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Rekuperator für Gaserzeugungsöfen und andere Industrieöfen Die für
die Erzeugung von 'Stadtgas aus Steinkohle hauptsächlich angewendete Ofenbauart
ist der unterbrochen betriebene, senkrechte Kammerofen, der unter Anwendung von
Reküperatoren mit gleichbleibender Zugrichtung beheizt wird. Als Rekuperatorbauart
hat sich hierbei der sogenannte Röhrenrekuperator bestens bewährt, der an einer
Stirnseite des Kammersatzes im Ofenkörper eingebaut ist und sich über die Höhe der
Kammern oder über die ganze Höhe des Ofens erstreckt.
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Dieser Rekuperator besteht aus Reihen waagerechter, übereinanderliegender
Kanäle, wobei diese Reihen aus hintereinanderstehenden, senkrechten Einzelkanälen
gebildet werden. Durch die senkrechten Kanäle strömt üblicherweise das Abgas von
oben nach "unten, durch die waagerechten Kanäle das vorzuwärmende `Strömungsmittel,
z. B. die Verbrennungsluft, im Zickzackweg von unten nach oben. Die Länge der waagerechten
Kanäle entspricht dabei der Länge der Reihen der senkrechten Kanäle.
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Die Kanäle werden aus einzelnen, im Querschnitt viereckigen, länglichen,
dünnwandigen Hohlstein°2n (Kanalsteinen) gebildet. Die Hohlsteine werden dabei so
aufeinandergestellt und nebeneinander verlegt, daß die Fugen des einen Reihensatzes
von den Flächen der Hohlsteine des nebenliegenden Reihensatzes abgedeckt sind. Die
Vorteile dieses
Rekuperators liegen in der so erzielten fugenverdeckten
Doppelwand für den Wärmedurchgang, die bei geringer Wandstärke einen guten Wärmeübergang
von einem Strömungsmittel auf das andere ermöglicht.
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Bei dieser Bauart des Rekuperafiors liegen die für die Strömungsumlenkung
dienendenUmführungskanäle für das die waagerechten Kanalreihen durch.-strömende
Mittel außerhalb der Wärmedurchgangswand. Strömen z. B. in deii senkrechten Kanälen
die Abgase, in den waagerechten Kanälen im Zickzackweg die Luft, so werden die außerhalb
der-Enden der waagerechten Kanäle liegenden Umführungskanäle von der Wärmeübertragung
der Rekuperatorwand nicht mehr betroffen. Vielmehr berührt die Luft, sobald sie
in die Umführungskanäle einströmt, unbeheizte Flächen und kühlt sich dabei ab. Würde
umgekehrt das Abgas in den waagerechten Kanälen im Zickzackweg abwärts und die Luft
in dien senkrechten Kanälen aufwärts strömen, so werden zwar die Umführungskanäle
von den heißen Abgasen durchströmt, jedoch können diese Wandflächen nicht mehr zum
Wärmeaustausch dienen, da die Luft die Rückseite dieser Wandteile nicht bestreicht.
Diese Flächen bleiben somit für die Wärmeübertragung ungenutzt.
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Üblicherweise strömt das Abgas in den senkrechten Kanälen abwärts,
die Luft in den waagerechten Kanälen aufwärts. Bei der erläuterten Rekuperatorbauweise
erleidet ,somit die Luft eine Ver-. minderung ihrer Erwärmung. Dazu kommt noch,
daß die zur Herabminderung des- Strömungswiderstandes erfolgende Zusammenfassung
mehrerer waagerechter Kanäle zu einem Strömungsfeld bei der Zugumkehr keine gleichmäßige
Einströmung der aus einem waagerechten Feld ausgetretenen Luft in das darüberliegende,mit
entgegengesetzter Strömungsrichtung arbeitende Feld bietet. Infolge des Auftriebes
werden einzelne Kanäle eines Strömungsfeldes vom strömenden Stoff mehr erfüllt als
andere. Dies wirkt sich auf die Wärmeübertragung ungünstig aus. Auch leidet aus
dem gleichen Grunde die Temperaturerhöhung des zu erwärmenden Strömungsmittels.
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Die Erfindung behebt diese Nachbeile. Erreicht wird dies bei einem
Rekuperabor mit in senkrechten Reihen hintereinandersbehienden und zwischen-diesen
Reihen übereinanderliegenden, in vom dem 'Strömungsmittel nacheinander beaufschlagteniStrömungsfeldern
zusammengefaßten waagerechten Kanälen erfindungsgemäß dadurch, daß die Kanäle eines
Strömungsfeldes an ihren Enden in abgestuften Längen an einem für zwei benachbarte
'Strömungsfelder gemeinsamen und innerhalb der durch die senkrechten Kanäle gebildeten
Länge des Rekuperators liegenden Übergangsraum für das'Stsömungsmittel von einem
(Strömungsfeld in das andere angeschlossen sind. Die Kanäle des einzelnen Strömungsfeldes
werden dabei zweckmäßig von der Mitte des jeweiligen Übergangsraumes aus nach oben
und unten in zunehmender Lage abgestuft.
