DE1007300B

DE1007300B - Lower oven closure part for ovens, especially reaction ovens

Info

Publication number: DE1007300B
Application number: DED21728A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Endter
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1955-11-19
Filing date: 1955-11-19
Publication date: 1957-05-02
Also published as: GB545778A; CH346530A; FR1160168A; GB798719A; NL94004C

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verschlußteil für öfen, insbesondere Hochtemperaturöfen, die mit senkrecht aufgehängten, an der Verschlußseite frei austretenden Rohren, vor allem mit solchen aus nichtmetallischem Werkstoff, z. B. Keramikrohren, ausgestattet sind.The invention relates to a closure part for ovens, in particular high-temperature ovens with vertically suspended ovens that emerge freely on the closure side Pipes, especially those made of non-metallic material, e.g. B. ceramic tubes equipped are.

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 oder Sillimanit, 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 untunlich hohe Belastungen oder gar Zerstörungen der keramischen Rohre auftreten. For carrying out chemical reactions, especially on surfaces with a catalytic effect run at higher temperatures, reaction furnaces are required in which the reaction space is divided into a number of individual tubes. As long as it is a question of reactions that take place at temperatures where metal pipes, either for thermal or chemical reasons, are not used are such ovens with tubes made of ceramic materials, especially sintered clay or Sillimanit, which are optionally combined to form tube bundles. The usage such pipes in technical reaction units requires because of the relatively high Sensitivity to shock and impact and special because of the limited resistance to temperature changes Measures taken in the design of such ovens. So these pipes are mostly on the upper part of the furnace and led down freely out of the furnace, so that not by the occurrence due to thermal stresses, excessive loads or even destruction of the ceramic pipes occur.

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, son- ^₀ dem 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.This also results in certain requirements for the closure of the furnace at the free outlet end, since the furnace space should be sealed off as tightly as possible through this closure to avoid inadmissible heat losses, but on the other hand the mobility of the pipes must not be hindered to such an extent that they do not change the volume or give in to the influence of alternating heating or cooling. It has been shown that the influence of temperature in such tubes not only a movement in the direction of its longitudinal axis, special ^ ₀ which causes also in the direction perpendicular to this. If this lateral movement is hindered in any way by the lower closure part of a furnace, this can easily lead to tension or even destruction of the pipes.

Die Voraussetzungen für einen guten Wärmeverschluß bei gleichzeitiger Erhaltung auch der seitlichen Bewegungsfreiheit der Rohre sind bei den üblichen Verschlußteilen nicht erfüllt. Verschließt 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 Unteres Ofenverschlußteil für öfen,
insbesondere ReaktionsöfenThe prerequisites for a good heat seal with simultaneous maintenance of the lateral freedom of movement of the tubes are not met with the usual closure parts. If the furnace is closed on the lower side by a plate made of refractory insulating material, which is provided with holes for the passage of the pipes and is rigidly connected to the furnace, the lower furnace closure part for furnaces remains, as shown.
especially reaction furnaces

Anmelder:Applicant:

Deutsche Gold- und Silber-ScheideanstaltGerman gold and silver refinery

vormals Roessler, Frankfurt/M.,formerly Roessler, Frankfurt / M.,

Weißfrauenstr. 9Weißfrauenstr. 9

Dr. Friedrich Endter, Konstanz,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Friedrich Endter, Constance,
has been named as the inventor

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 andererseits 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.has, the lateral clearance for the tubes is too small even if the closure plate for the sake of better thermal resistance is subdivided several times. On the other hand, if you choose the holes like this large that a sufficiently large gap is left between the inner wall of the bore and the pipe surface remains, there are considerable radiation losses through the openings created in this way, which are extremely detrimental to the heat economy of the furnace.

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. Die Schlitzbreiten, die sich für die praktische Ver-It has now been found that one can overcome these difficulties can be overcome in a simple manner that one for ovens of the type described on the Underside closure parts used, which essentially consist of a support element and loosely placed on this There are insulating blocks of the same cross-sectional shape. The support element rests on the furnace body attached projections or other brackets so that there is as little as possible Thermal contact results; above all, it is not rigidly connected to these brackets. The insulating stones, which are loosely placed on the supporting element, which must be provided with openings for the pipes, have the same cross-sectional shape according to the invention and also carry a bore that is not essential needs to be larger than the outer diameter of the pipes, so that each insulating block is a single pipe encloses. According to the invention it is extremely important that between the insulating blocks on all sides a gap is left out, so they are not in contact with each other. The spaces in between between the stones should not be too tight to allow the stones to slip through for example, a twisting pipe that gives the stone a lateral movement, not to hinder it. The slot widths, which are useful for practical

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wendung des Verschlußteiles bewährt haben, betragen etwa 2 bis 8 mm. Verschlußteile gemäß der Erfindung, die in der beschriebenen Weise in Einzelelemente aufgeteilt sind, haben sich für die vorstehend genannten Zwecke gut bewährt, da sie auch bei hohen Ofentemperaturen einen guten Wärmeverschluß darstellen und andererseits ohne die Gefahr der Zerstörung der Rohre jeder Bewegung auf Grund der thermischen Voluimenveränderung nachgeben können. Im übrigen kann man auch beliebig große Ofenraume mit einem solchen Verschlußteil absperren, ohne daß hierbei die gleiche mechanische oder thermische Empfindlichkeit besteht wie bei einheitlichen Formteilen, die der Größe oder Abmessung des zu verschließenden Ofenraumes entsprechen, wie z. B. Isolierplatten.use of the closure part have proven to be about 2 to 8 mm. Closure parts according to the invention, which are divided into individual elements in the manner described, have for the above mentioned purposes, since they represent a good heat seal even at high oven temperatures and on the other hand without the risk of destruction of the pipes of any movement due to thermal Able to give in to changes in volume. Incidentally, you can also use any size oven shut off such a closure part without the same mechanical or thermal sensitivity as with uniform molded parts, the size or dimensions of the item to be closed Oven space correspond, such. B. Isolation panels.

