DE934246C - Gitterwerk fuer Regeneratoren - Google Patents

Gitterwerk fuer Regeneratoren

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DE934246C
DE934246C DEL5722D DEL0005722D DE934246C DE 934246 C DE934246 C DE 934246C DE L5722 D DEL5722 D DE L5722D DE L0005722 D DEL0005722 D DE L0005722D DE 934246 C DE934246 C DE 934246C
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stone
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stones
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DEL5722D
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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
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Description

  • Gitterwerk für Regeneratoren Gegenstand der Erfindung ist ein Gitterwerk für Regeneratoren, das aus aufeinandergestapelten Reihen senkrecht zueinanderliegender Gittersteine besteht, die von oben bis unten durchgehende Schächte für Wind oder Gas bilden. Diese Gitterwerke werden bekanntlich aus Normalsteinen oder Knüppeln hergestellt. Diese müssen hierbei immer solche Abmessungen haben, daß sie in den unteren Steinlagen eine genügende Standfestigkeit besitzen, um das darüber aufgebaute Gitterwerk zu tragen.» Nun ist es erwünscht, in den unteren Lagen zwecks Aufnahme der dort geringeren Wärme Steine mit möglichst dünnen Wandungen einzubauen, andererseits aber auch eine genügende Wärmeaustauschfläche zu erzielen. Bei einer bekannten Winderhitzeranlage mit kreuzweise übereinandergeschichteten Kanalsteinen dieser Art sind die Steine als Sondersteine ausgebildet und außerdem mit Füßen versehen, so daß insgesamt ihre Herstellung sehr teuer und damit unwirtschaftlich ist. Im übrigen nehmen dabei auch die Innenflächen der Kanalsteine an der Wärmeübertragung teil.
  • Um nun diese Nachteile zu beheben, hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, möglichst gleichmäßige Temperaturverhältnisse auf dem ganzen, am Wärmeaustausch beteiligten Teil der Steinmasse zu schaffen; hierzu soll der Temperaturabfall von der Wandaußentemperatur des Steines zum Inneren möglichst gering sein was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß der Gitterstein an Stelle des am Wärmeaustausch nicht oder nur unvollkommen teilnehmenden Kernes einen für Gas und Wind praktisch unzulänglichen Hohlraum aufweist.
  • Nach den allgemeinen Gesetzen des Wärmedurchganges tritt beim Übergang der Wärme von einer Wandung auf ein anderes Medium ein Temperatursprung auf. Dieser Sprung erfolgt in einem Hohlstein zwischen der Innenoberfläche und dem den Hohlraum füllenden Medium, z. B. Luft. Hierdurch wird bewirkt, daß der Temperaturabfall innerhalb der Wandstärke des Hohlsteines geringer als in einer der Wandstärke des Hohlsteines entsprechenden Randzone des Vollsteines wird, so daß das Wärmeaufnahmevermögen des Hohlsteines größer als das dem Vollstein entsprechende Volumen der Randzone ist.
  • in weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes kann der Hohlraum des Steines auch mit einem anderen Isoliermittel als Luft ausgefüllt sein.
  • Den Betriebsfall vorausgesetzt, daß bei einem Vollstein ein verhältsnismäßig großer Kernteil am Wärmeaustausch nicht oder nur unvollkommen teilnimmt, weil er innerhalb der Umstellzeiten nur geringere Temperaturschwankungen erfährt, tritt vergleichsweise beim Hohlstein noch dadurch eine vorteilhafte Wirkung gegenüber dem Vollstein auf, daß größere Temperaturunterschiede an der inneren Oberfläche eines Hohlsteines als in der an gleicher Stelle wie die Innenoberfläche des Hohlsteines liegenden Trennfläche zwischen dem am Wärmeaustausch wenig beteiligten Kern und den Randzonen eines Vollsteines bestehen, so daß stärkere temperaturausgleichende Wärmeströme zwischen den im Strömungsschatten liegenden Stellen und den günstig beaufschlagten Steinteilen innerhalb der Steinmasse eines Hohlsteines als in den Randzonen eines Vollsteines entstehen. Dies ergibt sich aus der Überlegung, daß die Wärmeverteilung bei einem Hohlstein dem Extremfall zustrebt, bei welchem an der äußeren und an der inneren Oberfläche die gleiche Temperatur herrscht.
  • Bei einem Hohlstein wird daher nicht nur an seiner äußeren Oberfläche sondern auch an seiner inneren Oberfläche eine große Temperaturdifferenz zwischen günstig und wegen der Lage im Strömungsschatten ungünstig beaufschlagten Steinteilen herrschen. Beim Vollstein hingegen strebt der Temperaturverlauf mit rasch abfallender Temperaturkurve der mittleren Steinkerntemperatur zu, so daß an den der inneren Oberfläche eines Hohlsteines entsprechenden Stellen nicht nur geringe Temperaturschwankungen auftreten sondern auch geringe Temperaturdifferenzen zwischen günstig und ungünstig beaufschlagten Stellen des Steines.
