DE376104C

DE376104C - Heat exchange device, consisting of pipe coils with U-shaped bent legs

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Publication number: DE376104C
Application number: DEB104929D
Authority: DE
Original assignee: GOTTLOB BURKHARDT DIPL ING
Current assignee: GOTTLOB BURKHARDT DIPL ING
Priority date: 1922-05-23
Filing date: 1922-05-23
Publication date: 1923-05-24

Description

Wärmeaustauschvorrichtung, bestehend aus Rohrschlangen mit U-förmig gebogenen Schenkeln. Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung, bestehend aus einer Anzahl gleichartiger, parallel nebeneinander angeordneter Rohrschlangen mit U-förmig gebogenen Schenkeln, durch welche die wärmeaufnehmendeFlüssigkeit, in ebensovielStröme unterteilt, als Rohrschlangen vorhanden sind, hindurchfließt, während die wärmeabgebenden Heizgase einen diesem Strom entgegengesetzten Weg nehmen.Heat exchange device consisting of U-shaped coils curved legs. The invention relates to a heat exchange device consisting from a number of identical coils arranged in parallel next to one another with U-shaped bent legs through which the heat-absorbing liquid, divided into as many streams as there are coils, while the heat-emitting heating gases take a path opposite to this flow.

Gegenüber den bekannten Wärmeaustauschvorrichtungen dieser Art unterscheidet sich die neue Vorrichtung dadurch, daß immer zwei hintereinanderfolgende ()-Schenkel jeder Rohrschlange in Ebenen liegen, welche zum Heizgasstrom parallel, dann ein- oder mehrmals schräg, dann senkrecht, dann wieder. schräg, dann parallel liegen, derart; daß der in jeder Rohrschlange fließende Flüssigkeitsstrom wiederholt in derselben zum Heizgasstrom senkrechten Ebene hin und her geführt wird. Ferner unterscheidet sich die neue Wärmeaustauschvorrichtung von den bekannten Vorrichtungen dadurch, daß durch einzelne schräg zur Heizgasströmung liegende [j-Schenkelpaare jeder Rohrschlange der Flüssigkeitsstrom schräK rückwärts gegen die allgemeine Vorwärtsrichtung geführt wird, damit weitere U-Schenkel durch dieselbe Heiz- 1 gaszone geführt werden.Compared to the known heat exchange devices of this type the new device is characterized by the fact that there are always two consecutive () legs of each coil lie in planes which are parallel to the heating gas flow, then one or several times at an angle, then vertically, then again. at an angle, then lie parallel, such; that the liquid stream flowing in each coil is repeated in the same to the heating gas flow perpendicular plane is passed back and forth. It also differs the new heat exchange device differs from the known devices in that that by individual [j-leg pairs of each pipe coil lying obliquely to the heating gas flow the flow of liquid is directed obliquely backwards against the general forward direction will, thus further U-legs passed through the same heating 1 gas zone will.

Durch diese neue Anordnung wird es ermöglicht, die wärmeaufnehmende Flüssigkeit in eine Anzahl Einzelströme von geringem Querschnitt zu zerlegen, mit großer Geschwindigkeit im Gegenstrom zum Heizgasstrom . und wiederholt durch dieselben Temperaturzonen des Heizgasstromes zu führen, wodurch ein guter Wärmeaustausch erreicht wird.This new arrangement enables the heat-absorbing To divide liquid into a number of individual streams of small cross-section, with high speed in countercurrent to the flow of heating gas. and repeated through them To lead temperature zones of the heating gas flow, whereby a good heat exchange is achieved will.

In den Abb. i, 2 und 3 sind schematisch drei Ausführungsarten der Erfindung dargestellt. Durch die Pfeile innerhalb der Rohrschlangen ist die Bewegungsrichtung der wärmeaufnehmenden, durch die Pfeile außerhalb der Rohrschlangen die Bewegungsrichtung der wärmeabgebenden Heizgase, dargestel lt.In Figs. I, 2 and 3 are schematically three embodiments of the Invention shown. The direction of movement is indicated by the arrows inside the pipe coils the heat-absorbing direction, indicated by the arrows outside the pipe coils of the heating gases emitting heat, shown lt.

Abb. i zeigt, wie die einzelnen Flüssigkeitsströme zunächst durch ein U-Schenkel- ' paar fließen, dessen Ebene schräg zur Hauptströmungsrichtung steht, dann folgt ein U-Schenkelpaar, dessen Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung steht, darauf ein U-Schenkelpaar, das wieder schräg dazu, dann i ein U-Schenkelpaar, das parallel zur Hauptströmungsrichtung steht usf. Es liegen also j bei jeder Rohrschlange abwechselnd zwei und i ein U-Schenkel in derselben Temperaturzone der Heizgase.Fig. I shows how the individual liquid flows initially through a pair of U-legs flow whose plane is inclined to the main flow direction, Then follows a pair of U-legs, the plane of which is perpendicular to the main flow direction stands, on it a pair of U-legs, which again diagonally to it, then i a pair of U-legs, that is parallel to the main direction of flow, and so on. So there are j at every pipe coil alternately two and one U-leg in the same temperature zone of the heating gases.

