-
Mit Rohren ausgestatteter Erhitzer Die Erfindung bezieht sich auf
mit Rohren ausgestattete Erhitzer, in denen Gas oder Dampf während des Durchströmens
durch zwischen gemeinsamen Verteiler- und Sammelkammern sich erstreckende Rohre
erhitzt wird, die im wesentlichen senkrecht in einer Wärmeaustauschkammer angeordnet
sind, die mit Ein- und Auslässen für das Wärme abgebende Medium ausgestattet ist.
Die Erfindung befaßt sich besonders mit solchen Erhitzern, in denen die Wärme vorwiegend
oder vollständig durch Strahlung der Heizgase und der Wandungen der Wärmeaustauschkammer,
im besonderen auf der Gaseinlaßseite auf die Rohre übertragen wird.
-
In Fällen, in denen Gase oder Dämpfe auf sehr hohe Temperaturen erhitzt
werden müssen, sind die Wärme übertragenden Oberflächen durch die hocherhitzten
Heizgase stark beansprucht, weil Gase und Dämpfe eine verhältnismäßig niedrige Wärmeaufnahmefähigkeit
im Vergleich zu Flüssigkeiten besitzen, die auf Grund der ihnen gewöhnlich eigenen
höheren spezifischen Wärme große Wärmemengen durch Verdampfung aufzunehmen vermögen.
Obschon moderne Erhitzer im Hinblick hierauf so entwickelt werden, daß die Beanspruchungen
in weitem Umfang gemildert werden, kann es vorkommen, da,ß einzelne Rohre von der
Hitze so stark angegriffen werden, daß sie ausgetauscht werden müssen.
-
Gemäß der Erfindung wird ein mit Rohren ausgestatteter Erhitzer vorgeschlagen,
bei dem die einzelnen Rohre sehr hohe Temperaturen auszuhalten vermögen und bei
dem -große Temperaturschwankungen und sich daraus ergebende Wärmedehnungen einen
ungünstigen Einfluß weder auf die Rohre selbst noch auf die Konstruktionsteile ausüben,
mit denen die Rohre verbunden sind oder zusammenwirken. Weiterhin gehört zur Erfindung,
daß
die voneinander getrennten Rohre einzeln- in der Senkrechten und im Verhältnis zur
Wärmeaustauschkammer auch in der Horizontalen beweglich sind. Die Teile der Rohre,
die-innerhalb der Wärmeaustauschkammer angeordnet sind, sollen mit einer glatten
Oberfläche versehen sein und keine Lötstellen oder Verbindungen aufweisen. Demzufolge
können die Rohre verhältnismäßig leicht gelöst und aus dem Erhitzer zu Reparaturzwecken
herausgenommen oder durch neue ersetzt werden, was vorzugsweise auch während der
Arbeitsgänge und bei hohen Rohrtemperaturen, z. B. bei Soo bis iooo° C und mehr,
möglich sein muß, so daß auch die Erprobung verschiedenen Rohrmaterials ermöglicht
wird, um das bestgeeignetste für einen bestimmten Erhitzer herausfinden zu können.
Es gehört außerdem zur Erfindung; einen Erhitzer vorgeschlagen zu haben, in dem
die Rohre durch ein zwischenzeitliches Anheben und Aufstoßen von Ruß gereinigt weirden
können.
-
Die vorgenannten und andere wertvolle Vorteile, die offensichtlich
auf die Art der Verbindung der Rohre mit der Verteiler- und Sammelkammer des Erhitzers
beruhen, werden in der nachfolgenden Beschreibung aufgezeigt und bestehen im wesentlichen
in einer beweglichen Rohrleitung. Die Art der beweglichen Rohrleitung ist abhängig
von der Temperatur der durch sie hindurchgehenden Medien. So kann es unter Umständen
möglich sein, auf der Einlaßseite wärmeempfindliche Materialien zu verwenden, wie
z. B. Gummi, Segeltuch od. dgl., vorausgesetzt, daß das durchströmende Medium nur
uniwesentlich vorgewärmt ist. .An der Auslaß-Seite oder an anderen Stellen muß den
hohen Temperaturen durch die Verwendung temperaturwiderstandsfähigen Materials Rechnung
getragen werden, und für diesen Zweck sollen die bekannten beweglichen Metallschläuche
Verwendung finden.
-
Die Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben, nach denen die Erfindung in die
Praxis übertragen werdentann, die aber den Umtang ,der Erfindung nicht einschränken.
