DE1050489B - - Google Patents

Description

DEUTSCHE S

Die Erfindung- betrifft einen Wärmeaustauscher für Feuerungen, insbesondere Lufterhitzer, der vornehmlich in hohen Temperaturbereichen zu verwenden ist.

Bei den bisher üblichen Ausführungen von Lufterhitzern, bei denen die Luft durch die Abwärme von Gasen, insbesondere Rauchgasen erhitzt wird, wird die Luft durch normale Rippenrohre geführt, während die Rauchgase die berippten Rohre umspülen. Es ist ferner bekannt, das wärmeabgebende Mittel durch die Rohre und das wärmeaufnehmende um die Rohre herumzuführen, um so einen Wärmeaustauscher zu erhalten, der eine kleine Innen- und große Außenfläche aufweist.

Die Erfindung hat zum Ziel, durch zweckentsprechende Gestaltung des Wärmeaustauschers eine raumsparende Bauweise zu schaffen, welche gegenüber den bisher bekannten Ausführungen sowohl hinsichtlich der Verschmutzung als auch des einfachen und doch betriebssicheren Aufbaues wesentliche Vorzüge aufweist.

Bei einem Röhrenwärmeaustauscher, bei dem das wärmeabgebende Mittel durch die Rohre strömt und das außerhalb der Rohre geleitete wärmeaufnehmende Mittel quer zu den Rohren zu- und abströmt, besteht die Erfindung darin, daß die Rohre auf der Außenseite an ihren Enden Querrippen und an dem übrigen Teil Längsrippen haben, die zugleich Leit- und Verteilerflächen für die parallel zueinander geführten Teilströme des wärmeaufnehmenden Mittels bilden.

Da normalerweise der Wärmeaustauscher, wenn er beispielsweise als Lufterhitzer verwendet ist, in den Abgaskanal eines Dampfkessels oder einer anderen heiße Abgase abgebende Anlage eingebaut wird, muß die zu erwärmende Luft seitlich in denselben eingeführt werden. Hierbei ist es dann erforderlich, die eintretende, gegebenenfalls auch austretende Luft gleichmäßig auf den Querschnitt des Austauschers zu verteilen, und da man bisher diese Austauscherrohre mit Querverrippung verwendete, war man gezwungen, auch innerhalb des Austauschers selbst nach dem Kreuzstrom- bzw. Kreuz-Gegenstromprinzip zu arbeiten. Dieses bedingt aber seitlich am Austauscher angebrachte Umlenkräume.

Nach der Erfindung ist nun. infolge der Längsverrippung des mittleren Hauptteiles des Austauschers ein Arbeiten nach dem reinen Gleich- oder Gegenstromprinzip möglich, also eine Umlenkung innerhalb dieses Hauptteiles nicht mehr erforderlich, so daß nur die gleichmäßig verteilte Einführung bzw. Verteilung der Luft erforderlich ist. Diese wird dadurch erreicht, daß in den Endräumen Leitflächen eingebaut weiden bzw. die in diesen Räumen vorgesehene Querverrippung so ausgebildet wird, daß durch die Rippen selbst Leitkanäle entstehen, die eine gleichmäßige und unter

Röhrenwärmeaustauscher für Feuerungen, insbesondere Lufterhitzer

Anmelder:
L. & C. Steinmüller G. m. b. H.,
Gummersbach

Dipl.-Ing. Eduard Weißgerber und Friedrich Karl Ludwigs, Gummersbach, sind als Erfinder genannt worden

Umständen sehr fein gegliederte Verteilung auf den Gesamtquerschnitt ermöglichen. Durch die Art und Weise der Ausbildung bzw. der Zuordnung von Quer- und Längsrippen zueinander innerhalb dieser Endbereiche des Austauschers lassen sich die verschiedensten Arten von Leitwänden ohne besondere Einbauteile herstellen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Längs- und Querrippen im Umlenkbereich aneinanderstoßen.

