DE6914146U - HEAT EXCHANGER - Google Patents

HEAT EXCHANGER

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DE6914146U
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00Thermal insulation; Thermal decoupling

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Description

Anmelder: Applicant:

L. & C. Steinmüller GmbH Gummersbach, 14.1.1969L. & C. Steinmüller GmbH Gummersbach, January 14, 1969

Gm 6901 Kl./Si.Gm 6901 Kl./Si.

.Gebrauchsmusteranmeldung
n Wärmeaustauscher "
. Utility model registration
n heat exchanger "

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, bei dem das wärmeabgebende Medium in Rohrbündeln geführt und die Wärme an ein in einem Behälter befindliches wärme aufnehmende s Medium abgegeben wird und bei dem das wärmeabgebende Medium über eine dem Uärmetauscherbehälter vorgelagerte Kammer eingeführt und von dort über die Rohrbündel weitergeleitet wird.The invention relates to a heat exchanger in which the heat-emitting medium is guided in tube bundles and the heat is given off to a heat-absorbing medium located in a container and in which the heat-emitting medium is introduced via a chamber upstream of the heat exchanger container and from there it is passed on via the tube bundle.

Bei Wärmetauschern der vorgenannten Art ist es, je nach den sich im Wärmeaustausch befindlichen Medien, notwendig, den Behälterboden des eigentlichen Wärmetauseherbehalters gegen eine übermäßige Wärmebäastung abzuschirmen. Dies gilt insbesondere bei Wärmetauschern, wie ri_e in der chemischen Verfahrenstechnik Verwendung finden und in denen z.B. hoch temperierte Spaltgase auf die für den weiteren Arbeitsprozeß notwendige Temperatur abgekühlt werden müssen.In heat exchangers of the aforementioned type, it is, depending depending on the media in the heat exchange, the container bottom of the actual heat exchanger holder is necessary shield against excessive heat build-up. This applies in particular to heat exchangers, as used in chemical process engineering and in which, for example, high-temperature fission gases are reduced to what is necessary for the further work process Temperature need to be cooled.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für den Behälterboden eine Wärmedämmschicht vorzusehen, die unter Wärmebelastung die dann auftretenden Längs- und Quer-Dehnuneen aufnehmen kann, ohne einerseits den Behälterboden, andererseits den Flanschstutzen zu belasten.The object of the invention is to provide a thermal insulation layer for the container bottom, which can absorb the then occurring longitudinal and transverse stretching under heat load, without on the one hand the Container bottom, on the other hand to load the flange nozzle.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an der Außenseite des Behälters eine in die vorgelagerte Kammer hineinragende Wärmedämmschicht aus keramischem Material vorgesehen ist, die aus mindestens drei Schichten besteht, von denen dieTo solve this problem, the invention proposes that on the outside of the container a In the upstream chamber protruding thermal insulation layer made of ceramic material is provided, which consists of at least three layers, of which the

innenliegende Schicht und die mittlere Schicht aus keramischem Material unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und unterschiedlicher Dichte besteht und die sich einander berührenden Flächenteile der inneren, mittleren und äußeren Schicht nahe des Behälterbodens nach außen geneigt sind und zwischen der mindestens dreischichtigen Wärmedämmschicht und dem Behälterboden eine vorzugsweise aus hoch feueifesten Faserstoffen bestehende Zwischenschicht eingelegt ist.inner layer and the middle layer made of ceramic material of different thermal conductivity and of different densities and the touching surface parts of the inner, middle and outer layer are inclined outward near the container bottom and between the at least three-layer thermal insulation layer and the container bottom one preferably made of high-strength fibrous materials existing intermediate layer is inserted.

Dabei kann die äußere Wärmedämmschicht durch Halterungselemente befestigt werden, die an der Innenseite des an den Behälterboden angesetzten Flanschstutzens eingelassen sind·The outer thermal insulation layer can be attached by mounting elements on the inside of the flange nozzle attached to the tank bottom are embedded

Um die bei den verschiedenen Wärmebelastungen auftretenden Längs- und Querdehnungen sicher kompensieren zu können, hat sich ein Neigungswinkel der im oberen Bereich nahe dem Behälterboden liegenden Wärmedämmschichten von mindestens 5° als zweckmäßig erwiesen. Dabei ist dieser Winkel von 5° als untere Grenze anzusehen. In order to safely compensate for the longitudinal and transverse expansions that occur with the various thermal loads to be able to have an angle of inclination of the top Thermal insulation layers of at least 5 ° near the bottom of the container have proven to be useful. This angle of 5 ° is to be regarded as the lower limit.

