DE2024485A1 - Mit Feuerung versehener, der Heiß wasser oder Dampferzeugung dienender Wärmeübertrager - Google Patents

Description

P.4441

Gebrüder ο u 1 ζ e r Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Kit Feuerung versehener, der Heisswasser- oder Dampferzeugung dienender Wärmeübertrager

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Feuerung versehenen, der' Heissvässer- oder Dampferzeugung- dienenden Wärmeübertrager» Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, einen Wärmeübertrager zu schaffen, der insbesondere für Beheizung durch ein wärmeabgebendes Medium sehr hoher Temperatur, z.3. 2000° C, geeignet ist und der bei sehr kompakter Bauweise einfach in seiner Herstellung ist»

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wärmeübertrager in zwei ein wärmeaufnehmendes Medium führende Bohrsysteme unterteilt ist, von denen das eine mehrere koaxiale, aus ^e mindestens einem schraubenlinienförmig gewundenen Rohr bestehende Rohrzjlinder und das andere.ein zur Abstandhaltung der Rohrzylinder dienendes Skelett bildet, das aus sich zwischen den Rohrzylindern erstreckenden Rohren besteht, und dass die Rohre des Skeletts an ein Verteilsystem angeschlossen sind, das am einen Ende der Rohrzylinder angeordnet ist. Der neue Wärmeübertrager hat den Vorteil, dass durch das das Skelett bildende Rohrsystem ungekühlte Mittel zur gegenseitigen Halterung der Rohrzylinder vermie-

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den werden. Dies führt einerseits zu einer Vergrösserung der in einem gegebenen Volumen unterzubringenden wirksamen Wärmeübertragungsfläche und anderseits wird es möglich, ein wärmeabgobendes Medium sehr hoher Temperatur, z.B. von 2000° C, zur Beheizung des Wärmeübertragers zu verwenden. Es ergibt sich damit gesamthaft eine ausserordentlich kompakte Bauart des Wärmeübertragers. der auch einen störungsfreien Betrieb erlaubt, da durch das Skelett ein Entstehen von'»Schwingungen der Rohrwindun^wder Rohrzylinder vermieden wird,-Die Herstellung des Wärmeübertragers ist dadurch einfach und kostensparend, dass das Anfertigen der Rohrzylinder in in einem kontinuierlichen Biegeverfahren erfolgt*

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Wärmeübertragers ist zum Erzeugen des wärmeabgebenden Mediums mindestens ein Muffelbrenner vorgesehen, dessen Muffelachse parallel zur Achse der Rohrzylinder ist. Durch die Anwendung eines Muffelbrenners, der sich dadurch auszeichnet, dass die Verbrennung in der Muffel beendet wird, sodass keine Flammen aus der Muffel austrete^} wird der Vorteil erzielt _r dass die Rohre des Wärmeübertragers temperaturmässig gleichmässig belastet werden.

liach einer anderen Aus führung s form der Erfindung sind die Rohrzylinder -von einem kreiszylindrischen Mantel aus dicht miteinander verbundenen Rohren umgeben. Hierdurch wird einerseits der Vorteil erreicht, dass der vom wärmeabgebenden Medium durchströmte Raum gleichmässig und dicht von Wärmeübertragungsrohren gefüllt ist unu

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anderseits üass diese Bauart günstig ist bei Auftreten von Innendruck, sei es durch .anwendung von Aufladung oder durch Auftreten von Verpuffungen. Besondere Abstützungen, z.B. in Form von Gürtelträ^ern, für den Mantel des Wärmeübertragers sind nicht erforderlich. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Axial schnitt durch einen Wärmeübertrager gemäss der • Erfindung und

Fig. 2 unter Weglassung des Muffelbrenners eine Daraufsieht auf den Wärmeübertrager nach Fig. 1. ' >

üernäss Fig. 1 weist der Wärmeübertrager ein Rohrsystem auf, das aus sechs koaxialen Rohrzylindern 4,5,6,7,3,9 besteht. Ferner ist ein weiteres Rohrsystem vorgesehen, das ein zur Abstandhaltung der

^rjLippen von Rohrzylinder 4-9 dienendes Skelett bildet, das aus vierte in einer radialen Ebene befindlichen Rohren 11,12,13,14,15 bzw. 16,17,1°,19, 20 bzw. 21,22,23,24,25 bzw. 26,27-28,29,30 besteht. Von diesen vier nonrgruppen sind in Fig. 1 nur die Rohre 11-15 und 16-20 sowie die Rohre 21 und 22 zu erkennen. Die Rohre der vier Gruppen erstrecken sich zwischen den sechs Rohrzylindern 4-9 in axialer Richtung und gehen unten von vier Verteilern 31,32,33 und 34 für das wärmeauf-' nehmende Medium, z.B. Wasser-, aus und münden oben in vier oammler 36,37,38 und 2). Von den in Fig. 1 nicht sichtbaren .ikelettrohren

