DE8519778U1

DE8519778U1 - Kühlelement für Industrieöfen, insbesondere von Elektrolichtbogenöfen

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Publication number: DE8519778U1
Application number: DE19858519778
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1985-08-22

Description

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BEH/MO

Anmelder: Herbert Kühlmänh

Tippelsbergerstr. 39
463o Bochum

Kühlelement für Industrieöfen, insbesondere von Elektrolichtbogenofen

Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Kühlelement für die Wand, den Deckel oder die Abgasleitung von Industrieöfen, insbesondere von Elektrolichtbogen öfen, dessen Plattenkörper eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Stahlrohren aufweist, die an ihren Enden zu einem durchgehenden, mäanderförmigen Kühlmittelkanal verschweißt sind.

Bei nach dem Stande der Technik (DE-OS 28 54 3o6 ) bekannten Kühlelementen der genannten Art erfolgt die Verbindung zwischen den Enden benachbarter Stahlrohre durch eine bogenförmige Umlenkkappe, die auf die stirnseitigen Enden der zu verbindenden benachbarten Stahlrohre aufgeschweißt wird. Diese aufgeschweißten, bogenförmigen Umlenkkappen bilden nicht nur den Übergang des Kühlmittelkanales zwischen den Stahlrohren,

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sondern sind zugleich auch mechanische Verbindungselemente zwischen deh Stahlrohren Und tragen wesentlich zur Gestältfestigkeit des plattenförmigen Kühlelementes bei.

Die Schweißnähte bei derartigen KUhlelementen sind außerordentlich hoch belastet. Dies gilt insbesondere für diejenigen Schweißnähte, die auf der dem Innenraum des Ofens zugewandten Seite des Kühlelementes

Strahlungs- und Konvektionswärme des Ofens ausgesetzt und kommen von innen mit dem Kühlwasser in Berührung, so daß sich große Wärmespannungen in dem Material ergeben. Zu einer starken Belastung der Schweißnähte führen außerdem die häufig vorkommenden Temperaturveränderungen an der dem Innenraum des Ofens zugewandten Seite. Schließlich sind diese Schweißnähte - ebenso
wie die übrigen Schweißnähte des Kühlelementes starken mechanischen Spannungen ausgesetzt, die sich ergeben, wenn sich das Kühlelement durch ungleichmäßige Wärmedehnungen zu verformen sucht. Die damit verbundenen Spannungen führen zu einer Spannungsrißkorrosion an den Schweißnähten.

Die nach dem Stande der Technik bekannten Kühlelemente mit auf die stirnseitigen Enden der Rohre aufgeschweißten UmIentkappen haben den Nachteil, daß die den extremen Belastungen ausgesetzten Schweißnähte verhältnismäßig lang sind, so daß es oft zu Brüchen

QQ und Undichtigkeiten im Bereich der Schweißnähte kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Kühlelement der eingangs genannten Art ohne konstruktiven Mehraufwand im _a5 Hinblick auf die Dichtigkeit und Festigkeit zu verbessern.

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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Kuhlelement der eingangs genannten Art vor, daß die Stahlrohre in den miteinander verbundenen Endbereichen einander zugewandte Wandöffnungen

S aufweisen, die an ihren Rändern miteinander verschweißt sind und eine Durchtrittsöffnung zwischen den Stahlrohren bilden, und daß die stirnseitigen Öffnungen der Stahlrohre oberhalb der Wandöffnungen durch einen eingeschweißten Deckel verschlossen sind.

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Beim Kühlelement gemäß der Erfindung sind in besonders vorteilhafter Weise die dem Innenraum des Ofens zugewandten Schweißnähte erheblich kürzer als beim Stand der Technik. Auf der der Wärme direkt ausgesetzten Seite weist das plattenförmige KUhlelement gemäß der Erfindung nämlich nur noch die kurzen Schweißnähte zwischen den auf dieser Seite angeordneten Rändern der Wandöffnungen auf. Diese Verhältnismäßig kurzen Schweißnähte liegen zudem in Vertiefungen zwischen den benachbarten Stahlrohren, so daß sich über diesen Schweißnähten Schutzschichten aus Schlacke, Staub oder dergleichen bilden können. Die Schweißnähte für den Verschluß der Stirnseiten Öffnungen der Stahlrohre liegen bei dem plattenförmigen Kühlelement gemäß der Erfindung vollständig geschützt, weil der Deckel in die stirnseitigen Öffnungen der Stahlrohre eingeschweißt ist. Durch die geschützte Anordnung dieser Schweißnähte ergibt sich außerdem eine besonders stabile Verbindung zwischen

30· den benachbarten Stahlrohren. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die Länge der Schweißnähte insgesamt gegenüber der nach dem Stande der Technik bekannten Schweißkonstruktion kürzer ist, so daß sich insgesamt weniger Schwachstellen ergeben.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Kühlelementes ge-

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maß der Erfindung Sieht Vor, daß der in die ßtirn-

seitigen Öffnungen der benachbarten Stahlrohre eingeschweißte Deckel als gebogenes Umlenkstück aüsgebildet ist. Hierdurch Wird vermieden» daß sich im Umlenkbereich des Kühlmitte lkanales schlecht durchspülte Zwickel ergeben, in denen sich unerwünschte AblagerungRn festsetzen können.

