DE1932657U

DE1932657U - HEAT EXCHANGER.

Info

Publication number: DE1932657U
Application number: DEB64386U
Authority: DE
Original assignee: Brown Fintube Co
Current assignee: Brown Fintube Co
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1965-12-08
Publication date: 1966-02-17

Description

Brown Pintube Company, Elyria, OMo, U.S.A.Brown Pintube Company, Elyria, OMo, U.S.A.

"Wärmeaustauscher""Heat exchanger"

Die Neuerung betrifft einen Wärmeaustauscher für Hochtemperaturbetrieb mit metallenem Innenrohr und einem metallenen, unter Bildung eines von einem zu erwärmenden Medium geströmten Ringraumes im Abstand das Innenrohr umgebenden Außenrohr, sowie mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen des Ringraumes von außen her, wobei auf einem der Rohre eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen mit je einem im wesentlichen kontinuierlich über seine ganze länge am zugeordneten Rohr befestigten Basisteil und wenigstens einem vorspringenden, in Längsrichtung dieses Basisteiles verlaufenden und eine äußere^Kante und eine Wurzelkante aufweisenden Rippenteil angebracht ist.- _ - The innovation relates to a heat exchanger for high-temperature operation with a metal inner tube and a metal outer tube surrounding the inner tube at a distance, with the formation of an annular space that is flowed by a medium to be heated, and with a heating device for heating the annular space from the outside, with a plurality on one of the tubes by extending in the longitudinal direction ribs each having a substantially continuously over its entire length attached to the associated tubular base member and at least one projection, running in the longitudinal direction of said base member and an outer ^ edge and a root edge having rib portion attached ist.- _ -

Die !Teuerung wird nachfolgend lediglich aus Zweekmäßigkeits-In the following, inflation is only calculated from

gründen im Zusammenhang mit einem Wärmeaustauscher erläutert, der allgemein zur Erwärmung von !Duft Verwendung findet. In solchen Wärmeaustauschern strömt die zu erwärmende Luft durch den Ringraum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr. establishment explained in connection with a heat exchanger, which is generally used to warm up fragrances. The heat to be heated flows in such heat exchangers Air through the annulus between the inner and outer tubes.

!Findet ein solcher Wärmeaustauscher im Hoehtemperaturbetrie"b Verwendung, dann entsteht ein wesentliches Temperaturdifferential zwischen der äußeren oder freien Kante jeder Rippe und der Wurzelkante, an der. die Rippe mit dem Basisglied, das am Innenrohr befestigt sein kann, verbunden ist. Der untere oder Wurzelkantenanteil von Leiehtmetallrippen dehiit sich notwendigerweise mit dem heißeren, aus schwerem Metall "bestehenden Innenrohr, an dem die Rippen befestigt sind,aus und zieht sich mit dieser Wandung zusammen. Jedoch neigen die äußeren, wesentlich kälteren .Kantenteile der Rippen dazu, sich im wesentlich geringeren Maße auszudehnen bzw. zusammenzuziehen. Im Betrieb insbesondere bei langen Wärmeaustauschern dieser Bauart mit Rippen von. beträchtlicher Höhe sind diese !Faktoren Schuld an Zerstörungen der Rippen, was den Druckabfall der luft, die durch den Wärmeaustauscher strömt, steigert und außerdem oft "Ursache zu einem Brechen der Rippen ist, welches die Wirksamkeit des Wärmeübergangs schädigt.! If such a heat exchanger is found in high temperature operation "b Use then creates a substantial temperature differential between the outer or free edge of each Rib and the edge of the root where. the rib is connected to the base member which can be attached to the inner tube. The lower or root edge portion of light metal ribs necessarily dehiiit with the hotter, from the heavier Metal "existing inner tube, to which the ribs are attached, and contracts with this wall. However tend the outer, much colder .Kantenteile the Ribs to expand or contract to a much lesser extent. In operation, especially during long Heat exchangers of this type with fins from. more considerable These factors are to blame for the destruction of the fins, increasing the pressure drop of the air passing through the heat exchanger flows, increases and also often "is the cause of rupture of the ribs, which is the effectiveness of the Heat transfer damages.

Die Neuerung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Wärmeaustauscher so auszubilden, daß Beschädigungen der Rippen dann nicht mehr stattfinden.The innovation has therefore set itself the task of creating a To design heat exchangers in such a way that damage to the ribs then no longer takes place.

Dies geschieht gemäß dem G-rundge danken der Heuerung dadurch, daß jede Rippe im § Abstand angeordnete Öffnungen aufweist, die in der JSFähe der Wurzelkante ausgehen und die äußere Kante durchsetzen, und daß' der Abstand der Öffnungen so' gewählt ist," daß "eine Zerstörung oder Verwerfung der Rippen infolge von Temperaturunterschieden zwischen den Wurzeln und an den Außenkanten der Rippen ohne wesentliche' Verminderung der Wärmeübergangsflachen der Rippen ausgeschlossen ist. . ' ".'■■" " -According to the basic principle of hiring, this is done by that each rib is spaced apart openings which go out in the vicinity of the root edge and which enforce outer edge, and that 'the distance between the openings' is chosen so that "that" a destruction or warping of the Ribs due to temperature differences between the roots and on the outer edges of the ribs without significant ' Reduction of the heat transfer surfaces of the ribs excluded is. . '".' ■■" "-

Düroh die Neuerung wird erreicht, daß die Rippen in¹sieh nachgeben können. Dadurch werden "die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten beseitigt, so daß die Lebensdauer des mit Rippen versehenen Rohres des Wärmeaustauschers erhöht wird und der Wärmeaustauscher über eine lange Lebensdauer ohne verminderten Nutzeffekt durch" Zerstörung oder Bruch der Rippen arbeitet. Dabei sind die von der Neuerung vor-" geschlagenen Maßnahmen mit den entstehenden Kosten durchzuführen, bedeuten also keine wesentliche Verteuerung des. Wärmeaustausehers.The innovation is achieved that the ribs in FIG ^{. 1} can give way. This "eliminates the difficulties described above, so that the service life of the finned tube of the heat exchanger is increased and the heat exchanger operates over a long service life without reduced efficiency due to" destruction or breakage of the fins. The measures proposed by the innovation are to be carried out with the costs incurred, so they do not mean any significant increase in the cost of the heat exchanger.

