DE2328020A1

DE2328020A1 - Zylinderfoermiger langgestreckter ofen zur behandlung von material bei hoher temperatur in einer gasatmosphaere unter hohem druck

Info

Publication number: DE2328020A1
Application number: DE2328020A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Granberg; Sven-Erik Isaksson; Hans Dipl Ing Larker; Mats Lindberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1973-12-20
Also published as: JPS559633B2; NL7308063A; JPS4963028A; DE2328020B2; FR2188810A5; DE2328020C3; NO132606B; US3790339A; IE37787B1; IT984681B; ATA513873A; GB1425329A; IE37787L; CA982816A; AT328756B; CH558509A; NO132606C

Description

Zylinderförmiger langgestreckter Ofen zur Behandlung von Material "bei hoher Temperatur in einer G-asatmo Sphäre

unter hohem Druck

Die Torliegende Erfindung "betrifft einen zylinderförmigen langgestreckten Ofen, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben wird* Der Ofen ist vorzugsweise vertikal angeordnet und wird bei Temperaturen bis etwa 150O⁰C und Drücken von vorzugsweise 500 Bar und darüberhinaus betrieben. Solche Öfen sind aus der DT-PS 1 945 191 und der DT-OS 1 953 306 bekannt»

In Hochdrucköfen muß der Ofenraum von den Wänden der Druckkammer thermisch isoliert werden, da diese aus Festigkeitsgründen eine bestimmte Temperatur nicht überschreiben dürfen und da die Wärmeverluste niedrig gehalten werden müssen_f damit die gewünschte Temperatur bei wirtschaftlicher Lei-

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stungszufuhr überhaupt erreichbar ist. Die Dicke der Isolation muß mit Rücksicht auf den nutzbaren Druckkammerraum klein gehalten werden, da eine Vergrößerung der äußeren Abmessungen der Druckkammer mit einem sehr starken, Kostenanstieg verbunden ist. Der Isolierung in einem Druckofen kqmmt daher eine besondere Bedeutung zu₀

Ofenisolationen mit einem zylindrischen Isoliermantel, der in der~ Regel aus mehreren konzentrischen Rohren mit zwischen den Rohren angeordneten Isoliermaterial aufgebaut ist, haben eine sehr gute isolierende Wirkung, so daß die Manteldicke klein gehalten werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Rohre Verbeulungen erfahren, da sie sehr großen axialen Druckkräften ausgesetzt sindo Dies'gilt insbesondere für das äußerste Rohr. Diese Kräfte entstehen bei Kühlung des Isoliermantels, da die inneren·, auf hohe Temperatur erwärmten Rohre beim Kühlen sich verkürzen. Durch Reibung zwischen der ■ Isolierung in dem äußersten ringförmigen Spalt zwischen den konzentrischen Rohren und dem äußersten Rohr wirken auf das äußerste Rohr unzulässig hohe axiale Druckbeanspruchungen, die zu einer Stauchung des Rohres führen_e Dies kann einerseits zur Folge haben, daß-die Isolierung bei der darauffolgenden Erwärmung beschädigt wird, andererseits, daß das Rohr

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in- Kontakt mit der Druckkammerwand kommt, wodurch das Auswechseln des Isoliermantels erschwert wird_c In manchen Fällen ist die Entfernung des Isoliermantels nur unter seiner vollständigen Zerstörung möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eben erläuterten Beschädigungen der Rohre und Isolierschichten des Isoliermantels zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ofen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Mantel mindestens eine Schicht aus Isoliermaterial angeordnet ist, deren eine Seite an der äußeren oder inneren Seite eines Rohres anliegt und deren andere Seite einem gasgefüllten Spalt zugewandt ist_o Die Rohre bestehen in der Regel aus Blechrohren und das Isoliermaterial ist ein Fasermaterial. Dieses wird von Bändern oder Spannringen, 'die spiralförmig um das oder in dem Isoliermaterial angeordnet sind, gegen die eine Seite eines Rohres gepreßt. Es ist auch möglich, eine Isoliermaterialschichtin oder auf dem Rohr festzuleimen. Bei den hohen Temperaturen, die in Öfen dieser Art vorkommen, kann es in gewissen Fällen notwendig sein, keramische Stoffe aus le immaterial" zu ■

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verwenden. Es kann sowohl innen als auch außen eine Isoliermaterialsehicht auf .einem Rohr angeordnet werden.

Das Isoliermaterial kann ein filzähnliches Material sein
und die Isoliermaterialschicht aus einer oder mehreren Lagen einer iBoliermatte bestehen, die um oder in einem Rohr angebracht ist.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden« Es zeigen:

Fig. 1 einen Druckofen,

Fig. 2 den Isoliermantel eines Ofens in größerem Maßstab,

Fig. 3 ein Detail des Mantels nach Fig. 3,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Isoliermantels,

Fig. 5 ein Detail des Mantels nach Fig. 4.

