EP0579146A1 - Cooled wall element for metallurgical furnace - Google Patents
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- EP0579146A1 EP0579146A1 EP93111098A EP93111098A EP0579146A1 EP 0579146 A1 EP0579146 A1 EP 0579146A1 EP 93111098 A EP93111098 A EP 93111098A EP 93111098 A EP93111098 A EP 93111098A EP 0579146 A1 EP0579146 A1 EP 0579146A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
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-
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- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
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Definitions
- the invention relates to a cooled wall element for metallurgical furnaces, in particular electric arc furnaces, for attachment in the area above the molten bath level, with a plurality of tubes of a heat-conducting material arranged in parallel and connected to one another and connected to one another, the wall element two, each with a different distance from the center of the furnace arranged rows of coolant-carrying tubes and the individual tubes of the outer row of tubes each run between the tubes of the inner row of tubes.
- a generic wall element is described in EP 0 140 401 A1; the known wall element consists of tubes placed parallel to one another in the vertical and through which a cooling medium flows, the individual tubes being arranged with a radial offset to the center of the furnace in such a way that an inner and an outer row of tubes result.
- the adjacent tubes of the inner and outer row of tubes are placed without any distance from one another and welded together on their long sides; for the passage of the cooling medium, the tubes of the inner tube row are mutually connected to the tubes of the outer tube row via corresponding pipe elbows, so that a meandering continuous flow of cooling medium results in the individual tubes.
- the known wall element has the disadvantage that the pressure loss in the cooling medium circuit increases with an increasing number of individual tubes.
- the many pipe elbows require numerous welds in the thermally highly stressed area.
- the invention is therefore based on the object of improving the insulating effect in a cooled wall element of the type mentioned.
- the basic idea of the invention provides that the individual tubes of the inner row of tubes are arranged at a distance from the tubes of the outer row of tubes and alternately with the tubes of the outer row of tubes by means of Distance bridging sheets are connected to form gussets lying between the tubes and open to the inside of the furnace and that the individual tubes of the inner row of tubes and the outer row of tubes are connected on one side to a central manifold.
- the invention has the advantage that due to the spaced arrangement of the individual tubes of the inner and outer row of tubes to each other between the individual tubes and open to the furnace space cavities are created, in which slag can collect and cling during the melting process. Since these cavities are cooled by the tubes arranged at three points and are supported by the metal sheets forming the boundary of the cavity, the formation of a slag coating filling the gusset between the tubes occurs, due to the cooling effect and the mechanical Supporting effect of the limiting tube-sheet-tube construction can be regarded as particularly stable. The thermal insulation effect of the wall element according to the invention is thus significantly improved.
- the invention has the further advantage that, owing to the one-sided connection of the individual pipes to a central manifold, there is no deflection bends and the number of pipe connections required is kept low. In comparison to the generic state of the art with a meandering flow of the cooling medium through the cooling element, a lower pressure loss can also be expected.
- Another advantage is that the pipe surface exposed to direct heat radiation from the furnace in relation to the entire surface of the cooling element is reduced to approximately half the pipe surface of a generic wall element because of the arrangement in the outside of the pipe Pipe row standing pipes are protected and shielded by the slag gusset in front of them.
- the repair effort for the wall element according to the invention is significantly reduced, because the pipes standing in the outer row of pipes are hardly exposed to thermal or mechanical stress, so that only the pipes standing in the inner row of pipes may require repair / replacement .
- the tubes of the inner row of tubes and the tubes of the outer row of tubes each have their own central manifold.
- the cooling medium supply can be controlled so that the inner and outer rows of tubes are acted on separately;
- the inner and outer row of pipes can also be connected via the separate manifolds so that the pipes first flows through the inner row of pipes and then the already heated cooling medium is still used to cool the pipes of the outer row of pipes.
- the tubes of the inner row of tubes and the outer row of tubes can be arranged both horizontally and vertically.
- each individual tube in the inner as well as in the outer row of tubes consists of an outer standing tube and an inner tube arranged therein with the formation of an annular space, wherein according to one embodiment of the invention the inner tube also an approach can protrude into the associated manifold.