Bei einem neuerungsgemäß ausgebildeten Wärmeaustauscher können die Rippenglieder auf dem Äußeren des Innenrohres "befestigt sein und die Wärme wird dem Inneren des Innenrohres zugeführt.In a newly designed heat exchanger, the rib members can be on the outside of the inner tube "be attached and the heat is supplied to the interior of the inner tube.

Eine andere Ausftüirungsform des neuerungsgemäßen Y/ärmeaustauschers sieht vor, daß die Rippen auf.dem Innerendes äußeren Rohres angeordnet sind und die Wärme dem- Äußeren des Außenrohres zugeführt wird.Another embodiment of the Y / heat exchanger according to the innovation provides that the ribs are arranged on the inside of the outer tube and the heat on the outside of the outer tube is supplied.

In. beiden Fällen werden durch die neuerungsgemäße Ausbildung der Rippen die gleichen Vorteile erzielt.In. Both cases are due to the modern training the ribs achieve the same advantages.

Es hat sieh gezeigt, daß die "besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die Schlitze der Rippenglieder annähernd eine Breite von 5 mm aufweisen und in Abständen von annähernd 100 mm über die länge der Rippen angeordnet sind.It has been shown to "get the best results." when the slits of the rib members are approximately 5 mm wide and at intervals of approximately 100 mm along the length of the ribs.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Öffnungen auf den Rippen dem Abstand der f/ellenberge benachbarter Wellen, die sich in den äußeren Kanten der Rippen beim Fehlen der Öffnungen infolge Streckung der Außenkanten der Rippen über ihre Elastizitätsgrenzen bei MngungAccording to a further feature of the invention, the openings on the ribs are more adjacent to the distance between the peaks of skin Waves that appear in the outer edges of the ribs in the absence of openings due to stretching of the outer edges of the ribs beyond their elasticity limits at Mngung

des Rohres infolge Erwärmung oder Verkürzung der dann bleibend verformten Teile der Rippen.bei Kühlung undof the pipe as a result of heating or shortening of the then permanently deformed parts of the ribs. when cooling and

Kontraktion, des Rohres und des Rippenbasisteiles entstehen würden, angeordnet.- ■Contraction of the tube and the rib base part arise would be arranged.- ■

Die Zeichnungen zeigen insThe drawings show ins

Pig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Iiängsansicht einer beheizten Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der vorliegenden Seuerung, -Pig. 1 is a partially sectioned longitudinal view a heated heat exchange device according to the present control,

I¹Xg. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der J¹Xg. 1,I ¹ Xg. 2 is a section along line 2-2 of J ¹ Xg. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der .Linie 3-3 zur Wiedergabe der neuerungsgemäßen Rippenglieder in vergrößertem Maßstab, . ■ . . -Fig. 3 is a partial section along the line 3-3 for reproduction the rib members according to the innovation on an enlarged scale,. ■. . -

!ig. 4 eine perspektivische Ansicht eines der Rippenglieder vor der Befestigung auf, dem Rippenrohr., ■! ig. 4 is a perspective view of one of the rib members before fastening on, the finned tube., ■

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Wärmeaustauschrekuperator gemäß der !Teuerung, . . . -Fig. 5 shows a cross section through a heat exchange recuperator according to the! . . -

Fig. 6 eine Ansieht im wesentlichen längs der linie 6-6 der Fig. 5 .eines Bajonettrekuperators, wobei Seile davon abgebrochen gezeichnet sind,um die sich in Längsrichtungg erstreckenden Rippenglieder auf denFig. 6 is a view taken substantially along the line 6-6 of Fig. 5 of a bayonet recuperator, with ropes broken away therefrom, around the longitudinally extending rib members on the

Innenob er flächen der Außenrohre des Bajonettwärmeaustauschers mit rechteckigem Querschnitt darzustellen, Inside he areas of the outer tubes of the bayonet heat exchanger to be shown with a rectangular cross-section,

eine Schnittdarstellung im wesentlichen längs der linie 7-7 der Pig. 6 in vergrößertem Maßstab zur ?/iedergabe der Rippen auf der Innenob er fläche des Außenrohres eines Bajonettwärmeaustauschers,a sectional view substantially along the line 7-7 of the Pig. 6 on an enlarged scale for ? / rendering of the ribs on the inner surface of the outer tube of a bayonet heat exchanger,

einen Querschnitt durch ein Bajonettrekuperator-Wärmeaus tausehelement mit kreisförmigem Querschnitt gemäß der feuerung, wo "bei die Hippen auf der Innenoberfläche des Außenrohres befestigt sind,a cross-section through a bayonet recuperator heat exchanger element with a circular cross-section according to the fire, where "at the hips on the inner surface of the outer tube are attached,

fig. 9 einen Teilquerschnitt eines anderen Bajonettrekuperator-Wärmeaustauscherelementes gemäß der !Teuerung, wobei die Kippen auf der Außenoberfläche des Innenrohres befestigt sind, und infig. 9 is a partial cross-section of another bayonet recuperator heat exchanger element according to the inflation, with the tipping on the outer surface of the inner tube are attached, and in

I¹Xg. 10 einen Teilsehnitt durch ein anderes 33aJonettsekuperator-Wärmeaustauseherelement mit kreisförmigem Querschnitt gemäß der !"euerung,. bei dem die Rippen sowohl auf der Imienoberflache des Außenrohres als auch auf der Außenoberfläche des Innenrohres befestigt sind.I ¹ Xg. 10 shows a partial section through another 33aJonettsekuperator heat exchanger element with a circular cross-section according to the control, in which the ribs are attached both to the inner surface of the outer tube and to the outer surface of the inner tube.