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23-25 und 25-30 sind in Fig. 2 die Anschlüsse an den Sammlern , 38 und 39 erkennbar. Der innerste Bohrzylinder 4 ist aus drei dicht an dicht liegenden, schraubenlinienförmig" gewundenen Rohren 1,2,3 gebildet, wogegen der Rohrzylinder 5 aus zwei schraubenlinienförmig gewundenen Rohren 50 und 51 besteht, zwischen deren Windungen ein gewisser Abstand vorgesehen ist. Die Rohrzylinder 6 und 7 bestehen wiederum aus drei schraubenlinienförmiggewundenen Rohren 60,61,62 bzw. 70,71,72, wogegen die Rohrzylinder 8 und 9 aus vier bzw. fünf Rohren 30,81,82,33 bzw. 90,91,92,93,94 gebildet sind. In Fig. 1 ist jeweils in Jedem Rohrzylinder der querschnitt ein und desselben Rohres mit einem Kreuz gekennzeichnet.

Ausser den das Skelett bildenden Rohren 11-30 sind auch die Rohre der Rohrzylinder 4-9 an die Verteiler 31-34 und die Sammler 36-39 angeschlossen, sodass alle erwähnten Rohre im Wasserstrom parallel geschaltet sind. In Fig. 2 sind die einzelnen Rohrzylinder als strichpunktierte Kreislinien dargestellt und jeweils das aus der Zeichenebene austretende Ende der die Rohrzylinder bildenden Rohre ist gegenständlich dargestellt. Ausserdsm sind die vier Sammler 36-39 mit den Rohranschlüssen gezeigt, wobei sich aus der Nummerierung der Rohrenden und der Rohranschlüsse die Zuordnung der Rohre und Sammler ergibt. Entsprechend sind die Rohre an den Verteilern 31-34 angeschlossen.

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Im der -Ebene der jeweils eine Gruppe von das.Skelett bildenden Mohren befindet sich noch ein' zusätzliches Rohr 15^l,20ⁱ*'_?25'^τ und 30*j das ausserhalb d&s äussersten Rohrzylinders 9 verläuft.

Der so gebildete «iärüieühertra-er ist von einem fcrelszyllndri sehen.. Mantel 40 umgeben, der aus schraubenlinienförmig gewundenen, und gasdient miteinander verschwelssten Rohren 41,42 besteht, die am Sammler 39 bzw." 33 angeschlossen sind« Das obere Ende d-?s Mantels 40 wird durch eine konische Blechkappe 46 begrenzt_f in' deren Zen-■fcram koaxial zu den. Rohrzylindern 4-9 ein Wirbeliituffelbrenner 43 angeordnet ist* Das untere. Ende des Mantels wird durch einen Blechtrichter 47 abgeschlossen, der an seinem unteren Ende In einen zu einem Kamin führenden Rauchgaskanal¹! über geht. Die Blechfeappe 46 und der Bl.echtrichter 47 sind gasdicht mit dem Mantel. 40 versehweisst und werden von ά&η Röhren des ^ärmeiibertragers. bzw* von den Wasserverteilern 31-34 gasdicht durchdrungen. Die brennerseItigen Enden der die Rohrzylinaer bildenden RohrB breiten sich dabei strahlen— · förmig aus und umgeben die Brennerrauffel, wie dies für die Rohre Ij2_t3 ä&s innersten Rohrzylinders 4 und die Skelettrohre 11 und lein FIg. 1 dargestellt ist. In dem Muffelbrenner 45 wird gasförmiger oder flüssiger Brennstoff mit minimalem Luftuberschuss derart verfcx-annt, dass die Verbrennung innerhalb der Muffel beendet ist und nur helsses· Rauchgas_t also keine Flamme , aus der Muffel austritt.. Zwischen dem Austritt der Brennermuffel und den Rohrzylindern M.-9 'ist ein Raum vorgesehen, in dem sich das die Muffel verlassene!© Rauchgas glelchmässig auf die beheizten Rohre des Wärmeübertragers ver« ·

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teilen kann. Die axiale Läng© des Ramisfigasverteilra«m:©s ist klei ner als 1,5 mal Innendurchmesser d der Brenße;rinif f el *