Für die innenliegende Wärmedämmschicht wird vorzugsweise ein dichtes Korund-Material angewendet. Die mittlere Wärmedämmschicht besteht vorzugsweise aus Hohlkugel-Korund-Material. Die äußere Wärmedämmschicht kann ebenfalls aus Hohlkugel-Korund-Material bestehen; es können aber auch ähnliche Materialien Verwendung finden. Der Einsatz von Korund-Material als Wärmedämmschicht ist besonders vorteilhaft für in der chemischen Verfahrenstechnik anfallende Spaltgase, weil derartige Materialien eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen thermische und chemische Einflüsse aufweisen.A dense corundum material is preferably used for the internal thermal insulation layer. The middle The thermal insulation layer is preferably made of hollow spherical corundum material. The outer thermal insulation layer can also consist of hollow sphere corundum material; however, similar materials can also be used Find. The use of corundum material as a thermal insulation layer is particularly advantageous for in the chemical Process engineering fission gases, because such materials have a high resistance against thermal and chemical influences.

Um die Längs- und Quer-Dehnungen bei Uärmebelastung sicher auffangen * tonnen, sieht die Erfindung ferner vor, die nahe des Behälterbodens liegende Wärmedämmschicht so auszubilden, daß die nahe dem Behälterboden liegenden Schichtbereiche aus Formsteinen hergestellt sind, von denen die Formsteine des innenliegenden Wärmedämmschichtteils zur Innenseite hin parallel zur Behälterachse verlaufende Begrenzungsflächen aufweisen, während die gegenüberliegende Seite nach außen geneigte Begrenzungsflächen aufweist, die mit der innenliegenden Begrenzungsfläche der mittleren Wärmedämmschicht korrespondiert, während die dieser Begrenzungsfläche gegenüberliegende Fläche unter dem gleichen oder einem anderen Winkel nach außen geneigt und mit der innedliegenaen Anlagefläche der äußeren Wärmedämmschicht ebenfalls korrespondiert.About the longitudinal and transverse stretching when exposed to heat safely catch * tons, sees the invention also to form the thermal insulation layer lying near the container bottom so that the close to the Container bottom lying layer areas are made of shaped stones, of which the shaped stones of the internal thermal insulation layer on the inside running parallel to the container axis Have boundary surfaces, while the opposite side outwardly inclined boundary surfaces has, which corresponds to the inner boundary surface of the middle thermal insulation layer, while the surface opposite this boundary surface inclined outwards at the same or a different angle and with the inner contact surface the outer thermal insulation layer also corresponds.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist die Erfindung an einem möglichen Ausführungsbeispiel gezeigt.Using the figures shown in the drawings, the invention is based on a possible embodiment shown.

Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher dar, wie er beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik Anwendung findet.Fig. 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention, as it is for example is used in chemical process engineering.

Fig. 2 stellt den Bereich A der Fig.3 in vergrößertem Maßstab dar.Fig. 2 shows the area A of Figure 3 in an enlarged Scale.

An den Behälter 1, der mit Wasser gefüllt ist und in dem sich ein das wärmeabgebende Medium führendes Rohrbündel 2 befindet, schließt sich eine nach unten ausgemauerte Vorkammer 3 an. Diese Vorkammer 3 ist an dem sich an den Kammerboden 4 anschließendenTo the container 1, which is filled with water and in which there is a tube bundle that carries the heat-emitting medium 2 is located, an antechamber 3, which is lined at the bottom, adjoins it. This antechamber 3 is on the one adjoining the chamber bottom 4

