DE2362628A1 - Rohrofen - Google Patents
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Description
236262S
! (H 751O Η 7-5/083
Me/Kp
13. Dezember 1973
Rohrofen
Die Erfindung betrifft einen Rohrofen zur thermischen Behandlung
flüssiger oder gasförmiger Medien in Metallrohren, die mittels Widerstandsheizung beheizbar sind.
Derartige Rohröfen sind bekannt. Bei ihnen werden zur Erhitzung von Medien in Rohren eine Anzahl von Heizelementen, wie
Heizbänder, Rohrheizkörper, Ringheizkörper und ähnliches, um die Rohre herum angeordnet oder an ihnen befestigt, wobei
die Rohre von den Heizelementen elektrisch isoliert ausgeführt sein müssen. Dies führt dazu, daß die in den Heizelementen
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erzeugten Temperaturen erheblich über den gewünschten Temperaturen des Mediums liegen müssen, wodurch erhöhter
Energiebedarf entsteht. Soll beispielsweise die gewünschte Temperatur des Mediums etwa lo5o°C betragen, so müssen die
Heizelemente auf mindestens 13oo°C erwärmt werden. Zwar sind Heizelemente bekannt, die derartige Temperaturen erzeugen
können, jedoch ist deren Lebensdauer sehr kurz und kein Hersteller ist bereit, Garantien für die Haltbarkeit
zu übernehmen. Darüber hinaus ist es auch nicht möglich, die Temperatur mit ausreichender Genauigkeit zu regeln, so daß das
Gesamtergebnis derartiger Rohröfen als nicht befriedigend bezeichnet werden muß, weshalb Rohröfen, die insbesondere
für hohe Temperaturen ausgelegt werden sollen, zumindest in industriellem Ausmaß bisher nicht fertigbar waren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen beheizbaren Rohro£en der beschriebenen Art zu schaffen, bei dem
auch bei hohen Temperaturen garantierbare Ergebnisse erzielt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
mittels Widerstandsheizung zu beheizenden Rohre an den Enden der zu beheizenden Abschnitte mit StromzufUhrungsleitungen
über elektrische Anschlüsse leitend verbunden sind.
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Die bei der abschnittsweisen direkten Beheizung der Rohre
zu erzielenden Temperaturen liegen niedriger als die der bekannten Heizelemente. Heizrohrmaterialien, die hohe
Temperaturen aushalten, sind bekannt. Elektrische Isolationsprobleme zwischen Heizung und Rohrleitung sind zumindest im
zu beheizenden Abschnitt nicht vorhanden und außerhalb der Abschnitte können Rohrleitungen aus elektrisch nicht
leitendem Material verwendet werden. Beispielsweise sind unter der Bezeichnung "Sillimantin 60" Keramikrohre bekanntgeworden,
die für Betriebstemperaturen bis l8oo°C geeignet sind. Außerdem können parallel angeordnete benachbarte
Rohre mit geringem Abstand voneinander angeordnet sein.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Rohre eine geradzahlige Anzahl von zu beheizenden Abschnitten aufweisen und benachbarte
Stromzuführungsleitungen benachbarter Abschnitte miteinander leitend verbunden sind. Damit kann eine Anzahl der
notwendigen elektrischen Bauelemente, die bei Jeweils getrennten Stromzuführungsleitungen notwendig wären, eingespart
werden. Außerdem kann auf eine elektrisch isolierte Rohrverbindung zwischen den beheizten Abschnitten verzichtet werden,
da am Ende des einen und am Anfang des anderen beheizten Abschnittes das gleiche Potential anliegt.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weitergestaltung des Erfindungsgedankens grenzen die 2n Abschnitte jedes Metallrohres
aneinander und sind die 2n+l StromzufUhrungsleitungen mit insgesamt 2n Sekundärwicklungen von Transformatoren verbunden,
wobei die Sekundärwicklungen für benachbarte Abschnitte gegeneinander geschaltet sind und die (2n)-ten und (2n+l)-ten
StromzufUhrungsleitungen jeweils auf dem gleichen Potential
liegen, wobei η ganzzahlig und nicht kleiner als 0 ist. Damit ist erreicht, daß an den jeweils benachbarten Enden der
zu beheizenden Abschnitte gleiches Potential anliegt, und die anliegenden Potentiale der nicht benachbarten Enden der
benachbarten Abschnitte ebenfalls gleich groß sind, wobei auch jeweils keine Potentialdifferenz vorhanden ist. Bei
geradzahliger Anzahl der Abschnitte ist also auch zwischen Anfang und Ende des in die Abschnitte aufgeteilten
Rohres keine Potentialdifferenz vorhanden. Dadurch werden elektrische Schutzmaßnahmen erheblich erleichtert. Bei Verwendung
von Schutzkleinspannung kann sogar auf Schutzmaßnahmen verzichtet werden.