— 7 —- 7 -

lach den Fig. 1, 2 und 3 liestent ein. Wärmeaus-tauscher aus einem Mantelrohr 10 mit einem Einlaß 11 und einem Auslaß 12, die sicli seitlich durch die Wandung des Mantelrohres an dessen entgegengesetzten Enden erstrecken. Das Mantelrohr besitzt vorzugsweise eine Dehnfalte 13 und wird durch geeignete Torrichtungen, beispielsweise Fußrahmen 14» 15» 16 und 17 getragen, wobei die Fußrahmen 15, 16 und 17 zur Srmöglichung der Ausdehnung mit Rollen versehen sind.1, 2 and 3 reads in. Heat exchanger a jacket tube 10 with an inlet 11 and an outlet 12 which extend laterally through the wall of the jacket tube at its opposite ends. The jacket pipe has preferably an expansion fold 13 and is through suitable Gate directions, for example foot frames 14 »15» 16 and 17 worn, with the foot frames 15, 16 and 17 for the possibility the expansion are provided with rollers.

Innerhalb des Mantelrohres 10 ist ein■Innenrohr 20 angeordnet, welches mit dem Mantelrohr einen Ringraum 19 bildet»· durch welchen die Luft vom Einlaß 11 zum Auslaß 12 des Mantelrohres geführt wird* Im wesentlichen ub©r ihre ganze länge sind auf dem lußeren des Innenrohres 20, beispielsweise durch Schweißen, eine Vielzahl von U-profilförmigen Rippen· 21 befestigt. Diese Rippenglieder erstrecken sich in. den Ringraum in Längsrichtung über einen großen ffieil der Gesamtlänge des Innenrohres und ragen im allgemeinen radial bis in enge Nachbarschaft zu der Innenoberfläche des Mantelrohres vor. Jedes Ende des Innenrohres ist am Mantelrohr angeschlossen, um die Enden des Ringraumes durch geeignete Verbindungen 22 und 23 zu blockieren.An inner tube 20 is arranged within the casing tube 10, which with the jacket tube forms an annular space 19 through which the air from the inlet 11 to the outlet 12 of the jacket tube * Essentially their entire length is on the outer of the inner tube 20, for example by welding, a variety of U-shaped ribs 21 attached. These rib members extend longitudinally into the annulus for a large part of the total length of the inner tube and generally protrude radially into close proximity to the inner surface of the jacket tube before. Each end of the inner tube is connected to the jacket tube, around the ends of the annulus by suitable connections 22 and 23 to block.

An einem Ende des mit Rippen versehenen Innenrohres befindet sieh ein Flüssigkeits- oder Gasbrenner 24 üblicher Bau-At one end of the ribbed inner tube there is a liquid or gas burner 24 of conventional construction.

art. Beispielsweise ist der Brenner auf einer Konsole 25 "befestigt, die im Anstand an einem Flansch 26 am Ende des Rippenrohres in der Bähe des Auslasses 12 durch Schrauben " 27 angebracht ist, welche Abstandsstücke 28 tragen, damit Sekundärverbrennungsluft den Brenner erreichen kann. Das in der Nähe des Einlasses 11 "befindliche Ende des Rippenrohres ist an einen Abzugskamin 29 angeschlossen."art. For example, the burner is on a console 25 "attached to the decency on a flange 26 at the end of the The finned tube in the vicinity of the outlet 12 by screws " 27 is attached, which carry spacers 28 so Secondary combustion air can reach the burner. The end of the finned tube located near the inlet 11 ″ is connected to a chimney 29. "

Diese Anordnung liefert einen G-egenstromwärmeaustauscher, der dann zu "bevorzugen ist, wenn die luft auf hohe Temperatur erwärmt werden soll. Sel"bstverständlieh kann man den Yiärmeaustg-uscher auch als G-leichstromwäriiieaustauscher verwenden. ■This arrangement provides a counter-flow heat exchanger, which is to be preferred when the air is at a high temperature should be heated. You can do that yourself You can also use the heat exchanger as a direct-flow heat exchanger. ■

Jedes profilförmige Rippenglied 21 "besteht aus Metallblech und ist durch Pressen oder Walzen hergestellt. Is enthält zwei aufrechtstehende Rippen 31, die an ihren unteren oder Wurzelkanten mit einem Basisglied'32 verbunden sind, welches über seine ganze Länge mit der Außenoberflache des Innenrohres, beispielsweise durch Schweißung verbunden ist, so daß eine metallische Verbindung mit dem Innenrohr unter guter ?/ärmeleitfähigkeit entsteht. Diese Elemente des Wärmeaustauschers sind insoweit üblich. Bei den "bekannten Wärmeaustausehern dieser Art ist das Innenrohr 20 jedoch ausEach profile-shaped rib member 21 ″ consists of sheet metal and is made by pressing or rolling. Is contains two upright ribs 31, which at their lower or Root edges are connected to a base member'32, which over its entire length with the outer surface of the inner tube, is connected for example by welding, so that a metallic connection with the inner tube below good? / thermal conductivity arises. These elements of the heat exchanger are customary in this regard. With the "known heat exchangers however, the inner tube 20 is made of this type

einem Metall, das beträchtlich dicker als das Metall ist, aus dem die Rippen. 21 "bestehen, damit das Innenrohr notwendigerweise die erforderliche Festigkeit und Dauerhaftigkeit erhält. Die Rippenglieder selbst bestehen aus leichtmetall, um Kosten und G-ewioht zu sparen, da Schwermetall für eine richtige Wirkungsweise und Lieferung ausreichender Wärmeübertragungsfläche nicht erforderlich ist.a metal that is considerably thicker than the metal, from which the ribs. 21 "exist so that the inner tube necessarily maintains the required strength and durability. The rib links themselves are made of light metal, to save costs and G-ewioht, because heavy metal for one correct mode of operation and supply of sufficient heat transfer surface is not required.

