DE2521086A1 - Winderhitzer - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmaiin, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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POSTFACH 860 820 TOET

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

British Steel Corporation

33 Grosvenor Place
London, S.W. 1, England

WINDERHITZER

Die Erfindung betrifft einen Winderhitzer oder Rekuperator und insbesondere einen Winderhitzer mit innerhalb einer Heizgasführung liegenden keramischen Rekuperatorrohren.

Die Vorteile von Winderhitzern mit keramischen Rekuperatorrohren liegen darin, daß sie bei höheren Betriebstemperaturen betrieben werden können und im allgemeinen eine längere Lebensdauer aufweisen als metallische Rekuperatoren gleicher Konstruktion. Ihr Hauptnachteil liegt darin, daß sie zu hohen Leckraten neigen, die sich aus dem Springen des keramischen Materials und der Dichtungen aufgrund von Druckkräften ergeben. Um dieses Problem zu bewältigen, wurde ein Winderhitzer mit flexiblen Dichtungen entworfen. Ein solcher Winderhitzer ist in der deutschen Patentanmeldung P 19 65 742.2 beschrieben.Dieser Winderhitzer besitzt

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keramische Rohre, die ,sich entweder horizontal oder vertikal quer über die breiten Abzüge eines Hochofens erstrecken. Die Rohre sind in diesem Fall mit ihren Enden in Sammler dicht eingesetzt, die an der Außenseite der Abzugwände angeordnet sind.

Die Form der Dichtungen zwischen den Keramikrohren und den Wänden ist außerordentlich wichtig, da die Sammler und die Rohre gleichermaßen einen Luftstrom relativ hohen Druckes führen, der danach als Verbrennungsluft in dem Hochofen verwendet wird. Die durch den Abzug ausströmenden heißen Abgase des Hochofens bilden einen Strom relativ niedrigen Druckes. So führt jeder Defekt oder undichte Anschluß zu einem Leckfluß des Luftstroms hohen Druckes in den Abgasstrom niederen Druckes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Winderhitzer der beschriebenen Art zu verbessern und eine Dichtung anzugeben, welche eine minimale Leckrate des Hochdruckluftstromes gewährleistet.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einem Winderhitzer mit einer Heizgasführung und mindestens einem innerhalb der Heizgasführung angeordneten Keramikrohr, das mit seinen Enden in Durchbrechungen in einander gegenüberliegenden Wänden der Heizgasführung gelagert ist, wobei nahe den Rohrenden zwischen der Rohraußenfläche und den Wänden der Heizgasführung ringförmige Dichtungen vorgesehen sind, die Durchbrechungen konisch ausgebildet sind mit sich zum Äußeren der Heizgasführung hin erweiterndem Durchmesser und daß jede Dichtung eine Mehrzahl von aus faserförmigem feuerfestem Material bestehenden Dichtringen unterschiedlichen Außendurchmessers sowie einen Verschlußkörper umfaßt,der mit der jeweiligen

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Heizgasführungswand in Eingriff gehalten ist, um die Dichtringe mit einem parallel zur Rohrachse wirkenden Druck zusammengepreßt zu halten.

Der Verschlußkörper zum Zusammenpressen der Dichtringe kann einstückig aus keramischem Material hergestellt sein.

In den Wänden der Heizgasführung können keramische Einsätze eingesetzt sein, in denen die konischen Durchbrechungen vorgesehen sind.

Der Verschlußkörper zum Zusammenpressen der Dichtringe kann von einem Verschlußring gebildet sein, welcher mit der jeweiligen Wand der Heizgasführung in der Art eines Bajonettverschlusses innerhalb der Durchbrechung in Eingriff steht. Es ist zweckmäßig, zwischen den Rohrenden und den Verschlußringen einen Pufferring vorzusehen. Ebenso ist es günstig, zwischen den zusammengepreßten Dichtringen und dem Verschlußkörper eine Druckscheibe vorzusehen, um den Abrieb an den Dichtringen beim Drehen des Verschlußkörpers gering zu halten. ·

Die beiliegenden Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Es stellen dar:

Fig. 1 einen die Rohrachsen der Keramikrohre enthaltenden Schnitt durch einen Teil eines Winderhitzers und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Verbindungsstelle zwischen einem Rohr und einer Wand der Heizgasführung, ebenfalls in einem die Achse des Rohres enthaltenden Schnitt.