In den Figuren bezeichnet 1 ein Pressengestell, das-zwischen der in Fig.. 1 gezeigten Lage und einer Lage, in der es die

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Druckkammer 2 umgibt, hin-und her fahrbar ist. Das Pressengestell ist von der Art, "bei der zwei Joche 3 und 4 mit dazwischenliegenden Distanzstücken 5 von einem vorgespannten Bandmantel 6 zusammengehalten werden. Das Gestell rulrfc auf Rädern 7, die auf Schienen 8 laufen„

Die Hochdruckkammer 2 wird von einer Säule 9 getragen. Sie enthält einen Hochdruckzylinder 10, der aus einem inneren Rohr 11, einem umgebenden vorgespannten Bandmantel 12 und Stirnringen 13 besteht, die den Bandmantel axial zusammenhalten und Befestigungen für Konsolen 14, bilden, mittels welcher die Kammer an der Säule 9 befestigt ist. Die Kammer hat einen oberen Endversohluß 15, der in das Rohr 11 der Hochdruckkammer hineinragt. Zwischen dem Rohr und dem Endverschluß liegt ein Dichtungsring 16. Der Ofenraum 17 selbst, in dem die Charge 18 eingesetzt ist, wird von einem isolierenden Mantel 19 umgeben, der in dem oberen Endverschluß 15 aufgehängt und gasdicht an diesen angeschlossen ist.

In den oberen ÜOeil des Mantels 19 ist ein isolierender Deckel 21 eingesetzt, der mit einem Befestigungsring 22 mit dem Befestigungsring 23 des Mantels 19 verbunden ist. In dem oberen Endverschluß befindet sich ein Gaskanal 24 für die Zufuhr von Druckmittel und eine Durchführung 25 für eine elek-

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trische Leitung 26 „ Der Gaskanal 24 mündet in den Spalt 27 zwischen dem Rohr 10 und dem Mantel 19. In dem Ofenraum 17 sind Heizelemente 28 angeordnet, die von einem Rohr 30 getragen werden. Über dem oberen Endverschluß liegt eine Druckplatte'31 mit einer Nut für die elektrische Leitung Die Druckkammer hat einen unteren Endverschluß, der aus einem in dem Zylinder 10 -ortsfest angeordneten ringförmigen Teil 32 und einen in diesen hineinragenden Boden 33 mit einem isolierenden Boden 34 "besteht. Zwischen dem Rohr 10 und dem Teil 32 und zwischen dem Teil 32 und dem Boden 33 liegen Dichtungen 35 und 36. Der Boden 33 ist mit einer Konsole 37 an einer Hülse 38 befestigt, die auf einer Führungstange 40 gleitet, die an der Säule 9 befestigt ist_o Der Boden 33 kann mit einem Betätigungszylinder 41, dessen Kolbenstange 42 an der Konsole 43 auf der Hülse 38 befestigt ist, gehoben und gesenkt werden,,

Wie in Figo 2 gezeigt wird, besteht der Mantel 19 aus drei konzentrischen Rohren 44, 45 und 46, die alle an dem Befesti— gungsring 23 aufgehängt sind. Das Rohr 45 ist mit seinem unteren Teil fest mit dem Ring 47 verbunden, während die Rohre 44 und 46 sich relativ zu diesem frei bewegen können, wenn die Rohre beim Erwärmen und Abkühlen unterschiedlich gedehnt oder verkürzt werden. Der Raum zwischen den Rohren 44

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und 45 ist mit Isoliermaterial 48 gefüllt, das hohe Temperaturen verträgt. Auf dem Rohr 45 ist eine Schicht 50 aus einem Isoliermaterial angeordnet, deren eine Seite nur oder im wesentlichen nur an dem Rohr 45 anliegt und deren andere Seite dem Spalt 53 zwischen der Isoliermaterialechioht 50 und dem Rohr 46 zugewandt ist. Sie wird von einem spiralförmig gewickelten, etwas federnden Band 51-festgehalten. Das von dem Band "bewirkte Zusammendrücken der Isolierschicht hat einen dämpfenden Effekt auf die vertikale Gaszirkulation innerhalb der Isolierungsschicht» Die Isolierschicht 50 kann aus einem Filzmaterial bestehen, das unter dem Namen "Fiberfrax" gehandelt wird, oder aus einem aus Kohlenstoffasern aufgebauten Filzmaterialp Das Rohr 45 kann aus rostfreiem Stahl bestehen, z.B. Molybdän oder einer Legierung, die unter dem Hamen "Hastaloy X" verkauft wird. Es empfiehlt sich, Keramikrohre zu verwenden, auf denen ein Isoliermaterial festgeleimt wird, oder G-raphitrohre, auf denen Kohl ens to f filz mit Kohlenstoffasern festgespannt wird. Die federnden Bänder können mit Vorteil auch aus diesen genannten Materialien, bestehen. Bei einer Filzdicke von 12 mm, die nach dem Aufspannen auf 6-8 mm zusammengedrückt wird, ist ein Abstand von 10-15 nun zwischen den Windungen des Bandes 51 zweckmäßig«, TJm ein gutes Resultat zu erreichen, muß der Abstand zwischen den gespannten Elementen weniger als das zehnfache, vorzugsweise weniger als das fünf-

