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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine gekühlte Ofenwand
und insbesondere eine Ofenwand, die einen Ofenmantel mit einer Innenseite und
einer Außenseite
sowie Kühlplatten
umfasst, die die Innenseite des Ofenmantels auskleiden. Jede dieser
Kühlplatten
hat einen Plattenkörper
mit vorstehenden Anschlussstücken
für ein
Kühlmittel.
Im Ofenmantel sind Anschlussöffnungen
angeordnet, die das Verbinden der vorstehenden Anschlussstücke benachbarter
Kühlplatten
von der Außenseite des
Ofenmantels aus ermöglichen.
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Bisheriger
Stand der Technik
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Es
ist bekannt, dass die Innenseite des Ofenmantels eines metallurgischen
Ofens – insbesondere eines
Hochofens – mit
Kühlplatten
ausgekleidet wird. Eine solche Kühlplatte,
die auch als „Plattenkühler" bezeichnet wird,
umfasst einen rechteckigen, massiven Plattenkörper mit Kühlkanälen darin. Anschlussstücke, die
von der Rückseite
der Kühlplatte
vorstehen, münden
in die Kühlmittelkanäle der Kühlplatte. Diese
Anschlussstücke
führen
in abgedichteter Weise durch Anschlussöffnungen im Ofenmantel. An
der Außenseite
des Ofenmantels werden flexible Metallrohre verwendet, um die Anschlussstücke benachbarter
Kühlplatten
miteinander zu verbinden und die Kühlplatten an einen Kühlwasser-Verteilungskreislauf
anzuschließen.
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Der
Plattenkörper
einer solchen Kühlplatte besteht
aus Gusseisen (insbesondere Gusseisen mit Kugelgraphit), aus Kupfer
oder einer Kupferlegierung, oder in letzter Zeit auch aus Stahl.
Bei Kühlplatten
aus Gusseisen sind die Kühlkanäle normalerweise
als eingegossene, U-förmige
Stahlrohre ausgebildet, wobei die Enden eines eingegossenen Rohrs von
der Rückseite
des Plattenkörpers
als Anschlussstücke
vorstehen. Bei praktisch allen Kühlplatten
aus Kupfer oder Stahl sind die Kühlkanäle jedoch
direkt im massiven Kühlplattenkörper ausgebildet.
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DE 2 907 511 offenbart eine
Kühlplatte,
die aus einem geschmiedeten oder gewalzten Kupferblock besteht.
Die Kühlkanäle im Kupferblock
sind Sackbohrungen, die durch mechanisches Tiefbohren eingebracht
sind. Die Öffnungen
dieser Sackbohrungen werden abgedichtet, indem Stopfen darin eingelötet oder
eingeschweißt
werden. Von der Rückseite der
Platte aus sind Anschlussbohrungen in die Sackbohrungen eingebohrt;
ferner sind Anschlussstücke für den Kühlmittelzulauf
oder -rücklauf
in diese Anschlussbohrungen eingesetzt und an der Stelle verlötet oder
verschweißt.
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WO
98/30345 beschreibt ein Verfahren zur Fertigung einer Kühlplatte,
bei dem ein Rohling der Kühlplatte
durch Stranggießen
hergestellt wird. Einsatzstücke
in der Stranggießkokille
erzeugen in Gießrichtung
verlaufende Kanäle,
die die Kühlkanäle in der
fertigen Kühlplatte
bilden. Eine Platte wird durch zwei quer zur Gießrichtung liegende Schnitte von
dem stranggegossenen Rohling abgetrennt, wodurch zwei Stirnseiten
gebildet werden, wobei der Abstand zwischen diesen zwei Stirnseiten
der gewünschten
Länge der
Kühlplatte
entspricht. Im nächsten
Fertigungsschritt werden Anschlussbohrungen in den Plattenkörper senkrecht
zu dessen Hinterfläche
eingebohrt, um so in die Durchlasskanäle zu öffnen. Danach werden Anschlussstücke in die Anschlussbohrungen
eingesetzt und an der Stelle verlötet oder verschweißt; ferner
werden die endseitigen Öffnungen
der Kanäle
dadurch abgedichtet, dass Stopfen darin eingelötet oder eingeschweißt werden.
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Die
in DE A 2907511 und WO 98/30345 beschriebenen Verfahren ermöglichen
beide die Herstellung von hochwertigen Kühlplattenkörpern aus Kupfer oder Kupferlegierungen.
Die nach beiden Verfahren hergestellten fertigen Kühlplatten
haben im Vergleich zu Kühlplatten
mit eingegossenen Kühlrohren
oder zu in Kokillen gegossenen Kühlplatten
aber den Nachteil, dass sie relativ hohe Druckverluste in den Übergangsbereichen
zwischen den Anschlussstücken
und den Kühlkanälen haben.
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WO
00/36154 schlägt
vor, die Druckverluste in mit gegossenen oder gebohrten Kühlkanälen versehenen
Kupferkühlplatten
zu reduzieren, indem ein Formstück
in einen Ausschnitt im Kühlplattenkörper eingesetzt
wird, um so einen Umlenkkanal mit optimierten Strömungsbedingungen
für das
Kühlmedium zu
bilden. Diese Lösung
ist allerdings relativ arbeitsintensiv und führt demnach bei den Kühlplatten
zu höheren
Produktionskosten.
