DE1626572A1 - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Wärmeaustauschern der Bauart, die zur Verwendung in Verbindung mit großen Mengen heißer, unter Druck stehender Grase bestimmt sind, und sie betrifft insbesondere einen Wärmeaustauscher, der es ermöglicht, ein Flud auf verschiedenen Wegen durch den Wärmeaustauscher zu leiten·

Genauer gesagt sieht die Erfindung einen Wärmeaustauscher vor, der zwei konzentrische, voneinander unabhängige durchgehende Strömungskanäle besitzt, wobei in einem der Kanäle eine Schlangen- bzw. wendeiförmige Rohrleitung zum Abgeben eines Fludes angeordnet ist, wobei diese Rohrleitung in Wärmeaustauschbeziehung zu einem durch den Kanal strömenden Plud gebracht werden kann. Ein wahlweise zu betätigendes Ventil, das den Einlassen der Kanäle benaohbart und mit diesen Einlassen verbunden ist, ermöglicht es, ein heißes, unter Druck stehendes Gras durch den Kanal zu leiten, der die gewendelte Rohrleitung enthält, so daß das Gae in Wärmeaustausohbeziehung

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zu einem durch die Rohrleitung strömenden Flud gebracht wird. Alternativ kann das Ventil dazu dienen, die Gase dem anderen Kanal zuzuführen, so daß der zuerst erwähnte Kanal umgangen ' wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Abgabe von Wärme an das durch die Bohrleitung strömende Ρίμα zu unterbrechen und auf diese Weise die Abgabe von Wärme nach Bedarf zu regeln.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung ist eine innere Kolonne in einem Gehäuse angeordnet, das einen Fludeinlaßkanal und einen 3?ludauslaßkanal aufweist· Mehrere Bohrleitungen, durch die ein Flud strömen kann, sind in dem Gehäuse um die Kolonne herum angeordnet, wobei jede Bohrleitung eine sehraubenlinienförmige Wendel bildet, und wobei die durch die Bohrleitungen gebildeten Strömungswege konzentrisch angeordnet sind. Die Bohrleitungen sind mit Wärmeübertragungsrippen versehen, um den Wärmeaustausch zwischen den durch die Leitungen strömenden Fluden und den heißen Gasen zu erleichtern, die Über die Bohrleitungen hinwegstreichen und das Gehäuse in Bichtung auf den Auslaßkanal durchströmen· Die Bohrleitungen haben im wesentlichen die gleiche Länge und den gleichen Durchmesser, so daß die durch sie hindurchströmenden Flude vorzugsweise im gleichen Ausmaß erhitzt werden· Sie erwähnten Bippen bilden vergrößerte Oberflächen, und die Höhe dieser flächen zwisohen benachbarten Windungen der verschiedenen Bohrleitungen nimmt bei der Annäherung an die äußere Bohrleitung ab, damit die erwähnte gleichmäßige Wärmeübertragung erzielt wird.

Die erwähnte Kolonne ist mit einer darin angeordneten Sohalldämpfungskonstruktion versehen, die dazu dient, das

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Geräusch, zu dämpfen» das durch das ungehinderte Hindurchströmen der Gase erzeugt wird, wenn die Grase nicht durch den die Rohrleitungen enthaltenden Kanals geleitet werden· Ferner ist eine Torrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, die Kolonne direkt mit dem Auslaßkanal zu verbinden, um ein Zurückströmen der (rase in das Gehäuse hinein zu verhindern« Biese Konstruktion ermöglicht es, die gewendelten Rohrleitungen gegenüber dem umgeleiteten Gasstrom abzusperren·

Bei Wärmerückgewinnungsanlagen für industrielle Zwecke werden große Mengen von auf einer hohen Temperatur befindlichen, unter Druck stehenden Gasen durch Wärmeaustauscher geleitet, um in Wärmeauetauschbeziehung zu anderen Fluden gebracht zu werden; hierbei kann die diesen anderen Fluden mitgeteilte Wärmeenergie auf wirtschaftliche Weise ausgenutzt werden, statt vollständig verloren zu gehen, wie es der Fall wäre, wenn die Gase direkt zur Atmosphäre abgeleitet würden. Beim Betrieb eines solchen Wärmeaustauschers ist es erwünscht und in manchen Fällen erforderlich, dafür zu sorgen, daß eine im wesentlichen vollständige Regelung des Hindurchströmens der Flude möglich ist, und zwar nicht nur zur Regelung der Übertragenen Wärmeenergie, sondern auch zur Erfüllung bestehender Sicherheitsvorschriften, die im Hinblick auf die erhöhten Temperaturen und Drücke der Gase zu beachten sind. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher ist eine solche Regelung dadurch möglich, daß der Wärmeaustauscher zwei verschiedene Strömungswege umfaßt, wobei in einem dieser Strömungswege eine Wärmettbertragungsleitungekonstruktion