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In der Fig. 1 erkennt man mehrere zueinander parallele Keramikrohre 10, die sich quer über die Breite einer Heizgasführung 50 erstrecken, welche von den heißen Abgasen eines nichtdargestellten Hochofens durchströmt wird. Die Keramikrohre 10 sind mit ihren Rohrenden Jeweils in einstückigen feuerfesten Blöcken 11 und 12 gelagert. Jeder der Blöcke 11 und 12 bildet einen Abschnitt einer durchgehenden Wand der Heizgasführung 50, wobei die dem Block 11 benachbarten feuerfesten Abschnitte mit 13 und 14 und die dem Block 12 benachbarten feuerfesten Abschnitte mit 15 und 16 bezeichnet sind. Anschließend an die Blöcke 14 und 16 erkennt man teilweise ein weiteres Paar von einander gegenüberliegenden einstückigen Blöcken 17 bzw. 18, welche die Wände der Heizgasführung fortsetzen. Ein weiterer Satz von Keramikrohren 10 erstreckt sich zwischen den monolithischen Blöcken 17 und 18, ist Jedoch in der Fig. 1 nicht mehr dargestellt. Die die Wände der Heizgasführung 50 bildenden Blöcke weisen an ihren aneinander anliegenden Flächen Nut bzw. Feder auf, was den Zusammenbau der Blöcke erleichtert und die Gefahr des Einströmens von Luft in die Heizgasführung 50 minimal hält. Jede der Verbindungsstellen zwischen zwei Blöcken ist an der Außenseite der Wand entweder durch einen weiteren feuerfesten Block 19 verdeckt, wie er beispielsweise die Verbindung zwischen den Blöcken 12 und 16 überdeckt oder durch das Ende einer feuerfesten Wand 20, welche nach der Darstellung die Verbindung zwischen dem Block 12 und dem Abschnitt 15 überdeckt. Die Verbindung zwischen dem Block 11 und dem Abschnitt 13 ist in gleicher Weise durch das Ende einer feuerfesten Wand 21 und die Verbindung zwischen dem Block 11 und dem Abschnitt 14 durch das Ende einer feuerfesten Wand 22 verdeckt.

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Die Rohre sind aus Siliciumcarbid, einem wärmeleitenden keramischen Material hergestellt. Die in dem Winderhitzer zu erhitzende Luft wird durch die Rohre 10 geleitet, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die Hitze von den Abgasen in der Heizgasführung 50 auf die Luft zu übertragen. Es sind jeweils 8 Rohre in zwei Reihen zu je vier in Durchbrechungen der zu einander gegenüberliegenden Wänden gehörenden Blöcke 11 und 12 gelagert. Dabei sind vier Paare gleichartiger Wandblöcke vertikal übereinander angeordnet, so daß insgesamt 32 Rohre 10 in jedem Durchgang des Winderhitzers untergebracht sind.

Die feuerfeste Wand 20 bildet einen Wandabschnitt eines Sammlers 51, welcher dazu dient, die Luft eines in Strömungsrichtung vorausgehenden, zwischen den Blöcken 17 und 18 angeordneten Satzes von Rohren aufzunehmen, in denen die Luft bereits erwärmt wurde und diese dem Satz von Rohren 10 zwischen den Blöcken 11 und 12 zuzuführen.

Die feuerfesten Wände 21 und 22 bilden einen zweiten Sammler 52, welcher dazu dient, die aus den Rohren 10 austretende Luft aufzunehmen. Die Luft in den Rohren 10 steht unter Druck und fließt in Richtung der in den Rohren 10 der Fig. 1 eingezeichneten Pfeile. Der zweite Sammler 52 ist mit einem nichtdargestellten Auslaß verbunden, durch welchen die heiße Luft der Anlage zugeführt wird, in der sie benötigt wird.

Fig. 2 zeigt ein Detail aus der Fig. 1. Danach ist jedes Rohr 10 mit seinen Enden in eine Diirchbrechung 31 in den monolithischen feuerfesten Block 12 eingesetzt. Der Block 12 weist einen ringförmigen, mjs keramischem Material gefertigten Einsatz 30 auf, der sich nur über einen Teil der Wandstärke des Blockes 12 erstreckt. Der Einsatz 30 weist eine zu .der Durchbrechung 31 koaxiale Bohrung auf und

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der Bohrungswand eine Vertiefung 32, welche mit einem Vorsprung 33 an einem einstückigen keramischen Verschlußring 34 nach Art eines üblichen Bajonettverschlusses zusammenwirkt .

