DE2948190C2

DE2948190C2 - Mantelstrahlheizrohr

Info

Publication number: DE2948190C2
Application number: DE19792948190
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter 4300 Essen Seibert; Horst Dipl.-Ing. Simon
Original assignee: Loi Industrieofenanlagen 4300 Essen De GmbH
Current assignee: Loi Industrieofenanlagen 4300 Essen De GmbH
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2948190A1

Description

Die Erfindung beziehe sich gattungsgemäß auf ein Mantelstrahlheizrohr mit zentralem Verbrennungsrohr und das Verbrennungsrohr konzentrisch mit Abstand umgebendem Mantelrohr, wobei im Verbrennungsronr eine Verbrennung erfolgt und aus der Mündung des Verbrennungsrohres austretende Verbrennungsgase über den zwischen Verbrennungsrohr und Mantelrohr gebildeten Ringraum zum Fuß des Mantelstrahlheizrohres zurückströmen.

Bei den (z. B. aus der DE-OS 24 48 977) bekannten Mantelstrahlheizrohren besitzen sowohl das Verbrennungsrohr als auch das Mantelrohr kreiszylindrischen Querschnitt. Der Querschnitt des zwischen ihnen gebildeten Ringraumes bleibt daher über die Länge des Verbrennungsrohres gleich. Die Wärmeübertragung an das Mantelrohr erfolgt einerseits durch Festkörperstrahlung des Verbrennungsrohres und andererseits durch Konvektion im Ringraum. Je nach den Werkstoffparametern von Mantelrohr und Verbrennungsrohr ist der Konvektionsanteil groß oder klein. Er ist z. B. klein und sogar vernachlässigbar klein bei Verwendung von Rohren aus einem austenitischen Chrom-Nickelstahl. Er ist jedoch groß, wenn das Verbrennungsrohr aus keramischen Werkstoffen in Form von keramischen Stampfmassen, keramischem Fasermaterial oder dergleichen aufgebaut ist Je nach den eingesetzten Werkstoffen stellt man bei den bekannten Mantelstrahlheizrohren der beschriebenen Gattung fest, daß die Wärmeabgabe des Mantelrohres an die Umgebung über die Mantelrohrlänge nicht ausreichend gleichmäßig ist. Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Mantelstrahlheizrohr so -weiter auszubilden, daß eine gleichmäßige Wärmeabgabe über die Mantellänge ohne große Schwierigkeiten erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Ringraum über die Länge des Verbrennungsrohres unterschiedlichen Ringraumquerschnitt aufweist Durch uie unterschiedliche Bemessung der Ringraumquerschnitte über die Mantelrohrlänge ist eine im wesentlichen gleichmäßige Wärmeabgabe einstellbar. Die Erfindung schafft somit bei gattungsgemäßen Mantelstrahlheizrohren einen zusätzlichen Auslegungsfreiheitsgrad und ermöglicht dadurch die Beeinflussung des Wärmeüberganges durch Konvektion im Ringraum. Wenn es die Werkstoffparameter insbesondere des Verbrennungsrohres oder auch des Mantelrohres verlangen, kann folglich durch unterschiedliche Einstellung des Ringraumquerschnittes der Wärmeübergang durch Konvektion verbessert und jedenfalls so eingestellt werden, daß die Wärmeabgabe über die Mantelrohrlänge ausreichend gleichmäßig erfolgt Die Erfindung ist insoweit insbesondere für solche Mantelin Strahlheizrohre von Bedeutung, bei denen das Verbrennungsrohr aus keramischen Werkstoffen aufgebaut ist Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung eines Mantelstrahlheizrohres gemäß der Erfindung. Insbesondere kann der unterschiedliche Ringraumquerschnitt durch Durchmessergestaltung des Mantelrohres und/oder Durchmessergestaltung des Verbrennungsrohres eingestellt werden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung jedenfalls so getroffen, daß der Ringraumquerschnitt von der Mündung des Verbrennungsrohres zum Fuß des Mantelstrahlheizrohres hin abnimmt. Im allgemeinen wird man den Ringraumquerschnitt aus mehreren Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers aufbauen, welche durch

■»5 Obergangsbereiche aneinander angeschlossen sind. Von besonderer Bedeutung ist eine Ausfühmngsform der Erfindung, bei der zusätzliche Strömungswege für die Verbrennungsgase geschaffen werden. Eine solche Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das

vi Verbrennungsrohr aus Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers mit konischen Übergangsstücken aufgebaut ist, die bei zylindrischem Mantelrohr die Ringraumquerschnitte bzw. die Übergangsbereiche definieren, und daß in den konischen Übergangsstücken Durchtrittsöffnungen angeordnet sind. Selbstverständlich können die unterschiedlichen Ringraumquerschnitte auch durch Durchmesserdifferenzen des Mantelrohres erzeugt sein. Bei beiden Ausführungsformen kann das Verbrennungsrohr im Bereich der Durchtrittsöffnungen mit venturiartigen Einschnürungen versehen sein, in deren Unterdruckbereich die Durchtrittsöffnungen münden.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Mantelstrahlheizrohr ohne Schwierigkeiten durch entsprechende Auslegung bei der konstruktiven Gestaltung eine sehr gleichmäßige Wärmeabgabe über die gesamte Mantelrohrlänge eingestellt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in sehematischer Darstellung

