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Wassergekühltes Element - Dokument DE69819839T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69819839T2 11.11.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000905466
Titel Wassergekühltes Element
Anmelder P. Howard Industrial Pipework Services Ltd., Sheffield, GB
Erfinder Fox, Peter, Sheffield S4 7YS, GB
Vertreter Andrejewski, Honke & Sozien, 45127 Essen
DE-Aktenzeichen 69819839
Vertragsstaaten AT, DE, FR, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.09.1998
EP-Aktenzeichen 982029050
EP-Offenlegungsdatum 31.03.1999
EP date of grant 19.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.11.2004
IPC-Hauptklasse F27D 1/12
IPC-Nebenklasse F22B 37/12   F28F 1/04   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft eine wassergekühlte Platte, zum Beispiel zum Bilden eines Teils eines Ofens, in der Regel eines elektrischen Lichtbogenofens, als Teil der Ofenwand, des Deckels, des Tunnels usw., oder zum Bauen von Zubehör eines solchen Gießtiegeldeckels.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

In der GB 2198826 wird eine Platte beschrieben, die aus einer Vielzahl hohler, wassertransportierender Rohrstücke aus Weichstahl gebaut ist, die zusammengeschweißt sind, um eine Platte mit der erforderlichen Form und den Abmessungen zu erhalten. Derartige Platten erwiesen sich in der Praxis als außerordentlich hilfreich im Hinblick auf Wartungsfreiheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

Jedoch ist es bei Öfen in der Metallverarbeitung zur Erreichung einer Schlackenaufnahme durch solche Platten von der Oberfläche einer Schmelze, was aufgrund der vorhandenen Schlacke zu einer vorteilhaften Wärmeflussabnahme führt, in der Regel erforderlich, auf der „heißen" Fläche der Platte eine Reihe sogenannter Schlackenfänger bereitzustellen, die Metallstiele oder -gestelle sind, die die Schlackenaufnahme verbessern und die Aufnahme von Schlacke fördern, und während solche Schlackenfänger zufriedenstellend arbeiten, sind sie, im Gegensatz zu der übrigen Platte, wassergekühlt, und folglich bilden sich bei Betriebstemperaturen von beispielsweise 230°C Risse in den Bereichen, in denen die Schlackenfänger an der „heißen" Fläche der Platte angeschweißt sind.

Weiter haben Platten nach dem Stand der Technik gemäß der GB 21998826 eine Kühlwirkung, die grundsätzlich von der Oberfläche der Platte, die zum Ofen weisend ist, und der Fließgeschwindigkeit des Kühlwassers durch die Platte abhängt, und während der Formfaktor natürlich endlich ist, gelten Beschränkungen auch für die maximale Wasserströmung, die sich aus dem wassertransportierenden Querschnitt der Rohrstücke sowie aus den Pumpen- und Tankkapazitäten ergeben.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Platte, die unter bestimmten Betriebsbedingungen Vorteile aufweist, die über die, die in der GB 2198826 beschrieben werden, hinausgehen.

ZUSAMMENFASSUNG DES ERSTEN GEDANKENS DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Gedanken stellt die Erfindung eine Platte nach Anspruch 1 bereit.

Die sich daraus ergebende nicht ebene „heiße" Fläche der Platte, wobei die „heiße" Fläche der Platte durch 45°-Wände der Rohrstücke und eine zwischengesetzte 90°-Ecke begrenzt ist, begünstigt bei manchen Wänden (wenn die Platte in der Metallverarbeitung eingesetzt wird) die Schlackenaufnahme und bildet dadurch Schlackenaufnahmebereiche. Jedoch kann die Schlackenaufnahme durch Hinzufügen von Schlackenfängern verbessert werden. Weiter erzeugt die rautenförmige Anordnung der Rohrstücke der Platte eine größere Oberfläche, die z. B. zu einem Ofen weisend ist, für eine bessere Kühlwirkung als es mit einer ebenen Platte möglich ist, wobei alle anderen Faktoren dieselben sind.

Vorzugsweise bestehen die Rohrstücke aus Weichstahl, der vorzugsweise wärmebehandelt ist. Mindestens ein Teil der Platte ist aus Kupferrohrstücken gebildet.

Das Schweißgut kann durchlaufend oder unterbrochen sein.