IJm eine ausreichende Erwärmung auf hohe Temperaturen für ein großes Luftvolumen zu erzielen, muß ein solcher Wärmeaustauseher lang sein, wobei Innenrohre mit mit Rippen versehenen Längen von 10 Metern und mehr durehausublich sind. Die Eippen müssen "beträchtliche Höhe haben, die gewöhnlieh bei mindestens 25 mm liegt und mitunter sogar 37 und mehr mm betragen kann. Wenn ein solcher Wärmeaustauscher ohne die nachfolgend beschriebenen Merkmale gemäß der Heuerung dann verwendet wird, wenn das Innenrohr wiederholt Temperaturen von mehreren 100° ausgesetzt wird, dann werden die Rippen zerstört und es bilden sich Wellungen, die sich über die Längsrichtung der Eippen erstrecken und so groß sein können, daß ein merklicher SaxshDruokabfall in der durch den Ringraum 19 zwischen Innen- und Außenrohr strömenden Luft entsteht. Die Rippen brechen auch oft, hauptsächlich an in Längsrichtung getrennten Stellen in der lähe des Basisteiles mit dem sie am Innenrohr befestigt sind.IJm sufficient heating to high temperatures for To achieve a large volume of air, such a heat exchanger must be long, with inner tubes with ribs provided in lengths of 10 meters and more being common. The ribs must have "considerable height, which is usually the case is at least 25 mm and sometimes even 37 and more can be mm. If such a heat exchanger without the features described below according to the hiring is used when the inner tube is repeatedly exposed to temperatures of several 100 °, then the Ribs are destroyed and corrugations are formed, which extend over the longitudinal direction of the ribs and are so large can that a noticeable SaxshDruok drop in the through the annular space 19 flowing between the inner and outer tube Air is created. The ribs also often break, mainly in longitudinally separated places near the Base part with which they are attached to the inner tube.

Diese IPehler haJßen vermutlich, folgende Gründes ■ ■ Bei einem Wärmeaustauscher mit den Dimensions-, -Betriebs- und Konstruktionseigenschaften, wie. sie oben beschrieben wurden, kann sieh die Rippenlänge des Innenrohres von 25 nun auf 37 mm und darüber infolge der Warmeausdehnung längen, wenn das Rohr hohen Spitzentemperaturen ausgesetzt ist. Selbstverständlich kann es sich auch bei der Abkühlung um das gleiche Maß zusammenziehen. Darüberhinaus liegen die Temperaturen an den Wurzelkanten der Rippen und am Innenrohr zwischen 50° und 150° und sogar darüber höher als die Temperaturen an den Außenkanten der Rippen und zwar wegen der Kühlung, die sich aus dem Übergang der Wärme- von den Rippen zu der durchströmenden Luft ergeben· und weil die Luft selbst ein sehr schlechter Wärmeleiter ist. Die Außenkantenteile der Rippen, die sich auf ähnlichen Temperaturen befinden, neigen dazu, sieh thermisch beträchtlich weniger als die Wurzelkantenteile auszudehenen. Da sich jedoch die Yfurzelkantenteile jaler Rippe beträchtlich stärker längen, weil sie heißer und mit dem unmittelbar an dem festeren stärkeren und heißeren Innenrohr befestigten G-rundteil einstückig ausgebildet sind, werden die kälteren Außenkantenteile der Rippe gezwungen, sieh um ein Stück zu längen, das wesentlich größer ist als die Längung, die sich normalerweise aus ihrer thermischen Expansion ergeben würde. Die äußeren Kantenteile der Rippen werden deshalb über ihreThese errors presumably hate the following reasons ■ In a heat exchanger with the dimensional, operational and constructional properties, such as. As described above, the fin length of the inner tube can now increase from 25 to 37 mm and above due to thermal expansion when the tube is exposed to high peak temperatures. Of course, it can also contract by the same amount when it cools down. In addition, the temperatures at the root edges of the ribs and on the inner tube are between 50 ° and 150 ° and even higher than the temperatures on the outer edges of the ribs because of the cooling that results from the transition of the heat from the ribs to the flowing through Result in air · and because the air itself is a very poor conductor of heat. The outer edge portions of the ribs, which are at similar temperatures, tend to thermally expand considerably less than the root edge portions. However, since the Y-root edge portions of each rib elongate considerably more because they are hotter and are formed in one piece with the G-round portion attached directly to the stronger, stronger and hotter inner tube, the colder outer edge portions of the rib are forced to lengthen by a length that is substantially is greater than the elongation that would normally result from its thermal expansion. The outer edge parts of the ribs are therefore over their

- 11 -- 11 -

Elastizitätsgrenzen hinaus gestreckt und dauernd gelängt. Beim anschließenden Kühlen und Zusammenziehen des Rohres und der vom Rohr getragenen Rippen nehmen die dauernd gelängten Außenkantenteile der Rippen eine Wellenform an, die sich auch beim anschließenden Wiedererhitzen erhält. Dies führt zu einer Steigerung des Druckabfalles der durch den Ringraum strömenden und die Rippen berührenden Luft und somit zu einer Steigerung der Pumpenkosten.Stretched and permanently elongated beyond the limits of elasticity. During the subsequent cooling and contraction of the pipe and the ribs carried by the pipe, the continuously elongated outer edge parts of the ribs assume a wave shape, which is also retained during subsequent reheating. This leads to an increase in the pressure drop Air flowing through the annulus and touching the ribs, and thus an increase in pump costs.

