DE4138091A1 - Rohrfoermiger wassergekuehlter mantel fuer oefen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen rohrförmigen wassergekühlten Mantel für Öfen, der beispielsweise um den Brenner in einem hüttenmännischen Ofen angeordnet ist.

Bei einem hüttenmännischen Ofen, der mit einem Brenner ausgerüstet ist, um die Temperatur der darin enthaltenen Schmelze beizubehalten, ist der Wandabschnitt des Ofens, durch den der Brenner eingesetzt ist, schadensanfällig, da dieser Abschnitt aufgrund der Hitze von dem Brenner extrem hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund ist zwischen dem Brenner und der Ofenwand ein rohrförmiger wassergekühlter Mantel angeordnet, in dem Kühlwasser zirkuliert, um zu verhindern, daß die Ofenwand überhitzt wird.

Herkömmliche rohrförmige wassergekühlte Mäntel des oben beschriebenen Typs werden hergestellt, indem ein Metallrohr als Spule ausgebildet wird und um dieses herum Metall gegossen wird.

Jedoch weist der herkömmliche wassergekühlte Mantel eine komplizierte Struktur auf, und es ist große Sorgfalt und Anstrengung erforderlich, um Metall derart in eine Form zu gießen, daß das spulenförmige Rohr sich an der richtigen Position in dem Mantel befindet, wodurch die Herstellungskosten erhöht sind.

Ferner ist bei dem herkömmlichen rohrförmigen wassergekühlten Mantel der Mantel um das Metallrohr angeordnet, das einen Strömungskanal für Kühlwasser bildet, und somit ist die Vergrößerung des Querschnitts des Strömungskanales aufgrund der Rohrdicke begrenzt. Da ferner der Einlaß und der Auslaß für das Kühlwasser am gleichen Ende des Mantels ausgebildet werden müssen, muß der Strömungskanal verlängert werden, um die Kühlung des gesamten Mantels sicherzustellen. Jedoch wird bei einem derartigen schmalen und verlängerten Strömungskanal das durch diesen zirkulierende Wasser leicht während des Durchströmens erhitzt, so daß keine ausreichende Kühlwirkung sichergestellt werden kann.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen rohrförmigen wassergekühlten Mantel für Öfen zu schaffen, der einen hervorragenden Kühlungswirkungsgrad aufweist, wobei ein Überhitzen des Kühlwassers verhindert ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen rohrförmigen wassergekühlten Mantel für Öfen zu schaffen, der mit wesentlich verringerten Kosten leicht hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen rohrförmigen wassergekühlten Mantel für Öfen gelöst, umfassend ein rohrförmiges Glied mit mehreren axialen Öffnungen, die in diesem derart ausgebildet sind, daß sie sich axial zu diesem erstrecken, und mehrere Queröffnungen, die in diesem derart ausgebildet sind, daß mindestens zwei der axialen Öffnungen miteinander in offener Verbindung stehen, wobei die mehreren axialen Öffnungen und die mehreren Queröffnungen miteinander zusammenwirken, um mehrere Durchflußkanäle für Kühlwasser zu bilden, die voneinander isoliert sind.

Hierbei kann jeder Strömungskanal durch mindestens zwei axiale Öffnungen und mindestens eine Queröffnung festgelegt sein, die mit den beiden axialen Öffnungen in Verbindung steht.

Ferner kann das rohrförmige Glied mehrere Segmente umfassen, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind, und jedes der Segmente kann mindestens einen Strömungskanal enthalten.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen rohrförmigen wassergekühlten Mantels für Öfen;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Mantels von Fig. 1 entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Mantels von Fig. 1 entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines in dem Mantel von Fig. 1 verwendeten Segmentes;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht des Segmentes von Fig. 4 entlang der Linie V-V in Fig. 4; und

Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Wandabschnittes des Mantels von Fig. 1.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines rohrförmigen wassergekühlten Mantels für Öfen.

