GLÜHOFEN MIT WÄRMETAUSCHER

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Glühofen mit einem Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen zwei Fluiden, einem das Wärmetauscherinnere durchströmenden Heißgas und einem vom Wärmetauscher aufzuwärmenden Glühofeninneren Fluid, mit einem rohrförmigen, an seinem Außenmantel Wärmetauscherrippen aufweisenden Profil, dem an wenigstens einer Stirnseite ein Anschlussflansch mit wenigstens einer Strömungsöffnung für eines der beiden Fluide, insbesondere das Heißgas, zugehört.

Stand der Technik

[0002] Bei der Wärmebehandlung von metallischem Glühgut erfolgt sowohl die Wärmebehandlung als auch die gegebenenfalls notwendige nachfolgende Abkühlung unter einem Schutzgas, meist Stickstoff oder Wasserstoff bzw. einem Gemisch dieser Gase. Um dabei stets eine ordnungsgemäße, von Verunreinigungen und von eine Oxidation bewirkenden Stoffen, freie Schutzgasatmosphäre gewährleisten zu können, erfolgt die Wärmezu- bzw. Abfuhr bislang üblicherweise über hochtemperaturfeste Wärmetauscher aus Gussmaterialien oder aus Keramik. Diese Wärmetauscher bzw. Rekuperatoren werden von Heißgasen, insbesondere von Brenngasen oder dgl. durchströmt, wobei das Heißgas die Wärme an den Wärmetauscher abgibt und dieser die Wärme wiederum über seine äußeren Kühlrippen beispielsweise in einen Glühraum oder dgl. abgibt. Bei den bekannten, aus Stahlrohren aufgebauten Wärmetauschern geschieht dies dadurch, dass diese Rohre an ihrem Außenmantel Kühlrippen zur Vergrößerung der Oberfläche aufweisen. Von Nachteil ist bei den bekannten Wärmetauschern allerdings, dass diese aus massivem hitzebeständigem Material, wie insbesondere Guss oder Keramik, gefertigt werden, was nicht nur die Aufheizzeit des Wärmetauschers auf Grund seiner großen thermischen Masse erhöht, sondern auch das Aufprägen von besonders starken dynamischen Temperaturschwankungen auf Grund des großen Wärmespeichervermögens verhindert und den Wirkungsgrad einer Anlage verringert.

[0003] Wärmetauscher, die in ein Wärmetauschergehäuse eingesetzt sind, in welchem das Profilrohr aus einem gefalteten Blech angeordnet ist, das die Trennwand zwischen den beiden Fluiden, dem Abgas einerseits und dem aufzuwärmenden Fluid anderseits bildet, sind beispielsweise aus der DE 27 33 215 A1, und der JP 2000 079431 A bekannt. Das gefaltete Blech ist stets in einem Mantelrohr angeordnet.

[0004] Ausgehend von einem Stand der Technik der eingangs geschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Glühofen zu schaffen, dessen Wärmetauscher zur Abbildung hoch dynamischer Temperaturschwankungen, wie sie bei der Wärmebehandlung von Glühgut erforderlich sein können, geeignet ist.

Darstellung der Erfindung

[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Profil ein Profilrohr aus einem gefalteten Blech ist, dessen in Profilrohrlängsrichtung ausgerichtete Wärmetauscherrippen vom Wellprofil, insbesondere von den Wellenflanken, des gefalteten Bleches gebildet sind.

[0006] Mit der Erfindung wird eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Fertigung des Wärmetauschers eines Glühofens geschaffen, der bei besonders geringem Materialeinsatz und somit geringem Gewicht eben aufgrund seines geringeren inneren Wärmespeichervermögens besonders dynamische Temperaturschwankungen im Glühofen realisieren kann. Dadurch, dass das Profil ein Profilrohr aus gefaltetem Blech ist, vergrößert sich beim Wärmetauscher des erfindungsgemäßen Glühofens nicht nur die Wärmetauscheraußenmantelfläche, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, sondern auch die Wärmetauscherinnenmantelfläche, wodurch die im Heißgas enthaltene Energie einerseits besser ausgenutzt wird und anderseits bei gegenüber dem Stand der Technik gleich großen Wärmetauschern höhere Wärmeenergieströme realisiert werden können. Sind gegenüber dem Stand der Technik gleiche Energiemengen zu transportieren, liegt der Erfindung der Vorteil zugrunde, dass nunmehr kleinere und leichtere Wärmetauscher zum Einsatz kommen können. Aufgrund der geringen Wandstärke des Wärmetauschers des erfindungsgemäßen Glühofens kann das Wärmeleitvermögen des Wärmetauschermaterials praktisch vernachlässigt werden und erhöht sich der Wirkungsgrad des Wärmetauschers um einen bedeutenden Faktor.

