DE2620238A1

DE2620238A1 - Zylinderfoermiger langgestreckter ofen zur behandlung von material bei hoher temperatur in einer gasatmosphaere unter hohem druck

Info

Publication number: DE2620238A1
Application number: DE19762620238
Authority: DE
Inventors: Sven-Erik Isaksson; Bo Christer Dipl Ing Jakobsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1975-05-27
Filing date: 1976-05-07
Publication date: 1976-12-16
Also published as: AT345006B; SE7506009L; BE840261A; GB1538463A; JPS51143940A; FR2312748A1; SE390759B; DE2620238C3; US3993433A; CA1057494A; DE2620238B2

Description

Zylinderförmiger langgestreckter Ofen zur Behandlung von Material bei hoher Temperatur in einer Gasatmosphäre unter hohem Druck

Die Erfindung betrifft einen zylinderförmigen langgestreckten Ofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die im Ofen angewendeten Temperaturen liegen vorzugsweise über 1000⁰C und die angewendeten Gasdrücke vorzugsweise über 500 Bar.

Verglichen mit Öfen, die bei Atmosphärendruck oder niedrigeren Drücken arbeiten, verursachen Drucköfen viele Konstruktionsprobleme. Der Ofenraum muß sich in einer Druckkammer befinden, die im Stande ist, Gas unter hohem Druck einzuschließen. Hierdurch werden die Kosten pro Volumeneinheit des Ofens groß. Die Kosten steigen mit erhöhtem Druck und zunehmenden Druckkammerdurchmesser stark an. Es ist daher erforderlich, den Raum in der Druckkammer wirtschaftlich auszunutzen. Die Erwärmung der Druckkammerwände muß begrenzt werden, damit die gewünschte Behandlungstemperatur erreicht und aufrecht erhalten werden kann und der Ofen wirtschaftlich betrieben werden kann.

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Die Isolierung und der Heizkörper in der Druckkammer zwischen dem Ofenraum und den Druckkammerwänden müssen mit der kleinstmÖglichen radialen Ausdehnung ausgeführt v/erden, um ein möglichst großes nutzbares Ofenraumvolumen zu erhalten. Die Aufgabe, einen Ofen herzustellen, der einen im Durchmesser möglichst großen Ofenraum in einer im Durchmesser möglichst kleinen Druckkammer hat, bringt viele schwer zu lösende Probleme mit sich. In der DT-PS 1 94-5 191, der DT-AS 1 953 306 und der DT-OS 2 328 020 werden Drucköfen verschiedener Ausführungen genauer beschrieben. Bei allen diesen Öfen ist zwischen dem Heizkörper und der Druckkammerwand ein isolierender Mantel angebracht, der aus einer Anzahl Metallrohre und einer zwischen diesen angeordneten Isolierung besteht. Es hat sich gezeigt, daß Isoliermäntel, in denen wenigstens das innerste Metallrohr - oder die inneren Metallrohre frei an einem Trageorgan aufgehängt sind, besonders gute Isoliereigenschaften haben. Es hat sich auch gezeigt, daß diese eine kürzere Lebensdauer als erwünscht haben. Der untere Bereich des innersten Rohres bzw. der inneren Rohre wird beim Betrieb des Ofens verbeult. Diese Verbeulung ist im wesentlichen auf den Teil der Rohre beschränkt, der beim Füllen des Ofens durch das einströmende Druckmittel stark abgekühlt wird. Die Einbeulung nimmt im Laufe

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des Betriebes kontinuierlich zu, so daß das innerste Rohr früher oder später mit dem Heizkörper oder den vom Heizkörper getragenen Heizelementen oder deren Anschlußleitemin Kontakt kommt. Hierdurch entstehen Kurzschlüsse oder andere Beschädigungen des Heizkörpers, so daß dieser ausgewechselt werden muß. Infolge der Verbeulung ist es dabei schwierig oder nahezu unmöglich, den Heizkörper herauszunehmen, ohne ihn vollständig zu zerstören. Wegen der Verbeulung muß auch das innerste Rohr des Isoliermantels ersetzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofen der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die beschriebene Verbeulung des innersten Rohres oder der inneren Rohre praktisch vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ofen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