- the extension of the inner tube forms an entry surface for the cooling medium which is inclined to the direction of flow of the cooling medium in the collecting line, so that the circulation of the cooling medium is supported in each individual tube.
- the inner tube is arranged eccentrically in the standing tube with a greater distance from the inside of the furnace, because this increases the cooling effect of the part of the outer surface of the standing tube exposed to heat radiation.
- the sheets arranged between the tubes of the inner and outer row of tubes can be provided with holders protruding into the gusset, as is known in principle from DE 35 07 182 A1; this further improves the adhesion of a slag jacket in the gusset enclosed by the sheets or tubes.
- the sheets arranged between the individual tubes are made of copper, which is associated with good dissipation of this heat to the cooled tubes in the case of high local heat flow densities.
- the outer jackets of the tubes can also be provided with a copper coating in order to improve heat dissipation or transmission, this measure being known in principle from the generic DE 38 20 448 A1.
- cooling medium circuit is a cooling medium supply line, the collecting line for the to switch the inner row of pipes, the manifold for the outer row of pipes and a coolant discharge line according to the direction of flow of the coolant, so that the coolant is initially supplied to the region which is mostly thermally loaded.
- a wall element is constructed from two rows of tubes 10 through which cooling water flows and which are arranged at different distances from the center of the furnace, with an inner row of tubes 11 and an outer row of tubes 12.
- the tubes 10 are arranged at a distance from one another, the outer Row of tubes 12 with their associated tubes 10 is offset from the inner row of tubes 11 in such a way that the tubes 10 of the outer row of tubes 12 are located between the tubes 10 of the inner row of tubes 11.
- the tubes 10 are the inner Row of tubes 11 and tubes 10 of the outer row of tubes 12 are each connected to one another via sheets 13 in such a way that a jagged arrangement of the sheets 13 results over the longitudinal extent of the wall element.
- the tubes 10 in the tube rows 11, 12 are arranged in a standing, that is to say vertical, course and are connected at their respective upper ends to their own central collecting line (claim 2).
- the tubes 10 of the inner row of tubes 11 have a greater height and reach a manifold 15 connecting them, while the tubes 10 of the outer row of tubes 12 are connected to a lower-lying manifold 16.
- the two manifolds 15, 16 are consequently both offset in height and laterally from one another and connected to one another via corresponding deflecting elements 17, 18 so that the cooling water supplied via a cooling water supply line 24 firstly via the manifold 15 and the connected pipes 10 of the inner one Row of tubes 11 and then flows via the deflection element 18 into the manifold 16 and into the tubes 10 of the outer row of tubes 12 connected thereto until the cooling water flows out via an associated discharge line 25.
- each individual tube 10 consists of an outer upright tube 19 and an inner tube 20 inserted therein to form an annular space, the inner tube being at a distance from the bottom of the Upright pipe 19 is arranged and projects with an upper attachment 21 into the associated manifold 15 or 16, the attachment 21 forming, for example, an inclined surface 22 inclined to the flow direction of the cooling water in the associated manifold.
- the flow pattern is indicated by the arrows 23 (FIG. 2), after which the cooling water supplied via the supply line 24 initially flows via the deflection element 17 to the upper manifold 15, to which the standpipes 19 of the inner row of pipes 11 are connected.
- a part of the cooling water flow flowing in the manifold 15 enters the inner tube 20 of each standing tube 19 via the inclined surface 22, falls here to the lower end and rises in the annular space between the interior 20 and the standing tube 19, due to the the jacket of the upright tube 19 acting heat flow is heated and causes a natural buoyancy.
- the current rising in the annular space is combined with the cooling water flow in the upper header 15.
- the cooling water is conducted via the deflecting element 18 into the lower header 16 arranged in the plane of the outer row of tubes 12 and flows through it to the manifold 16 connected pipes 10 according to the same principle as described above.
- the cooling water is led away via the associated discharge line 25.
- all individual tubes 10 of both the inner tube row 11 and the outer tube row 12 are connected to a single central manifold 30 at the same height, with regard to the design of the individual tubes 10 and their connection to the manifold 30 previously described Features can be implemented accordingly.
