Wärmeaustauschrohr. Die Erfindung bezieht sich auf ein mit oberflächenvergrössernden Elementen verse- henes metallenes .Wärmeaustauschrohr. Solche Wärmeaustauschrohre finden zum Beispiel in Rauchgaskanälen von Dampferzeugungsanla- gen und dergleichen Verwendung.
Für Kessel sind Wärmeaustauschrohre, in deren Innern das Kesselwasser stmömt, vor geschlagen worden, die mit stabförmigen, nach entgegengesetzten Richtungen diametral vorstehenden Elementen besetzt sind.
Bei der Entwicklung dieses Typs von Wärmeaustauschrohren führte das Problem der Befestigung der erwähnten Elemente an den Rohren dazu, die stabförmigen, Elemente je für sich an den Rohren fest-zuschweissen. Die Elemente werden an den Rohren in auf den Umfang gleichmässig verteilten Längs reihen angeordnet, derart, dass sie radial ab stehen.
Ein Teil der Elemente wird dann so gebogen, @dass alle Elemente in parallelen Ebenen liegen. Für die Erreichung einer maximalen Wärmeübertragung ist es notwen dig, dass die oberflächenvergrössernden Ele mente durchwegs die gleiche Länge haben. Daraus folgt dann, dass die äussern Enden der Elemente verschiedenen Abstand von der Rohrachse erhalten.
Wenn solche Rohre Seite an Seite mit ihren ,Achsen .in einer gemein samen Ebene derart angeordnet sind, dass die Elemente jedes Rohres parallel und gegen: die Elemente, eines benachbarten Rohres gerich tet sind, dann ist der Zwischenraum zwischen den Enden der Elemente benachbarter Röhre nicht gleichförmig.
Die Erfindung bezweckt, Wärmeaustausch rohre mit oberflächenvergrössernden Elemen ten so auszubilden, dass sie in einer gemein samen Ebene quer zur Strömungsrichtiuigdes Gases angeordnet werden.
können,, und zwar derart, dass,diegeraden Teile jedes einzelnen oberflächenvergrössernden Elementes eines Rohres in Flucht mit den entsprechenden Teilender Elemente eines benachbarten Roh res liegen und dass gleichzeitig der Zwischen raum zwischen den Enden der Elemente be nachbarter Rohre gleichförmig gehalten wer den kann,. ' Dieses Ziel wird beim erfindungsgemässen Wärmeaustauschrohr dadurch erreicht,
dass die oberfläehenvergrösserndjen Elemente als in Reihen angeordnete, aus Metalldraht ge bogene; Wähnliche -Schleifen ausgebildet sind, deren Schenkel mit dem Rohr,wärmeleitend vereinigt sind, und zwar einerseits je an der Verbindungsstelle zweier innern Schenkel und anderseits je an den innern Enden. der äussern Schenkel.
Trotzdem die innern Schenkel kür zer sind als die äussern, ergibt sich für die einzelnen Elemente die gleiche Länge des Wärmeleitweges, weil die äussern Enden der Schenkel von ungleicher Länge paarweise miteinander verbunden sind.
Zweckmässig werden die oberflö,chenver- grösseruden Elemente für jedes Rohr aus Draht vor der Vereinigung mit,dem Rohr vor- geformt, um die Vereinigung mit dem Rohr und die Befestigung an demselben zu erleich tern.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Es zeigen: Fig.1 den Querschnitt durch den Rauch gaskanal eines Dampfkessels mit Reihen von Wärmeaustauschrohren der erfindungs gemässen Ausführung, Fig. 2 eine schaubildliche Därstellung eines der in Fig. 1 gezeigten Rohre vergrössert, Fig.3 den Grundriss zu Fig. 2',
Fig. 4 die schaubildliehe Darstellung einer andern Ausführungsform, Fig. 5 ,dien Querschnitt durch ein Rohr mit einer andern Ausführung der oberflächen vergrössernden Elemente, Fig. 6 den Grundriss zu Fig. 5, Fig. 7 die Seitenansicht eines Rohres nach Fig. 6. .
