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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen von mindestens zwei Strahlheizrohren in einem Ofenraum eines Industrieofens, wobei jedes Strahlheizrohr an einem Ende an einen Brenner angeschlossen und an einer ersten Ofenwand des Ofenraumes gehalten wird und wobei das freie geschlossene Ende der Strahlheizrohre in den Ofenraum ragt. Ferner betrifft die Erfindung einen Industrieofen.
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Strahlheizrohre auch Strahlrohre oder Strahlungsheizrohre genannt, dienen zur indirekten Beheizung von Ofenräumen und werden mit Brennern erhitzt, die mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff betrieben werden. Ein Gut, welches im Ofenraum des Industrieofens erwärmt werden soll, wird folglich mittels Wärmestrahlung erwärmt und kommt nicht mit den Brennerabgasen in Kontakt. Es werden in der Regel mehrere Strahlheizrohre zur Beheizung des Ofenraums verwendet.
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Die Strahlheizrohre können I-förmig, P-förmig, Doppel-P-förmig, U-förmig oder W-förmig sein. I-förmige Strahlheizrohre, auch Mantelstrahlrohre genannt, weisen in der Regel ein Mantelrohr aus Stahl auf, welches konzentrisch ein Flammrohr aus einem metallischen oder keramischen Material umgibt.
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Jedes Strahlheizrohr ist an einem Ende an einen Brenner angeschlossen, in der Regel angeflanscht. Die Strahlheizrohre werden an dem brennerseitigen Ende an einer ersten Ofenwand gehalten, die innenseitig zum Ofenraum hin, mit einer Feuerfestisolierung versehen ist. Strahlheizrohre in I-Form, auch Mantelstrahlheizrohre genannt, erstrecken sich in der Regel durch eine Ofenwand in den Ofenraum und werden in axialer Richtung unbeweglich in der Ofenwand befestigt. Das andere freie Ende der Strahlheizrohre ist gegenüber der Atmosphäre im Ofenraum gasdicht geschlossen. Die Verbrennungsabgase des Brenners strömen in Richtung des freien Endes, wo sie umgelenkt und rückgeführt werden, um aus dem Strahlheizrohr geleitet zu werden. Die Strahlheizrohre können für den senkrechten oder den im Wesentlichen waagerechten Betrieb eingerichtet sein. Unter einem waagerechtem Betrieb werden auch Betriebsweisen verstanden, bei denen das Strahlheizrohr unter einer beliebigen Schräglage betrieben wird. Strahlheizrohre zum waagerechten Betrieb in einen Ofenraum weisen ein beträchtliches Gewicht auf, welches am freien Ende abgefangen bzw. abgestützt werden muss, um ein Verbiegen, insbesondere von metallischen Strahlheizrohren zu vermeiden.
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Die Strahlheizrohre können an dem freien Ende stirnseitig außen einen Zapfen aufweisen, der in einer Halterung im Ofenraum eingreift.
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Aus der
EP 2 754 958 A1 ist bekannt, zum Abstützen und Abfangen des in den Ofenraum ragenden freien Endes eines Strahlheizrohres stirnseitig außen an einem Heizrohrkörper des Strahlheizrohres einen angeschweißten Ansatz aus Stahlrohr vorzusehen, der in eine Halterung in der Ofenwand schiebbar ist oder an dem eine Halterung zur Abstützung oder Aufhängung des freien Endes des Strahlheizrohres angreift, um das Gewicht des Strahlungsheizrohres abzufangen. Das freie Ende von Strahlheizrohren kann aber auch ohne einen Zapfen ausgebildet sein und direkt mittels einer Halterung abgestützt werden.