- the cooling medium thus flows between the connecting pieces 32, 33 via the distribution pipe 31 and the manifold 30 and flows from here through the individual pipes 10 of the two rows of pipes 11, 12 connected to the manifold 30, as described for the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3.
- a cooling element with the features specified in the claims can be used not only in metallurgical furnaces, but also with the same advantages in furnace furnaces, converter hoods, combustion plants, etc.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein gekühltes Wandelement für metallurgische Öfen, insbesondere Elektro-Lichtbogenöfen, zur Anbringung im Bereich oberhalb des Schmelzbadspiegels, mit mehreren in parallelem Verlauf zueinander angeordneten und miteinander verbundenen kühlmediumführenden Rohren aus einem wärmeleitenden Material, wobei das Wandelement zwei mit jeweils unterschiedlichem Abstand zur Ofenmitte angeordnete Reihen von kühlmediumführenden Rohren aufweist und die einzelnen Rohre der äußeren Rohrreihe jeweils zwischen den Rohren der inneren Rohrreihe verlaufen.The invention relates to a cooled wall element for metallurgical furnaces, in particular electric arc furnaces, for attachment in the area above the molten bath level, with a plurality of tubes of a heat-conducting material arranged in parallel and connected to one another and connected to one another, the wall element two, each with a different distance from the center of the furnace arranged rows of coolant-carrying tubes and the individual tubes of the outer row of tubes each run between the tubes of the inner row of tubes.
Ein gattungsgemäßes Wandelement ist in der EP 0 140 401 A1 beschrieben; das bekannte Wandelement besteht aus parallel zueinander in der Vertikalen gestellten und von einem Kühlmedium durchströmten Rohren, wobei die einzelnen Rohre mit radialem Versatz zur Ofenmitte derart angeordnet sind, daß sich eine innere und eine äußere Rohrreihe ergibt. Dabei sind die nebeneinanderstehenden Rohre der inneren und der äußeren Rohrreihe ohne Abstand zueinander gestellt und an ihren Längsseiten miteinander verschweißt; für die Durchleitung des Kühlmediums sind die Rohre der Innenrohrreihe wechselseitig mit den Rohren der Außenrohrreihe über entsprechende Rohrkrümmer verbunden, so daß sich ein mäanderförmig fortlaufender Kühlmediumdurchfluß der Einzelrohre ergibt.A generic wall element is described in EP 0 140 401 A1; the known wall element consists of tubes placed parallel to one another in the vertical and through which a cooling medium flows, the individual tubes being arranged with a radial offset to the center of the furnace in such a way that an inner and an outer row of tubes result. The adjacent tubes of the inner and outer row of tubes are placed without any distance from one another and welded together on their long sides; for the passage of the cooling medium, the tubes of the inner tube row are mutually connected to the tubes of the outer tube row via corresponding pipe elbows, so that a meandering continuous flow of cooling medium results in the individual tubes.
