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Stufenrohrbesatz, insbesondere für Winderhitzer Die Erfindung betrifft
einen Stufenrohrbesatz, insbesondere für Winderhitzer, die aus feuerfesten Steinen,
welche abwechselnd von heißen Gasen und von dem zu erhitzenden Wind durchströmt
werden, bestehen, wobei die heißen Gase die feuerfesten Steine aufheizen, welche
anschließend ihre Wärme an den zu erhitzenden Wind abgeben. Bei einer bekannten
Ausführungsform werden übereinanderliegende Elemente verwendet, welche Löcher oder
Kanäle für den Durchtritt der Gase enthalten, deren Zahl von unten nach oben, d.
h. von den Zonen geringerer Temperatur zu den Zonen höherer Temperatur abnimmt,
während gleichzeitig ihr Durchmesser zunimmt. Dieser Besatz enthält somit Elemente
mit einer kleinen Zahl von Löchern großen Durchmessers in seinen oberen Lagen und
in seinen unteren Lagen Elemente mit einer großen Zahl von kleinen Löchern.
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Diese Bauart weist eine Reihe von erheblichen Nachteilen auf, insbesondere
verstopft sich der untere Teil des Besatzes infolge des geringen Durchmessers der
Löcher leicht. Ferner ist die Reinigung infolge des kleinen Durchmessers der unteren
Löcher schwierig und häufig sogar unmöglich.
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Um diesen Übelständen abzuhelfen, hat man bereits daran .gedacht,
Stufernrahrbesätze mit abgestuften Abschnitten herzustellen, bei welchen die Zahl
der Löcher oder Kanäle von unten bis oben konstant ist, wobei der Außendurchmesser
der
einzelnen Stufenrohrsteine ebenfalls konstant ist, während der
Durchmesser der Löcher oder Kanäle von den Zonen hoher Temperatur zu den Zonen tiefer
Temperatur, d. h. von oben nach unten zunimmt.
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Die Erfindung hat eine Verbesserung dieser Bauart zum Gegenstand und
ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal so ausgebildet ist, daß
seine lichte Weite in jedem Abschnitt von unten nach oben steti& abnimmt und
beim Übergang von einem Abschnitt zu dem nächst höheren unter Bildung scharfer Kanten
wieder sprunghaft zunimmt. Diese Ausbildung bewirkt insbesondere die selbsttätige
Entstehung einer Wirbelbewegung in dem Kanal, und zwar bei sämtlichen Strömungsgeschwindigkeiten,
selbst bei den ganz langsamen, wodurch der Wärmeaustausch verbessert und damit die
Wärmekapazität des Besatzes vergrößert wird.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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Fig.i zeigt einen Stufenrohrbesatz ,bekannter Bauart; Fig. 2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Stufenrohrbesatz; Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei
welcher die Bohrung der Einzelsteine mit der Achse des gesamten Besatzes einen gewissen
Winkel bildet; Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 3 dargestellten Bauart.
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Bei der bekannten Bauart der Fig. i besteht der Stufenrohrbesatz aus
einzelnen Steinen 2a, 2b, 2c, 2d usw., welche alle den gleichen AußendurchmesserD
haben, während die lichte Weite ihrer Bohrung dl, d2, usw. von unten nach oben abnimmt,
während die Wandstärke e1, e2 in gleicher Weise zunimmt.
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Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäß verbesserten Stufenrohrbesatz.
Dieser besteht ebenfalls aus einzelnen Steinen 3" 3b, 3" 3d usw. Die Bohrung
dieser Steine ist jedoch nicht zylindrisch, wie bei dem Beispiel der Fig. i, sondern
konisch, und zwar derart, daß sich der größere Durchmesser der Bohrung auf der Seite
der niedrigeren Temperaturen befindet. Die Bohrungen zweier aufeinanderfolgender
Steine, z. B. der Steine 3b und 3, oder der Steine 3d und 3" gehen stetig ineinander
über, während beim Übergang z. B. von dem Stein 3a zu dem Stein 3b oder von dem
Stein 3d usw. eine Kröpfung 4 entsteht, welche die selbsttätige Entstehung einer
turbulenten Bewegung in dem Kanal hervorruft.
