DE1110667B

DE1110667B - Heater for liquids that boil higher than water and that are used as heat exchangers

Info

Publication number: DE1110667B
Application number: DEM17051A
Authority: DE
Inventors: Karl Jakobs
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1953-01-19
Filing date: 1953-01-19
Publication date: 1961-07-13

Description

Erhitzer für Flüssigkeiten, die höher sieden als -Wasser und die als Wärmeüberträgerverwendet werden Zur indirekten Beheizung von Wärmeverbrauchern, u. dgl., bei welchen hohe Temperaturen von z. B. 150 bis 375° C nötig sind, werden als Wärmeträger an Stelle von Wasser höhersiedende Flüssigkeiten verwendet, welche neben guten wärmetechnischen Eigenschaften bei der maximalen Verwendungstemperatur nur geringen Dampfdruck (bis zu etwa 10 atü) aufweisen. Hierfür geeignete Flüssigkeiten sind beispielsweise: Diphenyl, Diphenyloxyd und deren Gemische, chloriertes Diphenyl, Kieselsäureester, Mineralölfraktionen, niedrigschmelzende Metalle oder Legierungen, Salze od. dgl.Heaters for liquids that boil higher than -water and those than Heat exchangers are used for indirect heating of heat consumers, and the like, at which high temperatures of e.g. B. 150 to 375 ° C are necessary higher-boiling liquids are used as a heat transfer medium instead of water, which in addition to good thermal properties at the maximum usage temperature only have a low vapor pressure (up to about 10 atmospheres). Suitable liquids for this are for example: diphenyl, diphenyloxide and their mixtures, chlorinated diphenyl, Silicic acid esters, mineral oil fractions, low-melting metals or alloys, Salts or the like

Die meisten flüssigen Wärmeträger erfordern die Einhaltung einer maximalen Betriebstemperatur. Wird diese maximale Verwendungstemperatur überschritten, dann kann eine thermische Zersetzung des Wärmeträgers eintreten, welche diesen unbrauchbar macht, oder es können Korrosionen an Leitungen und Behälterwänden eintreten. Dadurch werden die Heizflächen verschmutzt oder zerstört, so daß die Wärmeübertragung abnimmt bzw. aufhört. Für die Übertragung der Wärme vom Heizmittel auf den Wärmeträger ist deshalb wichtig, daß die höchstzulässige Verwendungstemperatur des letzteren mit Sicherheit nicht überschritten wird.Most liquid heat carriers require compliance with a maximum Operating temperatur. If this maximum usage temperature is exceeded, then thermal decomposition of the heat transfer medium can occur, which makes it unusable or corrosion can occur on pipes and container walls. Through this the heating surfaces are soiled or destroyed, so that the heat transfer decreases or stops. For the transfer of heat from the heating medium to the heat transfer medium therefore important that the maximum allowable use temperature of the latter with Security is not exceeded.

Bisher wurden für das Erhitzen bzw. Verdampfen solcher Wärmeträger mit Öl, Gas oder festen Brennstoffen geheizte Heizsysteme verwendet, die dem Wasserdampfkesselbau entlehnt sind und aus mehr oder weniger stark gekühlten Brennkammern in starkem, wärmespeicherndem Mauerwerk mit nachgeschalteter Konvektionszone und mehrfacher Umlenkung der Rauchgase bestehen. Die unsymmetrische Flammen- und Rauchgasführung dieser Systeme ergibt eine unterschiedliche Wärmebelastung der Heiz-: Päche, und die hohe Wärmespeicherung im Mauerwerk verursacht bei Schwankungen oder Unterbrechungen der Wärmeentnahme durch eine zu hohe Wärmestrahlung auf die Heizflächen eine überhitzung des Wärmeträgers. Hinzu kommen noch lange Aufheizzeit, lange Abkühlzeit und ein unter normalen Bedingungen schlechter Wirkungsgrad.So far, such heat carriers have been used for heating or vaporizing Heating systems heated with oil, gas or solid fuels are used, which are used in steam boiler construction are borrowed and from more or less strongly cooled combustion chambers in strong, heat-storing masonry with a downstream convection zone and multiple There are redirection of the smoke gases. The asymmetrical flame and smoke gas flow of these systems results in a different heat load on the heating: surface, and the high heat storage in the masonry causes fluctuations or interruptions heat extraction due to excessive heat radiation on the heating surfaces overheating of the heat transfer medium. In addition, there is a long heat-up time, a long cool-down time and a poor efficiency under normal conditions.

