EP0534104B1 - Mantelstrahlheizrohr - Google Patents

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EP0534104B1
EP0534104B1 EP92113411A EP92113411A EP0534104B1 EP 0534104 B1 EP0534104 B1 EP 0534104B1 EP 92113411 A EP92113411 A EP 92113411A EP 92113411 A EP92113411 A EP 92113411A EP 0534104 B1 EP0534104 B1 EP 0534104B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
radiant heater
heater according
jacketed jet
jacketed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92113411A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0534104A3 (en
EP0534104A2 (de
Inventor
Joachim Dr.-Ing. Wünning
Joachim G. Dipl.-Ing. Wünning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WS Warmeprozesstechnik GmbH
Original Assignee
WS Warmeprozesstechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by WS Warmeprozesstechnik GmbH filed Critical WS Warmeprozesstechnik GmbH
Publication of EP0534104A2 publication Critical patent/EP0534104A2/de
Publication of EP0534104A3 publication Critical patent/EP0534104A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0534104B1 publication Critical patent/EP0534104B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube

Definitions

  • the invention relates to a jacket radiant tube, in particular for heating furnace rooms of industrial furnaces, with a jacket tube and a flame tube arranged therein, to which a burner is assigned at one end, and which is composed of butt-lined pipe sections and has continuous exhaust gas ducts which enter into between the jacket tube and the flame tube formed ring channel, wherein the flame tube is centered with associated spacing means with respect to the jacket tube.
  • the flame tube made up of several in succession arranged to assemble hollow cylindrical ceramic parts that interlock positively and cemented together.
  • Such flame tubes are difficult to manufacture and are sensitive to the deflections that inevitably occur during operation.
  • the ceramic flame tube is likewise composed of pipe pieces or circular ring parts, of which the end ring part adjoining the end pipe wall is provided with radial exhaust gas passages and, like the other circular ring parts, is provided with radial spacing ribs on the outer surface.
  • the object of the invention is therefore to remedy this situation and to provide a jacket radiant tube in which, with a simple shape of the flame tube and its parts, maximum flow cross sections are provided for the exhaust gas circulation and simple measures can be used to achieve appropriate flow guidance of the gas circulation.
  • the jacket-type radiant tube mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the pipe sections which are lined up are connected to one another by brackets.
  • brackets ensure an exact mutual assignment of the pipe sections, which is retained even under operating conditions.
  • the clips are consistently attached to the outside of the pipe sections, although for special embodiments it would also be conceivable to use internal clips.
  • the brackets can be designed to act as a spacing means, which offers an optimal possibility of adaptation to variable jacket tube diameters with unchanged flame tube dimensions.
  • at least two pipe sections can be arranged at an axial distance from one another, forming a slot acting as an exhaust gas duct.
  • Such slots of larger width which are deliberately chosen by corresponding arrangements of the design of the clips, thus allow the temperature distribution and the circulating flow to be influenced favorably.
  • the overtemperature ranges which usually occur in the region of the flow reversal when the flame tube is closed can largely be avoided in this way.
  • At least a part of the pipe sections can carry projections which enlarge the heat-dissipating surface and which, for example, can be rib-shaped. This increase in the heat transfer area and the resulting increased turbulence of the exhaust gas flow can improve the heat transfer in certain areas.
  • the Brackets designed in the manner of tabs, which are connected to the pipe pieces by means of positive locking means.
  • These holding means can have bolt-like holding elements which are inserted into corresponding holes in the wall of the pipe sections and / or the tabs. It has proven to be advantageous if the bolt-shaped mounting elements each have a widened head part, and they can simultaneously serve to center the flame tube in the jacket tube. For example, by appropriate dimensioning of the head part, it can also be adapted to the inside diameter of the respective casing tube.
  • the pipe sections, the clamps and their holding means can at least partially consist of ceramic material. They can be produced in a simple form, which also applies if the pipe pieces and / or the clamps and / or their holding means are made of a heat-resistant metal, for example in the form of a special alloy.
