DE455943C

DE455943C - Heating element for heating liquids and vapors, especially Teeroelenu. like

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Publication number: DE455943C
Application number: DEST41158D
Authority: DE
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Priority date: 1926-05-07
Filing date: 1926-06-19
Publication date: 1928-02-13

Description

Heizelement zum Erhitzen von Flüssigkeiten und Dämpfen, insbesondere von Teerölen u. dgl. Zur Erhitzung von Flüssigkeiten und Dämpfen, insbesondere der Petroleum- und Teerindustrie, sowie auch von vegetabilischen ölen auf hohe Temperaturen werden Rohrsysteme verwendet, welche außen durch Feuergase beheizt sind.Heating element for heating liquids and vapors, in particular of tar oils and the like. For heating liquids and vapors, especially the Petroleum and tar industry, as well as vegetable oils to high temperatures pipe systems are used which are heated externally by fire gases.

Hierbei werden die Flüssigkeiten oder Dämpfe bis auf 4oo' C und darüber erwärmt; in vielen Fällen erfolgt dies auch unter hohem Drucke, wie beim Crackverfahren, oder unter Luftleere, wie bei der Destillation von Schmierölen.The liquids or vapors are heated up to 400 ° C. and above; in many cases this is also done under high pressure, as in the cracking process, or in a vacuum, as in the distillation of lubricating oils.

Ungleichförmige überhitzungen der Rohr-%vände sind hierbei unvermeidlich, wodurch Teile der Rohrwandungen durchgeglüht und sogar verbrannt werden, was Explosionen zur Folge haben kann.Uneven overheating of the pipe walls is unavoidable here, as a result, parts of the pipe walls are annealed and even burned, causing explosions may result.

Durchglühungen erfolgen besonders leicht bei Mineralölen, Teerprodukten und vegetabilischen ölen, welche bei überhitzung Koks abscheiden, der sich an den Rohrwänden absetzt und infolge seiner geringen Leitfähigkeit für Wärme die Rohrwand von der Kühlung durch die zu erwärmende Flüssigkeit isoliert. Um diesem übelstande abzuhelfen, wurden doppelwandige Rohre verwendet, wobei der innere Teil des Rohres aus einern druckfesten Material, z.B. Schmiedeeisen, und die Ummantelung aus einem feuerbeständigen Material, z.B. Gußeisen, bestand.Annealing occurs particularly easily with mineral oils and tar products and vegetable oils, which deposit coke when overheated, which adheres to the Settles pipe walls and due to its low conductivity for heat, the pipe wall isolated from cooling by the liquid to be heated. To this evil To remedy this, double-walled pipes were used, with the inner part of the pipe made of a pressure-resistant material, e.g. wrought iron, and the casing made of one fire-resistant material such as cast iron.

Damit die Wänneübertragung der äußeren Ummantelung auf den inneren Teil des Rohres gewährleistet ist, muß diese allseitig metallisch aufliegen; sie wird daher aus Rohrteilen hergestellt, welche, auf das Innenrohr im kalten Zustande aufgepreßt werden. Infolge der ungleichmäßigen Ausdehnung bei der Erwärmung geht jedoch der metallische Kontakt verloren, so daß zwischen Innen;-rohr und äußerer Ummantelung ein Zwischenraum entsteht, wodurch die Wärmeübertragung herabgesetzt wird. Die vorteilhaft zur Vergrößerung der Heizfläche mit Rippen versehene Ummantelung überträgt dann die Wärme der Heizgase nicht gleichmäßig auf das ganze Innenrohr und brennt allmählich ab; das Innenrohr verliert seinen Schutz, und infolge der rasch zunehmenden Koksablagerung erfolgt leicht ein teilweises Durchglühen des Innenrohres und damit eine Herabsetzung der Festigkeit, was schließlich die vollständige Zerstörung des Rohres zur Folge haben kann.So that the heat transfer from the outer coating to the inner one Part of the pipe is guaranteed, it must rest metal on all sides; she is therefore made from pipe parts which, on the inner pipe in the cold state be pressed on. As a result of the uneven expansion when heating goes however, the metallic contact is lost, so that between the inner; pipe and the outer Sheathing creates a gap, which reduces the heat transfer will. The casing, which is advantageously provided with ribs to enlarge the heating surface then does not transfer the heat of the heating gases evenly to the entire inner tube and gradually burns down; the inner tube loses its protection, and as a result of Rapidly increasing coke deposits easily lead to partial glowing through of Inner tube and thus a reduction in strength, which ultimately leads to the full Destruction of the pipe can result.

