Wärmeaustauschvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine nach dem Kreuzstromprinzip arbeitende Wärmeaustauschvorrichtung mit mindestens einem Wärmeaustauschkörper mit parallelen, in gewissem Abstande voneinander stehend, miteinander verbundenen Platten, welche sich dadurch auszeichnet,
dass durch Eckaus- schnitte der Platten erzielte freie Seitenteile mit ihren vorderen Enden abwechselnd nach oben und unten stumpfwinklig zur Platten ebene und gegeneinander gebogen sind und die mittelst durchgehender Verspannungs- bolzen verbundenen Deck- und Zwischen platten durch in der Strömungsrichtung und parallel zueinander verlaufende Wellblech streifen versteift sind, welche abwechselnd auf einer anderen Seite der Bolzen geführt sind.
Auf der anliegenden Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veran schaulicht; und zwar zeigt: Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Wärmeaustauschkörpers mit abgenom menem vorderen Eckstück, Fig. 2 eine gleiche Ansicht desselben Körpers im Schnitt ohne Eckstücke, Fig. 3 ein Eckstück in grösserem hIass- stabe, und Fig. 4 die Oberansicht einer Eckverbin- dung;
Fig. "o ist ein teilweiser Schnitt durch den Körper mit an die Verspannungsbolzen angesetztem Druckleitungsrohr; Fig. 6 ist ein teilweiser Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform .des Wärme austauschkörpers (nach Linie E-I'der Fig. 7); Fig. 7 zeigt einen zugehörigen senkrech ten Schnitt nach Linie A-B der Fig. 6, Fig. 8 einen teilweisen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 6;
Fig. 9 ist ein teilweiser Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung der Eckverbin- dung; Fig. 10 und 11 zeigen in Seiten- und Vorderansicht eine aus mehreren Körpern zu sammengesetzte Wärmeaustauschvorrichtung;
Fig. 12 und 13 sind Seitenansichten von Lufterhitzeranlagen gemäss der Erfindung. Der Wärmeaustauschkörper ca arbeitet nach dem Kreuzstromprinzip und besitzt würfelförmige Gestalt. -Er besteht in der Hauptsache aus normalen, handelsüblichen Blechplatten, und zwar einer Bodenplatte 1, einer Deckplatte 2 und einer beliebigen Anzahl von Zwischenplatten 3, welche süint- lich an den Ecken Winkelausschnitte 4 auf weisen und parallel zueinander angeordnet sind.
Jede der Zwischenplatten 3 wird von den beiden Dritteln, zum Beispiel Luft- und Verbrennungsgasen. Abdampf oder andern, im Kreuzstrome bespült und vermittelt als Scheidewand ihren Wärmeaustausch. Die vorderen Enden 5 und 'D zl der freien Seiten teile oder Lappen der Zwischenplatten sind abwechselnd nach unten und oben stumpf winklig zur Plattenebene gegeneinander ge bogen und ihre Stosskanten erforderlichenfalls miteinander verschweisst oder verlötet.
Hier durch ergeben sich Luft- und Gaskanäle 6, 6a, welche sieh in wechselnder F ölge kreuzen und von dem betreffenden Mittel in der einen oder andern Richtung durchströmt werden. Sämtliche Kanäle werden in den Ecken ge meinsam durch Eckstücke 7 (Fig. 3 und 4) gegeneinander, sowie gegen die Aussenluft abgedichtet, wobei diese sich unter entsprechen der Spannung gegen die zusammenhängende Dichtungsfläche einer Ecke der gesamten Platten des Körpers legen.
Hierbei befinden sich sämtliche Luftwege auf der einen Seite und sämtliche Gaswege auf der andern Seite der Dichtungsflüche des vereinigten Platten körpers. Hervorzuheben ist noch, dal:
) zwecks vollkommener Abdichtung die Winkelaus schnitte der Blechplatten entsprechend der Gestalt der Eckstücke geformt sind, und das Abbiegen der Seitenteile erfolgt nicht genau in der Tiefe der Eckausschnitte, um eine sonst unvermeidliche Rissbildung zu verhüten. Lediglich die Enden der stehen gebliebenen, lappenartigen Seitenteile sind leicht stumpf winklig abgebogen und legen sich mit ent sprechender Spannung gegeneinander.
