DE1068851B - - Google Patents

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DE1068851B
DE1068851B DENDAT1068851D DE1068851DA DE1068851B DE 1068851 B DE1068851 B DE 1068851B DE NDAT1068851 D DENDAT1068851 D DE NDAT1068851D DE 1068851D A DE1068851D A DE 1068851DA DE 1068851 B DE1068851 B DE 1068851B
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stones
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen als Rekuperator zu verwendenden, keramischen Lufterhitzer, der mit hohen Feuergastemperaturen und hohen Luftpressungen betrieben werden kann.The invention relates to a ceramic air heater to be used as a recuperator, the can be operated with high flue gas temperatures and high air pressures.

Es ist bekannt, Rekuperatoren mit einander kreuzenden Kanälen für Feuergase und Luft aus Hohlsteinen herzustellen, die hohe Abgastemperaturen vertragen. Derartige Lufterhitzer bereiten aber Schwierigkeiten für einen Betrieb mit hohen Luftpressungen weil es schwierig ist, eine verläßliche Abdichtung der Fugen zu sichern. Um die Abdichtung zu verbessern, hat man zwar vorgeschlagen, die Hohlsteine mit einem Metallmantel zu umkleiden oder sie in einzelnen Schichten zu verlegen, die durch flache Metallzwischenlagen getrennt sind, doch läßt sich auch bei diesen Ausführungen durch die Wärmeausdehnungen des aus Hohlsteinen zu einem dichten Block zusammengebauten Lufterhitzers keine für hohe Luftpressungen ausreichende Fugenabdichtung erzielen.It is known, recuperators with intersecting channels for fire gases and air from hollow stones produce that can withstand high exhaust gas temperatures. However, such air heaters cause difficulties for operation with high air pressures because it is difficult to reliably seal the Secure joints. In order to improve the seal, it has been proposed that the hollow stones with a To encase metal sheath or to lay them in individual layers through flat metal interlayers are separated, but can also be achieved in these designs by the thermal expansion of the Hollow stones to form a dense block assembled air heater is not sufficient for high air pressures Achieve joint sealing.

Bekannt ist es ferner, zum Aufbau von Lufterhitzern mit einander kreuzenden Luft- und Heizgaskanälen Hohlsteine zu verwenden, die eine oder mehrere Mittelkanäle von geschlossenem Querschnitt und an gegenüberliegenden Seiten angeordnete, quer zu den Mittelkanälen verlaufende, offene Kanalausnehmungen aufweisen, die sich beim Stapeln der Hohlsteine in Achsrichtung ihrer Mittelkanäle zu geschlossenen Leitungen für das eine Betriebsmittel und mit ihren seitlichen Kanalausnehmungen zu querliegenden, gefugten Leitungen des anderen Betriebsmittels ergänzen. Soweit beim Aufbau des Lufterhitzers aus derartigen Hohlsteinen außer den Betriebsmittelleitungen Hohlräume zwischen den Steinen verbleiben, hat man vorgeschlagen, diese Hohlräume mit zusätzlichen Steinplatten auszufüllen, um einen festen blockartigen Erhitzerkörper zu erhalten. Die Abdichtungsschwierigkeiten für einen Betrieb mit hohen Luftpressungen werden hierdurch nicht behoben, da unter Wirkung der hohen Temperaturdifferenzen in einem mit hohen Feuergastemperaturen und hohen Luftpressungen betriebenen Lufterhitzer starke Dehnungsbeanspruchungen entstehen, die Temperaturrisse an den Hohlsteinen und eine hierdurch bedingte Undichtigkeit nach sich ziehen.It is also known for the construction of air heaters with intersecting air and heating gas ducts To use hollow stones that have one or more central channels of closed cross-section and on Open channel recesses arranged on opposite sides and running transversely to the central channels have, which when the hollow stones are stacked in the axial direction of their central channels to form closed lines for one piece of equipment and with their lateral channel recesses to transverse, grooved Add lines to the other equipment. So much for building the air heater from such Hollow stones apart from the equipment lines, cavities remain between the stones, it has been proposed that fill these cavities with additional stone slabs to create a solid block-like heater body to obtain. The sealing difficulties for operation with high air pressures are not eliminated by this, since under the effect of the high temperature differences in a with high Flue gas temperatures and high air pressures caused air heaters to be subjected to high expansion stresses arise, the temperature cracks on the hollow stones and the resulting leakage draw.

Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten und bezieht sich auf einen keramischen Lufterhitzer aus Hohlsteinen mit einem oder mehreren Mittelkanälen von geschlossenem Querschnitt und zu beiden Seiten dieser Mittelkanäle an den äußeren Begrenzungsflächen angeordneten offenen Kanalausnehmungen, wobei durch eine besondere Anordnung der Hohlsteine spaltartige Zwischenräume zwischen den Steinsäulen gebildet sind, die eine gute Aufnahme der Wärmedehnungen unter Vermeidung des Reißens der Hohlsteine Lufterhitzer mit aus Hohlsteinen
gebildeten einander kreuzenden
Luft- und HeizgaskanälenThe invention eliminates these difficulties and relates to a ceramic air heater made of hollow stones with one or more central channels of closed cross-section and open channel recesses arranged on both sides of these central channels on the outer boundary surfaces, with gap-like spaces between the stone columns being formed by a special arrangement of the hollow stones that a good absorption of the thermal expansion while avoiding the tearing of the hollow stones air heater with made of hollow stones
formed crossing each other
Air and hot gas ducts

Anmelder:Applicant:

Erwin Folger,
Köln-Brück, Dieringhauser Str. 6Erwin Folger,
Cologne-Brück, Dieringhauser Str. 6

Erwin Folger, Köln-Brück,
ist als Erfinder genannt wordenErwin Folger, Cologne-Brück,
has been named as the inventor

ermöglichen und überdies auch den Wärmeübergang zwischen den Betriebsmitteln erhöhen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß den die Mittelkanäle und die seitlichen Kanalausnehmungen enthaltenden Hohlsteinen an den Enden der aus den gestapelten Hohlsteinen gebildeten Mittelkanal leitungen Endblöcke zugeordnet sind, die nur geschlossene Mittelkanäle und je einen quer dazu liegenden, in die Mittelkanäle einmündenden Sammelkanal aufweisen und in ihrer gleichlaufend zu den seitlichen Kanalausnehmungen der Hohlsteine liegenden Erstreckung um so viel länger als die zwischen ihnen liegenden Hohlsteine bemessen sind, daß zwischen den durch die in Richtung der Mittelkanäle gestapelten und mit den seitlichen Kanalausnehmungen aneinandergesetzten Hohlsteinen gebildeten Säulen im Bereich der quer zu den seitlichen Kanalausnehmungen der Hohlsteine liegenden Stoßflächen der Endblöcke freie Spalträume gebildet sind, in welche die von den seitlichen Kanalausnehmungen der Hohlsteine gebildeten, gefugten Leitungen einmünden. enable and also increase the heat transfer between the equipment. This is according to the invention achieved in that the containing the central channels and the lateral channel recesses Hollow stones at the ends of the central channel lines formed from the stacked hollow stones end blocks are assigned, the only closed central channels and each one lying across them, in the central channels Have opening collecting channel and in their parallel to the lateral channel recesses of the hollow stones lying extension so much longer than the hollow stones lying between them are dimensioned that between the stacked by the in the direction of the central channels and with the lateral Channel recesses formed by adjacent hollow stones in the area of the transverse to the lateral Channel recesses of the hollow blocks lying abutment surfaces of the end blocks free gap spaces are formed, into which the jointed lines formed by the lateral channel recesses of the hollow stones open.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Hohlsteine und die ihnen zugeordneten Endblöcke an ihren die Mündungen der Mittelkanäle enthaltenden Begrenzungsflächen mit die Kanalmündungen in ihrer Gesamtheit umschließenden, zusammenpassenden Federn und Nuten zum Herstellen von Nut-Feder-Verbindungen sowohl zwischen den Hohlsteinen untereinander als auch zwischen den Hohlsteinen und den Endblöcken versehen. Hierdurch und durch eine vorzugsweise angeordnete elastische Verspannung der Hohlsteine durch gleichlaufend zu den Mittelkanälen angeordnete Zuganker od. dgl. wird eine verläßliche Abdichtung unter wirksamer Aufnahme der Wärmeausdehnungen in Längsrichtung der Steinsäulen erreicht. In a preferred embodiment of the invention, the hollow stones and the end blocks assigned to them are on their boundary surfaces containing the mouths of the central channels with the channel mouths in their Entirely enclosing, mating tongues and grooves for producing tongue and groove connections both between the hollow stones and between the hollow stones and the End blocks provided. As a result and by a preferably arranged elastic bracing of the Hollow stones through tie rods or the like arranged parallel to the central channels becomes a reliable one Sealing achieved with effective absorption of thermal expansion in the longitudinal direction of the stone pillars.

