DE220855C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV! 220855 KLASSE 17/. GRUPPE

MICHAEL KRUPOVESS in STPETERSBURG.

Wärmeaustausch-Vorrichtung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juni 1909 ab.

Gegenstand vorliegender Erfindung bildet; eine Wärmeaustausch-Vorrichtung, die hauptsächlich als Dampfschlange zum gleichmäßigen Erwärmen von Flüssigkeiten in Behältern ver-5' schiedenen Querschnittes dienen soll.

Bekanntlich sind Rohrschlangen, in denen das Wärme- oder Kältemittel einen langen Weg zu beschreiben hat, zum gleichmäßigen AVärmeaustausch deshalb nicht geeignet, weil der

ίο Temperaturausgleich zwischen Anfang und Ende der Schlange stetig zunimmt und die Wärmeübertragungsfähigkeit daher stetig abnehmen muß.

Aus der russischen Patentschrift 12330 vom Jahre 1907 ist nun eine Dampfschlange bekannt

• . geworden, die aus einem großen ringförmigen Dampfverteilungsrohr, einem zu diesem konachsial gelagerten kleineren ringförmigen Sammelrohr für das Kondensationswasser und aus einer Anzahl diese Ringrohre verbindenden, spiralförmig gebogenen Rohrabschnitten besteht, in welch letzteren eine energische Wärmeabgabe des Dampfes stattfindet. Es ist nun aber einleuchtend, daß durch diese Vorrichtung kein gleichmäßiger ■ Wärmeaustausch stattfinden kann, denn derselbe wird außen oder in der Nähe des ringförmigen Dampfverteilungsrohres beträchtlich größer sein als innen oder in der. Nähe des Kondensationswasser-Sammelrohres, wenn ■ die Wärme des Dampfes in der Schlange einigermaßen gut ausgenutzt werden soll. Bei dieser Schlangenanordnung bestehen folgende Eigentümlichkeiten: 1. die Gesamtoberfläche der beiden Kollektor- bzw. Verteilungsringe ist im Verhältnis zu der Gesamtoberfiäche der eigentlichen Wärmeaustauschelemente eine recht beträchtliche; diese gewöhnlich recht massiven, gußeisernen Ringkollektoren nehmen an dem Wärmeaustausch in nur sehr geringem Maße teil; 2. der Durchmesser des ringförmigen Dampf Verteilers bestimmt den minimalen Durch messer des Flüssigkeitsbehälters, für den die Wärmeaustausch-Vorrichtung Anwendung finden kann, d. h. diese Vorrichtung kann nur für Behälter von bestimmtem Durchmesser herge-' stellt werden, da für jeden anderen Behälterdurchmesser immer ein anderer äußerer Ringkollektor und Wärmeaustauschelemente von anderer Länge nötig sind; 3. die Anschlüsse der Wärmeaustauschelemente an den äußeren Ringkollektor (Dampfverteiler) sind schwer zugänglich.

Alle diese Eigentümlichkeiten dieser Heizschlange werden durch den Gegenstand vorliegen- , der Erfindung abgeändert unter Erzielung noch anderer praktisch wesentlicher Aufgaben. Die neue Wärmeaustausch-Vorrichtung ist in den Fig. ι und 2 bzw. 3 und 4 in zwei Ausführungsformen veranschaulicht. Sie ist gekennzeichnet durch die Anwendung zweier übereinander angeordneter ringförmiger Sammelrohre 1 und 2 von kleinem Ringdurchmesser, welche in der Richtung der äußeren Radien Anschlußstutzen 3 und 4 besitzen für die Enden der dünnwandigen, bogenförmig (z. B. nach Spirallinien) gekrümmten Rohre 6, die in ihrer Gesamtheit die wirksame Wärmeaustauschfläche der Vorrichtung liefern. Auf den Zeichnungen ist eins dieser Rohre durch fettere Linien hervorgehoben.

Der durch den Rohrstutzen 1 eintretende Dampf durchfließt gleichzeitig alle in mehr oder weniger konstanter Neigung verlaufenden ge-

krümmten Rohre 6 zuerst in der Richtung nach außen (Rohrabschnitt a-b) und sodann in der Richtung von außen nach innen (Rohrabschnitt b-c), um als Wasser in) den unteren Ringkollektor 2 an einem Punkt einzutreten, welcher gegenüber dem Dampfeintrittspunkt des in Frage stehenden Rohres in wagerechter Richtung mehr oder weniger verschoben ist, sich aber genau oder annähernd unter dem

ίο Dampfanschlußstutzen eines anderen Rohres 6 der Vorrichtung befindet, y ist der Wasserabführungsstutzen.

Durch die Verlegung beider Sammelringe ι und 2 nach der Mitte wird das Verhältnis zwisehen der nicht wirksamen Oberfläche (der Ringe 1 und 2) und der wirksamen Fläche (der Rohre 6) in sehr hohem Maße verbessert, und zwar einerseits durch Verminderung der unwirksamen und andererseits durch Vergröße-

ao rung der wirksamen Flächen. Sodann werden die Herstellungskosten der nicht wirksamen Teile, d. h. der an dem Wärmeaustausch nur in geringem Maße teilnehmenden Ringrohre, beträchtlich herabgesetzt und der Vorteil erreicht, daß durch den Durchmesser der Ringrohre weder die Leistungsfähigkeit noch die Form oder die Abmessungen der Wärmeaustauschschlange bestimmt werden.