[0007] Um die im Heißgas enthaltene Energie besser ausnutzen zu können bzw. um den Wärmeübergang zwischen den Fluiden und dem Wärmetauscher zu verbessern, könnten den Wärmetauscherrippen an der Profilrohrmantelinnenseite und/oder an der Profilrohrmantelaußenseite Wirbulatoren zugeordnet sein, die einen verbesserten Wärmeübergang durch dem Fluidstrom aufprägende Turbulenzen zufolge haben.

[0008] Im einfachsten Fall kann dem Profilrohr an den beiden Stirnseiten ein Anschlussflansch mit wenigstens einer Strömungsöffnung für eines der beiden Profile zugehören und wird der Wärmetauscher im Betrieb von dem Wärmeträgerfluid in axialer Richtung durchströmt.

[0009] Alternativ dazu kann dem Profilrohr an einer der beiden Stirnseiten ein Anschlussflansch mit wenigstens einer Strömungsöffnung für eines der beiden Fluide zugehören, wobei die andere der beiden Stirnseiten abgeschlossen ist. Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich dabei, wenn ein zu der Profilachse koaxiales Fluidrohr vorgesehen ist, das den Anschlussflansch durchragt und in Richtung der abgeschlossenen Stirnseite vorragt. Durch dieses Fluidrohr kann das Wärmeträgerfluid ein bzw. aus dem Wärmetauscher ausgebracht werden, welches durch eine koaxiale Öffnung im Anschlussflansch wiederum aus dem Wärmetauscher ausgebracht bzw. in den Wärmetauscher eingebracht werden kann. Damit lassen sich Glühöfen mit nur besonders wenig Raum beanspruchenden Wärmetauschern realisieren.

[0010] Der Strömungsöffnung des Wärmetauschers eines erfindungsgemäßen Glühofens ist vorzugsweise ein Flammrohr eines Brenners zugeordnet, der gegebenenfalls mit einem Teil der vorgewärmten Wärmetauscherabluft, also einem Teil des aus dem Wärmetauscher austretenden Heißgases, praktisch zur Nachverbrennung, betrieben wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0011] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1

einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher im Längsschnitt,

Fig. 2

den Wärmetauscher aus Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3

eine Konstruktionsvariante des Wärmetauschers aus Fig. 1 in teilgeschnittenem Längsschnitt und

Fig. 4

den Wärmetauscher aus Fig. 1 in vergrößerter Schrägansicht.

Weg zur Ausführung der Erfindung

[0012] Ein Wärmetauscher 1 für einen Glühofen zum Wärmeaustausch zwischen zwei Fluiden, einem das Wärmetauscherinnere durchströmenden Heißgas 2 und einem vom Wärmetauscher aufzuwärmenden Glühofeninneren, umfasst an wenigstens einer Stirnseite 3 einen Anschlussflansch 4 mit wenigstens einer Strömungsöffnung 8 für eines der beiden Fluide, in welche Strömungsöffnung 8 gegebenenfalls ein Flammrohr eines Brenners eingesetzt sein kann. Der Wärmetauscher 1 wird von einem Profil gebildet, das erfindungsgemäß ein Profilrohr 5 aus gefaltetem Blech ist, dessen in Profilrohrlängsrichtung, parallel zur Profilrohrachse 6, ausgerichtete Wärmetauscherrippen 7 vom Wellenprofil, insbesondere von den Wellenflanken, des gefalteten Bleches gebildet sind.

[0013] Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 gehört dem Profilrohr 5 an beiden Stirnseiten ein Anschlussflansch 4 mit je wenigstens einer Strömungsöffnung 8 für eines der beiden Fluide zu, welches das Profilrohr 5 im Betrieb in Richtung der Profilrohrachse 9 durchströmt.

[0014] Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gehört dem Profilrohr 5 an einer der beiden Stirnseiten ein Anschlussflansch 4 mit einer Strömungsöffnung 8 für eines der beiden Fluide zu und ist die andere der beiden Stirnseiten mit einem Abschlussblech 10 abgeschlossen. Des Weiteren ist ein zur Profilrohrachse 9 koaxiales Fluidrohr 11 vorgesehen, das den Anschlussflansch 4 durchragt und in Richtung der abgeschlossenen Stirnseite, zum Abschlussblech 10, hin vorragt. Das Heißgas wird durch das Fluidrohr 11 in den Wärmetauscher 1 eingebracht und verlässt diesen durch einen koaxialen Ringspalt zwischen dem Fluidrohr 11 und dem Anschlussflansch 4 durch die Strömungsöffnung 8.

[0015] Der Wärmetauscher 1 wird durch Faltung von Blech mit angeschweißten Endstücken gefertigt, wobei die Faltung ohne Dehnung an den Längsseiten der Profilflächen erfolgt.