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Offenbarung der Erfindung
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Technisches Problem
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verbindungen
zwischen den Kühlplatten
in einer Ofenwand zu optimieren, die im Oberbegriff definiert ist.
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Technische
Lösung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch
die Tatsache erreicht, dass ein Anschlussstück einer Kühlplatte als ein Rohrbogen
ausgebildet ist, der von einer Kantenseite (d.h. einer schmalen
Seitenfläche)
des Plattenkörpers
vorsteht und ein Anschlussende aufweist, das durch eine der Anschlussöffnungen
des Ofenmantels verläuft.
Ein Anschlussstück
dieses Typs kann beispielsweise als ein 90°-Rohrbogen ausgebildet sein,
dessen erstes Ende in eine Öffnung
eines Kühlkanals
in der Kantenseite des Plattenkörpers eingesetzt
ist. Mit anderen Worten: das Anschlussstück öffnet nicht mehr senkrecht
durch die Rückseite des
Kühlplattenkörpers in
den Kühlkanal,
sondern statt dessen als axiale Verlängerung des Kühlkanals durch
eine Kantenseite des Kühlplattenkörpers. Das Kühlfluid
wird demzufolge in dem Rohrbogen-Anschlussstück selbst umgelenkt, was zu
relativ geringen Druckverlusten führt.
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Es
versteht sich auch, dass die vorliegende Erfindung die Herstellung
einer Kühlplatte
mit direkt in einem massiven Plattenkörper ausgebildeten Kühlplatten
wesentlich vereinfacht. Die Öffnungen der
Kühlkanäle in den
Kantenseiten des Kühlplattenkörpers müssen in
der Tat nicht mehr dadurch abgedichtet werden, dass Stopfen in sie
eingelötet
oder eingeschweißt
werden, und es müssen
auch keine separaten Anschlusskanäle für die Anschlussstücke von
der Rückseite
der Kühlplatte
aus eingebohrt werden. Bei dem aus DE-A-2907511 bekannten Verfahren kann man
die Sackbohrungen durch Durchgangsbohrungen ersetzen, was die Reinigung
der eingebohrten Kühlkanäle vereinfacht.
Darüber
hinaus werden tot abschließende
Abschnitte (d.h. Kanalendabschnitte, durch die nichts strömt) vermieden, in
denen sich normalerweise Sand, Schweißraupen und Rußpartikel
sammeln und/oder Lufttaschen oder Dampfblasen bilden; daraus resultiert
eine bessere Kühlleistung
und Standzeit der Kühlplatten.
Ferner wird die Kühlung
der unteren und oberen Enden der Kühlplatten wesentlich verbessert,
da das Kühlmedium
nun direkt durch diese oberen und unteren Enden fließt.
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Kühlplatten
mit direkt in einem massiven Plattenkörper ausgebildeten Kühlkanälen können beispielsweise
Folgendes umfassen: einen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung
bestehenden stranggegossenen Kühlplattenkörper mit
eingegossenen Kühlkanälen; einen
aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden geschmiedeten
oder gewalzten Kühlplattenkörper mit eingebohrten
oder eingefrästen
Kühlkanälen; oder
einen aus Stahl bestehenden Kühlplattenkörper mit
eingebohrten oder eingefrästen
Kühlkanälen. Bei
einem Kühlplattenkörper aus Kupfer
oder einer Kupferlegierung werden normalerweise Rohrbogen verwendet,
die aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder Edelstahl bestehen. Bei
einem Kühlplattenkörper aus
Stahl werden Rohrbogen aus Stahl bevorzugt.
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Generell
werden vertikale Kühlplatten,
d.h. Kühlplatten
mit vertikal verlaufenden Kühlkanälen, im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung verwendet. Man kann jedoch auch horizontale
Kühlplatten
verwenden, d.h. Kühlplatten
mit horizontal verlaufenden Kühlkanälen. Bei
vertikalen Kühlplatten
bildet ein Kühlkanal
eine Öffnung
in einer oberen oder unteren Kantenseite des Kühlplattenkörpers. Bei horizontalen Kühlplatten
bildet ein Kühlkanal
eine Öffnung
in einer linken oder rechten Kantenseite des Kühlplattenkörpers.
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Erfindungsgemäß liegen
die Rohrbogen-Anschlussstücke
zweier hintereinander angeschlossener, benachbarter Kühlplatten
relativ nahe zusammen. Dies ist in Bezug auf die Anordnung der Anschlussöffnungen
im Ofenmantel und die Verbindung der Anschlussstücke miteinander von Vorteil.
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Die
Rohrbogen-Anschlussstücke
von zwei Kühlplatten
sind vorzugsweise durch ein flexibles Anschlussmittel miteinander
verbunden. Gemäß einem anderen
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dieses flexible Anschlussmittel
in einem abgedichteten Anschlusskasten untergebracht, der an der
Außenseite
des Ofenmantels angeordnet und vorzugsweise durch einen abnehmbaren
Blindflansch verschlossen ist. Dadurch sind keine teuren, abgedichteten
Rohrkanäle
durch den Ofenmantel erforderlich und wird beträchtliche Zeit bei der Montage
der Kühlplatten eingespart.
