CH189729A - Rauchgas- Wärmeaustauschvorrichtung zur Vorwärmung und Verdampfung von Wasser und zur Dampfüberhitzung. - Google Patents

Description

      Rauchgas-Wärmeaustausehvorriehtung    zur     Vorwärmung    und Verdampfung  von Wasser und zur     Dampfüberhitzung.       Die bekannten     Wärmeaustauscher    mit  umlaufendem Austauschkörper, von dem an  ihren äussern Enden geschlossene, speichen  artig angeordnete Heizrohre ausgehen, wir  ken     mangelhaft,    da das     Austauschmittel     keine regelrechte Strömung hat.

   Die Wärme  austauscher, bei denen die durch die Flieh  kraft auswärts     bewegten,    kälteren     Mittel    den  bereits erwärmten Teil der Mittel verdrän  gen und dadurch deren     Einwärtsbewegung     verursachen, haben wieder .den     Nachteil,     dass sie einen     verwickelten    Bau haben, daher  schwer     herstellbax    und teuer sind, und da       -usserdem    in den verschiedenen     Abschnitten     , a  des     iunlaufenden        Austauschkörpers    ver  schiedene Temperaturen auftreten, ist dieser  sehr hohen     Beanspruchungen    ausgesetzt,

   so  dass es nur     .schwer    möglich ist, ihn dauernd  dicht zu halten.  



       CTegenstand    der Erfindung     ist    eine       Ra.uch,gas        -Wärmeaustauschvorrichtung,    bei  der sich im Innern :der Heizrohre bis nahe an  deren geschlossene Enden reichende Ein-         strömrohre        befinden"die    mit dem     Wasserein-          strömraum    in Verbindung stehen.  



  Die Zeichnung veranschaulicht den Er  findungsgegenstand in beispielsweisen Aus  führungsformen.     Fig.    1 ist ein     lotrechter     Längsschnitt durch     eine        Wärmeaustausch-          vorrichtung;        Fig.    2 ist ein lotrechter Quer  schnitt durch dieselbe     ZÄTärmeaustauschvor-          richtung    in kleinerem Massstube;

       Fig.    3  zeigt die     Hälfte        eines        Wärmeaustauschkör-          '        pers    in     achsialer        Richturig    gesehen in grösse  rem Massstube;     Fig.    4 zeigt einen Teil einer  andern Ausführungsform der     Rauchgas-          Wärmeaustauschvorrichtung    im lotrechten  Längsschnitt, und     Fig.    5 veranschaulicht  wieder eine andere Ausführungsform in glei  cher     Darstellung.     



  Bei der in den     Fig.    1 und 2 dargestell  ten     Ausführungsform    der     Vorrichtung    ist  die Hohlwelle 1 des     Austauschkörpers    mit  ihren Enden 2, 3 in Lagen 4, 5 gelagert.

    Die abgesetzten Stutzen der     MTellenenden     passen in Stopfbüchsen der in     Fig.    1 nicht      dargestellten     Anschlussleitungen    für ,die Zu  fuhr und Ableitung :des     Wassers        bezw.     Dampfes.     Die        Austauschelemente        des    Aus  tauschkörpers bestehen aus mit dem Innen  raum der Hohlwelle 1 in Verbindung stehen  den, an ihren äussern Enden geschlossenen  Heizrohren -6, die speichenartig im Kreis  herum angeordnet sind.

   Innerhalb eines je  den Heizrohres 6 befindet sich ein engeres       Einströmrohr    7, dessen äusseres Ende bis  nahe an das geschlossene Ende des Heizroh  res 6 reicht, während     das    innere Ende beim  ersten sternförmigen Rohrbündel in einem  geschlossenen Rohransatz am Ende<B>2</B> der  Welle 1     steckt    und durch dessen Bohrung  mit der Wasserzuleitung in Verbindung  steht, bei den übrigen Rohrbündeln aber in  einem in die Hohlwelle 1     eingesetzten    und  diese mittels     eines    Flansches 8     bezw.    9 ab  schliessenden, an seinem Ende geschlossenen  Rohrstück 10     bezw.    11 steckt.