-
Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch einen Erhitzer nach der Erfindung;
Fig. 2 und 3 zeigen im Schnitt zwei elastische Aufhängungsarten für die Rohre; Fig.
4, 5 und 6 zeigen im Schnitt Ausführungsbeispiele zweier untereinander verbundener
Rohre, die in Fig. 5 und 6 U-förmig gebogen sind, und Fig. 7 zeigt ein Detail .der
Fig. i in vergrößertem Maßstab. -Eine aufrecht stehende Wärmeaustauschkammer oder
ein -schacht i wird von umfassenden Wandungen 2 gebildet, die eine hochfeuerfeste
Auskleidung 3 und einen äußeren Mantel 4 besitzen. Vorteilhafterweise wird auch
eine Isolierschicht 5 vorgesehen. Die Wandungen stützen sich senkrecht auf eine
Bodenplatte 12, die durch Stützen io verstärkt ist und auf einem ringförmigen T-Eisenträger
i i ruht. Die Kammer i besitzt einen Einlaß 6, durch den das im Brenner 7 erzeugte
Verbrennungsgas einströmt, und einen Auslaß 14 am Boden, der in den Zug 15 übergeht.
Der Brenner kann fehlen, wenn die heißen Gase aus einer anderen Quelle bezogen werden
können. Rund um die Auslaßöffnung ist ein -Boden aus hochfeuerfestem Material angeordnet,
der mit einer Lage 18 hochfeuerfester Körner oder Kies bedeckt ist. Wenn der Boden
mit diesen hochfeuerfesten Materialien bedeckt ist, braucht er selbst keine hochfeuerfesten
Eigenschaften zu haben. Die Wandungen erstrecken sich am oberen Ende des Erhitzers
leicht einwärts und bilden so den äußeren Rand i9 des Gewölbes. In der Mitte des
Gewölbes ist die Kammer durch ein nach oben aufragendes Gewölbe 21 verlängert, das
am Träger 23 mit Hilfe von im Gewölbe verankerten Stäben 24 getragen wird. Der Träger
23 ruht auf der umlaufenden Platte 25, die auf der Kopfplatte der Wandung 2, angeordnet
ist. Das Gewölbe besteht gleichfalls aus hochfeuerfestem Material und ist mit einer
Isolierschicht 27 verkleidet. In der Mitte des Gewölbes ist eine Öffnung 28 vorgesehen,
die den aus zylindrisch geformten hochfeuerfesten Wandungen 29 gebildeten senkrechten
Einlaß 6 aufnimmt, der vom Träger 23 getragen wird. Der Auslaß 14 besteht gleichfalls
aus hochfeuerfesten Wandungen 31.
-
In der Zeichnung ist der Gaseinlaß am Kopf des Erhitzers angeordnet,
aber es ist auch möglich, das betreffende-Medium durch den Boden ein- und am Kopfende
ausströmen zu lassen.
-
In runden Öffnungen 33 des Gewölbes und Öffnungen 35 des Bodens werden
die geraden Rohre 37 senkrecht mit Hilfe von an ihren Enden angeordneten Ringen
38 getragen, die beispielsweise aufgeschrumpft oder einfach aufgeschweißt sein können.
Wie aus der Fig. 7 zu entnehmen ist, ruhen die Rirlge 38 auf den Platten 39, die
ihrerseits wiederum auf den am Träger 23 befestigten Stützen 40 ruhen und, z. B.
festgeschweißt sein können. Am Kopfende ist das Rohr mit einem beweglichen Metallschlauch
43 an dem durch Schweißung 42 befestigten Krümmer 43 versehen, und der Metallschlauch
steht in gleicher Weise mit einem Krümmer 46 in Verbindung, der in eine Öffnung
44 der oberen Kammer 45 reicht, die vorzugsweise als Verteilerkammer ausgebildet
sein kann. Am Boden ist das Rohr entsprechend mit der unteren Kammer 52 mit Hilfe
des Schlauches 47 und der Krümmer 48, 49 und der Schweißstelle 5o verbunden. Der
Schlauch kann natürlich auch mit Schlauchklammern befestigt werden, wie in den Fig.
2 bis 6 dargestellt.