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Die Schlitze im unteren Teil des oder der Metallrohre sind umso langer, je höher der Ofen ist. Um den geschlitzten Bereich werden zweckmäßigerweise ein oder mehrere Stützringe angebracht, an denen die Streifen zwischen den Schlitzen befestigt werden. Das durch das Aufschlitzen erzielte Resultat ist verblüffend. Versuche haben gezeigt, daß die Lebensdauer mindestens auf das Fünffache steigt. Betriebsstörungen, die mit dem bekannten Ofen infolge des Einbeulens des Isoliermantels auftreten, werden durch den Ofen nach der Erfindung praktisch ausgeschaltet.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 einen Druckofen nach der Erfindung

im Schnitt,
Figur 2 im größeren Maßstab einen vertikalen

Schnitt durch die Ofenisolierung und

den Heizkörper,
Figur 3 in einem noch größeren Maßstab einen

Schnitt durch den unteren Teil des

Isoliermantels und eine Ansicht von

dessen innerem Teil.

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Fig. 1 zeigt einen Druckofen mit einer ortsfesten Druckkammer 1 und einem fahrbaren Pressengestell 2, welches die auf die Endverschlüsse 3 und 4 der Druckkammer wirkenden Kräfte aufnimmt. Die Druckkammer ist als Hochdruckzylinder ausgeführt, der aus einem Rohr 5 ^mit einem umgebenden kraftaufnehmenden Bandmantel 6, einer oberen Stirnplatte 7 und einer unteren Stirnplatte 8 besteht, welche die Druckkammer 1 trägt. Das Pressengestell 2 besteht aus einem oberen Joch 10 und einem unteren Joch 11, welche die auf die Endverschlüsse 3 und 4 wirkenden Kräfte aufnehmen, zwei Distanzstücken 12 und einem,umgebenden zusammenhaltenden Bandmantel 13· Das Pressengestell ruht auf einem Fahrgestell 14 mit Laufrädern 15, die auf Schienen 16 auf einer Grundplatte 17 laufen.

Die Bewegung wird durch den Endanschlag 18 begrenzt. Auf der Grundplatte 17 ist ein Tragrahmen 20 angeordnet, der aus vier Stützen 21 und zwei Trägern 22 besteht, welche durch die Fensteröffnung 23 des Pressengestells verlaufen. Die untere Stirnplatte 8 des Pressengestells ruht auf diesen Trägern 22. In der Druckkammer 1 befindet sich ein Ofenraum 24, ein Heizkörper 25, eine isolierende Hülle 26, die aus einem Isoliermantel 27 mit einem abnehmbaren Deckel 28 und einem isolierenden Boden 30 besteht.

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Der Heizkörper 25 und die Hülle 26 ruhen auf einer Grundplatte 31. Zwischen den Endverschlüssen 3 und 4 und dem Rohr 5 sind Dichtungen angebracht. Die Energie wird dem Heizkörper über Leiter 32 zugeführt. Die Meßwerte von Thermoelement werden über Leiter 33 herausgeführt.

Der Isoliermantel wird anhand der Figuren 2 und 3 näher beschrieben.

Der Isoliermantel 27 besteht aus einem unteren Metallring 34, einem äußeren Rohr 35? einem oberen Metallring 36, hängend befestigten Rohren 37 und 38, einer auf die Rohre 37 und 38 gewickelten, filzähnlichen keramischen Isolierung 40 und 4-1 sowie Band 42 und 43, das die Isolierung gegen die Rohre drückt. Die Anzahl der Rohre und Isolierschichten ist von der Arbeitstemperatur und dem Arbeitsdruck des Ofens abhängig. Der Deckel 28 besteht aus zwei Blechen, zwischen denen Isoliermaterial angebracht ist. Der Deckel hat einen Flansch, der in eine Nut im Ring 36 hineinragt, welche Dichtungsmaterial enthalten kann, um eine Gasströmung zwischen dem Deckel und dem Ring 36 des Isoliermantels 27 zu verhindern. Über dem Deckel 28 ist ein zweiter Deckel 50 angeordnet, der aus einem flachen Blech 5^ besteht, das an seinem Rande in einen zylindri-

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sehen Plansch 52 übergeht. Im unteren Endverschluß befindet sich ein Anschluß 19 für die Zufuhr des Druckmittels und ein nicht gezeigter, durchgehender Kanal. Dieser Kanal mündet unter den Kanälen 29 und 39 in <ler Grundplatte 31 bzw. dem Ring 3^.