Um diesem übelstande abzuhelfen, wurden Rohrschlangen mit BleibÄdern versehen oder zwei ineinander angeordnete konzeintrische Rohrschlangen hergestellt, deren ringförmiger Zwischenraum mit Blei ausgegossen wurde. Diese Konstruktionen haben wohl den Vorteil, daß die ungleichmäßigen Ausdehnungen der Außen- und Inneurohre infolge ihrer elastischen Biegungen kompensiert: werden, besitzen jedoch den großen Nachteil, daß be.i Schadhaftwerden eines Teiles die ganze 0' Rohrschlange erneuert werden muß.In order to remedy this situation, coiled pipes with lead veins were used provided or made two conceintrical pipe coils arranged one inside the other, whose annular space was filled with lead. These constructions probably have the advantage that the uneven expansion of the outer and inner tubes due to their elastic bends: are, however, have the large ones Disadvantage that if a part is damaged, the entire 0 'pipe coil is replaced must become.

Gerade Heizelemente aus Doppelrohren, welche aus verschiedenen, den besonderen Verhältnissen angepaßten Materialien bestehen und deren ringförrnigeT Zwischenraum mit einem die Wärme gut leitenden, am besten leicht schmelzenden Material ausgef üUt ist, sind infolge der konstruktiven S chwierigkeit., welche die =gleichmäßige Ausdehnung der beiden Rohre verursacht, bisher nicht verwendet worden, und diese bilden den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Solche Heizelemente haben den Vorteil, daß durch Aneinanderreihung gleicher Teile beliebig große Heizflächen gebildet werden können, wobei nicht nur die Auswechselung ganzer Heizelemente leiclit möglich ist, sondern auch die Auswechselung dee Innen- oder Außenrohres allein, was erhebliche Ersparnisse im Betriebe bewirkt, besonders wenn infolge hoher Temperaturen und chemischer Einwirkungen eine rasche Abnutzung des Innen- oder Außenrohres oder beider unvermeidlich ist.Straight heating elements made of double tubes which are made of different, the particular conditions matched materials and their ringförrnigeT is gap with a good heat conductive, preferably low-melting material executed üUt are chwierigkeit due to the constructive S. Which the = uniform expansion of the two Pipes have not been used before and these form the subject of the present invention. Such heating elements have the advantage that heating surfaces of any size can be formed by stringing together the same parts, whereby not only the replacement of entire heating elements is easily possible, but also the replacement of the inner or outer pipe alone, which causes considerable savings in the company, especially if as a result high temperatures and chemical effects, rapid wear of the inner or outer pipe or both is unavoidable.

Auch hier wird das Heizrohr aus einem druckfesten, geraden Innenrohr gebildet, welches sich seiner ganzen beheizten Länge nach in einem ebenfalls geraden, vorteilhaft mit Rippen versehenen Außenrohr befindet. Dieses schließt jedoch nicht wie bei den bisher bekannten Konstruktioneii dicht an das Innenrohr an, sondern läßt im Gegensatz hierzu einen Zwischenraum frei.Here, too, the heating pipe is made from a pressure-resistant, straight inner pipe formed, which along its entire heated length is also in a straight, is advantageously provided with ribs outer tube. However, this does not conclude as in the case of the previously known Konstrueii close to the inner tube, but in contrast, leaves a gap free.

Der vollkommene Kontakt zwischen Innen-und Außenrohr wird nun dadurch erzielt, daß der ringförinige Zwischenraum mit Metall oder einem anderen gut leitenden Material ausgefüllt wird. Man benutzt hierzu vorteilhaft ein Metall von verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt, z. B. Zinn, Zink oder Blei, oder den besonderen Verhältnissen entsprechend gewählte Legierungen.The perfect contact between the inner and outer tube is now achieved achieved that the annular gap with metal or another highly conductive Material is filled out. For this purpose, it is advantageous to use a metal of relatively low melting point, e.g. B. tin, zinc or lead, or the special conditions appropriately selected alloys.

Wird ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Blei, verwendet, so überträgt es im geschmolzenen Zustande die Wärmte des Außenrohres vollkommen gleichmäßig auf das Innenrohr, wäl, das Metallbad seiner ganzen Länge nach beinahe immer die gleiche Temperatur besitzt, auch wenn das Außenrohr ungleichmäßig erhitzt wird. Außerdem wird hierbei eine etwaige. Zerstörung des Außenmantels sofort bemerkt, weil das flüssige Blei ausfließt.If a metal with a low melting point such as lead is used, so In the molten state it transfers the heat of the outer tube completely evenly on the inner tube, wäl, the metal bath along its entire length almost always the has the same temperature, even if the outer tube is heated unevenly. In addition, a possible. Destruction of the outer jacket noticed immediately, because the liquid lead flows out.