Von besonderem Vorteil sind benachbarte Rohre elektrisch parallel geschaltet. Elektrische Schutzmaßnahmen sind zwischen
benachbarten Rohren also nicht notwendig.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung sind die zu beheizenden
Abschnitte paarweise mit den Anschlüssen eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen verbunden. Die
Herstellungskosten für Transformatoren mit mehreren Sekundärwicklungen und für hohe Leistungen sind hoch und nehmen
bei zunehmender Anzahl von Sekundärwicklungen und/oder zunehmenden Leistungen Uberproportional zu, wobei derartige
Transformatoren nur auf Bestellung in Einzelfertigung hergestellt werden. Dagegen sind Transformatoren mit zwei gleichen
Sekundärwicklungen für verschiedene Leistungsstufen serienmäßig und damit kostengünstig erhältlich.
Von besonderem Vorteil ist es auch, die (2n+l)-ten Stromzu-'
führungsleitungen mit dem Null-Leiter oder dem Schutzleiter
zu verbinden. Elektrische Schutzmaßnahmen gegen Massenschluß der StromzufUhrungsleitungen müssen nicht vorgesehen werden.
Der Rohrofen kann dabei auch geerdet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn TemperaturmeßfUhler, durch die mittels eines Reglers die Heizleistung regelbar ist, an
dem Metallrohr dort angebracht sind, wo die (2n+l)-ten StromzufUhrungsleitungen mit dem Metallrohr verbunden sind. Dann
können nämlich Stb'rspannungen die Meßspannungen nicht Überlagern,
weshalb teure Maßnahmen zur Verhinderung von StSr-
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-6- LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Spannungen nicht vorgesehen werden müssen, insbesondere dann, wenn die (2n+l)-ten Stromzuführungsleitungen
geerdet wurden.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die
Stromzuführungsleitungen mittels Metall-Laschen an dem Metallrohr befestigt. Damit ist einerseits ein guter
elektrischer Kontakt erreicht. Bei hohen Temperaturen hat sich das Anschweißen bewährt, da sonst ein Verzundern auftreten
könnte.
Außerdem sind die Zuführungsleitungen auch an den Metall-Laschen
gut und bequem befestigbar.
Werden mehrere benachbarte Rohre beheizt, so ist es vorteilhaft, wenn die Stromzuführungsleitungen mittels gemeinsamer,
benachbarte Metallrohre elektrisch leitend verbindender Anschlußelemente an den Metallrohren angebracht sind, wodurch
die Herstellungskosten eines Rohrofens herabgesetzt werden. Als solche Anschlußelemente können z.B. Rohrböden oder
Metallnetze verwendet werden, in die die Rohre eingesetzt sind.
Bei besonderes Ausbildungsformen sind die durch die Widerstandsheizung
beheizten Rohre Produkt-Reaktions-Rohre und/oder Produkt-Vorwärrn-Rohre. Insbesondere dann, wenn die beiden
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Rohrarten gemäß der Erfindung ausgeführt werden, können beide Rohrarten auch vollkommen gleich ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßer Rohrofen der beschriebenen Art läßt sich vorteilhaft anwenden für die thermische Spaltung
von Kohlenwasserstoffen, denn gerade dort werden außerordentlich
hohe Temperaturen benötigt.
Die Erfindung wird nun in der Figur anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Rohr 1 eines Rehrofens, dessen eine
Wandung 2 dargestellt ist. Benachbart zum Rohr 1 sind weitere Rohre 5 angedeutet, die ebenfalls beispielsweise Produkt-Reaktions-Rohre
des Rohrofens sein können.
Ein zu beheizender Teil des Rohres 1, das aus elektrisch leitendem Material besteht, ist in diesem Beispiel in acht
Abschnitte 11, 12, 1>, 14, 15, 16, 17, 18 aufgeteilt, die gleichlang sind. Zu diesem Zweck sind neun Metall-Laschen
21, 22, 25, 24, 25, 26, 27, 28, 29 aus Widerstandsmaterial
am Rohr 1 befestigt, beispielsweise angeschweißt. Zweckmäßigerweise ist das Widerstandsmaterial der Metall-Laschen
21- 29 das gleiche wie das der Rohre 1, 3.
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Benachbarte Metall-Laschen benachbarter Abschnitte 11 bis 18 sind dabei zu jeweils einer Metall-Lasche 22 - 28 vereinigt.