  • the jacket radiant tube shown in the drawing is used in particular for heating furnace rooms in industrial furnaces. It has a cylindrical barbell tube 1 which is closed at one end at 2 and which is inserted in the region of its other end in a sealed manner into the wall of an oven chamber (not shown) which is indicated at 3.
  • a cylindrical coaxial flame tube 4 is arranged in the jacket tube and, with the inner wall of the jacket tube 1, delimits an annular channel 5 which is continuous over the axial length and opens into an exhaust gas collecting chamber 6 (FIG. 1), which in the area of a closure piece 7 closing the jacket tube 1 is arranged. From the exhaust gas collecting space 6 there is an exhaust pipe 8, via which the exhaust gas arising during the combustion is discharged.
  • a burner is arranged coaxially to the flame tube 4 and has a combustion chamber 10 which projects into the flame tube 4 and is provided with a burner nozzle, indicated at 11, through which the flame enters the flame tube 4.
  • the combustion chamber 10 is followed by an air guide cylinder for the combustion air, which is introduced into the air guide cylinder 12 via a feed pipe 13.
  • the fuel is supplied through a coaxial fuel lance 14 which opens into the combustion chamber and is connected to a fuel supply nozzle 15.
  • the cylindrical flame tube 4 which is at some distance from the jacket pipe end wall 2, is composed of individual cylindrical, preferably ceramic pipe pieces 16 which are butted together.
  • the pipe sections 16 have the same inside and outside diameters; their axial length can be different.
  • the pipe sections 16 are each provided with a chamfer or bevel 17 or 18, which are formed all around and are arranged on one pipe section end - at 17 - on the outside and on the other pipe section end - at 18 - on the inside. Adjacent bevels 17, 18, as can be seen in FIG. 2, are essentially aligned.
  • brackets 19 which are attached to the outside of the pipe sections 16 and lie in the ring channel 5.
  • brackets 19 are provided per connection point, which are arranged evenly distributed around the circumference of the interconnected pipe sections 16.
  • Each of the brackets 19 has a narrow, elongated, strip-like tab of relatively small thickness, which is formed in the region of its two ends with two through holes 21 (FIG. 3), through which mounting bolts 22 protrude, into corresponding holes 23 in the wall the pipe sections 16 are inserted.
  • Fig. 3 shows that the tabs 20 are flat and limited parallel flanks, as is sufficient for larger outer diameters of the pipe sections 16. In the case of smaller outer diameters in particular, however, it can also be expedient to produce the tabs 20 in the manner of cutouts from a circular ring segment in order to adapt them to the outer contour of the tube pieces 16.
  • Each of the bolts 22 is formed with a widened head part 24 which rests on the associated tab 20 on the outside and the axial height of which is selected such that the bolts 22 act directly as spacers which center the flame tube 4 in the surrounding jacket tube 1.
  • By choosing bolts 22 with the appropriate height of the head part 24 can, for example. with unchanged flame tube diameter, an adaptation to different diameters of the casing tube 1 can be achieved.
  • the bolts 22 are simply plugged together with the tabs 20 and the pipe sections 16, the whole being held together in an inseparable manner in the assembled state by the casing pipe 1 surrounding it, very simple manufacturing and assembly conditions result for the flame pipe 4, the individual pipe sections 16 of which in Can also be easily replaced if necessary.
  • the brackets 19 because of their rigid positive attachment to the pipe sections 16 to be connected to one another, a perfect, exactly correct mutual fixing of the pipe sections 16 connected to one another
  • Adjacent pipe sections 16 can be arranged essentially directly abutting one another by appropriate arrangement of the holes 23 intended for receiving the bolts 22, such that the adjacent bevels 17, 18 mesh with one another and at the separation point only a small one, to ensure the necessary flexibility of the flame pipe 4 Required slot 25 (Fig.1) remains, the width of which can be approximately in the range of one mm.
  • This small slot 25 has in particular also because of the bevels 17, 18 no influence on the circulating flow formed in the ring channel 5; it also does not give rise to local overheating of the casing tube 1 in its vicinity.