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stutzen 5 angeflanscht. Die in die Vorkammer 3 in Pf eilrichtunp; F eintretenden heißen Gase strömen über das in der Mitte des Eammerbodens 4· befindliche Rohrbündel in den eigentlichen Wärmetauscherbehälter. Damit der Kammerboden 4- nicht durch die mit etwa 1500° ankommenden heißen Gase thermisch zu hoch belastet wird, sieht die Erfindung vor, diesen Bereich des Kammerbodens thermisch abzuschirmen. Verwendet wird hierzu eine aus mindestens 3 Schichten 6, 7, 3 bestehende Wärmedämmschicht, die so gestaltet ist, daß die bei Uärmebelastung auftretenden Längs- und Quer-Dehnungen weder den Behälterboden 4, noch den Flanschstutzen 5 belasten. Zu diesem Zweck ist die Innenschicht 6 aus Formsteinen hergestellt, deren außenliegende Begrenzungsflächen 9 nach außen geneigt sind, und zwar derart, daß sie mit den Anlageflächen der mittleren Schicht 10 korrespondieren. Die Flächen 11 de mittleren Schicht 7 und die Außenflache 12 der äußeren [*■■nozzle 5 flanged. The 3 in Arrow direction; F incoming hot gases overflow the tube bundle located in the middle of the chamber bottom 4 in the actual heat exchanger tank. So that the chamber bottom 4- not through the with about 1500 ° incoming hot gases is thermally too high, the invention provides for this area of the Thermally shield the chamber floor. For this purpose, a layer consisting of at least 3 layers 6, 7, 3 is used Thermal insulation layer, which is designed so that the longitudinal and transverse expansions that occur when exposed to heat Load neither the container bottom 4 nor the flange connection 5. For this purpose is the inner layer 6 made of shaped stones, the outer boundary surfaces 9 of which are inclined outwards, in such a way that they correspond to the contact surfaces of the middle layer 10. The areas 11 de middle layer 7 and the outer surface 12 of the outer [* ■■

k Schicht 8 sind ebenfalls nach außen geneigt, wobei fs der Neigungswinkel gleich dem Neigungswinkel der Innenschicht 10 oder größer als dieser sein kann. Lie Innen schicht 6 setzt sich nach unten als keramische Ausmauerung fort, stellt also ein einheitlich fest miteinander verbundenes Baumaterial dar. Bei Wärmebelastung treten Längs- und Quer-Dehnungen auf. Sobald eine Längsdehnung in Richtung F 1 gegeben ist, die in der Kegel bei der innenliegenden Schicht mehr als bei der mittleren Schicht ist, hebt sich die äußere Fläche 9 der Innenschicht 6 von der innenliegenden Schicht 10 der mittleren Schicht ab. Dadurch entsteht ein Spalt, der bei gleichzeitig auftretender Querdehnung für diese J ausgenutzt werden kann. Dadurch werden sowohl BeIastunp;en in Längsrichtung als auch in Querrichtung kom- k layers 8 are also inclined outwards, where fs the angle of inclination can be equal to or greater than the angle of inclination of the inner layer 10. Lie inner layer 6 continues downwards as a ceramic lining, so it represents a uniformly firmly connected building material. When exposed to heat, longitudinal and transverse expansions occur. As soon as there is a longitudinal expansion in the direction F 1, which is generally more cone in the inner layer than in the middle layer, the outer surface 9 of the inner layer 6 stands out from the inner layer 10 of the middle layer. This creates a gap that can be used for this J if the transverse expansion occurs at the same time. This means that loads in the longitudinal direction as well as in the transverse direction are

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pensiert. Zum Walteren Ausgleich der Längsdehnungen ist zusätzlich noch zwischen dem Behälterboden 4· und den äußeren stirnseitigen Begrenzungen der Uärmedämmschichten eine hoch feuerfeste Faserschicht 13 eingelegt. Die geneigten Flächen der nahe dem Behälterboden liegenden V/ärmedämmschichten wirken sich insbesondere vorteilhaft beim Einbau aus, weil die nach unten gerichtete Konizität der einzelnen Formsteinringe 6,7»8 in Verbindung mit den Halterungselementen 14 ein Herausfallen verhindert.retires. To Walteren compensation of the longitudinal expansion is additionally still between the container bottom 4 · and the outer frontal boundaries of the Uärmedämmschichten a highly refractory fiber layer 13 is inserted. The inclined surfaces of the near the bottom of the container lying V / insulation layers are particularly advantageous during installation, because the downward-facing Conicity of the individual molded stone rings 6,7 »8 in connection with the mounting elements 14 a falling out prevented.

