<Desc/Clms Page number 1>
Verschlussteil für die Unterseite von Ofen
Die Erfindung betrifft einen Verschlussteil für Öfen, insbesondere Hochtemperaturöfen, die mit senkrecht aufgehängten, an der Verschlussseite frei austretenden Rohren, vor allem mit solchen aus nicht metallischem Werkstoff, z. B. Keramikrohren, ausgestattet sind.
Für die Durchführung von chemischen Reaktionen, die insbesondere an katalytisch wirkenden Oberflächen bei höheren Temperaturen verlaufen, werden Reaktionsöfen benötigt, bei denen der Reaktionsraum in eine Anzahl von einzelnen Rohren aufgeteilt ist. Sofern es sich um Reaktionen handelt, die bei Temperaturen ablaufen, bei denen Metallrohre, sei es aus thermischen oder aus chemischen Gründen, nicht verwendet werden können, sind solche Öfen mit Rohren aus keramischen Werkstoffen, insbesondere Sintertonerde, Sillimanit od. dgl., ausgestattet, die gegebenenfalls zu Rohrbündeln zusammengefasst sind. Die Benutzung solcher Rohre in technischen Reaktionseinheiten erfordert wegen der verhältnismässig hohen Empfindlichkeit gegen Stoss und Schlag und wegen der beschränkten Temperaturwechselbeständigkeit besondere Massnahmen bei der Ausgestaltung solcher Öfen.
So werden diese Rohre meistens am oberen Teil des Ofens aufgehängt und nach unten frei aus dem Ofen herausgeführt, damit nicht durch das Auftreten von Wärmespannungen untragbar hohe Belastungen oder gar Zerstörungen der keramischen Rohre auftreten.
Daraus ergeben sich auch für den Verschluss des Ofens am freien Austrittsende bestimmte Anforderungen, da durch diesen Verschluss zur Vermeidung untunlicher Wärmeverluste der Ofenraum möglichst dicht abgesperrt sein soll, andererseits aber auch die Beweglichkeit der Rohre nicht so weit behindert sein darf, dass sie nicht der Volumenveränderung oder dem Einfluss wechselnder Erwärmung oder Abkühlung nachgeben können. Es hat sich nämlich gezeigt, dass der Temperatureinfluss bei solchen Rohren nicht nur eine Bewegung in Richtung ihrer Längsachse, sondern auch in Richtung senkrecht zu dieser hervorruft.
Wenn diese seitliche Bewegung durch den unteren Verschlussteil eines Ofens in irgendeiner Weise behindert wird, kann es aus diesem Grunde leicht zu Spannungen oder sogar zu Zerstörungen der Rohre kommen.
Die Voraussetzungen für einen guten Wärme- verschluss bei gleichzeitiger Erhaltung auch der seitlichen Bewegungsfreiheit der Rohre sind bei den üblichen Verschlussteilen nicht erfüllt. Ver- schliesst man den Ofen auf der unteren Seite etwa durch eine Platte aus feuerfestem Isoliermaterial, die mit Bohrungen für den Durchtritt der Rohre versehen und mit dem Ofen starr verbunden ist, so bleibt, wie sich gezeigt hat, der seitliche Spielraum für die Rohre auch dann zu gering, wenn die Verschlussplatte aus Gründen der besseren thermischen Beständigkeit mehrfach unterteilt wird.
Wählt man anderseits die Bohrungen so gross, dass zwischen der Innenwand der Bohrung und der Rohroberfläche ein genügend grosser Abstand ausgespart bleibt, so ergeben sich erhebliche Abstrahlungsverluste durch die so geschaffenen Öffnungen, die für die Wärmeökonomie des Ofens äusserst nachteilig sind.