   Die     Rohr-          stücke    10 tragen je ein die     Vorwärmung    und  Verdampfung bewirkendes Rohrbündel, wäh  rend am Rohrstück 11 mehrere solche, zur  Überhitzung des Dampfes dienende Rohr  bündel vorgesehen sind. Am Ende 2 der       Hohlwelle    1 .sitzt eine Seilscheibe 1,2, die  von einer     Kraftmaschine    ,aus     antreibbar    ist.  Der umlaufende Austauschkörper befindet  sich in einem mehrteiligen Gehäuse 13, in  dem sich unten die Feuerdecke 14 und der       Rost    15 befinden. Die Feuerung kann auch  seitlich angeordnet sein.

   Oben .sind Stäbe 16  eingebaut, die einen zwischen die Rohrbündel  hineinragenden Rechen bilden, welcher die  Mitnahme der Rauchgase durch ,die Heiz  rohre 6 verhindert und eine gründliche       Durchwirbelung    der Gase verursacht. Das  Gehäuse 13     besteht    aus wärmeisolierendem       Baustoff,    oder es ist von solchem umhüllt  und es     ist    ausserdem von einem Mantel 17  umgeben, der unter Wahrung eines Luft  zwischenraumes über dem Gehäuse angeord  net ist, so     dass    sich unter ihm eine isolierende  Luftschicht     befindet.    Der am Gehäuse ange  ordnete     Austrittsstutzen    1:

  8 für die Rauch  gase enthält eine verstellbare Klappe 19, die  zur Regelung der austretenden Gasmenge    dient und allenfalls selbsttätig vom Dampf  druck     gesteuert    werden kann. Der Mantel 17  ist mit     einem    Stutzen 2.0 ausgerüstet, von  dem die erhitzte Luft abgesaugt und als  vorgewärmte Verbrennungsluft der Feue  rung zugeführt werden kann.

   An :den den  Rauchgasen weniger ausgesetzten Stellen  können die Heizrohre 6 mit Rippen 21     be-          setzt.sein,    die,     wie    der in     Fig.    3 beim mittle  ren Rohr strichpunktiert     eingezeichnete    Quer  schnitt zeigt, schräg angeordnet sein können,  so dass sie als     Gebläseschaufeln        wirken.     



  Die Wirkungsweise der     dargestellten          Wärmeaustauschvorrichtung        ist:die    folgende:  Die     Rauch,gaso        steigen    von der Feuerung  auf und werden von den rasch umlaufenden       Heizrohren    6 erfasst und gründlich     durchge-          wirbelt,    wobei sie unter allmählicher Abküh  lung in     achs,ialer    Richtung schraubenförmig       fortbewegt    und     schliesslich    durch den Aus  trittsstutzen 18 hinausgedrückt werden.

   Das  Frischwasser tritt durch die Bohrung des       Endes    2 der Hohlwelle in das erste der  durch     die        Einströmrohre    7 gebildeten     Bün-          ,del    ein<B>und</B> wird durch die Fliehkraft den  Enden ,der Heizrohre 6 zugeführt, in denen  es sich     ei-wärmt    und infolge seines geringe  ren spezifischen     Gewichtes    vom nachströ  menden kalten Wasser in den Hohlraum der  Hohlwelle 1 gedrängt wird.

   Von ,dort ge  langt es unter allmählicher Verdampfung  durch das     Rohrstück    10, in das zweite Bün  del der     Einsträmrohre    7     und    Heizrohre 6,  dann durch das nächste     Rohrstück    10 in das  dritte Bündel ,der     Einströmrohre    7 und aus  diesen nach     Durchströmung    ,der Heizrohre 6       und    nach vollständiger Verdampfung in das       Rohrstück.        1l,    durch das dann der entstan  dene Dampf zwecks Überhitzung gleich  zeitig mehreren Rohrbündeln zufliesst.

   Wie  hieraus ersichtlich, erfolgt in den ersten  Rohrbündeln, die mit den schon mehr oder  minder abgekühlten Rauchgasen in Berüh  rung kommen, die     Vorwärmung    und Ver  dampfung, während in den den heissesten       Rauchgasen    ausgesetzten Rohrbündeln die  Überhitzung .des Dampfes vor sich     geht.     