Es ist auch bekannt, die Wände von Dampfkesseln mit Rohren oder Rohrelementen auszukleiden, durch die das zu verdampfende Wasser hindurchgeführt wird. Auch diese bekannten Konstruktionen enthalten wärmespeichernde Teile, insbesondere Auskleidungen aus feuerfestem Mauerwerk, welche beim Abstellen der Zirkulation des Wärmeträgers trotz gleichzeitigem Abstellen der Heizung zu einer weiteren Erhitzung des Rohrinhalts führen. Ein Feuerbett aus festen Brennstoffen; welches mit den zu erhitzenden Rohren in unmittelbarer Berührung steht, wirkt ebenfalls als Wärmespeicher und belastet die- Heizfläche ungleichmäßig. Die Konstruktionsgrundsätze des Dampfkesselbaues sind deshalb auf die Erhitzung flüssiger Wärmeträger nicht anwendbar Zur Erhitzung oder Verdampfung von Flüssigkeiten sind Erhitzer vorgeschlagen worden, deren Verbrennungskammer von zweikonzentrischen Ringkammern mit Wänden aus Blech und schmalem Durchtrittsquerschnitt für die von einer Pumpe geförderte zu erhitzende Flüssigkeit umgeben ist. Jeweils auf einer Innenwand der Ringkammern sind schraubenlinienförmige Leitrippen angebracht. Der Brenner ist in der Achse der- Brennkammer angeordnet.It is also known to make the walls of steam boilers with pipes or tubular elements lining through which the water to be evaporated is passed. These too known constructions contain heat-storing parts, in particular linings made of fireproof masonry, which when the circulation of the heat carrier is switched off despite the heating being switched off at the same time, the contents of the pipe continue to heat up to lead. A solid fuel fire bed; which one with the pipes to be heated is in direct contact, also acts as a heat store and is stressed the heating surface is uneven. The construction principles of steam boiler construction are therefore not applicable to the heating of liquid heat carriers. For heating or evaporation of liquids, heaters have been proposed as their combustion chamber of two-concentric annular chambers with walls made of sheet metal and a narrow passage cross-section for the liquid to be heated conveyed by a pump. Respectively Helical guide ribs are attached to an inner wall of the annular chambers. The burner is arranged in the axis of the combustion chamber.

Gegenstand der Erfindung ist ein geschlossener Wärmeaustauscher, in welchem ein flüssiger, höher als Wasser siedender Wärmeträger, der bei hohen Temperaturen einen geringen Dampfdruck hat und ohne wesentliche Verdampfung im Zwangsumlauf durch einen Erhitzer geführt .wird, mit einem von wärmespeichernden Teilen freien Erhitzer, dessen Wände im wesentlichen aus den Wärmeträger führenden Hohlelementen bestehen und eine Brennkammer umschließen, in deren Achse ein Brenner angeordnet ist.The invention relates to a closed heat exchanger in which is a liquid heat transfer medium with a higher boiling point than water, which is used at high temperatures has a low vapor pressure and does not require significant evaporation in forced circulation a heater. is run, with a heater free of heat-storing parts, the walls of which consist essentially of hollow elements that carry the heat transfer medium and enclose a combustion chamber, in the axis of which a burner is arranged.

Der Erhitzer besteht zweckmäßig aus Brennkammer und Konvektionszone.The heater expediently consists of a combustion chamber and a convection zone.

Erfindungsgemäß sind die Brennkammerwände des Erhitzers aus nahtlosen Rohren, z. B. aus ein- oder mehrgängigen Stahlrohren gewickelt, wobei die einzelnen Rohrwindungen dicht aufeinanderliegen. Dabei kann es zweckmäßig sein, zwischen je zwei Rohrwindungen einen Füllstab einzuwickeln, etwa derart, daß der Füllstab seitlich außen in dem keilförmigen Raum zwischen zwei Rohrwindungen liegt. Durch Spannbänder können dabei die Rohrwindungen aufeinandergepreßt werden. Dadurch entsteht ein fester Hohlkörper, dessen Inneres die Brennkammer bildet, Die Heizung erfolgt durch heiße Verbrennungsgase, z. B. durch eine in der Mitte der Brennkammer senkrecht von unten nach oben brennende Flamme, welche die Brennkammerwand möglichst nicht berühren soll. Infolge der konzentrischen Anordnung der Flamme nimmt jedes Flächenteilchen der Brennkammerwand in einem horizontalen Schnitt die gleiche Wärmemenge auf.According to the invention, the combustion chamber walls of the heater are made of seamless Pipes, e.g. B. wound from single or multi-thread steel pipes, the individual Coils of the pipe lie tightly on top of one another. It can be useful between each to wrap a filler rod in two turns of the pipe, something like this that the filler rod laterally outside in the wedge-shaped space between two pipe windings lies. The pipe windings can be pressed onto one another by means of tensioning straps. This creates a solid hollow body, the interior of which forms the combustion chamber, The Heating is done by hot combustion gases, e.g. B. by one in the middle of the Combustion chamber vertically from bottom to top burning flame, which the combustion chamber wall should not touch if possible. As a result of the concentric arrangement of the flame increases every surface particle of the combustion chamber wall is the same in a horizontal section Amount of heat.

