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Wärmeaustauscher mit untereinander verbundenen Ringkanälen Dem indirekten
Wärmeaustausch dienende offene und geschlossene Behälter mit einer aus glatten Blechen
hergestellten Doppelwand sind für höhere Drücke des Heiz- oder Kühlmittels ungünstig.
Die Ausnutzung der Wärme oder Kälte in einer solchen Doppelwand befriedigt nicht,
weil keine für den Wärmeaustausch günstigen Strömungsverhältnisse bestehen und sich
bei Dämpfen überdies an der Austauschwand ein isolierender Kondensatfilm bildet.
Ferner muß die von außen her durch den Überdruck belastete Innenwand sehr stark
ausgeführt oder durch Stehbolzen verankert werden, was die Herstellung erheblich
verteuert.
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Den Mängeln hat man dadurch zu begegnen gesucht, daß man die Doppelwand
durch. Kanäle ersetzte. Bei einer bekannten Bauform dieser Art sind Kanäle aus Doppel-T-
oder Z-Trägern so vorgesehen, daß sie im Kesselmantel schraubenförmig und im Kesselboden
spiralförmig verlaufen. Die Außer- und Innenwand. werden von den Flanschen oder
Schenkeln der Eisenträger gebildet, während die Trägerstege die Kanäle voneinander
trennen. Solche Behälter lassen sich wegen der besonders großen Widerstandsfähigkeit
des Trägerprofiles gegen Forinänderungen überhaupt nicht ohne Sondereinrichtungen
anfertigen, und auch dann ist ein brauchbares Zusammenpassen der miteinander zu
verbindenden Trägerteile nicht erreichbar. Die Kosten der Herstellung überschreiten
jedes wirtschaftlich tragbare Maß. Nach einem anderen bekannten Vorschlage werden
spitzwinklige Rinnen, die aus Blechstreifen besonders hergestellt sind, zu Ringen
gebogen, über den glatten Behältermantel gestreift und an diesem unter Belassung
-je einer Lücke zwischen zwei Nachbarringen festgeschweißt. Beide Schenkelenden
sind an der Behälterwand befestigt, und zur Verbindung der Ringkanäle miteinander
muß man an jedem derselben zwei Rohrstutzen anbringen sowie beide Stutzenreihen
durch je eint Sammelrohr verbinden. Diese Wärmeaustauscher sind kostspielig und
haben den erheblichen Mangel, daß sie nicht die ganze Kesselwand, sondern nur etwa
6o0/, derselben für den Wärmeaustausch nutzbar machen. Dieselben Nachteile bestehen,
wenn man statt spitzwinkliger Kanalrinnen halbe Rohre in gleicher Anordnung auf
die Behälterwand schweißt.
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Schließlich sind Wassererhitzer oder -kühler mit Doppelmantel bekannt,
bei denen die Innenwand aus einem glatten Blechzylinder besteht, während die Außenwand
aus schraubenförmig um die Innenwand gelegten Blechstreifen gebildet ist, von denen
die eine Kante durch viermaliges Kröpfen zu einer niedrigen stuhlartigen Stützwand
umgeformt ist, in deren vertieften Sitz der Rand des Nachbarstreifens, hineingestemmt
wird. Die Vorrichtungen haben einen kleinen Durchmesser und sollen aus dünnen Blechen
bestehen. Die vierfache Kröpfung des sich auf die Innenwand stützenden Randstückes
der Blech-
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streifen würde bei stärkeren Blechen weder herstellbar
sein noch eine brauchbare Verbindung -liefern, Mängel, die auch diesen. Vorschlag
unbrauchbar machen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Wärmealistauscher mit untereinander verbundenen
Ringkanälen aus kreisförmig gebogenen, auf die Behälterwand aufgeschweißten Profilringen
vorgeschlagen, bei welchem die Profilringe aus handelsüblichen zweischenkligen Winkel=
eisen, bestehen, die über einen ihrer Schenkel gebogen und mit dem einen Schenkel
an der Behälterwand, mit dem anderen Schenkel an dem benachbarten Winkelring festgeschweißt
sind und in deren an der Behälterwand festgeschweißten Schenkeln sich Öffnungen
befinden, die von Ring zu Ring um je 18o° gegeneinander versetzt sind.
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Bei den neuen Kesseln sind die Nachteile der bekannten Bauarten vermieden
und deren Vorteile#miteinandervereinigt. Während man bisher eine restlose Ausnutzung
der Behälterwand für den Wärmeaustausch nur mit schraubenförmig bz-w. spiralig verlaufenden
Kanälen erreichte, wird dieser Erfolg jetzt mittels einfacher Ringkanäle erzielt.
