DE154659C

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Publication number: DE154659C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

M 15465< KLASSE M 15465 <CLASS

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung, bei welcher nach Art bekannter Dampfkessel eine obere und eine untere Kammer miteinander durch senkrechte Wasserröhren verbunden sind, und besteht insbesondere in einer neuartigen Anordnung dieser Röhren zur Erzielung eines Umlaufs. Der Erfindung gemäß werden bei der Herstellung der WärmeaustauschvorrichtungThe invention relates to a heat exchange device in which the type known Steam boiler an upper and a lower chamber are connected to each other by vertical water pipes, and consists especially in a novel arrangement of these tubes to achieve a circulation. According to the invention are used in the manufacture of the heat exchange device

ίο zweierlei Gruppen von Verbindungsröhren angewendet, welche beide in die untere Kammer hineinragen, und zwar die Röhren der einen Gruppe mehr als die der anderen Gruppe. Durch diese Anordnung wird an der Decke der unteren Kammer ein Dampfpolster erreicht, welches das Wasser durch die in die Kammer weniger vorspringenden Röhren der ersten Gruppe nach aufwärts drückt. Durch das in der unteren Kammer gebildete Dampfpolster wird das Wasser in dieser Kammer selbsttätig ungefähr in der Höhe der unteren Enden der Röhren der ersten Gruppe gehalten, so daß abwechselnd Dampf- und W^Tasserkörper in diesen Röhren sich nach aufwärts bewegen. Dient die Vorrichtung als Dampfkessel, so wird der Dampf aus der oberen als Dampfsammler dienenden Kammer abgeführt, während das W^T asser durch die zweite, in die untere Kammer tiefer reichende Rohrgruppe zurückgeleitet wird. Die Röhren der ersten Rohrgruppe springen über den Boden der oberen Kammer in bekannter Weise vor, während diejenigen der zweiten Rohrgruppe mit dem Kammerboden in einer Ebene liegen.ίο two types of groups of connecting tubes are used, both of which protrude into the lower chamber, namely the tubes of one group more than those of the other group. With this arrangement, a cushion of steam is achieved on the ceiling of the lower chamber, which presses the water upwards through the tubes of the first group that are less protruding into the chamber. Formed by the vapor cushion in the lower chamber, the water is held in this chamber automatically approximately at the level of the lower ends of the tubes of the first group, so that alternately move steam and W ^T asserkörper in these tubes upwards. Is used, the apparatus as a steam boiler, the steam is discharged from the upper steam serving as a collector chamber while the W ater ^T is fed back through the second, deeper-reaching into the lower chamber tube group. The tubes of the first tube group protrude over the floor of the upper chamber in a known manner, while those of the second tube group lie in one plane with the chamber floor.

Fig. ί zeigt den einen senkrechten Schnitt, Fig. 2 einen zweiten senkrechten Schnitt, rechtwinklig zu dem vorherigen.Fig. Ί shows a vertical section, Fig. 2 shows a second vertical section, perpendicular to the previous one.