  • the brackets 19 also allow, by simply changing the arrangement of the holes 23 of the pipe sections 16 between adjacent pipe sections, to deliberately set a larger slot 26, which has a precisely defined width and acts as an exhaust gas duct.
  • the temperature distribution over the length of the casing tube 1 and the exhaust gas circulation flow maintained in the annular channel 5 can be favorably influenced by appropriate arrangement and dimensioning of these slots 26, through which the exhaust gas flows indicated at 27 in FIG. 2 emerge.
  • the rectified bevels 17, 18 bounding the respective slot 26 also contribute to this 2 are directed in such a way that exhaust gas flows emerging from the interior of the flame tube 4 receive a flow component directed upwards in FIG. 2, ie in the direction of the circulating flow indicated by arrows 28.
  • the tube pieces 16, tabs 20 and / or the bolts 22 can be made of ceramic and / or heat-resistant special alloys because of their simple shape, i.e. Made of materials whose design options are limited due to the material properties.
  • the ceramic pipe sections 16, the z. B. consist of SiC can - as can be seen from Fig.1 - be smooth-walled outside. It can also be used at a suitable point of the flame tube 4 but also pipe pieces 16a (FIG. 1) which have projections formed on their outer circumference, for example in the form of parallel longitudinal ribs 29, which increase the heat-transferring surface and increase turbulence Improve heat transfer with the exhaust gases flowing outside.
  • the flexible flame tube 4 assembled from the tube pieces 16 in the manner described is also connected to the burner 9 by means of clips 19, the tabs 20 and bolts 22 of which can be seen in FIG. 1.
  • the brackets 19 hold the terminal pipe section 16a at such an axial distance from the burner nozzle 11 that the relatively large annular gap 30 which remains free, and which is indicated by arrows 31, can be sucked into the flame tube 4 by the injector effect by means of the arrows 31, which are circulated via the annular channel 5.
  • the tabs 20 carry such spacing elements, for example in the form of molded bumps or ribs, which take over the centering task.
  • the casing tube 1 can also consist of steel, ceramic (for example SiC) or heat-resistant special alloys (including sintered materials).

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mantelstrahlheizrohr, insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen von Industrieöfen, mit einem Mantelrohr und einem in diesem angeordneten Flammrohr, dem einenends ein Brenner zugeordnet ist, und das aus stumpf aneinandergereihten Rohrstücken zusammengesetzt ist sowie durchgehende Abgaskanäle aufweist, die in einen zwischen dem Mantelrohr und dem Flammrohr ausgebildeten Ringkanal münden, wobei das Flammrohr durch zugeordnete Abstandsmittel bezüglich des Mantelrohres zentriert ist.
  • Es ist bekannt (GB-PS 716 579), bei Strahlheizrohren das Flammrohr aus mehreren hintereinander angeordneten hohlzylindrischen Keramikteilen zusammenzusetzen, die formschlüssig ineinandergreifen und miteinander verkittet sind. Solche Flammrohre sind schwierig herzustellen und gegen die im Betrieb unvermeidlich auftretenden Durchbiegungen empfindlich. Bei einem aus der US-PS 2478 732 bekannten Mantelstrahlheizrohr ist das keramische Flammrohr ebenfalls aus Rohrstücken oder Kreisringteilen zusammengesetzt, von denen das an die Mantelrohrstirnwand angrenzende Abschluß-Ringteil mit radialen Abgasdurchlässen und ebenso wie die anderen Kreisringteile an der Außenfläche mit radialen Abstandsrippen versehen ist. Diese Abstandsrippen bewirken die Zentrierung des Flammrohrs in dem Mantelrohr und sind zu diesem Zwecke radial außen an der Innenwand des Mantelrohres abgestützt. Die Kreisringteile sind im übrigen stumpf aneinandergereiht; sie sind durch eine auf das freie Ende der gegen die Mantelrohrstirnwand abgestützten Säule von Kreisringteilen einwirkende Feder stirnseitig dicht aneinanderliegend gegeneinander verspannt. Bei diesem Flammrohr besteht die Gefahr einer örtlichen Überhitzung des Mantelrohrs im Bereiche der lediglich in der unmittelbaren Nähe der Mantelrohrstirnwand mündenden Abgaskanäle, während andererseits es schwierig ist, an den Trennfugen der nur elastisch gegeneinander gedrückten Kreisringteile definierte Strömungsverhältnisse sicherzustellen und zu vermeiden, daß bei einer Durchbiegung des Flammrohrs sich Trennfugen in unkontrollierter Weise öffnen und damit Anlaß zu örtlichen Überhitzungen in dem Mantelrohr geben.