In sämtlichen! Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Mit 5 ist -das - Wärmeaustauschröhr als Ganzes be zeichnet, das zusammengesetzt ist aus einem Metallrohr 6 und den oberflächenvergrössern den Elementen 7. Solche Wärineaustausch- rohre sind in den Gaskanal 8 derart einge baut, -dass ein Wärmeaustausch zwischen den heissen, durch den Kanal strömenden Ver brennungsgasen und dem durch die Rohre strömenden Kesselwasser stattfindet.
Zur Verwirklichung des Ziels sind die oberflächenvergrössernden Elemente gebildet durch Drahtstücke von entsprechend hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer. Diese Drahtstücke sind so gebogen, da.ss sich auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines Rohres Reihen von W-förmigen oder Schleifen 9 ergeben.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis- 4 besitzt. jede W-förmige Schleife ein Paar von äussern Schenkeln 10 und ein Paar von innern Schenkeln 11.
Die äussern Schenkel 10 und die innern Schenkel 11 sind durch innere bzw. äussere Bögen 12, bzw. 13 miteinander verbunden. Die Schenkel einer jeden W-för- migen Schleife sind parallel zueinander, in gleichem Abstand voneinander und in einer gemeinsamen Ebene angebracht, die senkrecht zur Rohrachse steht. Der Abstand zwischen den äussern Schenkeln ist vorzugsweise etwas kleiner als der äussere Durchmesser des Roh res, so dass -die Schenkel dicht an dem Rohr anliegen.
Die die Verbindung der innern Schenkel herstellenden, innern Bögen 12. liegen an der Aussenoberfläche des Rohres an. Bei derartiger Anordnung sind die äussern Bögen 13 in glei chem Abstand von einer Ebene, die durch die Rohrachse geht und senkrecht ist zur Mittellinie der W-förmigen Schleife. Beider Ausführungsform nach den F'ig.1 bis 3 sind sämtliche W-förmigen Schleifen 9 auf einer Rohrseite durch ein einziges Draht stück von entsprechender Länge gebildet.
Be nachbarte- W-förmige Schleifen sind durch Bögen 14 j -verbunden. Diese Bögen. liegen aussen auf dem Mantel des Rohres abwech selnd auf -entgegengesetzten .Seiten auf. Die sich ergebende Reihe von miteinander ver bundenen W-förmigen Schleifen, die natürlich vorgeformt sein können, lässt sich leicht und schnell als Einheit an dem Rohr befestigen. Die Reihe W-förmiger Schleifen auf der ent gegengesetzten Rohrseite ist. in der gleichen Weise ausgeführt und an dem Rohr ange bracht.
Beachtung verdient der Umstand, dass die beiden Reihen so zueinander liegen, dass die an dem Rohr befestigten Verbindungs- bögen 14 der einen Reihe in den Zwischen räumen --wischenden entsprechenden Verbin dungsbögen der andern Reihe liegen (siehe Fig. 3).
Durch diese Anordnung wird es er möglicht, die Reihen von Schleifen mittels Widierstundsschweissalng mit einer Schweiss maschine zu befestigen, bei welcher die Elek troden Sätze von Rädern sind, zwischen -denen sich das Rohr mit den Schleifenreihen bewegt, wobei ein Radsatz die Bögen 14 an gegen- überliegenden Rohrseiten festschweisst, wäh rend :
ein anderer 'Satz sich längs der Mittel ebene der Reihen von W-förmigen Schleifen bewegt, um die innern Bögen 12 an,dem Rohr festzuschweissen. Bei der Ausführungsform der Fig.4 ist jedes Paar von auf gegenüberliegenden Rohr seiten angeordneten W-förmigen .Schleifen aus einem einzigen Drahtstück unabhängig von dem benachbarten Paar von VV-förmigen Schleifen ausgeführt,. In diesem Falle sind die einzelnen Paare W-förmiger Schleifen mit dem Rohr in geeignetem Abstand. vereinigt..