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fache der Dicke der von den Elementen zusammengepreßten Isolierschicht betragen. Wie aus Pig. 2 und 3 ersichtlich, besteht normalerweise ein Spielraum zwischen der Pilzschicht 50 und dem Rohr 46, wodurch die Reibung zwischen dieser Schicht und dem-Rohr und damit die Beanspruchung des Rohres 46 bei unterschiedlichen "iängenänderungen der Rohre 45 und 46 eliminiert .werden.

Pig. 5 zeigt, wie man auf einfache Weise mit einem Blechring 52 die vertikale Gaszirkulation in dem Spalt zwischen den Rohren 44 und 45 bei Beschädigung der Isolierschicht 48 vermindern kann«

In den Pig. 4 und 5 bezeichnet 60 einen Isoliermantel, der im oberen Endverschluß einer Druckkammer aufgehängt werden soll. Der Mantel enthält drei konzentrische Blechrohre, die oben an einem Aufhängungsring 64 befestigt sind. Das äußere Rohr 63 trägt-einen unteren Steuerring 65. Das innere Rohr 61 wird von der Öffnung 66 und das Rohr 62 von der Nut 67 im Steuerring 65 gesteuert. Zwischen den Rohren 61 und 62 ist ein sehr wärmebeständiges Isoliermaterial 68 angeordnet. Auf

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dem Rohr 62 ist eine Schicht aus einem porösen Isoliermaterial 69 angeordnet, die aus einer oder mehreren Lagen einer Matte aus "Fasermaterial aufgebaut ist* Diese wird von mehreren Ringen

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oder einem spiralförmig gewickelten Band 70 gegen das Blechrohr 62 gepreßt. Das Rohr 63 ist innen und außen mit je einer Isolierschicht 71» 72 versehen. Diese Schichten werden von den Ringen oder- den Bändern 73 bzw. 74 gegen das Rohr gepreßt« Die eine Seite der Isoliermaterialschichten 68 und 71 ist dem Spalt 75 zwischen den Schichten zugewandte Die eine Seite der Isoliermaterialschicht 72 ist einem gasgefüllten Spalt zwischen der Isoliermaterialschicht und dem Rohr 11 der umgebenden Druckkammer 10 zugewandt,,

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Claims

Patentansprüche:

1_Λ Zylinderförmiger langgestreckter Ofen zur Behandlung von Material "bei "hoher Temperatur in einer unter hohem Druck stehenden G-asatmosphäre mit einer zylindrischen Druckkammer, bestehend aus einem Hochdruckzylinder, in diesen hineinragenden Endverschlüssen, Organen zur Aufnahme der auf die Endverschlüsse wirkenden axialen Kräfte und einem in der Druckkammer angeordneten Ofenraum, der gegen die Wände der Druckkammer durch einen zylindrischen Mantel mit konzentrisch angeordneten gasundurchlässigen Rohren mit zwischenliegender Isolierung, einen isolierenden Deckel und einen isolierenden Boden isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mantel mindestens eine Schicht aus Isoliermaterial (50) angeordnet ist, deren eine Seite an der äußeren oder inneren Seite eines Rohres (45) anliegt und deren andere Seite einem gasgefällten Spalt (55) zugewandt ist. „

2. Ofen nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das Eohr " aus einem Metallrohr besteht«

5i Ofen nach Anspruch ΐ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus einem Fasermaterial besteht·

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4o Ofen nach einem der Ansprüche- 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial mit Hilfe von Bändern (51) oder Spannringen gegen, das Rohr gepreßt gehalten wird.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder oder die Spannringe, spiralförmig um das oder in dem Isoliermaterial angeordnet'sind.

6. Ofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Bändern oder den Spannringen kleiner ist als das fünffache der Dicke der von den Bändern oder Ringen zusammengepreßten Isolierschicht.

7ο Ofen nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder oder Spannringe federnd sind.

8o Ofen nach einem der Ansprüche, 1-7, 'dadurch gekennzeichnet* — daß das Isoliermaterial in oder auf dem Rohr festgeleimt ist. '

9. Ofen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Mantel drei ineinander angeordnete Rohre (61, 62, 63) enthält und daß das mittlere Rohr (62) von einer Isoliermaterialschicht umgeben wird, die nur an diesem Rohr anliegt.

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10. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (65)- von einer Isoliermaterialschicht umge"ben und/oder innen mit einer Isoliermaterialschicht ver sehen ist, die nur an diesem Rohr anliegt.

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