DE962437C - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 25. APRIL 1957

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Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit gußeisernen Austauscherelementen in Form von Rippenrohren, wobei das wärmeabgebende Mittel durch und das wärmeaufnehmende Mittel um die Rippenrohre geleitet wird.

Die steigenden Anforderungen, die vornehmlich an die rekuperative Luftvorwärmung gestellt werden, machen es notwendig, Maßnahmen zu treffen, die es gestatten, die bekannten Vorzüge gußeiserner Wärmeaustauscherelemente auch in den hohen Temperaturbereichen von wärmeabgebendem und wärmeaufnehmendem Medium auszunutzen. Die besondere Problematik ist darin zu sehen, daß das wärmeabgebende Mittel vielfach stark schwefelhaltige Bestandteile' hat und überdies infolge der hohen Temperaturen auch stark verschiedenartige Ausdehnungen innerhalb des gesamten Wärmeaustauschers auftreten. Diese beim Bau von Rekuperatoren zu berücksichtigenden Elemente führten bisher immer wieder zu Schwierigkeiten, insbesondere in bezug auf die Abdichtung der einzelnen Elemente untereinander, so daß Betriebsstörungen unvermeidlich waren.

Es ist zwar bereits an sich bekannt, die Austauscherelemente einzeln über Dehnungsausgleieher mit einer Stirnplatte und ferner die Stirnplatte des Wärmeaustauschers federnd mit dem. Mantel desselben zu verbinden. Im ersteren Falle

müssen die Dehnungsausgleicher die gesamte Ausdehnung des einzelnen Austauscherelementes aufnehmen. Im zweiten.Fall muß die federnde Befestigung der Stirnplatte die Ausdehnung des gesamten Austauscherblockes aufnehmen.

Nach der Erfindung sollen vor allem die Schwierigkeiten hinsichtlich einer einwandfreien Abdichtung der einzelnen Elemente des Wärmeaustauschers untereinander bzw. gegenüber dem Raum höheren

ίο Druckes beseitigt werden. Sie besteht darin, daß die zu einem Block zusammengefaßten Rippenrohre einzeln über Dehnungsausgleidher mit einer kräftigen hitzebeständigen Stirnplatte, vorzugsweise durch Schweißen verbunden sind, wobei diese Stirnplatte ihrerseits wiederum durch dehnungsfähige Bauelemente mit der den Block umgebenden Außenhülle verbunden ist. Der Dehnungsausgleioher eines jeden Rippenrohres hat die Aufgabe, die ungleich auftretenden Längenausdehnungen der ein-

äo zelnen Rohre untereinander, welche infolge unterschiedlicher Legierungen nach längerer Betriebszeit auftreten, auszugleichen, während die dehnungsfähige Verbindung zwischen Stirnplatte und Ummantelung die Aufgabe hat, Ausdehnungen des

as gesamten Rippenrohrblocks gegenüber der Ummantelung, die durch Beheizung während des Betriebes auftreten, aufzunehmen.

Erfindungsgemäß befindet sich nun die Stirnplatte auf der Eintrittsseite für das wärmeabgebende Medium. An dieser Stelle sind die Enden der Rippenrohre durch aus hochwertigem Material bestehende, bis über die Ebene der Stirnplatte hinausreichende Eintrittsdüsen verlängert, um einerseits einen genügenden Schutz für die Dehnungsausgleicher gegen direkte Anstrahlung und andererseits um einen Schutz gegen zu starken Verschleiß der Rohreinmündung mit Rücksicht auf die Reinigung mittels Sandstrahl oder Kugelregen zu erreichen. Man kann die Eintrittsdüsen natür-

to Hch aus anderen, z. B. keramischen Werkstoffen herstellen, wenn bei dem Reinigungsverfahren für den Wärmeaustauscher keine Zusätze verwendet werden, die einen erhöhten Verschleiß bewirken. Die Dehnungsausgleicher an den Rippenrohrenden

4S sind mit Bedacht nicht nur gegenüber dem wärmeabgebenden Mittel durch die Eintrittsdüsen geschützt, sondern durch ihre Verlegung nach innen, d. h. in den Raum, in dem das wärmeaufnehmende Mittel geführt wird, ständig vom Strom des wärme-

aufnehmenden Mittels umspült. An der Austrittsseite der Rippenrohre sind diese durch aufgeschraubte Chromgußringe abgeschlossen, die ihrerseits mit der Fußplatte, des Wärmeaustauschers " durch Schweißung fest verbunden sind.