Da der Wärmeaustauscher insbesondere auch in hohen Temperaturbereichen verwendbar sein soll, ist es zweckmäßig, den Endraum des Austauschers auf der Austrittsseite des wärmeaufnehmenden Mittels so zu unterteilen, daß die Befestigungsstelle der Austauschrohre in der Kopfplatte möglichst weitgehend durch frisch eingeführte wärmeaufnehmende Mittel gekühlt und damit geschützt wird. Dieses kann einerseits dadurch erfolgen, daß man einen Teilstrom des wärmeaufnehmenden Mittels in diesen Bereich leitet und bei reinem Gegenstrombetrieb diesen Anteil in einem Randbereich des Austauscherbündels im Gleichstrom mit dem wärmeabgebenden Mittel bis in den entgegengesetzten Endteil des Austauschers führt und hier mit dem Hauptstrom wieder mischt. Die Mischung kann natürlich auch innerhalb des mittleren Hauptteiles des Austauschers oder noch früher erfolgen. Andererseits besteht natürlich die Möglichkeit, durch andere Schaltung von wärmeaufnehmendem und wärmeabgebendem Mittel den vollen Strom des frisch eintretenden wärmeaufnehmenden Mittels an die gefährdete Stelle des Wärmeaustauschers heranzuleiten. In jedem Falle ist es jedoch mit Hilfe der kombinierten \⁷errippung der Austauscherrohre möglich, die für die Leitung des wärmeaufnehmenden Mittels hotwendigen Lenkwände durch die Form und Anordnung der Rippen innerhalb des Austauschers so zu schaffen,

Claims (3)