  • Würde man den Hohlraum wieder mit zur Beaufschlageng der Medien heranziehen, müßte er zum eigentlichen Schacht eine Verbindungsöffnung aufweisen, die zwar im ersten Augenblick gleichmäßige Temperaturverhältnisse schaffen, sich aber in kürzester Frist auf Grund ihres kleinen Querschnittes mit Schlackenstaub zum Teil zusetzen, dadurch praktisch ihre Bedeutung verlieren und eine dem Voll- bzw. Normalstein gegenüber wirtschaftliche Herstellung solcher Steine verhindern würde.
  • Hierdurch würde wertvolles am Wärmeaustausch teilnehmendes Speichervolumen verlorengehen.
  • Für solche Fälle, bei denen die gleichmäßige Temperaturverteilung in den Randzonen des Steines gegenüber dem Temperaturausgleich zwischen günstig und ungünstig beaufschlagten Steinteilen in den Hintergrund treten kann, kann die temperaturausgleichende Wärmeströmung innerhalb .des Steines erfindungsgemäß dadurch begünstigt werden, daß der Steinhohlraum mit einem Werkstoff ausgefüllt wird, der eine wesentlich höhere Wärmeleitfähigkeit als das Steinmaterial hat. Der gut leitende Kern dient hierbei gewissermaßen als Zentralversorgung für die schlecht beaufschlagten Schattenbereiche von innen her. Die sehr viel höhere Wärmeleitfähigkeit bewirkt einen schnelleren Ausgleich zwischen Bereichen höherer und niedriger Temperatur des Steines.
  • Es ist zwar ein Gitterstein bekannt, bei welchem die ihn kanalartig durchsetzenden Hohlräume mit Eisen, also einem Werkstoff von wesentlich höherer Wärmeleitfähigkeit als der Stein selbst gefüllt sind; hierbei dient jedoch die Kopffläche der Steine als Heizfläche, so daß Zweck, Anordnung und Wirkungsweise anders als nach dem Grundgedanken der Erfindung sind, die sich mit einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Steine nicht befaßt.
  • Bei einem anderen bekannten Gitterstein dient eine axiale runde Bohrung zur Aufnahme des Tragsteines; sie wird also mit einem Werkstoff ausgefüllt, der sich in bezug auf Wärmeaufnahme und -abgabe ebenso verhält, wie der eigentliche Gitterstein, also nicht anders zu beurteilen ist als der praktisch am Wärmeaustausch nicht teilnehmende, sogenannte »kalte Kern« des Steines.
  • Ein älterer, nicht zum vorbekannten Stande der Technik gehörender Vorschlag, der sich aber in grundlegender Abweichung von der Erfindung eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Steines an sich zum Ziele gesetzt hat, um das Eindringen der Wärme bis in den Kern hinein zu ermöglichen, geht dahin, zwischen die Steine beim Zusammenbau Formkörper aus wärmeleitenden Metallverbindungen in Nuten oder Aussparungen der Gittersteine einzulegen, wobei die Einlagern aber, abgesehen von ihrer der Erfindung gegenüber ganz anderen örtlichen Anbringung am Stein natürlich dem angegebenen Zweck entsprechend, so bemessen sein müssen, daß sie zusammen mit den reinen feuerfesten Teilen des Steines einen vollen Stein ergeben. Im Gegensatz hierzu wird bei der Ausfüllung des Hohlraumes mit einem gut leitenden Stoff ebenfalls ein Ausgleich zwischen gut und schlecht versorgten Randzonen des Steines vermittelt. Die Gittersteine nach der Erfindung können in ihrem Inneren an Stelle eines einzigen Hohlraumes, dessen Größe fallweise den im Gitterwerk herrschenden Temperaturen angepaßt wird, auch mehrere sich in der Steinlängsrichtung erstreckende Hohlräume aufweisen. Diese Hohlräume können an den Enden geschlossen sein. Es ist aber im Rahmen des Erfindungsgedankens auch möglich, sie in den einzelnen Steinen so anzuordnen, daß sie mit ihren Enden in die Hohlräume der sich stirnseitig anschließenden Steine münden. Die Hohlräume können beliebige Form haben. Zweckmäßigerweise erhalten sie einen runden oder elliptischen Querschnitt, damit der Stein seine Tragfähigkeit behält.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • Fig. i zeigt einen Teil eines Gitterwerkes in schaubildlicher Darstellung, bei dem die oberen drei Lagen aus Knüppeln a bekannter Form und die unteren vier Lagen aus Hohlknüppeln b nach der Erfindung gebildet sind: Diese Knüppel b weisen, wie in Fig. 2 a noch im einzelnen veranschaulicht, einen größeren zylindrischen Hohlraum c auf, durch dessen Achse bei den vordersten Knüppeln fein aufrechter Schnitt geführt ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 b sind in dem Knüppel b' drei entsprechend kleinere zylindrische Hohlräume c' vorgesehen, während die Knüppel b" bzw. b"' nach Fig. 2 c und 2 d einen im Querschnitt etwa kleeblattartigen bzw. länglichen Hohlraum c" bzw. c... enthalten.