Bei einer Platte, die einen Teil einer Ofenwand bilden soll, sind die Rohrstücke vorzugsweise parallel entweder waagerecht oder senkrecht angeordnet. Die Rohrstücke können gerade sein, um eine ebene Platte herzustellen, können aber auch gekrümmt sein, um eine gekrümmte Platte herzustellen, die für eine Wand eines bekannten in der Ebene runden elektrischen Lichtbogenofens erforderlich wäre. Bei einer Platte, die einem 30°-Bogen gegenüberliegend ist, wären somit zwölf solcher Platten erforderlich, um eine ganze Wand zu bilden. Weiter kann die Platte statt in einer Ebene in zwei Ebenen gekrümmt sein, was erforderlich sein kann, wenn die Platte Teil eines Ofendeckels bilden soll. Die Platten können abhängig von ihrem geplanten Aufbau rechteckig, aus Kreisabschnitten gebildet oder rund (flach, konvex oder kegelstumpfförmig) sein.

Vorzugsweise ist die Platte unabhängig von ihrem Aufbau entlang einer Seite mit einem Wassereinlassrohrstück bereitgestellt, das sich senkrecht oder allgemein senkrecht (gegenüber der Längsachse der Rohrstücke einer rechteckigen Platte) oder strahlenförmig (bei einer kreisabschnittförmigen Platte) erstreckt. Bei einer Ofenwandplatte mit waagerechten Rohrstücken erstreckt sich das Wassereinlassrohrstück senkrecht (wenn die Platte in einem Ofen eingebaut ist), wobei das Wasser durch das Einlassrohrstück hinunter in das unterste Rohrstück und dann im Zick-Zack durch die Rohrstücke der Platte fließt, bis Wasser aus einem Auslass im obersten Rohrstück austritt.

Zum Bereitstellen eines Einlasses und eines Auslasses für Wasser aus der Platte ist das oberste Rohrstück (bei einer Platte, die in einer senkrechten Ebene eingesetzt wird) oder das radial äußerste Rohrstück (bei einer kreisabschnittförmigen Platte) etwa in der Mitte seiner Länge in zwei Hälften geteilt, wobei eine Hälfte mit einer Wassereinlassöffnung und die andere Hälfte mit einer Wasserauslassöffnung bereitgestellt ist, und wobei die Wassereinlasshälfte wasserströmend mit dem Wassereinlassrohr verbunden ist und die Auslasshälfte wasserströmend mit dem letzten der Rohrstücke verbunden ist.

Weiter kann das obere Ende einer Platte, die in einer senkrechten Ebene eingesetzt werden soll, mit zwei in einem Abstand zueinander. angeordneten Platten bereitgestellt sein, die sich über die ganze Länge der Platte erstrecken, wobei die Unterseite der oberen Platte an die obere Ecke des geteilten Rohrstücks geschweißt ist und die untere Platte an die kalten Ecken des nächsten Rohrstücks nach unten geschweißt ist.

Die obere Platte kann aus zwei Hebeösen bestehen, mit denen die Platte aus ihrer und in ihre erforderliche/n Anordnung heraus- und hineingehoben werden kann, während die untere Platte mit Aufnahmelöchern versehen sein kann.

Schlackenfänger können, wenn sie bereitgestellt sind, einfach in der Form von Metallstielen oder -platten ausgeführt sein, und bestehen typischerweise aus Weichstahl, und können in regelmäßigen Abständen entlang jedes Rohrstücks angeordnet sein und vorzugsweise gegenüber den Schlackenfängern eines benachbarten Rohrstücks versetzt sein.

ZUSAMMENFASSUNG EINES ZWEITEN GEDANKENS DER ERFINDUNG

Gemäß einem zweiten Gedanken der Erfindung, ist ein elektrischer Lichtbogenofen bereitgestellt, der als seine Wand oder Teil seiner Wand und/oder seines Deckels oder Teil seines Deckels mindestens eine Platte gemäß dem ersten Gedanken der Erfindung enthält.

ZUSAMMENFASSUNG EINES DRITTEN GEDANKENS DER ERFINDUNG

Gemäß einem dritten Gedanken der Erfindung ist ein Gießtiegel bereitgestellt, der als sein Deckel eine Platte gemäß dem ersten Gedanken enthält.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zwei Ausführungsformen der Platte gemäß der Erfindung werden im Folgenden ausführlicher beispielhaft und anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung durch einen Teil der Platte.

2a und 2b sind jeweils Vorder- und Seitenaufrisse einer Platte.

3a, 3b, 3c sind jeweils ein Vorderaufriss, ein Seitenaufriss und eine Grundrissansicht einer wassergekühlten Platte gemäß einer anderen Ausführungsform der Platte.