Der Abstand der Blechplatten, bezw. #. die Weite der Kanäle wird ferner durch zwischen geschaltete, als Distanzstücke wirkende, lose gewellte Blechstreifen 8, 8a gesichert, die jeweils in der Strömungsrichtung des Alittels und parallel zueinander verlaufen, so dass eine entsprechende Unterteilung des Luft- bezw. Gasstromes erfolgt, der beim Durch gange eine den Wellunäen entsprechende Bewegung erfährt,
die eine verstärkte Wärme- abgabe zur Folge hat. Jeweils die beiden I 'iul')ei <B>-</B> -en Blechstreifen 8, 8'1 eines jeden Kanals stossen mit ihren Stirnenden gegen die eine oder andere der innern Flächen der Eck stücke 7 (Fig. 3 und -1),
urid sie bewirken zufolge einer gewissen Federung bei ent sprechend bemessener Lärige einen selbst tätigen dichten Abschluss des toten Raumes zwischen den Plattenenden 5 und 5" und dem Kanal. Diese Blechstreifen können natür lich auch in den Eckstücken verschweisst werden.
Die Verbindung der sämtlieben Blech platten erfolgt durch Verspannungsbolzen 9, welche durch Bohrungen derselben hindurch- führen, nebst Muttern 10, die beim Anziehen das Ganze dicht zusammenpressen. Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, sind die Wellblech streifen abwechselnd auf einer andern Seite der Bolzen geführt,
so dass auch die Schnitt punkte der für beide Mittel sich kreuzenden Wellblechstreifen abwechselnd auf einer andern Seite der Bolzen liegen.
Die Bolzen 9 sind ferner hohl gestaltet und ihr Innenraum ist durch Queröffnungen 13 (Fig. 5<B>)</B> finit den Gaskanälen in Verbin dung gebracht, um letztere ohne Zerlegen des Wärnieaustauschkörpers bezw. während seines Betriebes dureli ein den Bolzen mittelst Leitung 14 zugeführtes Druckmittel, wie Luft. Dampf etc. reinigen zu können.
Die Sicherung der Eckstücke 7 erfolgt durch gleiche Bolzen t) mit Muttern 10, welche durch Ansatzstücke 11 der Grund- und Deck platte hindurchführen.
Die Grundplatte 1 und die Deckplatte 2 sind ebenso wie die I@ckstüche 7 mit Winkel eisen 15 so ;zusgerfistet, dit1, die offenen Stirn seiten des @1'ärmeaustauschl:ürpers a:
rahmen artige Flanschen erhalten, die einen bequemen und wahlweisen Zusammenschluss dereinzelnen Körper neben- oder hintereinander, bezw. übereinander entsprechend der erforderlichen Heizflüche zu einer geschlossenen Wärrneaus- tauschvorrichtung ermöglichen. Kommt Abdampf als Mittel für die Wärme abgabe in Frage, so gelangt vorteilhaft ein abgeänderter Wärmeaustauschkörper nach Fig. 6-9 zur Anwendung.
Derselbe unter scheidet sich von dem eben beschriebenen dadurch, dass die Stosskanten sämtlicher Seiten teile vollkommen dicht miteinander verschweisst sind, wobei die Stosskanten selbst gleich mässig abgeschrägt sein können, gemäss Fig. 7, oder aber wie bei 16 einander überlappen können, gemäss Fig. B.
Die Abdichtung der Kanäle in den Ecken erfolgt hier ebenfalls durch Eckstücke 7 der beschriebenen Art, aber unter Zwischenschal tung von Dichtungen in Form von ähnlich gestalteten Winkelstücken 17 aus weichem Metall oder einem andern gegen Dampf ge nügend widerstandsfähigen Material. Die Sicherung der Eckstücke nebst Dichtungen wird durch Winkelstücke 18 nebst Druck schrauben 19 bewirkt, von denen sich die letzteren gegen einen runden, der Krümmung der Eckstücke angepassten Druckstab 20 in jeder Ecke legen.
Um ausserdem einen dichten Abschluss der Kanäle gegeneinander an den Durchtritts- stellen der Verspannungsbolzen zu sichern, werden die letzteren innerhalb der Luftkanäle von kurzen Rohrstücken oder Hülsen 21 um geben, die gleichzeitig als Distanzstücke in Verbindung mit den lose eingesetzten Well blechstreifen 8 wirken. Denselben Zweck er füllen in den Dampfkanälen die Schienen oder Blechstreifen 22, deren Bohrungen mit Hülsen 23 aus weichem Material zwecks Ab dichtung ausgefüttert sind.