691414b691414b

Claims (6)

ι ι it ti · f* r« 6 - 14.1.1969 Pa 6901 Gm 6901 Kl./Si. Schut zansprucheι ι it ti · f * r «6 - 14.1.1969 Pa 6901 Gm 6901 Kl./Si. Protection claims 1. Wärmeaustauscher, "bei dem das wärmeabgebende Medium in Rohrbündeln geführt ist und die Wärme an ein in einem Behälter befindliches wärmeaufnehmendes Medium abgibt und bei dem das wärmeabgebende Medium über einen dem Wärmetauscherbehälter vorgelagerte Kammer eingeführt und von dort über die Hohrbündel weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß an der Außenseite des Behälters eine in die vorgelagerte Kammer hineinragende Wärmedämmschicht aus keramischem Material vorgesehen ist, die aus mindestens drei Schichten besteht, von denen die innenliegende Schicht und die mittlere Schicht aus keramischem Material unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und unterschiedlicher Dichte besteht und die sich einander berührenden Flächenteile der inneren, mittleren und äußeren Schicht nahe des Behälterbodens nach außen geneigt sind und zwischen der mindestens drei-schichtigen Wärmedämmschicht und dem Behälterboden eine vorzugsweise aus hoch feuerfesten Faserstoffen bestehende Zwischenschicht eingelegt ist.1. Heat exchanger, "in which the heat-emitting medium is guided in tube bundles and the heat to a heat-absorbing medium located in a container and in which the heat-emitting Medium introduced via a chamber upstream of the heat exchanger tank and from there via the Hohrbündel is forwarded, thereby characterized in that a protruding into the upstream chamber on the outside of the container Thermal insulation layer made of ceramic material is provided, which consists of at least three Layers, of which the inner layer and the middle layer are made of ceramic Material of different thermal conductivity and different density is made up of each other touching surface parts of the inner, middle and outer layer near the container bottom are inclined outwards and between the at least three-layer thermal insulation layer and the container bottom an intermediate layer, preferably consisting of highly refractory fibers, is inserted. 2. Wärmetauscher nach AniTaruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nahe des Behälterbodens liegenden inneren und mittleren Schichtbereiche der Wärmedämmschicht infolge ihrer nach außen geneigten Begrenzungsflächen selbsttragend sind.2. Heat exchanger according to AniTaruch 1, thereby characterized in that the inner and middle lying close to the container bottom Layer areas of the thermal insulation layer are self-supporting due to their outwardly inclined boundary surfaces are. f I fff I ff t ·t · 3. WKrmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wärmedämmschicht durch im Innenmantel des an den Behälterboden angeflanschten Stutzens eingelassenen Halterungselemente befestigt ist.3. heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the outer thermal insulation layer through in the inner jacket of the mounting elements embedded in the flange on the container bottom is. 4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der äußeren Begrenzungsfläche der Innenschicht und die Begrenzungsflächen I der mittleren Schicht sowie die innenliegende Begrenzungsschicht der äußeren Schicht mindestens gegenüber der Vertikalen betagt.4. Heat exchanger according to claims 1 to 3t characterized in that the angle of inclination of the outer boundary surface the inner layer and the boundary surfaces I the middle layer and the inner boundary layer the outer layer aged at least opposite the vertical. 5- Wärme tauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inne^liegende wärmedämmschicht aus dichtem Korund-Material, die sittlere Wärmedämmschicht aus Hohlkugel-Korund-Material und die äußere Schicht aus Hohlkugel-Korundllaterial oder anderen Baustoffen bestehen.5- heat exchanger according to claims 1 to 4, characterized in that the inner thermal insulation layer made of dense Corundum material, the more moderate thermal insulation layer made of hollow spherical corundum material and the outer layer made of hollow spherical corundum material or other building materials exist. 6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 5» da durch gekennzeichnet, daß die nahe dem Behälterboden liegenden Schicht- I bereiche aus Pormsteinen hergestellt sind, von denen die Formsteine des innenliegenden Wärmedämmschichtteils zur Innenseite hin parallel "or Behälterachse verlaufende Begrenzungsflächen aufweisen, während die gegenüberliegende Seite nach außen geneigte Begrenzungsflächen aufweist, die mit der innenliegenden Begrenzungsfläche der mittleren Wärmedämmschicht korrespondieren, während die dieser6. Heat exchanger according to claims 1 to 5 »as characterized by that the layer areas lying close to the container bottom are made of Pormsteinen, from where the shaped stones of the inner thermal insulation layer part are parallel to the inside or the axis of the container Have running boundary surfaces, while the opposite side outwards has inclined boundary surfaces, which with the inner boundary surface of the middle Thermal insulation layer correspond, while this 6914169141 rf * ·rf * · Begreuzungsflache gegenüber liegende Fläche unter dem gleichen oder einem anderen Winkel nach außen geneigt und mit der innenliegenden Anlagefläche der äußeren Wärmedämmschicht ebenfalls korrespondiert.Crossing area opposite area inclined outward at the same or a different angle and with the inner one Contact surface of the outer thermal insulation layer also corresponds.
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