Das Metallbad kann ferner z.B. mittels Druckluft unter Druck gesetzt werden, wodurch das Innenrohr entlastet wird, was, wenn die Erwärmung der Flüssigkeit unter hohem Druck erfolgen soll, zur Erhöhung der S#cherheit beiträgt.The metal bath can also be pressurized by means of compressed air, for example be, whereby the inner tube is relieved, what if the heating of the liquid should take place under high pressure, contributes to increasing security.

Wenn demnach die ErwÄrmung im Innenrohr z. B. unter einem Druck von 2o Atm. erfolgen soll, so kann der ringförmige Zwischenraum ebenfalls unter einem Drucke von 2o Atm. gehalten werden.Accordingly, if the heating in the inner tube z. B. under a pressure of 2o atm. is to take place, the annular space can also be under one Pressures of 2o atm. being held.

In der Zeichnung sind in Abb. i verschi#edene Ausführungsforrn I bis IV eines H#eizrohres gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, welche iii der Ummairerung i durch Feuergase beheizt und außerhalb der Ummauerung durch eine Anzahl von Knien 2 miteinander verbunden sind, wobei die- zu erhitzende Flüssigkeit bei 3 ein- und bei 4 austritt. In the drawing, in Fig. I, various embodiments I to IV of a heating pipe according to the invention are shown, for example, which are heated by fire gases in the enclosure i and are connected to one another outside the enclosure by a number of knees 2, these- Liquid to be heated enters at 3 and exits at 4.

Bei der Ausführungsform I reicht das Innenrohr 5 zu beiden Seiten aus dem Außenrohr 6 heraus und ist mit vom Außenrohr unabhängigen Flanschen io versehen. Das Innenrohr besteht aus druckfestem Material, das Außenrohr aber aus einem anderen feuerfesten Material. Um dem Umstande Rechnung zu tragen, daß die beiden Rohre verschiedene Temperaturen besitzen, wodurch die Ausdehnung der beiden Rohre ungleich wird, sind diese an den beiden Enden durch elastische, membranförmige, einen geschlossenen Hohlraum bildende Doppelscheiben i i derart miteinander verbunden, daß der von beiden Rohren gebildete ringför m-ige Zwischenraum 8 nach außen abgeschlossen wird.In embodiment I, the inner tube 5 extends out of the outer tube 6 on both sides and is provided with flanges io independent of the outer tube. The inner pipe is made of pressure-resistant material, but the outer pipe is made of a different refractory material. In order to take into account the fact that the two tubes have different temperatures, whereby the expansion of the two tubes is unequal, they are connected to each other at the two ends by elastic, membrane-shaped, a closed cavity-forming double discs ii so that the two tubes formed annular space 8 is closed to the outside.

Dieser Zwischenraum wird mit Metall, z. B. Blei, ausgegossen, welches den durch die Membranen abgeschlossen-en Raum nur so hoch ausfüllt, daß der obere Teil frei ist.This gap is filled with metal, e.g. B. lead, poured out, which the space closed by the membrane only fills so high that the upper Part is free.

Bei der Ausfühiungsforrn II ist das eine Ende des Innenrohres 5 mit dem Außen,-rohr 6 durch dessen Flansch 7 fest verbunden, wÄhiend das andere Ende durch Membranen der vorstehend beschriebenen Konstruktion mit einem vom Außenrohr 6 unabhängigen Flansch io verbunden ist, wodurch das im ringförrnigen Zwischenraum 8 befindliche Metall nach außen vollkommen abgeschlossen ist.In Ausfühiungsforrn II one end of the inner tube 5 is firmly connected to the outer tube 6 by its flange 7 , while the other end is connected by membranes of the construction described above to a flange independent of the outer tube 6 , whereby the ring-shaped Gap 8 located metal is completely closed to the outside.

Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß bei Undichtwerden der Befestigung des Rohe res 5 am Flansch io das zu erwärmende Material in den Zwischenraum 8 und nicht nach außen gelangt. Durcli diese Konstruktion wird ferner erreicht, daß das Auswechseln des Innenrohres 5 erfolgen kann, ohne die Befestigung der Membran i i zu lösen, was bei Ausführungsform I nicht der Fall ist.This construction has the advantage that if the fastening of the pipe res 5 on the flange io leaks, the material to be heated gets into the space 8 and not to the outside. This construction also ensures that the inner tube 5 can be exchanged without loosening the fastening of the membrane ii, which is not the case with embodiment I.