  Bei der in     Fig.4    dargestellten Ausfüh-           rungsform    der     Wärmeaustauschvorrichtung     kann der erzeugte     Satt-dampf        ununterbro-          elien    in überhitzten Dampf verwandelt wer  den, zu welchem Zwecke eine V     orriehtung     zum Entsalzen des Speisewassers vorgesehen        -erden    muss, damit dessen Salzgehalt das  zulässige Mass nicht überschreite.

   Die Hohl  zelle 1 ist durch den Flansch eines an einem  Ende geschlossenen Einsatzstückes 22 in  zwei Räume     geteilt,    deren einer mit .der  Wasserzuleitung in Verbindung steht, wäh  rend der andere auf der Seite der Dampfaus  strömung liegt. Die das Wasser durch die       Flielikraftwirkung        .auswärts    leitenden Ein  strönirohre 23 sitzen mit ihren Eintritts  enden in der Wand der an ihren Enden ge  schlossenen Heizrohre 24, in :denen die Ver  dampfung erfolgt, so dass der Dampf an den  Innenenden derselben austritt und durch den  Hohlraum .des Einsatzstückes 22 in die Ein  strömrohie 215 der     Überhitzerrohre    26 ge  langt.

   Von hier aus erfolgt die Dampfablei  tung innerhalb einer Stopfbüchse 27 in den       Dampfaustrittsstutzen    2$. Zur Ableitung  des überschüssigen Salzgehaltes dient eine       Entsalzungsleitung    29, deren     T-förmiges     Ende     3,0    mit seinen beiden     Einlassöffnungen     in den bei der Drehung sich bildenden ring  förmigen Wasserraum auf der     Einströmseite     der Hohlwelle 1 taucht. Ein     Abschlussorgan     31 ermöglicht die Regelung der Menge des  abzuleitenden Wassers, so dass der     er-          wiinschte    Salzgehalt des Wassers gleichblei  hend erhalten werden kann.

   Das Ende der       Entsalzungsleitung    29 steckt drehbar in  einer Stopfbüchse 32. Zwischen dem Ein  strömrolir     233    und dem     Heizrohr    24 sind  schrägstehende Schaufeln 39     eingebaut,    die  einerseits das     Einströmrohr    in der Mitte des  Heizrohres festhalten, anderseits dem zu er  wärmenden Mittel eine zusätzliche     Drehbe=          wegung    erteilen und dadurch eine     Steige-          i'nng    der Wärmeübertragung     bewirken.     



  Bei der in     Fig.5    dargestellten Ausfüh  rungsform der     Wärmeaustauschvorrichtung     sind die Heizrohre     33,    34,     35,    .36 stufen  weise von verschiedener Länge, und zwar so,  dass sich die kürzesten Rohre     dort    befinden,    wo -die Gase am heissesten sind, während  sich .die längsten Rohre im Bereiche der am  meisten abgekühlten Gase befinden, wo die  stärkste     D'urchwirbelung    erwünscht ist.

   In       Fig.    5 ist auch ein auf der Hohlwelle 1  sitzendes Gebläse 3 7 ersichtlich gemacht,  welches die unter ;dem     llI-antel    17 zur Er  wärmung gelangende     Luft    auf kurzem  Wege durch eine Luftleitung 38 der Feue  rung zuführt.  



  Die beschriebene     Rauchgas-Wärmeaus-          tauschvorrichtung    kann auch in der Weise  zur mittelbaren Dampferzeugung     verwendet     werden,     dass    das Wasser unter höherem  Druck durch die     Vorrichtung    gefördert und  auf eine diesem Druck entsprechende Tempe  ratur .gebracht und dann in einem Dampf  sammler auf den     Betriebsdruck    entspannt  wird. Das nicht verdampfte Wasser     fliesst     vom Dampfsammler einer     Umwälzpumpe    zu,  die es im Kreislauf .der Wärmeaustausch  vorrichtung zuführt.

   Das verdampfte Was  ser wird durch eine     Speisepumpe    ersetzt,  die der     Umwälzpumpe    die erforderliche  Wassermenge zuführt.  



