DD280378A1 - Waermestrahlungsgitter - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemaesse Waermestrahlungsgitter zum Einsetzen in die Abzugsoeffnungen von Industrieoefen besteht aus hitzebestaendigem Material und weist Kanaele fuer den Abgasstrom auf. Mit einem solchen Gitter soll der Anteil an den Industrieofen verlassender Waermestrahlung verstaerkt reduziert oder vermieden werden. Deshalb werden die Kanaele geknickt oder gekruemmt, derart, dass die zurueckstrahlenden Flaechenteile im Inneren der Kanaele im wesentlichen rechtwinklig von der Waermestrahlung getroffen werden, die vom Strahlungsmaximum in Industrieofen herkommt, bzw. dass ein Strahlungsmaximum in das Innere des Industrieofens reflektiert bzw. emittiert wird.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmestrahlungsgitter zum Einsetzen in die Abzugsöffnungen von Industrieöfen, das aus hitzebeständigem Material besteht und das zwischen seinen Stegen Kanäle für den Abgasstrom enthält. Das Wärmestrahlungsgitter ist insbesondere für Glasschmelzöfen mit rokuperativer Luftvorwärmung bestimmt, wo es auf der Seite des jeweiligen Glasschmelzofens in die zwischen dem Glasschmelzofen und den Rekuperatiünen befindlichen Abgaskanäle eingebaut wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bereits eine Glasschmelzwanne mit rekuperativer Luftvorwärmung bekannt (DD-PS 154971), bei der in den Seiten- und/ oder Stirnwänden des Oberofens mit Gittern versehene Abzugsöffnungen fur die Abgase zu den Rekuperatoren vorhanden

Dadurch wird zwar der Strahlungswärmeaustausch zwischen dom Oberofen und dem Abgaskanal verringert, die Abgasströrr.ung im Bereich der Gemengeeinlegevorrichtung erheblich beruhigt und die Temperatur im Oberofen erhöht.

Jedoch kann durch die Gitterkanäle noch ein bedeutender Anteil der Wärmestrahlung ungehindert den Oberofen verlassen, der im Sinne der Energieeinsparung verloren geht.

Es ist ai ;h schon vorgeschlagen worden, am Abgaskanaleintritt Einbauten lahyrinthartig hintereinander .,sehen, die gegenüber dem Kanalboden geneigt sind. Dadurch wird zwar ein großer Teil der Strahlung in den Ofen reflektiert, jedoch ist durch die Neigung die Stabilität der Einbauten gefährdet. Außerdem kommt es zwischen den Einbauten zu Ablagerungen, die die Abgasführung und die Rückstrahlung beeinträchtigen und die Korrosion erhöhen.

Ziel der Erfindung

Durch die 'Erfindung sollen die angegebenen Nachteile vermieden und auf eine weitere Energieeinsparung sowie eine Verringeiung der Korrosion im Schrnelzprozeß hingewirkt werden.

-2- 280 378 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wärmestrahlungsgitter so zu gestalten, daß bei ausreichender Stabilität und geringer Korrosion keine oder nahezu keine Wärmestrahlung den Industrieofen durch die Abzugsöffnungen verlassen kann. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kanäle geknickt oder gekrümmt ausgebildet sind. Durch diese Ausbildung der Kanäle wird erreicht, daß ein Höchstmaß an Wärmestrahlung im Industrieofen verbleibt. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn mindestens ein Teil der Steginnenflächen in jedem Kanal im wesentlichen rechtwinklig zur Einfallsrichtung der maximalen Sfahlungseneigie des Industrieofens gerichtet ist. Um diese möglichst exakt zu erreichen, wechseln vorteilhaft die Beträge und Richtungen der Knickungen oder Krümmungen der Kanäle entsprechend den Einfallsrichtungen der Wärmestrahlung an den einzelnen Sieden des Gitters.