Ferner finden sich inmitten der freien Felder der Zwischenplatten zwei kugelige oder' andere Durchdrücke 24 vor, welche sich innerhalb der Dampfkanäle berühren und dazu bestimmt sind, dem in letzteren zufolge Kondensation auftretenden Unterdruck ent gegen zu wirken, damit kein Zerstören bezw. Undichtwerden der Körper eintritt. Ebenso wie die gewellten Blechstreifen eine erhöhte Turbulenz der Luft in den Luftkanälen be dingen, wird eine gleiche Wirkung von den Durchdrücken auf den Dampfstrom ausgeübt und damit eine erhöhte Wärmeabgabe erreicht. Gleichzeitig erleichtern die kugeligen Flächen die Abscheidung des Kondenswassers und seine Abführung entgegen der Dampfstrom richtung.
Abweichend von der in Fig. 6 veranschau lichten Sicherung der Eckstücke 7 können dieselben auch gemäss Fig. 9 mit Hilfe von je zwei durchgehenden Schraubenbolzen 25 befestigt werden. Ein Verspannungsbolzen 9 gemäss der Konstruktion nach Fig. 1 sichert auch ein dichtes Anliegen des winkelig ge bogenen Mittelteils.
Wie erwähnt, gestattet die kastenartige Ausbildung der offenen Kanalseiten der ein zelnen Wärmeaustauschkörper eine bequeme Verbindung mehrerer solcher Körper, falls es sich darum handelt, eine genügend grosse Heizfläche zu erzielen. Dies ist von beson derem Vorteil, wenn es sich um den Einbau einer neuen Lufterhitzeranlage bei einer vor handenen Kesselanlage handelt.
Neben der Zahl der einzelnen Körper oder Elemente ist auch die Zahl ihrer Platten, welche die Höhe der Körper bedingt, beliebig wählbar, so dass der vorhandene Raum bequem ausgenutzt werden kann. ' Die Verbindung der einzelnen Körper neben- bezw. hintereinander erfolgt zunl Bei spiel durch Zusammenschrauben ihrer Flan schen, dagegen diejenige verschiedener (@rrup- pen zum Beispiel gemäss den Fig. 10 bis 13 durch Umlenk- oder Umlaufstutzen 26,
wäh rend besondere Übergangsstutzen 27 den An schluss an die Rauchgasleitung und den Kamin bezw. die Luftleitungen oder Ventilatoren vermitteln. Während hier die Rauchgase die Wärmeaustausclikörper a in Richtung der Pfeile 28 von unten nach oben durchziehen, strömt die Luft in Richtung des Pfeils 29 mit mehrfachen Umlenkungen durch die Körper (Fig. 10 und 11), so dass sich ein gemischtes Kreuz- und Gegenstromprinzip für die Anlage ergibt. Im Bedarfsfalle könnten natürlich auch die Gas- und Luftwege mit einander vertauscht sein.
Beim Durchgang der Medien durch eine derartige Vorrichtung ergeben sich bei jedem Richtungswechsel Verluste ihrer Stramungs- geschwindigkeiten, welche die bereits durch Reibung erzeugten Verluste erheblich ver- stärken, so dass eine unerwünschte Verlang- sarnung der Strömungsgeschwindigkeit ein treten kann. Dieser Übelstand lärt sich, wie aus den Fig. 13 und 13 ersichtlich ist,
durch Einschaltung eines Ventilators 30 in ein facher Weise beheben. Durch letzteren kann die Luftgeschwindigkeit auf jeder gewünsch ten Höhe gehalten werden, während die Ab gase, da sie keinem Richtungswechsel unter worfen sind, ohne nennenswerte Zugverluste durch Übergangsstutzen 27 denn Schornstein zuströmen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 ist a.rf,)er denn Luftventilator noch ein Rauch gasventilator 31 vorgesehen, da in diesem Falle auch die Rauchgase einem Richtungs wechsel von 180 " unterworfen sind, und zwar ist der Ventilator mit dem zugehörigen Unrlenkstutzen kombiniert. Da bekanntlich Zentrifugalgebläse imstande sind, das Medium stets senkrecht zur Saugrichtung z.. befördern, so erfolgt die Umlenkung der Gase an sich verlustlos;
der Ventilator hat, abgesehen von seinem Wirkungsgrad, nur noch. die Ver bindungsverluste, sowie die durch die Quer- schnitt sänderungen der Gaswege bedingten Verluste auszugleichen.