Um eine ausreichend stabile Verbindung zwischen den *ö benachbarten Rohren zu schaffen, hat der Deckel

Zweckmäßig die gleiche Wandstärke wie die Stahlrohre.
Gegebenenfalls können die Ränder der Wandöffnungen in Richtung auf das benachbarte Stahlrohr derart aufgebogen sein, daß sich zwischen den benachbarten parallelen Stahlrohren im Längenbereich der Stahlrohre ein Abstand ergibt. Ein so ausgebildetes Kühlelement hat bei gleicher Länge der Stahlrohre eine größere Flächenerstreckung und ist weniger empfindlieh gegen die beim Einsatz unvermeidbaren Wärmeverformungen der Stahlrohre.

Im zuletzt genannten Fall sind bei Abständen von über Io bis 25 mm zwischen den Stahlrohren zweckmäßig elastische Abstandhalter angeordnet, die dem plattenförmigen Kühlelement eine ausreichende Gestaltfestigkeit geben ohne die unvermeidbaren Wärmeverformungen der Stahlrohre zu beeinträchtigen.

Die elastischen Abstandhalter sind zweckmäßig auf der der Wärmebelästung abgewandten Seite des Kühlelementes ausgeordnet und mit den Stahlrohren verschweißt. Hierdurch liegen auch diese Schweißverbindungen verhältnismäßig gut geschützt. Die elastischen Abstandhalter behalten aufgrund der geschützten Anordnung für lange Zeit ihre elastischen Eigenschaften.

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Weiterhin sind zweckmäßig auf der der Wärmebelastung abgewandten Seite des Kühlelementes Abdeckbleche angeordnet, welche nur mit den Abstandhaltern verschweißt sind. Diese Abdeckbleche bilden zusammen mit den Stahlrohren eine weitestgehend geschlossene Fläche, die jedoch die Bewegungsfreiheit der Stahlrohre bei deren unvermeidbaren Wärmedehnungen und Abkühlungsschrumpfungen nicht behindert.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: |t^;'

Fig. 1 einen Schnitt entlang der |

Linie I - I in Fig. 2 durch |

den Verbindungsbereich zweier

benachbarter Stahlrohre eines ^!

Kühlelementes gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsfο rm;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der

Linie II - II in Fig. 1; I

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Kühl- I

elementes gemäß der Erfin- ' |

dung in einer zweiten Aus- §

führungsform; |

Fig. 4 einen Schnitt entlang der · Linie IV - IV in Fig. 3.

In der Zeichnung sind die parallel zueinander angeordneten Stahlrohre des Kühlelementes mit dem Bezugsaeichen 1 bezeichnet. Mehrere solche Stahlrohre 1 sind an ihren Enden derart miteinander verbunden, daß sich ein plattenförmiges KUhlelement ergibt (vergl. Fig. 3), welches einen von den Stahlrohren 1 gebilde-

ten, mäanderförmig verlaufenden Kuhlmittelkanal aufweist. Das diesen KUhlmittelkanal durchströmende Wasser ist durch Pfeile 2 angedeutet. Das aus den Stahlrohren 1 gebildete KUhlelement kann als ebene oder gewölbte Platte ausgebildet sein, je nachdem, ob die

zu kühlende Wand eben oder gewölbt ausgebildet ist.

