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Kreuzstromwärmeaustauscher aus Rippenplatten Die Erfindung bezieht
sich auf einen zerlegbaren Kreuzstromwärmeaustauscher aus einzelneniunter sich gleichen
gegossenen Rippenplatten, die auf beiden Seiten halbhohe, d. h. nur ungefähr bis
zur Hauptmittelebehe der beim Zusammenlegen der Platten entstehenden Kanäle reichende
Rippen tragen und deren abwechselnd nach der einen und nach der anderen Seite der
Platte abgebogene Ränder mit Dichtflächen versehen sind. Derartige Platten brauchen
nur aneinandergelegt und durch Bolzen verbunden. zu werden; entsprechend vollzieht
sich das Auswechseln einer oder mehrerer durch Verschleiß unbrauchbar gewordener
Platten.
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Bei bekannten Wärmeaustauschern dieser Art hat man die wechselseitig
abgebogenen Plattenränder ungleich geformt, z. B. den einen Rand von dreieckigem
Querschnitt mit einer Nut und den anderen Rand mit einer dazu passenden Feder versehen
oder den einen Rand als hohen Flansch ausgebildet, der zwischen zwei niedrige Leisten
.des anderen Randes greift, oder am einen Rand nur einen Kantenfalz angebracht,
in den sich ein einseitiger Flansch legt, der mindestens doppelt so hoch wie die
Kanalrippen ist.
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Bei diesen bekannten Wärmeaustauschern mit gegossenen Rippenplattem
muß zwecks Zusammenbaues jede Platte in ihrer eigenen Ebene um 9o° gegen die Nachbarplatte
gedreht werden, damit die auf der einen Plattenseite senkrecht und auf der anderen
Seite waagerecht verlaufenden Rippen und Gegenrippen je Kanal parallel liegen. Der
Zusammenbau ist immer noch unbequem, und vor allen Dingen sind die luftseitigen
und gasseitigen, sich an der Platte oder dem Modell kreuzenden Rippen und Gegenrippen
genau übereinstimmend geformt, damit symmetrische Teilkanäle entstehen.
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Der erfindungsgemäße Kreuzstromwärmeaustauscher kennzeichnet sich
demgegenüber dadurch, daß die Platten luftseitig und gasseitig mit ungleichartigen,
z. B. ungleich geformten oder mit ungleicher Teilung angeordneten Rippen oder beiden
usw. besetzt sind und mit ihren entsprechenden Seiten aufeinanderliegen sowie daß
ihre Dichtflächen durchgehend eben sind.
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Während bei den bekannten Gußwärmeaustauschern die luftseitigen und
die gasseitigen Rippen sich nicht voneinander-unterscheiden, weil jeder der beiden
Rippenbesätze mit dem Zusammenbau abwechselnd auf die Luftseite und auf die Gasseite
gelangt, liegen jetzt die Platten mit ihren durchgehend ebenen Dichtflächen und
ihren entsprechenden
Seiten, d. h. Luftseite an Luftseite, Gasseite
an Gasseite, aufeinander. Mit diesem den Zusainnienbau bedeutend erleichternden
Merkmal ist gemäß der Erfindung die ungleichartige Ausbildung der luftseitigen und
der gasseitigen Rippen vereinigt.
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Durch die Vereh;igutr- der genannten Merkmale wird eitle erhebliche
Steigerung des Wärnieivirl:tttigsgrades erreicht. Bei allen bekannten Kreuzstroinwärineaustauscheril
kann von der Gasseite nicht mehr Wärme all die Luftseite übergehen, wie diese nach
Maßgabe ihrer Austauschfläche aufzunehmen vermag. Weint die Gasrippen und die Luftrippen
übereinstimmen. wird infolgedess-n das Temheraturgef-,ille nur zu einem kleinen
Teil ausgenutzt. Die erfindungsgemäße Ungleichartigkeit der Rippen wird nun namentlich
dazu ausgenutzt, den Luftrippen eitle vergrößerte Austauschfläche zu geben. Sie
können beispielsweise eilte erheblich kleinere Teilung und geringere Dicke als die
Gasrippen haben. Auch die Form der Rippen kann ungleich sein.
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Kuntnehr können die Luftrippen in der Zeiteinheit eine wesentlich
größere Wärmemenge als bisher all die Luft üb#-rtrageti, und es wird ein erheblich
gröl.l@rer Teil des vorhandenen Wä rnlegefä lies nutzbar gemacht.
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Gemäß der Erfindung werden ferner die Ränder jeder Platte nicht rechtwinklig,
sondern vorzugsweise viertelkreisförmig oder in gleichwertiger Weise abgebogen,
und schließlich kann inan erfii.dungsgeniäli die Ecken der ; Rippenplatten als z.
B. winkelansatzartige Pfosten voll Plattenhöhe ausbilden, welche die voll den Unibiegungen
gebildeten Ein-und Austrittsöffnungen der Kreuzstromkanäle zwischen sich einschließen.
Die strömungsgünstige Ausbildung der Ränder ist bei EE'ärineaustauschern anderer
Bauart an sich bekannt.