Abb. 2 zeigt eine Ausführungsart, bei der abwechselnd zwei und vier U-Schenkel jeder Rohrschlange in derselben Temperaturzone i der Heizgase liegen. Bei der Ausführungsart nach Abb. 3 liegen abwechselnd bei jeder Rohrschlange drei und sechs U-Schenkel in derselben Temperaturzone der Heizgase. (Ebene senkrecht zur Heizgasströmungsrichtung.) Ordnet man die U-Schenkel jeder Rohrschlange derart an, daß die Mittelpunkte der Kreisquerschnitte von je vier aufeinanderfolgenden U-Schenkeln in den Ecken eines Quadrats liegen, wie es die Abb. i, 2 und 3 zeigen, und ersetzt man die Bogen der j U-Schenkelpaare auf einer Seite durch Rohrköpfe und besondere Rohrbogen, so entsteht, j falls man je vier Schenkel in einem Rohrkopf endigen läßt, eine Ausführungsform, wie sie in Abb. q. in einer Draufsicht, in Abb. 5 in einem Schnitt senkrecht zu den U-Schenkeln unmittelbar über dem Rohrboden der Rohrköpfe und in den Abb. 6 und 7 in Ansicht und teilweisem Längsschnitt dargestellt ist.Fig. 2 shows an embodiment in which two and four alternate U-legs of each coil lie in the same temperature zone i of the heating gases. In the embodiment according to Fig. 3, there are three alternating between each pipe coil and six U-legs in the same temperature zone of the heating gases. (Plane perpendicular to the heating gas flow direction.) The U-legs of each pipe coil are arranged in this way that the centers of the circular cross-sections of four consecutive U-legs lie in the corners of a square, as shown in Figs. I, 2 and 3, and the bends of the j U-leg pairs are replaced on one side by pipe heads and special pipe bends, j if there are four legs in a pipe head ends, an embodiment as shown in Fig. q. in a top view, in Fig. 5 in a section perpendicular to the U-legs directly above the tube sheet of the Pipe heads and shown in Figs. 6 and 7 in view and partial longitudinal section is.

Die U-förmig gebogenen Röhren a haben zwei parallele gerade Schenkel, deren Abstand wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Bogens. Der große Durchmesser des Bogens ist nötig, damit der Durchflußwiderstand möglichst gering wird, aber auch, damit sich die Röhren leicht biegen lassen. Die Rohrbogen können aber auch in bekannter Weise durch Bogenformstücke ersetzt sein, in welchen die geraden Rohrschenkel befestigt sind. In jedem Rohrkopf b oder hl sind zwei U-Schenkelpaare a befestigt, deren Ebenen unter .a.5° geneigt zur Hauptrichtung des Heizgasstroines liegen und parallel zueinander stehen. Die Enden der U-Schenkel sind in dem Rohrboden der Rohrköpfe durch Einwalzen oder sonstwie befestigt, und ihre Achsen gehen durch die Ecken eines Quadrats. Die Grundform der Rohrböden ist ein Achteck, von dein vier Seiten parallel den Seiten des genannten Quadrats sind. Die Achtecke liegen mit ihren Seiten dicht zusammen, derart, daß an vier Seiten jedes Kopfes eine quadratische Öffnung entsteht.The U-shaped bent tubes a have two parallel straight legs, the distance between them is much smaller than the diameter of the arch. The big diameter of the arch is necessary so that the flow resistance is as low as possible, but also so that the tubes can be bent easily. The pipe bends can also be replaced in a known manner by curved fittings in which the straight pipe legs are attached. In each pipe head b or hl two pairs of U-legs a are attached, the levels of which are inclined below .a.5 ° to the main direction of the Heizgasstroines and stand parallel to each other. The ends of the U-legs are in the tube sheet of the tube heads by rolling or otherwise attached, and their axes go through the corners of one Square. The basic shape of the tube sheets is an octagon, parallel on four sides the sides of the said square. The sides of the octagons are close together together in such a way that a square opening is created on four sides of each head.