Der rohrförmige wassergekühlte Mantel enthält ein rohrförmiges Glied 1 aus Metall, das aus mehreren Segmenten 7 mit einem bogenförmigen plattenähnlichen Querschnitt zusammengesetzt ist, die nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet und miteinander verbunden sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Zahl der Segmente sechs. Ein ringförmiger Flansch 2 ist am vorderen Ende des rohrförmigen Gliedes 1 montiert, wohingegen das hintere Ende des rohrförmigen Gliedes 1 bezogen auf dessen Achse geneigt ausgebildet ist. Wie am besten in den Fig. 2 und 3 zu sehen, hat das rohrförmige Glied 1 eine Innenfläche kreisförmigen Querschnitts und eine koaxial zur Innenfläche ausgebildete Außenfläche, die einen zwölfeckigen Querschnitt aufweist.

Ferner sind die Innenfläche und die Endfläche des hinteren Endes des rohrförmigen Gliedes 1 mit Feuerfestbetonerzeugnissen in einer vorbestimmten Dicke ausgekleidet. Wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht, welche die Gußstruktur zeigt, sind mehrere Gußstifte 10 an der Innenfläche und der Endfläche des rohrförmigen Gliedes 1 befestigt, wobei Außengewindeabschnitte 10a in diese geschraubt sind, und mehrere Feuerfestbetonerzeugnisse 3 sind auf diese gegossen und derart an diesen befestigt, daß sie mit Y-förmigen Enden 10b der Gußstifte 10 in Eingriff stehen. Vorzugsweise ist der Gußstift 10 aus der gleichen Art von Metall hergestellt wie das rohrförmige Glied 1. Wenn beispielsweise das rohrförmige Glied 1 aus Kupfer ausgebildet ist, so sollten die Gußstifte 10 vorzugsweise aus reinem Kupfer oder aus einer Kupferlegierung hergestellt sein. Das reine Kupfer kann somit Elektrolytzähkupfer, mit Phosphor deoxidiertes Kupfer, oder sauerstofffreies Kupfer sein, wohingegen die Kupferlegierung Messing, Bronze o. ä. sein kann.

Das rohrförmige Glied 1 ist mit mehreren, voneinander isolierten Strömungskanälen ausgestattet, durch welche Kühlwasser zirkuliert. Das rohrförmige Glied 1 besitzt mehrere darin ausgebildete axiale Öffnungen 4, die sich axial zu diesem erstrecken, und mehrere Queröffnungen 5, die in diesem derart ausgebildet sind, daß mindestens zwei der axialen Öffnungen 4 miteinander strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei jeder Strömungskanal durch mindestens zwei axiale Öffnungen 4 und mindestens eine Queröffnung 5 festgelegt ist, die mit den mindestens zwei axialen Öffnungen 4 verbunden ist. Genauer gesagt, umfaßt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jedes Segment 7 des rohrförmigen Gliedes 1 zwei axiale Öffnungen 4, die in Querrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die vordersten Enden der beiden axialen Öffnungen 4A und 4B miteinander durch die Queröffnung 5 in offener Verbindung stehen. Die beiden benachbarten axialen Öffnungen 4A und 4B und die damit verbundene Queröffnung 5 bestimmen einen jeweiligen Strömungskanal, und somit sind in dem rohrförmigen Glied 1 sechs kanalförmige Strömungskanäle für Kühlwasser derart ausgebildet, daß sie in Umfangsrichtung grundsätzlich voneinander gleich beabstandet sind. Darüber hinaus sind in dem rohrförmigen Glied 1 Nuten 6 ausgebildet, in denen Thermometer aufgenommen sind, um ein Überhitzen des Mantels zu erfassen.