Die Wärmeaustauschvorrichtung besteht aus einer oberen und einer unteren Kammer AA¹, welche durch senkrechte Röhren B B¹ verbunden sind. Jede Kammer besteht aus einem gewölbten Deckel A'², welcher vorteilhaft mit Rippen A³ versehen ist, und einer Bodenplatte A*, mit welcher die Rohrenden in beliebiger Weise verbunden werden. Die Röhren sind in zwei Gruppen angeordnet, und zwar erstrecken sich die Röhren der Gruppe B nur um ein kurzes Stück in das Innere der unteren Kammer, während die Röhren der zweiten Gruppe B¹ nahezu bis zur unteren Begrenzungsfläche reichen. Die Röhren B reichen in das Innere der oberen Kammer A hinein, dagegen liegen die Enden der Röhren B¹ mit der Bodenplatte A* der oberen Kammer bündig.The heat exchange device consists of an upper and a lower chamber AA ¹ , which are connected by vertical tubes BB ¹ . Each chamber consists of a curved cover A ' ² , which is advantageously provided with ribs A ³ , and a base plate A *, with which the pipe ends can be connected in any way. The tubes are arranged in two groups, namely the tubes of group B extend only a short distance into the interior of the lower chamber, while the tubes of the second group B ¹ extend almost to the lower boundary surface. The tubes B extend into the interior of the upper chamber A , while the ends of the tubes B ^{1 are} flush with the base plate A * of the upper chamber.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung als Kessel ist folgende. Die untere Kammer A¹ wird in beliebiger Weise geheizt, wobei die heißen Verbrennungsgase nach Bestreichen der unteren Kammer quer zu den Röhren, und zwar zuerst durch die Röhren B und sodann an den Röhren -B¹ vorbeigeführt werden, so daß die Temperatur der ersteren Röhren höher als die der letzteren ist. Der Kessel wird bis zu einer entsprechenden, hierThe operation of the device as a boiler is as follows. The lower chamber A ¹ is heated in any way, the hot combustion gases after being swept across the lower chamber across the tubes, first through the tubes B and then past the tubes -B ¹ , so that the temperature of the former tubes higher than that of the latter. The boiler is up to a corresponding one, here

durch Linie χ - χ bezeichneten Höhe mit Wasser gefüllt, so daß bei unbeheiztem Kessel die Kammer A¹ voll Wasser ist. Sobald in der Kammer A¹ sich Dampf bildet, verdrängt er das Wasser durch die Röhren BB¹, wobei an der Kammerdecke ein Dampfpolster entsteht, welches selbständig den Wasserspiegel in dieser Kammer ungefähr in der Höhe der unteren Enden der Röhren B aufrecht erhält. Selbstverständlich wird dieser Wasserspiegel beständig schwanken, entsprechend der Änderung des Gleichgewichtszustandes zwischen dem Dampfdruck und der Wassersäule, so daß abwechselnd Wasser- und Dampfkörper in den Röhren B in die Kammer A aufsteigen. Der Dampf wird aus der Kammer A abgeleitet, während das Wasser, da ein Rückfließen durch nachströmendes Wasser und nachströmenden Dampf verhindert wird, durch die Röhren der Gruppe B¹ in die untere Kammer zurückgelangt. Um im weiteren ein Rückfließen des Wassers durch die Röhren B zu verhindern, werden vorteilhaft die oberen Enden dieser Röhren in bekannter Weise in das Innere der oberen Kammer vorspringend angeordnet. Die Röhren B¹ sind fortwährend mit in die Kammer A¹ zurückströmendem Wasser vollständig gefüllt, so daß der Dampf seinen Weg durch die Röhren B nach aufwärts nimmt, da letztere einen viel geringeren Widerstand als die Röhren B¹ bezw. die in letzteren enthaltenen Wassersäulen bieten. Im Betriebe wird durch die Röhren B¹ nur während der Ingangsetzung etwas Dampf entweichen, sodann jedoch nur Wasser zurückströmen. Die Röhren sind, wie ersichtlich , in zwei getrennten Gruppen links und rechts angeordnet, so daß die Temperatur der einen Gruppe höher als die der anderen gehalten werden kann; es könnten jedoch Röhren der einen Gruppe mit denen der anderen Gruppe abwechseln. Die Röhren der Gruppe B¹ können gewünschtenfalls mittels Schutzröhren gegen eine zu starke Einwirkung der heißen Gase geschützt werden. Der ganze Kessel kann in ein entsprechendes Gehäuse eingeschlossen werden.by line χ - χ indicated height filled with water, so that when the boiler is unheated, the chamber A ^{1 is} full of water. As soon as steam forms in chamber A ¹ , it displaces the water through tubes BB ¹ , creating a cushion of steam on the ceiling of the chamber, which independently maintains the water level in this chamber approximately at the level of the lower ends of tubes B. Of course, this water level will fluctuate constantly, corresponding to the change in the state of equilibrium between the steam pressure and the water column, so that bodies of water and steam rise alternately in the tubes B into the chamber A. The steam is discharged from chamber A , while the water, since backflow is prevented by inflowing water and inflowing steam, returns through the tubes of group B ¹ into the lower chamber. In order to further prevent the water from flowing back through the tubes B , the upper ends of these tubes are advantageously arranged in a known manner so as to protrude into the interior of the upper chamber. The tubes B ¹ are continuously completely filled with water flowing back into the chamber A ¹ , so that the steam takes its way up through the tubes B , since the latter has a much lower resistance than the tubes B ¹ respectively. the water columns contained in the latter offer. In operation, some steam will escape through the pipes B ¹ only during the start-up, but then only water will flow back. As can be seen, the tubes are arranged in two separate groups on the left and right, so that the temperature of one group can be kept higher than that of the other; however, tubes from one group could alternate with those from the other group. The tubes of group B ¹ can, if desired, be protected against excessive exposure to the hot gases by means of protective tubes. The whole boiler can be enclosed in a suitable housing.

