DE10015343C2 - Abhitzkessel mit in einer Rohrplatte verschweißten Heizflächenrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abhitzekessel mit in einer Rohrplatte verschweißten Heizflächenrohren, in die je ein Einlaufrohr eingesetzt ist.

Ein solcher Abhitzekessel ist bekannt. Der sich konisch verengende Einlauf des Einlaufrohrs ist im vorgegebenen Abstand von der Rohrplatte angeordnet, damit die Zone der hohen Wärmestromdichte in einen sicheren Abstand von der Rohrplatte liegt. Zwischen den die Außenseite der Rohrplatte überragenden Abschnitten der Einlaufrohre ist als Isolierung eine Stampfmasse eingebracht.

Bei Auswechseln einzelner Einlaufrohre muss bei der bekannten Vorrichtung die Stampfmasse in aufwendiger Weise entfernt werden.

Aus der EP 0 567 674 A1 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen von in einer Kohlevergasungsanlage erzeugtem Synthesegas bekannt, bei dem die gaseintrittsseitige Rohrplatte auf ihrer Außenseite von einer Schicht aus einzelnen, nebeneinander angeordneten, an den Außenkanten aneinander stoßenden quaderförmigen Tüllen bedeckt ist. Die aus Keramikmaterial gefertigtem Tüllen weisen jeweils eine konische Einlauföffnung auf, die sich in einen Rohrabschnitt verengt, der in ein Heizflächenrohr hineinragt. Weiterhin ist der freie Raum zwischen den Unterseiten der Tüllen und der Außenseite der Rohrplatte mit Keramikmatten ausgefüllt. Auch hier müssen bei Auswechseln einzelnder Tüllen in undefinierter Weise Keramikmatten entfernt werden.

Aus der GB 1 367 000 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen von heißen Kohlenwasserstoffgasen bekannt, der eine Rohrplatte umfaßt, von der sich eine Anzahl von Rohren erstrecken, entlang denen die Gase zur Kühlung vorbeistreichen. Am Einlaßende eines jeden Rohres ist eine Muffe angebracht. Die Muffen weisen nach außen erweiterte Öffnungen auf, durch die die heißen Gase entlang den Einlaßenden der Rohre passieren, sodass Kohlenstoffpartikel in den heißen Gasen, die sich auf der Oberfläche der Rohrplatte absetzen, nicht die Öffnungen der Muffen blockieren oder einengen können.

Weiterhin ist aus der DE 11 84 568 B eine Schweißverbindung für Rohre mit einer Wand bekannt, beispielsweise mit einem Kessel- oder Rohrboden, bei welcher das Rohrende die Wand durchdringt und durch eine längs seines Umfanges verlaufende Schweißnaht mit ihr verbunden ist, die von außen stark veränderlichen Temperaturen ausgesetzt ist. Dabei ist die freie Oberfläche im Bereich der Schweißnaht mit einer Wärmedämmschicht aus einem warmfesten elastischen Material abgedeckt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Abhitzekessel so zu gestalten, dass eine Zuordnung von Isoliermaterial zu den einzelnen Einlaufrohren gegeben ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel kann bei Auswechseln eines Einlaufrohrs dieses aus der Rohrplatte mit dem ihm zugeordneten Isolierstück gezogen werden und ein neues Rohr ggfl. auch mit einem neuen Isolierstück eingehängt werden, ohne dass die Isolierung der anderen Einlaufrohre beeinträchtigt wird.

Bei dem entsprechenden Wärmetauscher der EP 0 567 674 A1 ist kein metallisches Einlaufrohr vorgesehen, sondern ein zur Gänze aus Keramik ausgebildetes Einlaufrohr, das sich über eine Hinterschneidung auf der Außenseite der Rohrplatte abstützt. Die Isoliermatten aus Keramikwolle sind nicht in zuordbarer Weise zwischen die Einlaufrohre eingebracht.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen gewölbten Bereich eines Rohrbodens mit eingehängten Heizflächenrohren einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abhitzekessles, wobei die Isolierstücke als Ringe aus Drahtgestrick ausgebildet sind,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Einlaufrohre in Einströmrichtung gesehen,

Fig. 4 eine Ausführungsform vergleichbar Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abhitzekessels, wobei die Isolierstücke als Keramikringe ausgebildet sind,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt in Blickrichtung der Pfeile V-V in Fig. 1 und

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Einlaufrohre.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1-3 sind in einem gewölbten Bereich 1a einer Rohrplatte 1 gestufte Bohrungen 2 ausgebildet. In die Bohrungen 2 sind Heizflächenrohre 3 eingeführt, die mittels Schweißungen 4 zu einer Baugruppe Rohrboden-Heizflächenrohr verschweißt sind.

In die Heizflächenrohre 3 sind Einlaufrohre 5 eingehängt. Die Einlaufrohre 5 weisen einen sich konisch verengenden Einlauf 5a auf. In vorgegebenem Abstand von der Einlauföffnung sind in gleichmäßiger Umfangsverteilung nach außen vorragende Sicken 5b vorgesehen. Beim Einhängen des Einlaufrohres stützen sich diese Sicken 5b auf der Schweißung 4 ab, sodass die Einlauföffnung in vorgegebenem Abstand von der Außenseite der Rohrplatte 1 gehalten wird.