Darüber
hinaus versteht sich, dass ein Anschlusskasten dieser Typs auch
in einer solchen Weise dimensioniert werden kann, dass man eine Kühlplatte
aus dem Ofen entfernen und durch den Anschlusskasten in den Ofen
einführen
kann.
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Das
flexible Anschlussmittel umfasst vorteilhafterweise einen Kompensationsrohrbogen,
der die Rohrbogenenden der zwei Kühlplatten im Anschlusskasten
verbindet und Differentialbewegungen der Kühlplatten ausgleicht. Ein Kompensationsrohrbogen
dieses Typs erzeugt im Vergleich zu einem herkömmlichen Metallschlauch wesentlich
niedrigere Druckverluste und hat zudem eine längere Standzeit.
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Zur
Verringerung des Abstands zwischen den Kantenseiten zweier benachbarter
Kühlplatten können die
zweiten Enden der Rohrbogen der ersten Kühlplatte und die zweiten Enden
der Rohrbogen der zweiten Kühlplatte
in einer Reihe angeordnet sein. In diesem Fall kann das flexible
Anschlussmittel beispielsweise ein Rohrbogensegment umfassen, das im
Anschlusskasten angeordnet ist und im Wesentlichen die Form von
Rennradlenkern aufweist. Eine derartige Form gewährleistet die erforderliche
Elastizität
zur Absorption von Differentialbewegungen der Kühlplatten.
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Als
alternative Lösung
zu einem Anschlusskasten kann die Anschlussöffnung im Ofenmantel beispielsweise
durch ein Stutzenstück
abgedeckt sein. Letzteres hat für
jedes Anschlussende eine separate Durchlassöffnung, und jedes dieser Anschlussenden
ist durch einen Rohrkompensator abgedichtet mit dem Stutzenstück verbunden.
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Zum
Schutz der Rohrbogen relativ zum Innenraum des Ofens kann vor den
Rohrbogen an der Kantenseite der Kühlplatte eine Plattenverlängerung angeordnet
sein.
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Falls
zwei Reihen von Kühlplatten
direkt vertikal übereinander
angeordnet sind, können
die vertikalen Verbindungen zwischen den Kühlplatten, die zur oberen Reihe
gehören,
relativ zu den vertikalen Verbindungen zwischen den Kühlplatten
versetzt sein, die zur unteren Reihe gehören. Bei dieser Anordnung können die
Rohrbogen einer zur unteren Reihe gehörenden Kühlplatte mit den Rohrbogen
von zwei zur oberen Reihe gehörenden,
benachbarten Kühlplatten
verbunden sein.
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Die
Kantenseite des Plattenkörpers,
von der die Anschlussstücke
vorstehen, ist vorteilhafterweise zur Innenseite des Ofenmantels
hin abgeschrägt. Dadurch
können
zwei Kühlplatten,
die durch ihre Anschlussstücke
miteinander zu verbinden sind, wesentlich näher zueinander angeordnet werden.
Ferner befinden sich die gekrümmten
Anschlussstücke im
Schatten der abgeschrägten
Kühlplattenkante,
so dass sie zumindest teilweise vor der Wärmestrahlung aus dem Ofeninnenraum
geschützt
werden. Falls zwei Kühlplatten
miteinander zu verbinden sind, sind die gegenüberliegenden Kantenseiten,
von denen die Anschlussstücke
vorstehen, vorteilhafterweise spiegelbildlich abgeschrägt, so dass
sie einen keilförmigen
Raum begrenzen, der zum Innenraum des Ofens hin enger wird.
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Damit
zwei Kühlplatten,
die über
ihre Anschlussstücke
zu verbinden sind, noch näher
zueinander angeordnet werden können,
hat das Anschlussstück
am Auslass von der Kantenseite des Plattenkörpers eine erste Krümmung in
der Mittelebene des Plattenkörpers
und danach eine zweite Krümmung
in einer Ebene, die senkrecht zu dieser Mittelebene des Plattenkörpers steht.
Das Anschlussstück
kann vorteilhafterweise aus einem 30°-Rohrbogen und einem 90°-Rohrbogen
bestehen, deren Mittellinien in zwei Ebenen liegen, die senkrecht
zueinander stehen. Zwei benachbarte Kühlplatten können dann in einer solchen
Weise über-
oder nebeneinander angeordnet sein, dass der Auslass eines Anschlussstücks in einer
Kantenseite der ersten Kühlplatte
und der Auslass eines Anschlussstücks in einer gegenüberliegenden
Kantenseite der zweiten Kühlplatte
axial einander gegenüberliegen, wobei
die erste Krümmung
eines gekrümmten
Anschlussstücks
der ersten Kühlplatte
in einer ersten Richtung und die erste Krümmung eines gekrümmten Anschlussstücks der
zweiten Kühlplatte
in der entgegengesetzten Richtung ausgerichtet ist. Bei dieser Ausführung definieren
die zweiten Krümmungen
der gekrümmten
Anschlussstücke
vorteilhafterweise parallele Krümmungsebenen,
wobei der Abstand dazwischen dem 1,1- bis 1,5-fachen des Rohrdurchmessers
der gekrümmten
Anschlussstücke entspricht.
