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Innenrippenrohr als Wärmeaustauscher Die Erfindung bezieht auf ein
Rippenrohr mit längslaufenden und Heizkanäle begrenzenden Innenrippen auf der einen
Fläche von gleich ausgebildeten Mantelstreifen nit Je einer Seitenwand an der einen
und itt Randstreifen an der anderen Längsseite von einer etwa dem gegenseitigen
Abstand zweier benachbarter Innenrippen entsprechenden Breite.
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Derartige Mantelstreifen mit einem etwa kammartigen Querschnitt werden
im Strangpreßverfahren hergestellt und könnon ausgerichtet mit ebener Platte sowie
in beliebigen Längen vom Walzwerk bezogen werden. Sie werden vorzugsweise zum Herstellen
von Innenrippenrohren größeren Durchmessers verwendet. Hierzu wird jeder Mantelstreifen
unter einer Presse mittels einer nacheinander zwischen die Rippen eingreifender
Schiene in einem Formb@tt zur Rippenseite konkav durchgebogen, wodurch die konvexe
äußere und glatte Seite über die Breite des Mantelstreifens eine Krümmung erhält,
deren Mittelpunkt auf der Längsmittelachse des herzustellenden Innenrippenrohres
liegt. Mehrere derartige berippte Mantelstreifen werden alsdann in Längsrichtung
aneinanderstoßend zu dem gewünschten Innenrippenrohr flüssigkeitsdicht zusammengeschweißt.
Zum Zusammenschweißen werden die Mantelstreifen mit der Rippenseite zuvor auf ein
Flammrohr gelegt, welches zugleich
die von dem radial verlaufenden
Hippen gebildeten Heizgaskanäle gegenüber dem vorwiegend als Brennraum ausgebildeten
Innenraum des Rippenrohres abschließt. Anschließend wird das Innenrippenrohr zentrisch
in einem zylinderförmigen Heizkessel angeordnet und von einem Flüssigkeitsmantel
umhüllt.
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Vom Walzwerk gelieferte berippte Mantelstreifen mit ebener Platte
sind auch schon mit zwei äußeren Seitenwänden hergestellt worden. Zwei dieser kammartigen
Mantelstreifen sind mit ihrer jeweils offenen Kammseiten stumpf zusammengestoßen
und an den von außen zugänglichen StoBkanten flüssigkeitsdicht miteinander zu einem
Innenrippenrohr verschweißt worden, Sie bilden dadurch en im Querschnitt rechteckförmiges
Wärmeaustauschelement das für sich al lein oder paarweise in einem ebenfalls im
Querschnitt rechteckförmigen Heizkessel eingeordnet wird und zwar so, daß der Flüssigkeits-bzw.
Wassermantel um jedes Wärmeaustauschelement gleich dick ist0 Die Heizfläche in den
Heizgaskanälen der als Wärmeaustauscher dienenden Innenrippenrohre ist durch die
heißen Verbrennungsgase mit etwa 55 000 bis 70 000 Kcal/m²h hoch belastbar0 Infolge
des nur eine verhältnismäßig geringe Dicke aufweisenden Wassermantels wird dadurch
die Flüssigkeit bzwo das Wasser im Heizkessel nicht nur sehr schnell erhitzt sondern
strömt auch mit hoher Umlaufgeschwindigkeit zu den einzelnen Heizkörpernlzum Warmwasserbereiter
u.dgl.
so daß der Einbau einer Umlaufpumpe nur noch in besonderen Fällen z.B. bei Großanlagen
notwendig ist.
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Ein in der erläuterten Weise aufgebauter Heizkessel ist daher infolge
seines verhältnisnäßig kleinen Konstruktionsaufwands gegenüber seiner großen Leistung
in der Herstellung billig und an Aufstellungsort platzsparend0 Es hat sich Jedoch
herausgestellt, daß trotzdem ein solcher Heizkessel noch nicht die höchste Wirtschaftlichkeit
erreicht hat. Die berippten Xantelstreifen köllnen nämlich nur von wenigen Walzwerken
in bestimmten Mindestmengen bezogen werden. Sie sind in der Herstellung teuer und
bedingen auch aus Herstellungsgründen einen bestimmten gegenseitigen Mindestabstand
der Rippen, Demgemäß kann auch der Querschnitt der Heizgaskanäle nicht den Jeweils
zur Verwendung konnenden Brennstoffen genügend angepaßt werden.
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Steht beispielsweise als Brennstoff ein Heizöl zur Verfügung, das
fein zerstäubt mit Überdruck und mit Druckluft verwischt in den Brennraum eingeblasen
und verbrannt wird, so ist zwar der größere Querschnitt der Heizgaskanäle sehr erwünscht,
weil sie dadurch leicht von Ruß gereinigt werden können, der durch Verbrennen von
Heizöl entsteht Vird Jedoch zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase Druckgas verwendet,
das vollkommen verbrennt und keinen Ruß ansetzt, so sind die Heisgaskanäle zu groß
und wärmetechnisch nicht genügend ausgenutzt0 In beiden Fällen entsteht in der Heizgasströmung
bei zu großen Heizgaskanälen ein laminarer Ström#ngskern, der ar Värmeaustausch
nicht teilnimmt und
daher die Abgastemperatur ungünstig beeinflußt.