In die Umlenkstutzeri sind ferner noch Klappen eingeschaltet, welche eine Reinigung zulassen, und auch die Ü bergangsstutzen sind rnit entsprechenden Reinigungsldappen aus gestattet, um die Kanäle, insbesondere die Rauchgaskanäle kontrollieren und im Bedarfs falle mit besondern Hilfsmitteln von Hand aus reinigen. zu können.
Heat exchange device. The present invention relates to a heat exchange device working according to the cross-flow principle with at least one heat exchange body with parallel plates, which are connected to one another and are at a certain distance from one another, which is characterized in that
that free side parts obtained through corner cut-outs of the panels are bent with their front ends alternately up and down at obtuse angles to the panels and flat against each other and the cover and intermediate panels connected by means of continuous bracing bolts brush through corrugated sheet metal running parallel to each other in the direction of flow are stiffened, which are performed alternately on another side of the bolts.
The subject of the invention is illustrated in the accompanying drawing, for example; 1 shows a diagrammatic representation of a heat exchange body with the front corner piece removed, FIG. 2 shows a same view of the same body in section without corner pieces, FIG. 3 shows a corner piece on a larger scale, and FIG. 4 shows the top view of a corner connector - manure;
Fig. "O is a partial section through the body with the pressure line pipe attached to the bracing bolts; Fig. 6 is a partial cross-section through a modified embodiment of the heat exchanger body (along line E-I of Fig. 7); Fig. 7 shows an associated perpendicular section along line AB of FIG. 6, FIG. 8 is a partial section along line CD of FIG. 6;
9 is a partial cross-section through a further embodiment of the corner connection; 10 and 11 show in side and front views a multi-body heat exchange device to be assembled;
12 and 13 are side views of air heating systems according to the invention. The heat exchange body ca works according to the cross flow principle and has a cube-shaped shape. It consists mainly of normal, commercially available sheet metal plates, namely a base plate 1, a cover plate 2 and any number of intermediate plates 3, which have angular cutouts 4 at the corners and are arranged parallel to one another.
Each of the intermediate plates 3 is of the two thirds, for example air and combustion gases. Steam or other, washed over in a cross flow and acts as a partition to convey their heat exchange. The front ends 5 and 'D zl of the free sides parts or flaps of the intermediate plates are alternately bent downwards and upwards at an obtuse angle to the plane of the plate against each other and their abutting edges are welded or soldered together if necessary.
This results in air and gas channels 6, 6a, which cross in alternating directions and are flowed through by the agent in question in one direction or the other. All channels are in the corners ge jointly by corner pieces 7 (Fig. 3 and 4) sealed against each other, as well as against the outside air, which place under corresponding tension against the contiguous sealing surface of a corner of the entire panels of the body.
Here are all airways on one side and all gas paths on the other side of the sealing surfaces of the combined plate body. It should also be emphasized that:
) for the purpose of perfect sealing, the Winkelaus sections of the sheet metal plates are shaped according to the shape of the corner pieces, and the turning of the side parts is not exactly in the depth of the corner cutouts to prevent otherwise inevitable cracking. Only the ends of the remaining, flap-like side parts are slightly bent at an obtuse angle and lie against each other with appropriate tension.
The distance between the sheet metal plates, respectively. #. the width of the channels is further secured by loosely corrugated sheet metal strips 8, 8a, which act as spacers and which each run in the direction of flow of the medium and parallel to one another, so that a corresponding subdivision of the air or. Gas flow takes place, which experiences a movement corresponding to the wave surface when passing through,
which results in increased heat dissipation. In each case, the two I 'iul') ei <B> - </B> -en sheet metal strips 8, 8'1 of each channel abut with their front ends against one or the other of the inner surfaces of the corner pieces 7 (Fig. 3 and - 1),
Urid, due to a certain resilience, with appropriately sized larvae, they automatically seal the dead space between the plate ends 5 and 5 "and the channel. These sheet metal strips can of course also be welded into the corner pieces.
The connection of the remaining sheet metal plates is carried out by means of bracing bolts 9, which lead through their bores, together with nuts 10, which press the whole thing tightly together when tightened. As can be seen from Fig. 2, the corrugated iron strips are alternately guided on another side of the bolts,
so that the intersection points of the corrugated iron strips that cross each other for both means lie alternately on the other side of the bolts.
The bolts 9 are also designed to be hollow and their interior is through transverse openings 13 (Fig. 5 <B>) </B> finite the gas channels in connec tion brought to the latter BEZW without disassembling the heat exchange body. During its operation, a pressure medium such as air supplied to the bolt by means of line 14 is used. To be able to clean steam etc.
