DE1934486C3 - Einrichtung zur Kühlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerksteile, insbesondere von Metallschmelzöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art

Durch die GB-PS 7 86 708, die den Gattungsbegriff des Patentanspruchs bestimmt ist ein Kühlsystem für Schachtöfen bekannt in deren Schachtwand in radialen Ebenen Haarnadelrohre eingesetzt sind, deren beide Einzelrohre &■· ihrem oberen und unteren Ende miteinander verbunden sind, wobei das obere Ende in einen Wärmetauscher ragt D-e beiH»n Einzelrohre der Haarnadelrohre bilden ein in sich geschlossenes Kühlsystem, bei dem bei Bruch eines der Rohre die Explosionswirkung der austretenden Kühlflüssigkeit insofern gering ist als nur der Inhalt dieses Kühlsystems aus den beiden Rohren austreten kann. Durch die BE-PS 5 31 648 ist ein Strahlungskessel bekannt der mit einem in die Verbrennungs- oder Brennkammer ragenden ringartigen Auslaß versehen ist dessen Wand beidseits wärmebeaufschlagt ist und die se brecht nebeneinander angeordnete Fieldrohre aufweist deren zentrische In nenrohre als Fallrohre mit einer gemeinsamen Ringsammelleitung verbunden sind. Hier tritt die gesamte Flüssigkeitsmenge einer Vielzahl von Rohren und der gemeinsamen Ringsammelleitung bei Bruch eines Rohres bei entsprechender Explosionswirkung aus.

Diesen bekannten Einrichtungen gegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, bei der dem Kühlsystem nach der GB-PS 7 86 708 gegenüber die Explosionswirkung bei Bruch eines Rohres bei gleicher Kühlwirkung noch geringer gehalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches vor.

Ein Fieldrohr, wie es die BE-PS 5 31 648 darstellt und beschreibt als in sich geschlossenes Kühlsystem nach Art des Erfindungsgegenstandes auszubilden, scheitert daran, daß das Kondensat des ringförmigen, um das zentrisch angeordnete innere Fallrohr gelegenen Dampfraumes nicht oder nur unter erheblichem konstruktivem Aufwand in das Fallrohr gebracht werden kann, gleichgültig, ob das Fieldrohr vertikal oder geneigt angeordnet ist. — Insofern konnte ein Fieldrohr keinen gedanklichen Hinweis für das oben und unten geschlossene »Einrohr«-System der Einrichtung nach der Erfindung geben, die gegenüber Haarnadelrohren den Vorzug hat auch bei geringer Wandstärke angewendet werden zu können und deren Ein- und Ausbau nur ein axiales Ziehen und Einstecken der Rohre in die Schachtwand oder das Ansetzen an der Schachtwand erfordert. — Darüber hinaus kann ein Fieldrohr mit Nutzen nur, wie dies die BE-PS 5 31 648 auch vorschlägt an einer in einen Feuer- oder Gasraum ragende ringförmige Schürze, d.h. bei beidseitiger Beaufschlagung des durch die Rohre gebildeten Rohrringes angewendet werden, da dann der als Steigrohr dienende äußere Ringraum des Rohres gleichmäßig von beiden Seiten wärmebeaufschlagt wird. Wird ein Fieldrohr in oder an das Mauerwerk eines Ofens ein- bzw. angebaut so wird das Außenrohr an der dem Ofeninnenraum zugekehrten Hälfte von einer erheblich größeren Wärmemenge beaufschlagt als die dem Ofeninnenraum abgekehrte Hälfte des gleichen Rohres. Spannungen zwischen der einen Rohrlängshälfte und der anderen Rohrlängshälfte und eventuelle Rohrbrüche lassen sich daher nicht vermeiden. — Durch die unterschiedliche Kühlflächenbelastung über den Rohrquerschnitt ergeben sich zusätzliche Probleme für die Umlaufgeschwindigkeit des Dampfes, insbesondere beim Vergleich der Geschwindigkeiten in den beiden Querschnittshälften des dampfführenden ringförmigen Zwischenraums zwischen Innen- und Außenrohr.

Die Einrichtung nach der Erfindung dient der Kühlung von Mauerwerksteilen, wobei das Flüssigkeits- und Dampfvolumen wegen der Explosionswirkung bei einem der angewendeten Rohre gering gehalten werden soll. In Verbesserung der bekannten Einrichtung nach der GB-PS 7 86 708 wird ein hoher Wirkungsgrad der Rohre nach der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer gegebenen Rohrdimension nur der dem Ofeninnenraum zugekehrte Querschnitt d. h. die innere Längskammer von der Wärme beaufschlagt wird, der nicht von der Wärme beaufschlagte, dem Innenraum abgekehrte Rohrquerschnitt dagegen al? Fallrohr ausgenutzt wird. Im Gegensatz hierzu trägt bu einem Steigrohr, dessen voller Querschnitt dampfführend ist der dem Ofeninnenraum abgekehrte Querschnittsbereich nicht oder in geringerem Maße zur Kühlung bei, obwohl Dampf in ihm geführt wird. Trotz eines größeren freien Querschnitts des dampiführenden Rohres ist dessen Kühlwirkung im wesentlichen nur auf die dem Ofeninnenraum zugekehrte Hälfte beschränkt Dies bedeutet daß bei gleicher Kühlwirkung wie beim Erfindungsgegenstand eine größere Dampfmenge und entsprechende Kühlflüssigkeitsmenge bei bekannten Haarnadelrohr-Einrichtungen erforderlich ist, was auch eine größere Explosionswirkung bei Bruch eines Rohres bedeutet

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt und zwar zeigt

t-1 g. ι die tinncntung an einem bcnmeizoten,

F i g. 2 die Anordnung mehrerer Rohre an der Innenseite des Of ens,

F i g. 3 das obere Ende eines Rohres und
F i g. 4 das untere Ende eines Rohres.