Abgesehen davon ist trotz größerer Heizkanäle der von der Flüssigkeit bzw. vom Wasser
beaufschlagte Flächenanteil Jeder Rippe verhältnismäßig klein, so daß auch in dieser
Hinsicht die zugeführte Wärme nicht genügend ausgenutzt wird, Außerdem besteht die
Gefahr einer Überhitzung bzwo der Dampfbildungg die den Wärmeübergang noch mehr
beeinträchtigt.
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Demgegenüber besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin das Innenrippenrohr
mit längslaufenden und lleizkanäle begrenzenden Innenrippen auf der einen Fläche
von gleich ausgebildeten Mahtelstreifen mit Je einer Seitenwand an der einen und
mit einem Randstreifen an der anderen Längsseite so weiterzubilden, daß es bei erheblich
kleinerem Arbeitsaufwand und einer gewissen Anpaßbarkeit an die Eigenart des verwendeten
Brennstoffes eine noch wesentlich bessere Ausnutzung der heißen9 durch die Heizgaskanäle
strömenden heißen Verbrennungsgase gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in günstiger Weise das durch gelöst,
daß das Rippenrohr von mindestens zwei, mit ihren Innenrippen Jedoch ineinander
greifenden Mantelstreifen gebildet ist, die beide an den Stoßstellen zwischen den
Seitenwänden und den Randstreifen miteinander verschweißt sind, wobei jede Innenrippe
mit einer zur freien Längskante allmählich größer werdenden, etwa einer Rippendicke
entsprechenden Tiefe zickzackförmig verformt ist0
In einzelnen wird
hierbei die Ausbildung so durchgeführt, daß jeder Mantelstreifen von T-förmigen,
an den Längsseiten ihres Flansches miteinander verschweißten und von einen zugleich
als Seitenwand dienenden Leförmigen Normal.
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profileisen gebildet ist, von den letzteren der als Sei.
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tenwand dienende Schenkel eine des gegenseitigen äußeren Abstand der
Mantelstreifen entsprechende Breite und der andere, an das benachbarte T-förmige
Normalprofileisen angeschweißte Schenkel eine Breite aufweist, welche der halben
Flanschbreite des gegenüberliegenden äußeren T-förmigen, mit der Seitenwand verschweißten
Normalprofileisen entspricht0 Hierbei ist die Breite der Innenrippen jedes Mantelstreifens
etwas kleiner als die lichte Höhe des Rippenrohres.
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Die Maßnahmen ermöglichen Je nach Vahl der in der Anschaffung preiswerten
Normalprofileisen ein in der Herstellung billigeres Innenrippenrohr,dessen Heizkanäle
darüber hinaus den tatsächlichen Erfordernissen weitestgehend angepaßt werden können
Duroh das Ineinandergreifen der Rippen wird außerdem die mit der Flüssigkeit bzw.
mit den Umlaufwasser beaufschlagte Fläche, die einer lippe zugeordnet ist erheblich
größer als bei der bisherigen Ausführungsform, so daß die von der betreffenden Rippe
aus den Verbrennungsgasen bo Heizgasen aufgenommene Wärme schneller und besser an
die wasserbeaufschlagte Fläche abgegeben wird, so daß die Gefahr ihrer Überhitzung
nicht mehr
besteht0 Insbesondere werden jedoch durch die zickzack-
artigon Verformungen Stege der Normalprofileisen, welche nunmehr die Innenrippen
bilden, über die Länge der Heizkanäle Vorsprünge gebildet9 die im Zusammenhang mit
der kleineren Breite dieser Heizkanäle über den gesamten Quer schnitt eine turbulente
Strömung verursachen. Dadurch ist auch der Strömungskern der durch die Heizkanäle
geführten Heizgase nunmehr gezwungen, seine Warme an die umhdllonden Heizflächen
abzugeben. Die Ausnutzung der in den heißen Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme
ist nunmehr erheblich günstiger, so daß im Zusammenhang mit der Herstellung gemäß
der Erfindung ein Innenrippenrohr als Wärmeaustauscher erß möglicht wird, welches
insbesondere auch in druckgasbeheizten Heizkesseln in jeder Hinsicht außerordnetlich
wirtschaftlich ist0 In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt: Fig.1 eine Stirnansicht eines aus T-förmigen Normalprofileisen
gebildeten Innenrippenrohres und Fig.2 den Längsschnitt durch das Innenrippenrohr
entlang der Linie II-II in Fig.1.