  • Um die in Mantelstrahlrohren angeordneten Flammrohre mit Rücksicht auf die betriebsmäßig auftretende Durchbiegung flexibel zu gestalten, ist es auch bekannt (DE-PS 1551 762, DE-PS 23 14 118), die Flammrohre jeweils aus ganz oder teilweise aus keramischen Werkstoffen bestehenden Segmenten zusammenzusetzen. In diese Segmente können durchgehende Abgaskanäle bildende Öffnungen oder Schlitze eingebracht sein; es ist aber auch bekannt, die Abgaskanäle an den achsparallelen Stoßstellen der Kreisringsegmente vorzusehen und diese derart zu gestalten, daß sie eine tangentiale Richtungskomponente aufweisen (DE-PS 23 14 118). Zur Verbindung der so gebildeten Rohrabschnitte miteinander können überlappende Muffenverbindungen (DE-PS 34 47 603) oder Bajonettverschlüsse verwendet werden.
  • Zur Erhöhung der Lebensdauer der Mantelstrahlrohre wie auch mit Rücksicht auf NOx-mindernde Maßnahmen, ist ein hoher Umwälzgrad der den Ringkanal zwischen dem Flammrohr und dem Mantelrohr durchströmenden heißen Abgase erforderlich, wobei gleichzeitig eine definierte Wärmeabgabe des Strahlrohrs bei gleichmäßiger Temperaturverteilung über dessen wärmeabgebende Oberfläche zu gewährleisten ist. Bei den bekannten keramischen Strahlrohren, die mit Rücksicht auf die erforderliche Flexibilität aus einzelnen Rohrstücken oder Kreisringteilen bzw. -segmenten zusammengesetzt sind, sind entweder keine definierten Strömungsverhältnisse im Bereiche der Trennfugen zwischen aneinanderstoßenden Teilen gegeben, oder die verwendeten Verbindungsmittel der keramischen Teile engen den an sich schon knappen Strömungsquerschnitt des Ringkanals ein, wobei sie obendrein häufig zusätzliches Material und aufwendige Herstellungsmethoden erforderlich machen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, hier abzuhelfen und ein Mantelstrahlheizrohr zu schaffen, bei dem bei einfacher Formgestaltung des Flammrohrs und dessen Teile maximale Strömungsquerschnitte für die Abgasumwälzung gegeben sind und sich durch einfache Maßnahmen eine jeweils zweckentsprechende Strömungsführung der Gasumwälzung erzielen läßt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Mantelstrahlheizrohr erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die aneinandergereihten Rohrstücke durch Klammern miteinander verbunden sind.
  • Diese Klammern gewährleisten zum einen eine exakte gegenseitige Zuordnung der Rohrstücke, die auch unter Betriebsbedingungen erhalten bleibt. Die Klammern sind durchweg außen an den Rohrstücken angebracht, wenngleich für spezielle Ausführungsformen es auch denkbar wäre, innenliegende Klammern zu verwenden.
  • In jedem Falle können die Klammern als Abstandsmittel wirkend ausgebildet sein, womit sich eine optimale Anpassungsmöglichkeit an veränderliche Mantelrohrdurchmesser bei unveränderten Flammrohrabmessungen bietet. Außerdem können zumindest zwei Rohrstücke unter Ausbildung eines als Abgaskanal wirkenden Schlitzes im axialen Abstand voneinander angeordnet sein. Durch entsprechende Bemessung der Weite dieser Schlitze und durch entsprechende Wahl deren Verteilung über die Länge des Flammrohres eröffnet sich damit die Möglichkeit, mit sehr einfachen Mitteln eine genau vorherbestimmte Abgas-Strömungsführung durch definierte Schlitze herzustellen und Zonen verbesserten Wärmeübergangs vorzusehen.