Findet die Wärmeaustauschvorrichtung als Kondensator Verwendung, und läßt man dann in den oberen Teil der unteren Kammer A¹ Dampf ein, so bildet sich in gleicher Weise wie beim Dampferzeuger ein Dampfkissen, und es entsteht in gleicher Weise ein lebhafter Umlauf. In den Röhren der Gruppe B steigt nämlich das Wasser, unterbrochen von großen Dampfblasen, in kolbenförmigen Schichten empor und findet dabei vielfache Gelegenheit zu enger Berührung mit dem Wasser, wodurch der Dampf schnell niedergeschlagen wird. Durch die Röhren der Gruppe B¹ fällt wieder, wie beim Dampferzeuger, das in den Röhren B emporgestiegene Wasser nieder, so daß sich der ganze Wasserinhalt des Kondensators in beständigem, lebhaftem Umlauf befindet.If the heat exchange device is used as a condenser, and if steam is then admitted into the upper part of the lower chamber A ^{1, a} steam cushion is formed in the same way as with the steam generator, and a lively circulation is created in the same way. In the tubes of group B the water rises, interrupted by large steam bubbles, in piston-shaped layers and finds multiple opportunities to come into close contact with the water, whereby the steam is quickly precipitated. As with the steam generator, the water that has risen in the tubes B falls through the tubes of group B ¹ , so that the entire water content of the condenser is in constant, lively circulation.

Die durchbrochenen Scheidewände ^4³ wirken in beiden Anwendungsfällen als Wärmeleiter, also als Heizrippen bezw. Kühlrippen, auf den Wärmeaustausch fördernd ein. Bei der Verwehdung der Vorrichtung als Dampfkessel haben die Scheidewände in der oberen Kammer noch die zweite Wirkung, daß sie als Strombrecher dienen und verhindern, daß das in den Röhren B emporgegangene Wasser vom Dampf mit fortgerissen wird.The perforated partitions ^ 4 ³ act in both applications as heat conductors, ie as heating ribs respectively. Cooling fins, promoting the heat exchange. When the device is used as a steam boiler, the partitions in the upper chamber have the second effect, that they serve as baffles and prevent the water that has risen in the tubes B from being carried away by the steam.

Claims

Patent claim:

Heat exchange device with two end chambers connected by vertical tubes, characterized in that in the lower chamber (A ¹ J all tubes (BB ¹ J into the water, part . (B ¹ J of the tubes but lower than the remaining part (B) of the Immersed tubes, in the upper chamber (A) the latter tubes (B) go in a known manner above the normal water level, the former tubes (B ¹ J are flush with the chamber floor.

1 sheet of drawings.

Berlin, printed in the