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Heizelement für Wärmeaustauscher, insbesondere für Kessel
Die Erfindung betrifft ein Heizelement für Wärmeaustauscher, insbesondere für Kessel, das sich zur Erhitzung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten bzw. von Dampf oder Gasen eignet und die Erzielung der grösstmöglichen Heizfläche bei geringstem Raumbedarf und Strömungswiderstand ermöglicht.
Das Heizelement gemäss der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem oder aus mehreren Engrohren mit einer lichten Weite von höchstens 5 111m besteht, die infolge ihrer Länge im Verhältnis zu ihrem Durchmesser an sich nicht selbsttragend sind und durch Verwinden in Form von aneinander anliegenden annähernd kreisförmigen flachen Schleifen und gegebenenfalls durch zusätzliches Verflechten zu einem selbsttragenden in sich steifen flachspulenartigen Gebilde vereinigt sind.
Die gemäss der Erfindung angewendeten Engrohre mit einer lichten Weite von höchstens 5 mm weisen einen vorzüglichen Wärmeübergang auf, so dass sich mit ihnen bisher nicht annähernd erreichte Heizleistungen erzielen lassen, besit, en jedoch den Nachteil, dass sie an sich nicht selbst- tragend sind. Durch die Erfindung wird nun ein
Weg aufgezeigt, wie auch dieser Mangel behoben werden kann.
Es sind an sich schon Wärmeaustauscher wie z. B. Dampfkessel oder Überhitzer bekannt ge- worden, bei welchen Rohranordnungen in Schleifen-oder Schlangenform angewendet wurden. Es handelt sich dabei jedoch nicht um
Engrohre im Sinne der vorliegenden Erfindung und auch die Rohranordnungen nehmen keine
Rücksicht auf die bei Engrohren herrschenden besonderen Bedingungen.
Das Heizelement gemäss der Erfindung kann vorzugsweise in der Weise hergestellt werden, dass eine Anzahl von Engrohren derart schraubenförmig nach im Grundriss sich überschneidenden Kreisen gleichzeitig verwunden wird, dass die so gebildeten Rohrwendel an den Überschneidungspunkten aneinander anliegen und sich gegenseitig abstützen, wobei vorzugsweise die Mittelpunkte aller Rohrwendel auf einer Kreislinie liegen.
Dies hat den Vorteil, dass das ganze Rohrsystem eine verhältnismässig starre Einheit bildet. Wenn die Rohre dagegen nur gruppenweise gleichzeitig verwunden werden und nach Fertigstellung einer Windungslage einer Gruppe die nächste Gruppe wieder gleichzeitig verwunden wird usw., so dass nur die einzelnen Gruppen in sich verwunden sind, so gestaltet sich die Arbeit bzw. die Verwindevorrichtung einfacher, während die Gruppen des Rohrsystem untereinander durch Reibung in für die meisten Fälle hinreichendem Masse verankert sind.
Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Heizelement aus nur einem Engrohr bestehen, das in Form einer flachen Lamelle schleifenförmig gewunden ist, wobei die einzelnen Rohrschleifen durch seitliches Auf- emanderliegen und durch Durchflechten von Rohrteilen durch die Rohrschleifen zu einem festen selbsttragenden flächigen Gebilde vereinigt sind.
Eine solche Anordnung weist wiederum den Vorteil auf, dass auch aus nur einem einzelnen Rohr bestehende Elemente durch Verwinden und Verflechtung steif und selbsttragend gemacht werden können. Dennoch ist eine leichte Aus- wechslung der einzelnen Rohre bzw. Elemente bei Schadhaftwerden möglich. Eine solche An- ordnung ist daher dann von Vorteil, wenn eine
Verbindung des gesamten Rohrsystem zu einer
Einheit aus Festigkeitsgründen nicht erforderlich ist, jedoch auf leichte Reparaturmöglichkeit Wert gelegt wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher eine Anzahl von nach kreisförmigen
Schraubenlinien verwundenen Engrohren mit- einander vereinigt ist. Fig. 3 und 4 zeigen durch
Verwinden bzw. durch Insichvernechtung eines einzelnen Rohres entstandene Elemente, während die Fig. 5,6 und 7 die Anordnung solcher Ele- mente in Verbindung mit Sammelrohren dar- stellen.
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und S'verwunden. Diese Schleifen sind, wie die Zeichnung zeigt, so angeordnet, dass sie sich im Grundriss (Fig. 1) überschneiden. Werden nun die Rohre gleichzeitig zu Rohrwendeln gewickelt, so entsteht bei der Wicklung eine Art Flechtbindung der Rohre, wodurch das ganze Rohrsystem zu einer Einheit verbunden wird. Wenn nun nur eine Anzahl von Rohren, z.
B. je eine aus
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zwei gegenüberliegenden Rohrwendeln oder je eine aus vier gegenüberliegenden Wendeln bestehende Rohrgruppe gleichzeitig verwunden wird, während nach Fertigstellung einer Windung einer Rohrgruppe die nächste Windung einer anderen Rohrgruppe hergestellt wird, usw., so weisen die einzelnen Rohrgruppen in sich eine Flechtbindung auf, sind jedoch gegeneinander nur durch Reibung verankert. Diese Verankerung ist jedoch für die meisten Fälle ausreichend, da infolge der Ineinanderschachtelung der einzelnen Rohrgruppen ein verhältnismässig grosser Reibungswiderstand einer Trennung des Systems entgegenwirkt.