  • Solche durch entsprechende Anordnungen der Ausbildung der Klammern bewußt gewählte Schlitze größerer Weite erlauben es somit, die Temperaturverteilung und die Umwälzströmung günstig zu beeinflussen. Die bei geschlossenem Flammrohr am Flammrohrende im Bereiche der Strömungsumkehr in der Regel auftretenden Übertemperaturbereiche lassen sich auf diese Weise weitgehend vermeiden.
  • Als zweckmäßig hat es sich auch herausgestellt, wenn die Wandung der Rohrstücke stirnseitig abgeschrägt ist, wobei die Abschrägungen benachbarter Rohrstücke etwa gleichgerichtet ausgebildet sein können. Es wurde nämlich gefunden, daß insbesondere bei abgeschrägten Rohrenden keine Überhitzung im Bereiche des zur Flexibilität notwendigen kleinen Schlitzes (mit einer Weite im Bereiche eines mm) zwischen zwei benachbarten Rohrstücken auftreten, wobei dieser kleine Schlitz keinen Einfluß auf die Umwälzströmung hat.
  • Wenigstens ein Teil der Rohrstücke kann auf seiner Außenseite die wärmeabführende Fläche vergrößernde Vorsprünge tragen, die bspw. rippenartig ausgebildet sein können. Durch diese Vergrößerung der wärmeübertragenden Fläche und die sich ergebende verstärkte Turbulenz der Abgasströmung kann der Wärmeübergang in bestimmten Bereichen verbessert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Klammern nach Art von Laschen ausgebildet, die mittels formschlüssiger Halterungsmittel mit den Rohrstücken verbunden sind. Diese Halterungsmittel können bolzenartige Halterungselemente aufweisen, die in entsprechende Löcher in der Wandung der Rohrstücke und/oder der Laschen eingesteckt sind. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die bolzenförmigen Halterungselemente jeweils einen verbreiterten Kopfteil aufweisen, wobei sie gleichzeitig zur Zentrierung des Flammrohres in dem Mantelrohr dienen können. So kann bspw. durch entsprechende Bemessung des Kopfteils auch eine Anpassung an den Innendurchmesser des jeweiligen Mantelrohres geschehen.
  • Die Rohrstücke, die Klammern und deren Halterungsmittel können zumindest teilweise aus keramischem Material bestehen. Sie können in einfacher Form hergestellt werden, was auch dann gilt, wenn die Rohrstücke und/oder die Klammern und/oder-deren Halterungsmittel aus einem hitzebeständigen Metall, bspw. in Gestalt einer Sonderlegierung, hergestellt sind.
  • Schließlich können nicht nur die Rohrstücke des Flammrohres miteinandern, sondern auch das ganze Flammrohr selbst mit dem Brenner mittels der erwähnten Klammern verbunden sein.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Mantelstrahlheizrohr gemäß der Erfindung, in einer Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten längs der Linie I-I der Fig. 3,
    Fig. 2
    einen Ausschnitt des Mantelstrahlheizrohres nach Fig. 1, in einer entsprechenden Darstellung sowie in einem anderen Maßstab, und
    Fig. 3
    das Mantelstrahlheizrohr nach Fig. 2, geschnitten längs der Linie III-III der Fig. 2, in einer Draufsicht.
  • Das in der Zeichnung dargestellte Mantelstrahlheizrohr dient insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen in Industrieöfen. Es weist ein zylindrisches Hantelrohr 1 auf, das einenends stirnseitig bei 2 verschlossen ist und das im Bereiche seines anderen Endes abgedichtet in die bei 3 angedeutete Wandung einer nicht weiter dargestellten Ofenkammer eingesetzt ist. In dem Mantelrohr ist ein zylindrisches koaxiales Flammrohr 4 angeordnet, das mit der Innenwand des Mantelrohres 1 einen über die axiale Länge durchgehenden Ringkanal 5 begrenzt, der in einen Abgassammelraum 6 (Fig.1) mündet, welcher im Bereiche eines das Mantelrohr 1 verschließenden Verschlußstückes 7 angeordnet ist. Von dem Abgassammelraum 6 geht ein Abgasstutzen 8 ab, über den das bei der Verbrennung anfallende Abgas abgeführt wird.