Mit dem bekannten Wandelement ist der Nachteil verbunden, daß mit zunehmender Anzahl von Einzelrohren der Druckverlust im Kühlmediumkreislauf ansteigt. Zudem erfordern die vielen Rohrkrümmer zahlreiche Schweißnähte im thermisch hochbeanspruchten Bereich. Schließlich ist bei derartigen Wandelementen das Festsetzen einer Schlackeschicht an der Innenseite des Wandelementes zwischen den Rohren gewünscht, um durch die Isolierwirkung einer derartigen an dem Wandelement anhaftenden Schlackeschicht den Wärmehaushalt des Ofens zu verbessern. Da bei dem bekannten Wandelement die Einzelrohre unmittelbar miteinander verschweißt sind, sind die dazwischen verbleibenden Zwickel zu klein, um das Anhaften einer stärkeren Schlackeschicht herbeizuführen.The known wall element has the disadvantage that the pressure loss in the cooling medium circuit increases with an increasing number of individual tubes. In addition, the many pipe elbows require numerous welds in the thermally highly stressed area. Finally, in the case of such wall elements, it is desired to fix a slag layer on the inside of the wall element between the pipes in order to improve the heat balance of the furnace through the insulating effect of such a slag layer adhering to the wall element. Since in the known wall element the individual pipes are welded directly to one another, the gussets remaining between them are too small to cause a thicker layer of slag to adhere.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem gekühlten Wandelement der eingangs genannten Gattung die Isolierwirkung zu verbessern.The invention is therefore based on the object of improving the insulating effect in a cooled wall element of the type mentioned.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Hauptanspruch; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The solution to this problem results from the main claim; advantageous refinements and developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß die einzelnen Rohre der inneren Rohrreihe mit Abstand zu den Rohren der äußeren Rohrreihe angeordnet und wechselseitig mit den Rohren der äußeren Rohrreihe mittels den Abstand überbrückender Bleche zur Ausbildung von zwischen den Rohren liegenden und zum Ofeninneren offenen Zwickeln verbunden sind und daß die einzelnen Rohre der inneren Rohrreihe und der äußeren Rohrreihe einseitig an eine zentrale Sammelleitung angeschlossen sind.The basic idea of the invention provides that the individual tubes of the inner row of tubes are arranged at a distance from the tubes of the outer row of tubes and alternately with the tubes of the outer row of tubes by means of Distance bridging sheets are connected to form gussets lying between the tubes and open to the inside of the furnace and that the individual tubes of the inner row of tubes and the outer row of tubes are connected on one side to a central manifold.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß aufgrund der mit Abstand erfolgten Anordnung der Einzelrohre der inneren und der äußeren Rohrreihe zueinander zwischen den Einzelrohren liegende und zum Ofenraum hin offene Hohlräume geschaffen sind, in denen sich beim Schmelzprozeß Schlacke sammeln und verklammern kann. Da diese Hohlräume über die an drei Stellen angeordneten Rohre gekühlt und im übrigen auch durch die gemeinsam mit den Rohren die Begrenzung des Hohlraumes bildenden Bleche gestützt sind, kommt es zur Ausbildung eines den Zwickel zwischen den Rohren ausfüllenden Schlackenbelages, der wegen der Kühlwirkung und der mechanischen Stützwirkung der begrenzen-den Rohr-Blech-Rohrkonstruktion als besonders beständig angesehen werden kann. Damit ist die thermische Isolierwirkung des erfindungsgemäßen Wandelementes deutlich verbessert.The invention has the advantage that due to the spaced arrangement of the individual tubes of the inner and outer row of tubes to each other between the individual tubes and open to the furnace space cavities are created, in which slag can collect and cling during the melting process. Since these cavities are cooled by the tubes arranged at three points and are supported by the metal sheets forming the boundary of the cavity, the formation of a slag coating filling the gusset between the tubes occurs, due to the cooling effect and the mechanical Supporting effect of the limiting tube-sheet-tube construction can be regarded as particularly stable. The thermal insulation effect of the wall element according to the invention is thus significantly improved.
Mit der Erfindung ist der weitere Vorteil verbunden, daß aufgrund des einseitigen Anschlusses der Einzelrohre an eine zentrale Sammelleitung auf Umlenkkrümmer ganz verzichtet und die Zahl der erforderlichen Rohranschlüsse gering gehalten ist. Gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik mit einem mäanderförmigen Durchfluß des Kühlmediums durch das Kühlelement ist außerdem ein geringerer Druckverlust zu erwarten, Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß durch die in zwei Ebenen vorgenommene Anordnung der Rohre die der direkten Wärmestrahlung aus dem Ofen ausgesetzte Rohroberfläche im Verhältnis zur gesamten Oberfläche des Kühlelementes auf etwa die Hälfte der Rohroberfläche eines gattungsgemäßen Wandelementes verringert ist, weil die in der äußeren Rohrreihe stehenden Rohre durch den davorliegenden Schlackenzwickel geschützt und abgeschirmt sind. Somit ist auch davon auszugehen, daß der Reparaturaufwand für das erfindungsgemäße Wandelement deutlich verringert ist, weil die in der äußeren Rohrreihe stehenden Rohre kaum einer thermischen beziehungsweise mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind, so daß gegebenenfalls nur die in der inneren Rohrreihe stehenden Rohre einer Reparatur/Auswechselung bedürfen.The invention has the further advantage that, owing to the one-sided connection of the individual pipes to a central manifold, there is no deflection bends and the number of pipe connections required is kept low. In comparison to the generic state of the art with a meandering flow of the cooling medium through the cooling element, a lower pressure loss can also be expected. Another advantage is that the pipe surface exposed to direct heat radiation from the furnace in relation to the entire surface of the cooling element is reduced to approximately half the pipe surface of a generic wall element because of the arrangement in the outside of the pipe Pipe row standing pipes are protected and shielded by the slag gusset in front of them. Thus, it can also be assumed that the repair effort for the wall element according to the invention is significantly reduced, because the pipes standing in the outer row of pipes are hardly exposed to thermal or mechanical stress, so that only the pipes standing in the inner row of pipes may require repair / replacement .
