DE413306C

DE413306C - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE413306C
Application number: DEB112326D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-01-15
Filing date: 1924-01-15
Publication date: 1925-05-08

Description

Wärmeaustauscher. Man kennt bereits Wäemneaustaus,cher, bei denen der zu erhitzende Stoff die Außenseite von durch ein allseitig geschlossenes Gefäß sich erstreckenden Rohren bestreicht, welche vom Heizstoff durchströmt werden oder umgekehrt. Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher dieser Art, bei dem durch besondere Vorkehrungen einerseits der zu erhitzende Stoff bei stark herabgesetzten Reibungswiderständen in möglichst innige und vollkommene Berührung mit sämtlichen Stellen. der Heizflächen gebracht und zugleich in Wirbelungen versetzt wird, welche den Wärmeaustausch unterstützen, anderseits den einzelnen Teilen des Wärmeaustauschers ermöglicht wird, sich unter den Einwirkungen der Wärme frei und unabhängig voneinander auszudehnen, ohne daß, dabei Undichtheiten entstehen, wobei diese einzelnen Teile so zusammengefügt sind, daß sie leicht auseinandergenommen und wieder zusammengebaut werden können. Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, welche sich insbesondere zur Vorwärmung der in Isupolöfen einzuführenden Verbrennungsluft eignet und hierzu in an sich bekannter Weise die Abgaswärme des ILupolofens ausnutzt.
Abb. r zeigt den neuen Wärmeaustauscher teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt nach Linie I-I in Abb. 2.
Abb.2 ist zum Teil eine Draufsicht, zum Teil ein wagerechter Schnitt nach Linie II-II in Abb. r.
Abb.3 zeigt ein Heizrohr teils in Vorderansicht, teils im Höhenschnitt.
Abb..l stellt das gleiche Heizrohr teilweise im Höhenschnitt dar.
Die Abb.5 und 6 sind Draufsichten, die den Abb.3 und ¢ entsprechen.
Abb.7 zeigt die Verbindung der senkrechten Gefäßwand mit Boden und Decke des Wärmeaustauschers. Abb.8 stellt die Verbindung einer Zwischenwand mit Boden und Decke dar.
In dem dargestellten Ausführungsheis:piel besteht das Gehäuse des Wärmeaustauschers im wesentlichen aus einem Boden i, einem zylindrischen Mantel 6 und einer Decke 7. Boden und Decke sind miteinander .durch Schrauben 9 verbunden (Abb. i und 2). Der Boden i des Gehäuses ist aus fünf einzelnen Teilen zusammengesetzt, die zusammen eine kreisförmige Platte ergeben. Das gleiche gilt von der Decke 7. Die Teilstücke der Bodenplatte sowohl wie der Decke sind unter Zwischenschaltung von feuerfesten DichtungsmitLeln 21 und Zwischenwänden 5 miteinander verschraubt (Abb. 8). Zweckmäßigerweise sind die Zwischenwände 5 nicht auf die Bodenplatte i aufgesetzt, sondern sie sind zwischen die Plattenseile gefügt und mit diesen zusammen v ers:ehraubt, so: daß sie sich frei ausdehnen können. Zur Steigerung der Wärmeaufnahme ragen sie um ein kleines Stück über die Bodenplatte i hinaus. In gleicher Weise sind die Zwischenwände 5 mit den Deckenteilen 7 verbunden.