909 648/159909 648/159

Claims (1)

Um einen hohen Wärmeübergang zwischen den Betriebsmitteln zu sichern, enthält zweckmäßig jeder der Hohlsteine drei in der Blockmittelebene liegende, zylindrische Mittelkanäle kleineren Querschnittes und an seinen Seitenflächen je zwei hälftige offene Kanalausnehmungen von größerem Halbkreisquerschnitt. Gegenüber einem bekannten rechteckigen Querschnitt der Mittelkanäle und der seitlichen Kanalausnehmungen werden durch den runden Querschnitt nach den vorliegenden Berechnungen wesentlich bessere Werte für den Wärmeübergang zwischen den Betriebsmitteln erzielt. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Hohlsteine und ein daraus hergestellten keramischen Lufterhitzer nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 einen Hohlstein teils in der Seitenansicht, teils im mittleren Längsschnitt nach Linie I-I von Fig. 2, Fig. 2 einen Grundriß und Fig. 3 einen Querschnitt des Hohlsteins nach Linie III-III von Fig. 2, Fig. 4 die Seitenansicht und Fig. 5 einen Querschnitt eines aus den Hohlsteinen zusammengebauten Lufterhitzers. Der Hohlstein 1 nach Fig. 1 bis 3 weist drei Mittelkanäle2 von in sich geschlossenem Rundquerschnitt auf und ist an seinen seitlichen Längsflächen auf jeder Seite mit quer zu den Mittelkanälen verlaufenden Kaualausnehmungen 3 versehen, die einen hälftigen, hier halbkreisförmigen Querschnitt haben. Der Durchmesser dieser seitlichen Kanalausnehmungen ist etwas größer als der Durchmesser der Mittelkanäle. Die oberen und unteren Begrenzungsflächen des Hohlsteines, in die die Mittelkanäle 2 ausmünden, weisen eine besondere Ausführung auf, und zwar enthält die untere Begrenzungsfläche 4 einen vorstehenden, als Feder dienenden Rand 5, der die drei Kanalmündungen in ihrer Gesamtheit umschließt, und die obere Begrenzungsfläche 6 eine entsprechende Nut 7, die den Rand 5 eines anschließenden Hohlsteins zum Herstellen einer Nut-Feder-Verbindung aufnehmen soll. Die Ausbildung des Hohlsteines mit drei Mittelkanälen 2 und je zwei seitlichen Kanalausnehmungen 3 von etwas größerem Durchmesser ergibt einen Steinquerschnitt, der bei hoher Stabilität für eine gute Wärmeaufnahme und gleichmäßige Wärmeverteilung im Steinquerschnitt und eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf den Umfang der Mittelkanäle besonders günstig ist. Praktisch kann ein derartiger Stein bei einem Durchmesser von 60 mm für die Mittelkanäle 2 und von 80 mm für die Kanalausnehmungen 3 im Grundriß etwa eine Länge von 340 mm und eine Breite von etwa 200 mm bei einer Höhe von etwa 220 mm zwischen den Flächen 4 und 6 aufweisen. Diese Angaben sollen nur die ungefähren Abmessungsverhältnisse zwischen der Größe des Steins und seinen Ausnehmungen erkennbar machen, ohne die Erfindung im einzelnen auf eine bestimmte Steinausführung festzulegen. ■Wie sich aus Fig. 4 und 5 entnehmen läßt, werden derartige Hohlsteine reihenweise zu säulenartigen Trägern aufeinandergesetzt, wobei die Mittelkanäle 2 durch die Nut-Feder-Verbindungen eine verläßliche Fugenabdichtung erhalten, die durch in die Nuten eingelegtes Dichtungsmaterial einen hermetischen Abschluß sichert. Oben und unten sind die Steinsäulen durch Endblöcke 8 bzw. 9 abgeschlossen. Diese Endblöcke weisen keine seitlichen Kanalausnehmuugen wie die Hohlsteine 1, sondern ebene Seitenflächen auf und sind nur mit Mittelkanälen versehen, die in einen querliegenden Sammelkanal 10 einmünden. Bei dem oberen Endblock 8 ist dieser Sammelkanal mit einem in Richtung der Mittelkanäle2 liegenden Durchlaß 11 in der oberen Begrenzungsfläche versehen, während die unteren Endblöcke 9 mit ihren Sammelkanälen 10 an seitlichen Durchlässen 12 ausmünden, die in den zusammenliegenden Stoßflächen dieser Blöcke angeordnet sind, so daß die in der einen Steinsäule erhitzte Luft m die andere Steinsäule überströmen kann. Die Endblöcke 8 und 9 sind an ihren die Mündungen der Mittelkanäle enthaltenden Stirnflächen ebenfalls mit einem Rand 5 bzw. einer Nut 7 zur Herstellung von Nut-Feder-Verbindungen mit den anschließenden Hohlsteinen versehen. Die Endblöcke sind etwas länger ausgeführt als die Hohlsteine 1, so daß im Bereich ihrer Stoßstellen 13 zwischen den durch die Hohlsteine 1 gebildeten Steinsäulen Spalträume 14 verbleiben, die für die Aufnahme der Wärmedehnungen als Lufterhitzer und für den Wärmeübergang an den Stirnflächen der Hohlsteine günstig sind. Gemäß Fig. 5 sind in jeder Steinsäule mehrere Hohlsteine und Endblöcke reihenweise nebeneinander gesetzt, so daß sich ihre hälftigen