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Bei der Umrüstung, Modernisierung oder Ertüchtigung bestehender Anlagen muss häufig mindestens ein vorhandenes Strahlheizrohr, beispielsweise ein W-förmiges Strahlheizrohr durch zwei neue Strahlheizrohre, beispielsweise zwei I-förmige Strahlheizrohre ersetzt werden, insbesondere um höhere Temperaturen im Ofenraum zu erreichen. Das freie Ende der beiden neuen Strahlheizrohre muss im Ofenraum abgestützt werden. Die vorhandene Halterung für das alte Strahlheizrohr kann zum Abstützen des freien Endes eines der beiden neuen Strahlheizrohre benutzt werden. Für das zweite neue Strahlheizrohr muss eine zusätzliche Halterung im Ofenraum vorgesehen werden. Dies ist konstruktiv aufwändig, insbesondere wenn die Halterung in der Feuerfestisolierung einer der Ofenwände ausgebildet ist und somit ein Eingriff in die vorhandene Feuerfestisolierung erforderlich ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, eine Möglichkeit anzugeben, die Abstützung von mindestens zwei Strahlheizrohren im Ofenraum eines Industrieofens auf konstruktiv einfache Weise zu ermöglichen. Ein Aspekt der Aufgabe ist, den Austausch von einem Strahlheizrohr durch zwei neue Strahlheizrohre zu ermöglichen, ohne eine weitere Halterung in der Feuerfestisolierung vorzusehen.
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Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein Verbindungselement auf, mit dem mindestens zwei Strahlrohre quer zur Achsrichtung verbindbar sind. Das Verbindungselement weist einen Ansatz auf, der sich in Achsrichtung der Strahlrohre erstreckt und der dazu ausgebildet ist, in einer Halterung im Ofenraum in Achsrichtung aufzuliegen.
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Zwei oder mehr Strahlheizrohre, insbesondere I-förmige Strahlheizrohre, können an ihren freien Enden auf konstruktiv einfache Art und Weise abgestützt werden, wobei nur eine einzige Halterung im Ofenraum benötigt wird. Für den häufigen Fall, dass die Halterung in der Feuerfestisolierung ausgebildet ist, ist es bei Um- oder Nachrüstungen, beispielsweise bei Ersatz eines Strahlheizrohre durch zwei oder mehrere Strahlheizrohre nicht erforderlich, in die Feuerfestisolierung einzugreifen, was den Aufwand bei Um- oder Nachrüstungen beträchtlich verringert.
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Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform, wobei jedes Strahlheizrohr an dem freien Ende außen stirnseitig einen Zapfen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass die Stahlheizrohre mittels der Zapfen verbindbar sind. Anders ausgedrückt, greift das Verbindungselement an den stirnseitigen Zapfen der Strahlheizrohre an. Folglich erfolgt die Verbindung der Strahlheizrohre mittels des Verbindungselements über die Zapfen.
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Vorzugsweise ist das Verbindungselement stangenförmig ausgebildet. Das Verbindungselement ist vorteilhafterweise hitzebeständig und besteht vorzugsweise aus Metall. Der Querschnitt des Verbindungselements kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als U-Profil. Das Verbindungselement kann beispielsweise auch aus einem rechteckigen Profil, insbesondere einem Hohlprofil bestehen.
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Bei einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist das Verbindungselement derart ausgebildet, dass jedes Strahlheizrohr relativ zu dem Verbindungselement drehbar ist, was die Haltbarkeit der Strahlheizrohre erhöht.
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Vorzugsweise ist das Verbindungselement derart ausgebildet, dass jedes Strahlheizrohr relativ zu dem Verbindungselement in Achsrichtung der Strahlheizrohre verschiebbar ist und dass der Ansatz in der Halterung aufliegt und/oder mit der Halterung fest verbindbar bzw. fest verbunden ist. Damit können thermisch bedingte Längenänderung der Strahlheizrohre sowie auch mögliche thermisch bedingte Veränderungen der ersten nicht dargestellten Ofenwand und der zweiten Ofenwand gegeneinander ausgleichen werden. Weil die Bewegung der Strahlheizrohre in Achsrichtung gewährleistet ist, kann der Ansatz auf konstruktiv einfache Art und Weise mit Halterung oder mit Bestandteilen der Halterung verbunden werden.
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Alternativ kann das Verbindungselement derart ausgebildet werden, dass ein Strahlheizrohr gegenüber dem Verbindungselement in Achsrichtung der Strahlheizrohre fixierbar ist, dass jedes weitere Strahlheizrohr gegenüber dem Verbindungselement ich Achsrichtung der Strahlheizrohre verschiebbar ist und dass das Verbindungselement mittels des Ansatzes in der Halterung in Achsrichtung der Strahlheizrohre verschiebbar aufliegt. Bei dieser Variante ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Ofenraum in Bezug auf die erste und zweite Ofenwand in Achsrichtung der Strahlheizrohre beweglich bzw. verschiebbar, um hitzebedingte Veränderungen auszugleichen.