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angeordnet ist, während der andere Strömungsweg von Hindernissen frei ist und direkt zur Atmosphäre führt« Das dem Eingang dieser beiden Strömungewege zugeordnete Ventil ermöglicht es somit, ein Plud wahlweise durch den einen oder den anderen Strömungsweg oder Kanal strömen zu lassen. Mit anderen Worten, die Grase können einen Strömungsweg passieren, wobei sie in

Wärmeaustauschbeziehung zu einem durch die Rohrleitung strömenden Plud gebracht werden, oder sie können direkt an die

Atmosphäre abgegeben werden, wenn die auf das Plud übertragene Wärmeenergie einen maximalen Wert erreicht hat. Außerdem

ist der öffnungsquerschnitt des Ventils variabel, so daß e» möglich ist, gleichzeitig Teilmengen dee Gasstroms durch beide Strömungswege zu leiten· Auf diese Weise wird eine bessere Regelung der Gasströme erzielt, und die zu übertragende Wärmemenge kann mit einer höheren Genauigkeit geregelt werden.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen mit Hilfe eines Ventils zu steuernden Wärmeaustauscher zu schaffen, der mit zwei verschiedenen durchgehenden Strömungskanälen versehen ist, wobei in einem der Kanäle eine Wärmeübertragungskonstruktion angeordnet ist, so daß es bei dem Wärmeaustauscher möglich ist, das Hindurchströmen heißer, unter Druck stehender Gase im wesentlichen vollständig zu regeln, und zwar dadurch, daß die Gase entweder durch den ersten Kanal geleitet werden, um eine Rückgewinnung von Wärmeenergie aus den Gasen zu ermöglichen, oder daß die Gaee durch den anderen Kanal geleitet werden, um sie an die Atmosphäre abzugeben, wenn eine Rückgewinnung von Wärme nicht für erforderlich oder erwünscht gehalten wird.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung, eines Wärmeaustauschers der genannten Art, dem ein •Ventil mit variablem Öffnungsquerschnitt zugeordnet ist, so daß- es möglich ist, heiße Grase gleichzeitig durch beide Kanäle oder aber jeweils nur durch einen der beiden Kanäle zu leiten, so daß eine genauere Regelung der Rückgewinnung von Wärmeenergie aus den Grasen möglich ist, wenn die Grase durch den Wärmeaustauscher strömen·

Ferner sieht die Erfindung einen Wärmeaustauscher der erwähnten Art vor, der eine zentral angeordnete Kolonne oder Säule umfaßt, die den Kanal zum Abführen der Grase zur Armosphäre bildet, wobei diese Säule bzw. der Schacht mit einer Wärmeisolierung und einer Schalldämpfungskonstruktion versehen ist, so daß die Kanäle nicht in Wärmeaustauschbeziehung mit diesem zusätzlichen Kanal treten, und daß das Geräusch gedämpft wird, das beim Hindurchströmen der Gase durch den Schaoht erzeugt wird· "

Weiterhin sieht die Erfindung einen Wärmeaustauscher vor, der mehrere konzentrisch angeordnete Strömungsmittelleitungen umfaßt, die in einem Kanal angeordnet sind, dem heiße, unter Druck stehende Gase zugeführt werden können, wobei die Rohrleitungen im wesentlichen die gleiche Länge und den gleichen Durchmesser haben, obwohl sie in dem erwähnten Kanal konzentrisch angeordnet eind, so daß Gewähr dafür besteht, daß die Flude in den Rohrleitungen durch die den Kanal durchströmenden Gase im wesentlichen gleichmäßig erhitzt werden«

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Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert«

Fig. 1 ist eine teilweise weggebrochen und teilweise als Schnitt gezeichnete Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. und zeigt eine abgeänderte Wärmeübertragungskonstruktion·

Fig. 3 ist ein Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. Fig. 4 ist ein Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Fig.