Der Erhitzer enthält auch eine Konvektionszone, welche vorteilhaft in an sich bekannter Weise am oberen Ende der Brennkammer angeordnet ist und von den Heizgasen ohne wesentliche Änderung ihrer Strömungsrichtung durchzogen wird. Die Konvektionszone besteht zweckmäßig aus einer Reihe hintereinandergeschalteter ein- oder mehrgängiger Rohrspiralen, welche zur Brennkammer konzentrisch und symmetrisch angeordnet sind, so daß eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf die Rohrwände und damit eine gleichmäßige Wärmeaufnahme durch den in den Rohren strömenden Wärmeträger erfolgt. Die Konvektionszone ist z. B. mit einem Gehäuse, zweckmäßig aus zunderfestem Werkstoff, umgeben.The heater also includes a convection zone which is beneficial is arranged in a manner known per se at the upper end of the combustion chamber and of the hot gases are traversed without any significant change in their direction of flow. The convection zone expediently consists of a number of one behind the other single or multi-thread spiral tubes, which are concentric and symmetric to the combustion chamber are arranged so that an even heat distribution on the pipe walls and thus an even heat absorption by the heat transfer medium flowing in the pipes he follows. The convection zone is z. B. with a housing, expediently made of scale-resistant Material, surrounded.

Der Erhitzer kann gegen Wärmeabstrahlung durch eine leichte Stopfisolierung, z. B. aus Schlacken- oder Glaswolle, geschützt sein, die auf der Außenseite der Brennkammerwand angeordnet sein kann, deren Wärmespeicherung vernachlässigbar gering ist. Sie ist in dieser Beziehung gänzlich ohne Einfluß, wenn die ganze Wandung der Brennkammer von dem flüssigkeitsdurchströmten Mantel od. dgl. gebildet wird und die Konvektionszone in dem vom Mantel umschlossenen Raum angeordnet wird.The heater can be protected against heat radiation through a light plug insulation, z. B. made of slag or glass wool, be protected on the outside of the Combustion chamber wall can be arranged, the heat storage of which is negligibly small is. In this respect it has no influence whatsoever if the whole wall of the Combustion chamber od the jacket through which the liquid flows. The like. Is formed and the convection zone is arranged in the space enclosed by the jacket.

Das Anfangsvolumen des Wärmeträgers dehnt sich bis zum Erreichen der Arbeitstemperatur bis zu 5001o aus. Aus diesem Grunde werden vorteilhaft besondere Ausdehnungsgefäße vorgesehen.The initial volume of the heat carrier expands until it is reached Working temperature up to 5001o. Because of this, be advantageous special Expansion vessels provided.

Für die Umwälzung des Wärmeträgers durch den Mantel der Brennkammer und die Konvektionszone oder in umgekehrter Richtung und durch die Wärmeverbraucher können normale Kreiselpumpen verwendet werden, deren Stopfbüchsgehäuse wegen der hohen Flüssigkeitstemperatur zweckmäßig gekühlt und bei Wärmeträgern mit geringerer Oberflächenspannung mittels eines Sperrgases unter Druck gesetzt werden. Dadurch wird die Packung entsprechend entlastet und die Abdichtung sowie die Haltbarkeit der Stopfbüchsen erhöht.For the circulation of the heat carrier through the jacket of the combustion chamber and the convection zone or in the opposite direction and through the heat consumers normal centrifugal pumps can be used, their stuffing box housing because of the high liquid temperature appropriately cooled and with heat transfer media with lower Surface tension can be put under pressure by means of a barrier gas. Through this the packing is relieved accordingly and the seal as well as the durability the stuffing boxes increased.