Ein das Rohrende konzentrisch umgebender Abschnitt 40 der Bohrung des ringförmigen Einsatzes 30 ist konisch ausgebildet. Zwischen der Außenumfangsfläche des Rohrendes und dem konischen Bohrungsabschnitt 40 sind drei Dichtringe 35, 36 und 37 angeordnet. Sie weisen unterschiedlichen Außendurchmesser auf, wobei der Durchmesser von Ring 35 zu Ring 37, d.h. zum Rohrende hin zunimmt. Die Dichtringe 35 bis 37 sind aus einem kompressiblen faserförmigen, feuerfesten Material, wie beispielsweise Aluminosilicatkeramikfaser hergestellt, das sowohl flexibel als auch dicht ist, wenn es zusammengepreßt wird. Der Verschlußring 34 dient dazu, die Dichtringe in zusammengepreßtem Zustand zu halten, wenn sie in ihre dichtende Lage eingesetzt sind. Eine Druckscheibe 41 zwischen dem Verschlußring 34 und dem Dichtring 37 verhindert eine Beschädigung des Dichtringes 37 durch Abrieb, wenn der Verschlußring 34 eingesetzt und zur Verriegelung des von der Vertiefung 32 und dem Vorsprung 33 gebildeten Bajonettverschlusses gedreht wird.

Die Druckscheibe 41 ist aus einem verschleißfesten Material gefertigt. Zwischen dem Verschlußring 34 und dem Ende des Rohres 10 ist ein Pufferring 42 angeordnet, welcher eine Beschädigung des Rohres 10 oder des Verschlußringes 34 verhindert, die bei einer direkten gegenseitigen Berührung der beiden Teile entstehen könnte.

Es ist auch möglich, die in dem Einsatz 30 vorgesehene Bohrung mit ihrem konischen Abschnitt 40 und der Vertiefung 32 direkt in den Blöcken 11, 12, usw. auszuformen.

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Die eigentliche Dichtung wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß durch das Zusammenpressen der Dichtringe 35 bis 37 ihr Außendurchmesser vergrößert und ihr Innendurchmesser verringert wird, so daß sie zwischen dem Rohrende um dem Block eingeklemmt werden und dadurch dicht an der Außenumfangsflache des Rohres 10 und an der Innenumfangsflache des Einsatzes 30 anliegen.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Winderhitzer mit einer Heizgasführung und mindestens einem innerhalb der Heizgasführung angeordneten Keramikrohr, das mit seinen Enden in Durchbrechungen in einander gegenüberliegenden Wänden der Heizgasführung gelagert ist, wobei nahe den Rohrenden zwischen der Rohraußenfläche und den Wänden der Heizgasführung ringförmige Dichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (40) konisch ausgebildet sind mit sich zum Äußeren der Heizgasführung (50) hin erweiterndem Durchmesser und daß jede Dichtung eine Mehrzahl von aus faserförmigem feuerfestem Material bestehenden Dichtringen (35_f 36, 37) unterschiedlichen Außendurchmessers sowie einen Verschlußkörper (34) umfaßt, der mit der jeweiligen Heizgasführungswand in Eingriff gehalten ist, um die Dichtringe (35, 36, 37) mit einem parallel zur Rohrachse wirkenden Druck zusammengepreßt zu halten.
2. 2. Winderhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (34) einstückig aus keramischem Material gefertigt ist.
3. 3. Winderhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Heizgasführung Einsätze (30) aus keramischem Material aufweisen und daß die konischen Durchbrechungen in diesen Einsätzen (30) ausgebildet sind.
4. 4. Winderhitzer nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet , daß der Verschlußkörper als Verschlußring (34) ausgebildet ist und nach Art

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   eines Bajonettverschlusses in der konischen Durchbrechung (40) mit der jeweiligen Wand der Heizgasführung (50) in Eingriff steht.
5. 5. Winderhitzer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pufferring (42) zwischen dem Verschlußkörper (34) und dem jeweiligen Rohrende angeordnet ist.
6. 6. Winderhitzer nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckscheibe (41) zwischen den Dichtringen (35, 36, 37) und dem Verschlußkörper (34) angeordnet ist.

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