Häufig und zwar gewöhnlich nach wiederholten Kühl- und Heizperioden drücken die Längungen und. Kontraktionen auf die Rippen, so daß diese aus Gründen zufälliger Fehler brechen. Diese Brüche treten in Abständen auf·, w gewöhnlich an Wurzelkantenteilen der Rippen» die am heißesten sind und damit die schwächsten Rippenteile. bilden* Dies führt zu einer Verstärkung der Zerstörung und stört die metallischen Wärmeleitbahnen über ,.die Rippen, wobei beide !Paktoren den Wärmeübergangsnutzeffekt- beeinträchtigen und eine Überhitzung der Rippenrohre zur lOlge haben. Diese Zustände können die Wirksamkeit des Wärmeüberganges und die Lebensdauer des Wärmeaustausehers wesentlich reduzieren und führen zu häufigen Abschaltungen für. Reparatur und Ersatz der Innenrohre usw. .... . .Often, usually after repeated periods of cooling and heating, the elongations and press. Contractions on the ribs, so that they break due to accidental failure. These breaks occur at intervals ·, w usually at the root edge parts of the ribs »which are the hottest and thus the weakest parts of the ribs. form * this leads to an intensification of the destruction and disrupts the metallic heat conductors over, .the ribs, both ! Factors affect the heat transfer efficiency and have overheating of the finned tubes too long. This Conditions can affect the effectiveness of heat transfer and significantly reduce the service life of the heat exchanger and lead to frequent shutdowns for. Repair and Replacement of the inner tubes, etc. ..... .

Bei der Vorrichtung nach den Pig. .1 bis 3, wie sie derIn the device according to the Pig. .1 to 3 as they are the

- 12 -- 12 -

Neuerung entspricht, sind diese Schwierigkeiten "beseitigt, weil die Rippen 31 nicht kontinuierlich oder ununterbrochen verlaufen, sondern mit Öffnungen, beispielsweise Schlitzen 33 versehen sind, welche sich durch die Hippen in Atiständen "bis zur oder in die Iahe der Verbindungsstelle der Wurzelkanten der Rippen mit den Basisteilen der Rippenglieder erstrecken. Vorzugsweise erstrecken sich diese Öffnungen über die Huppen über ihre gesamten Außenkanten und sind über die gesamte Länge der Rippen vorgesehen, welche an den am Rohr "befestigten Basisgliedern fixiert sind. Bei Wärmeaustauschern der in den Pig. 1 "bis 3 wiedergegebenen Art, ist jede Rippe vorzugsweise annähernd im Abstand von 100 mm durch Schlitze geschlitzt, die annähernd ejne Breite von 3 mm haben und sich über die Rippen und rechtwinklig zu den äußeren Kanten der Rippen bis auf annähernd 3 mm vom Basisteil der Rippen erstrecken. Die Schlitze selbst führen durch die Rippen hindurch. Der Abstand der Schlitze von annähernd 100 mm entspricht dem Abstand zwischen dem Maxima benachbarter Wellen, die in den Rippen beim Fehlen der Schlitze entstehen wurden. Wenn die Wärmeaustauscherabmessungen oder Konstruktionsbedingungen so sind, daß ein anderer Abstand zwischen den Wellenmaxima entstehen würde, dann entspricht der Schlitzabstand annähernd diesem Abstand. Die geschlitzten Rippen sind zweckmäßigerweise im wesentli-Corresponds to the innovation, these difficulties are "eliminated, because the ribs 31 are not continuous or uninterrupted run, but are provided with openings, for example slots 33, which extend through the hips in Atiststands "up to or near the junction of the root edges of the ribs with the base portions of the rib members extend. These openings preferably extend over the horns over their entire outer edges and are over the entire length of the ribs are provided, which are fixed to the base members attached to the tube ". In heat exchangers the one in the Pig. 1 "to 3 reproduced type each rib is preferably slit approximately 100 mm apart by slots approximately a width of 3 mm and extending over the ribs and at right angles to the outer edges of the ribs to approximately 3 mm from the Extending the base portion of the ribs. The slots themselves lead through the ribs. The distance between the slots of approximately 100 mm corresponds to the distance between the maxima of neighboring waves, which in the ribs in the absence of Slits were created. If the heat exchanger dimensions or design conditions are such that a different distance between the shaft maxima would arise, then the slot spacing approximately corresponds to this spacing. The slotted ribs are expediently essentially

chen flach.. Die Gesamtfläche der Schlitze 33 in.jedem Rippenteil ist vorzugsweise so klein, daß die von der. Sippe gelieferte Wärmeubergangsflache nicht merklich vermindert wird. Die Schlitze können vor oder nach dem Herstellen der profilförmigen Rippen durch übliche, nicht näher "beschriebene Einrichtungen hergestellt werden.chen flat. The total area of the slots 33 in each rib portion is preferably so small that the. Kinship delivered heat transfer area not noticeably reduced will. The slots can be before or after making the profile-shaped ribs by usual, not described in detail Facilities are manufactured.