Boden und Decke tragen Öffnungen, in die die Heizrohre 2, 3, 4. eingesetzt sind (Abb. i und 2-). Gemäß der Erfindung besitzen diese Heizrohre einen tropenförmigen Querschnitt, dessen Längsachse in der Strömungsrichtung und dessen Stirnseite gegen die Strömungsrichtung des zu erhitzenden Stoffes liegt. Durch diesen tropfeiförmigen Querschnitt wird erreicht, daß der zu erhitzende Stoff die Gesamtoberfläche der Heizrohre bestreicht und dabei nur ganz geringe Reibungswiderstände findet. Um den Wärmeaustausch noch weiter zu steigern, sind die einzelnen Heizrohre mit Heizrippen 17 versehen, und zwar sind letztere in bezug auf ihre Höhenlage so angeordnet, daß die Heizrippen eines jeden Rohres zwischen die der benachbarten greifen. Dies ermöglicht, die Heizrohre dichter aneinanderzurücken, also eine große Zahl davon in miiglichst kleinem Raume unterzubringen, und außerdem den zu erhitzenden Stoff= einer kräftigeren Durchrührung zu unterwerfen. In der Nähe des Gefäßbodens geht der tropfeiförmige Querschnitt der Heizrohre in den kreisförmigen über (Abb. 3 und ,4).
Einige Heizrohre, z. B. die mit 2 bezeichneten, tragen dicht über dem Boden eine besondere Heizrippe 15, die in der Strömungsrichtung des zu erhitzenden Stoffes schräg abwär's geneigt ist (Abb. ; und ,l). Durch diese Rippe 15 wird die zu erwärmende Luft immer wieder gegen den heißesten Teil des Gehäuses, dein Boden, gedrängt.
Wie bereits erwähnt, sind zwischen Boden und Decke Zwischenwände 5 angeordnet. Durch diese senkrechten Scheidewände wird das die Heizrahreenthaltende Gefäß in mehrere Kammern unterteilt, die der Reihe nach durch Öffnungen 13, i q. usw. miteinander in Verbindung stehen und den zu erhitzenden Soff zwingen, nacheinander sämtliche Rohre in gleichmäßiger Dichte gegenüber der Stirnseite des Tropfens zu bestreichen. An einer passenden Stelle der einen äußers;en Kammer ist für die zu erwärmende Luft am Mantel ein Eintrittsstutzen to, an der diagonal gegenüberliegenden Stelle, am Ende der letzten Kammer, ein Austrittsstutzen i i angebracht (Abb. 2). Die Zwichenwände 5 sind wellenförmig gestalte'., um Wirbelungen in der Luftströmung hervorzurufen (Abb.2). Vorteilhaft besteht jede der senkrechten Wellen aus zwei ungleichen Teilen., deren einer mit der Strömungsrichtung der Luft einen spitzen Winkel bildet, während der andere, 20, ungefähr senkrecht dazu liegt und so als Stoßfläche wirkt, welche die durch die Wellenform hervorgerufenen Wirbelun.gen verstärkt. Der Mante16 des Gehäuses besteht aus einem Stück und ist in Rinnen 12, 12' des Bodens wie des Deckels mittels einer feuerfesten, elastischen Dichtungsmasse eingebest-, (Abb.7). Auf diese Weise ist das Gehäuse in der Lage, sich der ungleichmäßig über den Querschnitt verteilten Ausdehnung anzupassen, ohne daß gefährliche Spannungen auftreten können. Sowohl die Außen- wie die Innenwandung jeder der beiden Rinnen ist schräg nach innen zu geneigt. Zufolge dieser Anordnung wird die Rinne durch die Zwischenwand 6 in zwei Ringe von keilförmigem Querschnitt zerlegt, so daß ein im Innern des Gefäßes :etwa vorhandener überdruck bestrebt ist, die keilförmigen Dichtungsringe in ihre Keilnuten :einzupressen und so die Abdichtung zu sichern.
Die Fußflächen der Heizrohre sind an der Stelle 18 (Abb. 3, ¢) kugelig ausgebildet und ruhen in kugeligen. Sitzen der Bodenöffnungen. In der Fußfläche ist eine Ringnut 16 zur Aufnahme eines Dichtungsmittels vorgesehen. Diese Ringnut hat zweckmäßig einen dreieckigen Querschnitt, so daß auch hier ein im Gefäße etwa vorhandener überdruck das Dichtungsmittel an beide gegeneinander zu d'chtenden Flächen preßt. Gegen die Decke des Gefäßes sind die Rohre mittels Stopfbuchsen 8 abgedichtet. Auf diese Weise können alle Teile des Wä.rmeaustauschers den durch die Erwärmung verursachten Längsausdehnungen ungehindert folgen, und die Rohre können sich mehr oder weniger aus der normalen Lage entfernen, ohne dal3 dadurch die Dichtheit des Gefäßes beeinträchtigt wird.