In allen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine wassergekühlte Platte 1 ist aus mehreren parallelen Rohrstücken 2 aus Weichstahl mit rechteckigem, hohlem Querschnitt gebaut und ist dadurch mit vier Ecken 3 versehen. Benachbarte Rohrstücke 2 sind an ihrer oberen und ihrer unteren Ecke 3 in Rautenanordnung ausgerichtet, wobei die geometrischen Diagonalen 4 der Rohre in einer einheitlichen Ebene 5 liegen, die, wenn es sich um eine Ofenplatte handelt, aufrecht steht. Benachbarte Rohrstücke 2 sind an einer Trägerplatte 11 durch Schweißgut 7 an einer „kalten" Fläche der Platte befestigt, was dazu führt, dass die „heiße" Fläche der Platte durch zwei 45°-Wände 8, 9 der Platte und eine verbindende „heiße" Ecke 3 begrenzt ist. Die Wände 8 verbessern die Schlackenaufnahme darauf. Für eine bessere Schlackenaufnahme ist eine Vielzahl von Schlackenfängern 10 an Abschnitte der Rohrstücke 2 an der „heißen" Fläche der Platte geschweißt. Natürlich wird die Platte gemäß den geforderten Gesamtabmessungen gebaut, indem eine geeignete Anzahl Rohrstücke 2 verwendet wird, um eine Platte mit der erforderlichen Höhe zu erhalten, wobei die Längen der Rohrstücke 2 von der Länge der Platte abhängen.

Die Trägerplatte 11 ist mit mehreren Schlitzen 12 für das Schweißgut 7 versehen, so dass eine „kalte" Ecke 3 jedes Rohrstücks darin angeordnet werden kann, wodurch eine genaue Anordnung der Rohrstücke 2 gegenüber der Trägerplatte 11 sichergestellt ist, damit die Rohrstücke 2 durch das Schweißgut 7 befestigt werden können. Darüber hinaus stoßen die oberen und unteren Ecken 3 nicht aneinander, sondern sind mit einem geringen Abstand von bis zu 20 mm angeordnet.

Die Platten 1 werden durch einen Wasserstrom, z. B. mit 100 Gallonen pro Minute, entlang der Innenseiten 13 der Rohrstücke 2 gekühlt, wobei das Wasser im Zick-Zack zunächst in ein unterstes Rohrstück 2 und an ihm entlang und dann in das benachbarte obere Rohrstück 2 usw. fließt, bis Wasser aus dem obersten Rohrstück 2 austritt, um zum Tank usw. zu fließen, und mehrere Vorschläge werden in 2a bis 3b gezeigt, um eine Wasserverbindung und eine Umkehrung der Strömungsrichtung zwischen benachbarten Rohrstücken 2 zu erhalten.

Genauer gesagt, stoßen die Rohrstücke 2 in der Plattenausführungsform in 2a, und 2b aneinander und sind in einem geringen Abstand angeordnet, und die Enden 14 der Rohrstücke 2 sind offen und in einem Winkel von 45° abgewinkelt, so dass ein allgemein dreieckiger Einsatz 15 mit Gehrung über die Enden geschweißt wird, um eine Umkehrkammer mit einem sechseckig ausgeführten Ende zu erhalten, um die Richtung des Wasserstromes umzukehren. 2a zeigt auch die versetzte Anordnung der Schlackenfänger 10 zwischen benachbarten Rohrstücken 2.

Die Trägerplatte 11 in 3a bis 3c wurde zur Verdeutlichung entfernt, wobei diese Figuren eine gekrümmte Platte zum Bilden eines Teils eines elektrischen Lichtbogenofens zeigen, wobei die Krümmung in 3c deutlich wird. Das oberste Rohrstück 2 ist in zwei Hälften unterteilt, wobei die linke Hälfte eine Einlassrohrhälfte und die rechte Hälfte eine Auslassrohrhälfte bildet. So ist eine Wassereinlassöffnung 22 an die linke Seite geschweißt, wobei die linke Seite mit einem senkrechten Wassereinlassrohrstück 23 verbunden ist, das sich zu dem untersten Rohrstück 2 erstreckt. Das Wasser fließt dann im Zick-Zack von dem untersten Rohrstück 2 und tritt in die rechte Seite des obersten Rohrstücks 2 ein, wobei es die Platte durch die Auslassöffnung 24 verlässt. Gezeigt sind auch Hebeösen 25, durch die die Platte 1 z. B. aus einem elektrischen Lichtbogenofen hinein und herausgehoben werden kann, und Justierlöcher 28, mit denen die Platte genau, z. B. gegenüber den anderen Elementen eines elektrischen Lichtbogenofens, angeordnet werden kann.