  • Koaxial zu dem Flammrohr 4 ist in dem Mantelrohr 1 ein allgemein mit 9 bezeichneter Brenner angeordnet, der eine in das Flammrohr 4 ragende Brennkammer 10 aufweist, die mit einer bei 11 angedeuteten Brennerdüse versehen ist, durch welche die Flamme in das Flammrohr 4 eintritt. An die Brennkammer 10 schließt sich ein Luftleitzylinder für die Verbrennungsluft an, die über einen Zuleitungsstutzen 13 in den Luftleitzylinder 12 eingeleitet wird. Die Brennstoffzufuhr schließlich erfolgt durch eine koaxiale, in die Brennkammer mündende Brennstofflanze 14, die mit einem Brennstoffzufuhrstutzen 15 verbunden ist.
  • Das zylindrische Flammrohr 4, das in einigem Abstand von der Mantelrohrstirnwand 2 mündet, ist aus einzelnen zylindrischen, vorzugsweise keramischen Rohrstücken 16 zusammengesetzt, die stumpf aneinandergereiht sind. Die Rohrstücke 16 haben gleiche Innen- und Außendurchmesser; ihre axiale Länge kann unterschiedlich sein. Im Bereiche ihrer Stirnflächen sind die Rohrstücke 16 jeweils mit einer Anfasung oder Abschrägung 17 bzw. 18 versehen, die ringsumlaufend ausgebildet und jeweils an einem Rohrstückende - bei 17 - außenliegend und an dem anderen Rohrstückende - bei 18 - innenliegend angeordnet sind. Jeweils benachbarte Abschrägungen 17,18, sind - wie aus Fig. 2 zu entnehmen - im wesentlichen gleichgerichtet.
  • Die koaxial aneinandergereihten Rohrstücke 16 sind durch Klammern 19 miteinander verbunden, die außen an den Rohrstücken 16 angebracht sind und in dem Ringkanal 5 liegen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Verbindungsstelle vier Klammern 19 vorgesehen, die gleichmäßig rings um den Umfang der miteinander verbundenen Rohrstücke 16 verteilt angeordnet sind. Dies bedeutet natürlich keine Beschränkung; grundsätzlich können, abhängig von den Bedingungen des Einzelfalles, auch mehr oder weniger Klammern 19 vorgesehen werden.
  • Jede der Klammern 19 weist eine schmale, längliche, leistenartige Lasche verhältnismäßig geringer Dicke auf, die im Bereiche ihrer beiden Enden mit zwei durchgehenden Löchern 21 (Fig. 3) ausgebildet ist, durch welche Halterungsbolzen 22 ragen, die in entsprechende Löcher 23 in der Wandung der Rohrstücke 16 eingesteckt sind. Fig. 3 zeigt, daß die Laschen 20 eben und parallelflankig begrenzt gestaltet sind, wie dies für größere Außendurchmesser der Rohrstücke 16 ausreichend ist. Insbesondere bei kleineren Außendurchmessern kann es aber auch zweckmäßig sein, die Laschen 20 nach Art von Ausschnitten aus einem Kreisringsegment gekrümmt herzustellen, um sie damit dem Außenumriß der Rohrstücke 16 anzupassen. Sie sind mit ihrer Längserstreckung im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Flammrohres 4 ausgerichtet, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand für die den Ringkanal 5 durchströmenden Abgase zu bilden. Ihre Anordnung und Ausbildung kann aber auch derart getroffen sein, daß sie als Leiteinrichtungen für diese Abgasströmung wirken, etwa im Sinne der Erzeugung eines spiraligen Strömungsbildes.