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Mantelstrahlheizrohr,

Fig.2 in gegenüber der Fig, I vergrößertem Maßstab und ausschnittsweise eine andere Ausführungsform eines Mantelstrahlheizrohres,

Die in den Figuren dargestellten Mantelstrahlheizrohre bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem zentralen Verbrennungsrohr 1 und einem das Verbrennungsrohr 1 konzentrisch mit Abstand umgebendem Mantelrohr 2. Im Verbrennungsrohr 1 erfolgt eine Verbrennung. Aus der Mündung 3 des Verbrennungsrohres 1 treten Verbrennungsgase aus, die über den Ringraum 4 zwischen Verbrennungsrohr 1 und Mantelrohr 2 zum Fuß 5 des Mantelstrahlheizrohres zurückströmen. Der Ringraum 4 besitzt über die Länge des Verbrennungsrohres 1 unterschiedlichen Ringraumquerschnitt. Dadurch kann eine über die Mantelrohrlänge sehr gleichmäßige Wärmeabgabe eingestellt werden, weil der Ringraumquerschnitt den Wärmeübergang durch Konvektion beeinflußt Die Einstellung erfolgt so, wie es aus den Werkstoffparametern resultiert. Von besonderer Bedeutung ist die Einstellung bei Verwendung von Verbrennungsrohren 1 aus keramischen Werkstoffen, — wie es auch in den Figuren angedeutet worden ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß der Ringraumquerschnitt von der Mündung 3 des Verbrennungsrohres 1 zum Fuß 5 des Mantelstrahlheizrohres hin abnimmt Dabei besteht der Ringraumquerschnitt aus mehreren Abschnitten 6, 7, 8, 9 unterschiedlichen Durchmessers.

Diese sind durch Übergangsbereiche 10, 11, 12 aneinander angeschlossen.

Die unterschiedlichen Ringraumquerschnitte ergeben sich durch entsprechende Gestaltung des Durchmessers

der Verbrennungsrohre % Man erkennt, daß das Verbrennungsrohr 1 aus Abschnitten 13, 14, 15, 16 unterschiedlichen Durchmessers mit konischen Obergangsstücken 17, 18,19 aufgebaut ist Diese definieren also bei dem zylindrischen Mantelrohrraum die

Ringraumquerschnitte und die Obergangsbereiche 10, 11, IZ In den konischen Übergangsbereichen 10,11,12 sind Durchtrittsöffnungen 20 angeordnet Fig,2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Verbrennungsrohr 1 im Bereich der Durchtrittsöffnungen 20 mit venturiartigen Einschnürungen 21 versehen ist in deren Unterdruckbereich die Durchtrittsöffnungen 20 münden. Je nach Art der Strömungsführung im Verbrennungsrohr 1 bzw. im Ringraum 4 treten durch diese Durchtrittsöffnungen 20 die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsrohr 1 in den Ringraum 4 vo^r Erreichen der Mündung3 des Verbrennungsrohres 1 aus(Fig. l),oder aber es werden Verbrennungsgase aus dem Ringraum 4 in das Verbrennungsrohr 1 im Sinne einer Kreislaufführung wieder eingesaugt — Man kann auch beide

Ausführungsformen kombinieren.

Handeh es sich um ein Verbrennungsrohr 1 aus keramischen Werkstoffen, so kann das Verbrennungsrohr 1 auch aus mehreren solchen Abschnitten 13, 14, 15, 16 zusammengesetzt sein. An den Rohrabschnitten 13, 14, 15, 16 angebrachte Distanzhalter 22 sorgen für eine definierte Strömung im Ringraum 4. Diese Distanzhalter 22 oder andere Elemente können auch so gestaltet sein, daß im Ringraum 4 eine Drallströmung erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Mantelstrahlheizrobr mit zentralem Verbrennungsrohr und das Verbrennungsrohr konzentrisch mit Abstand umgebendem Mantelrohr, wobei im Verbrennungsrohr eine Verbrennung erfolgt und aus der Mündung des Verbrennungsrohres austretende Verbrennungsgase über den zwischen Verbrennungsrohr und Mantelrohr gebildeten Ringraum zum Fuß des Mantelstrahlheizrohres zurückströmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (4) über die Länge des Verbrennungsrohres (1) unterschiedlichen Ringraumquerschnitt aufweist

2. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraumquerschnitt von der Mündung (3) des Verbrennungsrohres (1) zum Fuß (5) des Mantelstrahlheizrohres hin abnimmt

3. Mantelstrahlheizrohr nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraumquerschnitt aus mehreren Abschnitten (6, 7, 8, 9) unterschiedlichen Durchmessers besteht, die durch Öbergangsbereiche (10,11,12) aneinander angeschlossen sind.

4. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsrohr (1) aus Abschnitten (13, 14, 15, 16) unterschiedlichen Durchmessers mit konischen Obergangsstücken (17, 18, 19) aufgebaut ist, die bei zylindrischem Mantelrohr (2) die Ringraumquerschnitte (6, 7,8,9) bzw. die Übcgangsbereiche (10, 11, 12) definieren, und daß in den konischen Übergangsstücken Durchtrittsöffnungen (20) angeordnet sind.

5. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß daj Verbrennungsrohr (1) im Bereich der Durchtrittsöffnungen (20) mit venturiartigen Einschnürungen (21) versehen ist, in deren Unterdruckbereich die Durchtrittsöffnungen (20) münden.