-
Die Öffnungen 33 und 35 müssen weit genug sein, daß die Rohre in thermisch
ausgedehntem Zustand herauszunehmen sind und auch seitlich ein wenig bewegt werden
können. Zum Abdichten der Öffnungen sind Platten 39 am Kopfende und Platten 2o am
Bodenende vorgesehen, die so viel Spiel aufweisen, daß die Rohre senkrecht durch
die Öffnungen der Platten bewegt werden können. Über den Platten liegende Isolierkörner
oder -kies vervollständigen die Dichtung.
-
Die obere Kammer 45 ist auf den Isoliersteinen 53 angeordnet, die
von einer ringförmigen Platte 54
getragen werden, die ihrerseits
auf dem Träger 23 ruht. Wenn es vorteilhaft erscheint, mag die Kammer auch mitten
über den Rohren, vorzugsweise auf dem Träger 23, angeordnet werden. Um die Rohre
jedoch einzeln zum Herausziehen beweglich zu halten, wird die Kammer 4.5 vorteilhafterweise
seitlich von der Erstreckungsrichtung der Rohre angeordnet. Die untere Kammer 52
kann genau unter den Rohren 37 angeordnet sein, aber es ist gelegentlich vorteilhaft,
daß die Rohre durch die Rohröffnungen 35 auch von unten leicht zugänglich sind,
und es wird richtiger sein, wie dargestellt, auch die untere Kammer seitwärts der
Erstreckungsrichtung der Rohre anzuordnen. Das sollte dann die Regel sein, wenn
der Erhitzer aus bestimmten Gründen so aufgestellt wurde, daß die Rohre nicht nach
oben herausgenommen werden können, sondern nach unten herausgezogen werden müssen.
-
Wenn ein Rohr ausgewechselt werden muß, braucht man es nur mit einem
Gasbrenner in der Nähe der Schweißnaht 42 bzw. 5o abzuschneiden oder die Schlauchklammern
zu lösen, was möglichst aber erst dann vorgenommen werden sollte, wenn die nicht
gezeichneten Ventile oder Schieber geschlossen sind, und dann kann das Rohr aus
dem Erhitzer herausgezogen werden, vorausgesetzt, daß die Öffnungen 33 bzw. 35 weit
genug gehalten wurden. Vorzugsweise sind diese Öffnungen etwa 2 bis 3 mm weiter
als der äußere Durchmesser der Rohre. Die Lage 18 aus Kies soll außerdem dazu dienen,
einer Befestigung des Rohres am Boden durch zusammengesinterte Asche vorzubeugen,
denn eine Lage gesinterter Asche auf der Oberfläche der Lage 18 wird leicht zerbröckeln,
wenn eines der Rohre angehoben wird.
-
Die Rohre sollen untereinander reihen- oder ringförmig. vorzugsweise
mit einem Abstand von einem ;halben bis vier Rohrdurchmesser, angeordnet werden.
Die Kopfkammern können in entsprechende Abschnitte unterteilt und zusammengesetzt
sein, so daß sie nötigenfalls um den Einlaß 6 bzw. den Auslaß 14. des Erhitzers
beweglich sind.
-
In den Ausführungsformen nach Fig.2 und 3 der Erfindung ist das Rohr
37 an einer Feder 65 oder an einem Gegengewicht 75 aufgehängt. In der ersten Darstellung
ist die Feder 65 in einem Bogen 66 eingehängt, der am Rohr mit einem Ring 67 angeordnet
und angeschweißt sein kann, während die Feder andererseits in einen Haken 68 des
Gewölbes 69 eingehängt wird. In der anderen Darstellung ist der Bogen 66 mit dem
einen Ende des Drahtes 71 verbunden, der über eine Rolle 73 läuft, die in einer
in dem Gewölbe 69 befestigten Konsole 74 drehbar gelagert ist und an deren anderem
Ende das Gegengewicht 75 'hängt. Der bewegliche Schlauch ,43 ist in diesen Fällen
mit Hilfe von Schlauchklammern 70 mit dem Rohr verbunden.
-
In gewissen Fällen mag es gelegentlich vorteilhaft sein, das Wärme
aufnehmende Medium zweimal durch die Wärmeaustauschkammer zu leiten, und zwar einmal
abwärts und einmal aufwärts, wobei sowohl die Verteilerkammern wie auch die Sammelkammern
am Kopfteil angeordnet sind. In den Fig.4 bis 6 sind drei Ausführungsformen dieser
Anordnung dargestellt.