Bei einem gekühlten Wandelement ist eine Anordnung von Einzelrohren im Abstand zueinander sowie von dazwischen verlaufenden Stegen aus der DE 38 20 448 A1 grundsätzlich bekannt, wobei bei dem daraus bekannten Kühlelement jedoch die Einzelrohre mit gleichem Abstand zur Ofenmitte angeordnet und auch jeweils miteinander zur Ausbildung eines mäanderförmigen Kühlmediumstromes verbunden sind.In the case of a cooled wall element, an arrangement of individual tubes at a distance from one another and of webs running between them is known in principle from DE 38 20 448 A1, but in the cooling element known therefrom the individual tubes are arranged at the same distance from the center of the furnace and also in each case to form a meandering shape Coolant flow are connected.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß den Rohren der inneren Rohrreihe und den Rohren der äußeren Rohrreihe jeweils eine eigene zentrale Sammelleitung zugeordnet ist. Hiermit ist der weitere Vorteil verbunden, daß die Ströme an Kühlmedium in den Einzelrohren aufgrund der getrennten Zuordnung zu einzelnen Sammelleitungen besser beherrschbar sind; die Kühlmediumversorgung kann dabei so gesteuert werden, daß die innere und die äußere Rohrreihe getrennt beaufschlagt wird; die innere und die äußere Rohrreihe können aber auch über die getrennten Sammelleitungen so geschaltet sein, daß zunächst die Rohre der inneren Rohrreihe durchströmt und dann das bereits aufgeheizte Kühlmedium noch zur Kühlung der Rohre der äußeren Rohrreihe verwendet wird.According to an embodiment of the invention, it is provided that the tubes of the inner row of tubes and the tubes of the outer row of tubes each have their own central manifold. This is associated with the further advantage that the flows of cooling medium in the individual tubes can be better managed due to the separate assignment to individual manifolds; the cooling medium supply can be controlled so that the inner and outer rows of tubes are acted on separately; the inner and outer row of pipes can also be connected via the separate manifolds so that the pipes first flows through the inner row of pipes and then the already heated cooling medium is still used to cool the pipes of the outer row of pipes.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Rohre der inneren Rohrreihe und der äußeren Rohrreihe sowohl in waagerechtem Verlauf wie auch in senkrechtem Verlauf angeordnet sein.According to embodiments of the invention, the tubes of the inner row of tubes and the outer row of tubes can be arranged both horizontally and vertically.
Hinsichtlich einer senkrechten Anordnung der Rohre sieht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung vor, daß jedes einzelne Rohr in der inneren wie auch der äußeren Rohrreihe aus einem äußeren Steherrohr und einem darin unter Ausbildung eines Ringraumes angeordneten Innenrohr besteht, wobei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Innenrohr mit einem Ansatz in die zugeordnete Sammelleitung hineinragen kann.With regard to a vertical arrangement of the tubes, a preferred embodiment of the invention provides that each individual tube in the inner as well as in the outer row of tubes consists of an outer standing tube and an inner tube arranged therein with the formation of an annular space, wherein according to one embodiment of the invention the inner tube also an approach can protrude into the associated manifold.
