DE1601224A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

PATENTANWALT BODE - 4033 HCfSEL · POSTFACH · TELEFON 02102-61701 · TELEX 8585T66

Il/sch

Firma Pr₀ M e e s e Essen-Borbeok

Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher» welcher mehrere» vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnete Ringräume für das zu erhitzende Medium und t für die Heizgase aufweist» wobei die Ringräume ganz oder teilweise mit einem Konglomerat bzw. Kugeln aus inaktivem Material angefüllt sind.

Nach dem Stande der Technik ist ein Dampferzeuger bekannt» der im Aufbau weitgehend dem oben beschriebenen Wärmetauscher entspricht. Die konzentrisch zueinander angeordneten Ringräume haben bei diesen Dampferzeugern ein möglichst großes Volumen und sind mit Kugeln aus inaktivem Material angefüllt» um eine möglichst große Wärmeträgermsiese und eine möglichst große Oberfläche der Wärmeträgermasse zu erhalten. Hierdurch soll der Wirkungsgrad des Dampferzeugers auch bei stoßweise erfolgender Ifasserzufuhr verbessert werden.

Ein weiterhin zum Stande der I©ehnik gehöriger Wärmetauscher weist eine Vielzahl von parallelen Rohren auf, die in #inem trommeiförmigen Behälter angeordnet sind. Zwiscfeas diesen parallelen Rohren sind Kugeln uübt and@g·© geeignete Körper angeordnet, die S@n Str@s ä®s Kühl- bzw«, Heizmediums verwirbeln sollen %mü aa&i®rd@m

— — -«»«» w i*r ^»^ ^^* <ty

BAD-GRiGJNAL

iMg?ü<b Üi«*w».a^^,. . - · '·! ΰ»ΐ£3desAndensnsenec,\f.

PATENTANWALT BODE · 4033 HÖSEL . POSTFACH · TELEFON 02102-61701 - TELEX 8585166

ein Durchbiegen der parallelen Rohre verhindern sollen. Der hydraulische Querschnitt dieses Bit Kugeln angefüllten Raumes und die WärmeträgexB&sse der Kugeln ist jedoch auch bei diesem Wärmetauscher sehr groß» so daß er sich nicht für schnell wechselnde Temperaturen bzw. zur abwechselnden Kühlung und Aufheisimg eines Flüssigkeit b- oder Gasstromes eignet· Dies kann zum Beispiel dann notwendig sein, wenn die Temperatur in chemischen Reaktionsgefäßen, in denen abwechselnd Eteothesu- und Sndothermprozesse stattfinden, konstant gehalten werden muß und hierbei die Reaktionswärme abgefangen werden muß·

Sin weiterhin bekannter Vänaetauscher_r der für den zuletzt genannten Zweck eingesetzt weräes kann, weist mehrere konzentrisch ineinander angeordnete rchrförmige Wärmetauscherelemente auf, die mit Ihren Wandungen efehr enge Ringräume bilden» Die Querschnitte dieser Ringräume werden so klein wie möglich gehalten» um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit einen günstigen Wirkungsgrad zu erreichen und um einen möglichst schnellen Austausoh des HeIs bzw· Eühlmediums zu erreichen« Bine Verengung der Ringräume durch Verminderung der Durchmesserdifferenzen ist technisch jedoch nur bis zu einem gewissen Maße möglich« Einerseits ist es sehr teuer, so genau zu arbeiten, daß die DurchKeeserdifferensen nur wenige Millimeter betragen, andererseits treten bei hohen Temperaturen infolge von Wärmedehnungen Verformungen der Rohrwände auf, so daß die Rohre zusammenwachsen. Diese Schwierigkeiten sind im wesentlichen um so größer, je länger der Wärmetauscher ist. Sin® Reparatur solcher Wärmetauscher ist darüber hinaus äußerst kostspielig und zeitraubend.