Eine im Aufbau einfache, die Einfallsrichtungen der Wärmestrahlung hinreichend berücksichtigende, vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn jeder Kanal eine zweimalige, im wesentlichen rechtwinklige Knickung erfährt und dabei die Austrittsöffnung gegenüber der Eintrittsöffnung eines Kanals um einen Betrag versetzt ist, der gleich der Ausdehnung der Eintrittsöffnuiig in der Versetzungsrichtung ist. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die Rückstrahlung und Reflexion eines maximalen Anteils der Wärmestrahlung in den Industrieofen.

In bestimmten Fällen kann es ai s Gründen der Rückführung der Wärmestrahlung in den Ofenraum bzw. aus strömungstheoretischen Gründen günstig sein, wenn die Querschnittsabmessungen jedes Kanals von der Eintritts- und/oder der Austrittsöffnung nach innen bis zu einem kleinsten Querschnitt abnehmen oder zunehmen, wenn sich also der Querschnitt in einer oder in zwei Koordinaten vorzugsweise stetig verengt oder erweitert.

Zur Vermeidung von Ablagerungen kann die Sohle jedes Kanals von innen her zur Austritts- und/odor Eintrittsöffnung abwärts geneigt sein.

Eine technologisch vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Kanäle Zwischenräume in einem aus Formsteinen schichtweise gesetzten Gitterwerk sind, wobei die Formsteine selbst die Stege bilden. Zur Erhöhung der Stabilität können zwischen den einzelnen Schichten der Formsteine Plattenschichten in horizontaler oder vertikaler Richtung angeordnet sein. Aus dem gleichen Grunde können die Formsteine untereinander und/oder mit dem angrenzenden hitzebeständigen Material des Industrieofens kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand von sieben in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen Teil eines ersten Industrieofens mit Abzugsöffnung;

Fig. 2: einen Grundrißschnitt durch einen Teil eines dritten Industrieofens;

Fig.3: einen Grundrißschnitt durch einen Teil oines vierten industrieofens;

Fig.4: einen Ausschnitt aus einem ersten, aus Formsteinen bestehenden Wärmestrahlungsgitter in perspektivischer

Darstellung;

Fig. 5: einen Ausschnitt aus einem zweiten Wärmestrahlungsgitter;

Fig.6: einen Ausschnitt aus einem dritten Wärmestrahlungsgitter;

{-ig. 7: einen Ausschnitt auseinem vierten Wärmestrahlungsgitter.

In Fig. 1 enthält ein Industrieofen (eine Glasschmelzwanne) 1 eine Schmelze 2. Er ist mit einem Abzug 3 für heiße Abgase 4 versehen, der zu einem teilweise dargestellten Rekuperator 5 führt, in den die Abgase 4 zur Vorwärmung von nicht gekennzeichneter Verbrennungsluft geleitet werden. Im Abzug 3 bzw. seiner Öffnung ist ein Wärmestrahlungsgitter 6 mit gekrümmten Kanälen 7 und Stegen 8 vorgesehen, dessen dem Industrieofen 1 zugewandte Fläche 9 mit der Ofeninnenfläche 10 fluchtet und das in die Wandung des Abzugs 3 entlang seiner Peripherie eingelassen ist, se daß eine formschlüssige Verbindung 11 zwischen dem Wärmestrahlungsgitter 6 und dem Abzug 3 zustandekommt. Die Krümmung der Kanäle 7 ist einheitlich und so bemessen, daß ein direkter, geradliniger Durchtritt der von der Beheizung des Industrieofenraumes und dessen Innenflächen herrührender Wärmestrahlung 12 weitestgehend verhindert wird und daß der indirekte Strahlungsdurchtritt, der durch Reflexion und Eigentemperatur des Wärmestrahlungsgitters 6 zustandekommt, wesentlich reduziert wird. Die Krümmung der oberen Mantellinie eines Kanals 7 ist größer als die der unteren Mantelhnie, so daß der Kanal 7 in dor Mitte den größten Querschnitt aufweist.