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 5 bis 7, bei der die W-för- migen Schleifen auf beiden Seiten des Rohres aus ein und demselben Drahtstück bestehen, sind: benachbarte Paare W-förmiger Schleifen an der einen Seite des Rohres durch Draht teile 15 verbunden (siehe Fig. 7), die schräg zu dem Rohr liegen.
In allen Ausführungsbeispielen ist, wie ersichtlich, die wirkliche Länge der äussern Schenkel 10 einer W-förmigen Schleife grö sser als .die Länge der benachbarten in- nern Schenkel 11 derselben Schleife. Diese Tatsache spielt aber keine Rolle; da der heisseste Punkt: des die beiden genannten Schenkel 10 und 11 bildenden Drahtstückes auf der Mitte desselben liegt: Die Längen der beiden Wärmeleitwege längs der beiden Schenkel 10 und 11 von diesem Punkt bis zur Rohrwand werden dadurch gleich.
Die Angleichung der Länge der Wärmeleitwege gibt die Möglichkeit, benachbarte Rohre in ge meinsamer Ebene und die oberflächenver grössernden Elemente benachbarter Rohre achsgleich zueinander anzuordnen, wodurch der eingangs erwähnte Nachteil, der sieh bei Verwendung von einzelnen stabförmigen, oberflächenvergrössernden Elementen ergibt, vermieden wird.
Des weiteren wird der Vorteil erzielt, dass sich die Zahl der Schweissverbindungen, die erforderlich sind, um .die oberflächenver- grössernden Elemente an den Rohren zu be- festigen, verringert.
Bei allen Beispielen sind zwei Schleifen- reihen: vorgesehen, wobei die Schleifen paar weise so angeordnet. sind, dass .eine Schleife einer Reihe in derselben Ebene wie eine Schleife der andern Reihe liegt.
Heat exchange tube. The invention relates to a metal heat exchange tube provided with surface-enlarging elements. Such heat exchange tubes are used, for example, in flue gas ducts of steam generating plants and the like.
For boilers, heat exchange tubes, inside which the boiler water flows, have been struck before, which are occupied with rod-shaped, diametrically protruding elements in opposite directions.
During the development of this type of heat exchange tubes, the problem of fastening the aforementioned elements to the tubes led to the rod-shaped elements being welded to the tubes individually. The elements are arranged on the tubes in longitudinal rows evenly distributed over the circumference, in such a way that they protrude radially.
Some of the elements are then bent so that all elements lie in parallel planes. In order to achieve maximum heat transfer, it is necessary that the surface-enlarging elements have the same length throughout. It then follows that the outer ends of the elements have different distances from the pipe axis.
If such tubes are arranged side by side with their axes in a common plane in such a way that the elements of each tube are parallel and against the elements of an adjacent tube, then the space between the ends of the elements of adjacent tubes is not uniform.
The aim of the invention is to design heat exchange tubes with surface-enlarging elements so that they are arranged in a common plane transverse to the direction of flow of the gas.
can, in such a way that the straight parts of each individual surface-enlarging element of a pipe are in alignment with the corresponding parts of the elements of an adjacent pipe and that at the same time the space between the ends of the elements of adjacent pipes can be kept uniform. 'This aim is achieved in the heat exchange tube according to the invention by
that the surface enlarging elements are arranged in rows and bent from metal wire; Similar loops are formed, the legs of which are united with the pipe in a thermally conductive manner, on the one hand at the junction of two inner legs and on the other hand at the inner ends. the outer thigh.
Even though the inner legs are shorter than the outer ones, the length of the heat conduction path is the same for the individual elements, because the outer ends of the legs are connected to one another in pairs of unequal lengths.
The surface-enlarging elements for each tube are expediently pre-formed from wire before the connection with the tube in order to facilitate the connection with the tube and the attachment to the same.
The drawing illustrates Ausfüh approximately examples of the subject matter of the invention. 1 shows the cross section through the flue gas duct of a steam boiler with rows of heat exchange tubes of the design according to the invention, FIG. 2 shows an enlarged diagrammatic representation of one of the tubes shown in FIG. 1, FIG. 3 shows the plan of FIG. 2 ',
4 shows the diagrammatic representation of another embodiment, FIG. 5 shows the cross section through a pipe with another embodiment of the surface-enlarging elements, FIG. 6 shows the plan of FIG. 5, FIG. 7 shows the side view of a pipe according to FIG. 6. .