Wichtig ist dabei einerseits, daß die Metall-Laschen 21- 29 guten elektrischen Kontakt erzeugen und andererseits möglichst
geringe Wärme nach außen führen.
Außerhalb der Wandung 2 des Rohrofens sind vier gleiche Transformatoren 4, 5» 6, 7 angeordnet, die jeweils zwei
gleiche Sekundärwicklungen 31, 32; 33, 34; 35, 36; 37, 38
aufweisen. Mittels Stromzufuhrungsleitungen 41 - 48, 5I - 58
sind die Sekundärwicklungen 3I - 38 der Transformatoren mit
den Metall-Laschen 21 - 29 verbunden, wobei die Sekundärwicklungen 31, 32 bzw. 33, 34 bzw. 35, 36 bzw. 37, 38
der Transformatoren 4-7 gegeneinander geschaltet sind. Dabei sind die Stromzuführungsleitungen 41 - 48, 51 - 58
mittels Schrauben 80 an den Metall-Laschen 21 - 29 befestigt, wobei darauf zu achten ist, daß der Ort dieser Befestigung
von den beheizten Rohren 1, 3 weit genug entfernt ist, damit die Stromzufuhrungsleitungen 4l - 48, 5I - 58
nicht unzulässig erwärmt werden. Diejenigen Stromzufuhrungsleitungen 42 - 47, 51 - 58 benachbarter Sekundärwicklungen
31 - 38, in denen Strom gleichen Momentanwertes fließt, sind
jeweils mit den Metall-Laschen 22 - 28 verbunden, die beiden, den jeweils benachbarten Sekundärwicklungen J>1 - 38 zuge-
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ordneten Abschnitten 11-18 angehören, also Stromzuführungsleitungen
51, 52 bzw. 42, 43 bzw. 53, 54 bzw.
44, 45 bzw. 55, 56 bzw. 46, 47 vzw. 57, 58 mit der Metall-Lasche
22 bzw. 2^ bzw. 24 bzw. 25 bzw. 26 bzw. 27 bzw.
Die den zu beheizenden Teil der Rohre 1 begrenzenden Metall-Laschen 21 bzw. 29 sind mit den jeweils zugehörigen Sekundärwicklungen
31 bzw. 38 mittels der Stromzuführungsleitungen
41 bzw. 58 verbunden.
Die Metall-Lasche 21 ist mit der Metall-Lasche 23 mittels einer
VerbindungsieItung 6l verbunden, weshalb zwischen diesen
Metall-Laschen 21, 23 keine Potentialdifferenz vorhanden ist.
Ebenso sind die Metall-Laschen 23, 25, 27, 29 jeweils
paarweise mittels Verbindungsieitungen 62, 63, 64 miteinander
verbunden, so daß die Metall-Laschen 21, 23, '25, 27, stets gleiches Potential aufweisen, auch bei Toleranzen
der elektrischen Werte der Transformatoren 4-7, der Zuführungsleitungen 4l - 48, 5I - 58, der Metall-Laschen
21 - 29 und der Abschnitte 11 - l8. Diese Metall-Laschen 21, 23, 25, 27, 29 sind mit dem Null-Leiter oder dem
Schutzleiter bzw. der Masse des Stromsystems verbunden, was durch die Erdleitungen 65 - 69 dargestellt ist.
Zumindest die erste und die letzte Metall-Lasche 21, des Rohres 1 weisen also auch gegenüber der Schutzerde
keine Potentialdifferenz auf.
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Die erwünschten Heizleistungen können für jeweils ein Paar
der Abschnitte 11, 12, Ij5, 14, 15, 16, 17» 18 geregelt werden
durch z.B. Regelung der Höhe oder der Einschaltdauer des Primärstrouies der Transformatoren 4-7· Die Regelung erfolgt
beispielsweise mittels Temperatur-Kontakt-Regler bekannter Bauart, deren TemperaturmeßfUhler, wie im beschriebenen
Beispiel, Thermoelementpaare 71 - 77 sein können, die an denjenigen
Metall-Laschen 21, 23, 25, 27, 29 angebracht sind,
die auf Erdpotential liegen. Der momentane Zustand kann dabei mit Hilfe von Anzeigegeräten oder Anzeigelampen festgestellt
v/erden.
Die verwendeten Transformatoren 4-7 können von handelsüblicher, serienmäßiger Bauweise sein, wobei die Sekundärwicklungen
31 - 38 mehrere Anzapfungen 8, 9* Io aufweisen
können, von denen im Beispiel die Anzapfung 9 für den Rohrofen ausgewählt worden sind.