Während in Fig. 1 die Kanäle 7 im Strahlungsgitter 6 eine Krümmung in einer vertikalen Ebene aufweisen, sind in Fig. 2 die Kanäle 7 des Strahlungsgitters 6 in Abhängigkeit von den Gegebenheiten in der horizontalen Ebene geknickt. Darüber hinaus haben die primär zurückstrahlenden Innenflächen 23 der Kanäle 7 entsprechend dem Einfallwinkel der Wärmestrahlung 12 unterschiedliche Neigungswinkel bezüglich des Abgasstromes 4. Dddurch wird gewährleistet, daß die vom nicht dargestellten Maximum der Strahlungswärme herkommenden Wärmestrahlen 12 an allen Stellen dos Strahlungsgitters 6 im wesentlichen senkrecht auf die Innenflächen 23 treffen und diese Flächen maximal wirksam sind. Im übrigen befindet sich das Strahlungsgitter 6, wie zu Fig. 1 beschrieben, im Abzug 3, wobei seine dem Strahlungsmaximum zugewandte Fläche 9 mit der Innenfläche 10 des Industrieofens 1 fluchtet.

In Fig.3 ist wieder der Industrieofen 1 mit seinem Abzug 3 dargestellt, in dem ein Strahlungsgitter 6 zur Richtung des Abgasstromes 4 unter einem vom rechten Winkel deutlich verschiedenen Winkel geneigt angeordnet ist. Dadurch soll die Ausrichtung der hauptsächlich reflektierenden und rückstrahlenden Innenflächen 23 des Strahlungsgitters 6 rechtwinklig oder zumindest nahezu rechtwinklig zur Wärmestrahlung 12 begünstigt werden.

In den Figuren 1 bis 3 sind die Kanäle 7 so ausgebildet und angeordnet, daß der Abgasstrom 4 jeweils in der Zeichenebene eine Vorsetzung erfährt oder die Reflexion der Wärmestrahlung 12 in der Zeichenebene erfolgt.

Das setzt voraus, daß die Austrittsöffnung gegenüber der Eintrittsöffnung eines Kanals 7 in Breite oder Höhe versetzt ist bzv». daß die Knickung oder Krümmung des Kanals in Breite oder Höhe erfolgt.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Knickungen und Krümmungen der Kanäle 7 sowohl in Breite als auch in Höhe vorzunehmen, so daß die Hauptreflexionsebene der Wärmestrahlung gegenüber der Zeichenebene um eine zum Abgasstrom 4 parallele Achse geschwenkt ist.

Ebenso kann das Strahlungsgitter 6 nicht nur im Grundrißschnitt (Fig.3), sondern auch im Längsschnitt (Fig. 1) gegenüber der Hauptrichtung des Abgasstromes 4 geneigt sein. Schließlich können sich die Kanäle 7 von innen nach außen erweitern. Während es in ^en Figuren 1 bis 3 um die grur.dsätzliche Anordnung, Ausbildung und Wirkung der Strahlungsgitter ging', deren Möglichkeiten allerdings mit den Darstellungen der Figuren 1 bis 3 nicht erschöpft sind, zeigen die Figuren 4 bis 7 exemplarisch Möglichkeiten der Technologie der Gitterfertigung unter Verwendung vnn Formsteinen oder üblichen Setzstainen. in Fig.5 werden dachförmige Formsteine 24 zusammengefügt, derart, daß die zwischen ihnen entstehenden Kanäle 25 eine Breite von einem Drittel der Steinlänge haben. Die Höhe der Kanäle und Forrnsteine ist dieselbe. Entsprechend der Neigung der Dachflächen der Formsteine 24 erfahren die Kanäle 25 in Abhängigkeit von der Breite der Dachflächen Knickungen von 20° bis 45°.