Selbst nach Erwärmen und Kühlen über mehrere 100 Betriebsperioden werden die geschlitzten Rippen nicht zu einer Wellenform verformt und entwickeln keine Brüche in der Hähe der Wurzelkanten der Rippen oder an anderer Stelle» Bs ist anzunehmen, daß dieses vorteilhafte Ergebnis entsteht, Yireil jede Rippe tatsächlich durch die Schlitze, in kurze längen unterteilt ist, so daß, trotzdem ein wesentliches Temperaturdifferential zwischen den äußeren und den Wurzelkanten der Rippe entsteht, die Wurzelkante sich mitdem Innenrohr längen und zusammenziehen kann, wobei der Unterschied zwischen dem Ausmaß, um das die Wurzelkante der Rippe durch das Innenrohr gelängt wird, und das Ausmaß, um welches die Außenkante der Rippe normalerweise infolge der thermischen Expansion sieh längt, selbst "bei einer Spitzentemperatur gering genug ist, um eine Zerstörung der Rippe zu verhindern oder eine Streckung der Rippe so weit zu verhindern, daß keine hh±Mss: unzulässigen Brüche entstehen. Even after heating and cooling for several hundred periods of operation, the slotted fins do not become one Waveform deforms and does not develop any breaks in the The height of the root edges of the ribs or elsewhere, it is to be assumed that this advantageous result arises, Yireil each rib actually through the slots in short lengths are subdivided so that, despite this, there is a substantial temperature differential between the outer and the Root edges of the rib arise, the root edge can elongate and contract with the inner tube, whereby the Difference between the amount the root edge of the rib is elongated through the inner tube and the amount around which the outer edge of the rib normally elongates as a result of thermal expansion, even "with a Peak temperature is low enough to destroy the Prevent rib or stretch the rib so far to prevent that no hh ± Mss: inadmissible breaks occur.

- 14 - - 14 -

Die Pig. 5. "bis 10 zeigen den ITeuerungsgegenstand in An- .. wendung auf Bajonettrekuperatoren. Bei der Ausfuhrungsform nach, den Fig. 5, 6 und 7 enthält der Rekuperator eine längliche Kammer 40, durch die heiße Abgase aus einer geeigneten Quelle, beispielsweise aus einer Stahliiidustrieheizfläche in Längsrichtung passieren, wobei eine Vielzahl von Rekuperatoreinheiten 41 längs des Oberteiles der Kammer 40 angeordnet sind. Jede Einheit enthält einen Oberteil 42 mit oberen und unteren Trennwänden 43 und 44, so daß obere und u&tere Abteile 45 und 46 entstehen, die mit Kanälen 47 ^un<3-48 in Verbindung stehen. Außerdem sind zwei parallele Reihen von sich nach unten erstreckenden Wärmeaustaueehelementen 50 vorgesehen.The Pig. 5. "to 10 show the subject of the innovation in application to bayonet recuperators. In the embodiment according to FIGS Steel industrial heating surface pass in the longitudinal direction, with a plurality of recuperator units 41 arranged along the upper part of the chamber 40. Each unit contains an upper part 42 with upper and lower partitions 43 and 44, so that upper and lower compartments 45 and 46 are formed, which are provided with channels 47 ^{un <3} - 48. In addition, two parallel rows of downwardly extending heat exchange elements 50 are provided.

Jedes Wärmeaustausehelement enthält ein Innenrohr 51 und um es herum ein Außenrohr 52, die beide rechteckigen Querschnitt aufweisen und mit der Hauptach.se des Querschnitts so angeordnet sind, daß sieh diese quer zu dem oberen Teil 42 und. im allgemeinen in Richtung der Strömung der Gase durch die Rekuperatorkammer 40 erstreckt. Das Innenrohr 51 besitzt offene obere und untere Enden. Sein unteres Ende hängt von der oberen Trennwand 45 herab und steht mit der oberen Trennwand 45 in Verbindung, von der die luft zu den Wärmeaustauschelementen 50 zugeführt wird. Das äußere Rohr 52 besitzt ein offenes oberes Ende und ein unteres Ende, dasEach heat exchange element includes an inner tube 51 and around around it an outer tube 52, both of which have a rectangular cross-section and are arranged with the Hauptach.se of the cross-section are that see this transversely to the upper part 42 and. extends generally in the direction of flow of the gases through the recuperator chamber 40. The inner tube 51 has open top and bottom ends. Its lower end hangs down from the upper partition wall 45 and stands with the upper one Partition wall 45 in connection, from which the air is supplied to the heat exchange elements 50. The outer tube 52 has an open upper end and a lower end that

durcheine angeschweißte Platte 53 geschlossen ist. Sein öfteres Ende hängt von der unteren Trennwand 44 Isis zur Verbindung mit dem unteren Abteil 46, in dem die erhitzte Luft aus den Wärm©austauscherelerneuten dieser Einheit austritt.is closed by a welded plate 53. His the more frequent end hangs from the lower partition 44 towards the Isis Connection with the lower compartment 46, in which the heated air from the heat exchangers of this unit exit.

Um die Wärmeaustauscherkapazität der Einheit zu vergrößern, und zu verhindern, daß das Außenrohr 52überhitzt und zerstört wird, trägt das Außenrohr eine Vielzahl von im Abstand angeordneten U-profilartigen ITärmeübertragungsrippen 54 und 55, welche an die inneren Oberflächen ihrer Endwandungen 56 und der Seitenwandungen 57 angeschlossen sind. Wie man insbesondere aus Hg. 7 erkennt, besteht das" äußere Rohr vorzugsweise aus zwei trogförmigen Hälften 58 aus schwerem Metall, welche an ihren Längskanten miteinander verschweißt sind und wirkt als Hinterlegungsband sowie, als Wärmeübergangs element. Jedes Rippenglied 55 entspricht dem Hippen-., glied 21 der vorhergehenden Ausführungsform. Es weist U-föreinigen Querschnitt auf und enthält ein Paar von mit einem Basisteil 62 einstückigen Rippen 61. Die Rippenglieder 55 sind an die innere Seitenoberfläche jedes Teiles angeschweißt, bevor dieser mit dem anderen Seil zur Bildung des Außenrohres 52 zusammengebaut wird. Die Außenkanten der Rippen 61 erstrecken sich ibis zu den äußeren Seiten des Innenrohres 51.To increase the heat exchange capacity of the unit and to prevent the outer tube 52 from overheating and deteriorating the outer tube carries a plurality of spaced U-profile-like heat transfer ribs 54 and 55 connected to the inner surfaces of their end walls 56 and side walls 57. As one recognizes in particular from Hg. 7, there is the "outer tube preferably of two trough-shaped halves 58 made of heavy metal, which are welded to one another at their longitudinal edges are and acts as a backing tape as well as a heat transfer element. Each rib link 55 corresponds to the hip., member 21 of the previous embodiment. It instructs U-föreinigen Cross-section and includes a pair of ribs 61 integral with a base 62. The rib members 55 are welded to the inner side surface of each part before it joins the other rope to form the outer tube 52 is assembled. The outer edges of the ribs 61 extend ibis to the outer sides of the inner tube 51