  • Jeder der Bolzen 22 ist mit einem verbreiterten Kopfteil 24 ausgebildet, das auf der zugeordneten Lasche 20 außen aufliegt und dessen axiale Höhe derart gewählt ist, daß die Bolzen 22 unmittelbar als Abstandsmittel wirken, die das Flammrohr 4 in dem umgebenden Mantelrohr 1 zentrieren. Durch die Wahl von Bolzen 22 mit entsprechender Höhe des Kopfteils 24 kann auf diese Weise,bspw. bei unverändertem Flammrohrdurchmesser, eine Anpassung an unterschiedliche Durchmesser des Mantelrohrs 1 erzielt werden. Da die Bolzen 22 mit den Laschen 20 und den Rohrstücken 16 einfach zusammengesteckt sind, wobei das Ganze im montierten Zustand durch das es umschließende Mantelrohr 1 unlösbar zusammengehalten ist, ergeben sich sehr einfache Herstellungs- und Montageverhältnisse für das Flammrohr 4, dessen einzelne Rohrstücke 16 im Bedarfsfall auch einfach ausgetauscht werden können. Gleichzeitig gewährleisten die Klammern 19 wegen ihrer starren formschlüssigen Befestigung an den miteinander zu verbindenden Rohrstücken 16 eine einwandfreie, genau lagerichtige gegenseitige Fixierung der miteinander verbundenen Rohrstücke 16.
  • Benachbarte Rohrstücke 16 können durch entsprechende Anordnung der für die Aufnahme der Bolzen 22 bestimmten Löcher 23 im wesentlichen unmittelbar aneinanderstoßend angeordnet sein, derart, daß die benachbarten Abschrägungen 17,18 ineinandergreifen und an der Trennstelle lediglich ein kleiner, zur Gewährleistung der erforderlichen Flexibilität des Flammrohres 4 erforderlicher Schlitz 25 (Fig.1) verbleibt, dessen Weite etwa im Bereiche eines mm liegen kann. Dieser kleine Schlitz 25 hat insbesondere auch wegen der Abschrägungen 17,18 keinen Einfluß auf die sich in dem Ringkanal 5 ausbildende Umwälzströmung; er gibt auch nicht zu örtlichen Überhitzungen des Mantelrohres 1 in seiner Nähe Anlaß.
  • Die Klammern 19 erlauben es aber auch, durch einfache Veränderung der Anordnung der Löcher 23 der Rohrstücke 16 zwischen benachbarten Rohrstücken bewußt einen größeren Schlitz 26 einzustellen, der eine genau definierte Weite aufweist und als Abgaskanal wirkt. Durch entsprechende Anordnung und Bemessung dieser Schlitze 26, durch die bei 27 in Fig. 2 angedeutete Abgasströme nach außen treten, lassen sich die Temperaturverteilung über die Länge des Mantelrohrs 1 und die in dem Ringkanal 5 aufrecht erhaltene Abgas-Umwälzströmung günstig beeinflussen. Dazu tragen auch die den jeweiligen Schlitz 26 begrenzenden gleichgerichteten Abschrägungen 17, 18 bei, die entsprechend Fig. 2 so gerichtet sind, daß aus dem Inneren des Flammrohrs 4 austretenden Abgasströme eine in Fig. 2 nach oben, d.h. in der durch Pfeile 28 angedeuteten Richtung der Umwälzströmung gerichtete Strömungskomponente erhalten.
  • Die Rohrstücke 16, Laschen 20 und/oder die Bolzen 22 können wegen ihrer einfachen Form aus Keramik und/oder hitzebeständigen Sonderlegierungen hergestellt werden, d.h. aus Materialien, deren Formgestaltungsmöglichkeiten wegen der Materialeigenschaften an sich beschränkt sind.
  • Die keramischen Rohrstücke 16, die z. B. aus SiC bestehen, können - wie aus Fig.1 zu entnehmen - außen glattwandig ausgebildet sein. Es können an geeigneter Stelle des Flammrohres 4 aber auch Rohrstücke 16a (Fig. 1) eingesetzt sein, die an ihrem Außenumfang angeformte Vorsprünge, bspw. in Gestalt von parallelen Längsrippen 29,tragen, die durch Vergrößerung der wärmeübertragenden Fläche und durch eine verstärkte Turbulenz den Wärmeübergang mit den außen entlangströmenden Abgasen verbessern.