Der Heizkörper enthält einen Tragring 60, auf dem ein Zylinder ruht, der aus einer großen Anzahl U-förmiger keramischer Elemente, einer diese Elemente zusammenhaltenden Stützisolierung 62 und Band -63 aufgebaut ist. Die zusammengefügten keramischen Elemente bilden ringförmige Kanäle 68 für die Heizelemente 70. Die Heizelemente bestehen aus abgewinkelten oder gewellten, zum Beispiel meanderförmig verlaufenden hochkant stehenden Bändern aus an sich bekanntem Material, welches für die gewählte Arbeitstemperatur geeignet ist. Zwischen dem Heizkörper 25 und dem Isoliermantel 27 befindet sich ein Spalt 73- Die Heizelemente können im unteren Teil des Ofens dichter plaziert werden als im oberen Teil, da der Wärmebedarf aufgrund der Konvektion im Ofenraum in dessen unteren Teil am größten ist. Iniie K.g. 2 zeigt, sind im unteren Teil des Heizkörpers 25 Heizelemente in jedem Kanal 68 angeordnet, im oberen Teil dagegen nur in jedem zweiten Kanal. Die Anschlußleiter 7^ zur Spei-

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sung der Heizelemente 70 bestehen aus flachen Bändern, die in Nuten angeordnet sind, welche durch entsprechende Formgebung der Keramikelemente an der Außenseite des aus den Keramikelementen bestehenden Heizkörpers vorhanden sind. Die Anschlußleiter liegen somit völlig innerhalb der Stützisolation 62.

Thermoelemente 80 sind in Keramikrohren 81 angeordnet, die durch Löcher 82 in einigen Stegen (Mittelteil) der U-förmigen keramischen Körper verlaufen.

Die Anschlußleiter 7^- und. die Thermoelemente 80 sind an Durchführungen 83 und 84- angeschlossen, und diese wiederum sind an die Leiter 32 und 33 angeschlossen. Der ringförmige Raum 85, der zwischen dem Ring 60 und einem Ring 86 gebildet wird und in dem die Anschlußleiter 74- und die Thermoelemente 80 mit den Anschlüssen 83 und 84 verbunden sind, ist mit Isoliermaterial ausgefüllt.

Das innere Rohr 38 des Isoliermantels ist unten mit mehreren axialen Schlitzen 90 versehen, durch welche sich die Streifen 91 bilden. Um diesen aufgeschlitzten Bereich sind zwei Stützringe 92 und 93 angebracht, die mit den

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Streifen 91 durch eine Schweißnaht am Mittelabschnitt der Streifen verbunden sind. Als ein Beispiel sei genannt, daß ein Isoliermantel 27 mit einem inneren Rohr 38 mit einem Durchmesser von 660 mm mit 36 Schlitzen * versehen wird, die eine Breite B von 3 mm und eine Länge L von 200 mm haben.

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Claims

JO Patentanwalt und Rechtsanwalt Dr.-lng. Dipl.-lng. Joachim B ο e c k e r PATENTANSPRÜCHE

1. Zylinderförmiger langgestreckter Ofen zur Behandlung von Material bei hoher Temperatur in einer Gasatmosphäre unter hohem Druck, mit einer vertikalen zylindrischen Druckkammer, die unter hohem Druck stehendes Gas einschließt, mit einem Ofenraum, mit einem den Heizkörper umgebenden Isoliermantel, der aus einer Anzahl Metallrohre und einer zwischen diesen angebrachten Isolierung besteht, mit einem isolierenden Deckel und mit einem isolierenden Boden an den Enden des Isoliermantels, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel ein Metallrohr (38) enthält, das an seinem unteren Ende mit mehreren Schlitzen (90) versehen ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerste Rohr des Isoliermantels mit Schlitzen (90) versehen ist.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Rohre mit Schlitzen versehen sind.

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ο ρ ο η ο ο ρ

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4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rohre in einem Tragorgan (36) am Oberteil des Isoliermantels -aufgehängt sind.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (35) des Isoliermantels das genannte Tragorgan (36) und die an diesem aufgehängten Metallrohre trägt.

6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze in Längsrichtung des oder der Rohre verlaufen.

7- Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze 100-500mm lang sind und der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 30-100 mm beträgt.

8. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schlitzen versehene Rohrabschnitt mit einem oder mehreren Stützringen (93) versehen ist.

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