabschnitte 16 angeschweisst sind. Jedes der Rohre
12 wird von der unmittelbar unter ihm gelegenen Sammelleitung 15 mittels eines an
dem Rohr befestigten Tragstutzens 18 getragen, dessen unteres Ende einen auf der
Leitung aufliegenden Schuh oder Sattel 19 trägt.
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Das in den Rohren erhitzte Material strömt durch die Rohre 12 und
die Rohrabschnitte 16 nach unten in die Sammelleitungen 15 und aus diesen durch
die Anschlussrohre 21 in ein gemeinsames Ausflussrohr 22. Vorzugsweise liegen die
Anschlussrohre 21 in der Mitte zwischen den Enden der Sammelleitungen 21, wie dies
aus der Fig. 3 ersichtlich ist, so dass die durch die Wärmedehnung bewirkte Bewegung
der Enden der Sammelleitungen 15 auf ein Minimum reduziert wird. In dem Boden der
Brennkammer
sind Hülsen'23 vorgesehen, durch die sich die Anschlussrohre
21 erstrecken und die Dachwand 3 weist Hülsen 24 für die Aufnahme der oberen Enden
der Rohre 12 auf. Die Hülsen 24 haben auf den Rohren einen so losen Sitz, dass sich
die Rohre 12 entsprechend ihrer thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung in den
Hülsen verschieben können.
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Auf die oberen Enden der Rohre wird eine nach oben gerichtete-Kraft
ausgeübt, durch die den Rohren jegliche Neigung , sich bei ihrer Ausdehnung oder
Zusammenziehung zu verbiegen, genommen wird. Dies wird dadurch erreich-t, dass an
jedem Joch 14 ein Bolzen 25 befestigt ist und dass je ein Bolzenpaar durch einen
Querbalken 26 miteinander verbunden sind, der-durch eine Stange 27 und einen um
den Zapfen 29 schwenkbaren Hebel 28 nach oben gezogen wird. Das andere Ende des
Hebels 28 wird durch ein Gewicht 31 belastet. Zur Ermöglichung einer Einstellung
ist in die Stange 27 eine Spannvorrichtung 32 eingesetzt.
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Normalerweise ruhen die'Rohre 12 auf den Leitungen 1. 5 und das Gewicht
31 zieht hinreichend an den oberen Enden der Rohre, um deren Festfressen in den'Hülsen
24 zu verhindern, wenn sich die Rohre infolge der Temperaturwechsel in der'Brennkammer
ausdelren und zusammenziehen.. Das Gewicht 31 kann aber auch schwer genug gewählt
werden, dass es'einem Teil oder im wesentlichen dem ganzen Gewicht der Rohre 12
das Gleichgewicht hält, so dass die Belastung der Sammelleitungen 15 verringert
wird. Das zu erhitzende Material wird den oberen Enden der Rohre 1 2 durch Zuströmleitung
33 zugeführt, die auf Traharmen 34
liegt, die von dem Rahmen 9 ausgehen.
Die Flüssigkeit strömt von der Leitung 33 durch Leitungsrohre 35, die die Kappen
13 durchsetzen, in die Rohre 12. Die Leitungsrohre 35 sind lang und biegsam, so
dass sie eine Längenänderung der Rohre 12 ohne unangemessene Behinderung zulassen.
Von Zeit zu Zeit mag es notwendig oder wünschenswert sein, eines oder mehrere der
Rohre 12 der Brennkammer zu ersetzen. Wenn dies geschieht, wird der zugehörige Teil
der Vertiefung 5 abgesenkt und die Verschweissung zwischen dem unteren Teil des
Rohres 12 und dem Rohrabschnitt 16 zerbrochen, desgleichen die Versohweissung zwischen
der Kappe 13 und dem Leitungsrohr 35 Sodann kann das Rohr 12 mi-ttels des Joches-14
senkrecht nach oben aus dem Brennraum m ausgebaut werden. Hierzu ist das Dach 11
mit einem mittleren, nach einer Beite-verschieblichen TeLl-36 ausgew stattet, so
dass zum Ausbauen der Rohre aus dem Brennraum und ihrem Einbau in den Brennraum
ein Hebezeug benutzt werden kann.