-v/3

909840/0835

BADORlQiNAL

PATENTANWALT BODE ■ 4033 HÖSEL - POSTFACH · TELEFON 021Ö2-61701 -TELEX 8585166

äas Zuwachsen der verhäHmismäßig engen Rlngräum«

des Betriebes zu vermeiden» werden solche Wärmetauscher in aller Hegel mit einer Tamperatur betrieben» die an stoh unterhalbder rechnerischen Betriebstemperatur liegt»

Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» einen Wärmetauscher zu sohaffen, in dem das KUbI^ bzw, HeiümeÖiisa schnell ausgetauscht werden kaas, der einen guten Wlrlmsgsgrad bei Terhältnisn^ßig kleiner Wärmeträger·-· masse iiat und bei dem dl© infolge -ron temperature

auf tretentas^ ¥ä£medebnusigen den.. reibuage-»

losen Betrieb nicht Iseeimträclitlgen·

Gegsastand der Erfindung Ist ein Wärmetauscher ₉ waleher melirareg vorzugsweise konzentrisch zueinander ang@ord» nets Eingräume für das zu erhitzende Msdlum und für die Heizgase aufweist, wobei die Ringräume ganz adtr -teilweise mit einem Konglomerat bsw_e Eugels aus'

angefüllt sind₉ wobei sick lcennsselehiiet, daß die Eugels dl@ Wandungen der Bingräume abstütssea bei l^saedehnungen der Wandungen

die etütsenden Kugeln

dieser Elngräume ims-ch

BAD ORIQlNAL

PATENTANWALT BODE · 4033 HOSEL . POSTFACK · TELEFON 02102-61701 · TELEX 8585166

nicht mehr notwendig sind« Trotz des In Vergleich zu den Wärmetauschern mit sehr engen Ringräumen relativ großen Abstände s der Wandungen zueinander wird infolge der Anordnung der stützenden Kugeln ein schneller Aus·* tausch des Heiz» bzw. Kühlmediums nicht beeinträchtigt. Da infolge der stützenden Kugeln die Wandungen selbst wegen der geringeren erforderlichen mechanischen Festigkeit dünner ausgeführt werden können» als bei den herkömmlichen Wärmetauschern mit sehr engen Ringraumen» erhöht sieh die Wärmeträgermasse durch die stützendes . Kugeln nicht. Die stützenden Kugeln lassen iich im " Bedarfsfälle leicht austauschen oder ggf. zwecks Reinigung aus dem Wärmetauscher entfernen , wobei die Hingräume ohne weiteres so breit auegebildet werden können, daß ein leichtes und schnelles Einfüllen der Kugel» möglich ist.

Dadurch daß während des Betriebes ein Zuwachsen der Ringräume bzw· ein Aufwerfen der Wandungen nicht mehr zu befürchten ist, kann ein nach der Erfindung ausgebildeter Wärmetauscher mit wesentlich höheren Semperatwren betrieben werden« als dies bei den zum Stande der Technik zählenden Bauarten der Fall ist. Während beispielsweise ein vergleichbarer bekannter Wärmetauscher mit einer

lempefcatur von ca. 800° Celsius betrieben werden kann ₉ kann der Wärmetauscher nach der Erfindung ohne weiteres mit einer Temperatur von etwa 1.050° Celsius, gemessen im erhitzten Medium, betrieben werden.

Die stützenden Kugeln haben nicht die Aufgabe» zu einer chemischen Reaktion beizutragen. Sie bestehen sweeknäSig aus Stahl oder einem feuerfesten Werkstoff» beispielsweise aus Schamott.

90384-0/0835

PATENTANWALT BODE - 4033 HÖSEL .'pOSTFAqH · TELEFON 02102-61701 · TELEX 8585166

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem AusiTührungsbeiaplel schematiseh veranschaulicht.

Hit den Bezugszeiehen 1, 2₉ 3 «ad 4 sind rohrf öxmige Wärmetauscherelemente bezeichnet, die konzentrisch zueinander augeordnet sind· Die rohrföaigen Wärmeteuseherelemente 1, 2,3 und 4 bilden mit ihren Wandungen ring· förmige Hohlxäime 5, 6 und 7, während das innen liegende Rohr t einen Raum 8 großen Querschnitte« umschließt <,