In all! Figures the same parts are provided with the same reference numbers. With 5 - the - heat exchange tube as a whole be characterized, which is composed of a metal tube 6 and the surface enlarging the elements 7. Such heat exchange tubes are built into the gas channel 8 in such a way that heat exchange between the hot, through the channel flowing combustion gases and the boiler water flowing through the pipes takes place.
To achieve the goal, the surface-enlarging elements are formed by pieces of wire with a correspondingly high thermal conductivity, for example made of copper. These pieces of wire are bent in such a way that rows of W-shaped or loops 9 are produced on two opposite sides of a pipe.
In the embodiment of FIGS. 1 to 4 has. each W-shaped loop has a pair of outer legs 10 and a pair of inner legs 11.
The outer legs 10 and the inner legs 11 are connected to one another by inner and outer arches 12 and 13, respectively. The legs of each W-shaped loop are parallel to one another, at the same distance from one another and in a common plane that is perpendicular to the pipe axis. The distance between the outer legs is preferably somewhat smaller than the outer diameter of the pipe, so that the legs fit tightly against the pipe.
The inner bends 12 which establish the connection of the inner legs are in contact with the outer surface of the pipe. With such an arrangement, the outer arcs 13 are equidistant from a plane which passes through the pipe axis and is perpendicular to the center line of the W-shaped loop. In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, all the W-shaped loops 9 on one side of the tube are formed by a single piece of wire of the appropriate length.
Be adjacent W-shaped loops are connected by arcs 14 j. These arches. lie outside on the jacket of the pipe alternately on opposite sides. The resulting series of interconnected W-shaped loops, which of course may be pre-shaped, can be easily and quickly attached as a unit to the pipe. The series of W-shaped loops is on the opposite tube side. executed in the same way and attached to the pipe.
It should be noted that the two rows are positioned relative to one another in such a way that the connecting bends 14 of one row attached to the pipe lie in the spaces between the corresponding connecting bends in the other row (see Fig. 3).
This arrangement makes it possible to fasten the rows of loops by means of Widierstundsschweissalng with a welding machine, in which the electrodes are sets of wheels, between -then the tube with the rows of loops moves, with a wheel set opposing the arches 14 - welded overlying pipe sides while:
another set moves along the midplane of the series of W-shaped loops to weld the inner bends 12 to the pipe. In the embodiment of FIG. 4, each pair of W-shaped loops arranged on opposite sides of the tube is made from a single piece of wire independently of the adjacent pair of VV-shaped loops. In this case the individual pairs of W-shaped loops are appropriately spaced with the pipe. united..
In the embodiment of the invention according to FIGS. 5 to 7, in which the W-shaped loops on both sides of the pipe consist of one and the same piece of wire, are: Adjacent pairs of W-shaped loops on one side of the pipe through wire parts 15 connected (see Fig. 7), which are inclined to the pipe.
In all the exemplary embodiments, as can be seen, the real length of the outer legs 10 of a W-shaped loop is greater than the length of the adjacent inner legs 11 of the same loop. But this fact does not matter; since the hottest point: of the piece of wire forming the two legs 10 and 11 mentioned lies in the middle of the same: the lengths of the two heat conduction paths along the two legs 10 and 11 from this point to the pipe wall become the same.
The equalization of the length of the heat conduction paths gives the possibility of arranging adjacent tubes in a common plane and the surface-enlarging elements of adjacent tubes on the same axis, which avoids the disadvantage mentioned at the beginning, which results when using individual rod-shaped, surface-enlarging elements.
Furthermore, the advantage is achieved that the number of welded connections which are required to fasten the surface-enlarging elements to the pipes is reduced.
In all examples there are two rows of loops: provided, with the loops arranged in pairs. are that .a loop in one row is in the same plane as a loop in the other row.