The securing of the corner pieces 7 is carried out by the same bolts t) with nuts 10, which pass through the extension pieces 11 of the base and cover plate.
The base plate 1 and the cover plate 2 are just like the stubs 7 with angle iron 15 so; fisted together, dit1, the open front sides of the heat exchange body a:
frame-like flanges received that a convenient and optional combination of the individual bodies next to or behind one another, respectively. enable one above the other to form a closed heat exchange device according to the required heating areas. If exhaust steam comes into question as a means for the heat emission, a modified heat exchange body according to Fig. 6-9 is advantageously used.
The same differs from the one just described in that the abutting edges of all the side parts are welded together completely tightly, whereby the abutting edges themselves can be evenly beveled, according to FIG. 7, or can overlap each other as at 16, according to FIG .
The sealing of the channels in the corners is also done here by corner pieces 7 of the type described, but with the interposition of gaskets in the form of similarly designed angle pieces 17 made of soft metal or another against steam ge sufficiently resistant material. The corner pieces and seals are secured by means of angle pieces 18 and pressure screws 19, the latter of which lie against a round compression rod 20 in each corner that is adapted to the curvature of the corner pieces.
In addition, in order to ensure a tight seal between the channels at the points where the bracing bolts pass through, the latter are surrounded by short pipe sections or sleeves 21 within the air channels, which simultaneously act as spacers in connection with the loosely inserted corrugated sheet metal strips 8. The same purpose he fill in the steam channels the rails or sheet metal strips 22, the bores of which are lined with sleeves 23 made of soft material in order to seal from.
Furthermore, in the midst of the free fields of the intermediate plates, two spherical or 'other pressures 24 are found which touch within the steam channels and are intended to counteract the negative pressure occurring in the latter due to condensation, so that no destruction or. The body leaks in. Just as the corrugated sheet metal strips cause increased turbulence in the air in the air ducts, the same effect is exerted on the steam flow by the pressures and thus increased heat dissipation is achieved. At the same time, the spherical surfaces facilitate the separation of the condensation water and its removal against the direction of the steam flow.
In a departure from the securing of the corner pieces 7 illustrated in FIG. 6, the same can also be fastened according to FIG. 9 with the aid of two continuous screw bolts 25 each. A bracing bolt 9 according to the construction of FIG. 1 also ensures a tight fit of the angularly curved central part.
As mentioned, the box-like design of the open channel sides of the individual heat exchange body allows a convenient connection of several such bodies, if it is a question of achieving a sufficiently large heating surface. This is of particular advantage when it comes to installing a new air heater system in an existing boiler system.
In addition to the number of individual bodies or elements, the number of their panels, which determines the height of the bodies, can be selected as desired, so that the available space can be used comfortably. 'The connection of the individual bodies aside or one behind the other, for example, by screwing their flanges together, whereas that of different groups, for example according to FIGS. 10 to 13, by means of deflection or circulation nozzles 26,
during rend special transition nozzle 27 the connection to the flue gas line and the chimney BEZW. convey the air lines or fans. While the flue gases pass through the heat exchange bodies a in the direction of the arrows 28 from the bottom up, the air flows in the direction of the arrow 29 with multiple deflections through the body (Fig. 10 and 11), so that a mixed cross and counter flow principle for the system results. If necessary, the gas and air paths could of course also be interchanged.
When the media pass through such a device, there are losses of their flow velocities with every change of direction, which considerably increase the losses already generated by friction, so that an undesirable slowdown in the flow velocity can occur. This deficiency is resolved, as can be seen from FIGS. 13 and 13,
fix by turning on a fan 30 in a number of ways. With the latter, the air speed can be kept at any desired height, while the gases from, as they are not subject to any change of direction, flow in without significant draft losses through the transition nozzle 27 for the chimney.
In the embodiment according to FIG. 13, a.rf,) he air fan is also provided with a smoke gas fan 31, since in this case the smoke gases are also subjected to a change of direction of 180 ", namely, the fan is combined with the associated Unrlenkstutzen. Since centrifugal fans are known to be able to always convey the medium perpendicular to the suction direction z .., the deflection of the gases takes place without loss;
apart from its efficiency, the fan only has. to compensate for the connection losses and the losses caused by changes in the cross-section of the gas paths.
Flaps are also switched on in the deflecting stubs, which allow cleaning, and the transition stubs are also equipped with appropriate cleaning flaps in order to check the ducts, in particular the flue gas ducts, and, if necessary, to clean them by hand with special aids. to be able to.