Bei Anwendung der Verdampfungskühlung bei der Verwendung von Kühlwasser als Kühlmedium stellt sich besonders vorteilhaft ein Naturumlauf ein, indem sich im Ringraum zwischen Innenraum und Steherrohr bei Wärmezufuhr ein Dampf-Wassergemisch mit einem geringeren spezifischen Gewicht als dem im Innenrohr abströmenden Wasser bildet und zum Sammelrohr aufsteigt. Diese Methode zeichnet sich besonders durch einen geringen Druckverlust des gesamten Kühlkreislaufes aus. Bei Anwendung der Kalt- beziehungsweise Warmwasserkühlung wird die sich einstellende Strömung im Steherrohr durch geeignete konstruktive Maßnahmen am Innenrohr unterstützt. Hinzu kommt, daß die Schweißnähte zur Befestigung der Rohre an der zugeordneten Sammelleitung am oberen Ende der Rohre und damit in einem thermisch gering beanspruchten Bereich gelegen sind.When evaporative cooling is used when cooling water is used as the cooling medium, natural circulation is particularly advantageous in that a steam-water mixture with a lower specific weight than the water flowing out in the inner tube forms in the annular space between the interior and the standing tube and rises to the collecting tube. This method is particularly characterized by a low pressure drop across the entire cooling circuit. When using cold or hot water cooling, the flow in the upright pipe is supported by suitable design measures on the inner pipe. In addition, the weld seams for fastening the pipes to the associated manifold are located at the upper end of the pipes and thus in a thermally low-stress area.
Zweckmäßig ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn der Ansatz des Innenrohres eine zur Strömungsrichtung des Kühlmediums in der Sammelleitung geneigte Eintrittsfläche für das Kühlmedium ausbildet, so daß der Umlauf des Kühlmediums in jedem einzelnen Rohr unterstützt wird.It is expedient according to an embodiment of the invention if the extension of the inner tube forms an entry surface for the cooling medium which is inclined to the direction of flow of the cooling medium in the collecting line, so that the circulation of the cooling medium is supported in each individual tube.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das Innenrohr in dem Steherrohr exzentrisch mit einem größeren Abstand zum Ofeninneren angeordnet ist, weil damit eine verstärkte Kühlwirkung des der Wärmestrahlung ausge-setzten Teils der Mantelfläche des Steherrohres erfolgt.According to one embodiment of the invention, it is provided that the inner tube is arranged eccentrically in the standing tube with a greater distance from the inside of the furnace, because this increases the cooling effect of the part of the outer surface of the standing tube exposed to heat radiation.
Weiterhin können die zwischen den Rohren der inneren und der äußeren Rohrreihe angeordneten Bleche mit in den Zwickel ragenden Haltern versehen sein, wie dies grundsätzlich aus der DE 35 07 182 A1 bekannt ist; hiermit wird die Anhaftung eines Schlackenmantels in dem von den Blechen beziehungsweise Rohren umschlossenen Zwickel weiter verbessert.Furthermore, the sheets arranged between the tubes of the inner and outer row of tubes can be provided with holders protruding into the gusset, as is known in principle from DE 35 07 182 A1; this further improves the adhesion of a slag jacket in the gusset enclosed by the sheets or tubes.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die zwischen den einzelnen Rohren angeordneten Bleche aus Kupfer hergestellt, womit im Falle hoher lokaler Wärmestromdichten eine gute Ableitung dieser Wärme auf die gekühlten Rohre verbunden ist. In Ergänzung dazu können auch die äußeren Mäntel der Rohre mit einem Kupferüberzug versehen sein, um die Wärmeableitung beziehungsweise Übertragung zu verbessern, wobei diese Maßnahme grundsätzlich aus der gattungsbildenden DE 38 20 448 A1 bekannt ist.According to one embodiment of the invention, the sheets arranged between the individual tubes are made of copper, which is associated with good dissipation of this heat to the cooled tubes in the case of high local heat flow densities. In addition to this, the outer jackets of the tubes can also be provided with a copper coating in order to improve heat dissipation or transmission, this measure being known in principle from the generic DE 38 20 448 A1.