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Ein
aus einem elastischen Material bestehender Stopfen, in dem sich
Durchlassöffnungen
für die
Anschlussenden befinden, ist vorteilhafterweise in eine im Ofenmantel
angeordnete Anschlussöffnung
eingesetzt. Dieser Stopfen hat vorteilhafterweise einen seitlichen
Sicherungsflansch, der zwischen Kühlplatten und Ofenmantel eingeklemmt
ist. Mindestens zwei Anschlussenden führen durch den Stopfen in einen
Anschlusskasten an einer Außenseite
des Ofenmantels, wo sie durch ein flexibles Anschlussmittel miteinander
verbunden sind. Ein Abschnitt des Anschlusskastens zwischen dem
Stopfen und dem flexiblen Anschlussmittel ist vorteilhafterweise
mit einem Schaumstoff-Dichtmaterial
abgedichtet, um die Abdichtung des Anschlusskastens relativ zum
Innenraum des Ofens zu verbessern. Darüber hinaus kann der Anschlusskasten
an seiner untersten Stelle ein Leckprüfventil aufweisen.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch auf Kühlplatten angewendet werden,
die mindestens einen Kühlkanal
aufweisen, der als eingegossenes Rohr ausgebildet ist (dies ist
beispielsweise bei den meisten Kühlplatten
der Fall, die aus Gusseisen bestehen). Bei diesen Kühlplatten
steht mindestens ein Ende des Rohrs von einer Kantenseite des Plattenkörpers vor
und bildet das Rohrbogen-Anschlussstück.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
werden nun bevorzugte Ausführungen der
Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1:
einen Längsschnitt
durch eine erste Ausführung
einer gekühlten
Ofenwand;
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2:
einen Längsschnitt
durch eine zweite Ausführung
einer gekühlten
Ofenwand;
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3:
eine Draufsicht einer ersten Kühlplattenanordnung
bei einer Ausführung
einer gekühlten Ofenwand;
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4:
eine Draufsicht einer zweiten Kühlplattenanordnung
bei einer Ausführung
einer gekühlten
Ofenwand;
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5:
eine Draufsicht einer dritten Kühlplattenanordnung
bei einer Ausführung
einer gekühlten Ofenwand;
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6:
einen Längsschnitt
durch eine dritte Ausführung
einer gekühlten
Ofenwand;
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7:
einen Längsschnitt
durch eine erste Variante der in 6 dargestellten
Ausführung;
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8:
einen Längsschnitt
durch eine zweite Variante der in 6 dargestellten
Ausführung;
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9:
einen Längsschnitt
durch eine dritte Variante der in 6 dargestellten
Ausführung;
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10:
einen Längsschnitt
durch eine vierte Ausführung
einer gekühlten
Ofenwand;
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11:
einen Längsschnitt
durch eine erste Variante der in 10 dargestellten
Ausführung;
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12:
einen Längsschnitt
durch eine fünfte Ausführung einer
gekühlten
Ofenwand;
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13:
einen Längsschnitt
wie in 6 mit weiteren Details;
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14:
eine Draufsicht eines Anschlusskastens, in dem Anschlussstücke von
zwei Kühlplatten miteinander
verbunden sind;
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15: eine Draufsicht einer Kühlplattenanordnung
mit Anschlusskästen
gemäß 14;
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16:
eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Ausführung eines
in einen Kühlkanal
einer Kühlplatte
einzusetzenden Turbulators; und
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17:
eine dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausführung eines
in einen Kühlkanal einer
Kühlplatte
einzusetzenden Turbulators.
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Beschreibung bevorzugter
Ausführungen
der Erfindung anhand der Zeichnungen
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Die
Ofenwand 10, die in den Zeichnungen zur Veranschaulichung
der Erfindung dargestellt ist, ist eine Hochofenwand, die durch
Kühlplatten
gekühlt wird.
In 1 und 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 12 einen
Ofenmantel. Man sieht an der Innenseite des Ofenmantels 12 ein
oberes Ende einer unteren Kühlplatte 14 und
ein unteres Ende einer oberen Kühlplatte 14'. Diese Kühlplatten 14, 14' sind durch
Gewindebolzen 16 am Ofenmantel 12 befestigt und
bilden eine gekühlte
Auskleidung der Innenseite des Ofenmantels 12. „D" kennzeichnet einen
vertikalen Abstand zwischen der oberen Kantenseite 18 der unteren
Kühlplatte 14 und
der unteren Kantenseite 18' der
oberen Kühlplatte 14'. Bei den in 1 und 2 dargestellten
Ausführungen
entspricht dieser Abstand „D" ungefähr dem Dreifachen
der Dicke „E" der Kühlplatten 14, 14'.
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Die
in 1 und 2 dargestellten Kühlplatten 14, 14' haben einen
massiven Kühlplattenkörper 20, 20', der aus Kupfer
oder einer Kupferlegierung besteht. Vertikale Kühlkanäle 22, 22' sind direkt in
diesem massiven Kühlplattenkörper 20, 20' angeordnet,
d.h., dass sie beispielsweise in das Grundmaterial des Kühlplattenkörpers 20, 20' eingegossen, eingebohrt
oder eingefräst
wurden. Diese Kühlkanäle 22, 22' sind als vertikale
Durchgangskanäle
ausgebildet, die parallel durch den Kühlplattenkörper 20, 20' verlaufen.