Dabei bilden die an die Kesselwand geschweißten Schenkel der Winkeleisen eine besonders
wirksame Verankerung der glatten oder vollen Innenwand. Mit geringen Werkstoffdicken
wind eine sehr hohe Festigkeit des Behälters selbst und seiner Kanäle erzielt. Der
Wärmeaustausch gestaltet sich dadurch besonders günstig, daß an allen Teilen .der
Austauschwand eine starke Strömung besteht,' welche die Wärmeübergangsziffer erhöht
und bei Dämpfen die Bildung eines Kondensatfilms verhindert. Ein wesentlicher Fortschritt
besteht ferner in .der überlegenen Einfachheit der Herstellung. Rohrstutzen und
Sammelrohre zum Verbinden der einzelnen Ringkanäle einerseits und das Verdrehender
Bauteile zwecks Herstellung von Schrauben- oder Spiralkanälen andererseits fallen
fort. Da handelsübliche Winkeleisen benutzt werden, kann ein Behälter der neuen
Art ohne verzögernde Werkstoffbeschaffung sofort aus Lagerbeständen angefertigt
werden.. Sondervorrichtungen sind nicht nötig, sondern jede ordnungsmäßig eingerichtete
Kesselschmiede kann die Behälter ohne weiteres herstellen. Diese sind einfacher
und wohlfeiler als die bekannten Bauarten.
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Als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung ein offener Kessel dargestellt.
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Zunächst kann man den glatten Innenbehälter herstellen, der sich z.
B. aus einen vollen Mantelblech a, einem vollen Bodenblech b - aus dem hier ein
Kegelboden geformt ist - und einem Ablaßstutzen c zusammensetzt. Wenn der Ablaßstutzen
c eine große Weite hat, läßt der innerste Winkelring des Bodenaustauschkörpers sich
sofort n den Stutzen anschweißen. Ein enger _`Stützen c wird zunächst mit einer
Kammer d umgeben, die z. B. aus einem Flach-,isenring e und einer ringförmigen Blechscheibe
f gebildet ist. Nunmehr werden die Winkelringe i, 2, 3, 4, 5 nacheinander mit ihrem
senkrechten Schenkel an den Kegelboden b und mit ihrem waagerechten Schenkel an
den Flachring sowie dann, an den jeweiligen Nachbarwinkelring angeschweißt, wobei
sich ein stufenförmiger Wärmeaustauschkörper ergibt.
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Das Heiz- oder Kühlmittel tritt durch den Stutzen g ein, gabelt sich
sofort und durchströmt den Ringkanal 5 bis zu .der Stelle, die dem Eintritt g diametral
gegenüberliegt. Dort hat der Ring 4. im senkrechten Schenkel eine Öffnung, durch
die der Übertritt in den Kanal 4 erfolgt, aus dem der Wärme- oder Kälteträger durch
die Öffnung lt. in den Kanal 3 übertritt usf. Der Austritt, z. B. des Dampfkondensates,
geschieht bei i. Soll der Kessel nur Bodenbeheizung oder -kühlung erhalten, so wird
lediglich der oben beschriebene Wärmeaustau"scher angebracht.
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Am Kesselmantel d wird beispielsweise zunächst ein oberer Abschlußflansch
k festgeschweißt, worauf man die Winkelringe 6, 7, 8, 9, 1o in der angegebenen Weise
befestigt. Der Heiz- oder Kühlmitteleintritt befindet sich bei m und der Austritt
bei u. Auch hier haben die an die Behälterwand geschweißten Schenkel Öffnungen p,
die von Ring zu Ring um je r8o° gegeneinander versetzt sind. Soll ein Behälter nur
einen Mantelwärmeaustauscher erhalten, so schließt ein solcher z. B. mit dem Ringe
zo unten ab. Will man dagegen den Mantel und den Boden des Kessels beheizen oder
kühlen, -so werden beide Austauscher angebracht, wobei man auch die Stutzen g und
n fortlassen und über die Eckschweiße q hinweg noch einen die Ringe io und 5 verbindenden
Winkeleisenring ansetzen kann, der etwa den Ringen 6 bis io entspricht. Die Kanalverbindung
wird dabei z. B. durch eine Öffnung im senkrechten Schenkel des Ringes 5 hergestellt.
Die Öffnungen.lt, p können von den Stoßfugen .der Winkelringe gebildet werden.
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Mantel und Boden können auch getrennt fertiggestellt, d. h. soweit
gewünscht mit den Winkelringen besetzt und dann bei q zu einem Kessel zusammengeschweißt
werden.