Die Transformatoren 4-7 sind von dem Rohrofen örtlich entfernt angeordnet, weshalb im Verlauf der StromzufUhrungsleitungen
41- 48, 51 - 58 flexible Leitungsabschnitte 4o angeordnet sind.
; Bei einem ausgeführten Beispiel waren die Rohre 1, J>
des
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erfindungsgemäßen Rohrofens aus dem Widerstandsmaterial X 15 CrNiSi 252o hergestellt und wurden auf Über 15000C
erhitzt. Die Haltbarkeit der Rohre 1, J>
1st trotz der hohen Temperaturen nahezu unbegrenzt.
12 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen
1 Blatt Zeichnungen
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Claims (12)
1. Rohrofen zur thermischen Behandlung flüssiger oder
gasförmiger Medien in Metallrohren, die mittels Widerstandsheizung beheizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die mittels Widerstandsheizung zu beheizenden Rohre (1, 3)
an den Enden der zu beheizenden Abschnitte (11 - 18) mit StromzufUhrungsleitungen (41 - 48, 5I - 58) über elektrische
Anschlüsse leitend verbunden sind.
2. Rohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rohre (1, 3) eine geradzahlige Anzahl von zu beheizenden Abschnitten (11 - l8) aufweisen und benachbarte StromzufUhrungsleitungen
benachbarter Abschnitte miteinander leitend verbunden sind.
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3· Rohrofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die 2n Abschnitte (11- l8) jedes Metallrohr (1, 3) und
die 2n+l StromzufUhrungsleitungen (41 - 48, 51 - 58) mit
insgesamt 2n Sekundärwicklungen (31 - 38) von Transformatoren
(4-7) verbunden sind, wobei die Sekundärwicklungen (31 - 38) für benachbarte Abschnitte (11 - 18)
gegeneinander geschaltet sind und die (2n)-ten und (2n+l)-te:a Stromzuf Uhrungsleitungen (4l; 42, 43; 44, 45;
46, 47; 48 bzw. 51, 52; 53, 54; 55, 56; 57,58)
jeweils auf dem gleichen Potential liegen (n^O).
4. Rohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß benachbarte Rohre (1, 3) elektrisch
parallel geschaltet sind.
5. RohroCen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die zu beheizenden Abschnitte (11- l8) paarweise mit den Anschlüssen eines Transformators (4 - 7)
mit zwei Sekundärwicklungen (31 - 38) verbunden sind.
6. Rohrofen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die (2n+l)-ten Stromzuführungsleitungen (41 - 48) mit dem Null-Leiter oder dem Schutzleiter
verbunden sind.
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7. Rohrofen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß Temperaturmeßfühler (Tl - 75)*ciurch die
mittels eines Reglers die Heizleistung regelbar ist, an dem Metallrohr (1, J>) dort angebracht sind, wo die
(2n+l)-ten StromzufUhrungsleitungen (41 - 48) mit dem
Metallrohr (1, J5) verbunden sind.
8. Rohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromzuführungsleitungen (41 - 48, 5I - 58) mittels Metall-Laschen (21 - 29) an dem Metallrohr (1, 3)
befestigt sind.
9· Rohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis f s dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromzuführungsleitungen (41 - 48, 51 - f>8)
mittels gemeinsamer, benachbarte Metallrohre elektrisch leitend verbindender Anschlußelemente an den Metallrohren
angebracht sind.
Io.Rohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet,
daß die durch die Widerstandsheizung beheizten Rohre Produkt-Reaktions-Rohre sind.
11.Rohrofen nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet,
daß die durch die Widerstandsheizung beheizten Rohre Produkt-VorwSrm-Rohre sind.
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12. Anwendung eines Rohrofens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 für die thermische Spaltung von
Kohlenv7asserstoffen.
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Leerseite
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2362628A DE2362628C3 (de) | 1973-12-17 | 1973-12-17 | Rohrofen zur thermischen Behandlung von Medien mittels Widerstandsheizung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2362628A DE2362628C3 (de) | 1973-12-17 | 1973-12-17 | Rohrofen zur thermischen Behandlung von Medien mittels Widerstandsheizung |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2362628A1 true DE2362628A1 (de) | 1975-06-19 |
| DE2362628B2 DE2362628B2 (de) | 1978-11-16 |
| DE2362628C3 DE2362628C3 (de) | 1979-07-26 |
Family
ID=5900983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2362628A Expired DE2362628C3 (de) | 1973-12-17 | 1973-12-17 | Rohrofen zur thermischen Behandlung von Medien mittels Widerstandsheizung |
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