Um das Eindringen von Sperrgas in das Umlaufsystem des Wärmeträgers zu verhindern und allfällige Reparaturen zu vereinfachen, werden zweckmäßig Umwälzpumpe, Ausdehnungsgefäß und Speichergefäß zu einem Umpumpaggregat vereinigt. Die Pumpe wird z. B. als Tauchpumpe bekannter Bauart ausgebildet. Der Pumpendruckstutzen ist mit dem im Tauchpumpenbehälter eingeschweißten Anschlußstutzen durch eine elastische selbstdichtende Dichtung verbunden. Die mit dem Behälter fest verschweißten Vor- und Rücklaufleitungen brauchen bei einem Ausbau der Pumpe nicht gelöst zu werden. Es genügt vielmehr in der Regel, wenn der nicht von Flüssigkeit umspülte Verschlußdeckel, -welcher gleichzeitig die Stopfbüchse trägt, entfernt wird. Z--Ir Entlastung der Stopfbüchse kann in deren Packung ein Gas unter ungefähr dem gleichen Druck eingeleitet werden, der auch im Behälter herrscht. Vorteilhaft wird der Motor direkt in den Behälter des Umpumpaggregates eingebaut. Um dabei Dämpfe vom Motor fernzuhalten, wird z. B. der Behälterteil, in dem Motor-und Lager liegen, gekühlt und zwischen dem Motor und Flüssigkeitsraum im Behälter ein kühlbarer Gasverschluß angeordnet.To prevent the penetration of sealing gas into the circulation system of the heat transfer medium to prevent and to simplify any repairs, it is advisable to use a circulation pump, Expansion vessel and storage vessel combined to form a pumping unit. The pump is z. B. designed as a submersible pump of known type. The pump discharge nozzle is with the connection piece welded into the submersible pump tank through an elastic self-sealing seal connected. The pre-welded to the container and return lines do not need to be loosened when the pump is removed. Rather, it is usually sufficient if the closure lid, which is not surrounded by liquid, -which also carries the stuffing box, is removed. Z - Ir discharge of the A gas can be introduced into the packing of the stuffing box under approximately the same pressure which also prevails in the container. The engine is advantageous directly in the Built-in reservoir of the pumping unit. To keep vapors away from the engine, is z. B. the container part in which the motor and bearing are cooled and between A coolable gas seal is arranged for the motor and the liquid space in the container.

Wird die Erfindung z. B. zum Erhitzen von Luft von Raumtemperatur benutzt, dann kann durch entsprechende Wahl der Heizflächen der Wärmeträger so weit abgekühlt werden, daß er seinerseits in der Lage ist, die aus dem Erhitzer abströmenden Rauchgase unter Ausnutzung ihres Wärmeinhaltes auf ein wirtschaftliches Maß abzukühlen. Auf diese Weise können Wirkungsgrade in der Größenordnung von 90 % und mehr erreicht werden. Hierbei ist der Temperaturunterschied zwischen Wärmeträgervor-und -rücklauf, d. h. .also der Unterschied zwischen den Temperaturen des in den Erhitzer eintretenden (Rücklauf) und den Temperaturen des aus dem Erhitzer abströmenden Wärmeträger (Vorlauf), sehr groß, z. B. etwa 200 bis 300° C.If the invention z. B. for heating air at room temperature is used, then the heat transfer medium can go so far by selecting the appropriate heating surfaces be cooled so that it is in turn able to flow out of the heater To cool flue gases to an economical level using their heat content. In this way, efficiencies of the order of 90% and more can be achieved will. Here is the temperature difference between the heat transfer medium flow and return, d. H. .also the difference between the temperatures of the entering the heater (Return) and the temperatures of the heat transfer medium flowing out of the heater (flow), very large, e.g. B. about 200 to 300 ° C.

Bei sehr kleinen Temperaturunterschieden zwischen Vor- und Rücklauf des Wärmeträgers und hohen Vorlauftemperaturen können die Rauchgase durch den Wärmeträger nicht mehr hinreichend abgekühlt werden. Zur besseren Wärmeausnutzung der Verbrennungsgase, die den Erhitzer verlassen, kann ein Wärmeaustausch zwischen diesen Rauchgasen und der Verbrennungsluft vorgenommen werden.With very small temperature differences between flow and return of the heat transfer medium and high flow temperatures, the flue gases can pass through the heat transfer medium can no longer be cooled down sufficiently. For better heat utilization of the combustion gases, which leave the heater, there can be an exchange of heat between these flue gases and the combustion air.

Erfindungsgemäß wird ein Teilstrom des Wärmeträgers aus der Rücklaufleitung hinter dem Umpumpaggregat entnommen und zunächst in einen Luftvorwärmer geführt. Hier kühlt er sich ab, indem er die Verbrennungsluft vorwärmt. Der gekühlte Teilstrom gelangt dann zu einem der Konvektionszone nachgeschalteten Rauchgaskühler. Hier wird er vom Rauchgas wieder auf Rücklauftemperatur erhitzt, wobei das Rauchgas abgekühlt wird. Dann kehrt er in das Umpumpaggregat zurück.According to the invention, a partial flow of the heat transfer medium is discharged from the return line taken behind the pumping unit and initially fed into an air preheater. Here it cools down by preheating the combustion air. The cooled partial flow then reaches a flue gas cooler downstream of the convection zone. here it is heated again to the return temperature by the flue gas, whereby the flue gas is cooled will. Then it returns to the pumping unit.