In 1 und 2 ist ersichtlich, dass der Kühlkanal 22 eine Öffnung 24 in
der oberen Kantenseite 18 der unteren Kühlplatte 14 bildet
und dass der Kühlkanal 22' eine Öffnung 24' in der unteren
Kantenseite 18' der
oberen Kühlplatte 14' bildet.
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Die
Bezugszeichen 26 und 26' kennzeichnen dickwandige 90°-Rohrbogen
aus Kupfer, die Anschlussstücke
der Kühlplatten 14, 14' bilden. Man sieht,
dass ein Ende 28 des unteren Rohrbogens 26 in
einer solchen Weise in die Öffnungen 24 eingeschweißt oder
eingelötet
ist, dass das zweite Ende 30 (auch als Anschlussende 30 bezeichnet)
des unteren Rohrbogens 26 einer im Ofenmantel 12 angeordneten
Anschlussöffnung 32 zugewandt
ist; und dass ein Ende 28' des
oberen Rohrbogens 26' in
einer solchen Weise in die Öffnungen 24' eingeschweißt oder eingelötet ist,
dass das zweite Ende 30' (auch
als Anschlussende 30' bezeichnet)
des oberen Rohrbogens 26' derselben
im Ofenmantel 12 angeordneten Anschlussöffnung 32 zugewandt
ist. Bei dieser Ausführung
befinden sich die beiden Rohrbogen 26 und 26' vertikal übereinander
im dem freien Raum, der zwischen der oberen Kantenseite 18 der
unteren Kühlplatte 14 und
der unteren Kantenseite 18' der oberen
Kühlplatte 14' ausgebildet
ist. Damit der freie Raum 34, in dem die Rohrbogen 26 und 26' positioniert
sind, relativ zum Innenraum des Ofens abgeschirmt wird, ist eine
Plattenverlängerung 36, 36' an der oberen
Kantenseite 18 der unteren Kühlplatte 14 und an
der unteren Kantenseite 18' der
oberen Kühlplatte 14' – in beiden
Fällen
zum Innenraum des Ofens hin – angeordnet.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführung ist der untere Rohrbogen 26 durch
einen Kompensationsrohrbogen 40 mit dem oberen Rohrbogen 26' verbunden,
wobei der Kompensationsrohrbogen 40 an die freien Enden 30, 30' der Rohrbogen 26, 26' angeschweißt ist.
Der Kompensationsrohrbogen 40 lässt das Kühlmedium (normalerweise Kühlwasser)
aus dem Kühlkanal 20 in
den Kühlkanal 20' laufen, wobei seine
Elastizität
in vertikaler Richtung temperaturbedingte Änderungen des Abstands „D" ausgleicht. Der Kompensationsrohrbogen 40 steht
in einen Anschlusskasten 42 vor, der an der Außenseite
des Ofenmantels 12 über
der Anschlussöffnung 32 des Ofenmantels 12 angeordnet
ist. Dieser Anschlusskasten 42 ist gasdicht mit dem Ofenmantel 12 verbunden
und durch einen abnehmbaren Blindflansch 44 ebenso gasdicht
verschlossen. Nach dem Abnehmen des Blindflansches 44 hat
man von der Außenseite
des Ofenmantels 12 aus direkten Zugang zum Kompensationsrohrbogen 40.
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Bei
der in 2 dargestellten Ausführung führen verlängerte Anschlussenden 46, 46' der Rohrbogen 26, 26' in abgedichteter
Weise aus dem Ofenmantel 12 heraus. Zu diesem Zweck ist
die Anschlussöffnung 32 des
Ofenmantels 12 durch ein Stutzenstück 48 abgedeckt, das
einen Durchlass 49, 49' für jedes Anschlussende 46, 46' bildet. Jedes
Anschlussende 46, 46' ist in diesem Fall durch einen
Rohrkompensator 50, 50' in abgedichteter Weise mit dem Stutzenstück 48 verbunden.
Die Rohrkompensatoren 50, 50' (in 2 sind Balgkompensatoren
dargestellt) müssen
so konstruiert sein, dass sie Seiten- und Winkelbewegungen der Anschlussenden 46, 46' absorbieren
können.
Ein gemeinsames Schutzgehäuse 52 umgibt
die zwei Rohrkompensatoren 50, 50'. Bei der in 2 dargestellten
Ausführung
sind die Anschlussenden 46, 46' beispielsweise durch eine Metallschlauchkupplung
(wie in 13 dargestellt) miteinander
verbunden (der Begriff „Metallschlauch" soll auch einen
metallisch verstärkten
Synthetikschlauch umfassen).
