DE1065438B - Wärmeaustauscher für Abhitzeverwertung, insbesondere bei Dieselmotoren, mit Rohren und darin angeordneten Drall-Leitflächen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Der Wärmeübergang in von wärmeabgebenden Madien durchströmten Rohren wird bekanntlich wesentlich verbessert, wenn man der Strömung eine Umfangskomponente aufzwingt, zu welchem Zweck man bereits vorgeschlagen hat, am Rohreingang bzw. in dessen Nähe Drallkörper in Form von Ringen, Blechen oder sonstigen Leitflächen einzusetzen oder das Rohr an dieser Stelle mit einer schrauben'gangartigen Einbeulung (Delle) zu versehen. Um den Reinigungsprozeß durch diese Leitflächen nicht zu behindern, ist weiterhin schon vorgeschlagen worden, die Drallkörper innerhalb kurzer, in die Rohre einschiebbarer Rohrstücke (Einstecktüllen) zu 'befestigen, die νοτ Beginn der Reinigung herausgezogen werden.

In Versuchen konnte nun. festgestellt werden, daß solche Dralleinsätze nicht nur den Wärmeübergang verbessern, sondern daßdamit aucheine wirksame Schalldämpfung möglich ist, wenn gemäßjvoTliegender_J£rfmdung die in den verschiedenen. Rohren befindlichen Leitflächen in verschieden großen Abständen" ao von der Eintrittsöffnung der Rohre angeordnet sind. Diese Wirkung. ist darauf zurückzuführen, daß die Leitflächen zugleich Reflexionswände bilden.,.an denen es zur teilweisen Reflexion der in die Rohre eintretenden Schallwellen kommt. Dies wiederum führt offenbar zu einer Phasenverschiebung, so* daß in dem anschließeSST^Sammelrauni durch_ Interferenz ein mehr oder weniger vollkommener Ausgleich der Schwingurigsamplituden erreicht wird.

Eine ähnliche Wirkung tritt auch dann ein, wenn der Steigungswinkel der in verschiedenen Rohren eingesetzten Leitflächen von unterschiedlicher Größe ist. Je nach der Breite des zu dämpfenden Frequenzbandes kann man also¹ die Abstände der Leitschaufeln von den Eintrittsöffnungen der Rohre und/oder ihreSteigungswinkel verändern. Die absoluten Größen dieser Werte können empirisch sehr einfach ermittelt werden.

Die vorstehenden Ausführungen lassen bereits erkennen., daß der Wärmeaustauscher nach der vorliegenden Erfindung sich besonders gut für die Abwärmeverwertung bei Kolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, eignet, wo es darauf ankommt, bei geringem Bauaufwand neben einem guten Wärmeübergang"äüch für eine wirksame Dämpfung des Auspuffschalls zu sorgen. .

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele für vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Abgaskessel für Dieselmotoren im Längsschnitt, _:

Fig. 2 ein Rohrelement mit eingeschweißter Leitfläche im Längsschnitt,

Fig. 3 das Rohrelement nach Fig. 2 im Schnitt längs Linie III-III der Fig. 1,

für Abhitzeverwertung,

insbesondere bei Dieselmotoren,

mit Rohren und darin angeordneten

Drall-Leitflächen

Anmelder:

Wagner-Hochdruck-Dampfturbinen

Gesellschaft m.b.H.,
Hamburg 1, Glockengießerwall

Oskar Jebens, Hamburg-Blankenese,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 das Detail »A« der Fig. 2 im vergrößerten Maßstab,

Fig. 5 ein Rohrelement, bei dem die schräge Leitfläche durch eine Einbeulung gebildet ist, im Längsschnitt,

Fig. 6 das Rohrelement nach Fig. 5 im Querschnitt längs Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 eine einsfcckbare Einsatztülle mit eingebauter Leitfläche.