Man kann aber auch dem Vorlauf einen Teilstrom des Wärmeträgers entnehmen, ihn zur Luftvorwärmung benutzen, ihn dann auf etwa Rücklauftemperatur im Rauchgaskühler erhitzen und ihn dem Rücklauf wieder zumischen.But you can also take a partial flow of the heat carrier from the flow, Use it to preheat the air, then bring it to around the return temperature in the flue gas cooler heat and mix it back into the return.

Eine dritte Möglickkeit, die besonders bei sehr kleinen Temperaturunterschieden zwischen Vor- und Rücklauf und den dann erforderlichen größeren Wärmeträgermengen vorteilhaft ist, besteht darin, daß Brennkammer, Konvektionszone und Gas-Luft-Wärmeaustauscher in bezug auf den Durchgang des Wärmeträgers parallel geschaltet werden. Die einzelnen Teilstrommengen werden aus dem Rücklaufstrom hinter dem Umpumpaggregat über Verteilerdrosseln entnommen.A third option, which is particularly useful for very small temperature differences between the flow and return and the larger quantities of heat transfer medium required is advantageous is that the combustion chamber, convection zone and gas-air heat exchanger be connected in parallel with respect to the passage of the heat carrier. The single ones Partial flow quantities are obtained from the return flow downstream of the pumping unit via distributor throttles taken.

In den Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch und beispielsweise dargestellt. Abb.1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennkammer; Abb.2 und 3 zeigen Einzelheiten der Brennkammer; in Abb. 4 und 5 sind Umpumpaggregate für den Wärmeträger dargestellt; Abb.6 bis 9 sind Schaltungsschemen für einige Ausführungsformen der Erfindung.The device according to the invention is shown schematically in the drawings and shown for example. Fig.1 shows a combustion chamber designed according to the invention; Figures 2 and 3 show details of the combustion chamber; in Fig. 4 and 5 are pumping units shown for the heat transfer medium; Figures 6 to 9 are circuit diagrams for some embodiments the invention.

In Abb. 1 ist 1 die Brennkammerwand des erfindungsgemäßen Erhitzers, 2 ein am unteren Ende dieser Brennkammerwand angeordneter Brenner und 3 der Stutzen für den Eintritt der Verbrennungsluft. Die Brennkammerwand ist aus den nahtlosen Rohren 11 gewickelt. Oberhalb der eigentlichen Brennkammer befindet sich die Konvektionszone, bestehend aus einer Anzahl Rohrspiralen 4. Die Konvektionszone wird von einem Blechmantel 5 umschlossen. 6 ist ein Verdrängerrohr, in welches bei a. B. Gasfeuerung eine Explosionsklappe eingebaut sein kann. Die abgekühlten Rauchgase verlassen über den Stutzen .7 den Erhitzer. Der zu erhitzende Wärmeträger tritt am oberen Ende der Konvektionszone durch eine Leitung ein, durchströmt nacheinander oder in zwei oder mehreren parallelen Teilströmen die Spiralen 4, gelangt aus diesen in die Rohrwicklung in der Brennkammerwand und verläßt diese in erhitztem Zustande unten, z. B. durch die Leitung 9. 10 ist eine Stopfisolierung, z. B. aus Schlackenwolle.In Fig. 1, 1 is the combustion chamber wall of the heater according to the invention, 2 is a burner arranged at the lower end of this combustion chamber wall and 3 is the nozzle for the inlet of the combustion air. The combustion chamber wall is wound from the seamless tubes 11. The convection zone, consisting of a number of tubular spirals 4, is located above the actual combustion chamber. The convection zone is enclosed by a sheet metal jacket 5. 6 is a displacement tube in which at a. B. gas firing an explosion flap can be installed. The cooled flue gases leave the heater via nozzle .7. The heat transfer medium to be heated occurs at the upper end of the convection zone through a line, flows through the spirals 4 one after the other or in two or more parallel partial flows, passes from these into the tube winding in the combustion chamber wall and leaves it in the heated state below, e.g. B. through the line 9. 10 is a plug insulation, z. B. from slag wool.

Abb.2 zeigt beispielsweise die Anordnung von Füllstäben 12 zwischen je zwei Rohren 11. Die Rohre sind durch Zugbänder 13 fest aufeinandergepreßt.For example, Fig.2 shows the arrangement of filler rods 12 between two tubes 11 each. The tubes are firmly pressed onto one another by tension straps 13.

