Die Erfindung betrifft eine Kühlplatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung für Schachtöfen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Kühlplatte zählt durch die
Bestehen die Anschlussrohre aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, so werden die mit einem stählernen Kühlmitteleinlauf und Kühlmittelauslauf verbundenen Anschlussrohre im Abstand zu der Kühlplatte mit Stahlmanschetten versehen. Eine Stahlmanschette wird bei Anschlussrohren aus Kupfer oder einer Kupferlegierung benötigt, um eine gasdichte Verschweißung mit dem Schachtofenmantel herzustel len. Hierdurch und auch beim Einsatz von stählernen Anschlussrohren wird vermieden, dass bei der Montage der Kühlplatten in einem Schachtofen Kupfer geschweißt werden muss. Das Schweißen von Kupfer ist technisch sehr aufwendig und mit großen Fehlerrisiken verbunden.
Ein weiteres Problem besteht im bekannten Fall darin, dass das Prüfen der Kehlnähte, z.B. mit- Hilfe einer Farbeindringprüfung insbesondere bei Cu-Schweißnähten, zwar technisch möglich, jedoch mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist.
Da auf der einen Seite die Anschlussrohre an die Kühlplatte geschweißt werden müssen und auf der anderen Seite zwischen den Anschlussrohren und dem Schachtofenmantel eine gasdichte Verbindung, insbesondere durch Schweißen; hergestellt werden muss, ergeben sich aufgrund der thermischen Ausdehnung der Kühlplatte im Einsatz Spannungen an den Schweißnähten zwischen der Kühlplatte und den Anschlussrohren.
Die
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, eine Kühlplatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung für Schachtöfen zu schaffen, bei welcher eine erhöhte Dauerfestigkeit der Verbindung zwischen der Kühlplatte und den Anschlussrohren durch eine bessere Aufnahme und Weiterleitung der im Einsatz auftretenden Spannungen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Anschlussrohre werden nunmehr unabhängig davon, ob sie aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung, aus Stahl oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe bestehen, an ihren plattenseitigen Enden mit radial abstehenden Flanschen versehen. Diese Flansche werden in auf der Plattenkaltseite vorgesehenen Ausnehmungen geringer Tiefe eingepasst und dann an ihrem Umfang mit der Plattenkaltseite verschweißt. Dadurch befindet sich die Schweißnaht nicht mehr in dem Bereich, in den die Spannungsmaxima auftreten. Es können konventionelle Schweißverfahren, das Reib-Rührschweißen, das Elektronenstrahlschweißen oder auch das Laserschweißen eingesetzt werden.
Die Flansche sind durch Aufbördeln der plattenseitigen Enden der Anschlussrohre gebildet. Ein solches Aufbördeln kann sowohl bei Anschlussrohren aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung oder aus Stahl problemlos vorgenommen werden. Es können vergleichsweise dünnwandige Anschlussrohre zum Einsatz gelangen.
Um gezielt eine V-Naht zwischen einem Flansch und der Plattenkaltseite schweißen zu können, die deutlich einfacher als eine Kehlnaht zu schweißen ist, wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgesehen, dass die Flansche an den Anschlussrohren am äußeren Umfang und die Ausnehmungen in der Plattenkaltseite am inneren Umfang mit Fasen versehen sind. Auf diese Weise wird eine nahezu ideale Schweißnahtvorbereitung geschaffen und mit der V-Naht eine erhöhte Dauerfestigkeit der Verbindung sichergestellt.
Wenn nach Anspruch 3 die Anschlussrohre in den konkaven Übergangsbereichen auf die Flansche gestrahlt werden, z.B. durch Kugelstrahlen, können die Festigkeitswerte der Anschlussrohre im Bereich der Flansche noch weiter gesteigert werden.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 ist es möglich, dass jede Bohrung in der Kühlplatte über Anschlussrohre mit dem Kühlmitteleinlauf und dem Kühlmittelauslauf verbunden werden kann.
Im Hinblick auf den Sachverhalt, dass die Praxis häufiger den Anschluss von ovalen Bohrungen in einer Kühlplatte mit Anschlussrohren oder auch die Kopplung von zwei oder mehr im Durchmesser kleineren Bohrungen in der Kühlplatte mit Anschlussrohren fordert, was eine größtmögliche Überlappung der Anschlussrohre mit den Boh rungen verlangt, sieht die Erfindung gemäß Anspruch 5 vor, dass mindestens zwei nebeneinander liegende Bohrungen durch ein Anschlussrohr mit dem Kühlmitteleinlauf und dem Kühlmittelauslauf verbunden sind.
In diesem Zusammenhang kann es dann gemäß Anspruch 6 von Vorteil sein, dass die plattenseitigen Enden der Anschlussrohre oval verformt sind. Diese Ausführungsform hat ihren Vorteil, wenn die Bohrungen in der Kühlplatte oval ausgebildet sind (unabhängig von ihrer Herstellung) oder wenn mindestens zwei im Durchmesser kleine Bohrungen mit einem Anschlussrohr gekoppelt werden sollen.
Besonders zweckmäßig ist es entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7, dass aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Anschlussrohre im Abstand zu den Flanschen mit Manschetten aus Stahl versehen sind. Durch den Einsatz von Stahimanschetten wird vermieden, dass auf der Baustelle bei der Montage einer Kühlplatte Kupfer geschweißt werden muss.
Wenn gemäß Anspruch 8 die Anschlussrohre aus Stahl bzw. aus einer Stahllegierung bestehen, ist es von Vorteil, dass die Fasen an den Anschlussrohren und/oder die Fasen in den Ausnehmungen mit Nickel beschichtet sind.
Sind auch die Flansche aus einer Stahllegierung gebildet und mit Fasen versehen, so ist es zweckmäßig, dass die Fasen an den flanschen und/oder die Fasen in den Ausnehmungen in der Plattenkaltseite mit Nickel beschichtet sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
In den
In der Kühlplatte 1 sind mehrere Bohrungen 6 als Tieflochbohrungen vorgesehen, die der Aufnahme eines Kühlmittels, wie insbesondere Wasser, dienen. Diese als Sackbohrungen gestalteten Bohrungen 6 besitzen an den Einlaufenden 7 Stopfen 8.
Die Bohrungen 6 können einzeln oder auch gruppenweise (bei entsprechend reduziertem Durchmesser) mit Anschlussrohren 9, 10 verbunden werden. In den
Beim Ausführungsbeispiel bestehen die mit stählernen Kühlmitteleinläufen 12 und Kühlmittelausläufen 13 gekoppelten Anschlussrohre 9, 10 aus einer Kupferlegierung. Sie sind mit umfangsseitigen Manschetten 11 aus Stahl versehen, die mit einem Schachtofenmantel gasdicht verschweißt werden.
Wie die
Im Bereich einer Bohrung 6 in der Kühlplatte 1 oder im Bereich einer Gruppe von Bohrungen 6 ist in der Plattenkaltseite 5 eine Ausnehmung 17 eingearbeitet (
Wird gemäß
Wie vorstehend bereits angedeutet, kann entsprechend den Darstellungen der
Zur Handhabung der Kühlplatte 1 ist in eine Gewindebohrung 20 in der oberen Stirnseite 21 eine Öse 22 eingedreht.
Ferner ist zu erkennen, dass auf der Plattenkaltseite 5 Gewindebohrungen 23 vorgesehen sind, in die Befestigungsschrauben 24 eingedreht werden können.
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