Schließlich besteht eine Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich der Festlegung des Kühlmediumkreislaufes darin, eine Kühlmediumzufuhrleitung, die Sammelleitung für die innere Rohrreihe, die Sammelleitung für die äußere Rohrreihe und eine Kühlmediumableitung der Strömungsrichtung des Kühlmediums folgend zu schalten, so daß das Kühlmedium zunächst dem thermisch meist belasteten Bereich zugeführt wird.Finally, one embodiment of the invention with regard to the definition of the cooling medium circuit is a cooling medium supply line, the collecting line for the to switch the inner row of pipes, the manifold for the outer row of pipes and a coolant discharge line according to the direction of flow of the coolant, so that the coolant is initially supplied to the region which is mostly thermally loaded.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:
- Fig. 1
- die Rohranordnung in einem Wandelement in einer schematischen Darstellung,
- Fig. 2
- das Wandelement in einer Vorderansicht,
- Fig. 3
- den Anschluß eines Rohres an die Sammelleitung in einer vergrößerten Schnittdarstellung,
- Fig. 4
- ein Ausführungsbeispiel des Wandelementes mit an eine zentrale Sammelleitung angeschlossenen Einzelrohren in Seitenansicht.
- Fig. 1
- the pipe arrangement in a wall element in a schematic representation,
- Fig. 2
- the wall element in a front view,
- Fig. 3
- the connection of a pipe to the manifold in an enlarged sectional view,
- Fig. 4
- an embodiment of the wall element with individual pipes connected to a central manifold in side view.
Ein Wandelement ist aufgebaut aus in zwei mit unterschiedlichem Abstand zur Ofenmitte angeordneten Reihen von kühlwasserdurchströmten Rohren 10, und zwar mit einer inneren Rohrreihe 11 und einer äußeren Rohrreihe 12. Innerhalb der Rohrreihen 11, 12 sind die Rohre 10 mit Abstand zueinander angeordnet, wobei die äußere Rohrreihe 12 mit den ihr zugeordneten Rohren 10 gegenüber der inneren Rohrreihe 11 derart versetzt ist, daß die Rohre 10 der äußeren Rohrreihe 12 zwischen den Rohren 10 der inneren Rohrreihe 11 gelegen sind. Zur Ausbildung einer durchgehenden Wandung sind die Rohre 10 der inneren Rohrreihe 11 und die Rohre 10 der äußeren Rohrreihe 12 jeweils über Bleche 13 so miteinander verbunden, daß sich eine zackenförmige Anordnung der Bleche 13 über die Längserstreckung des Wandelementes ergibt. Damit werden von jeweils einem Rohr 10 der äußeren Rohrreihe 12, zwei Rohren 10 der inneren Rohrreihe 11 sowie von den jeweils dazwischen angeordneten Blechen 13 zum Ofen hin offene Zwickel 14 eingeschlossen.A wall element is constructed from two rows of
Die Rohre 10 in den Rohrreihen 11, 12 sind in stehendem, das heißt vertikalem Verlauf angeordnet und an ihrem jeweils oberen Ende an eine eigene zentrale Sammelleitung angeschlossen (Anspruch 2). Wie sich aus Figur 2 ergibt, weisen die Rohre 10 der inneren Rohrreihe 11 eine größere Höhe auf und reichen an eine diese verbindende Sammelleitung 15 heran, während die Rohre 10 der äußeren Rohrreihe 12 an eine tieferliegende Sammelleitung 16 angeschlossen sind. Die beiden Sammelleitungen 15, 16 sind demzufolge sowohl in der Höhe als auch seitlich zueinander versetzt angeordnet und über entsprechende Umlenkelemente 17, 18 miteinander so verbunden, daß das über eine Kühlwasserzufuhrleitung 24 herangeführte Kühlwasser zunächst über die Sammelleitung 15 und die daran angeschlossenen Rohre 10 der inneren Rohrreihe 11 und daran anschließend über das Umlenkelement 18 in die Sammelleitung 16 und in die daran angeschlossenen Rohre 10 der äußeren Rohrreihe 12 strömt, bis das Kühlwasser über eine zugeordnete Abfuhrleitung 25 abströmt.The
