-
Rekuperator mit Metallrohren Die Erfindung betrifft einen mit Metallrohren
versehenen Rekuperator, der dazu bestimmt ist, Luft auf besonders hohe Temperaturen
vorzuwärmen, und bei dem die Luft in zwei voneinander getrennten und in einen gemeinsamen
Sammelkasten mündenden, von den Heizgasen umspülten Rohrgruppen derart geführt wird,
daß die Heizgase nach ihrem Eintritt in den Rekuperator zunächst zu der die eine
Rohrgruppe durchströmenden Luft im Gleichstrom und alsdann zu der die andere Rohrgruppe
durchströmenden Luft im Gegenstrom strömen. Dadurch soll bei guter Wärmeübertragung
eine Überhitzung der von den Heizgasen zunächst bestrichenen Rohre vermieden werden.
Bei bekannten derartigen Rekuperatoren, bei denen die Luft einander parallele und
an ihren Enden durch U-förmige Rohrstücke miteinander verbundene Rohre durchströmt,
ist wohl die Hauptströmungsrichtung der Luft gleich bzw. entgegengesetzt der Strömungsrichtung
der Heizgase, aber es ist die Strömungsrichtung der Luft derjenigen der Heizrohre
nicht auf der ganzen Länge der Rohre parallel. Auf dem größten Teil der bei diesen
bekannten Rekuperatoren eingebauten Rohre strömt das Heizmittel im Winkel von 9o°
zu der Luft. Nur auf den kurzen U-förmigen Verbindungsstutzen der senkrechten einander
parallelen Rohre oben und unten findet ein Gleichfluß der beiden Gase in derselben
bzw. in der entgegengesetzten Richtung statt. Es hat sich hierbei herausgestellt,
daß darunter die Widerstandsfähigkeit der Rohre bei den hohen Temperaturen leidet,
wobei es sehr wohl möglich erscheint, daß die von der Luft durchströmten Rohre durch
die Stoßwirkung der im Winkel von 9o° auf sie auftreffenden Heizgase ungünstig beeinflußt
werden.
-
Gemäß der Erfindung sind daher bei einem Rekuperator mit in zwei Gruppen
angeordneten Metallrohren, bei welchem die Heizrohre nach. ihrem Eintritt in den
Wärmeaustauscher zunächst zu der die eine Rohrgruppe durchströmenden Luft im Gleichstrom
und alsdann zu der die andere Rohrgruppe durchströmenden Luft im Gegenstrom geführt
werden, zwei Gruppen senkrecht angeordneter Rohre vorgesehen, die mit ihren unteren
Enden mit den Luftzuführungskanälen und mit ihren oberen Enden mit dem Sammelkasten
in Verbindung stehen, von denen die eine Rohrgruppe durch einen zentral im Innenraum
des Wärmeaustauschers hochgeführten und oben offenen Heizschacht, in welchem ein
Brenner angeordnet ist, hindurchgeführt ist und die andere Rohrgruppe in einem von
der Heizschachtwandung sowie von der Außenwand des Wärmeaustauschers gebildeten
Ringraum angeordnet ist, an dessen unterem Ende sich eine Abzugsöffnung für die
Heizgase befindet. Dadurch wird erreicht, daß im Gegensatz zu bekannten Rekuperatoren
sowohl in der Mittel- als auch in der dieselbe umgebenden Ringkammer die Heizgase
auf der gesamten
Länge der die Luft führenden Rohre an denselben
entlang strömen. Dabei strömen die Heizgase zunächst zur Luft im Gleichstrom und
alsdann im Gegenstrom, wobei sie in dem Rekuperator eine Richtungsumkehr erfahren,
während die Luft in allen Rohren von unten nach oben streicht. Vermieden ist aber
dabei, daß Heizgas und Luft im Winkel von go° zueinander strömen, was bei bekannten
derartigen Rekuperatoren überwiegend der Fall ist und was offenbar eine Verformung
der naturgemäß bei hohen Temperaturen hierzu leicht neigenden Metallrohre begünstigt.