Der Ringreaa 6 ist mit mehreren AnschluSßtutaen 9₉ 10 Tereehen, durch welche das ea erhitzende Medi«Bi in den Wärmetauscher eingeleitet vird. Dee sm erhitzeiade Medium durchströmt den Ringraum 6 in Richtung X₉ wird an Ende des ringförmigen Wärmetauecherelementes umgelenkt und durch den Ringraum 7 entgegengesetst ssur StrööuagßriolL" tung Z bis in den Bereich von UberetrSnucanäleii 11 geführt, die mit lustrittsoff nungen 12, 15 leitend verbunden sind. Die Überströmkanal© 11 dureheetsen; rafiial den Hingasum 6#

lüt dem Besntgszei@!ien 14 ist ein Heiebrenner beseiolinet» dessen Halterung ^ev, Lagen?ng durch das eingeführte noch fealt e itediun gekühlt virä· Die in Richtung X durch den Raum 8 strömenden Heisgae© werden am Eaäe dee förmigen WäriBetauscherelementes 4 umgelenkt und entgegengesetBt sur Richtung X durch den sußsn liegenden Ringraum 5 bis in den Bereich eines Eeisgaeauätrittee 15«. Die Eeisgasg imd das jsu erhitsende Hedium worden somit im Öegenetrsia eueinander geführt·

Zn den Ri^£räume& 5» 6 imd 7 sind bei der an© der nwig erfdehtli@hen Ausfuluw

Tem W&t®£&$l₉ beispieXßweifi® &ua Stahl*

909840/Ö83S

PATENTANWALT BODE · 4033 HÖSEL . POSTFACH · TELEFON 02102-61701 - TELEX 8585166

sioh gegen die Wandungen 1, 2, 3 und 4 abstützen* ?ür das Einfüllen dieser Kugeln klonen an den rohrförmigen Wäxmetauscherelementen 1, 2, 5 und 4 Elnf üllöf fmiBgen rorgesehen sein« Außerdem ist es möglich* meisr als drei. rohrförmlge Wärmetauscherelemente ineinander anzuordnen· Weiterhin ist es möglich, mehrere Wärmetauscher su einer Batterie zusammenzueohalten.

Durch die Anordnung von Kugeln, in den Hingr&uraen 5» 6 und 7 läßt sich die Srhitzungstemperatur für das su erhitzende Medium wesentlich heraufsetzen,» so daß entweder bei gleichbleibender leistung der Wärmetauscher verkürzt, basw· verkleinert, oder bei gleichen Abmessungen, mit höherer Leistung betrieben werden kann· Eis. Zuwachsen der Ringräume 5» 6 und ? braucht bei dem erfindttngegemäßen Wärmetauscher nicht mehr befürchtet s& werden« Sie rohrförmigen Wärmetauscherelemente 1 _e 2, 3 und 4 sind im übrigen lediglich an einem Seide gelagert bsw» eingespannt» während sie sich ait ihrem anderen Saäe f rei bewegen und damit Wäxaehehnungen zn folgen vesmögeE» Risse und Spannungen in diesen Elementen werden dadurch ausgeschlossen.

BAD 909840/0 83 S

Claims (1)

1. PATENTANWALT BODE - 4033 HÖSEL - POSTFACH - TELEFON 02102-61701 · TELEX 8585166

   P AIEIf fiSS?EÜC Hl

   1, $grj&e£saeQher_y welcher mehrere, vorzugsweise konzentrisch zaslnanäer angeordnete Ringräume für das su erhitsanöd Hedium und für die Heizgase atLfweist, wobei die Ringräiime ganz oder teilweise mit ainem Konglomerat bsw. Kugel» aus Inaktivem Materiel angefüllt sind, d a ä a r c a g e k β » η ss β 1 e Ii η e t , daß die Eagelü (16) oder dergleichen die Wendmtgefi C^* 2, 3, 4) der Rimgräume aberfeütsan ^iöä äi9 Ringräisme bei Mrmedehnmigen der Wandungen (I₉ 2_S 3, 4) offen halten.

   2· Wärsaatauscher nach iüsprueh 1, d a d u r ö h g e Ic e η » 2 eichsff t , ν daß die KugeüJi (16) a»e Stahloder einem feuerfesten Werkstoff,beispielsweise Schamotte bestehen*

   909840/0835

   Leerseite