In Fig. 1 erkennt man eine bevorzugte ,Ausführungsform eines insgesamt mit 10 bezeichneten Wärmeaustauschers nach der Erfindung. Der Wärmeaustauscher 10 umfaßt ein allseitig geschlossenes Gehäuse 12 mit einer inneren Wand 14 And einer äußeren Wand 16, zwischen denen ein beliebiges geeignetes wärmeisolierendes Material 18 angeordnet ist. Das Gehäuse hat eine Einlaßöffnung 20, durch die ein Einlaßkanal 22 in das Innere des Gehäuses ragt. Ferner besitzt das Gehäuse 12 eine Auslaßöffnung, durch die sich ein Auslaßkanal 26 erstreckt. Der Einlaßkanal 22 kann auf beliebige geeignete Weise mit einer Quelle für heißem unter Druck stehende Gase verbunden sein, z.B. mit dem Auslaß einer Turbine oder dergleichen, die zum Antreiben eines elektrischen Stromerzeugers dient. Der Kanal 26 kann mit einer Vorrichtung sub Aufnehmen des Fludes verbunden sein) gemäß Fig. 1 bildet er jedoch einen Kanal, mittels dessen das austretende Flud an die den Wärmeaustauscher 10 umgebende Atmosphäre abgegeben werden kann·

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Somit bildet der Kanal 22 die Mittel zum Zuführen eines unter Druck stehenden Fludes zu dem Gehäuse 12, während der Kanal 26 die Mittel zum Abführen des Fludes bildet·

In dem Gehäuse 12 ist gleichachsig mit dem Auslaßkanal 26 eine zentrale Kolonne bzw· ein Schacht 28 angeordnet· Sine geeignete, hier nicht gezeigte !Dragkonstruktion dient dazu, den Schacht 28 in einem Abstand von der Innenfläche der Gehäuse wand 14 zu halten. Das Innere des Schachtes 28 und der Raum zwischen diesem und der Wand 14 bilden somit konzentrische Strömungskanäle 30 und 32, die an ihren Einlaß- und Auslaßenden auf eine noch zu erläuternde Weise mit dem Einlaßkanal 22 bzw. dem Auslaßkanal 26 verbunden sind·

Der Schacht 28 umfaßt zwei durch einen Abstand getrennte konzentrische rohrfönnige Wände 34 und 36$ die Wand 34 weist keine Öffnungen auf, während die Wand 36 mit zahlreichen Löchern 38 versehen ist. Ein wärmeisolierendes Material 40 ist in dem Raum zwischen den Wänden 34 und 36 angeordnet und wirkt zusammen mit der Wand 36 als eine Schalldämpfungsvor- . richtung, durch die das Geräusch gedämpft wird, das entsteht, wenn die heißen, unter Druck stehenden Gase durch den Kanal strömen·

Das obere Ende 42 der Wand 36 ist in einem Abstand unterhalb des unteren Endes des Kanals 26 angeordnet und steht in StrSmungsverbindung mit dem Kanal 26 sqzAg Dit dem oberen Ende des Innenraums des Gehäuses 12. Somit stehen die oberen Enden der Kanäle 30 und 32 normalerweise in StrömungsverMndung miteinander· Ein nach oben und unten bewegbares Hülsen- oder

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Buchsenteil 44 wird innerhalb des Kanals 26 durch einen Arm 46 unterstützt, der gelenkig mit einem Arm 48 verbunden ist, welcher seinerseits drehfest mit einer waagerechten Welle 50 verbunden ist. Wird die Welle 50 in der in Fig. 1 durch den Doppelpfeil 52 angedeuteten Weise innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs gedreht, wird die Hülse bzw. der Schieber 44 gehoben oder gesenkt, d.h. er kann gemäß Fig. 1 in die mit gestrichelten Linien angedeutete Stellung gebracht oder aus dieser Stellung nach oben bewegt werden. Auf diese Weise kann der Schieber 44 dazu dienen, den Kanal 26 gegenüber dem durch den Kanal 32 strömenden Flud abzusperren. Hierdurch wird ein Zurückströmen heißer Gase in das Gehäuse 12 von dem Kanal 30 aus verhindert. Mit der Welle 50 ist eine geeignete Betätigungsvorrichtung zum Drehen der Welle verbunden.