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Ein solcher Rekuperator besitzt eine Zwangsführung des Strömungsmittels
in den Strömungsfeldern .und fuhrt- das 'Strömungsmittel durch die abgestuften Längen
der Kanäle zu dem innerhalb der Länge des Rekuperators liegenden übergangsraum an
alle Wandteile der vom Abgasstrom voll bestrichenen Rekuperaborwandfläehen.
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Der Übergangsraum für das Strömungsmittel wird durch öffnungen am
Boden und in der Decke der das Kanalende bildenden Hohlsteine leergestellt. Dazu
kann die Decke und der Boden des einzelnen Hohlsteines auf eine Teillänge oder über
dessen ganze Länge abgenommen werden. Die dabei entstehenden öffnungen bilden die
Verbindung des einen Kanals zu dem darüber- und dem darunterliegenden Kanal. In
dem gleichen 'Strömungsfeld kann eine beliebige Anzahl waagerechter Kanäle zusammengefaßt
werden.
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Bei diesen Hohlsteinausbildungen bleibt die Wärmedurchgangswand als
fugenüberdeckte Doppelwand bestehen. Die öffnungen in den Hohlsteinen an den Enden
der waagerechten Kanäle können bereits bei der Steinanfertigung vorgesehen, sie
können aber auch auf der Baustelle durch Aushacken der Boden- und Deckenteile hergestellt
werden.
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Der erfindungsgemäße Rekuperabor ist nicht auf Öfen für die Stadtgaserzeugung
beschränkt, obwohl er dort eine besonders zweckmäßige Anwendung findet. Dieser Rekuperabar
kann auch bei Industrieöfen jeder Art angewendet werden.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Rekuperabors nach
der Erfindung dar.
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Fig. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch die waagerechten Kanäle
des Rekuperatars, Fig. z ein waagerechter 'Schnitt durch den Rekuperator nach der
Line.a-b der Fig. i.
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Die senkrechten Kanäle i sind in Reihen z hintereinanderliegend angeordnet.
Zwischen den Reihen a liegen die waagerechten Kanäle 3 übereinander. Alle Kanäle
werden durch Hohlsteine, auch Kastensteine ,oder Kanalsteine genannt, gebildet.
q. ist ein Hohlstein für die senkrechten Kanäle, 5 ;ein Hohlstein für die waagerechten
Kanäle. Alle Hohlsteine können gleichen Querschnitt besitzen; sie können aber auch
im Querschnitt unterschiedlich sein. Diese Hohlsteine werden so versetzt zueinander,
in der Waagerechten nebeneinander verlegt, in der Senkrechten aufeinandergestellt,
daß die Fugen einer Hohlsteinwand durch die Flächen der Hohlsteine .der nebenstehenden
Kanalwand abgedeckt sind.
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Die Endhohlsteine der Kanäle 3, das sind z. B. an der Umkehrstelle
z i die Hahlsteine 6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13 und 14, sind am Boden oder an
der Decke oder an beiden Stellen ausgeklinkt. Es sind also am Boden und @ an der
Decke Verbindungen zu 'den darunter- oder darüberliegenden waagerechten Kanälen
geschaffen. Die Verbindungsöffnungen 15, 16, 17 und 18 sind in ihrer Länge
gestaffelt. An dieser Stelle bilden zuerst zwei der Kanäle 3 ein Strömungsfeld.
Nach Zugumkehr ist das Strömungsfeld auf drei Kanäle erweitert. Die Verbindungsöffnungen
15, 16, 17 und 18 bilden die Umlenkkanäle für das Strömungsmittel
in den
waagerechten Kanälen 3. Solche Umlenkstellen mit sinngemäß
gleichen Ausbildungen hat der dargestellte Rekuperator noch bei i 9 und 20.
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Die Umleilkstellen i9, 2o und 21 liegen innerhalb der durch die Länge
der Reihen 2 gegebenen, Längenausdehnung 22 des Rekuperators. Die Luft strömt bei
23 in zwei übereinanderliegende waagerechte Kanäle -ein, wird bei --i umgelenkt
und auf drei Kanäle verteilt. Bei i 9 wird die aus drei Kanälen kommende Luft wieder
umgelenkt und auf vier Kanäle verteilt. Bei 2o .erfolgt nochmals eine Umlenkung
und eine Verteilung auf fünf Kanäle 3. Die Vermehrung der jeweiligen Kanäle der
Strömungsfelder ermöglicht es, eine gleichmäßige Strömung der immer heißer werdenden
Luft herbeizuführen. Bei 24 strömt die erhitzte Luft aus dem Rekuperator aus. Die
Abgase treten bei 25 in die senkrechten Kanäle 1 und verlassen diese an ihrem unteren
Ende 26.