Eine ähnliche Lösung ist zwar bekanntgeworden, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, daß die dünne, die Rohre mit der Stirnplatte oder dem Mantel verbindende Federplatte der Wirkung des wärmeabgebenden Mittels in vollem Maße aus-

gesetzt ist, sofern man, wie dieses nach der vorliegenden Erfindung äer Fall sein soll, · die Dehnungsaufnahmeelemente am Eintrittsende für das wärmeabgebende Mittel des Austauscherblocks anordnet. Bei der erwähnten ähnlichen Lösung wird aber die Forderung nach einer geschützten. An-Ordnung keineswegs erfüllt, während nach' der Erfindung die Dehnungselemente der Einwirkung des wärmeabgebenden Mittels entzogen und bewußt der Einwirkung des wärmeaufnehmenden Mittels, vornehmlich in seinem Eintrittsbereich in den Wärmeaustauscher, ausgesetzt sind. Auf diese Weise sind insbesondere unter Druck arbeitende Wärmeaustauscher in ihrer Betriebssicherheit wesentlich verbessert.

An einem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung eVläutert.

Abb. ι zeigt einen rekuperativen Wärmeaustauscher im senkrechten Längsschnitt, während

Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. ι zeigt;

Abb. 3 zeigt eine parallele Ausführungsform zu Abb. ι und

Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie B-B der Abb. 3.

Der Wärmeaustauscher ist durch Rippenrohre 1 mit Außenverrippung gebildet, die zu einem Paket zusammengefaßt sind und längenmäßig aus einer beliebigen Anzahl von Einheiten bestehen können. Das wärmeabgebende Mittel wird durch die Rippenrohre geleitet, während das wärmeaufnehmende Mittel um dieselben geführt wird. Auf der- Eintrittsseite des wärmeabgebenden Mittels sind die Rippenrohre 1 über Dehnungsausgleicher 2 mit einer stabilen Stirnplatte 3 verbunden, die ihrerseits über eine dehnungsfähige Verbindung 4 mit dem Gehäuse bzw. der Ummantelung 5 des Wärmeaustauschers verbunden ist. Die Dehnungsschleifen der Dehnungsausgleicher 2 an den einzelnen Rippenrohren 1 sind gegeneinander versetzt. Gemäß Abb. 3 sind mehrwellige Dehnungsausgleieher 10 verwendet, wobei dann die Wellen bzw. Dehnungsschleifen auch parallel zueinander angeordnet sein können. Als Strahlungsschutz sind gegenüber dem wärmeabgebenden Mittel Eintrittsdüsen 6 vorgesehen. Die Räume zwischen den ein- zelnen Eintrittsdüsen 6 oberhalb der Stirnplatte 3 sind mit einem Füllstoff 7, z. B. Stampfmasse, ausgefüllt. Die Enden an der Gasaustrittsseite der Rippenrohre 1 weisen aufgeschraubte Ringe 8 aus schweißbarem Material auf (z. B. Chromguß), die ihrerseits mit der Fußplatte 9 verschweißt sind, die wiederum mit der Ummantelung 5 verbunden ist. Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist auch die Aneinanderfügung der Rippenrohre 1 zu beliebigen Längen erkennbar. Hier sind erfindungsgemäß Nippel 11 mit Außenrippen verwendet, die zur Verschraubung der Rippenrohrenden miteinander dienen. Diese Verbindungsart hat den Vorzug, daß die verwendeten Rippenrohre 1 weitgehend gleiche Gestalt haben können. Bei 12 kann iao der Rippenrohrkopf ebenfalls ein Gewindeende haben.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Wärmeaustauscher, insbesondere Rippenrohrwärmeaustauscher, bei dem das wärme-

   abgebende Mittel durch und das wärmeaufnehmende Mittel um die Austauscherelemente geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Block zusammengefaßten Austauscherelemente in an sich bekannter Weise einzeln über Dehnungsausgleicher mit einer hitzebeständigen Stirnplatte durch Schweißen verbunden sind, wobei die Stirnplatte auf der Eintrittsseite für das wärmeabgebende Medium angeordnet und ihrerseits ebenfalls in bekannter Weise durch dehnungsfähige Bauelemente mit dem Wärmeaustauschermantel verbunden ist, wobei die Dehnungsausgleicher und dehnungsfähigen Bauelemente im Strom des wärmeaufnehmenden Mittels liegen.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsausgleicher zwischen Austauscherelement und Stirnplatte durch eingesetzte Eintrittsdüsen gegen die Wirkung der eintretenden wärmeabgebenden und/oder Reinigungsmittel geschützt sind.
3. 3. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Austauscherelemente auf der Austrittsseite des wärmeabgebenden Mittels aufgeschraubte Ringe aus schweißfähigem Material aufweisen, die ihrerseits mit der Fußplatte des Austauschers verschweißt sind.
4. 4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche ι bis 3 mit Rippenrohren als Austauscherelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenrohre mittels Gewindenippeln mit Außenrippen zu beliebigen Längen zusammengesetzt sind.
5. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rippenrohre gleiche Gestalt haben und an den Enden Gewindeköpfe aufweisen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 41 206, 546 on,

   859 745; schweizerische Patentschrift Nr. 277 788.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © €09 660/302 10. S6 (609 865 4.57)