Das untere Ende 54 der Wand 36 ist mit einem seitlichen Verlängerungsrohr 56 verbunden, das gemäß Fig. 1 und 4 seinerseits an ein Ventil 58 angeschlossen ist. Die Rohrverlängerung 56 steht in Fluchtung mit der Öffnung 60 des Ventils 58, die in einer Stirnwand 62 ausgebildet ist; ferner umfaßt das Ventil 58 ei£ Ventilorgan 64, das mit einer Welle 66 verbunden ist, die in der Stirnwand 62 drehbar gelagert ist. Die Stirnwand 62 weist eine zweite Öffnung 68 auf, die in Fluchtung mit einem zweiten seitlichen Verlängerungsrohr 70 steht, das nioht In Strömungsverbindung mit dem Verlängerungerohr 56 steht, sondern sich an den Kanal 32 anschließt. Das Ventil 58 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 72, das am einen Ende duroh die Stirnwand 62 und am anderen Ende durch eine flexible Platte abgeschlossen ist. Die Wände oder Platten 62 und 74 Bind mit

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dem Gehäuse 72 vorzugsweise durch im Querschnitt allgemein V-förmige Spannringe 76 bzw. 78 verbunden, um das Einbauen des Ventils 58 in das Gehäuse 12 zu erleichtern.

Das Ventilorgan 64 kann nach Bedarf aus einer ersten Stellung, in der es die öffnung 60 vollständig verdeckt, während die Öffnung 68 vollständig freigegeben ist, in eine zweite Stellung geschwenkt werden, bei der es die öffnung vollständig verschließt, jedoch die öffnung 60 nicht überlappt Ferner ist es möglich, das Ventilorgan 64 in jede gewünschte Zwischenstellung zu bringen, wenn ein Flud gleichzeitig durch beide Öffnungen 60 und 68 strömen soll·

In dem Kanal 52 ist in der Umgebung des Schachtes 28 eine Wärmeübertragungskonstruktion 80 angeordnet, die es ermöglicht, mindestens einen Teil der Wärmeenergie aus den heißen Gasen zurückzugewinnen, die durch den Kanal 32 strömen, wenn sich das Ventilorgan 64 in der entsprechenden Stellung befindet« Pie Wärmeübertragungskonstruktion 80 umfaßt mehrere wendeiförmige Rohrleitungen 82, 84 und 86, wobei die Windungen der Rohrleitung 84 die Rohrleitung 82 umgeben, während die Windungen der Bohrleitung 86 die Leitung 84 umgeben· Zwei rohrförmige, nicht mit öffnungen versehene Trennwände 88 und 90 sind auf beiden Seiten der wendeiförmigen Bohrleitung 84 angeordnet, um den Kanal 32 in drei voneinander unabhängig· Leitungen zu unterteilen, wobei in jeder dieser Leitungen •ine gewandelte Rohrleitung angeordnet ist·

Sie Einladenden der Rohrleitungen 82, 84 und 86 sind an «ine Verteilerleitung 92 angeschlossen, die nahe dem oberen

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Ende des Gehäuses 12 durch dessen Wand nach innen ragt. Die Auslaßenden der drei Rohrleitungen sind mit einer unterhalb ■ der Verteilerleitung 92 angeordneten Sammelleitung 94 verbunden, die ebenfalls durch die Wand des Gehäuses 12 nach außen geführt 1st· Sie Verteilerleitung 92 kann an eine Quelle für ein Flud angeschlossen werden» und die Sammelleitung 94 kann mit einem geeigneten Behälter zum Aufnehmen des Fludes verbunden sein· Wenn eine bessere Regelung der Strömung erzielt werden soll, könnte man geeignete Ventile an den Ein- und Auslässen der Rohrleitungen 82, 84 und 86 vorsehen·

Sa die soeben erwähnten Rohrleitungen gemeinsam mit der Verteilerleitung 92 und der Sammelleitung 34 verbunden sind, ist es erwünscht, dafür zu sorgen» daß das Flud in den verschiedenen Rohrleitungen gleichmäßig erhitzt wird, um ein gleichmäßiges Ausströmen des Fludes aus dem Wärmeaustauscher 10 zu gewährleisten· Zu diesem Zweck haben die Rohrleitungen 82, 84 und 86 im wesentlichen die gleiche Länge und den gleichen Querschnitt, und die Abstände zwischen den Windungen jeder Rohrleitung unterscheiden sich von den Abständen zwischen den Windungen der benachbarten Rohrleitungen· Beispielsweise sind die Abstände zwischen den Windungen der Rohrleitung 82 kleiner als dl· Abstände zwischen den !indungen der Rohrleitung 84, und die Windungen der Rohrleitung 86 sind in größeren Abständen angeordnet als diejenigen der Rohrleitung 84· Hierbei sind die Abstände «wischen den Windungen jeweils so gewählt, daß ein Ausgleich für di· unterschiedlichen Durchmesser der Windungen geschaffen wird·