Bei der Ausführungsform III, welche durch eine Seitenansicht IIIa (Abb. 2) ergänzt ist, befinden sich im Außenrohre 6 mehrere Innenrohre 5, und zwar üi dem dargestellten Falle vier Rohre, welche an dem einen Ende des Außenrohres 6 mit dessen Flansch 7 fest verbunden sind, während das andere Ende der Innenrohre mit dem Flansch 12 in Verbindung steht, welcher seinerseits durch die Membran i i mit dem Außenrohr 6 verbunden ist. Der freie Raum 8 zwischen den Rohren 5 und 6 ist, wie vorher beschrieben, mit Metall ausgegossen.In embodiment III, which is supplemented by a side view IIIa (Fig. 2), there are several inner tubes 5 in the outer tube 6 , namely four tubes in the illustrated case, which are firmly connected to one end of the outer tube 6 with its flange 7 are, while the other end of the inner tubes is connected to the flange 12, which in turn is connected to the outer tube 6 through the membrane ii. The free space 8 between the tubes 5 and 6 is, as previously described, filled with metal.

Gemäß der Ausführungsform IV erhält das Innenrohr 5 beiderseits vom Außenrohr 6 vollkommen unabhängige Flanschen io. Das Außenrohr ist hier in an sich bekannter Weise mit Rippen versehen und mit dem Innenrohr 5 durch die hohlkörperförinigen Membranenii derart verbunden, daß diese den mit Metall ausgegossenen ringförrnigen Zwischenr um 8 der beiden Rohre nach außen abschließru.According to embodiment IV, the inner tube 5 is provided with flanges io that are completely independent of the outer tube 6 on both sides. The outer tube is provided with ribs here in a manner known per se and connected to the inner tube 5 by the hollow body-shaped membranes in such a way that they close the metal-filled annular intermediate ring by 8 of the two tubes to the outside.

Gemäß Ausführungsform V nach Abb.3 können die ,#£ußenrohre zur Vergrößerung der Wärmeübertragung auf das Innenrohr 5 mit inneren Längsrippen versehen werden. Selbstverständlich können diese Rippen auch radial verlaufen.According to embodiment V according to Figure 3, the outer tubes can be provided with inner longitudinal ribs to increase the heat transfer to the inner tube 5. Of course, these ribs can also run radially.

Um jederzeit kontrollieren zu können, ob sich das Außenrohr in gutem Zustande befindet, kann folgende Einrichtung getroffen werden: Die mit Metall gefüllten rin-fölmügen Zwischenräume 8 stehen durch Röhren 13, welche durch Ventile 14 o. dgl. - abgesperrt werden können, mit einer Rohrleitung 15 in Verbindung, durch welche Druckluft geführt werden kann. Die Röhren 13 werden vorteilhaft an -dem mit Metall nicht angefüllten Raum, welcher von der Membran gebildet wird, an-.#eschlossen.To check at any time to whether the outer tube is in good condition, the following means can be taken: the metal-filled rin-fölmügen gaps 8 are provided through tubes 13, which through valves 14 or the like - may be shut off, with a.. Pipe 15 in connection through which compressed air can be passed. The tubes 13 are advantageously connected to the space which is not filled with metal and which is formed by the membrane.

ZD Wird ein Ventil 14 geöffnet, so kann durch die Ausströmung von Luft aus dem Außenrohr 6 festgestellt werden, daß dieses undicht geworden ist.ZD If a valve 14 is opened, it can be determined by the outflow of air from the outer tube 6 that this has become leaky.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heating element for heating liquids and vapors, in particular tar oils and the like, consisting of two straight tubes arranged one inside the other, characterized in that the annular space formed by the two tubes is connected to one or both ends of the outer tube by a the inner tube connected ' hollow body-shaped, elastic membrane is closed to the outside, wherein the gap in a known manner with a heat transfer agent, expediently a metal, for. B. lead, is filled.

2. Heating element according to claim i, characterized in that the elastic membrane is attached to the outer tube and to the flange of the inner tube. 3. Heating element according to claim i and 2, characterized in that a plurality of tubes of smaller diameter are housed in the outer tubes instead of a single inner tube. 4. Heating element according to claim i to 3, characterized in that the outer tube is provided with ribs both on the outside and on the inside.