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3 zeigt
eine erste Kühlplattenanordnung an
der Innenseite des Ofenmantels 12. Die Kühlplatten 14, 14' sind vertikal
bündig übereinander
angeordnet, doch die Kühlplatten
zweier benachbarter Säulen
sind vertikal um die halbe Höhe
einer Kühlplatte
versetzt. Daher sind die Anschlussöffnungen 32 im Ofenmantel 12 ebenso
vertikal versetzt, so dass die Festigkeit des Ofenmantels 12 in
geringerem Maße
verringert wird. Dies ist insbesondere für die in der rechten Säule dargestellte
Konstruktionsvariante wichtig. In diesem Fall sind die Anschlussöffnung 132 im
Ofenmantel 12 und der Anschlusskasten 42 in einer
solchen Weise dimensioniert, dass eine Kühlplatte 14 nach dem
Abnehmen des Blindflansches 44 und Lösen der Rohranschlüsse vom Ofen
entfernt oder durch den Anschlusskasten 42 in den Ofen
eingeführt
werden kann.
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4 zeigt
eine zweite Anordnung der Kühlplatten 14, 14' an der Innenseite
des Ofenmantels 12. Diese Kühlplatten 14, 14' sind in Reihen übereinander
positioniert, doch die Kühlplatten
zweier benachbarter Reihen sind um die halbe Breite einer Kühlplatte
versetzt. Bei dieser Anordnung sind die oberen Rohrbogen 26,
die zur unteren Kühlplatte 14 gehören, in
jedem Fall mit den Rohrbogen 26' von zwei benachbarten oberen Kühlplatten 14' verbunden.
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5 zeigt
eine dritte Anordnung der Kühlplatten 14, 14' an der Innenseite
des Ofenmantels 12. Diese Kühlplatten 14 sind
ebenso in Reihen übereinander
positioniert, wobei die Kühlplatten,
die zu zwei benachbarten Reihen gehören, etwas versetzt sind. Man
sieht, dass die Enden 30 der zu den unteren Kühlplatten 14 gehörenden Rohrbogen 26 und
die Enden der zu den oberen Kühlplatten
gehörenden Rohrbogen 26' in einer Reihe
liegen. Demnach ist der vertikale Abstand „D" zwischen der oberen Kantenseite 18 einer
unteren Kühlplatte 14 und
der unteren Kantenseite 18' einer
oberen Kühlplatte 14' kleiner (und
entspricht nun ungefähr
dem Zweifachen der Dicke „E" der Kühlplatten 14, 14'). Bei den Kühlplatten der
linken Seite von 5 sind die Rohrbogen 26, 26' durch feste
Rohrsegmente 60 verbunden, die im Wesentlichen die Form
von Rennradlenkern aufweisen, um temperaturbedingte Bewegungen zwischen den
Kühlplatten
zu absorbieren. Bei den Kühlplatten der
rechten Seite von 5 sind die Rohrbogen 26, 26' durch Metallschläuche 62 verbunden.
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6 zeigt
eine weitere Ausführung
der gekühlten
Ofenwand. Bei dieser Ausführung
sind die zwei Kantenseiten 18, 18' der Kühlplatten 14, 14', aus denen
die gekrümmten
Anschlussstücke 26, 26' aus den Plattenkörpern 20, 20' herausführen, spiegelbildlich
zur Innenseite des Ofenmantels 12 hin abgeschrägt, so dass
sie einen keilförmigen
Raum 69 begrenzen, der zum Innenraum des Ofens hin enger wird.
Der Winkel α zwischen
der jeweiligen Rückseite der
Kühlplatte 14, 14' und der entsprechenden
Kantenseite 18, 18' liegt
vorteilhafterweise im Bereich von 105° bis 150° und beträgt vorzugsweise 120°. Die gekrümmten Anschlussstücke 26, 26' werden im keilförmigen Raum 69 im
Wesentlichen vor der Wärmestrahlung
aus dem Innenraum des Ofens abgeschirmt. Sie befinden sich sozusagen
im Schatten der Kanten der Kühlplatten 14, 14'. Ferner kann
der keilförmige
Raum 69 mit einem feuerfesten Material gefüllt sein,
wobei in diesem Fall aber die Verlängerung der Kühlplatten 14, 14' und deren Anschlussstücke nicht übermäßig behindert
werden dürfen.
Da die gekrümmten
Anschlussstücke 26, 26' jetzt relativ
gut vor Wärmestrahlung
geschützt
sind, können
sie beispielsweise auch aus Edelstahl bestehen. In diesem Zusammenhang
ist anzumerken, dass Rohrbogen aus Edelstahl bessere mechanische
Eigenschaften und niedrigere Preise als dickwandige Rohrbogen aus
Kupfer haben.
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7 zeigt
eine Modifikation der in 6 dargestellten Ausführung. Die
zwei Plattenkörper 20, 20' sind vertikal übereinander
an der Innenseite des Ofenmantels angeordnet. Die Kantenseite 18 des
unteren Plattenkörpers 20 hat
einen dem Innenraum des Ofens zugewandten nasenartigen Vorsprung 70, der
parallel zur gegenüberliegenden
Kantenseite 18' des
oberen Plattenkörpers 20' abgeschrägt ist,
so dass dieser nasenartige Vorsprung 70 und die Kantenseite 18' des oberen
Plattenkörpers 20' einen Zwischenraum 72 bilden,
der vom Innenraum des Ofens zur Innenseite des Ofenmantels 12 hin
ansteigt. Durch diesen Zwischenraum 72, der vom Innenraum des
Ofens zur Innenseite des Ofenmantels 12 hin ansteigt, ist
es beispielsweise für
sich absetzende Beschickung schwieriger, in den keilförmigen Raum 69 einzudringen.
