DE1601283C - Rekuperator mit senkrecht zur Strömungsrichtung der Heizgase verlaufenden ovalen Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Metallrckuperator mit senkrecht zur Strömungsrichtung der Heizgase verlaufenden, das wärmeaufnehmende Fluid führenden ovalen Gußrohren, die in einem Verteiler- und einem Sammelkasten dicht befestigt sind. Die ovalen Rohre besitzen gegenüber runden Rohren den Vorteil, den Rohrabstand quer zur Strömungsrichtung der Rauchgase und damit die Schichtdicke der strahlenden Rauchgasabschnitte zwischen den Rohren zu vergrößern und somit bei gleichbleibendem Querschnitt der Führung des aufzuwärmenden Fluids höhere Wärmeübergangszahlen zu erreichen.

Bei Metalirekuperatoren ist es bekannt, gegossene Metallrohre zu verwenden, wobei die Rohre runden oder ovalen Querschnitt besitzen und an ihrer Außen- und/oder Innenseite mit Rippen besetzt sein können. Diese bekannten Rohre werden in einem statischen Gießverfahren mittels einer aus zwei Hälften bestehenden Sandgußschale und einem Sandkern gegossen, wobei für die Erzielung des notwendigen Metallflusses der Kohlenstoffgehalt der Schmelze eine bestimmte Höhe aufweisen muß, wodurch die Schweißfähigkeit des Rohrmaterials gemindert wird. Eine Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes jedoch verursacht Gießschwierigkeiten, insbesondere mangelhaftes Füllen der Sandgußschalen.

Durch das Herstellungsverfahren bedingt, treten ferner Spannungen in den Gußrohrwänden auf, insbesondere wenn der Kern sich verschiebt und nicht mehr zentrisch zur Rohrachse liegt, wodurch eine ungleichmäßige Wandstärke hervorgerufen wird. Durch den hohen Kohlenstoffgehalt der bekannten Rohre ist ferner eine schlechte Dehnbarkeit der Rohre verursacht. Oval bzw. elliptisch gegossene Rohre besitzen gegenüber rund gegossenen Rohren auch den Nachteil höherer verbleibender Gußspannungen, verursacht durch den Unterschied zwischen kleinem und großem Radius der Ellipse. Bei den bekannten Gußrohren müssen zum Ermöglichen von Schweißverbindungen an den Rohrenden Stätilkragen eingegossen werden. Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Rekuperators der eingangs genannten Gattung, bei welchem die vorstehend aufgezeigten Nachteile der bekannten Gußrohre vermieden werden.

Zur Erreichung dieses Zieles sieht die Erfindung vor, daß die Gußrohre durch Schleuderguß hergestellt sind, anschließend durch Kalt- oder Warmverformung ihren

ίο ovalen Querschnitt erhalten und in Verteiler- und Sammelkasten unmittelbar eingeschweißt sind.

Die erfindungsgemäßen Rohre zeichnen sich nicht nur durch eine weitgehend gleichmäßige Wandstärke, sondern auch durch eine verhältnismäßig hohe Dehnbarkeit und gute Schweißfähigkeit aus, da der kohlenstoffgehalt erheblich unter dem der bekannten Gußrohre liegen kann. Bei geschleuderten und dann verformten ovalen Rohren mit geringem C-Gehalt ist der

. elastische Dehnungsbereich größer, und damit sind die zulässigen Druck- und Zugspannungen höher. Daher lassen sich die Rohre des erfindungsgemäßen Rekuperators auch unmittelbar mit den Stirnwänden des Verteiler- oder des Sammelkastens verschweißen. Man kann somit auf die eingegossenen schweißfähigen Kragen bekannter gegossener Rekuperatorrohre verzichten, mit deren Hilfe die nicht schweißfähigen Gußrohre mit ihren Enden in die Stirnwand des Verteileroder Sammelkastens eingeschweißt oder aber die Kragen benachbarter Rohre miteinander verschweißt werden.

Das Verformen der im Schlcudergußvcrfahren hergestellten Rohre kann im warmen oder kalten Zustand mit Hilfe eines Formstückes erfolgen.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist somit nicht die Herstellung des Rohres im Schleudergußverfahren und die anschließende Verformung des Rohres in seinen ovalen Querschnitt, vielmehr die besondere Anwendung eines in beschriebener Weise hergestellten Rohres in einem Rekuperator, weil gerade dort die hohen Temperaturen des Rekuperators, die Schweißfähigkeit des Rohres und dessen gleichmäßige Wandstärke zu berücksichtigen sind.