Es ist in der Tat möglich, dieselben Ringrohre 1 und 2 für Wärmeaustausch-Vorrichtungen von sehr verschiedenen Leistungsfähigkeiten zu gebrauchen, denn die Leistungsfähigkeit ist nur von der Oberfläche der Rohre 6 abhängig. Ferner bestimmt aber auch die Leistungsfähigkeit oder die Länge dieser Rohre durchaus noch nicht den äußeren Durchmesser der Vorrichtung, weil dieser durch gegenseitige Verdrehung der Ringe 1 und 2 um die gemeinsame Achse und durch deren gegenseitige Ver-

Schiebung in der Richtung dieser Achse (Änderung des wagerechten oder des senkrechten Abstandes zwischen Rohranfang und Rohrende oder beider Abstände gleichzeitig) in weiten Grenzen geändert werden kann. Andererseits kann man durch Wahl der Länge der Rohre 6 die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung ebenfalls in weiten Grenzen ändern, und zwar unter Änderung oder Beibehaltung eines bestimmten Durchmessers.

Demnach kann man, unter Verwendung derselben Ringe 1 und 2, durch Wahl der Länge der Rohre 6 Wärmeaustauschschlangen sehr verschiedener Leistungsfähigkeiten herstellen und den äußeren Durchmesser der fertigen Schlange durch Verdrehen und Verstellen der Ringe I und 2 immer leicht dem Durchmesser des Behälters, in dem die Schlange Anwendung finden soll, anpassen. Alle Flanschenverbindungen der Schlange sind von der Mitte aus gut

zugänglich. . , .·

Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der soeben beschriebenen nur durch die Form der Rohre 6, welche hier eine solche Schlinge abc bilden, daß die Endpunkte α und c eines jeden Rohres genau oder '65 wenigstens ungefähr übereinander liegen. Bei dieser Anordnung kann der äußere Durchmesser der Schlange durch einfaches Verbiegen der Rohrschlingen in radialer Richtung, also ohne Verdrehen oder Verstellen der Ringe 1 und 2 in gewissen Grenzen geändert werden.

Bei beiden Ausführungsformen ist eine gleichmäßige Erwärmung oder Kühlung der Flüssigkeit dem ganzen Schlangenquerschnitt nach dadurch gesichert, daß das tropfen- oder gasflüssige Mittel mit der höchsten und mit der niedrigsten Temperatur in der Mitte und mit der mittleren Temperatur an dem äußeren Rand zur Wirkung kommt. Bei beiden Ausführungsformen ist es möglich, durch Anwendung an einer Schlange von Rohren verschiedener Länge eine Vorrichtung von unrunder (z. B. quadratischer, viereckiger usw.) Form, d. h. eine Vor- ■ richtung zum gleichmäßigen Wärmeaustausch in Behältern unrunden Querschnittes zu erhalten. Man kann aber auch durch entsprechende Wahl der Längen verschiedener Rohre eine Vorrichtung herstellen, welche den gerade gewünschten ungleichmäßigen Wärmeaustausch vermittelt und somit beispielsweise eine nacli bestimmten Gesetzen bzw. in bestimmten Bahnen sich vollziehende Zirkulation der Flüssigkeit zeitigt.

Will man den durch die Ringe 1 und 2 begrenzten freien, direkt nicht beheizten oder gekühlten Innenraum verkleinern oder ganz beseitigen, so kann die beschriebene Vorrichtung durch Anbringung nach innen gekrümmter, den Rohren 6 entsprechender Rohre ergänzt werden, wobei die Länge, Form und Zahl dieser Zusatzrohre je nach den Umständen und ganz unabhängig von der Form, der Länge und der Zahl der Rohre 6 gewählt werden können.

Wird als Wärmemittel ein Gas oder überhitzter Wasserdampf verwendet und die Zirkulationsgeschwindigkeit dieser Mittel so bemessen, daß sie die Schlange noch in Form von Gas bzw. Dampf verlassen, oder dient als Kältemittel eine sich leicht verflüchtigende Flüssigkeit, so kann der untere Ring 2 als Aufnahme- und der obere, 1, als Abfuhrkollektor arbeiten.

Claims (2)

1. '. Patent-Ansprüche:

   i. Wärmeaustausch - Vorrichtung, bestehend aus zwei Ringrohren und diese verbindenden dünnwandigen Schlangenrohren, welch letztere die wirksame Wärmeaustauschoberfläche der Vorrichtung bilden, gekennzeichnet durch die Anwendung zweier Ringkollektoren (1 und 2) von kleinem Ringdurchmesser, an welche sich nach außen in größerem Durchmesser gekrümmte, dünn-

   wandige Rohrelemente (6) so anschließen, daß die Anschlußstellen gegeneinander sowohl in wagerechter als auch in senkrechter Richtung (Fig. ι und 2) oder nur in der letztgenannten Richtung (Fig. 3 und 4) verschoben sind.
2. 2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .die Kollektorringe (1 und 2) außer den die äußere Rohrschlange bildenden Rohren (6) in ähnlicher Weise noch mittels nach innen abgebogener Rohre, die eine innere Rohrschlange bilden, verbunden sind, um so auch den durch die Kollektorringe begrenzten Innenraum heizen oder kühlen zu können.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.