-
In Fig. 4. reichen zwei Rohre 37 in der vorgeschriebenen Weise durch
die Öffnungen 33 im Gewölbe 19 und durch Öffnungen 35 im Boden 17, wobei die Rohre
von den Ringen 38 mit den Platten 39 getragen werden. Das eine Rohr ist mit der
Kammer 45 mit Hilfe eines starren Rohrkrümmers 77, der am Rohr mit Flanschen 79
befestigt ist, verbunden. Das andere Rohr ist mit der Kammer 52 mit Hilfe des Metallschlauches
.47 verbunden. Die beiden Rohre sind untereinander an ihren unteren Enden durch
den beweglichen Schlauch 81 verbunden. Weil sich das Mauerwerk gewöhnlich unterschiedlich
ausdehnt, ist es vorteilhaft, den verbundenen starren Rohrkrümmer 77 unter Umständen
durch einen beweglichen zu ersetzen.
-
In Abänderung der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform kann ein
U-förmig gebogenes Rohr verwendet werden, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, wobei
der U-förmige Krümmer am Rohr vorteilhafterweise in der Austauschkammer angeordnet
und nötigenfalls gegen Ausstrahlungen besonders geschützt wird. Die Öffnung im Gewölbe
mu.ß selbstverständlich so ausgebildet sein, daß das Doppelrohr durch sie herausgezogen
werden kann. Aus diesem Grund ist eine längliche Öffnung 85 vorgesehen. Zwischen
den Rohrschenkeln wird die Öffnung mit einem Stopfen 87 während der Tätigkeit des
Erhitzens verschlossen.
-
Wenn Doppelrohre dieser Art verwendet werden, sollte die Gesamtanordnung
der Rohre im Verhältnis zum Erhitzer radial getroffen werden und in einem größeren
oder kleineren Winkel, z. B. im rechten Winkel, zu einer radialen Ebene des Erhitzers
verlaufen, in dem auch der Wärmeaustausch stattfindet. Da die Bedingungen so gleichmäßig
als möglich sein sollen, ist es vorteilhaft, die Gesamtanordnung im wesentlichen
radial vorzusehen. Um die unterschiedliche Ausdehnung der zwei Schenkel des Rohres
aufzunehmen, kann es vorteilhaft sein, den einen Schenkel elastisch aufzuhängen,
z. B. in einer in den Fig. 2 und 3 dargestellten Art. Eine solche Aufhängung ist
in Fig. 6 aufgezeigt.
-
Wenn die Rohre von Ruß od. dgl. gereinigt werden sollen, ist es nur
notwendig, sie von Hand oder mechanisch 1 oder 2 cm anzuheben und dann frei fallen
zu lassen. Gewisse Arten von Schläuchen sind aber so steif, daß das Rohr zu langsam
zurückrutscht, um die Reinigung zu bewirken. Aus diesem Grunde kann eine Feder 57
(Fig. 7) vorgesehen werden. Die Feder umgibt das Rohr und liegt einerseits am Ring
38 an, der am Rohr selbst befestigt ist, und stößt andererseits an. den Ring 58,
der am Träger 23 angeordnet ist, so daß das Rohr abwärts gedrückt wird, wenn die
Feder durch das Anheben des Hebels 6o zusammengedrückt wird, der um einen Stab 61
drehbar ist. Der Hebel 6o besitzt einen Sperrhalsen 62, der drehbar an ihm befestigt
ist und normalerweise auf einer Nase 63 rastet, so daß beim Anheben der Kopfteil
des Sperrhakens an einem Ansatz 6.1, der starr am
Rohr befestigt
ist, angreift. Die zusammenwirkenden Teile des Sperrhakens 62 und des Ansatzes 64
sind so bemessen, daß beim Anheben des Hebels 6o der Sperrhaken 62 vom Ansatz 64
abgleitet. Das Rohr wird dadurch freigegeben und fällt unter dem Druck der Feder
57 zurück bis .auf den Ring 38 der Aufschlagplatte 39, wobei es einen Stoß
erhält.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
So gehört es in den Umfang der Erfindung, die Rohre unmittelbar mit der unteren
Kammer zu verbinden, die auch innerhalb der Wärmeaustauschkammer angeordnet sein
kann. Um einen Preßdruck in den Rohren zu vermeiden, kann in solchen Fällen die
untere Kammer frei an den Rohren aufgehängt werden, so daß diese nur der Zugbeanspruchung
ausgesetzt sind, die sie besser ertragen als einen Zusammenpressungsdruck.