daß weder besonderer Raum für Umlenkkanäle benötigt werden, noch durch die Umlenkung Wärmeverluste eintreten. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, wobei der Wärmeaustauscher jeweils als Lufterhitzer gedächt ist. Abb. 1 zeigt einen Gegenstrom-Lufterhitzer mit Vorschaltteil im senkrechten Schnitt und Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. 1; Abb. 3 a und 3 b sowie 4 a und 4b zeigen Aus- . — uii^u i^j t iin.il lui JUUllVIH' \Ji, W . J . UL IAU^ll ILLO bereich, des Lufterhitzers und Abb. 5 a, 5 b und 5 c verschiedene Möglichkeiten für die Längsverrippung; Abb. 6 zeigt einen im Gleich-Gegen-Strom zu betreibenden Lufterhitzer schematisch, während Abb. 7 einen im reinen Gegenstrom betriebenen Lufterhitzer schematisch zeigt. Bei dem in Abb. 1 dargestellten Lufterhitzer sind die Rohre 1 an einer unteren und oberen Kopfplatte 2 und 3, z. B. durch Einwalzen oder Schweißen befestigt und so in den Heizgaskanal 4 eingebaut, daß das Heizgas im Gegenstrom zu der um die Rohre 1 geführten Luft durch diese strömt. Die Luft tritt bei 5 ein und verteilt sich, unterstützt durch die in diesem Endbereich des Lufterhitzers eingebauten Lenkwände 6, auf den Querschnitt des Lufterhitzers. Bei 7 tritt die erhitzte Luft aus. In diesem Endbereich können ebenfalls Lenkwände 6 vorgesehen sein. Zwischen den beiden Endbereichen des Lufterhitzers befindet sich der Hauptlufterhitzerteil 8, in dem die Rohre 1 mit Längsrippen 9 versehen sind. Im Eintrittsbereich der Heizgase in den Lufterhitzer, also der Kopfplatte 2, ist ein Kaltluftvorschaltteil 10 zum Schutz der Befestigungsstellen der Rohre 1 vorgesehen, in dem die Rohre 1 vorteilhaft mit Querrippen 11 ausgerüstet sind. Um eine Umlenkhaube od. dgl. zu vermeiden, sind die Längsrippen 9 der letzten oder vorletzten Rohrreihe des Hauptlufterhitzerteiles 8 so lang ge- ■ wählt und/oder angeordnet, daß sie sich gegenseitig berühren oder überdecken, so daß eine geschlossene, von den Rohren 1 und den Längsrippen 9 gebildete Lenkwand 12 entsteht, und die durch den Vorschaltteil 10 geleitete Kaltluft im Gleichstrom zu den Heizgasen zwischen den letzten Rohrreihen bis in den Bereich des Eintrittes des Hauptanteiles der Kaltluft geführt werden, wo sie sich mit diesen vermischen. Die Lenkwand 12 kann jedoch auch bereits früher enden bzw. völlig wegfallen, was sich aber je nach den . örtlichen Verhältnissen bei der Anwendung richtet. Im Bereich des Lufteintrittes 5 bzw. Luftaustrittes 7 können die Stahlrohre ohne Verrippung ausgeführt sein. Zweckmäßig ist es jedoch, hier eine Querverrippung vorzusehen, wobei durch die Gestalt der Querrippen 11 oder einzelner Rippenreihen bereits die Wirkung der Lenkwände 6 erzielt werden kann, so daß diese nicht besonders eingebaut zu werden brauchen. Ausführungsformen sind als Beispiele in den Abb. 3 und 4 gezeigt. Hierbei sind die Querrippen 11 gemäß Abb. 3 a zunächst als normale Rippenringe 13 auf das Rohr 1 aufgebracht, während die mit 14 bezeichneten Rippen eckig ausgeführt sind und die Leitwände 6 ergeben. Diese Größe der Rippen 14 ist entsprechend dem Rohrabstand so gewählt, daß sie aneinanderstoßen und so eine geschlossene Wand ergeben. Die Längsrippen 9 sind jeweils bis an die erste Querrippe 10 bzw. 14 herangeführt. Eine ähnliche Au^iuiiiung isi in Abb. 4 bzw. 4a gezeigr, wobei nur eckige Querrippen 14 verwendet sind, die in einer nach strömungslechnischen bzw. Verteilungsgesichtspunkten zu !^stimmenden Linie B-B enden, wobei unter Umständen eine leichte Abkantung des Rippenendes vorteilhaft ist. Da die Lenkwände 6 und 12 nicht unbedingt gasdicht sein müssen, ist ein Verschweißen oder eine andere besondere Dichtverbindung der die Innenwände bildenden Rippen untereinander nicht erforderlich. Die Längsrippen 9 können grundsätzlich beliebig auf dem Umfang des Rohres 1 angeordnet werden und sowohl völlig parallel zum Rohr 1 wie auch schraubenlinienförmig um das Rohr 1 verlaufen. Zweckmäßig ist es jedoch, die Rippenform so zu wählen, das gleichzeitig mehrere Längsrippen 9 durch eine Schweiße mit dem Rohr 1 verbunden werden können. Die kombinierte Anwendung der Längs- und Querverrippung gestattet den Lufterhitzer sowohl im Gleich- als auch im Gegenstrom zu betreiben, ohne besonderen Raum zu beanspruchen, da alle für die Lenkung der Mittel erforderlichen Trennwände innerhalb des Lufterhitzers durch die Rippenanordnung erreicht werden können. Patentansprüche:

1. Röhrenwärmeaustauscher für Feuerungen, insbesondere Lufterhitzer für hohe Temperaturbereiche, bei dem das wärmeabgebende Mittel durch die Rohre strömt und das außerhalb der Rohre geleitete wärmeaufnehmende Mittel quer zu den Rohren zu- und abströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre auf der Außenseite an ihren Enden Querrippen und an dem übrigen Teil Längsrippen haben, die zugleich Leit- und Verteilerflächen für die parallel zueinander geführten Teilströme des wärmeaufnehmenden Mittels bilden.

2. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkungsbereich nicht verrippt ist.

3. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Längs- und Querrippen im Umlenkungsbereich aneinanderstoßen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 817 484, 102 853;
französische Patentschrift Nr. 345 862.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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