Wie aus Abb. 5 zu ersehen, stehen in jedem Rohrkopf b und b,. zwei llfndungsstellen der U-Rohrschenkel miteinander unmittelbar durch den Hohlraum des Kopfes in Verbindung, während die beiden anderen Mündungsstellen von diesem Hohlraum und unter sich durch zylindrische Wände getrennt sind. Die Rohrköpfe b und b, sind durch Rohrbogenstücke c untereinander und durch ebensolche d mit dem Zuführungsrohr bzw. dem Abführungsrohr der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit verbunden, und diese Rohrbogenstücke c und d werden mittels der Schrauben e und der Unterlagstücke f und f, auf den Köpfen b und b. befestigt. Nach Wegnahme eines solchen Rohrbogenstücks c oder d liegen die vier Mündungen der U-Bogenrohre a frei, man kann die Bogenrohre a reinigen oder an der Einwalzstelle nachwalzen u. a. m.As can be seen from Fig. 5, b and b are in each pipe head. two opening points of the U-tube legs are connected to one another directly through the cavity of the head, while the other two opening points are separated from this cavity and from below by cylindrical walls. The pipe heads b and b are connected to one another by pipe bends c and to the supply pipe or the discharge pipe of the heat-absorbing liquid by the same type d, and these pipe bends c and d are connected to the heads b and by means of the screws e and the washers f and f b. attached. After removing such a pipe bend c or d, the four mouths of the U-bend pipes a are exposed, the bend pipes a can be cleaned or re-rolled at the rolling-in point, etc.

Durch die Rohrbogenstücke d wird den Rohrköpfen b, die zu erwärmende Flüssigkeit zugeführt; sie strömt durch den einen Schenkel des U-Rohrs a hin und durch den anderen zum Kopf zurück, tritt dann in diesem zum ersten Schenkel des zweiten U-Rohrs und fließt durch diesen und den zweiten Schenkel wieder zurück zum Kopf b,.. Durch das Rohrbogenstück c strömt dann die Flüssigkeit quer zum Heizgasstrom zum Rohrkopf b, geht von diesem wieder durch die vier Schenkel der zugehörigen U-Röhren, dann wieder quer zum Heizgasstrom zum zweiten Rohrkopf b" durch dessen zwei U-Röhren, dann parallel zum Heizgasstrom zum dritten Rohrkopf b" von da zum zweiten Rohrkopf b usw., wie die Strömungspfeile es andeuten. Bezeichnet man einen Kopf b oder b,. mit den zugehörigen beiden U-Röhren a als ein Heizelement, so liegen bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform drei solcher Elemente nebeneinander quer zum.Heizgasstrom, wie in Abb. 3 schematisch dargestellt.Through the pipe bends d, the pipe heads b, the one to be heated Liquid supplied; it flows back and forth through one leg of the U-tube a through the other back to the head, then enters this to the first leg of the second U-tube and flows through this and the second leg back to the Head b, .. The liquid then flows through the pipe bend c at right angles to the heating gas flow to the pipe head b, goes from this again through the four legs of the associated U-tubes, then again across the flow of heating gas to the second pipe head b "through its two U-tubes, then parallel to the heating gas flow to the third pipe head b ″ from there to the second pipe head b etc., as indicated by the flow arrows. One designates a head b or b ,. with the associated two U-tubes a as a heating element, so are in the above Embodiment described three such elements side by side transversely to the heating gas flow, as shown schematically in Fig. 3.

Legt man alle Heizelemente einzeln hintereinander parallel zum Heizgasstrom, so entsteht eine Ausführungsform, wie sie schematisch in Abb. i dargestellt ist, und legt man endlich je zwei Heizelemente nebeneinander quer zum Heizgasstrom, so entsteht die in Abb. 2 schematisch dargestellte Ausführungsform.If all heating elements are placed individually one behind the other in parallel to the flow of heating gas, so arises an embodiment as shown schematically in Fig. i is shown, and you finally put two heating elements next to each other across the Heating gas flow, this creates the embodiment shown schematically in Fig. 2.

Natürlich kann man auch vier und mehr solcher Heizelemente nebeneinander anordnen, man braucht dazu nur immer die Köpfe b und b, sowie die Rohrbogenstücke c und d und die Unterlagen f und fl. Mit diesen sechs Teilen und den ()-Röhren a kann man die verschiedenartigsten Ausführungsformen zusammenstellen.Of course you can also use four or more such heating elements next to each other arrange, you only need the heads b and b, as well as the pipe bends c and d and the documents f and fl. With these six parts and the () tubes a you can put together the most varied of embodiments.