In Abb. 3 ist eine dreifache Rohrspirale 4 der Konvektionszone gezeigt. In die der Brennkammer am nächsten liegende Spirale tritt der Wärmeträger aus der darüberliegenden Spirale bei 15 ein und gelangt bei 14 weiter in die Brennkammerwand. Durch die darüberliegende Spirale strömt der Wärmeträger im entgegengesetzten Sinne wie durch die unterste. Analog ist die Verbindung der nach oben folgenden Spiralen und der Weg des Wärmeträgers durch dieselben.In Fig. 3 a triple spiral tube 4 of the convection zone is shown. The heat transfer medium enters the spiral closest to the combustion chamber from the spiral above at 15 and continues at 14 into the combustion chamber wall. The heat transfer medium flows through the spiral above in the opposite direction as through the bottom one. The connection of the spirals following upwards and the path of the heat carrier through them are analogous.

Abb.4 zeigt ein Umpumpaggregat in dem Behälter 16. 17 ist eine Tauchpumpe bekannter Bauart, 18 die Pumpenwelle, 19 der Behälterabschlußdeckel mit aufgesetzter Stopfbüchse, 20 der Antriebmotor. Die Pumpe kann vom Stutzen des Verschlußdeckels 19 her in den Behälter eingebaut werden. Die Abdichtung des Pumpendruckstutzens mit den entsprechenden Behälterstutzen 23 für den Vorlauf erfolgt über eine elastische selbstwirkende Dichtung 21. 22 ist der Pumpensaugstutzen. Der abgekühlte Wärmeträger fließt dem Behälter 16 durch Leitung 24 zu. Der Behälter 16 ist so groß bemessen, daß er die gesamte Wärmeträgerflüssigkeit bei nicht gefüllter Heizanlage aufnehmen kann. Der Flüssigkeitsstand ist dann etwa bei 25. Wird die Anlage vom Behälter 16 aus im kalten Zustand mit der Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt, sinkt der Flüssigkeitsspiegel herunter bis etwa zum Stande 26 ab. Durch das Erwärmen des Wärmeträgers in Betriebszustand dehnt sich das Volumen aus etwa bis zum Niveau 27. Über den Stutzen 28 kann, falls erforderlich, ein Druckgas in den Behälter gegeben werden. Gleichzeitig kann von diesem Stutzen ein Gasstrom als Sperrgas zur Stopfbüchse abgezweigt werden.Fig.4 shows a pumping unit in the container 16. 17 is a submersible pump known design, 18 the pump shaft, 19 the container cover with attached Stuffing box, 20 the drive motor. The pump can be taken from the neck of the cap 19 can be installed in the container. The sealing of the pump discharge nozzle with the corresponding container nozzle 23 for the flow takes place via an elastic self-acting seal 21. 22 is the pump suction nozzle. The cooled heat carrier flows to the container 16 through line 24. The container 16 is so large that that it absorbs the entire heat transfer fluid when the heating system is not filled can. The liquid level is then around 25. If the system is removed from the container 16 from being filled with the heat transfer fluid when cold, the fluid level drops down to about level 26. By heating the heat transfer medium in operating condition the volume expands from approximately to level 27. Via the connection 28, if required, a pressurized gas must be added to the container. At the same time, from A gas flow can be branched off from this nozzle as sealing gas to the stuffing box.

Abb. 5 zeigt beispielsweise ein anderes Umpumpaggregat, bei welchem der Antriebsmotor für die Pumpe in den Behälter eingebaut ist. Das Umpumpaggregat besteht aus einem Behälter 28 mit einem direkt angeschweißten Pumpengehäuse 29. Der Antriebsmotor 30 ist am Deckel 31 des Behälters angeflanscht. 32 is der Kühlmantel für den Oberteil des Behälters. Die Kühlung dient dazu, den Motor 30 vor zu starker Erhitzung durch die im Behälter befindliche Flüssigkeit zu schützen. Ferner ist der Oberteil des Behälters gegen den Eintritt von Gasen oder Dämpfen durch den Verschluß 33 gesichert. Auf diesem Verschluß steht etwa bis zur Höhe 34 eine ausreichende Flüssigkeitsmenge, die dauernd von 32 aus gekühlt wird. Ein Zuviel an Flüssigkeit, das etwa durch Kondensation von Wärmeträgerdampf in der Verschlußflüssigkeit entstehen kann, fließt über das Überlaufrohr 35 in die über dem Pumpengehäuse stehende Umlaufflüssigkeit. Die Vorlaufflüssigkeit verläßt das Umpumpaggregat durch den Stutzen 36, der Rücklauf tritt bei 37 in den Behälter ein.Fig. 5 shows, for example, another pumping unit in which the drive motor for the pump is built into the container. The pumping unit consists of a container 28 with a directly welded pump housing 29. The drive motor 30 is flanged to the cover 31 of the container. 32 is the cooling jacket for the top of the container. The purpose of the cooling is to protect the motor 30 from being overheated by the liquid in the container. Furthermore, the upper part of the container is secured against the entry of gases or vapors by the closure 33. There is a sufficient amount of liquid on this closure approximately up to level 34, which is continuously cooled from 32. Too much liquid, which can arise, for example, from condensation of heat carrier vapor in the sealing liquid, flows via the overflow pipe 35 into the circulating liquid above the pump housing. The flow liquid leaves the pumping unit through the nozzle 36, the return flows into the container at 37.