Wie sich aus den Figuren 1 und 3 entnehmen läßt, besteht jedes einzelne Rohr 10 aus einem äußeren Steherrohr 19 und einem darin unter Ausbildung eines Ringraumes eingesetzten Innenrohr 20, wobei das Innenrohr mit Abstand zum Boden des Steherrohres 19 angeordnet ist und mit einem oberen Ansatz 21 in die zugeordnete Sammelleitung 15 beziehungsweise 16 hineinragt, wobei der Ansatz 21 beispielsweise eine zur Strömungsrichtung des Kühlwassers in dem zugeordneten Sammelrohr geneigte Schrägfläche 22 ausbildet.As can be seen from FIGS. 1 and 3, each
Mit den Pfeilen 23 (Figur 2) ist der Strömungsverlauf angedeutet, wonach das über die Zufuhrleitung 24 herangeführte Kühlwasser zunächst über das Umlenkelement 17 zur oberen Sammelleitung 15 strömt, an welche die Steherrohre 19 der inneren Rohrreihe 11 angeschlossen sind. Von dem in der Sammelleitung 15 fließenden Kühlwasserstrom tritt ein Teil jeweils über die Schrägfläche 22 in das Innenrohr 20 eines jeden Steherrohres 19 ein, fällt hier bis zum unteren Ende und steigt in dem Ringraum zwischen Innenraum 20 und Steherrohr 19 auf, wobei es aufgrund des auf den Mantel des Steherrohres 19 wirkenden Wärmestroms erwärmt wird und einen natürlichen Auftrieb verursacht. Am oberen Ende vereinigt sich der in dem Ringraum aufsteigende Strom mit dem Kühlwasserstrom in der oberen Sammelleitung 15. Am Ende der oberen Sammelleitung 15 wird das Kühlwasser über das Umlenkelement 18 in die in der Ebene der äußeren Rohrreihe 12 angeordnete tiefere Sammelleitung 16 geleitet und durchströmt die an die Sammelleitung 16 angeschlossenen Rohre 10 nach dem gleichen Prinzip, wie dies zuvor beschrieben ist. Am Ende der äußeren Rohrreihe 12 wird das Kühlwasser über die zugeordnete Abfuhrleitung 25 weggeführt.The flow pattern is indicated by the arrows 23 (FIG. 2), after which the cooling water supplied via the
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle einzelnen Rohre 10 sowohl der inneren Rohrreihe 11 als auch der äußeren Rohrreihe 12 bei gleicher Höhe an eine einzige zentrale Sammelleitung 30 angeschlossen, wobei hinsichtlich der Ausbildung der einzelnen Rohre 10 und ihres Anschlusses an die Sammelleitung 30 die vorbeschriebenen Merkmale entsprechend verwirklicht sein können. Oberhalb der Sammelleitung 30 ist in parallelem Verlauf dazu ein mit dieser beidendig verbundenes Rohr 31 angeordnet, welches seinerseits über entsprechende Anschlußstücke 32 beziehungsweise 33 an die Zufuhrleitung 24 beziehungsweise die Abfuhrleitung 25 für das Kühlmedium angeschlossen ist. Damit strömt das Kühlmedium zwischen den Anschlußstücken 32, 33 über das Verteilrohr 31 und die Sammelleitung 30 und durchströmt von hier aus die an die Sammelleitung 30 angeschlossenen einzelnen Rohre 10 der beiden Rohrreihen 11, 12, wie zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3 beschrieben.In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, all
Ein Kühlelement mit den in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen ist nicht nur in metallurgischen Öfen, sondern mit den gleichen Vorteilen auch in Schmelzkammerfeuerungen, Konverterhauben, Verbrennungsanlagen etc. einsetzbar.A cooling element with the features specified in the claims can be used not only in metallurgical furnaces, but also with the same advantages in furnace furnaces, converter hoods, combustion plants, etc.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the subject matter of these documents disclosed in the above description, the patent claims, the abstract and the drawing can be essential individually or in any combination with one another for realizing the invention in its various embodiments.
Claims (12)
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Family Applications (1)
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