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Um den Wärmeübergang zu erleichtern, sind die Rohrleitungen 82, 84 und 86 mit WärmeUbertragungsrippen 96 bzw«, 98 bzw. 100 versehen. Jede Rippe 96 weist eine größere wirksame Fläche auf als jede der Rippen 98; entsprechend hat jede Rippe 98 eine größere von dem (ras zu bestreichende Fläche als jede der Rippen 100· Diese Rippen von unterschiedlicher Größe werden verwendet, um zu bewirken, daß die Wärme im wesentlichen gleichmäßig auf die Rohrleitungen übertragen wird· Der die Rohrleitung 86 enthaltende Kanal hat einen größeren Rauminhalt als die beiden anderen Kanäle, und der die Rohrleitung 84 enthaltende Kanal hat einen größeren Rauminhalt als der die Rohrleitung 82 enthaltende Kanal. Durch die fortschreitende Verkleinerung der von dem Gas zu überstreichenden Flächen der Wärmeübertragungsrippen von innen nach außen wird erreicht, daß sich eine gleichmäßige Wärmeübertragung einstellt, wenn die drei Kanäle gleichzeitig von einem Flud durchströmt werden. Ein weiterer Grund für die Anwendung dieser Anordnung besteht darin, daß in allen Gaskanälen im wesentlichen der gleiche Druckabfall hervorgerufen wird.

Eine andere Ausführungsform einer Wärmeübertragungskonstruktion zur Verwendung bei dem Wärmeaustauscher ist in Fig. 2 und 3 dargestellt; diese Ausführungsform umfaßt Rohrleitungen 182, 184 und 186, die in rohrförmigen Sauteilen 187 bzw. 189 bzw. 191.angeordnet sind· Jedes der rohrförmigen Bauteile umfaßt zwei durch einen Abstand getrennte, miteinander verbundene innere und äußere Wände 193 und 195, wobei jedes Bauteil zusammen mit der zugehörigen Rohrleitung eine vollständige Einheit bildet, die konzentrisch mit einer

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benachbarten Einheit angeordnet und gegenüber letzterer bewegbar ist. Somit bilden die Einheiten sogenannte Baukasteneinheiten» die in dem Gehäuse 12 herausnehmbar angeordnet sind, so daß die Bohrleitungen ausgewechselt werden können, wenn dies erwünscht oder erforderlich ist. Die Baukasteneinheiten sind an ihren Enden offen, so daß sie von einem Flud zu durchströmende Kanäle abgrenzen« Diese Kanäle entsprechen den an Hand you Mg« 1 beschriebenen Kanälen, die durch die Trennwände 88 und 90 abgegrenzt werden.

Gemäß Pig» 2 und 3 kann man anstelle der ringförmigen Rippen, die gemäß Pig.· 1 an den Rohrleitungen 82, 84 und 86 angebracht sind, in Segmente unterteilte Wärmeübertragungsrippen 196» 198 und 200 verwenden. Hierbei haben die Rippen auf der Rohrleitung 182 wiederum eine größere wirksame Fläche als die Rippen auf den Rohrleitungen 184 und 186 $ entsprechend haben die Rippen auf der Rohrleitung 184 eine größere wirksame Fläche als die Rippen auf der Rohrleitung 186. Der Zweck der Verwendung dieser Rippen von unterschiedlicher Größe besteht darin, einen gleichmäßigen Wärmeübergang zu den Rohrleitungen zu gewährleisten· Ferner haben die Rohrleitungen 182, 184 und 186 aus dem gleichen Grund die gleiche Länge und den gleichen Querschnitt; Fig. 5 läßt außerdem die Unterschiede zwischen den Abständen der Windungen der drei Rohrleitungen erkennen.

Gemäß Fig. 2 sind bei jedem der Bauteile 187» 189 und 191 mehrere Umlenkorgane vorgesehen, die eich zwischen einander zugeordneten Wänden 193 und 195 quer zur β ohraubenlinlenf örmigen

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Achse der betreffenden Rohrleitung erstrecken. Die Aufgabe dieser Umlenkorgane 197 besteht darin, zu verhindern, daß STude längs der schraubenlinienförmigen Bahn zwischen den Windungen der betreffenden Rohrleitung strömen, sowie darin, das Flud quer zu den Rohrleitungen an den Wärmeübertragungsrippen vorbeizuführen· Die Umlenkorgane 187 sind in Abständen längs der schraubenlinienförmigen Achse der betreffenden Rohrleitungen angeordnet; derartige Umlenkorgane könnten auch zum gleichen Zweck in Verbindung mit den Trennwänden 88 und 90 verwendet werden. In diesem Fall würden siofi die Umlenkorgane zwischen den Trennwänden für die mittlere Rohrleitung 84 sowie von diesen Trennwänden nach außen erstrecken, so daß sie mit den Rohrleitungen 82 und 86 zusammenarbeiten.

