DE962890C - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

• Wärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sieh auf einen Wärmeaustauscher für Gase mit mindestens zwei miteinander verbundenen Wärmeaustauiscblkammern. Jede Wärmeaustauschkamimer hat dabei Verrichtungen für den Ein- und Austritt eines auifsteigenden Gases und den Ein- und Austritt esines feinverteilten, herabfallenden Wärineübertragungsmittels. Das Wärmeübertragungsmittel wird ,beim Durchlauf durch die erste Kammer von einem diese Kammer du-rc`hsträmenden heißen Gas erhitzt und überträgt dann heim Duschlauf durch die zweite Kammer seine Wärme auf das die zweite Kammer durchströmende andere kühle Gas. Mit solchen Wärmeaustawschern kann man z. B. dlle aus MetallschmeIzöfen abziehenden heißen Verbrennungsgase zur Vorheizung der Verbrennungsluft der Öfen ausnutzen und damit erhebliche Heizenergie sparen.
• Solche Wärmeaustauscher sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. Besondere Schwierigkeiten machen dabei die Auswahl des WärmeübertragungSmittels, seine Verteilung in den Austauschkammern, der Verschluß zwischen den beiden Austauschkammern und der Aufbau der beiden Au.stawsc'hkammern selbst. Das Wärmeübertragung,smittel soll gegenüber dien Gasen, mit denen es in Berührung kommt, ein hohes Wärmespeichervermögen besitzen. Man hat dazu bisher häufig feinstlörnngen Sand benutzt, der nach diem Fall durch die erste Kammer an ihrem Boden gesammelt und durch die Bii@udung einer Trennsohicht ebenfalls in Verbindung mit einem mechanischen Verschluß die beiden Austauschkammern voneinander trennte. Da Sandschidhten allein nicht genug gasdicht sind, mußte man sie durch komplizierte me chanisclie Gasschleusen ergänzen, um einen unerwünschten Austausch der Gase zwischen den beiden Kammern zu verhindern. Solche Schleusen sind kostspielig und erfordern eine besondere Wartung, da sie ständig großer Hitze ausgesetzt sind und sich rasch abnutzen.
• Zur gleichmäßigen Erwärmung des aufsteigenden Gases muß man das Wärmeübertragungsmittel glieichmäßiig über den ganzen Querschnitt des aufsteigenden Gasstroms verteilen. Bei den bekannten Wärmeaustauschern hat man dies durch den Einbau von Pra.llringen in den Fallweg des Wärmeübertragungsmittels zu erreichen versucht. Dabei wird dann aber ein nicht unwesentlicher Teil der Wärme auf die Prallringe übertragen und geht durch Abstrahlung von den Kammerwänden nach außen verloren.
• Es ist auch bekannt, die Austauschkammern durch. Zwi!sclienwändie@ in Stockwerke aufzuteilen und das Wärmeübertragungsmittel stufenweise durch Löcher in den Boden der Stockwerke herabrieseln zu lassen, während das Gas zickzackförm;ig durcJh_ die einzelnen Stockwerke nach oben geführt wird. Dabei bleibt das Wärmeübertrag.ungsmitte4 aber noch länger als bei den Wärmeaustausühern mit Prallringen in Berührung mit den Kammereinbauten und verliert deshalb einen großen Teil seiner Wärme.
• Die Erfindung beseitigt alle diese Schwierigkeiten dadurch, daß die Wärmeaustauschkamm@ern durch je einen schachtartigen, von Einbauten oder Füllkörpern freien Rauim gebildet und durch einen hydraulischen Verschl-uß mit nachgeschaltetem Verteiler verbunden sind, dem das über die ganze Höhe der ersten Kammer frei. herabsdhwebende, bei der höheren Temperatur in der ersten Kammer verflüssigte @@'ärmeübertragungsmittel zufließt. während das untere Ende der zweiten Kamm:r über eine Abzugs- und Zerkleinerungsvorrichtung und einen. Förderer mit einer Aufgabe- und Verteilervorrichtung am oberen Ende der ersten Kammer verbunden ist.
• Hydraulische Verschlüsse sind absolut gasdicht, so daß sich ein besonderer mechanischer Verschluß mit einer Gasschleuse zwischen dien beiden Austauschkammern erübrigt. Der Aufbau des Wärmeaustauseliers wird dad:urcli sehr einfach. Der hydraulische Verschluß arbeitet selbsttätig und ]xdarf keiner l:.esondenen Steuerung oder Bedienung. Er. erl.aubt außerdem den Wärmeaustausch zwischen Gasen unterschiedlicher chemischer Zusa.ininen.setzung ohne die Gefahr einer unerwünscht; n Mischung oder Reaktion. Infolge des frei scb-,vebend@en Fall: des Wärmneaustausch,mittels in den 1-,#eid@eii KariimcriiüberdieganzeKaminerhöhehommt es zu einer intensiven und gleichmäßigen Erwärmung des Gasstroms über seinen ganzen Querschnitt ohne Wärmeverluste durch die Kamin,erwänd.-. nach außen. Die Fallgeschwindigkeit des Wärmeaustauschmitte-ls kann man in beiden Kammern durch die Gasgeschwindigkeit regeln. Dadurch hat man es auch in der Hand, d.aß sich daWärmeübertragungsmittel in der ersten Kammer mit Sicherheit verflüssigt und in der zweiten Kammer auf jeden Fall wieder verfestigt. Am Einlauf beider @,@ ärmeaustausclikammern sorgen Verteiler für die gleichmäßige Verteilung des Wärmeaustau:schmittels über den Kammerquerschnitt.
• Die bei der Erfindung angewandte Fördervorrichtung zur Rückführung des Wärmeaustauschmittels von der unteren zur oberen Kammer ist an sieh bekannt. Sie wurde jedoch bisher noch nicht in Verbindung mit einem selbsttätigen hydrautis:chen Verschluß und mit einem sich bei höherer Temperatur verflüssigten N#'ärmeübertragungsmittel benutzt. Durch die Vereinigung dieser beiden Merkmale in Verbindung mit den von Einbauten oder Füllkörpern freien Wärm,eau,stati,s likammern ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau für den Wärmeaustauscher, der weitgehend selbsttätig arbeiten kann.
• Die Zeichnung bringt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Im Schacht r liegen dabei die heilen Wärmeaustau.schkammern 2 und 3 senkrecli t üLereinander. In der oberem Kammer 2 wird durch die Leitung i 5 das heiße Gas zu- und durch die Leitung 16 abgeführt, In der unteren Kammer 3 erfolgt die Zuführung des anderem kühlen Gase: durch die Leitung 20 und die Abführung durch. die Leitung 21. Am Kopf der obene.n Austauschkammer 2 folgt auf eine Beschickungsvorrichtung 4 mit einem Schleusenraum 5 für das Wärmeübertragungsmittel ein Trichter 6 mit einer Verteilerplatte 14, die das an dieser Stelle noch festepulverförmige Wärmeaustauschmittel gleichmäßig über den Querschnitt der Kammer 2 verteilt, durch dis es dann frei schwebend gegen den von unten nach oben aufsteigenden heißen Gasstrom fällt, sich dabei erhitzt und verflüssigt und schließlich am Do.d,n 7 in einer Schale 2s sammelt. Durch das Eintauchen des Bodens 7 in die Flüssigkeit in der Scbal-e24 lent:tlit ein gasdi;liter liydrati-l.isdier Verschluß.
• Die über den Rand der Schale 24. laufende Fliisigk°it wird über einen Trichter 8 auf einen Z"erteiler i8, z. B. eine Prallplatte, ge@l:;itet und regnet von dort, gleichmäßig über den Querschnitt der Kammer 3 verteilt, nach unten, überträgt dabei ihre Wärme auf das von unten nach oben steigende kühle Gas, wobei es sich wieder verfestigt. Das, verfestigte @@'ärmeübertragungsniittel wird in der Vorrichtung i9 am Boden der Austau-schkaminer 3 gesammelt. Die Vorrichtung i9 besteht aus einer Zerkleinerungsvorrichtung für etwa bei der Verfestigung entstandene größere Partikel und Kluinpen. Mit einer Fördervorrichtung 22, z. B. einer Eimerkette, wird das zu einer pulverförmigen '.Masse zerkleinerte Wärmeübertragu.ngamittel dann wieder n@aöh oben zum Kopf der Austauschkammer 2 transportiert.

