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BUNDESREPÜBEIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 3. Mai 1954 Bekanntgemacht am 31. Oktober 1956Registration date: May 3, 1954. Advertised on October 31, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

' 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.'The invention relates to a heat exchanger with cast iron exchanger elements in the form of Finned tubes, the exothermic means through and the heat absorbing means around the Finned tubes is passed.

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.The increasing demands that are primarily placed on recuperative air preheating, make it necessary to take measures that allow the well-known advantages of cast iron Heat exchanger elements also in the high temperature ranges of exothermic and to take advantage of the heat-absorbing medium. the A particular problem is to be seen in the fact that the exothermic agent often contains a lot of sulfur Has constituents and, moreover, also very different ones due to the high temperatures Expansions occur within the entire heat exchanger. This in the construction of recuperators Elements to be considered have always led to difficulties, in particular with regard to the sealing of the individual elements with one another, so that malfunctions are inevitable was.

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 FalleAlthough it is already known per se, the exchanger elements individually via expansion equalizers with an end plate and furthermore the end plate of the heat exchanger resiliently with the Mantle of the same to connect. In the former case

609 66,0ß02609 66.0β02

St 81341 a/17 fSt 81341 a / 17 f

müssen die Dehnungsausgleicher die gesamte Ausdehnung des einzelnen Austauscherelementes aufnehmen. Im zweiten Fall muß die federnde Befesti-the expansion compensators must absorb the entire expansion of the individual exchanger element. In the second case, the resilient fastening

ΐ gung'der;Stirnplatte die Ausdehnung des gesamten , .5 ,Austauscherblockes aufnehmen.
⁰'-'■■■■'·'-Nach der Erfindung sollen vor allem die Schwierigkeiten hinsichtlich einer einwandfreien Abdichtung der einzelnen Elemente des Wärmeaustauschers untereinander bzw. gegenüber dem Raum höherenΐ gung'der; front plate accommodate the expansion of the entire, .5, exchanger block.
⁰ '-' ■■■■ '·' -According to the invention, the difficulties with regard to a perfect sealing of the individual elements of the heat exchanger with one another or with respect to the room are supposed to be higher

ίο Druckes beseitigt werden. Sie besteht darin, daß die zu einem Block zusammengefaßten Rippenrohre einzeln über Dehnungsausgleicher 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 Dehnungsausgleicher eines jeden Rippenrohres hat die Aufgabe, die ungleich auftretenden Längenausdehnungen der einzelnen Rohre untereinander, welche infolge unterschiedlicher Legierungen nach längerer Betriebszeit auftreten, auszugleichen, während die dehnungsfähige Verbindung zwischen Stirnplatte und Ummantelung die Aufgabe hat, Ausdehnungen des^v gesamten Rippenrohrblocks gegenüber der Um-■■■ ^: mantelung, die durch Beheizung während des Betriebes auftreten, aufzunehmen.ίο the pressure can be eliminated. It consists in that the finned tubes combined into a block are individually connected via expansion compensators to a strong, heat-resistant faceplate, preferably by welding, this faceplate in turn being connected to the outer shell surrounding the block by means of expandable components. The expansion joint of each finned tube has the task of the linear expansion equal to occurring of the individual pipes with each other, which occur as a result of different alloys after a longer operating time to compensate, while the extendible connection between the end plate and the casing has the task of expansions of the ^v total finned tube block with respect to the environmental ■■■ ^: sheathing that occurs due to heating during operation must be taken up.

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 natürlieh 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 Rippehrohrenden 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 wärmeaufnehmenden 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.According to the invention, the face plate is now on the entry side for the heat emitting Medium. At this point the ends of the finned tubes are made of high quality material existing inlet nozzles extending beyond the level of the end plate are extended by on the one hand, sufficient protection for the expansion compensators against direct radiation and on the other hand, to protect against excessive wear of the pipe mouth with regard to to achieve cleaning by means of sandblasting or shot rain. You can of course use the inlet nozzles from others, e.g. B. ceramic materials when in the cleaning process for No additives are used in the heat exchanger that cause increased wear. The expansion compensators at the ends of the ribbed pipe are carefully not only compared to the heat emitting Means protected by the inlet nozzles, but by relocating them inward, d. H. into the room in which the heat-absorbing agent is led, constantly by the flow of the heat-absorbing agent Washed around by means. On the exit side of the finned tubes, these are screwed on Cast chrome rings completed, in turn, with the base plate of the heat exchanger are firmly connected by welding.