Es ist bereits ein Flüssigkeitskühler bekannt (britische Patentschrift 139177), für dessen U-förmige Rohre ebenfalls ein ovaler Querschnitt vorgesehen ist, der durch nachträgliches Verformen eines normalen Rundrohrs erzeugt werden soll. Dabei ist jedoch an die Verwendung dieser Rohre in einem als normaler Rohrbündel-Wärmetauscher gebauten Flüssigkeitskühler gedacht und nicht an einen Rekuperator, d. h.

einen Hochtemperatur-Gaserhitzer. Auch wird dabei nicht daran gedacht, von Rundrohren auszugehen, die durch Schleuderguß hergestellt sind.

In Ausgestaltung der Erfindung kann der Rekuperator mit in Strömungsrichtüng der Heizgase hintereinandergelegenen Reihen von Rohren unterschiedlichen Querschnitts ürid/oder unterschiedlicher Berippung versehen sein, wobei ih auf die heizgasseitig ersten Rohrreihe folgenden Rohrreihen normale Gußrohre mit Innen- und/oder Außenberippung vorgesehen sind. Hierbei wirkt sich bei den im Schleuderguß hergestellten, den heißen Heizgasen als erste ausgesetzten Rohren deren gutes Verhalten bei hohen Temperaturen in günstiger Weise an der am höchsten beanspruchten Stelle des Rekuperators aus.

Auf Grund der guten Schweißfähigkeit der Schleudergußrohre können diese innen oder außen mit einer angeschweißten Berippung versehen werden.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Rekuperators nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht des Rekuperators und

F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch die Rohre des Rekuperators.

Der erfindungsgemäße Rekuperator ist in einen Heizgaskanal 1 eingesetzt, durch den die heißen Heizgase in Richtung des Pfeiles K hindurchströmen.

Der Rekuperator selbst wird im wesentlichen durch zwei Rohrbündel I, Il mit dem dazugehörigen Verteilerkasten 2, dem Sammelkasten 3, dem Überleitungsrohr 4, dem weiteren Verteilerkasten 5 und dem Sammelkasten 6 gebildet. Die erste Rohrreihe 7 des Rohrbündels I besteht aus Rohren, die im Schleudergußverfahren hergestellt und anschließend kalt oder warm in ihre ovale Querschnittsform gebracht worden sind. Die in Strömungsrichtung der Heizgase folgenden Rohrreihen können aus Rohren ovalen oder runden · Querschnitts bestehen und in bekannter Weise mit einer Innen- und Außenberippung versehen sein. Man kann auch die ersten beiden oder ersten drei Rohrreihen aus im Schleudergußverfahren mit anschließender Verformung hergestellten Rohren bilden. So können die Rohre der Rohrreihen 8 und 9 in gleicher Weise hergestellt sein wie die Rohre der Reihe 7.

Die Enden der Schleudergußrohre sind unmittelbar in den Boden bzw. die Decke des Verteilerkastens 2 bzw. des Sammelkastens 3 eingeschweißt. Die in Strömungsrichtung der Heizgase den Rohrreihen 7, 8, 9 folgenden Rohrreihen können aus Gußrohren herkömmlicher Art bestehen, die in bekannter Weise an ihren Enden schweißfähige Stahlkragen tragen, mit deren Hilfe sie in die entsprechenden Kästen 2, 3 und 5, 6 eingeschweißt sind oder die Kragen selbst bilden den Boden oder Deckel der Kästen.

Die im Schleudergußvcrfahren hergestellten Rohre der Rohrreihen 7, 8, 9 können innen und/oder außen mit einer Verrippung versehen sein, wobei die Verrippung vorzugsweise mit dem Rohr verschweißt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Metallrekuperator mit senkrecht zur Strömungsrichtung der Heizgase verlaufenden, das wärmeaufnehmende Fluid führenden ovalen Gußrohren, die in einem Verteiler- und einem Sammelkasten dicht befestigt sind, gekennzeichnet durch die Verwendung von Gußrohren, die durch Schleuderguß hergestellt sind, anschließend durch Kalt- oder Warmverformung ihren ovalen Querschnitt erhalten haben und in Verteiler- und Sammelkasten unmittelbar eingeschweißt sind.

2. Rekuperator nach Anspruch 1 mit in Strömungsrichtung der Heizgase hintereinandergelegenen Reihen von Rohren unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Berippung, dadurch gekennzeichnet, daß in auf die heizgasseitig erste Rohrreihe (7) folgenden Rohrreihen (8, 9)₍ normale Gußrohre mit Innen- und/oder Außenberippung vorgesehen sind.

3. Rekuperator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in oder auf die ovalen Schleudergußrohre eine Berippung aufgeschweißt ist.