  Die Wirtschaftlichkeit dieser Wärme  austauschvorrichtung ist dadurch begründet,       dass,    sie sowohl     Wasservorwärmer,    Dampf  erzeuger und     -Überhitzer    ist und gleichzeitig  zur     Förderung    der Gase und     überdies    noch  zur Förderung der Verbrennungsluft dient.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rauchgas -Wärmeaustauschvorrichtung zur #Tonvärmung und Verdampfung von Wasser und zur Dampfüberhitzung, bei der ,die Austauschelemente aus an einer Hohl welle speichenartig angeordneten, an ihren äussern Enden geschlossenen Heizrohren be stehen, die mit dem Innenraum der Hohl welle in Verbindung stehen, dadurch gekenn zeichnet, dass sich im Innern der Heizrohre bis nahe an deren geschlossene Enden rei chende @Einströmrohre befinden, die mit dem Wassereinströmraum in Verbindung stehen. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

   Rauchgas - Wä.rmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einströmrohre von einem die Zuströmung des zu erwär menden Mittels ermöglichenden, in der Hohlwelle angeordneten Rohrstück aus gehen.

   Rauchgas - Wä,rmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen dem Einström- rohr (23) und :dem Heizrohr (24) des umlaufenden Austauschkörpers Schau feln (39) angeordnet sind, die einer seits das Einströmrohr in der Mitte des Heizrohres festhalten, anderseits das zu erwärmende Mittel in Dreh bewegung versetzen und dadurch eine Steigerung der Wärmeübertragung be wirken. 3.

   Rauchgas - Wä.rmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, mit mehreren Rohrbündeln, :dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmrohre (7) des ersten Rohrbündels von einem geschlossenen Rohransatz des einen Endes (2) der Hohlwelle ausgehen, während die übri gen Rohrbündel einzeln.

   an mit Flau- schen (8) versehenen, einerseits ge schlossenen Rohrstücken (10) bezw. gruppenweise an einem mit einem Flansch (9) versehenen, einerseits ge schlossenen Rohrstück (11) angeordnet sind. .t. Rauchgas - Wärmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die mit den am meisten abgekühlten. Gasen in Berührung kom menden Heizrohre (6) mit Rippen (21) ausgerüstet sind, durch die eine Ver grösserung der Heizfläche erzielt wird und die infolge ihrer Scbrägstellung als Geblä.seschaufeln wirken. 5.

   Rauchgas - Wärmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, mit mehreren Rohrbündeln, dadurch gekennzeichnet, dass- .das mit der Abzugöffnung einer Feuerung in Verbindung stehende. einen. Austrittstutzen (18) tragende Gehäuse (13) einen aus einer Reihe von Stäben (16) gebildeten Rechen ent hält, der zwischen die Heizrohrbündel hineinragt und dadurch bewirkt, dass die vom Austauschkörper mitbewegten Rauchgase gründlich durchgewirbelt werden.. 6.

   Rauchgas - Wärmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass über dem den umlaufen den Wärmeaustauscher umschliessenden isolierten Gehäuse (13) ein Mantel (17) angeordnet ist, unter dem sich eine isolierende Luftschicht befindet. 7. Rauchgas - Wärmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch und -Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, da.ss ein auf der Hohlwelle (1) sitzendes Gebläse (37) vorgesehen ist, das den Zweck hat, die unter dem Mantel (17) sich bildende erhitzte Luft als vorge wärmte Verbrennungsluft der Feuerung zuzuführen. B.

   Rauchgas - Wärmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch mit mehreren Rohrbündeln, -dadurch gelzennnzeichnet, dass die Heizrohre (33, 34, 35, 36) stufenweise von verschiedener Länge sind, und zwar so, dass sich die kür zesten Rohre dort befinden, wo die Gase am heissesten sind, während sich die längsten Rohre im Bereiche der am meisten abgekühlten Gase befinden, wo die stärkste Durchwirbelung er wünscht ist. 9.

   Rauchgas - Wärmeaustauschvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Hohlwelle (1) eine Entsalzungsleitung (29) vorgesehen ist, deren U-förmiges Ende (30) mit seinen beiden Einlassöffnungen in den sich bei der Drehung bildenden, ringförmigen Wasserraum der Hohlwelle (1) taucht, wobei ein Absehlussorgan (31) die Regelung des Querschnittes der Ent- salzungsleitung ermöglicht.