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 hierfür 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.As mentioned, it is essential according to the invention that the shaped stones, which are an important element of the Form closure part, have the same cross-sectional shapes, as this is best, depending on the Arrangement of the tubes .in the furnace, a sufficient seal against heat loss can be achieved. Particularly Insulating stones with a cross-section that corresponds to a regular hexagon have proven effective for this. Such stones are in spite of the gap between the vertical boundary surfaces to combine to form an optimally dense pack. The support element of this stone shape is also expedient adapted to the extent that it is designed in the form of a grating in which the bars are connected to each other like a honeycomb. The bars of the support element advantageously have a trapezoidal cross-section, with the taper on the side facing away from the furnace.

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.About the loss of heat that may still arise through the gaps between the shaped stones could be kept as small as possible, it has also proven to be useful on the vertical Surfaces of the stones to attach projections or recesses, which in recesses or Projections of the neighboring stone, for example in the manner of tongue and groove, engage.

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 waagerechte Verschlußplatten lose eingelegt werden, um eine zusätzliche Sicherheit gegen Wärmeverluste zu schaffen.You can also set down the boundary surfaces of the stones accordingly, so that the slots between the stones appear interrupted or laterally offset from one another. Finally it is also possible to provide recesses in the stones at any height, loosely inserted into the horizontal locking plates to create additional security against heat loss.

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.It is also advisable to drill the hole in the insulating brick that is intended for the passage of the pipes is to be conical in such a way that it widens after the furnace interior, as this embodiment has proven to be particularly favorable for a temperature distribution at the furnace outlet, which takes into account the sensitivity of the ceramic tube to sudden changes in temperature.

Das Verschlußteil gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand der Abb. la bis Ic beispielsweise erläutert.The closure part according to the invention is shown below with reference to Figs. La to Ic, for example explained.

Abb. 1 a stellt ein erfmdnugsgemäßes Verschlußteil in Aufsicht dar, und zwar im wesentlichen das Tragelement mit einigen aufgesetzten Isoliersteinen, währendFig. 1 a represents a closure part according to the invention in plan view, essentially the supporting element with some insulating stones placed on it, while

Abb. Ib die Seitenansicht undFig. Ib the side view and

Abb. Ic die Auflage auf einer Halterung im Ofenkörper zeigt.Fig. Ic the support on a holder in the furnace body shows.

In Abb. 1 a bezeichnet 11 die wabenförmig miteinander verbundenen Gitterstäbe, die sechseckige Durchgangsöffnungen 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 Gitterstäben 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. 1 a, 11 denotes the honeycomb interconnected lattice bars, the hexagonal one Include through openings 12 for the tubes. The openings should be as large as possible and the Bars are kept as narrow as possible in order to create small contact areas for heat transfer between to create the insulating blocks and the supporting element. Stand on the bars 11 of the support element Insulating blocks 13 with a hexagonal cross-section, between which slots 14 are left open, the one exclude direct contact of the stones with each other. Inside the stones is each a bore 15 for the passage of the reaction tubes.

In Abb. 1 b bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, wobei zusätzlich noch der Abschnitt eines Reaktionsrohres 10 eingezeichnet ist. Die Abbildung läßt sowohl die konische Ausgestaltung der Gitterstäbe 11 wie auch die Fortsetzung der Bohrung 15 in einen konischen Teil nach oben erkennen. In der Abbildung ist eine Ausführungsform eingezeichnet, bei der die Isoliersteine 13 an sich gegenüberliegenden Flächen mit taschenartigen Aussparungen 16 versehen sind, in die ein Verschluß stein 17 quer eingefügt ist, um den glatten Durchgang des Schlitzes 14 zu sperren.In Fig. 1b, the same reference numerals denote the same parts, with the addition of the section of a Reaction tube 10 is shown. The figure leaves both the conical design of the bars 11 as well as the continuation of the bore 15 in a conical part can be seen upwards. In the picture an embodiment is shown in which the insulating blocks 13 are located opposite one another Areas are provided with pocket-like recesses 16 into which a closure stone 17 is inserted transversely, to block the smooth passage of the slot 14.

In der Abb. Ic ist in einem Abschnitt 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.In Fig. Ic is shown in a section how the edge 18 of the support element on one with the Not shown furnace body firmly connected angle 19 is loosely placed to a fixed, but not to effect rigid anchoring of the support element with the furnace.

Claims

Paten ta ns PR Och ε-1. Lower locking part for ovens, in particular Reaction ovens, with vertically suspended ones emerging freely from the oven on the closure side Pipes, especially those made of non-metallic materials, consisting of an on on Oven body firmly attached holders, z. B. projections, overlying support element with openings for the pipes and from insulating bricks of the same cross-sectional shape loosely placed on the supporting element, each of which is provided with a hole for a pipe and encloses this on all sides, wherein between the insulating bricks a space, for. B. from 2 to 8 mm wide, recessed is.

2. Closure part according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of the insulating blocks corresponds to a regular hexagon and the support element as a grating with a honeycomb shape connected, advantageously formed on the outside tapering grid bars is.

3. Closure part according to claims 1 and 2, characterized in that the insulating blocks on their vertical surfaces are provided with recesses or projections that are maintained while maintaining the distance between two adjacent surfaces engage in projections or recesses of the adjacent stone.

4. Closure part according to claims 1 to 3, characterized in that the insulating blocks with a conical bore that widens towards the inside of the furnace.

1 sheet of drawings

® 709 507/405 4.57