Ansprüche

1. Glühofen mit einem Wärmetauscher (1) zum Wärmetausch zwischen zwei Fluiden, einem das Wärmetauscherinnere durchströmenden Heißgas und einem vom Wärmetauscher (1) aufzuwärmenden Glühofeninneren Fluid, mit einem rohrförmigen, an seinem Außenmantel Wärmetauscherrippen aufweisenden Profil, dem an wenigstens einer Stirnseite (3) ein Anschlussflansch (4) mit wenigstens einer Strömungsöffnung (8) für eines der beiden Fluide, insbesondere das Heißgas, zugehört, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil ein Profilrohr (5) aus einem gefalteten Blech ist, dessen in Profilrohrlängsrichtung ausgerichtete Wärmetauscherrippen (7) vom Wellenprofil des gefalteten Bleches gebildet sind.

2. Glühofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Wärmetauscherrippen (7) an der Profilrohrmantelinnenseite und/oder an der Profilrohrmantelaußenseite Wirbulatoren zugeordnet sind.

3. Glühofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Profilrohr (5) an beiden Stirnseiten ein Anschlussflansch (4) mit je wenigstens einer Strömungsöffnung (8) für eines der beiden Fluide zugehört.

4. Glühofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Profilrohr (5) an einer der beiden Stirnseiten ein Anschlussflansch (4) mit wenigstens einer Strömungsöffnung (8) für eines der beiden Fluide zugehört und dass die andere der beiden Stirnseiten abgeschlossen ist.

5. Glühofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Profilrohrachse (9) koaxiales Fluidrohr (11) vorgesehen ist, das den Anschlussflansch (4) durchragt und in Richtung der abgeschlossenen Stirnseite vorragt.

Claims

1. Annealing furnace having a heat exchanger (1) for exchanging heat between two fluids, a hot gas which flows through the interior of the heat exchanger, and a fluid which is located in the interior of the annealing furnace and is to be heated up by the heat exchanger (1), having a tubular profile which has heat exchanger fins on its outside casing and which is associated on at least one end face (3) with a connecting flange (4) with at least one flow opening (8) for one of the two fluids, in particular the hot gas, characterised in that the profile is a profile tube (5) made of a folded metal sheet, whose heat exchanger fins (7) oriented in the longitudinal direction of the profile tube are formed by the corrugated profile of the folded metal sheet.

2. Annealing furnace as claimed in claim 1, characterised in that turbulators are associated with the heat exchanger fins (7) on the inside of the profile tube casing and/or the outside of the profile tube casing.

3. Annealing furnace as claimed in claim 1 or 2, characterised in that a connecting flange (4) with at least one flow opening (8) for one of the two fluids is associated with the profile tube (5) at both end faces.

4. Annealing furnace as claimed in claim 1 or 2, characterised in that a connecting flange (4) with at least one flow opening (8) for one of the two fluids is associated with the profile tube (5) at one of the two end faces, and that the other of the two end sides is closed.

5. Annealing furnace as claimed in claim 4, characterised in that a fluid tube (11) is provided which is coaxial to the profile tube axis (9) and penetrates the connecting flange (4) and protrudes in the direction of the closed end face.

Revendications

1. Four de recuit avec un échangeur thermique (1) pour l'échange thermique entre deux fluides, un gaz chaud traversant l'intérieur de l'échangeur thermique et un fluide, à l'intérieur du four de recuit, à réchauffer par l'échangeur thermique (1), avec un profilé tubulaire, présentant des ailettes d'échange thermique au niveau de son enveloppe externe, et au moins une de ses faces frontales (3) étant pourvue d'une bride de raccordement (4) avec au moins un orifice d'écoulement (8) pour l'un des deux fluides, en particulier le gaz chaud, caractérisé en ce que le profilé est un tube profilé (5) en tôle pliée, dont les ailettes d'échange thermique (7) orientées dans le sens longitudinal du tube profilé sont formées par le profil ondulé de la tôle pliée.

2. Four de recuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes d'échange thermique (7) sont associées, au niveau de la face intérieure de l'enveloppe du tube profilé et/ou au niveau de la face extérieure de l'enveloppe du tube profilé, à des turbulateurs.

3. Four de recuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une bride de raccordement (4) avec au moins un orifice d'écoulement (8) pour l'un des deux fluides appartient au tube profilé (5) au niveau des deux faces frontales.

4. Four de recuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une bride de raccordement (4) avec au moins un orifice d'écoulement (8) pour l'un des deux fluides appartient au tube profilé (5) au niveau d'une des deux faces frontales et en ce que l'autre des deux faces frontales est raccordée.

5. Four de recuit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un tube de fluide (11) coaxial à l'axe du tube profilé (9), qui traverse la bride de raccordement (4) et fait saillie en direction de la face frontale raccordée.

Zeichnung