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Das Verbindungselement könnte rohrförmige Aufnahmeelemente aufweisen, die zur Aufnahme der freien Enden der Strahlheizrohre oder deren stirnseitigen Zapfen dienen.
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Eine besonders vorteilhafte konstruktiv einfache Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Verbindungselement für jedes Strahlheizrohr eine Ausnehmung zur Aufnahme des freien Endes des Strahlheizrohres oder dessen stirnseitigen Zapfen aufweist.
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Vorzugsweise weist die Ausnehmung eine halbschalenförmige Auflagefläche auf. Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung als Langloch ausgebildet.
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Nach der Erfindung weist der Ansatz einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist vorzugsweise an dem Verbindungselement angeschweißt und zwar im Betriebszustand betrachtet, seitlich in Richtung der zweiten Ofenwand.
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Die Erfindung schafft ferner einen Industrieofen mit einem von Ofenwänden gebildeten Ofenraum, wobei die Ofenwände innenseitig eine Feuerfestisolierung aufweisen, wobei in dem Ofenraum mindestens zwei Strahlheizrohre angeordnet sind, wobei jedes Strahlheizrohr an einem Ende an einen Brenner angeschlossen ist und an einer ersten Ofenwand gehalten wird, wobei das freie geschlossene Ende der Strahlheizrohre in den Ofenraum ragt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie eine Halterung, die ausgebildet ist, die Vorrichtung im Ofenraum abzustützen.
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Vorzugsweise ist die Halterung in der Feuerfestisolierung einer zweiten Ofenwand, die der ersten Ofenwand gegenüberliegt, ausgebildet und weist eine Konsole, vorzugsweise aus Metall, in einem Hohlraum auf. Alternativ kann die Halterung als im Ofenraum hängendes Lager ausgebildet sein.
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Vorzugsweise stützt sich das Verbindungselement mit dessen Ansatz auf der Konsole in der Feuerfestisolierung ab. Falls der Ansatz in Achsrichtung der Strahlheizrohre unbeweglich ist, könnte der Ansatz des Verbindungselementes mit der Konsole fest verbunden werden. Wenn die Konsole aus Metall besteht, kann der Ansatz auf die Konsole geschweißt werden.
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Im Rahmen der Erfindung sind die vorstehend erläuterten Merkmale auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Ofenraums eines Industrieofens mit zwei I-förmigen Strahlheizrohren;
- 2 eine schematische Darstellung einer Ansicht der Vorrichtung nach 1 in Richtung Achse der Strahlheizrohre.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einem Ofenraum 2 eines nicht näher dargestellten Industrieofens. Der Ofenraum 2 ist ein von Ofenwänden umschlossener Raum, in dem ein nicht dargestelltes Gut erhitzt werden soll.
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In dem Ofenraum 2 befinden sich zwei I-förmige Strahlheizrohre 3, 3', von denen jeweils nur das freie Ende dargestellt ist, welches in den Ofenraum 2 ragt. Die Strahlheizrohre 3, 3' dienen zur indirekten Beheizung des Gutes mittels Wärmestrahlung. Die Strahlheizrohre 3,3' sind für den waagerechten bzw. horizontalen Betrieb in dem Ofenraum 1 vorgesehen. Die beiden Strahlheizrohre 3, 3' sind an dem einen Ende in einer nicht dargestellten ersten Ofenwand auf an sich bekannte Weise gehalten und sind jeweils an nicht dargestellten Brenner angeschlossen, die sich außerhalb des Ofenraums 2 befinden. Die Strahlheizrohre 3, 3' weisen ein beträchtliches Gewicht auf, so dass ihre in den Ofenraum 2 ragenden Enden abgestützt werden müssen. In 1 ist ein Teil einer zweiten Ofenwand 4 dargestellt, die der ersten Ofenwand gegenüber angeordnet ist. Die zweite Ofenwand 4 ist innenseitig zum Ofenraum hin mit einer Feuerfestisolierung 5 versehen. Die beiden Strahlheizrohre sind in einer Ebene in dem Ofenraum 2 in etwa senkrecht zu der ersten und zweiten Ofenwand ausgerichtet.
