DE1069809B

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Publication number: DE1069809B
Application number: DENDAT1069809D
Authority: DE

Description

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DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNAT. KL F23f

G15487Ia/24c

Λ N MELDETAG:

BEKANNTMACHUNG OER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

4. OKTOBER 1954

26. NOVEMBER 1959

Es gibt Wärmeaustauscher mit drei konzentrischen Rohren, wobei das eine Mittel durch den inneren Ringraum und das andere Mittel im Gegenstrom dazu sowohl durch den äußeren Ringraum als auch durch den vollen oder mittels eines Kernes ebenfalls ringförmig verengten Innenraum des innersten Rohres geleitet wird. Dabei handelt es sich wegen der geringen Breite der ringförmigen Strömungsquerschnitte im allgemeinen um einen Wärmeübergang durch Berührung.

Demgegenüber verwendet man in neuerer Zeit zur Ausnutzung von insbesondere gasförmigen Medien sehr hoher Temperatur Wärmeaustauscher, bei denen die Beheizung der zur Führung des wärmeaufnehmenden Mediums, z.B. Luft, dienenden Rohre durch Strahlung grfolgt. In diesem Zusammenhang hat man die Heizjche in eine größere Anzahl verhältnismäßig enger Rohre unterteilt und dieses an beiden Enden an Verteiler- bzw. Sammelkasten angeschlossene Rohrbündel ringförmig um einen senkrechten Schacht angeordnet, durch den die Heizgase geleitet werden. Das Rohrbündel ist von einer gemauerten Schachtwand umgeben, die ebenfalls durch die Gasstrahlung erhitzt wird und diese Wärme nach innen an das Rohrbündel zurückstrahlt, während sie nach außen möglichst keine Wärme abgeben soll und deshalb entsprechend isoliert sein muß.

Die Erfindung bezweckt nun, einen solchen Strahlungs-Wärmeaustauscher zu vereinfachen; sie bedient sich dabei gewisser, von den eingangs erwähnten Berührungswänneaustauschern her bekannter Einzelheiten und geht von einer Konstruktion aus, bei der ein von den Heizgasen in einem einzigen geraden Zug durchströmter Schacht von einer als Gruppe unter sich parallel geschalteter Rohre oder als geschlossener Mantel ausgebildeten Heizfläche ringförmig umgeben ist. In diesem Zusammenhang besteht die Erfindung darin, daß die aus der Rohrgruppe oder dem Mantel bestehende Heizfläche mit geringem Abstand von einem doppelwandigen Blechmantel umgeben ist, dessen Ringhohlraum an einem Ende die Eintrittsöffnung und gegebenenfalls eine ringförmige Verteilerkammer für das kalte wärmeaufnehmende Gas aufweist und dessen anderes Ende mit den Rohren bzw. mit dem zwischen der Heizfläche und dem äußeren doppeiwandigen Mantel frei bleibenden Ringraum in offener Verbindung steht. derart, daß das wärmeaufnehmende Gas dieRohre bzw. den inneren Ringhohlraum in entgegengesetzter Richtung wie den äußeren Ringhohlraum durchströmt, und ein ringförmiger Sammler am gleichen Ende, an dem das Gas eintritt, bzw. an dem der ringförmige Eintrittsverteiler vorgesehen ist, angeordnet ist.

Bei einer solchen Ausbildung des Wärmetauschers ist es mit Rücksicht auf eine ungehinderte Längsdehnung der mehr oder weniger beheizten Bauteile be-

Strahlungs -Wärmeaustauscher

Anmelder:

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Gutehoffnungshütte Sterkrade Aktiengesellschaft, Oberhausen (Rhld.) {^/q^

Ij

Dipl.-Ing. Heinrich Weiss
und Dipl.-Ing. Arthur Pössnecker,

Oberhausen (Rhld.)-Sterkrade,
sind als Erfinder genannt worden

sonders zweckmäßig, wenn der doppelwandige Blechmantel und die aus der Rohrgruppe oder dem anderen Mantel bestehende Heizfläche sich mit ihrem dem Ein- und Austritt des Gases entgegengesetzten Ende frei tragend bis nahe an den Gasabführungskanal heran erstrecken.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.

Bei der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht der Wärmeaustauscher im wesentlichen aus zwei zueinander konzentrischen, zylindrischen Blechmänteln 1,2, einem innerhalb derselben ebenfalls ringförmig angeordneten Rohrbündel 3 und zwei Ringkammern 4, 5 mit zugehörigen Anschlußstutzen 6 bzw. 7 zum Einleiten und Verteilen der zu erwärmenden Luft od. dgl. bzw. zum Sammeln und Abführen der erwärmten Luft. Zum Ausgleich der Längsdehnungen des Rohrbündels sind die beiden Ringkammern 4, 5 durch nicht dargestellte Druckfedern miteinander verbunden, so daß die obere Kammer 4 zusammen mit den Blechmänteln 1, 2 sich von der unteren Kammer 5 abheben kann und die Rohre 3 immer unter einer gewissen Zugspannung stehen. Am unteren und oberen Ende des Austauschers schließen sich vorzugsweise ummauerte Kanäle 8,9 zum Zu- bzw. Abführen der Heizgase an.