  • Das aus den Rohrstücken 16 in der beschriebenen Weise zusammengefügte flexible Flammrohr 4 ist mit dem Brenner 9 ebenfalls mittels Klammern 19 verbunden, deren Laschen 20 und Bolzen 22 aus Fig. 1 zu ersehen sind. Die Klammern 19 halten das endständige Rohrstück 16a in einem solchen axialen Abstand von der Brennerdüse 11, daß durch den verhältnismäßig großen, so freibleibenden Ringspalt 30 die durch Pfeile 31 angedeuteten, über den Ringkanal 5 umgewälzten Abgase in das Flammrohr 4 durch Injektorwirkung eingesaugt werden können.
  • Bei der beschriebenen Ausführungsform bilden, wie erläutert, die in ihrer axialen Höhe entsprechend gewählten Kopfteile 24 der Bolzen 23 die Abstandsmittel, die das Flammrohr 4 in dem Mantelrohr 1 zentrieren. Grundsätzlich sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Laschen 20 solche Abstandselemente, bspw. in Gestalt angeformter Höcker oder Rippen, tragen, die die Zentrierungsaufgabe übernehmen.
  • Das Mantelrohr 1 kann im übrigen aus Stahl, aus Keramik (bspw. SiC) oder aus hitzebeständigen Sonderlegierungen (einschl. Sintermaterialien) bestehen.

Claims (16)

  1. Mantelstrahlheizrohr, insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen von Industrieöfen, mit einem Mantelrohr und einem in diesem angeordneten Flammrohr, dem einenends ein Brenner zugeordnet ist und das aus stirnseitig aneinandergereihten Rohrstücken zusammengesetzt ist sowie durchgehende Abgaskanäle aufweist, die in einen zwischen dem Mantelrohr und dem Flammrohr ausgebildeten Ringkanal münden, wobei das Flammrohr durch zugeordnete Abstandsmittel bezüglich des Mantelrohres zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinandergereihten Rohrstücke (16) durch Klammern (19) miteinander verbunden sind.
  2. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (19) außen an den Rohrstücken (16) angebracht sind.
  3. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (19) als Abstandsmittel wirkend ausgebildet sind.
  4. Mantelstrahlheizrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Rohrstücke (16) unter Ausbildung eines als Abgaskanal wirkenden Schlitzes (26) in definiertem axialem Abstand voneinander angeordnet sind.
  5. Mantelstrahlheizrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Rohrstücke (16) stirnseitig abgeschrägt (17,18) ist.
  6. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungen (17,18) benachbarter Rohrstücke (16) etwa gleichgerichtet ausgebildet sind.
  7. Mantelstrahlheizrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Rohrstücke (16) auf seiner Außenseite die wärmeabführende Fläche vergrößernde Vorsprünge (29) trägt.
  8. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (29) rippenartig ausgebildet sind.
  9. Mantelstrahlheizrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (19) nach Art von Laschen (20) ausgebildet sind, die mittels formschlüssiger Halterungsmittel (22) mit den Rohrstücken (16) verbunden sind.
  10. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsmittel bolzenartige Halterungselemente (22) aufweisen, die in entsprechende Löcher (21; 23) in der Wandung der Rohrstücke (16) und/oder der Laschen (20) eingesteckt sind.
  11. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bolzenartigen Halterungselemente (22) jeweils einen verbreiterten Kopfteil (24) aufweisen.
  12. Mantelstrahlheizrohr nach Anspruch 3 und nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmittel durch die Halterungsmittel (23) gebildet sind.
  13. Mantelstrahlheizrohr nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmittel jeweils durch den Kopfteil (24) der Halterungselemente (23) gebildet sind.
  14. Mantelstrahlheizrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (19) zumindest teilweise aus keramischem Material bestehen.
  15. Mantelstrahlheizrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Metall bestehen.
  16. Mantelstrahlheizrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (4) mit dem Brenner (9) ebenfalls mittels Klammern (19) verbunden ist.
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