Bei der Herstellung eines oben beschriebenen rohrförmigen wassergekühlten Mantels werden zunächst sechs Segmente 7 vorbereitet, die miteinander kombiniert werden müssen, um das rohrförmige Glied 1 festzulegen. Anschließend werden zwei axiale Öffnungen 4A und 4B vom vorderen Ende derart ausgebildet, daß sie ausreichend innenliegende Abschnitte jedes Segmentes 7 erreichen, und eine Queröffnung 5 wird von einer zweiten Fläche in einer zur Achse senkrecht verlaufenden Richtung ausgebildet, so daß sie sich mit dem inneren Ende einer axialen Öffnung 4A schneidet und das innere Ende der anderen axialen Öffnung 4B erreicht. Anschließend wird das offene Ende der Queröffnung 5 durch einen in diese eingeschraubten Verschlußstopfen 8 abgedichtet. Ferner werden auch in die offenen Enden der beiden axialen Öffnungen 4A und 4B jeweils Verschlußstopfen 9 und 9 eingeschraubt und zwei Öffnungen 4C und 4C, die als Einlaß und Auslaß für das Kühlwasser dienen, werden von der Außenfläche des Segmentes 7 so ausgebildet, daß jeweils die Enden der axialen Öffnungen 4A und 4B erreicht werden. Somit ist in jedem rohrförmigen Glied 1 ein kanalförmiger Strömungsdurchlaß ausgebildet.

Sechs derart ausgebildete Segmente 7 werden mit den Seitenflächen aneinander befestigt, so daß das rohrförmige Glied 1 geschaffen ist, und anschließend wird der ringförmige Flansch 2 an dem vorderen Ende desselben fest befestigt. Anschließend wird das rohrförmige Glied 1 mit Feuerfestbetonerzeugnissen 3 ausgekleidet, um einen wassergekühlten Mantel zu schaffen, wie er in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.

In dem derart hergestellten rohrförmigen wassergekühlten Mantel fließt das Kühlwasser, das von einer der Öffnungen 4C einströmt, durch die axiale Öffnung 4A, die Queröffnung 5 und die axiale Öffnung 4B und strömt anschließend aus der anderen Öffnung 4C wieder aus. Durch diese Kühlwasserzirkulation werden die den Strömungskanälen benachbarten Abschnitte und somit das gesamte rohrförmige Glied 1 gekühlt.

Wie oben beschrieben, ist es bei dem erfindungsgemäßen rohrförmigen wassergekühlten Mantel möglich, die Strömungskanäle für Kühlwasser mit Hilfe eines Bohrers o. ä. auszubilden. Somit kann verglichen zu dem Mantel nach dem Stand der Technik, der ein Metallrohr verwendet, der Querschnitt des Strömungskanales durch die Dicke des Rohres vergrößert werden. Da darüber hinaus das rohrförmige Glied 1 aus mehreren Segmenten 7 zusammengesetzt ist, kann die Länge jedes Strömungskanales wesentlich reduziert werden, so daß das Kühlwasser rechtzeitig wieder ausströmt, bevor es überhitzt ist. Deshalb kann eine niedrige Temperatur des zirkulierenden Kühlwassers beibehalten werden, und somit ist eine große Kühlwirkung auf diesen Mantel sichergestellt.

Da ferner die Queröffnung 5 von der Seitenfläche des Segmentes 7 durch Zustellen einer Bohrerspitze ausgebildet werden kann, unterliegen die Schneidkanten der Bohrspitze einem geringeren Schaden, und die Öffnungen können leicht mit Präzision ausgebildet werden. Insbesondere in dem Fall, in dem der Durchmesser des rohrförmigen Gliedes 1 relativ groß ist, kann der Winkel zwischen der Queröffnung 5 und der Seitenfläche des Segmentes nahezu rechtwinklig gemacht werden, wodurch die Ausbildung der Queröffnungen 5 weiter erleichtert ist.

Ferner ist das rohrförmige Glied 1 des erfindungsgemäßen wassergekühlten Mantels durch Verbinden der Segmente 7 miteinander ausgebildet. Deshalb können die Segmente 7 in dem Fall, in dem der Mantel schwer und groß ist, nahe an den Ofen befördert werden, und das rohrförmige Glied kann in dieser Position zusammengebaut werden. Demzufolge ist die Montagearbeit für den wassergekühlten Mantel wesentlich reduziert.