In Fig.6 werden zur Gitterung Formsteine 26 mit trapezförmigen Wulsten 27 verwendet und Kanäle 28 durch Versetzung der Formsteine 26 von einem Drittel ihrer Länge in jeder Formsteinschicht 29 gebildet. Die trapezförmigen Wülste der vorangehenden Schicht passen jeweils in die trapezförmigen Ausnehmungen 30 der folgenden Schicht. Auf diese Weis» wird ein stabiles Strahlungsgitter erieicht. Die Wülste 27 können auch einen runden oder dreieckigen Querschnitt haben. Anstatt einer Relation von Kanalbreite zu Steinlänge von 1:3 könnte auch eine Relation von 1:2 oder eine andere der Stabilität des Strahlungsgitters zuträgliche Relation verwendet werden. Die Reflexions- und Sekundarstrahlungsflächen für die Wärmestrahlung sind in Fig. 4 und 5 zusätzlich die ofenseitiien Seitenflächen 45 in den Kanälen 25 und 28 an den Formsteinen und 26, die vorteilhaft in vertikalen Ebenen auf die Wärmest ahlung einwirken, wie zu Fig. 1 beschrieben. In Fig. 6 besteht eine Gitterung aus winkelförmigen Formstr inen 33, die auf Platten 34 gesetzt sind. Zwischen den Formsteinen sind Kanäle 35 vorgesehen, die d' 3 gleiche Form und denselben Querschnitt haben wie diese Formsteine. Diese Gittorung ist ähnlich wie zu Fig. 2 und 3 beschrieben -günstig zur Beeinflussung der Wärmestrahlung in horizontaler Setzweise anwendbar. Fig. 7 zeigt einen Teil eines Wärmestrahlungsgitters 36, bei dem T-förmige Formsteine 37 auf Platten 38 so gesetzt sind, daß zwischen ihnen zweifach rechtwinklig geknickte Kanäle 39 entstehen. Wie alle Strahlungsgitter in den vorstehenden Ausführungsbeispielen besteht auch das Strahlungjgitter 36 aus hitzeoeständigem Material. Die T-Steine 37 sind so geformt und gesetzt, daß eine in die Kanäle 39 eindringende, im wesentlichen rechtwinklig zu einer mit der Zeichenebene zusammenfallenden Gitterfläche 40 gerichtete Wärmestrahlung 41 zum überwiegenden Teil an den inneren Schenkelflächen 42 reflektiert werden. Damit der Abgasstrom 43 ausreichend passieren kann ur.d ein zu hoher Strömungsdurchgangswiderstand vermieden wird, besteht zwischen den benachbart liegenden Schenkelenden jeweils zweier nebeneinander angeordneter T-Steine ein Abstand 44 rechtwinklig zur Hauptrichtung des Abgasstromes 43, der auch entfallen kann. Anstelle der T-Formsteine 37 können auch zwei übliche Setzsteine miteinander kombiniert werden, indem ein Setzstein mittig und quer unmittelbar vor das Ende des anderen Setzstoines gelegt wird.

Claims (8)

1. Wärmestrahlungjgitter zum Einsetzen in die Abzugsöffnungen von Industrieöfen, das aus hitzebeständigem Material besteht und das zwischen Stegen Kanäle für den Abgasstrom aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Kanäle geknickt oder gekrümmt ausgebildet sind.

2. Wärmestrahlungsgitter gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Knickungen oder Krümmungen der Kanäle entsprechend den Einfallsrichtungen der Wärmestrahlung so gerichtet sind, daß ein Maximum an Wärmestrahlung bevorzugt in die Einfallsrichtungen zurückgestrahlt wird.

3. Wärmestrahlungsgitter gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Kanal eine zweimalige, im wesentlichen rechtwinklige Knickung erfährt und daß dabei die Austrittsöffnung des Kanals gegenüber der Eintrittsöffnung um einen Betrag versetzt ist, der gleich der Ausdehnung der Eintrittsöffnung in der Versetzungsrichtung ist.

4. Wärmestrahlungsgittergemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnittsabmessungen jedes Kanals von der Eintritts- und/oder Austrittsöffnung sich nach innen verändern.

5. Wärmestrahlungsgittergemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Sohle jedes Kanals von innen zur Austritts- und/oder Eintrittsöffnung hin abwärts geneigt ist.

6. Wärmestrahlungsgiter gemäß mindestens einem der voranstellenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Kanäle Zwischenräume in einem aus Formsteinen schichtweise gesetzten Gitterwerk sind.

7. Wärmestrahlungsgitter gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen einzelnen Schichten der Formsteine Plattenschichten in horizontaler oder vertikaler Richtung angeordnet sind.

8. Wärmestrahlungsgitter gemäß Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Formsteine untereinander und/oder mit dem angrenzenden hitzebeständigen Material des Industrieofens kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.