Kanalausnehmungen 3 zu Rauchgaskanälen von kreisförmigem Querschnitt ergänzen. Da die Luftkanäle durch die Nut-Feder-Verbindungen hermetisch abgedichtet sind, brauchen in der Trennfuge der Kanalausnehmungen für die Rauchgaskanäle keine besonderen Abdichtungen vorgesehen zu sein. Die Steinsäulen sind an den Außenseiten durch Mantelwände 15 abgeschlossen, die die äußeren Kanalausnehmungen der Hohlsteine 1 und die Spalträume 14 verschließen. Die Rauchgase werden durch Leitungen 16 bzw. 17 zu- und abgeführt. Vorzugsweise sind die Hohlsteine, mit ihren Nut-Feder-Verbindungen waagerecht liegend, in senkrechter Richtung aufeinandergesetzt, so daß das Steingewicht den Dichtungsdruck in den Nut-Feder-Verbindungen erhöht. Damit hierbei eine verläßliche Abdichtung zustande kommt, können die als Federn dienenden Randleisten 5 etwas höher bemessen sein als die sie aufnehmenden Nuten 7. Die Steinsäulen sind durch senkrecht liegende Zuganker 18 verspannt, die obere und untere Querträger 19 durchsetzen und mit Tellerfedern 20 ausgerüstet sind, die die Wärmeausdehnungen der Steinsäulen aufnehmen und eine elastische Verspannung sichern. In gleicher Weise sind die oberen und unteren Endblöcke 8, 9 mit waagerecht liegenden Zugankern 21, Trägern 22 und Federn 23 elastisch verspannt. Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der Ausführung der Hohlsteine und des aus ihnen zusammengestellten Lufterhitzers beschränkt. Die Steinsäulen können in beliebiger Höhe und Breite und in beliebiger Anzahl hintereinander zusammengebaut werden, um die äußeren Abmessungen des Lufterhitzers dem für seine Unterbringung verfügbaren Raum, der Feuerungsgröße bzw. verfügbaren Abgasmenge und der verlangten Wärmeleistung anzupassen. Patentansprüche:In order to ensure a high heat transfer between the operating resources, each of the hollow stones expediently contains three cylindrical central channels with a smaller cross-section located in the central plane of the block and two half-open channel recesses with a larger semicircular cross-section on each of its side surfaces. Compared to a known rectangular cross-section of the central channels and the lateral channel recesses, the round cross-section according to the present calculations achieves significantly better values for the heat transfer between the operating means. The drawing shows an example of the execution of the hollow stones and a ceramic air heater produced therefrom according to the invention, namely Fig. 1 shows a hollow stone partly in a side view, partly in the middle longitudinal section along line II of FIG. 2, FIG. 2 a plan view and FIG. 3 shows a cross section of the hollow stone along line III-III of FIG. 2, FIG. 4 shows the side view and FIG. 5 shows a cross section of an air heater assembled from the hollow stones. The hollow stone 1 according to FIGS. 1 to 3 has three central channels 2 of closed round cross-section and is provided on its lateral longitudinal surfaces on each side with caustic recesses 3 running transversely to the central channels, which have a half, here semicircular cross-section. The diameter of these lateral channel recesses is slightly larger than the diameter of the central channels. The upper and lower boundary surfaces of the hollow stone, into which the central channels 2 open, have a special design, namely the lower boundary surface 4 contains a protruding edge 5 serving as a spring, which surrounds the three channel mouths in their entirety, and the upper boundary surface 6 a corresponding groove 7, which is intended to receive the edge 5 of an adjoining hollow stone for producing a tongue and groove connection. The formation of the hollow stone with three central channels 2 and two lateral channel recesses 3 of slightly larger diameter results in a stone cross-section which, with high stability, is particularly favorable for good heat absorption and uniform heat distribution in the stone cross-section and even heat distribution over the circumference of the central channels. In practice, such a stone with a diameter of 60 mm for the central channels 2 and 80 mm for the channel recesses 3 in plan can have a length of about 340 mm and a width of about 200 mm with a height of about 220 mm between the surfaces 4 and 6 have. This information is only intended to make the approximate dimensional relationships between the size of the stone and its recesses recognizable, without defining the invention in detail for a specific stone design. As can be seen