- 16 -- 16 -

Im Betrieb strömt nicht erwärmte luft durch den Kanal 47 zum oberen ATateil 45 des oberen {Beiles 42 gedei- Rekuperatoreinheit. Die Luft strömt dann nach unten duroh und aus dem Boden jedes Innenrohres 51 jedes Wärmeaustauschelementes 50 und nach oben durch den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohren 51 und 52 in das untere Abteil 46, von wo die erhitzte Luft durch die Leitung 48 ihrem ¥erwendungszweek zugeführt wird.During operation, unheated air flows through duct 47 to the upper part 45 of the upper part 42 of the recuperator unit. The air then flows down through and out the bottom of each inner tube 51 of each heat exchange element 50 and up through the annular space between the inner and outer tubes 51 and 52 into the lower compartment 46, from where the heated air is supplied through line 48 to its intended use.

Die durch die Rekuperatorkammer 40 strömenden heißen Abgase übertragen die Wärme sowohl durch Strahlung als auch duroh Wärmeleitung auf das Außenrohr 52, dessen- Außenoberfläche ganz jsSA oder im wesentlichen frei von Torsprüngen ist, die vergrößerte Wärmeäustauschflächen bilden konnten. Me Wärme wird durch die äußeren Rohrwandungen zu und in die Rippen auf die Innenoberfläche des Außenrohres geführt, welche rasch die Wärme durch Leitung auf die nach oben durch den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohren passierende Luft abgibt. Da die Abgase, welche die Wärme zum Außenrohr zuführen, gewöhnlich außerordentlich hohe Temperaturen aufweisen, unterliegen die Rippen auf den Innenoberflächen der äußeren rohrförmigen Elemente den Schwierigkeiten, hinsichtlich Zerstörung und .,Bruch, die oben näher erläutert wurden.The flowing through the hot exhaust gases 40 Rekuperatorkammer transmit the JSSA or substantially heat both by radiation and duroh heat conduction to the outer tube 52, dessen- outer surface entirely free of Torsprüngen, the enlarged Wärmeäustauschflächen could form. Me heat is conducted through the outer pipe walls to and into the ribs on the inner surface of the outer pipe, which quickly transfers the heat by conduction to the air passing upwards through the annular space between the inner and outer pipes. Since the exhaust gases supplying heat to the outer tube are usually extremely high in temperature, the fins on the inner surfaces of the outer tubular members are subject to the destruction and breakage difficulties discussed above.

17 -17 -

Bei der Ausführungsform nach den I¹Ig-. 5, 6 und 7 "besitzen die Rippen 61 Schlitze 63, üie den Schlitzen 33 der vorherbeschriebenen Ausführungsform entsprechen und in Abständen angeordnet sind, um die vorher" angegebenen Schwierigkeiten zu überwinden.In the embodiment according to the I ¹ Ig-. 5, 6 and 7 ″, the ribs 61 have slots 63 corresponding to the slots 33 of the previously described embodiment and are spaced apart to overcome the difficulties noted above.

I¹Ig. 8 zeigt einen Querschnitt durch ein anderes Bajonettrekuperator-Wärmeaustauscherelement zur Verwendung anstelle des rechteckigen Querschnitt aufweisenden Wärmeaustauseherelementes der Ausführungsform nach den fig. 5, 6 und 7. Bei der Ausführungsform nach !ig. 8-sind die inneren und äußeren Rohre 64 und 65 von kreisförmigem Querschnitt. Sich in Längsrichtung erstreckende U-profilförmige Rippenglieder 66 sind auf die Innenoberfläche des Außenrohres 65 mit Hilfe ihrer Basisteile 67 angeschweißt, von denen die einstückig angeformten Rippen 68 vorstehen. Diese Rippen "besitzen Schlitze 69 entsprechend dem vorher beschriebenen Schlitzen, um die angegebenen laehteile zu überwinden.I ¹ Ig. 8 shows a cross section through another bayonet recuperator heat exchanger element for use in place of the rectangular cross section heat exchanger element of the embodiment according to FIGS. 5, 6 and 7. In the embodiment according to FIG. 8- the inner and outer tubes 64 and 65 are of circular cross-section. U-profile-shaped rib members 66 extending in the longitudinal direction are welded onto the inner surface of the outer tube 65 with the aid of their base parts 67, from which the integrally molded ribs 68 protrude. These ribs ″ have slots 69 corresponding to the previously described slots in order to overcome the specified laehteile.