Wenn ferner die Gußstifte 10 aus einem Metall bestehen, das sich von dem des rohrförmigen Gliedes 1 unterscheidet, so wird zwischen diesen eine galvanische Wirkung auftreten, was dazu führt, daß der Eingriffsabschnitt zwischen dem rohrförmigen Glied 1 und dem Gußstift 10 einer galvanischen Korrosion ausgesetzt ist. Jedoch sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Gußstifte 10 aus der gleichen Art von Metall hergestellt wie das rohrförmige Glied 1. Somit kann keine galvanische Korrosion auftreten. Wenn ferner das rohrförmige Glied 1 wie auch die Gußstifte 10 aus Kupfer mit einem hohen Wärmeleitungskoeffizienten hergestellt sind, so kann die von dem Brenner auf die Gußstifte 10 übertragene Hitze wirkungsvoll in das rohrförmige Glied 1 dissipiert werden, so daß die Gußstifte 10 nicht übermäßig erhitzt werden.

Offensichtlich sind im Licht der obigen Lehre viele Modifizierungen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Beispielsweise kann die Anzahl der Segmente geändert werden, und die Form der Segmente kann modifiziert werden, beispielsweise zu einem rechteckigen Querschnitt. Darüber hinaus können Segmente unterschiedlicher Größen und Formen miteinander verbunden werden. Ferner kann die Zahl der axialen Öffnungen und der Queröffnungen, die einen Strömungskanal festlegen, modifiziert werden.

Claims (10)

1. Rohrförmiger wassergekühlter Mantel für Öfen umfasssend: ein rohrförmiges Glied (1) mit mehreren axialen Öffnungen (4, 4A, 4B), die in diesem derart ausgebildet sind, daß sie sich axial zu diesem erstrecken, und mehrere Queröffnungen (5), die in diesem derart ausgebildet sind, daß mindestens zwei der axialen Öffnungen (4A, 4B) miteinander in offener Verbindung stehen, wobei die mehreren axialen Öffnungen (4A, 4B) und die mehreren Queröffnungen (5) miteinander zusammenwirken, um mehrere Durchflußkanäle für Kühlwasser zu bilden, die voneinander isoliert sind.

2. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strömungskanal durch mindestens zwei axiale Öffnungen (4A, 4B) und mindestens eine Queröffnung (5) festgelegt ist, die mit den beiden axialen Öffnungen (4A, 4B) in Verbindung steht.

3. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Glied (1) mehrere Segmente (7) umfaßt, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind.

4. Mantel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (7) mindestens einen Strömungskanal (4A, 4B, 5) enthält.

5. Mantel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (7) eine Außenfläche enthält, die einen Teil des Außenumfanges des rohrförmigen Gliedes (1) festlegt, wobei jeder Strömungskanal einen Einlaß (4C) und einen Auslaß (4C) enthält, die sich beide zur Außenfläche des Segmentes (7) hin öffnen.

6. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Glied (1) ein Ende aufweist, dessen Endfläche bezogen auf seine Achse geneigt ist, und ferner einen ringförmigen Flansch (2) umfaßt, der an dem anderen Ende des rohrförmigen Gliedes (1) montiert ist.

7. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Glied (1) eine rohrförmige Metallwand umfaßt, wobei an der inneren Umfangsfläche der Metallwand ein Feuerfestbetonerzeugnis (3) angeordnet ist, sowie mehrere Gußstifte (10) zum Befestigen des Feuerfestbetonerzeugnisses (3) an der Metallwand, wobei jeder der Gußstifte (10) an seinem einen Ende in die Metallwand eingeschraubt ist und an dem anderen Ende in das Feuerfestbetonerzeugnis (3) eingebettet ist, wobei die Gußstifte (10) aus derselben Art von Metall bestehen wie die Wand.

8. Mantel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußstifte (10) aus einem Metall bestehen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus reinem Kupfer und einer Kupferlegierung besteht.

9. Mantel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das reine Kupfer aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Elektrolytzähkupfer, mit Phosphor deoxidiertem Kupfer und sauerstofffreiem Kupfer besteht.

10. Mantel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung entweder Messing oder Bronze ist.