In Abb. 6, in der die Schaltung eines Systems zum Erhitzen von Luft beispielsweise dargestellt ist, ist 38 die Brennkammer des Erhitzers und 39 die Konvektionszone; 40 stellt den Brenner dar. Die Rauchgase durchströmen den Erhitzer in Richtung des Pfeiles 41. 42 ist der Vorwärmer für die zu erhitzende Luft. Die kalte Luft tritt bei 43 in den Vorwärmer ein und verläßt ihn mit der gewünschten Temperatur bei 44. 45 ist das Umpumpaggregat. Die Pfeile in den die Leitungen für den Wärmeträger darstellenden Linien zeigen den Gang des Wärmeträgers durch die Anlage.For example, in Figure 6, which shows the circuitry of a system for heating air, 38 is the heater's combustion chamber and 39 is the convection zone; 40 represents the burner. The flue gases flow through the heater in the direction of arrow 41. 42 is the preheater for the air to be heated. The cold air enters the preheater at 43 and leaves it at the desired temperature at 44. 45 is the pumping unit. The arrows in the lines representing the lines for the heat transfer medium show the passage of the heat transfer medium through the system.

In Abb. 7 ist beispielsweise eine Ausstattung des Erhitzers mit Rauchgaskühlung und Luftvorwärmung dargestellt. 46 ist die Brennkammer, 47 die Konvektionszone, 48 ein Brenner und 49 das Umpumpaggregat. Der vom Wärmeverbraucher kommende Wärmeträgerrücklauf strömt durch die Leitung 50 in das Umpumpaggregat ein, das er bei 51 verläßt. Dann geht er nacheinander durch die Konvektionszone 47 und Brennkammerwand 46. Mit der erforderlichen Temperatur verläßt er die Brennkammerwand durch die Leitung 52. Aus der Rücklaufleitung wird vor Eintritt des Rücklaufs in die Konvektionszone eine Teilstrommenge des Rücklaufes durch die Leitung 53 entnommen und dem Luftvorwärmer 54 zugeführt. Der weitgehend abgekühlte Wärmeträger strömt von hier über Leitung 55 zum Rauchgasvorwärmer 56. Nach Aufheizen auf z. B. Rücklauftemperatur fließt er durch Leitung 57 in das Umpumpaggregat zurück. Die abgekühlten Rauchgase verlassen bei 58 den Erhitzer.In Fig. 7, for example, the heater is equipped with flue gas cooling and air preheating. 46 is the combustion chamber, 47 is the convection zone, 48 is a burner and 49 is the pumping unit. The heat transfer medium return coming from the heat consumer flows through line 50 into the pumping unit, which it leaves at 51. Then it goes one after the other through the convection zone 47 and the combustion chamber wall 46. At the required temperature, it leaves the combustion chamber wall through the line 52. Before the return line enters the convection zone, a partial flow of the return flow is withdrawn through the line 53 and fed to the air preheater 54 . The largely cooled heat transfer medium flows from here via line 55 to the flue gas preheater 56. B. return temperature, it flows back through line 57 in the pumping unit. The cooled flue gases leave the heater at 58.

In Abb. 8 wird der Erhitzer in Richtung von unten nach oben von dem Wärmeträger durchflossen. Hier ist 59 die Brennkammer, 60 die Konvektionszone, 61 der Brenner. Die abgekühlte Rücklaufflüssigkeit strömt durch 62 über das Umpumpaggregat und daraus in der Leitung 62a zur Brennkammer 59 und verläßt den Erhitzer über die Konvektionszone 60 und Leitung 63. Die Teilstrommenge für die Rauchgaskühlung wird aus der Leitung 62a abgezweigt und durch die Leitung 64 zum Luftvorwärmer 65 geführt. Aus diesem kehrt sie durch Leitung 66, Rauchgaskühler 67 und Leitung 68 wieder zurück zum Umpumpaggregrat. Die abgekühlten Rauchgase verlassen bei 69 den Erhitzer.In Fig. 8, the heat transfer medium flows through the heater in the direction from bottom to top. Here 59 is the combustion chamber, 60 the convection zone, 61 the burner. The cooled reflux liquid flows through 62 via the pumping unit and from there in line 62a to combustion chamber 59 and leaves the heater via convection zone 60 and line 63 . From this it returns through line 66, flue gas cooler 67 and line 68 back to the Umpumpaggregrat. The cooled flue gases leave the heater at 69.