Die Ausfuhrungsform nach I¹Ig. 9 zeigt den kreisförmigen Querschnitt eines anderen B_ajonettrekuperator-Wärmeaustau&chelementes mit zwei im Abstand angeordneten zylindrischen Innen- und Außenrohren 71 und 72, welche an die Stelle der rechteckig geformten Wärmeaustauscherelement der Vorrichtung nach den Pig. 5, 6 und 7 treten. Bei dieser Aus-The embodiment according to I ¹ Ig. 9 shows the circular cross-section of another B _a jonet recuperator heat exchange element with two spaced apart cylindrical inner and outer tubes 71 and 72, which replace the rectangular shaped heat exchanger element of the device according to the Pig. Step 5, 6 and 7. In this case

- 18 -- 18 -

führungs£orm sind sich in Längsrichtung erstreckende U-profilförmige Eippenglieder 73 entsprechend den Kippengliedern 21 der ersten Aiisführungsform auf der Außenoberfläche des Innenrohres 71 angesehweißt. Die Sippen 74 dieser Rippenglieder "besitzen ebenfalls in Abständen Schlitze^.75, um die oben angegebenen Schwierigkeiten zu verhindern, - . . -.leadership forms are longitudinally extending U-profile-shaped rib members 73 corresponding to the rocker members 21 of the first guide shape on the outer surface of the inner tube 71 welded on. The ribs 74 of these rib members ″ also have spaced apart Slots ^ .75 to address the difficulties noted above impede, - . . -.

Hg, 10 zeigt den kreisförmigen Querschnitt eines anderen Bajonettrekuperator-Wärmeaustausoherelementes gemäß der Feuerung mit zwei im Abstand angeordneten zylindrischen Außen- bzw. Innenrohren 76 und 77. Elemente dieser Art kann man an die Stelle der Wärmeaustauschelemente 50 nach den Fig. 5, 6 und 7 setzen. Die Innenoberfläche des äußeren Elementes 76 und die Außenoberfläche" des ■ Innenel erneut es.- 77 sind beide mit aufgeschweißten, sich in Längsrichtung erstreckenden U-profilförmigen Kippen %8 versehen, die miteinander abwechseln. Diese Bippenglieder sind identisch oder wenigstens ähnlich den Bippengliedern der vorher beschriebenen Ausfuhrungsformen, insofern als sie ein Grundglied 79 besitzen, durch das das Eippenglied am Rohr festgeschweißt ist und von dem einstückig sich in Längsrichtung erstreckende, im allgemeinen, radial vorstehende Hippen 80 vorstehen. Jede dieser Kippen besitzt Schlitze 81 entsprechend den Hg, 10 shows the circular cross-section of another bayonet recuperator heat exchange element according to the furnace with two spaced cylindrical outer and inner tubes 76 and 77. Elements of this type can be used in place of the heat exchange elements 50 according to FIGS. 5, 6 and 7 set. The inner surface of the outer member 76 and the outer surface "of the ■ Innenel again es.- 77 are both provided channel-shaped U-with welded, extending in the longitudinal direction of tilting% 8 which alternate with each other. This Bippenglieder are identical or at least similar to the Bippengliedern the previously described embodiments, insofar as they have a base member 79 by which the rib member is welded to the tube and from which protrude integrally longitudinally extending, generally radially projecting ribs 80. Each of these ribs has slots 81 corresponding to FIGS

Schlitzen "bei den vorher "b es ehr i ebenen Ausführungsformen, die auch dem gleichen Zweck dienen. Die oben Id es ehr i ebenen Schlitze lassen sich in den Metairbändern, aus denen die U-profilförmigen Rippenglieder hergestellt werden, entweder vor oder während des Formens mit geringen oder praktisch keinen, zusätzlichen Kosten herstellen. Somit lassen sieh die besonderen Vorteile des leuerungsgegenstandes mit geringen, wenn überhaupt zusätzlichen Kosten erreichen.Slitting "in the previously" more flat embodiments, which also serve the same purpose. The above I'd rather i levels Slots can be found in the metair bands that make up the U-shaped Rib members are made, either before or during molding, with minor or practical no additional costs. Thus, the special advantages of the taxable item with low, achieve additional costs if at all.

SghutzansprücheSghutz claims

- 20 -- 20 -

Claims

RA-84181 Ο * -Θ.1Ζ65 _20 protection claims.

1. ϊ / ärmeaus exchanger for high-temperature operation with a metal inner tube and a metal, the inner tube forming an outer tube through which a medium to be heated flows at a distance, as well as with a heating device for heating the annulus from the outside, with one of the tubes a plurality of ribs extending in the longitudinal direction thereof, each with a base part fastened essentially continuously over its entire length to the associated pipe and at least one projecting rib part running in the longitudinal direction of this base part and having an outer edge and a root edge is attached, characterized in that each rib (3Ij _- spaced openings (33) which starts near the root edge and penetrates the outer edge, and that the spacing of the openings is chosen so that destruction of the warping of the ribs (3l) due to temperature differences between the roots and nd the outer edges of the ribs without a significant reduction in deer heat transfer surfaces of the ribs (31) is excluded.

_ 9 ι _

2 «heat exchanger according to claim 1, characterized characterized in that the rib members (21) are attached to the exterior of the inner tube (20) and the heat to the inside of the inner tube (20) is performed.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized

characterized in that the limbs of the ribs are arranged on the inside of the outer tube (10) and the heat is supplied to the outside of the outer tube (10) will.

4 «Heat exchanger after one or more of the previous ones Claims, characterized in that that the slots (33) of the rib members (21) have a width of approximately 3 mm and spaced approximately 100 mm along the length of the rib members (21).

5. Heat exchanger after one or more of the previous ones Claims, characterized that the openings in the ribs in the wave crests of neighboring waves, which see in the outer edges of the ribs without the openings as a result of the stretching of the outer edges of the ribs over their

Elasticity limit beyond the elongation of the thread as a result of warming and "when the overhanging ones are discarded
Elastic limit beyond stretched tilting parts
"during cooling and contraction of the tube provided with them and the rib base parts would set, are attached.