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8 zeigt
eine Modifikation der in 7 dargestellten Ausführung. Die
Kantenseite 18' des oberen
Plattenkörpers 20' hat einen dem
Innenraum des Ofens zugewandten nasenartigen Vorsprung 70', der parallel
zur Kantenseite 18 des unteren Plattenkörpers 20 abgeschrägt ist,
so dass dieser nasenartige Vorsprung 70' und die Kantenseite 18 des
unteren Plattenkörpers 20 einen
Zwischenraum 72 bilden, der vom Innenraum des Ofens zur
Innenseite des Ofenmantels 12 hin abfällt. Durch diesen in Richtung
der Innenseite des Ofenmantels 12 abfallenden Zwischenraum 72 ist
es für
heiße
Gase schwieriger, in den keilförmigen
Raum 69 einzudringen.
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9 zeigt
eine weitere Modifikation der in 7 dargestellten
Ausführung.
In diesem Fall haben die zwei abgeschrägten Kantenseiten 18, 18' jeweils einen
dem Innenraum des Ofens zugewandten nasenartigen Vorsprung 70, 70', wobei die
nasenartigen Vorsprünge
einander überlappen.
In diesem Fall sind die beiden nasenartigen Vorsprünge 70, 70' durch einen
labyrinthartigen Zwischenraum 74 voneinander getrennt.
Durch Letzteren ist es für
heiße Gase
und sich absetzende Beschickung schwieriger, in den keilförmigen Raum 69 einzudringen.
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10 zeigt
eine weitere Ausführung
der gekühlten
Ofenwand. Die untere Kühlplatte 14 umfasst einen
Plattenkörper 20,
der aus Kupfer oder Stahl besteht. Die obere Kühlplatte 14' umfasst jedoch
einen Plattenkörper 20' aus Gusseisen,
in dem die Kühlkanäle als eingegossene
Rohre 76' ausgebildet
sind. Das Ende eines Rohrs 76' dieses Typs führt aus der Kantenseite 18' des Plattenkörpers 20' heraus, wo
es ein gekrümmtes
Anschlussstück 26' mit einem Anschlussende 30' bildet, das
durch die im Ofenmantel 12 angeordneten Anschlussöffnungen 32 verläuft. Es ist
anzumerken, dass die Kantenseite 18' vorne und hinten abgeschrägt ist,
wobei das gekrümmte
Anschlussstück 26' aus der hinten
abgeschrägten
Kantenseite austritt. Die Abschrägung
in Richtung des Innenraums des Ofens bewirkt einen besseren Übergang
zwischen der aus Gusseisen bestehenden Kühlplatte 14' und der dünneren Kühlplatte 14,
die aus Kupfer oder Stahl besteht.
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11 zeigt
eine Modifikation der in 10 dargestellten
Ausführung.
Bei dieser Ausführung
hat der aus Gusseisen bestehende obere Plattenkörper 20' ebenso wie die aus Kupfer oder
Stahl bestehende untere Kühlplatte 14 eine
Kantenseite 18',
die ausschließlich
an der Rückseite
abgeschrägt
ist. Da die beiden Vorderseiten der Plattenkörper 20 und 20' bündig sind,
ist der Zwischenraum zwischen der Rückseite des aus Kupfer oder
Stahl bestehenden Plattenkörpers 20 und
dem Ofenmantel 12 breiter als der Zwischenraum zwischen
der Rückseite
des aus Gusseisen bestehenden dickeren Plattenkörpers 20' und dem Ofenmantel 12.
Der Zwischenraum zwischen der Rückseite
des aus Kupfer oder Stahl bestehenden Plattenkörpers 20 und dem Ofenmantel 12 kann
aber beispielsweise durch eine Verengung im Ofenmantel (nicht dargestellt)
verkleinert werden.
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12 zeigt
eine weitere Ausführung
der gekühlten
Ofenwand. Die untere Kühlplatte 14 und
die obere Kühlplatte 14' umfassen einen
aus Gusseisen bestehenden Plattenkörper 20, 20', in dem die
Kühlkanäle als eingegossene
Rohre 76, 76' ausgebildet sind.
Die Kantenseite 18, 18' ist in jedem Fall teilweise an
der Rückseite
abgeschrägt,
wobei der Rohrbogen 26, 26' aus der nach hinten abgeschrägten Kantenseite
austritt.