Zum Gebrauch wird der Wärmeaustauscher 10 in der Nähe einer Quelle für ein unter Druck stehendes Gras aufgestellt, und der Einlaßkanal 22 wird mit dieser Quelle verbunden. Die Verteilerleitung 92 und die Sammelleitung 94- werden an ein Fludverteilungssystem angeschlossen. Beispielsweise kann man die Sammelleitung 94 mit einem Behälter für heißes Wasser verbinden, und die Sammelleitung 92 könnte mit dem Verbraucher verbunden werden, der durch den Wasserbehälter gespeist wird· Der Behälter und der Verbraucher würden dann ein Heißwasserheizsystem bilden, wie es vielfach zum Beheizen von Gebäuden oder dergleichen dient. Um die Wirkungsweise doe Wärmeaustauschers 10 zu erläutern, sei angenommen, daß Wasser durch di· Verteilerleitung 92 strömt, und daß dem Wärmeaustauscher über dl« Leitung 22 dit Abgase einer Turbine zugeführt werden·

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Das Ventil 58 wird in ein© vorbestimmte Betriebsstellim^ gebracht, wobei das Ventilorgan 64 eine bestimmte Stellung gegenüber &©n Öffnungen 60 und 68 einnimmt· Zu diesem Zwecfe wird die Welle 66 mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung« z.B. eines hydraulischen Motors oder dergleichen, gedreht» Diese Betätigungsvorrichtung wird ihrerseits automatisch durch eine geeignete Steuervorrichtung gesteuert, und sie spricht nach Bedarf auf Temperaturänderungen oder ±>ruckänderungen an· -

Wenn di© Gase dazu dienen sollen, Wasser in den Rohrleitungen 82, 84 und 86 zu erhitzen, wird das Ventilorgan 64 so gedreht, daß es die öffnung 60 verschließt, damit die gesamte Gasmenge in Richtung des Pfeils 102 in den Kanal 32 einströmt. Sie Gase strömen quer zu den Rohrleitungen in Richtung der Achse des Schachtes 28, so daß die Gase ihre Wärme an die Rohrleitungen entweder direkt oder über die Rippen 96, 98 und 100 abgeben» Das durch die Rohrleitungen strömende Wasser wird durch die ihm zugeführte Wärmeenergie erhitzt, und es strömt aus dem Gehäuse 12 über die Sammelleitung 24 aus, um zu dem Heißwasserbehälter zu gelangen, mittels dessen der an die Verteilerleitung 92 angesohlossene Verbraucher gespeist wird· Sie Grase strömen aus dem Kanal 32 zu dem Kanal 26, aus dem sie zur Atmosphäre entweiohen« Auf diese Weise ist eine Rückgewinnung der Wärmeenergie der Gase gewährleistet, wobei aich das Ausmaß der Rückgewinnung von Energie naoh der Länge des Strömungswtges der Gae· richtet·

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Wenn die Übertragung von Wärme auf das Wasser unterbrochen werden soll, wird d&g Ventilorgan 64 so geschwenkt, da® ©s die Öffnung 68 versehlieit, damit das Gas ungehindert die Öffnung 60 strömen kann. Dana strömen die Gase in

des Pfeils 104 durch den Schacht 28, vm dann über tea Kanal 26 zur Atmosphäre au entweichen. Am: Eingang des Fshaohtss 28 kann man, ein Gitter 106 vorsehen., um zu bewirken, daß sich in dem Gas keine turbulente Strömung ausbildet„ Die Schalldämpfungskonstruktion ä©s Schachtes 28 bewirkt, daß | das durch das strömende Gas erzeugte Geräusch auf ein Mindestmaß verringert wird. Außerdem kann man den Schieber 44 gemäß Pig. 1 in die mit gestricheltes linien angedeutete Stellung bringen, so daß. keiia Gas in den Kanal 32 einströmen kann. Somit können die Gase nicht mit den Rohrleitungen 82, 84 und 86 in Berührung kämmen* so daß das Wasser eicht erhitzt wird.