from Fig. 4 and 5, such hollow stones are placed on top of each other in rows to form columnar supports, the central channels 2 being given a reliable joint seal by the tongue and groove connections, which ensures a hermetic seal by the sealing material inserted in the grooves. The stone pillars are closed at the top and bottom by end blocks 8 and 9, respectively. These end blocks have no lateral channel openings like the hollow stones 1, but rather flat side surfaces and are only provided with central channels which open into a transverse collecting channel 10. In the case of the upper end block 8, this collecting channel is provided with a passage 11 lying in the direction of the central channels 2 in the upper boundary surface, while the lower end blocks 9 with their collecting channels 10 open out at lateral passages 12 which are arranged in the abutting surfaces of these blocks so that the heated air in one stone column can flow over the other stone column. The end blocks 8 and 9 are also provided on their end faces containing the mouths of the central channels with an edge 5 or a groove 7 for the production of tongue and groove connections with the adjoining hollow stones. The end blocks are made slightly longer than the hollow stones 1, so that in the area of their joints 13 between the stone columns formed by the hollow stones 1 gap spaces 14 remain, which are favorable for absorbing the thermal expansion as an air heater and for the heat transfer at the end faces of the hollow stones. According to FIG. 5, several hollow stones and end blocks are placed side by side in rows in each stone column, so that their halved channel recesses 3 complement one another to form smoke gas channels of circular cross-section. Since the air ducts are hermetically sealed by the tongue and groove connections, no special seals need to be provided in the parting line of the duct recesses for the flue gas ducts. The stone pillars are closed on the outside by casing walls 15 which close the outer channel recesses of the hollow stones 1 and the gap spaces 14. The flue gases are fed in and out through lines 16 and 17, respectively. Preferably, the hollow stones, with their tongue and groove connections lying horizontally, are placed on top of one another in the vertical direction, so that the weight of the stone increases the sealing pressure in the tongue and groove connections. So that a reliable seal is achieved, the edge strips 5 serving as springs can be dimensioned somewhat higher than the grooves 7 that accommodate them. which absorb the thermal expansion of the stone pillars and ensure elastic bracing. In the same way, the upper and lower end blocks 8, 9 are elastically braced with horizontally lying tie rods 21, beams 22 and springs 23. The invention is not limited to the details of the execution of the hollow blocks and the air heater assembled from them. The stone columns can be assembled in any height and width and in any number one behind the other in order to adapt the external dimensions of the air heater to the space available for its accommodation, the size of the furnace or the amount of exhaust gas available and the required heat output. Patent claims: 1. Lufterhitzer mit aus Hohlsteinen gebildeten, einander kreuzenden Luft- und Heizkanälen, dessen Hohlsteine einen oder mehrere den Block durchragende Mittelkanäle von geschlossenem Querschnitt und zu beiden Seiten dieser Mittelkanäle in den seitlichen Begrenzungsflächen des Hohlsteines angeordnete, quer zu den Mittelkanälen verlaufende, offene Kanalausnehmungen aufweisen, die sich beim Stapeln in Achsrichtung ihrer Mittelkanäle zu geschlossenen Leitungen des einen Be-1. Air heater with formed from hollow stones, intersecting air and heating channels, its Hollow stones one or more central channels of closed cross-section protruding through the block and on both sides of these central channels in the lateral boundary surfaces of the hollow stone have open channel recesses arranged transversely to the central channels, which when stacked in the axial direction of their central channels to closed lines of the one loading
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3272260A (en) * 1961-08-11 1966-09-13 Union Carbide Corp Corrosion resistant heat exchanger

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR488465A (en) * 1918-01-17 1918-10-15 Societe Franco-Belge De Fours A Coke Heat recovery unit for air or gas

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