-
Ein Rekuperator gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
in einem senkrechten Schnitt dargestellt.
-
Der Rekuperator besteht aus einem Mantel i mit Kappe :2 und feuerfestem
Futter 3, welches eine zylindrische Kammer umschließt. In letzterer ist eine senkrechte
kreisförmige Wand 4 hochgeführt, die mit der Außenwand des Rekuperatörs einen Ringraum
5 bildet, an dessen unterem Ende sich Abzugsöffnungen 12 für die Heizgase befinden,
und im Innenraum des Wärmeaustauschers einen zentralen Heizschacht 6 umschließt,
dem das Heizgas durch einen Brenner 7 zugeführt wird. Dem Brenner wird Gichtgas
durch die Leitung 8 und Luft durch ein Rohr g zugeführt. Das Luftzuführungsrohr
9 steht mit dem Ventilator io in Verbindung. Der Rekuperator ist unten von einem
waagerechten Kanal i i umgeben, welcher mit dem Ringraum 5 durch die Abzugsöffnungen
12 in Verbindung steht. Der Kanal ii ist mit dem Exhaustor 13 verbunden, der die
Abgase in einen hohen Schornstein 14 drückt.
-
Im oberen Teil des Rekuperators ist ein Luftsammler 15 untergebracht;
welcher sowohl der Sammlung der erhitzten Luft wie, der Anbringung der Heizrohre
dient. Der Sammler ist mittels des hohlen T-Stückes 16 mit dem Rohr 17 verbunden,
welches aus dem Rekuperator nach oben, dann abwärts und schließlich seitlich vom
Ofen wegführt und zur Ableitung der erhitzten Luft dient. In der Oberseite des Sammelkastens
15 sind konische Öffnungen 18 angeordnet, welche entsprechend gestaltete Stutzen
ig aufnehmen, die teils die oberen Enden der Rohre 2o bilden, die senkrecht in den
Ringraum 5 hineinreichen, und teils die Enden der Rohre 21 darstellen, die in den
Raum 6 hineinreichen.
-
Es ruht der Sammler auf einem Bogen 24 aus feuerfesten Ziegeln, der
Öffnungen 25 für den Durchgang der verschiedenen Rohre besitzt. Der Sammler 15,
das Rohr 16, die Rohre 2i und mindestens die oberen Enden der Rohre 2o sind aus
möglichst schwer schmelzenden Metallen oder Legierungen zweckmäßig mit einem Gehalt
von Chrom und einem oder mehreren Metallen der Eisengruppe.
-
Die unteren Rohrenden stehen mit den Zuleitungen 26 und 27 für die
Luft in Verbindung, denen die Luft mittels eines Abzweigrohres 28 durch einen Ventilator
29 zugeführt wird.
-
Der Brenner 7 im Heizschacht 6 und die Abzugsöffnungen r2 in der Außenwand
des Wärmeaustauschers sind in einem derartigen Abstand oberhalb der Zuführungskanäle
26, 27 für die Luft angeordnet, daß die Verbindungsstellen der Rohre mit den Luftzuführungskanälen
dem Heizstrom nicht unmittelbar ausgesetzt sind.-Die Heizgase strömen zunächst zu
der in den Rohren 21 emporsteigenden Luft im Gleichstrom, wodurch eine Überhitzung
dieser Rohre infolge einer gleichmäßigeren Verteilung der Stärke der Wärmeübertragung
auf die ganze Rohrlänge vermieden werden so11. Nach ihrer Richtungsumkehr innerhalb
des Rekuperators streichen dann die abgekühlten Abgase im Gegenstrom zu der in den
Rohren 2o hochsteigenden Luft, worauf sie durch die Abzugsöffnungen 12 im unteren
Ende des Ringraumes 5 entweichen. Ein Wärmeaustauscher dieser Art hat oft einen
inneren Durchmesser von mehr als 7 m; die Rohre 2o und 21 haben zweckmäßig einen
Durchmesser von io bis i5 cm; ihre Anzahl schwankt zwischen Zoo und 4oo.