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Metallrekuperator für gasförmige Medien Die Erfindung bezieht sich
auf Metallrekuperatoren für gasförmige Medien, bei denen das wärmeaufnehmende Gas
in einem metallischen Hohlmantel an den Rekuperatorheizflächen entlangströmt, während
das wärmeabgebende Gas zunächst durch ein von dem Hohlmantel mit Abstand umschlossenes
Einsatzrohr geführt ist. Erst nach Austritt aus dem Einsatzrohr, das wesentlich
kürzer als der Hohlmantel ist, kommt das wärmeabgebende Gas in unmittelbare Berührung
mit den Rekuperatorheizflächen und durchströmt dabei den Ringraum zwischen Hohlmantel
und Einsatzrohr. Das Einsatzrohr soll die von ihm aus dem sehr heißen wärmeabgebenden
Gas aufgenommene Wärme durch Strahlung auf die Rekuperatorheizflächen übertragen
und sie gegen unmittelbare Berührung mit diesem Gas schützen, bevor es sich durch
Wärmeabgabe an das Einsatzrohr hinreichend abgekühlt hat. Im folgenden ist unter
Abgas stets ein dem iVIetallrekuperator heiß zuströmendes wärmeabgebendes Gas und
unter Luft das im Rekuperator in unmittelbarem Wärmeaustausch zu erhitzende Gas
zu verstehen.
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Häufig läßt es sich nicht vermeiden, daß der ZVärmeinhalt des Abgases
an der Eintrittsstelle in den Metallrekuperator durch Schwankungen der Gastemperatur
ungewollten Abweichungen von einem vorgegebenen Mittelwert unterworfen ist. In solchen
Fällen wird bei den bekannten Metallrekuperatoren der vorgenannten Bauart die Luft
auf entsprechend unterschiedliche Endtemperaturen erhitzt, was sich für viele Verwendungszwecke
der erwärmten Luft nachteilig auswirkt. Auch erfolgt die Führung der Luft an den
Rekuperatorheizflächen entlang nicht in gleichbleibender Richtung und in gleichmäßiger
Verteilung. Infolgedessen ist bei den bekannten vergleichbaren Metallrekuperatoren
weder genügende Sicherheit gegen gefährliche örtliche Überhitzungen der Heizflächen
gegeben noch gewährleistet. daß alle Teilchen der zu erhitzenden Luft auf eine gleiche
so--wie nach Möglichkeit trotz Temperaturschwankungen des Abgases gleichbleibende
Endtemperatur gebracht werden.
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Die Erfindung bezweckt, die vorgenannten Nachteile in einfacher und
betriebssicherer Weise zu beheben. Erfindungsgemäß erstreckt sich das Einsatzrohr
nahezu auf die ganze Länge des Hohlmantels und deckt infolgedessen die Rekuperaturheizflächen
wirksam gegen das einströmende heiße Abgas ab, bis dieses sich durch Wärmeübertragung
auf das vergleichsweise lange Einsatzrohr hinreichend abgekühlt hat. Dadurch werden
örtliche Überhitzungen der Rekuperatorheizflächen und deren nachteilige Folgen mit
Sicherheit ausgeschlossen. Das Einsatzrohr ist ferner durch entsprechend dickwandige
Ausführung und durch Anordnung von Rippen, Warzen oder ähnlichen Vorsprüngen auf
seiner Innenseite, deren wärmeaufnehmende Fläche sich dadurch erheblich vergrößert,
in gewissem Maße als Wärmespeicher ausgebildet. Die Speicherwirkung des Einsatzrohres
ermöglicht auch bei beträchtlichen Temperaturschwankungen des heißen Abgases an
der Eintrittsstelle in den Metallrekuperator eine weitgehend ausgeglichene Wärmeabgabe
an dessen Heizflächen, wodurch eine entsprechend gleichmäßige und gleichbleibende
Erhitzung der dem Rekuperatur zugeführten kalten Luft gesichert wird.