  • Fig. 3 zeigt einen Knüppel b. gemäß Fig. 2 a, dessen Hohlraum mit einer Auskleidung d von sehr hoher Wärmeleitfähigkeit versehen ist. Den Werkstoff dieser Auskleidung wird man zweckmäßig so wählen, daß er die gleiche bzw. annähernd dieselbe Ausdehnung bzw. Zusammenziehung aufweist wie der die Auskleidung umgebende Stein.
  • Man wird also einen Füllstoff aus Metallen, wie Eisen, Aluminium u. dgl., die bei sehr hoher Wärmeleitfähigkeit eine höhere Ausdehnung als der Stein haben, mit einem Zusatzstoff, beispielsweise Ton, versetzen.
  • Die Steine bi bzw. b2 nach Fig. 4 bzw. 5 sind, wie die aufrechten Längsschnitte durch die Steine zeigen, mit je zwei bzw. einem stirnseitig geschlossenen Hohlraum ei bzw. e2 versehen.
  • Diese Ausbildung der Steine hat den Vorteil, daß die zur Auflage, also zum Tragen dienenden Teile jedes Steines, insbesondere seine Enden, massiv sind.
  • Bei dem ebenfalls aufrecht längs geschnitten dargestellten Stein b3 nach Fig. 6 erstreckt sich der Hohlraum e3 über seine ganze Länge, ist also an beiden Stirnseiten offen, so daß demnach bei aneinandergereihten Steinen ein durchgehender Hohlraum ebenso wie bei den Knüppeln f der Fig. i entsteht.
  • Fig. 7 zeigt einen waagerechten Schnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Gitterwerk, der die Verteilung von totem oder nur gering am Wärmeaustausch teilnehmendem Steingewicht g veranschaulicht.
  • Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Steine, vorzugsweise in den unteren Zonen des Gitterwerkes, während in den heißeren Zonen Vollsteine gewählt werden, werden weitere große Vorteile erzielt.
  • Denn da sich die Hohlsteine mit annähernd gleichen Kosten :herstellen lassen wie die Vollsteine, ergibt sich bei Verwendung der Hohlsteine eine Verbilligung infolge des niedrigeren Steingewichtes gegenüber den sonst üblichen Normal-bzw. Knüppelsteinen.
  • Auch kann bei Verwendung der Hohlsteine das gleiche Gitterwerk (Schachtquerschnitt usw.) verwendet werden, wie sich dieses bei Knüppeln bzw. Normalsteinen bewährt hat. Die Standfestigkeit des Gitterwerkes bleibt hierbei gleich.
  • Außerdem können die Hohlsteine nach ihrem Ausbau aus dem Gitterwerk an anderen Stellen - z. B. bei Siemens-Martin-Öfen als Türisoliersteine - vorteilhaft an Stelle von Vollsteinen erneut Verwendung finden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gitterwerk für Regeneratoren, bestehend aus aufeinandcrgestapelten Reihen senkrecht zueinanderliegender Gittersteine, die von oben bis unten durchgehende Schächte für Wind oder Gas bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterstein an Stelle des am Wärmeaustausch nicht oder nur unvollkommen teilnehmenden Kernes einen für Gas und Wind praktisch unzugänglichen Hohlraum aufweist.
  2. 2. Gitterstein nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sein Hohlraum mit einem anderen Isoliermittel als Luft ausgefüllt ist.
  3. 3. Gitterstein nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sein Hohlraum mit einem Werkstoff ausgefüllt ist, der eine wesentlich höhere Wärmeleitfähigkeit als das Steinmaterial hat. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 248 828, 26 504; USA.-Patentschrift Nr. 1 907 7o.
DEL5722D 1937-08-25 1937-08-25 Gitterwerk fuer Regeneratoren Expired DE934246C (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEL5722D DE934246C (de) 1937-08-25 1937-08-25 Gitterwerk fuer Regeneratoren
FR840971D FR840971A (fr) 1937-08-25 1938-07-21 Treillage pour appareils à air chaud, accumulateurs de chaleur, etc.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEL5722D DE934246C (de) 1937-08-25 1937-08-25 Gitterwerk fuer Regeneratoren

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Publication Number Publication Date
DE934246C true DE934246C (de) 1955-10-13

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ID=7256889

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DEL5722D Expired DE934246C (de) 1937-08-25 1937-08-25 Gitterwerk fuer Regeneratoren

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FR (1) FR840971A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1268587B (de) * 1961-04-28 1968-05-22 Still Fa Carl Verfahren zur Ausgitterung von Regeneratorkammern
FR2406176A1 (fr) * 1977-10-11 1979-05-11 Corning Glass Works Modules d'echange thermique

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE248828C (de) *
DE26504C (de) * R. M. DAELEN in Düsseldorf, Hohenzollernstr. 29 Verfahren zur Erhöhung der Wärmeleitungsfähigkeit
US1907170A (en) * 1931-04-20 1933-05-02 Hearn Charles J A Checker brick

Patent Citations (3)

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FR840971A (fr) 1939-05-08

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