Die Ofenwände 1, 2, 3 sowie der Boden 4 und der Ofendeckel 5 sind bekannter Bauart Auf den Wänden 1, 2, gegebenenfalls auch auf der Wand 3 und der nicht sichtbaren Vorderwand sind senkrechte Rohre 6 flächenmäßig nebeneinander angeordnet, die sich ungefähr von dem Boden 4 bis zu einer Kondensier- und Dampferzeugervorrichtung, z.B. einer Trommel 7, oberhalb des Ofens erstrecken und mittels einer winkelförmigen Trennwand 8 in zwei Kammern I, II unterteilt

sind. Die Trennwand reicht mit ihrem unteren Ende 9 oberhalb des Rohrbodens 10 bis zu einer Stelle 11 unterhalb des oberen Endes 12 des Rohres. Die beiden Kammern I, II stehen somit an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende miteinander in Verbindung, sind im übrigen aber durch die winkelförmige Wand 8 voneinander getrennt die den Rohrinnenraum in die zwei ungleich großen Kammern I, II unterteilt, wobei die Größe der Kammerquerschntae den Volumina der zur Anwendung gelangenden Flüssigkeit und der dampfförmigen Phase dieser Flüssigkeit entspricht.

Die einzelnen Rohre 6 sind vor ibt am Verschließen mit Wasser oder einer anderen geeigneten dampfbaren Flüssigkeit teilweise gefüllt vr.4 der R<~«'aum des Rohres evakuiert

Dem auf Höhe des Ofenhinernat'T«^ :3 gelegenen Abschnitt 14 des Rohres schließt. -" oberhalb des Dekkels ein weiterer Abschnit 15 =ii, αεί in einen senkrechten Teil 16 übergeht der ii^-^-ialb der Trommel 7 in einem schleifenförmigen Abschnitt mit den Teilen 17,18 seine Fortsetzung findet Das obere Ende der Trennwand 8 und das obere Ende 12 des Rohres IasF.;n einen Bereich 19 entstehen, in dem der in der Kammer II auf Höhe des Rohrabschnittes 14 gebildete Dampf seine Wärme an den Inhalt W der Trommel 7 abgeben und kondensieren kann, wobei das Kondensat in die Kammer I gelangt und dort wieder abwärts zu dem trefinwandlosen Bereich 20 zwischen dem unteren Ende 10 des Rohres und dem unteren Ende 9 der Wand 8 fließt Dort wird das Wasser wieder erhitzt und steigt als Dampf in der beschriebenen Weise in der Kammer II aufwärts.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist reicht der untere trennwandlose Bereich 20 über die Oberseite 4a

ίο des Bodens, so daß stets gewährleistet ist daß eine genügende Wassermenge auf Höhe des Metallbades Mim Ofen vorhanden ist

In F i g. 2 ist nochmals ein Querschnitt der Rohre 6 dargesteilt wobei zu erkennen ist daß sich auf den Rohren eine feste Schicht oder Zone 21 gebildet hat bzw. eine solche Schicht nach Einbau der Rohre geschaffen worden ist An diese Zone schließt sich eine Obergangszone 22 an, die aus erstarrtem Metaft bestehen kann. Unter Berücksichtigung des Abstandes der Rohre 6 voneinander kann die Stärke sowohl der festen Zone 21 ais auch der sich bildenden Übergar^szone 22 aus erstarrter Metallschmelze gebildet werden.

In die Trommel 7 führt eine Speisewasserzuleitung 23 und eine Dampfablaßleitung 24 mit entsprechendem Reguiierventil 25.

Hierzu 1 BiattZeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Einrichtung zur Kühlung hochhitzebeanspruchter Mauerwerksteile, insbesondere von Metallschmelzöfen, mit mehreren flächenmäßig verteilten, in oder an das Mauerwerk ein- oder angebauten geschlossenen Kühlrohrsystemen, deren untere Abschnitte bis in die zu kühlenden Teile des Mauerwerks reichen, deren obere Abschnitte in eine Kondensier- und Dampferzeugungsvorrichtung ragen und deren danipfführende Teile dem Ofeninnenraum zugekehrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohrsystem aus einem einzigen Rohr (6) besteht, dessen Innenraum in zwei oben und unten miteinander verbundenen Längskammern (I, II) unterteilt ist wobei die dem Ofeninnenraum (13) zugekehrte Längskammer (H) am oberen Ende des Rohres sich oberhalb der Längskammer (I) befindet