Es wurde nun gefunden, dass man diese Schwierigkeiten in einfacher Weise dadurch überwinden kann, dass man für Öfen der beschriebenen Art an der Unterseite Verschlussteile verwendet, die im wesentlichen aus einem Tragelement und auf dieses lose aufgestellten Isoliersteinen gleicher Querschnittsform bestehen. Das Tragelement liegt dabei auf an dem Ofenkörper angebrachten Vorsprüngen oder anderen Halterungen so auf, dass sich ein möglichst geringer Wärmekontakt ergibt ; vor allem ist es mit diesen Halterungen nicht starr verbunden.
Die Isoliersteine, die auf dem Tragelement, das mit Durchbrüchen. für die Rohre versehen sein muss, lose aufgestellt sind, haben erfindungsgemäss gleiche Querschnittsform und tragen ebenfalls eine Bohrung, die nicht wesentlich grösser zu sein braucht als der Aussendurchmesser der Rohre, so dass jeder Isolierstein ein einzelnes Rohr umschliesst. Erfindungsgemäss ist es von ausserordentlicher Bedeutung, dass zwischen den Isoliersteinen allseitig ein Zwischenraum ausgespart ist, diese also nicht in Berührung miteinander stehen. Die Zwischenräume zwischen den Steinen sollen nicht zu eng bemessen sein, um ein Ausweichen der Steine durch ein etwa sich verziehendes Rohr, das dem Stein eine seitliche Bewegung vermittelt, nicht zu behindern.
Schlitzbreiten, die sich für die praktische Verwendung des Verschlussteiles bewährt haben, betragen etwa
<Desc/Clms Page number 2>
2-8 mm. Verschlussteile gemäss der Erfindung, die in der beschriebenen Weise in Einzelelemente aufgeteilt sind, haben sich für die vorstehend genannten Zwecke ausserordentlich gut bewährt, da sie auch bei hohen Ofentemperaturen einen guten Wärmeverschluss darstellen und anderseits ohne die Gefahr der Zerstörung der Rohre jeder Bewegung auf Grund der thermischen Volumenveränderung nachgeben können. Im übrigen kann man auch beliebig grosse Ofenräume mit einem solchen Verschlussteil absperren, ohne dass hiebei die gleiche mechanische oder thermische Empfindlichkeit besteht wie bei einheitlichen Formteilen, die der Grösse oder Abmessung des zu verschlie- ssenden Ofenraumes entsprechen, z. B.
Isolierplatten od. dgl.
Wie erwähnt, ist es erfindungsgemäss wesentlich, dass die Formsteine, die ein wichtiges Element des Verschlussteiles bilden, gleiche Querschnittsformen aufweisen, da sich dadurch am besten, je nach der Anordnung der Rohre im Ofen, ein ausreichender Verschluss gegen Wärmeverluste erzielen lässt. Besonders bewährt haben sich hiefür Isoliersteine, deren Querschnitt einem regelmässigen Sechseck entspricht. Derartige Steine sind trotz des zwischen den senkrechten Begrenzungsflächen ausgesparten Abstandes zu einer optimal dichten Packung zusammenzufügen. Zweckmässig wird auch das Tragelement dieser Steinform insoweit angepasst, als es in Form eines Gitterrostes ausgebildet wird, bei dem die Gitterstäbe wabenartig miteinander verbunden sind.
Vorteilhaft weisen die Gitterstäbe des Tragelementes einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die Verjüngung auf der dem Ofen abgekehrten Seite liegt.
Um den Wärmeverlust, der durch die Zwischenräume zwischen den Formsteinen etwa noch entstehen könnte, möglichst klein zu halten, hat es sich weiterhin als zweckmässig erwiesen, an den senkrechten Flächen der Steine Vorsprünge bzw. Aussparungen anzubringen, die in Aussparungen bzw. Vorsprünge des benachbarten Steines, etwa nach Art von Nut und Feder, eingreifen.