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Vorzugsweise ist der Metallrekuperator nach der Erfindung stehend
ausgeführt und so ausgebildet, daß die Luft innerhalb des metallischen Hohlmantels
in gleichbleibender Richtung und in gleichmäßiger Verteilung auf den Mantelumfang
an den Rekuperatorheizflächen entlangströmt. Zu diesem Zweck steht der Innenraum
des Hohlmantels unten mit einer Zuleitung und oben mit einer Ableitung der Luft
an je zwei einander gegenüberliegenden Stellen in Verbindung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. 1 einen abgasbeheizten und von einem wärme -aufnehmenden Gas
durchströmten Metallrekuperator im Längsschnitt und Abb.2 einen Querschnitt durch
den Rekuperator nach Linie A-B der Abb. 1.
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Der in der Zeichnung dargestellte Rekuperator weist metallische Heizflächen
auf, die auf der einen Seite von wärmeabgebendem Abgas und auf der anderer Seite
im Gegenstrom zum Abgas von Luft oder einem anderen wärmeaufnehmenden Gas umspült
werden. Die in Abb. 1 und 2 einge:eiclrneten Pfeile machen die Strömungsrichtung
der im Wärmeaustausch miteinander stehenden Gase kenntlich.
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Die Rekuperatorheizflächen werden durch einen mit entsprechenden Einbauten
versehenen zylindrischen
Hohlmantel 1 gebildet, der ein zylindrisches
Einsatzrohr 2 mit Abstand umschließt. Das verhältnismäßig dickwandig ausgeführte
Einsatzrohr 2 weist einen von dem ankommenden heißen Abgas in Richtung von unten
nach oben durchströmten Innenraum 3 auf, in den auf der Innenseite des Rohres 2
angebrachte Längsrippen 4 hineinragen. Durch seine verhältnismäßig dicke Wandung
und durch die Längsrippen 4, die :eine wärmeaufnehmende Fläche entsprechend vergrößern,
erhält das Einsatzrohr 2 in gewissem Umfange eine Speicherwirkung für die von ihm
aus dem heißen Abgas aufgenommene Wärme, die es durch Strahlung auf die Heizflächen
des Hohlmantels 1 überträgt.
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Am oberen Ende des Einsatzrohres 2 wird das Abgas umgelenkt und strömt
in Gegenrichtung, also von oben nach unten durch den zwischen dein Einsatzrohr 2
und dem Hohlmantel 1 befindlichen Ringraum 5 und gelangt durch eine an diesen Raum
angeschlossene Ableitung 6 in den Fuchs 7 eines Schornsteins B.
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Die zu erwärmende Luft strömt dem Metallrekuperator durch einen Stutzen
9 zu, der in eine Ringleitung 10 einmündet. Die Ringleitung 10 steht durch diametral
einander gegenüberliegende Öffnungen 11 mit dem unteren Ende des Hohlmantels 1 in
Verbindung. In ähnlicher Weise ist das obere Ende des Hohlmantels 1 durch diametral
einander gegenüberliegende Öffnungen 12 an eine Ringleitung 13 und diese an einett
Ableitungsstutzen 14 für die im Rekuperator erhitzte Luft angeschlossen. Die Luft
strömt somit in gleichbleibender Richtung von unten nach oben sowie durch die Art
ihrer Führung in gleichmäßiger Verteilung auf den Mantelumfang durch den Hohlmantel
1. Dadurch und durch die Speicherwirkung des Einsatzrohres 2 wird gewährleistet,
daß selbst bei verhältnismäßig starken Schwankungen der Eintrittstemperatur des
heißen Abgases alle Teilchen der zu erhitzenden Luft auf eine gleiche und nach Möglichkeit
gleichbleibende Endtemperatur gebracht werden. Das heiße Abgas kommt erst nach Austritt
aus dem Einsatzrohr 2 mit den Rekuperatorheizflächen im Ringraum 5 in unmittelbare
Berührung, nachdem es also bereits einen Teil seiner fühlbaren Wärme an das Einsatzrohr
2 abgegeben und sich hinreichend abgekühlt hat.