Um Wärmestauungen zu vermeiden, Sind die Bodenöffnungen an der Stelle i9 in geeigneter Kurve hochgezogen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauscher, bei dem der zu erhitzende, Stoff die Außenseite von in einem allseitig geschlossenen Gefäß angeordneten Röhren bestreicht, welche vom Heizstoff durchströmt werden oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre einen tropfenförmigen Querschnitt besitzen, dessen Längsachse in der Strömungsrichtung des zu erhitzenden Stoffes liegt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rohre enthaltende Gefäß durch senkrechte Scheidewände in mehrere Kammern unterteilt ist, die der Reihe nach durch öffnungen miteinander in Verbindung stehen und den zu erhitzenden Stoff zwingen, nacheinander sämtliche; Rohre in gleichmäßiger Dichte entgegen der Stirnseite des Tropfens zu bestreichen.
3. @@@ärmeaustauscher nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die einzelnen Rohrgruppen voneinander trennenden Scheidewände zur Hervorbringung von Wirbelungen wellenförmig gestaltet sind.
4. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, die Wellen der Scheidewände aus zwei un: gleich langen Teilen bestehen, von denen der längere mit der Strömungsrichtung der Luft einen spitzen Winkel bildet, während der andere ungefähr senkrecht dazu liegt und so eine Stoßfläche bildet, welche die durch die Wellenform hervorgerufenen Wirbelungen verstärkt.
5. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis .i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre mit Heizrippen versehen sind und die Heizrippen eines jeden Rohres zwischen die des benachbarten treten, was ermöglicht, die Rohre dichter aneinanderzurücken und den zu erhitzenden Stoff einer kräftigen Durchrührung zu unterwerfen.
6. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste der an den Rohren vorgesehenen Heizrippen in der Strömungsrichtung des zu erhitzenden Stoffes abwärts geneigt ist, wodurch dieser an den betreffenden Stellen immer wieder gegen den heißen Boden des Wärmeaustausch ers gedrängt wird.
7. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Wärmeaufnahmefähigkeit der Scheidewände (5 ) diese aus dem Boden (i) des -Wärmeaustauschers um ein kleines Stück herausragen, welches unmittelbar vom Heizstoff bespült wird. B.
Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (i) und die Decke (7) des Gefäßes aus einzelnen, den durch die Scheidewände (5) gebildeten Kammern entsprechenden Gußstücken bestehen, die miteinander verschraubt sind und die Scheidewände (5) zwischen sich- fassen.
9. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Gefäßummantelung (6) in rinnenförmigen Aussparungen (12', 12) des Bodens und der Decke mittels elastischer, feuerfester Dichtungsmittel eingebettet ist. io.
Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß. sowohl die Außen- wie die Innenwandung der Rinnen (12, 12') einwärts geneigt sind. i i.
Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß der tropfenförmige Querschnitt der Rohre im Bereiche des Bodens in den kreisförmigen übergeht.
12. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die * Fußflächen der Heizrohre kugelig ausgebildet sind und in kugeligen, die Bodenöffnungen tragenden Sitzen des Bodens ruhen.
13. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Fußfläche eine Ringnut zur Aufnahme eines feuerfesten elastischen Dichtungsmittels trägt und diese Ringnut zweckmäßigerweise einen dreieckförmigen Querschnitt besitzt. 1,1. @'ärmeaustauscher nach Ansprüchen i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre gegen die Decke des Gefäßes mittels S:opfbuchsen abgedichtet sind.