Anspruch[de]
  1. Platte, die dafür vorgesehen ist, bei der Verwendung wassergekühlt zu sein, die aus einer Vielzahl von hohlen Rohrstücken mit rechteckigem Querschnitt gebaut ist, mit Mitteln um eine Wasserstromverbindung zwischen einem Endabschnitt eines Rohrstücks und einem Endabschnitt eines benachbarten Rohrstücks zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Rohrstücke (2) Ecke auf Ecke in Rautenanordnung ausgerichtet und mit ihren geometrischen Diagonalen (4) über die Kanten der Rohrstücke (2) in einer einheitlichen Ebene, beziehungsweise einer im Allgemeinen einheitlichen Ebene angeordnet sind, wobei Schweißgut die Rohrstücke in dieser Ausrichtung festhält, indem die Außenkanten (3) der Rohrstücke (2) an derselben Seite der Platte (1) an eine gemeinsame Trägerplatte (11) geschweißt sind, und die Außenkanten (3) der Rohrstücke (1) an Schlitze (12), die in die Trägerplatte (11) geschnitten sind, geschweißt sind.
  2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (2) aus Weichstahl bestehen.
  3. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (2) wärmebehandelt sind.
  4. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Platte (1) aus Kupferrohrstücken gebildet ist.
  5. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Schlackenfängern (10) an den Rohrstücken (2) an einer Seite der Platte (1) angebracht sind, wobei diese Seitenwand bei der Verwendung eine „heiße" Fläche der Platte (1) darstellen wird.
  6. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißgut durchlaufend ist.
  7. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißgut unterbrochen ist.
  8. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dafür vorgesehen ist, den Teil einer Ofenwand zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (2) in einer parallelen Ausrichtung entweder waagrecht oder senkrecht angeordnet sind.
  9. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (2) gerade sind, wodurch sie eine ebene Platte bilden.
  10. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstücke (2) gekrümmt sind, wodurch sie eine gekrümmte Platte bilden.
  11. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1) in zwei Ebenen gekrümmt ist.
  12. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die rechteckig, kreisabschnittförmig oder kreisförmig ist.
  13. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 von rechteckiger Form, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1) auf einer Seite mit einem Wassereinlassrohrstück (23) versehen ist, das in einem rechten Winkel, oder einem im Allgemeinen rechten Winkel, zu den Längsachsen der Rohrstücke (2) verläuft.
  14. Platte nach Anspruch 12, die dafür vorgesehen ist, eine Ofenwandplatte mit waagrechten Rohrstücken (2) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Wassereinlassrohrstück (23) (wenn die Platte in einem Ofen eingebaut ist) senkrecht verläuft; wobei das Wasser durch das Einlassrohrstück (23) hinunter in das unterste Rohrstück (2) und dann im Zickzack durch die Rohrstücke (2) der Platte fließt, bis Wasser aus einem Auslass (24) im obersten Rohrstück (2) austritt.
  15. Platte nach Anspruch 12 in Form einer kreisabschnittsförmigen Platte mit strahlenförmig verlaufenden Wassereinlassrohrstücken (2).
  16. Platte nach Anspruch 12 in Form einer kreisförmigen Platte, die zumindest ein strahlenförmig verlaufendes Wassereinlassrohrstück (23) aufweist.
  17. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite der Platte (1) zumindest eine Hebeöse (25) geschaffen ist.
  18. Platte nach Anspruch 5 oder einem der diesem nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlackenfänger (10) die Form von Metallstumpfen oder Metallplatten aufweisen, die üblicherweise aus Weichstahl bestehen.
  19. Platte nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlackenfänger (10) in regelmäßigen Abständen entlang jedes Rohrstücks (2) angeordnet sind.
  20. Platte nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlackenfänger (10) eines Rohrstücks (2) versetzt in Bezug auf die Schlackenfänger (10) eines benachbarten Rohrstücks (2) angeordnet sind.
  21. Lichtbogenofen, der als seine Wand, oder einen Teil seiner Wand, und/oder seine Decke, oder einen Teil seiner Decke zumindest eine Platte, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, aufweist.
  22. Gießtiegel, der als seine Decke eine Platte, wie in einem der Ansprüche 1 bis 20 definiert, aufweist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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