Claims (1)

1. .PATENTANSPRUCH: Wärme austawscher mit mindestens zwei. miteinander verbundenen Wärmeaustauschkammern, wovon jede Kammer V arrichtunge,n für den Ein- und Austritt eines aufsteigenden Gases und den Ein- und Austritt eines feinv°rteilten, herabfallenden Wärmeübertragungsmitte ls hat, wobei die Wärme in der einen Kammer von dein einen Gas auf das Wärmeübertragungsmittel und in der anderen von dem Wärmeübertragungsmittel auf das andere Gas übertragen wird., dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustausühkammern (2, 3) durch je ,°inen sdhachtartigen,, von Einbauten oder Füllkörpern freien Raum gebildet und durch einen hydraulischen Verschluß (24) mit nachgeschaltetem Verteiler (18) verbunden sind, dem das über die ganze Höhe der ersten Kammer (2) frei herabschwebende, bei der höheren Tempel ratur in der ersten Kammer verflüsssgte Wärmeübertragungsmittel zufließt, wähnend das untere Ende der zweiten Kammer (3) über .?in-,- Abzug- und Zerkleinerungsvorrichtung (19) und einen Förderer (22) mit einer Aufgabe- und Vertieilervorrichtung (4., 5, 6, 14) am oberen Ende der ersten Kammer verbunden ist. In Betracht gezogene Drucks;chri.ften: Deutsche Nr. 102 359, 395 973, 495 254, 535 535, 571 168, 274 010; USA.-Patentschriften Nr. 2 432 962, 2 320 318, 2 309 034; britische Patentschriften Nr. 11 774 vom Jahre 1913, 629 298; französische Patentschriften Nr. 833 757,913 568.