In Abb.9 ist eine Schaltung des Erhitzers für große Flüssigkeitsmengen und kleine Temperaturunterschiede zwischen Wärmeträgervor- und -rücklauf gezeigt. 70 ist die Brennkammer, 71 die Konvektionszone, 72 der Luftvorwärmer, 73 der Rauchgaskühler, 74 der Brenner und 75 das Umpumpaggregat. Die Rücklaufflüssigkeit gelangt durch die Leitung 76 über das Umpumpaggregat 75 zur Verteilerdrossel 77. Hier wird der Rücklauf in drei Teilströme aufgeteilt. Ein Teilstrom geht in die Brennkammerwand 70, ein zweiter Teilstrom in die Konvektionszone 71 und ein dritter Teilstrom über die Leitung 72a in den Luftvorwärmer 72 und von dort über die Leitung 73 n zum Rauchgaskühler 73. Die entsprechend aufgeheizten Teilstrommengen werden im Sammler 78, welcher hinter Brennkammer, Konvektionszone und Rauchgaskühler angeordnet ist, vereint und verlassen diesen zur Benutzung im Wärmeverbraucher. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher mit flüssigem Wärmeträger eignet sich zur Beheizung der verschiedensten Wärmeverbraucher, wie Verdampfer oder Destillierapparate für Fettsäuren, Mineralöle, Teer, Schwefelsäure, Alkalilaugen oder ähnliche hochsiedende Flüssigkeiten, Rührwerkskessel, Strahlungstrockner u. dgl.In Fig.9 is a circuit of the heater for large amounts of liquid and small temperature differences between the heat carrier flow and return are shown. 70 is the combustion chamber, 71 the convection zone, 72 the air preheater, 73 the flue gas cooler, 74 the burner and 75 the pumping unit. The return liquid passes through the line 76 via the pumping unit 75 to the distributor throttle 77. Here, the Return divided into three partial flows. A partial flow goes into the combustion chamber wall 70, a second partial flow into the convection zone 71 and a third partial flow over the line 72a into the air preheater 72 and from there via the line 73 n to the flue gas cooler 73. The accordingly heated partial flow quantities are in the collector 78, which is arranged behind the combustion chamber, convection zone and flue gas cooler, unites and leaves it for use in the heat consumer. The inventive Heat exchanger with liquid heat transfer medium is suitable for heating a wide variety of Heat consumers, such as evaporators or stills for fatty acids, mineral oils, Tar, sulfuric acid, alkaline solutions or similar high-boiling liquids, agitator vessels, Radiation dryer and the like

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Closed heat exchanger, in which a liquid, higher boiling heat transfer medium than water, which has a lower boiling point at high temperatures Has vapor pressure without significant evaporation in forced circulation through the heater is performed, with a heated by combustion gases, of heat-storing Share free heater, the walls of which essentially lead from the heat transfer medium Hollow elements exist, characterized in that the heater is a hollow body is formed, the wall of which is known per se, through which the heat carrier flows consists of a single or multi-thread pipe coil with tightly stacked coils, which is expediently provided by cross bars inserted between two pipe windings and / or or stiffened by holders extending over several pipe windings.

2. Apparatus according to claim 1 with a spiral pipe through which the heat transfer medium flows formed convection zone, which is traversed by the heating gases in the outward flow, characterized in that the tube spirals of the convection zone are wound several times and that the heat transfer medium inlets and outlets of the individual courses are symmetrical to one another lie.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized by a branch line (53, 64, 72a) for the returning heat transfer medium to a preheater (54, 65, 72) for the gaseous heating medium and / or the combustion air (Fig. 7 to 9).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized by a line (55, 66, 73 a) of the preheater to a flue gas cooler (56, 67, 73, Figs. 7 to 9).

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the heat transfer medium in parallel lines through the heater the convection zone and is passed through the preheater (Fig. 9).

6. Device according to claims 1 to 5, characterized by a conveying device for circulating the heat transfer medium, consisting of a container which is able to accommodate the entire amount of heat transfer medium contained in the device including its expansion volume, and a submersible pump, which together with its motor in the container is installed, wherein a coolable gas seal is arranged between the pump and the motor and the pressure port of the pump is connected to the container port by means of an elastic self-acting seal. Considered publications: German Patent Nos. 884197, 850 893, 846 434, 743 656, 678 382, 656 881, 647 1 93, 623 267, 610 837, 549 971, 5181.68, 504 685, 503189, 427 469, 394 266, 47,891; Swiss patents No. 155 877, 108 350; U.S. Patent No. 1935,635; VDI magazine, 1936, vol. 80, p. 566; Power, October 1932, p. 202; Older patents considered: German Patent No. 1095 302.