In Fig. 1 sind mit' 1 und 2 der untere und der obere Kesselboden eines Abgaskessels bezeichnet, die mit dem Mantel 3 verschweißt und in denen die Heizrohren 4 in bekannter Weise durch Einwalzen oder Einschweißen befestigt sind. Der Diffusor 5 und der Sammelraum 6 bilden die untere bzw. obere Begrenzung des Abgaskessels. In der Nähe der Eintrittsöffnungen 7 sind innerhalb der Heizröhren; 4 Leitflächen 8 angeordnet, und zwar in verschieden großen Abständen a, b und c von der Eintrittsöffnung, um ein möglichst breites Frequenzband des in den Abgasen sich fortpflanzenden Auspuffschalles wirksam -zu dämpfen.

Die Leitflächen 8 verlaufen schräg zur Rohrachse und schließen — wie in Fig. 2 ersichtlich — mit der Rohrachse x-x den Winkele ein. Der lichte Rohrdurchmesser »-D«, die Rohrlänge «L» und der Winkel ε sind auf die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase so abgestimmt, daß die von den Leitflächen hervorgerufene schraubenlinige DrallstrÖmung möglichst bis zum Ende der Heizrohren 4 aufrechterhalten bleibt und daß die Schal.lenergie im anschließenden Sammelraum 6 weitgehend vernichtet wird.

S09 628/261

Fig. 2 zeigt eine besonders einfach herstellbare Anordnung, nach der ein an sich bekannter halbellipsenförmiger Blechsteg 8 in einem Schrägschlitz des Rohres 4 entsprechend Fig. 4 eingeschweißt ist.

Eine äquivalente Anordnung zeigen die Fig. 5 und 6, wonach das Rohr 14 in bekannter Weise mit einer, schrägen Einbeulung 18 versehen ist.

Während bei den zuvor erläuterten Ausführungen die leitflächen fest innerhalb der Rohre angebracht sind, ist bei der Anordnung nach Fig. 7 eine Einstecktülle 9 mit einer trichterförmig erweiterten Einströmöffnung 10 und einem Schlitz 11 vorgesehen, in welcher die Leitfläche 28 angebracht ist. Diese Leitfläche 28 besteht aus einem an sich bekannten schraubenlinienförmig gebogenen Blechstreifen bzw. Bandstahl; ihre Eintrittskante 12 ist, wie an sich bekannt, stärker zur Rohrachse gebogen, damit die Strömung von der axialen Richtung stoßfrei und ohne Ablösungserscheinungen in die Umfangsrichtung umgelenkt wird. Der Schlitz 11 verleiht der Tülle 9 am einströmseitigen Ende eine gewisse Federung, so· daß sie durch reine Klemmwirkung im Rohr 24 gehalten wird. Die Befestigung der Tülle am Rohr kann aber auch mit anderen bekannten Mitteln, wie Steckgewinden, Schraubenbolzen u. dgl., erfolgen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher für Abhitzeverwertung, insbesondere bei Dieselmotoren, bestehend aus mehreren Rohren, in denen mindestens je eine Drall-Leitfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (8) in verschieden großen Abständen (a, b, c) von der Eintrittsöffnung (7) der in einen gemeinsamen Sammelraum (6) mündenden Rohre (4) angeordnet sind.

2. Wärmeaustauscher, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in verschiedenen Rohren (4) angeordneten Leitflächen (8) unterschiedliche Steigungswinkel (ε) aufweisen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2 mit einer schraubenförmig gebogenen Leitfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskante (12) der Leitfläche (28) in Richtung zur Rohrachse abgebogen ist.¹

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (8) von einem an sich bekannten halbellipsenförmigen, in einem Schrägschlitz des Rohres eingesteckten Blechsteg gebildet ist. ; .

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche — wie an sich bekannt — von einer schrägen Einbeulung (18) in der Rohrwand (14) gebildet ist.

6. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche — wie bekannt — in einer besonderen Einstecktülle (9) angeordnet ist.

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecktülle (9) geschlitzt und an einem Ende des Rohres (24) festgeklemmt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nf. 20 806, 312 989,
089, 684 578. ' ' .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 628/261 9.