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Bei der gezr-igten Konstruktion liegen die Sammellefsuangen für die
beiden Rohrgruppen in der Brennkammer and sind im Wesentlichen der in dieser herrschenden
Hitze ausgesetzt. Da die unseren Einden der Rohre 12 auf diesen Sammelleiungen aufliegen,
werden die Rohre entsprechend den Temperaturänderungen in der Rennkammer bewegt,
diese veraältnismässig kleine Bewegung wird durch ihre gaize und verringerr bedeutend,
wenn nicht ganz, die fuf die Rohre als eine Folge ihrer ziemlich festen Verbindung
mit den Sammelleitungen
ausgeübte Beanspruchung. Bei der üblichen
Konstruktion, wenn sich die Sammelleitungen ausserhalb des Brennraumes befinden,
werden die Rohre durch die verschiedene Ausdehnung zwischen Sammelleitungen und
Rohren bedeutenden Beanspruchungen unterworfen. Ausserdem wird das erhitzte Material
schneller und weniger gleichmässig abgekühlt, wenn sich das untere Ende jedes Rohres
aus dem Brennraum heraus erstreckt, bevor es mit der Sammelleitung verbunden ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn sich die Sammelleitungen und die unteren
Enden der Rohre im Brennraum befinden, sie unterhalb der Brenner liegen und daher
nicht sa extremen Temperaturunterschieden ausgesetzt sind, wie dies der Fall wäre,
wenn sich die Sammelleitungen auf dem Fussboden befänden. Wenn dies gewünscht wird,
kann die Vertiefung 5 mit einem körnigen oder faserigen Isoliermaterial angefüllt
sein. Dies kann in einigen Fällen von Vorteil sein oder nicht, aber in anderen Fällen
lässt es die Verwendung einer weniger hochwertigen Stahllegie-"ur 3'ür die Rohrabschnitte
16 und die Sammelleitungen 15 zu, wodurch die Kosten für die Konstruktion und das
Schweissen wesentlich herabgesetzt werden.
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Bei einigen Arten der Behandlun on Kohlehydraten i. st der Gebrauch
von mit einem Katalysator gefüllten Rohren erforderlich. Eine für den Gebrauch eines
Katalysators ge. eignete Vorrichtung ist in der Fig. 4 dargestellt. Nach dieser
Figur erstreciken sich die unteren Enden der Rohre 41 durch passende Hülsen 47 im
Boden des Brennraumes hindurch nach aussen und
sind bei 42 durch
Kappen abgeschlossen. Die Kappen können abgenommen werden, um den Katalysator zu
entfernen, ohne dass die Rohre oder ihre Verbindungsteile mit den Sammelleitungen
22 verlegt werden müssen. In diesem Fall liegen die Rohre 41 dicht an einer Seite
der Sammelleitungen 15, während die Tragteile oberhalb den Sammelleitungen angeordnet
sind. Jedes Rohr 41 ist mit einer Sammelleitung 15 durch ein Verbindungsrohr 43
verbunden. Das Gewicht der Rohre wird von den Sammelleitungen 15 mites eines an
dem Rohr befestigten Tragstutzens 45 aufgenommen, der einen auf der Sammelleitung
aufliegenden Schuh 46 aufweist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erstrecken
sich die-unteren Enden der Rohre 41 durch Hülsen 47, deren leicht vergrösserte Bohrung
eine Bewegung des unteren Endes der Rohre zulässt, wenn sich die Sammelleitungen
15 ausdehnen. Ein Eindringen von Luft in die Brennkammer durch das Spiel in den
Hülsen 4 ? wird durch Platten 4ö verhindert, die die Rohre 41 umgeben und auf dem
Boden gleiten, wenn die Sammelleitungen 15 expandieren. Bei dieser Ausführungsform
sind die e unteren Enden der Rohre 41 zugänglich, während die Eigentümlichkeiten
der Ausführtungsform nach den Fig. 1-3 beibehalten werden, bei der das Gewicht jedes
Rohres von den Sammelleitungen getragen wird ung die unteren Enden der Rohre in
Übereinstimmung mit der Expansion der Sammelleitungen bewegt werden.
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Während die beste Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben
wur&e, st es klar, dass in der Form der Vorrichtung
Änderungen
vorgenommen werden können,, ohne dass Gedanke und Umfang der in den Patentansprüchen
darge-legten Erfindung verlassen werden und dass in einigen Fällen mit Vorteil gewisse
Merkmale der Erfindung ohne die anderen benutzt werden können.
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Patentansprüche :