Vor dem Einhängen der Einlaufrohre 5 ist auf das einzelne Einlaufrohr ein Isolierring 6 aus einem Drahtgewirk aufgeschoben, dessen axiale Länge in etwa dem Abstand der Sicken 5b an der Einlauföffnung entspricht. Der Innendurchmesser ist dem Durchmesser des Einlaufrohrs angepaßt und der Außendurchmesser ist so gewählt, dass sich die Isolierringe 6 gemäß Fig. 3 in hexagonaler Anordnung berühren. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Anordnung u. U. für einen hinreichenden Schutz der Rohrplatte 1 ausreicht, auch wenn sich in den Zwickeln 7 der hexagonalen Anordnung kein Isoliermaterial befindet.

Infolge der elastischen Verformbarkeit des Drahtgestricks kann der Ring über die konische Verengung oder über die Sicken geschoben werden und sich gleichzeitig zur Anlage an die Schweiß 4 und an die Außenfläche des Einlaufrohres verformen. Wie bekannt, ist am unteren Ende des Einlaufrohrs vor 5 ein sich konisch erweiternder Auslaufabschnitt 5c vorgesehen, dessen Auslaufdurchmesser dem Innendurchmesser des Heizflächenrohres entspricht.

Bei der in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsform schließt sich an den Einlaufabschnitt 5a ein geradzylindrischer Abschnitt an. Zur formschlüssigen Abstützung ist auf das Einlaufrohr 5 ein geschlitzter Stützring 8 aufgeschoben, der in dem erforderlichen Abstand von der Einlauföffnung 5a mit dem Einlaufrohr 5 verschweißt 8a ist. Bei eingehängtem Einlaufrohr liegt dieser Stützring 8 auf der Schweiße 4 auf.

Das ringartige Isolierstück 9 aus Keramikmaterial besteht bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4-6 aus einem außenliegenden Hexagonalabschnitt 9a und einem in die gestufte Bohrung 2 eingreifenden Zylinderabschnitt 9b.

Wegen der Verwendung eines starren Keramikmaterials muss das Isolierstück 9 vor Einhängen der Rohre vom Abströmende 5c her auf das Einlaufrohr 5 aufgeschoben werden und erst dann kann der Stützring 8 aufgeschweißt werden. Vorzugsweise weist der Hexagonalabschnitt 9a eine Innenöffnung auf, die am Anfang eine konische Erweiterung 9c aufweist.

Durch die hexagonale Gestaltung des Abschnittes 9a kann eine Anordnung erreicht werden, die gemäß Fig. 6 keine Zwickel aufweist, sondern die gesamte Außenseite des Rohrbodens 2 schützt.

Da die Bohrungen 2 und damit die Einlauföffnungen der Einlaufrohre 5 nicht in einer Ebene liegen, sondern in gestuften Ebenen, liegen die freien Ringflächen der Einsatzstücke 6 und die hexagonalen Endflächen der Isolierstücke 9 nicht in einer Ebene. Daher sind die axialen Längen der Ringe 6 bzw. der Hexagonalabschnitte 9a so gewählt, dass auch bei der Stufenanordnung gemäß Fig. 1 bzw. 4 die Anlage der Zylinderflächen bzw. der Hexagonalseitenflächen gemäß Fig. 4 bzw. 6 erreicht wird.

Die formschlüssige Abstützung über Sicken kann auch bei der Verwendung von keramischen Isolierstücken eingesetzt werden. Es müssten dann auf der Innenfläche der Isolierstücke 9 nur entsprechende Axialerillen ausgebildet sein. Das Keramikstück könnte dann nach Überschub relativ verdreht werden, so dass die Sicken nicht mehr unter den Rillen liegen. Ebenso könnte der Stützring gemäß der Ausführungsformen der Fig. 4-6 auch bei Verwendung eines Isolierstücks aus Drahtgestrick eingesetzt werden.

Bei beiden Ausführungsformen ist der Innenseite des Rohrbodens 1 noch ein auf Abstand angeordnetes Buffle-Blech 10 zugeordnet.

Claims (8)

1. Abhitzekessel mit in einer Rohrplatte (1) verschweißten Heizflächenrohren (3), in die je ein Einlaufrohr (5) eingesetzt ist, das in die Rohrplatte (1) eingehängt ist und sich formschlüssig (5b, 8) auf der Baugruppe Rohrplatte/Heizflächenrohr (1, 3) abstützt und das einen sich konisch verengenden Einlauf (5a) aufweist, um den ein ringförmiges Isolierstück (6, 9) angeordnet ist.

2. Abhitzekessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Abstützung des Einlaufrohrs (5) mit nach außen gerichteten Sicken (5b) versehen ist.

3. Abhitzekessel nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass auf die formschlüssige Abstützung des Einlaufsrohrs (5) ein Stützring (8) aufgeschweißt ist.

4. Abhitzekessel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Einlaufrohr (5) ein zylindrischer Isolierring (6) aus einem hoch warmfesten metallischen oder keramischen Fasermaterial aufgeschoben ist.

5. Abhitzekessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Isolierring (6) aus einem Drahtgestrick besteht.

6. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Einlaufrohr (5) ein ringartiges Isolierstück (9) aus einem Vollkeramikmaterial aufgeschoben ist.

7. Abhitzekessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ringartige Isolierstück (9) aus einem außenliegenden Hexagonalabschnitt (9a) und einem in Strömungsrichtung der Heißgase gesehen daran anschließenden geradzylindrischen Abschnitt (9b) besteht.

8. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrplatte (1) einen gegen die Einströmrichtung der Heißgase gewölbten Bereich (1a) aufweist.