Der Wärmeaustauscher 10 kann auch als Wassererhitzer oder Kessel benutzt werden, um eine geeignete Anlage zu (

speisen. Somit ist es möglich^ den Wärmeaustauscher in der verschiedensten Weise dann zu verwenden, wenn der Wärmeübergang genau geregelt werden soll·

Es kann erwünscht sein, nur einen Teil der Gase dem Kanal 32 zuzuführen} zu diesem Zweck kann man das Ventilorgan 64 in eine Zwischenstellung bringen, wie es in Mg. 4 gezeigt ist. Hierbei wird die Übertragung von Wärme auf das Wasser in den Rohrleitungen entsprechend verringert, da der Kanal 32 ■ von einer kleineren Gasmenge durchströmt wird. Auf diese Weise

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wird eine Regelung der Übertragung von Wärme auf das Wasser ermöglichtj gleichzeitig besteht jedoch die Möglichkeit, den Kanal 30 zu benutzen ₉ um die ganze Gasmenge abzuführen, wenn die Zufuhr von Wärme su den Rohrleitungen augenblicklich unterbrochen werden soll. ·

Ein Vorteil d©a Ventils 58 besteht darin, daß es so eingestellt werden kann, daß der Wärmeaustauscher 10 durch das Ventil geschützt wird,» Wird z.B. das Ventilorgan 64 in der aus Pig. 4 ersichtlichen Weise angeordnet bzw. gelagert, schwingt es unter der Wirkung seines Eigengewichts im Uhrzeigersinne nach tinten- wenn die mit der Welle 66 verbundene Betätigungsvorrichtung au® irgendeinem Grunde versagen sollte· In diesem Fall verschließt das Ventilorgan 64 die Öffnung 68, und die gesamte G-asmenge wird direkt an die Atmosphäre abgegeben. Daher wird das Wasser in den Rohrleitungen gegen jede Überhitzung geschützt, und Beschädigungen des Wärmeaustauschers infolge zu hoher Drücke werden vermiedene

Der Wärmeaustauscher 10 ermöglicht nicht nur einen wirksamen Wärmeaustausch zwischen den Gasen und dem Wasser, sondern er ermöglicht es auch, die Gase direkt abzuführen, wenn die Übertragung von Wärme augenblicklich unterbrochen werden soll· Da das Ventil 58 wahlweise betätigt werden kann, können die Öffnungen 60 und 68 leicht geöffnet oder geschlossen oder durch das Ventilorgan 64 teilweise verdeckt werden. Man könnte Temperatur- oder Druckfühler vorsehen, die duroh das Wasser beeinflußt werden, das durch die Rohrleitung strömt, und die mit der Betätigungsvorrichtung für die Welle 66 verbunden sind,

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damit das Ventilorgan in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Temperatui· oder einem vorbestimmten Druck betätigt wirf·
Auf diese Weise kann der sich in dem G-ehäuse 12 abspielende Wärmeübertragungsvorgang automatisch geregelt werden.

Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen·

Patentansprüchet

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Strömungskanal (32) für das- erste 3?lud zusammen mit einem in ihm ■vorgesehenen wendeiförmigen Rohrschlangenbündel (80) für das zweite Flud einen zweiten Strömungskanal (30) umschließt, und daß den zueinander benachbart angeordneten Fludeinlässen (60,68) der "beiden Kanäle ein Yentil zugeordnet ist, mit dem das erste i"lud in den ersten oder in den zweiten Kanal geleitet werden kann.

   2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch g e · kennzeichnet , daß das Ventil (58) als Dreiwegeventil ausgebildet ist, mit dem das erste Plud nur in den ersten oder in den zweiten oder in beide Kanäle (30,32) gleichzeitig geleitet werden kann, um zu ermöglichen, den gesamten Strom des ersten Eludes oder einen beliebigen Teil ..·

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   dieses Stroms um den ersten Kanal herumzuleiten, so daß die Übertragung von Wärme auf das swelte Flud wahlweise variiert n kam*

   3- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch g © k e η η ä s i eliae t , daß jeder der beiden Kanäle einen fludeinlaß mitwaist, und daß ©in Sch&eht oder Kamin vorgesehen ist, - L&w mit ä@n Auslässen d©r Kanäle in Terbinduiag steht, wobei dem Kamin verschiebbare Mittel (44) zugeordnet sind, die es ermögli-

   sise gegenüber dein durch ä®n ersten

   Kanal strömenden Plud

   chen, den Kaaaiij wahlweise gegenüber dein durch Sem ersten

   4· Wärmeaustauseher saaeh,- Anepraefe 1 _s äatorch gekennzeichnet , dai ia dem zweites Kaaal Mittel vorgesehen sind, um das Geräusch sis w®s^lng<BTn₉ äas das den zweiten Kanal torchstrSmeaäe lluä hsrvorgenxf©®