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Die volle Ausbildung der Ecken der Rippenplatten ist namentlich deshalb
zweckmäßig, weil die Ecken einen großen Teil der Biegungsbeanspruchung aufnehmen,
die durch die vom einen zum anderen Kantenpaar springende Auflagerung der Platten
entstellt. Ein weiterer Vorteil der pfostenartigen Ausbildung der Ecken liegt im
Schutz der einzelnen Platten gegen Beschädigungen vor dein Einbau.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
Es zeigen Abb. i eine Rippenplatte in einer Ansicht auf die Gasrippen, , Abb. ia
eine Plattenecke, gesellen in der Richtung des Pfeiles in Abb. i, Abb. 2 einen Otterschnitt
durch mehrere zusammengebaute Rippenplatten, Abb. 3 schauhildlich einen aus den
Platten zusammengesetzten Kreuzstromwärmeaustauscher.
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Die quadratischen Gußplatten a sind auf ihrer einen Seite mit Gasrippen
b versehen, die beliebig gestaltet und angeordnet sein können. Auf ihrer anderen
Seite tragen die Platten a Luftrippen g, die unter 9o° zu den Gasrippen b verlaufen.
Gemäß Abb. i und 2 unterscheiden die Luftrippen g sich schon dadurch grundsätzlich
voll <len Gasrippen b, daß die "Peilung -der ersteren nur etwa '/2 bis '/s so
groß wie die Höhe und Teilung der letzteren ist. Außerdem können in jedem Falle
die Gasrippen b und die Luftrippen g beliebig ungleich gestaltet und angeordnet
sein, auch wenn man für dieselben andere Formen wählt, als sie in der Zeichnung
beispielsweise angegeben sind.
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Die Platten a mit ihren Rippen b und g werden nach einem einzigen
Modell gegossen, sind also unter sich gleich, und zwar sind zwei gegenüberliegende
Ränder nach der einen, zwei nach der anderen Seite abgebogen Die viertelkreisförmige
oder sonst strömungsgünstige Krümmung der Ränder i, die zum oberen und unteren Abschluß
der Luftkanäle dienen, ist im Schnitt aus Abb.2 ersichtlich, in der die umgebogenen
Ränder i waagerecht verlaufen. Die senkrechten Ränder der Platten a sind
entsprechend den Rändern l nach der entgegengesetzten Seite abgebogen und
schließen die Gaskanäle vorn und hinten (Abb. 2) ab.
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In Abb.2 liegt zwischen den Stirnflächen der sich gegenüberstehenden,
aber nicht berührenden Gasrippen b eine senkrechte Gerade, die vom obersten bis
zum untersten Plattenrand durchgeht. In dieser Geraden bzw. in der durch sie hindurchgehenden
Ebene berühren sich die vollständig ebenen gasseitigen Dichtflächen. In gleicher
Weise sind auch die luftseitigen Dichtflächen der Plattenränder i völlig eben. Der
Zusammenbau eines Wärnieaustauschers aus den Rippenplatten erfolgt dabei dadurch,
<laß abwechselnd je zwei Platten mit ihrer Gasseite und mit ihrer Luftseite aufeinandergelegt
werden.
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Die nach der einen und nach der anderen Plattenseite gerichteten Randumbiegungen
laufen an den Plattenecken zu Pfosten h von Plattenhöhe zusammen, welche die von
den Umbiegungen gebildeten Ein- und Austrittsöffnungen der Kreuzstromkanäle zwischen
sich einschließen. Die Eckpfosten bilden einerseits den Umbiegungsabschluß für die
Gas- und, Lufträume beim Zusammenbau mehrerer Platten zu einem Würfel (Abb. 3) und
andererseits Anschlußstellen für die Kappen der Gas- und. Luftleitungen.
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Die Eckpfosten lt können in verschiedenartiger
Weise
ausgebildet werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn
an dien Rand in Richtung der Umbiegungen i liegende Winkelansätze m als Pfosten
1c vorgesehen sind (Abb. ia). Man erhält damit einen besonders günstigen Übergang,
und das Abdichten der Räume gegen einander sowie das Anschließen der Leitungskappen
wird begünstigt.
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Alle Rippenplatten a. werden, an ihren Rändern durch Schrauben miteinander
verbunden, zu deren Aufnahme Warzen mit Löchern angegossen sind. Ebensolche Schrauben
dienen zur Befestigung der Endplatten, die gemäß Abb. 3 beispielsweise aus glatten
Platten lz bestehen können, wobei wegen. der Zusammensetzung des gezeichneten: Wärmeaustauschers
in Höhe, Breite und: Tiefe aus mehreren Würfeln noch [)-Eisen p eingeschaltet sind,
die' einerseits zur Auflagerung und Verstärkung dienen und andererseits Öffnungen
zum Einführen von Rußbläsern enthalten. -Durch die mittels der Erfindung geschaffene
Unabhängigkeit hinsichtlich .der Formgebung und Anordnung der beiderseitigen Rippenbesätze
wird schließlich noch der Vorteil geschaffen, daß man (unter Zuhilfenahme weiterer
Modelle) auch auf einer Seite, beispielsweise auf der Gasseite, ungleich geformte
und angeordnete Rippen anbringen kann. Es besteht z. B. die Möglichkeit, bei mehreren
in der Gasrichtung aüfeinanderfolgenden Würfeln im ersten Würfel wegen der hohen
Gastemperatur Platten mit niedriger oder in großem Abstan.de angeordneten Gasrippen,
im zweiten Würfel höhere oder enger gestellte Rippen vorzusehen und in dien nachfolgenden
Würfeln fortschreitend größere Heizflächen- anzuordnen, ohne daß die Ausbildung
der Luftseite dadurch beeinflußt wird..