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13 zeigt
eine Kühlplattenanordnung
wie in 6 mit weiteren Konstruktionsdetails. Man sieht,
dass ein Stopfen 80 mit Durchlassöffnungen für die Anschlussenden 30, 30' der gekrümmten Anschlussstücke 26, 26' in die Anschlussöffnung 32 im Ofenmantel 12 eingesetzt
wurde. Der Stopfen 80 besteht aus einem elastischen Material,
so dass er die freie Ausdehnung der Anschlussstücke 26, 26' und Kühlplatten 14, 14' nicht wesentlich
behindert. Er hat an seiner Kante einen umschließenden Sicherungsflansch 82,
der zwischen den Kühlplatten 14, 14' und dem Ofenmantel 12 eingeklemmt
ist. Die Anschlussenden 30, 30' führen durch die Durchlassöffnungen des
Stopfens 80 in den Anschlusskasten 42, wo sie durch
eine flexible Anschlussleitung 84 mit Schnellkupplungen 86, 86' miteinander
verbunden sind. Unmittelbar hinter dem Stopfen 80 ist ein
Teilabschnitt des Anschlusskastens 42 mit einem elastischen Schaumstoffmaterial 83 rings
um die Anschlussenden 30, 30' gefüllt. Das hintere Ende des Anschlusskastens 42,
das nicht mit Schaumstoff gefüllt
ist und in dem die Anschlussleitung 84 angeordnet ist,
ist an seiner untersten Stelle mit einem Leckprüfventil 88 versehen.
Im Falle eines Lecks in den Verbindungen zwischen den Anschlussstücken 26, 26' sammelt sich
Kühlwasser
im hinteren Ende des Anschlusskastens 42. Das Leckprüfventil 88 kann
dazu verwendet werden, den Anschlusskasten 42 auf Leckwasser zu
prüfen,
ohne dass der Blindflansch 44 des Anschlusskastens 42 geöffnet werden
muss.
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14 zeigt
eine Draufsicht eines Anschlusskastens 42, in dem mehrere
Anschlussstücke 26, 26' der zwei Kühlplatten 14, 14' miteinander
verbunden sind. Man sieht, dass jedes der gekrümmten Anschlussstücke 26, 26' am Ausgang
von der Kantenseite 18, 18' des Plattenkörpers 20, 20' zuerst eine
erste Krümmung 102, 102' in der Mittelebene
(= die Ebene, die parallel zur Zeichnungsebene liegt) des Plattenkörpers 20, 20' und dann eine
zweite Krümmung 104, 104' in einer Ebene
aufweist, die senkrecht zur Mittelebene des Plattenkörpers 20, 20' steht. Die
dargestellten Anschlussstücke 26, 26' bestehen beispielsweise
aus einem 30°-Rohrbogen und
einem 90°-Rohrbogen,
deren Mittellinien in zwei zueinander senkrechten Ebenen liegen.
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In 14 sind
die Kühlplatten 14, 14' in einer solchen
Weise übereinander
positioniert, dass der Auslasspunkt eines gekrümmten Anschlussstücks 26 in
einer Kantenseite 18 der ersten Kühlplatte 14 und der
Auslasspunkt eines gekrümmten
Anschlussstücks 26' in einer gegenüberliegenden
Kantenseite 18' der
zweiten Kühlplatte 14' axial einander
gegenüberliegen.
Die erste Krümmung 102 eines
gekrümmten
Anschlussstücks 26 der
ersten Kühlplatte 14 ist
nach rechts ausgerichtet. Im Gegensatz dazu ist die erste Krümmung 102' eines gekrümmten Anschlussstücks 26' der zweiten
Kühlplatte 14' nach links – d.h. in
entgegengesetzter Richtung – ausgerichtet.
Die Krümmungsebenen 106, 106' der zweiten Krümmungen 104, 104' liegen parallel
zueinander und haben einen Abstand „d" zwischen sich, der dem 1,1-bis 1,5-fachen des
Rohrdurchmessers der gekrümmten
Anschlussstücke
(26, 26')
entspricht. Es ist anzumerken, dass die doppelte Krümmung der Anschlussstücke 26, 26' ermöglicht,
dass die beiden Kühlplatten 14, 14' sehr nahe zusammen
angeordnet werden können.
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15 zeigt eine Kühlplattenanordnung mit Anschlusskästen 42 wie
in 14. Jeder dieser Anschlusskästen 42 kann dazu
verwendet werden, eine Kühlplatte 14, 14' einzubauen
oder zu entfernen. Man sieht, wie die Anschlusskästen 42 in Bezug auf die
Höhe versetzt
sind, um die Festigkeit des Ofenmantels 12 nicht übermäßig zu verringern.
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Es
versteht sich, dass man das Rohrbogen-Anschlussstück vorteilhafterweise
dazu verwenden kann, einen Turbulator in einem Kühlkanal der Kühlplatte
anzubringen. 16 und 17 zeigen mögliche Ausführungen
eines solchen Turbulators 200, 200'. Letzterer umfasst einen Turbulatorkörper 202, 202' und einen ringförmigen Befestigungsflansch 204, 204'. Der Turbulatorkörper 202, 202' ist axial in
den Kühlkanal
eingesetzt. Der ringförmige Befestigungsflansch 204, 204' lagert auf
einer Absatzfläche
in der Öffnung
des Kühlkanals
in der Kantenseite der Kühlplatte.
Er ist auf dieser Absatzfläche durch
das Anschlussstück
gesperrt, dessen Ende in diese Öffnung
eingesetzt ist, und durch eine Schweiß- oder Hartlötverbindung
abgedichtet mit der Kantenseite verbunden. Ein solcher Turbulator
erhöht
die Wirksamkeit der Wärmeübertragung,
indem dem Kühlfluid
im Kühlkanal
eine Quergeschwindigkeits-Komponente hinzugefügt wird.