In Fig. 2 ist nur ein solches durch gleichzeitiges Verwinden verbundenes Rohrpaar schematisch dargestellt, während die anderen Rohre der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Die Rohre 1 und 5 sind hiebei gleichzeitig zu Wendeln l' und 5'verwunden, wobei diese beiden Wendel ineinander eingehakt sind. Die Rohrenden können an Sammelringe 9 und 10 an sich bekannter Art angeschlossen werden, wobei z. B. das die Rohre durchströmende Medium, wie Dampf, Flüs3igkeit oder Gas durch das Sammelrohr 9 zugeführt und durch das Sammelrohr 10 abgeleitet wird.
Durch die Art der Verwindung und der Anord- nung der Rohrwendel entstehen ausreichende
Zwischenräume für den Durchtritt der Heizgase, welche in der Achsrichtung der Sammelringe das
System durchströmen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Ausbildung von einzelnen nur aus einem Rohr bestehenden
Elementen in Form von flachen Lamellen. Diese
Elemente bestehen in einfacher Weise aus einer flachgedrückte Rohrwendel, durch welche Rohr- teile oder die Rohrenden hindurchgeflochten sind, so dass die Rohrelemente in sich zu einer steifen
Einheit vereinigt werden. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist nur ein Rohrende 13 durch die
Schleifen 14 der Wendel doppelt hindurch- geflochten, während das andere Rohrende 15 einfach aus der Wendel herausgeführt ist. Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind beide Rohr- enden 16 und 17 durch die Schleifen 18 der Wendel hindurchgeflochten, wobei das Rohrende 16 doppelt und das Rohrende 17 einfach durchgeflochten ist. Je nach den Erfordernissen kann durch ent-
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Lamelle (Fig. 3) oder am gleichen Ende der Lamelle (Fig. 4) erfolgen.
Die Lamellen können hiebei entsprechend den Raumverhältnissen gekrümmt (Fig. 3) oder gerade (Fig. 4) ausgebildet werden.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung von Lamellen nach Fig. 3 oder 4, wobei die Lamellen übereinandergeschichtet liegen. Die Sammelringe 19 und 20 weisen bei der Ausführungsform nach Fig. 5 entsprechend den vier in einer Schicht angeordneten Rohrelementen 21, 22, 23 und 24 Steigbzw. Fallrohre auf, welche für den Anschluss der Rohrelemente dienen. Die Fallrohre 25, 26, 27
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schlossen, während die Steigrohr 29, 30. 31 und 32 an den unteren Sammelring 20 angeschlossen sind.
Die Rohrelemente 21, 22, 23 und 24 sind dementsprechend zwischen je einem der Rohre 25-28 und je einem der Rohre 29-. 12 angeschlossen, so dass die Strömung vom Sammelring 19 zum Sammelring 20 über die Rohre 25-28, die Rohrelemente 21-24 und die Rohre 29-32 erfolgt.
Die Fallrohre 25-28 und die Steigrohre 29-32 sind nach Schraubenlinien gekrümmt angeordnet, wodurch ein schraubenförmiger Aufbau der Rohrelemente 21--24 entsteht, wobei die einzelnen Schichten gegeneinander schraubenförmig versetzt sind. Durch diesen schraubenförmigen Aufbau erhalten die Heizgase beim Durchströmen des Systems einen Drall, welcher die Heizleistung verbessert.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung sind gerade Rohrelemente bzw. Lamellen nach
Fig. 4 vorgesehen. Es können aber auch gekrümmte Rohrelemente nach Fig. 3 Verwendung finden, welche sich dem kreisförmigen Raum zwischen den Sammelringen 19 und 20 besser anpassen.
Fig. 6 und 7 zeigen eine Anordnung, bei welcher ähnlich der Fig. 4 ausgebildete Elemente 33 fächer- förmig stehend zwischen zwei Sammelringen 34 und 35 angeordnet sind.
Derartige Anordnungen, bei welchen die Rohr- elemente entsprechend Fig. 5-7 einzeln an die
Sammelringe angeschlossen werden, weisen den
Vorteil auf, dass die Rohrelemente leicht aus- gewechselt werden können, so dass bei Beschädi- gung eines Rohres eine leichte und einwandfreie
Reparatur möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizelement für Wärmeaustauscher, insbesondere für Kessel, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem oder aus mehreren Engrohren mit einer lichten Weite von höchstens 5 mm besteht, die infolge ihrer Länge im Verhältnis zu ihrem Durchmesser an sich nicht selbsttragend sind und durch Verwinden in Form von aneinander anliegenden annähernd kreisförmigen flachen Schleifen und gegebenenfalls durch zusätzliches Verflechten zu einem selbsttragenden in sich steifen flachspulenartigen Gebilde vereinigt sind.