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* Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich
ist, sind die benachbarten, miteinander verbundenen Stahlrohre 1 in ihren Endbereichen miteinander zugewandten Wandöffnungen 3 versehen, die an ihren Rändern durch Schweißnähte 4 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise bilden die beiden Wandöffnungen 3 in den benachbarten Stahlrohren 1 eine Durchtrittsöffnung für das Kühlwasser 2. Die stirnseitigen
Öffnungen der beiden benachbarten, miteinander verbundenen Stahlrohre sind oberhalb der Wandöffnungen durch einen eingeschweißten Deckel 5 abgedeckt, der zugleich als Verbindungselement zwischen den beiden benachbarten Stahlrohren 1 dient. Dieser Deckel ist
zweckmäßig als gebogenes Umlenkstück ausgebildet und hat etwa die gleiche Wandstärke wie die Stahlrohre 1. Dadurch, daß dieser Deckel 5 in die stirnseitigen Öffnungen der beiden benachbarten Stahlrohre 1 eingeschweißt ist, sind die den Deckel 5 festlegenden
Schweißnähte 6 durch die Wandungen der Stahlrohre 1 weitestgehend geschützt. Einer starken Wärmebelastung sind lediglich die kurzen Schweißnähte 4 zwischen den Rändern der Wandöffnungen 3 auf der dem Ofeninnenraum zugewandten Seite des Kühlelementes ausgesetzt. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind diese kurzen Schweißnähte 4 in der Vertiefung zwischen den benachbarten Stahlrohren 1 angeordnet. Diese Vertiefung setzt sich im Betrieb mit Schlacke oder Staub zu, so daß auch die Schweißnähte 4 in gewissem Umfange gegen extreme Wärmebelastungen geschützt sind.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 sind die Ränder der Wandöffnungen 3 in Richtung auf das benachbarte Stahlrohr derart aufgebogen, daß sich zwischen den benachbarten parallelen Stahlrohren 1 in Längsrichtung der Stahlrohre 1 ein Abstand von Vorzugs-

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weise Io bis 25 mm ergibt. Zwischen diese in Abstand zueinander angeordneten Stahlrohre 1 sind elastische Abstandhalter 7 eingeschweißt, die

in Längsrichtung der Stahlrohre 1 ebenfalls mit Abstand zueinander angeordnet sind. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, befinden sich die Abstandhalter 7 nur auf der dem Innenraum des Ofen abgewandten Seite des Kühlelementes. Die elastischen Abstandhalter 7
stabilisieren das mäanderförmig verlaufende Kühlrohr zu einem plattenförmigen Kühlelement, sind aber gegen unterschiedliche Wärmedehnungen der einzelnen Stahlrohre 1 weitgehend unempfindlich, weil sie elastisch nachgeben können. An den elastischen Abstandhaltern 7 können gegebenenfalls Abdeckbleche 8 befestigt

sein, die die Spalte zwischen den Stahlrohren H abdecken ohne das Kühlelement in seiner Flächenerstreckung unzulässig zu versteifen. Das plattenförm'ge Kühlelement gemäß der Erfindung bleibt also in seiner Ers-reckungsebene weitgehend verformbar, so daß die unv-rmeidbar auftretenden Wärmedehnungen der Stahlrohre 1 ausgeglichen werden können.

Ansprüche

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Claims

IC Schutzansprüche

1. Plattenförmiges Kühlelement
für die Wand, den Deckel oder die Abgasleitung von Industrieöfen, insbesondere von Elektrolichtbogenofen, dessen Plattenkörper eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Stahlrohren aufweist, die an ihren Enden zu einem durchgehenden, mäanderförmigen Kühlmittelkanal verschweißt sind,

dadurch geekenn zeichnet, daß die Stahlrohre (1) in den miteinander verbundenen Endbereichen einander zugewandte Wandöffnungen (3) aufweisen, die an ihren Rändern, miteinander verschweißt sind und eine Durchtrittsöffnung zwischen den Stahlrohren (1) bilden, und daß die stirnseitigen Öffnungen der Stahlrohre (1) oberhalb der Wandöffnungen (3) "durch einen eingeschweißten Deckel (5) verschlossen sind.

2. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die stirnseitigen Öffnungen der Stahlrohre (1) eingeschweißte Deckel (5) als gebogenes Umlenkstück ausgebildet ist.

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3. KUhlelement nach den Ansprüchen 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) die

'' gleiche Wandstärke wie die Stahlrohre (1) hat.

4. Kühlelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

, die Ränder der Wandöffnungen (3) in Richtung auf das

benachbarte Stahlrohr (1) derart aufgebogen sind, daß sich zwischen den benachbarten parallelen Stahlrohren

(1) im Längenbereich der Stahlrohre (1) ein Abstand ergibt.

5. Kühlelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abständen von über Io bis 25 mm zwischen den Stahlrohren (1) elastische Abstandhalter (7) angeordnet sind.

6. Kühlelement nach Anspruch 5, dadurch

■ gekennzeichnet, daß die Abtandhalter (7) auf der der

f 20 Wärmebelastung abgewandten Seiten des Kühlelementes

angeordnet sind und mit den Stahlrohren (1) verschweißt sind.

7. Kühlelement nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß auf der der Wärmebelastung abgewandten Seite des Kühlelementes Abdeckbleche (8) aogeerrdnet sind, welche mit den Abstandhaltern (7) verschweißt sind.

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