Man kann auch die Begrenzungsflächen der Steine entsprechend absetzen, so dass die Schlitze zwischen den Steinen unterbrochen bzw. seitlich zueinander versetzt erscheinen. Schliesslich ist es auch möglich, in beliebiger Höhe in den Steinen Aussparungen vorzusehen, in die waagrechte Verschlussplatten lose eingelegt werden, um eine zusätzliche Sicherheit gegen Wärmeverluste zu schaffen.
Weiterhin empfiehlt es sich, die Bohrung in den Isoliersteinen, die für den Durchgang der Rohre bestimmt ist, konisch derart auszubilden, dass sie sich nach dem Ofeninnern zu erweitert, da diese Ausführungsform sich als besonders günstig für eine Temperaturverteilung am Ofenausgang erwiesen hat, die der Empfindlichkeit des keramischen Rohres gegenüber Temperatursprüngen Rechnung trägt.
Der Verschlussteil gemäss der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispiels- weise erläutert. Fig. 1 stellt einen erfindunggemässen Verschlussteil in Aufsicht dar, u. zw. im wesentlichen das Tragelement mit einigen aufgesetzten Isoliersteinen, während Fig. 2 die Seitenansicht und Fig. 3 die Auflage auf einer Halterung im Ofenkörper zeigt. In Fig. 1 bezeichnet 11 die wabenförmig miteinander verbundenen Gitterstäbe, die sechseckige Durch- gangsöffnungen 12 für die Rohre einschliessen. Die Öffnungen sollen dabei möglichst gross und die Stege möglichst schmal gehalten werden, um kleine Kontaktflächen für den Wärmeübergang zwischen den Isoliersteinen und dem Tragelement zu schaffen.
Auf den Gitterstäbe 11 des Tragelementes stehen Isoliersteine 13 mit sechseckigem Querschnitt, zwischen denen Schlitze 14 ausgespart bleiben, die eine direkte Berührung der Steine miteinander ausschliessen.
Innerhalb der Steine befindet sich jeweils eine Bohrung 15 für den Durchgang der Reaktionsrohre.
In Fig. 2 haben die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1, wobei zusätzlich noch der Abschnitt eines Reaktionsrohres 10 eingezeichnet ist. Die Figur lässt sowohl die konische Ausgestaltung der Gitterstäbe 11 wie auch die Fortsetzung der Bohrung 15 in einen konischen Teil nach oben erkennen. Ferner ist in dieser Figur noch eine Ausführungsform als Beispiel gestrichelt eingezeichnet, bei der die Isoliersteine M an einander gegenüberliegenden Flächen mit taschenartigen Aussparungen 16 versehen sind, in die ein Verschlussstein 17 quer eingefügt ist, um den glatten Durchgang des Schlitzes 14 zu sperren.
In Fig. 3 ist in einem Ausschnitt gezeigt, wie der Rand 18 des Tragelementes auf einem mit dem nicht gezeichneten Ofenkörper fest verbundenen Winkel 19 lose aufgelegt ist, um eine feste, aber nicht starre Verankerung des Tragelementes mit dem Ofen zu bewirken.
Die Ausführung des erfindungsgem ssen Ver- : schlussteiles ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr gibt es im Rahmen der Erfindung zahlreiche Möglichkeiten einer andersartigen Ausgestaltung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verschlussteil für die Unterseite von Öfen mit senkrecht aufgehängten, an der Verschlussseite durch Öffnungen in einer Bodenplatte frei aus dem Ofen austretenden Rohren, insbesondere solchen aus nichtmetallischen Werkstoffen, gekennzeichnet durch ein auf am Ofenkörper fest angebrachten Haltern, z. B. Vorsprüngen (19), aufliegendes Tragelement mit Öffnungen (12) für die Rohre (10) und durch auf das Tragelement lose aufgestellte Isoliersteine (13) gleicher Querschnittsform, von denen jeder mit einer Bohrung J (15) für ein Rohr (10) versehen ist und dieses allseitig umschliesst, wobei zwischen den Isoliersteinen (13) ein Zwischenraum (14), z. B. von 2 bis 8 mm Breite, ausgespart ist.