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Dieser erfindungsgemäße Stufenrohrbesatz weist gegenüber der auf Fig.
i dargestellten Bauart insbesondere den Vorzug auf, daß in allen Lagen die feuerfeste
Masse des Rohrbesatzes aufs beste ausgenutzt wird, weil die turbulente Bewegung
den Wärmeaustausch verbessert. Die Wirbelbewegung entsteht bei allen Strömungsgeschwindigkeiten,
auch bei den allerkleinsten selbsttätig.
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Die Zunahme des Querschnitts in den Einzelabschnitten in der Richtung
von oben nach unten verhindert die Verstopfung der unteren Zonen durch Staub und
durch etwa von der Zerstörung der heißeren Zonen herrührende Überreste. Die auf
der Oberfläche des Besatzes auftretende turbulente Bewegung verhindert die Ablagerung
von Schlackenstaub.
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Man kann erforderlichenfalls die oberste Lage erneuern, ohne daß die
Gefahr einer Verstopfung des unteren Teils durch durch die Kanäle fallende Bruchstücke
besteht.
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Der in Fig. 3 dargestellte Stufenrohrbesatz besteht ebenfalls aus
einzelnen Steinen 5a, 5b, 5c, 5d
usw., welche ebenfalls eine konische Bohrung
besitzen. Während jedoch bei der Ausführungsform der Fig. 2 alle konischen Bohrungen
zu der Achse des gesamten Besatzes gleichachsig waren, sind hier die Achsen der
einzelnen Bohrungen gegen die Gesamtachse geneigt. Diese Neigung wechselt bei dem
Übergang von einem Stein zu dem nächsten. So ist z. B. die Achse 6b der Bohrung
des Steines 5b gegen die Achse des gesamten Belages 7 entgegengesetzt geneigt, wie
die Achse 6, der Bohrung des Steines 5,. Die konischen Bohrungen sind ebenfalls
so gerichtet, daß sich der größere Durchmesser auf der Seite der niedrigeren Temperatur
befindet. Ferner erzeugt die Aufeinanderfolge der konischen Bohrungen Kröpfungen
8, 9, io usw., welche eine turbulente Bewegung erzeugen. Dieser Stufenrohrbelag
weist die gleichen Vorteile wie der in Fig. 2 gezeigte auf, wobei durch die wechselnde
Schräglage der konischen Bohrungen gegenüber der Achse des gesamten Besatzes eine
wellenförmige Bewegung der Gase erzeugt wird.
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Der Stufenrohrbesatz der Fig.4 besteht ebenfalls aus einzelnen Steinen
iia, IIb, 11c IId USW-,
welche eine konische Bohrung aufweisen. Wie aus der
Figur ,hervorgeht, liegt die Achse 13, der konischen Bohrung des Steines i i" schräg-
zu der allgemeinen Achse 12 des Besatzes, während die Achse der konischen Bohrung
des darauffolgenden Steines IIb gleichachsig zu der Achse i2 ist, worauf die Achse
13, der Bohrung des Steines ii, wieder gegen die allgemeine Achse 12 geneigt ist,
und zwar entgegengesetzt wie die Achse z3a der Bohrung des Steines iia. Auf den
Stein ii, folgt wieder ein Stein IId, dessen Bohrung gleichachsig zu der allgemeinen
Achse i2 des Besatzes liegt. Durch diese Anordnung wird den Gasen eine schraubenlinienförmige
Bewegung erteilt. Ferner entstehen wieder Kröpfungen 14, 15, 16 usw., welche eine
turbulente Bewegung aufrechterhalten.