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Jedes Innenrippenrohr 1 wird von zwei auf einer Fläche berippten und
in bezug auf einander vollständig gleichgestalteten Mantelstreifen 2 gebildet, die
mit der berippten Seite aufeinander gelegt werden. Hierbei hat jeder Mantel@-streifen
an
der einen Längsseite eine seitenwand 3 und an der anderen Längsseite einen Randstreifen
49 der etwa eine den gegenseitigen Abstand der Innenrippen 5 entsprechende Breite
aufweist0 Die Seitenwände haben eine Höhe bzw. Breite die den äußeren gegenseitigen
Abstand der glatten Flächen 6 der beiden Mantelstreifen gleich ist0 Die beiden im
Querschnitt kammartigen Mantelstreifen werden ert'indungsgemäß mit ihrer offenen
Rippenseite so aufeinander gelegt daß die Innenrippen ineinandergreifen und die
längslaufende Schmal fläche 7 der beiden Seitenwände mit der Jeweils benachbarten
glatten Außenfläche biindig ist. An den beiden gemeinsamen Stol3stellen8zwiwohen
einer Seitenwand und einem Randstreifen werden sie jeweils mittels einer längslaufenden
Schweilsnaht 9 flüssigkeitsdicht zu einen gebrauchsfertieen Innenrippenrohr zusammengeschweißt.
Bei einem solchen Innenrippenrohr wird der Zwischenraum zwischen zwei Innenrippen
bzw, zwischen einer Innenrippe und der jeweils benachbarten Seitenwand sowohl des
einen Manteistreifens als auch des anderen Mantelstreifens in zwei längslaufenden
Hälften unterteilte Jede Unterteilung bildet hierbei einen Heizkanal : 10 Die Breite
bzw. Die Höhe der Innenrippen jedes Mantelstreifens ist etwas kleiner als die lichte
Höhe des Innenrippenrohres, um außen allseitig einen glatten Abschluß bzw. ein bündiges
spannungsfreies Zusammenschweißen an den Stoßstellen der beiden Mantelstreifen zu
gewährleisten.
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Erfindungsgemäß wird jeder Mantelstrelfen von mehreren
T-förmigen
Normalprofileisen 11 gebildet, die an den Längsseiten ihrer benachbarten Flansche
12 durch Schweißnähte 13 flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. An dem Flansch
12 eines außenliegenden T-förmigen Normalprofileisens wird an der freien Längsseite
seines Flansches dor schmälere Schenkel 14 eines ungleichschenkligen L-förmigen
Profileisens 15 angeschweißt. Dieser schmälere bzw. im Querschnitt kürzere Schenkel
hat eine innere Breite, die der halben Breite des Flansches 12 vom jeweils gegenüberliegenden
T-förmigen Normalprofileizen 11 des anderen Mantelstreifens entspricht. Der im Querschnitt
längere Schenkel bildet zugleich die Seitenwand 3 des betreffenden Mantelstreifens
2 und hat eine äußere Breites die dem gegen-.
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seitigen äußeren Abstand der beiden ineinandergreifenden Mantelstreifen
2 gleich ist. An der der Seitenwand 3 gegen-Uberliegenden und parallelen Längeseite
jedes Mantelstreifens bildet etwa die innere halbe Flanschbreite des auf di.ses
Seite außenliegenden T-förmigen Profileisens den Randstreifen 4. Je nach Wahl der
Normalprofileisen 11 und 15 können den jeweiligen Erfordernissen entsprechend ohne
Mehraufwand an Werkzeugen und Arbeitszeit Innenrippenrohre mit den unterschiedlichsten
Abmessungen der Heizkanäle hergestellt werden, um der Eigenart des je#weils vorgesehenen
Brennstoffes zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase Rechnung zu tragen.
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Zur weiteren weitestgehenden Ausnutzung der in den heißen
Verbrennungsgasen
enthaltenen Wärme wird durch Vorsprünge, besondere Einbauten u.dgl. in den Heizgaskanälen
Io eine turbulente Strömung erzeugt. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel werden
hierzu in einfacher Weise die die Ienenrippen5 bildenden Stege der T-förmigen Normalprofileisen
11 mit einer zu deren freien Längskante allmählich größer werdenden, etwa einer
Rippendicke entsprechende Tiefe zickzackförmig verformt. Die Verformung erfolgt
syrimet-risch zur Längsmittelebene der Innenrippenfi Im Wurzelbereich jeder Innenrippe
ist bis auf eine gewisse geringe Höhe jeder Steg praktiscii noch unverformt, um
dann anschließend allmählich und geradlinig bis zur freien Längskante abwechselnd
einmal nach der einen und anschließend nach der anderen Seite um etwa Stegdicke
herausgedrückt zu werden0 Die dadurch entstehenden Vorsprünge können aber auch eine
Höhe haben, die größer oder kleiner als die Dicke der Innenrippen 5 ist. Bei größerer
Höhe müssen allerdings die Stege der Normalprofileiaen warm verformt werden Bei
einer bevorzugten Ausführungsform werden die durch die zickzackförmige Verformung
gebildeten Vorsprünge so angeordnet , daß in einem Heizkanal jedem Vorsprung der
einen Kanalwand die Rückseite des in gleicher Höhe liegenden jedoch in den benachbarten
Heizkanal hineingedrückten Vorsprunges der anderen Kanalwand also eine Vertiefung,
gegenüberliegt, so daß auf der gesamten Länge eines Heizkanales trotz der Vorsprünge
keine Querschnittsverminderung vorhanden ist, da in gewissem Sinne Jedem Berg ein
Tal gegenüberliegt.