!Sa. zu verhindern,, dass das Rauchgas zum gissten; feil durefo ümi -.innersten Rohr zylinder· 4.str%tt_f ist an dessen umtereiri Ende ein ■ Drosselkörper in Farm- einer· zylindrischen: iÄeehkaj^e 44 vörg "die etwas kleineren Bxirchmesser als dler Inöe;n<dtarehiiie;s:sa:f des Zylinders 4 aufweist und die in .der/ zylindrischen viand¹-öffKungen 43 fiir das

Anstatt der gezeichneten stehenden Ausführung des iia ist es auch möglich,, ihn liegend anzuordnen* Öle das Skelett bildenden Rohre können_f anstatt geradlinig zu verlaiafe« ^ ebenfalls schraubenliEiienförmig gewunden sein, wobei ier ilindungssinB dieser Rohre entgegengesetzt zu dem Jena gen- der Rohre 'öer Rohr zylinder #-*9 gemacht wird» Anstelle der gezeichneten Parallelschaltung aller Wärmeübertragungsrotoe ist es auch; mögliofo* das das Skelett bildenöe Rohrsystem und das die RohrzylInder bildende; Rohrsystem im Strom des tfarmeaufnehmenden Mediums in Reihe zu« schalten _f und zwar das erstgenannte Rohrsystern, vor dem

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Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE

   l.jMit Feuerung versehener, der Heisswasser- oder Dampferzeugung ^-^. dienender Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager in zwei ein wärmeaufnehmendes Medium führende Rohrsysteme unterteilt ist, von denen das eine mehrere koaxiale, aus je mindestens einem schraubenlinienförmig gewundenen Rohr bestehende Rohrzylinder und-das andere ein zur Abstandhaltung der Rohrzylinder dienendes ükelett bildet, das aus sich zwischen den Rohrzylindern erstreckenden Rohren besteht, und dass die Rohre des Skeletts an ein Verteilsystem angeschlossen sind, das am einen Ende der Rohrzylinder angeordnet ist. .
2. 2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Skelett bildenden Rohre im wesentlichen parallel zur Achse der Rohrzylinder angeordnet sind.
3. 3. Wärmeübertrager'nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die das Skelett bildenden Rohre gruppenweise in radialen Ebenen lie^n, in denen J je ein zur betreffenden Gruppe gehörender Sammler und Verteiler angeordnet sind.

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4. 4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

   d'ie Rohrwindungen des innersten Rohrzylindsrs aneinander liegen und dass eier innerste Rohrzylinder mit einem den Strom des warmeabgebendeB Mediums durch diesen Zylinder drosselnden Körper

   versehen ist. 109852/0701

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5. 5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der drosselnde Körper, die Form einer zylindrischen Kappe mit etwas kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des innersten Rohrzylinders aufweist und dass in der Kappe Durchgangsöffnungen für das wärmeabgebende Medium vorgesehen sind.
6. 5. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrzylinder von einem kreiszylindrischen Mantel aus dicht miteinander verschweissten Rohren umgeben sind.
7. 7. Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Mantels ebenfalls schraubenlinienförmig gewunden sind.
8. 8. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrzylinder'im Strom des wärmeaufnehmenden Mediums parallel geschaltet sind.
9. 9. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre aller Rohrzylinder und die das Skelett bildenden Rohre im Strom des wärmeaufnehmenden Mediums parallel geschaltet sind.
10. 10. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des wärmeabgebenden Mediums mindestens ein Muffelbrenner .vorgesehen ist, dessen Muffelachse parallel zur Achse der Rohrzylinder ist.

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11. 11. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 und 10, mit einem koaxial zu den Rohrzylindern angeordneten Muffelbrenner, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre der Rohrzylinder an derem brenner-/ seitigen Ende die Brennermuffel umgebend sich strahlenförmig ausbreiten und an das gleiche Verteil- oder Sammelsystem wie die das Skelett bildenden Rohre angeschlossen sind.
12. 12. Wärmeübertrager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass M zwischen dem Austritt der Brennermuffel und den Rohrzylindern ein Verteilraum für das wärmeabgebende Medium vorgesehen ist.
13. 13. Wärmeübertrager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Verteilraumes kleiner als 1,5 mal Innendurchmesser der Brennermuffel ist.
14. 14. Wärmeübertrager nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet,

    dass die unter sich parallel geschalteten Rohre des Skeletts μ den unter sich parallel geschalteten Rohren der Rohrzylinder im Strom des wärmeaufnehmenden Mediums vorgeschaltet sind.

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    Aktiengesellschaft

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