Der Betrieb eines solchen Austauschers erfolgt in der Weise, daß die zu erwärmende Luft oder ein sonstiges gasförmiges Medium durch den Eintrittsstutzen 6 und die Ringkammer4 in den Zwischenraum der beiden Zylindermäntel 1, 2 gelangt, dort unter gleichzeitiger Vorwärmung hochsteigt, anschließend das Rohrbündel 3 von oben nach unten durchströmt, wobei es im wesentlichen durch die Wärmestrahlung der den Innenraum

909 650/226

Claims

von unten nach oben durchströmenden Gase, z. B. der Abgase einer Feuerung, beheizt wird. Die erwärmte Luft tritt dann am unteren Ende des Rohrbiindels 3 in die Sammelkammer 5 über und wird durch dessen Anschlußstutzen 7 abgeführt. Bei der zweiten Ausführung nach Fig. 3 ist innerhalb der beiden Blechmäntel 1, 2 an Stelle des Rohrbündels ein dritter zylindrischer Blechmantel 10 vorgesehen, der als die der Gasstrahlung ausgesetzte Heizfläche dient und zusammen mit dem mittleren Mantel 2 einen zweiten Ringraum bildet. Durch den inneren Ringraum wird die zu erwärmende Luft nach einer gewissen Vorwärmung in dem von ihr aufwärts durchströmten äußeren Ringraum wieder im Gegenzuge dazu und zu der Gasströmung im Innenraum abwärts geführt. Der innerste und der äußerste Blechmantel 10 bzw. 1 sind am oberen Ende durch einen an sich bekannten Dehnungsausgleicher in Form einer Ringwelle 11 miteinander verbunden, so daß der durch Strahlung beheizte Mantel 10 sich unabhängig von den beiden anderen Mänteln in Längsrichtung dehnen kann. Als besonderer Vorteil einer solchen Bauart ist der durch die verhältnismäßig geringe Temperatur der Luft in dem Ringraum zwischen den beiden bzw. den beiden äußeren Zylindermänteln 1,2 ermöglichte Wegfall einer besonderen Wärmeisolierung des Austauschers nach außen, wie man sie in ähnlichen Fällen mit Ausmauerung eines die Heizfläche enthaltenden Schachtes vorgesehen hat. Gegebenenfalls können auch noch mehr ineinander angeordnete Blechmäntel vorhanden sein, durch welche dann zwei oder mehr hintereinandergeschaltete Ringräume zum Vorwärmen der Luft od. dgl. gebildet werden. Die Anordnung des Rohrbündels 3 oder die Form des statt dessen vorzusehenden innersten Mantels 10 brauchen übrigens nicht unbedingt kreisförmig zu sein; die betreffenden Heizflächen können den Gasdurchtrittsschacht auch z. B. polygonal begrenzen. P Λ T E N Τ Λ NSF H ü C II E :

1. Strahlungs-Wärmeaustauscher mit einem von den Heizgasen in einem einzigen geraden Zuge durchströmten Schacht, der von einer als Gruppe unter sich parallel geschalteter Rohre oder als geschlossener Mantel ausgebildeten Heizfläche ringförmig umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Rohrgruppe (3) oder dem Mantel (10) bestehende Heizfläche mit geringem Abstand von einem doppehvandigen Blechmantel (1, 2) umgeben ist, dessen Ringhohlraum an einem Ende die Eintrittsöffnung (6) und gegebenenfalls eine ringförmige Verteilerkammer (4) für das kalte wärmeaufnehmende Gas aufweist und dessen anderes Ende mit den Rohren bzw. mit dem zwischen der Heizfläche und dem äußeren doppelwandigen Mantel frei bleibenden Ringraum in offener Verbindung steht, derart, daß das wärmeaufnehmende Gas die Rohre bzw. den inneren Ringhohlraum in entgegengesetzter Richtung wie den äußeren Ringhohlraum durchströmt, und ein ringförmiger Sammler (5) am gleichen Ende, au dem das Gas eintritt, bzw. an dem der ringförmige Eintrittsverteiler vorgesehen ist, angeordnet ist.

2. Strahlungs- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelwandige Blechmantel (1, 2) und die aus der Rohrgruppe (3) oder dem Mantel (10) bestehende Heizfläche sich mit ihrem dem Ein- und Austritt des Gases entgegengesetzten Ende frei tragend bis nahe an den Gasabführungskanal (9) heran erstrecken.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 241 045;
britische Patentschrift Nr. 590 382.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

G 909 650/226 11.59