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Die Strahlheizrohre 3, 3' weisen stirnseitig einen Zapfen 6 bzw. 6' auf. Die Zapfen 6, 6' können als Zylinder aus Stahl ausgebildet sein. Im Inneren der Zapfen 6, 6' kann sich eine thermische Isolierung befinden.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Verbindungselement 7 auf, welches als hitzebeständiges stangenförmiges im Querschnitt rechteckiges Profil ausgebildet ist. Das Verbindungselement 7 weist für das Strahlheizrohr 3 eine Ausnehmung 8 und für das Strahlheizrohr 3' eine Ausnehmung 8' in Form eines Langloches auf. Dies ist 2 zu entnehmen, welche eine schematische Darstellung einer Ansicht der Vorrichtung nach 1 in Richtung Achse der Strahlheizrohre zeigt. In den Ausnehmungen 8, 8' sind die Zapfen 6, 6 drehbar gelagert. Die Drehbarkeit dient zur Erhöhung der Haltbarkeit der Strahlheizrohre. Mittels des Verbindungselements 9 sind die beiden Strahlrohre 3, 4 quer zur Achsrichtung 9 miteinander verbunden. Alle Strahlheizrohre sind relativ zu dem Verbindungselement 7 in Achsrichtung verschiebbar. Die Zapfen 6, 6' können sich bei Längenänderung der Strahlheizrohre 3, 3' infolge von Temperaturwechseln gleitend in dem Verbindungselement bewegen. Damit können thermisch bedingte Längenänderung der Strahlheizrohre 3, 3' sowie auch mögliche thermisch bedingte Veränderungen der ersten nicht dargestellten Ofenwand und der zweiten Ofenwand 4 gegeneinander ausgeglichen werden.
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Das Verbindungselement 7 weist einen Ansatz 9 auf, der sich in Achsrichtung der Strahlrohre 3, 3' erstreckt und der dazu ausgebildet ist, in einer Halterung 10, die sich in der Feuerfestisolierung 5 der zweiten Ofenwand 4 befindet, aufzuliegen.
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Der Ansatz 9 befindet sich in der Nähe der Ausnehmung 8. Der Ansatz 9 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist vorzugsweise an dem Verbindungselement 7 seitlich angeschweißt.
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In der Feuerfestisolierung 5 der zweiten Ofenwand 4 ist eine Halterung zur Aufnahme des Ansatzes 9 ausgebildet. Die Halterung weist in einem Hohlraum 11 in der Feuerfestisolierung 5 eine Konsole 12 aus Metall auf, auf der sich der Ansatz 9 abstützt. Der Absatz 9 wird fest mit der Konsole 12 verbunden. Vorzugsweise wird der Ansatz 9 auf die Konsole 12 geschweißt. Weil die Bewegung der Strahlheizrohre 3, 3' in Achsrichtung gewährleistet ist, kann der Ansatz 9 auf konstruktiv einfache Art und Weise fest mit der Konsole 12 fest verbunden werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, zwei oder mehr Strahlheizrohre zu verbinden und an ihrem freien Ende mittels einer einzigen Halterung bzw. eines einzigen Auflagepunktes im Ofenraum abzustützen.
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Im Rahmen der Erfindung können die freien Enden von mehrere Strahlheizrohre mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung miteinander verbunden und auf einfache Art und Weise an einer einzigen Halterung in der Feuerfestisolierung einer Ofenwand abgestützt werden.
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Im Rahmen der Erfindung sind weitere Abwandlungen möglich. So können die Strahlheizrohre an ihren freien Enden zapfenfrei ausgebildet sein und direkt von den Ausnehmungen des Verbindungselements umfasst werden. Das Verbindungselement kann eine beliebige Form haben, beispielsweise U-förmig oder als Hohlprofil ausgebildet sein. Als Alternative zu den Ausnehmungen in dem Verbindungselement kann dieses mit rohrförmigen Aufnahmeelementen für das Ende der Strahlheizrohre oder deren Zapfen versehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Ofenraum
- 3, 3'
- Strahlheizrohr
- 4
- Ofenwand
- 5
- Feuerfestisolierung
- 6, 6'
- Zapfen
- 7
- Verbindungselement
- 8, 8'
- Ausnehmung
- 9
- Ansatz
- 10
- Halterung
- 11
- Hohlraum in Feuerfestisolierung
- 12
- Konsole
- A
- Achsrichtung Strahlheizrohr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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