Die [-Röhren a sind sodann, wie die Abb. 6 zeigt, ungleich lang angeordnet; an demselben Rohrkopf ist ein langes [-Rohr und, ein kürzeres [-Rohr befestigt. Diese ungleiche Länge der [-Röhren ist nötig, damit man nach Wegnahme zweier Rohrbögenstücke c oder c und d jedes Heizelement einzeln zwischen den anderen herausnehmen kann, auch wenn der äußere Durchmesser des [-Rohrbogens a größer ist als der Abstand zweier gegenüberliegender Seiten der achteckigen Rohrwandplatte des betreffenden Rohrkopfes, nämlich nur um ein weniges kleiner als der Abstand der benachbarten äußeren Seiten der quadratischen Öffnungen g, die natürlich größer sein müssen als der Rohrdurchmesser der [-Röhren. Wenn der betreffende Rohrkopf so weit herausgezogen ist, daß der [-Rohrbogen des kürzeren [-Rohrs an den benachbarten Rohrköpfen anstößt, so wird das Heizelement etwas seitlich verschoben, worauf dann der [-Rohrbogen durch die beiden in einer Linie gelegenen quadratischen Öffnungen g herausgezogen werden kann, bis der [-Rohrbogen des längeren [-Rohres anstößt; dann erfolgt eine kleine Verschiebung des Heizelements in entgegengesetzter Richtung, worauf auch dieser [-Rohrbogen durch die beiden quadratischen Öffnungen g hindurchgeht.The [tubes a are then, as Fig. 6 shows, of unequal length; A long [pipe and a shorter [pipe are attached to the same pipe head. This unequal length of the [-pipes is necessary so that after removing two pipe bends c or c and d can remove each heating element individually between the others, even if the outer diameter of the [pipe bend a is greater than the distance between two opposite sides of the octagonal pipe wall plate of the relevant pipe head, namely only a little smaller than the distance between the adjacent outer sides of the square openings g, which of course have to be larger than the pipe diameter of the [tubes. When the relevant pipe head is pulled out so far that the [pipe bend of the shorter [pipe hits the adjacent pipe heads, the heating element becomes shifted somewhat to the side, whereupon the [pipe bend through the two in one Line located square openings g can be pulled out until the [pipe bend of the longer [pipe abuts; then there is a slight shift in the heating element in the opposite direction, whereupon this [pipe bend through the two square Openings g therethrough.

Die Öffnungen g, welche durch einfache Deckelchen verschlossen werden, dienen sodann ferner zur Einführung von Vorrichtungen, um die darumliegenden acht [-Rohrschenkel mittels Kratzer und Bürsten oder mittels Luft- oder Dampfstrahls zu reinigen. Die einzelnen Köpfe nebeneinander bilden eine geschlossene Wand des Heizraums, der im übrigen aus Mauerwerkwänden hergestellt sein kann. Jedes Heizelement ist leicht auswechselbar und kann leicht durch ein vorrätiges Heizelement. ersetzt werden.The openings g, which are closed by simple lids, then also serve to introduce devices to the eight surrounding them [-Pipe legs by means of scrapers and brushes or by means of an air or steam jet to clean. The individual heads next to each other form a closed wall of the Boiler room, which can also be made of masonry walls. Every heating element is easily exchangeable and can easily be replaced by a heating element in stock. replaced will.

Wie besonders Abb.4 erkennen läßt, können in die Öffnungen g von oben her als Flugaschenfänger dienende Winkel h eingesetzt werden, die dauernd in ihrer Lage verbleiben können. Zweckmäßig werden noch «eitere kleinere Winkel i angeordnet, die zum Zerteilen des Heizgasstromes dienen, dabei die Wirkung des Flugaschenfängers nicht beeinträchtigen.As can be seen especially in Fig.4, g can be inserted into the openings from above ago as a fly ash catcher serving angle h are used, which are permanently in their Location can remain. It is expedient to arrange even smaller angles i, which serve to break up the flow of heating gas, with the effect of the fly ash catcher not affect.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Heat exchange device consisting of pipe coils with U-shaped bent legs through which the heat-absorbing liquid flows in parallel currents, while the heat-emitting heating gases in opposite directions Direction flow, characterized in that for each coil the following one after the other Leg pairs lie alternately in planes that are parallel, oblique and perpendicular to the Direction of flow of the heating gas flow lie, so that each liquid flow several times is passed through the same temperature zone of the heating gas flow.

2. Heat exchange device according to claim i, characterized in that the centers of the cross-sectional circles the corner points of squares of four consecutive pipe serpentine legs form, the diagonals of which are perpendicular and parallel to the direction of heating gas flow.

3. Heat exchange device according to claim i and 2, characterized in that the bottoms of the pipe heads (b and b,), in each of which four adjacent legs of the pipe coils open out, are octagons and are in direct contact with one another, so that they are closed Form a wall with square openings (g) facing the exterior Serve cleaning the coils and pulling them out, and that one [- pair of legs of each pipe head is longer than the second, so that the end bends of the [-Legs one after the other through the square openings (g) formed by those Slots can be drawn.

4. Heat exchange device according to claim 1, 2 and 3, thereby. characterized in that the closures of the openings (g) act as fly ash catchers and Heizgasstfomverdränger (i) are arranged, the axis of which is the central axis of the adjacent eight pipe legs is.