-55 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 ausgesetzt ist, sofern man, wie dieses nach der vorliegenden Erfindung der Fall sein soll, die Dehnungsäufnähmeelemente am Eintrittsende für das :wäfmeabgebende. 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.-55 A similar solution has become known, but with the essential difference that the thin spring plate connecting the tubes to the face plate or the jacket is fully exposed to the action of the heat-emitting agent, provided that, as in the present invention, the Should be the case, the expansion elements at the entry end for the: heat emitting. Arranges means of the exchanger block. In the case of the similar one mentioned; The solution is - but in no way fulfills the requirement for a protected arrangement, while according to the invention the expansion elements are withdrawn from the action of the heat-emitting agent and are consciously exposed to the action of the heat-absorbing agent, primarily in its area of entry into the heat exchanger - this way are particularly under pressure - ^; working heat exchangers significantly improved in their operational safety.

An einem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung erläutert.The invention is explained using an exemplary embodiment.

Abb. ι zeigt einen rekuperativen Wärmeaustauscher im senkrechten Längsschnitt, währendFig. Ι shows a recuperative heat exchanger in vertical longitudinal section, while

Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. r.zeigt; ^Λ ■ ■ ■- - 8pFig. 2 shows a section along the line AA in Fig. R .; ^Λ ■ ■ ■ - - 8p

Abb. 3 zeigt eine parallele Ausführungsform zu Abb. ι undFig. 3 shows a parallel embodiment to Fig. Ι and

Abb. 4 einen -Schnitt nach der Linie B-B der Abb. 3.Fig. 4 is a section along the line BB in Fig. 3.

Der Wärmeaüsta'uscher. ist/düfch 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 wärmeauf- :nehmende : Mittel: um. ,dieselben gefühffcvwird. Auf der., Eintrittsseite des wärmeabgebehden 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 Dehriüngsau'sgleicher 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 mit¹ der Fußplatte 9 verschweißt sind, die wiederum mit der Ummantelung 5 verbunden ist.The heat exchanger. is / düfch finned tubes 1 formed with external ribbing that form a! package! are combined, and can consist of any number of units in length. The heat-emitting means is' ^-: passed "the finned tubes while the wärmeauf-: acquiring Medium: around, the same gefühffcvwird on, inlet side of the wärmeabgebehden agent, the finned tubes 1 via bellows 2 are connected to a stable end plate 3,... which in turn is connected to the housing or the casing 5 of the heat exchanger via an expandable connection 4. The expansion loops of the rotation equalizers 2 on the individual finned tubes 1 are offset from one another As protection against radiation, inlet nozzles 6 are provided against the heat-emitting agent. The spaces between the individual inlet nozzles 6 above the face plate 3 are filled with a filler 7, e.g. On the gas outlet side of the finned tubes 1 there are screwed-on rings 8 made of weldable material (e.g. B. cast chrome), which in turn ^{are welded to 1 of} the base plate 9, which in turn is connected to the casing 5.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist auch die Aneinanderfügung der Rippenrohre 1 zu beliebigen Längen erkennbar. Hier sind erfindungsgemäß Nippeln mit Aüßenrippen verwendet, die zur Verschraubung der Rippenrohrenden mitein- ;: ander dienen. Diese Verbindungsart hat den Vorzug, daß die verwendeten Rippenrohre 1 weitgehend gleiche Gestalt haben können. Bei 12 kann der Rippenrohrkopf ebenfalls ein Gewindeende haben. ■■ In the embodiment according to Fig. 3, the joining of the finned tubes 1 to any length can also be seen. According to the invention, nipples with outer ribs are used here, which serve to screw the ends of the finned tube together. This type of connection has the advantage that the finned tubes 1 used can have largely the same shape. At 12, the finned tube head can also have a threaded end. ■■

Claims

PATENTED COOK:

i. Heat exchangers, especially finned tube heat exchangers, where the heat

_: 609 660/302

St 8134 Ia/17 fSt 8134 Ia / 17 f

releasing agent through and the heat absorbing agent around the exchanger elements is conducted, characterized in that the exchanger elements combined to form a block in a manner known per se individually via expansion compensators with a heat-resistant one End plate are connected by welding, the end plate arranged on the inlet side for the heat-emitting medium and for their part also in a known manner by means of expandable components the heat exchanger jacket is connected, the expansion compensators and expandable Components are in the flow of the heat-absorbing agent.

2. Heat exchanger according to claim i, characterized in that the expansion compensator between the exchanger element and the faceplate by means of inlet nozzles used to counteract the effect of the heat emitting entering and / or cleaning agents are protected.

3. Heat exchanger according to claims ι and 2, characterized in that the ends of the exchanger elements screwed onto the outlet side of the heat-emitting agent Have rings made of weldable material, in turn with the base plate of the exchanger welded.

4. Heat exchanger according to one of claims ι to 3 with finned tubes as exchanger elements, characterized in that the finned tubes are assembled to any length by means of threaded nipples with external ribs are.

5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that all finned tubes have the same shape and have threaded heads at the ends.

Considered publications:
German Patent Nos. 41 206, 546 on, 745;

Swiss patent specification No. 277 788.

1 sheet of drawings