   5· Wärmeaustauscher nach AaspCTCö. i₉ kennzeichnet, iaS die die Kanäle abgrenzenden Mittel ei$ Rohr umfassen, dag ilen zweiten Kanal abgrenzt, wobei dieses Rohr eine keine Öffnungen aufweisende äußere Wand (34) und eine gelochte innere Wand (36) umfaßt, die gegenüber der äußeren Wand nach innen versetzt ist und von der äußeren Wand umgeben ist, wobei in dem Raum zwischen den beiden Wänden ein schalldämpfendes Material (40) angeordnet ist«

   S_e Wärmeaustauscher, gekennzeichnet

   Iwch ein Gehäuse (12) mit einem Pludeinlaßkanal (22) und einem won. diesem entfernt angeordneten Fludauslaßkanal (26), einen in dem Gehäuse vorgesehenen Schacht, der so angeordnet ist,

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   daß er einen inneren Strömungskanal (30) und einen damit konzentrischen äußeren Strömungskanal (52) abgrenzt, wobei jeder dieser Kanäle einen Einlaß umfaßt, der in Strömungsverbindung mit dem Einlaßkanal steht, und wobei jeder Kanal einen Auslaß umfaßt, der in Strömungsverbindung mit dem Auslaßkanal steht, sowie durch mehrere von einem Flud durchströmbare Rohrleitungen (82p 84, 86), die in dem äußeren Strömungskanal angeordnet sind und sloh jeweils längs schraubenlinien- » förmigen Bahnen um den Schacht herum erstrecken, wobei diese Bahnen konzentrisch sind und wobei jede Rohrleitung an eine Quelle für ein fluä. angeschlossen werden kann, so daß durch die Rohrleitungen strömende llude in WärmeaustauschbeZiehung zu einem durch den äußeren Kanal strömenden Flud gebracht werden können, und wobei Yentilmittel vorgesehen sind, die mit den erwähnten Einlassen verbunden sind und dazu dienen, das Strömen des Iludea zu den beiden Kanälen zu regeln, so daß der innere Kanal im Verhältnis zu dem äußeren Kanal einen zu dem Auslaßkanal führenden tlmgehungskanal fUr ein Flud bilden kann, das in das Gehäuse Über den EinlaSkanal eintritt, wenn die Übertragung von Wärme zu dem Flucl in den verschiedenen Rohrleitungen unterbrochen werden soll«

   7· Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrförmige Trennwand (88,90) zwischen jedem Paar einander benachbarter Schraubenlinienförmiger Rohrleitungen angeordnet ist, so daß der äußere Kanal in mehrere Teilkanäle unterteilt wird, wobei jeder Rohrleitung ein solcher Teilkanal zugeordnet tat·

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   8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Rohrleitung ein rohrförmiges Bauteil zugeordnet ist, wobei jedes Bauteil zwei ia einem Abstand voneinander angeordnete» kein® öffnungen aufweisende konzentrische Wände umfaßt, wobei die betreffend® Bohrleitung jeweils in dem Baum zwischen den beiden Wänden angeordnet ist; und wobei einander benachbarte rohrftSniige Bauteile konzentrisch, relativ zueinander bei gbar und in einem relativ kleinen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß jedes Bauteil zusammen mit dem zugehörigen Bohr ein® in dem Gehäuse angeordnete herausnehmbare Wärmeaustauschereinheit bildet.

   9· Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung im wesentlichen die gleiche Länge und den gleichen Durchmesser haben, und dafi die Windungen jeder Rohrleitung in Richtung der Achse des Schachtes jeweils durch gleichmäßige Abstände getrennt sind«

   10· Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrförmig© trennwand zwischen jedem Paar von einander benachbarten eehraubenlinienförznigen Rohrleitungen angeordnet ist, daß jede Rohrleitung mit in Längeabständen verteilten, seitlieh nach auB@n ragenden Wärmetibertragungerippen versehen ist, und daß die wirksam® Fläche der Rippen je Längeneinheit der inneren Rohrleitung größer ist als die wirksame Eippenfläehe der dieser Rohrleitung am nächsten h9nmohh&st®n HoarXeitung.

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   ic©n-Ez©i@ha®t, daß ©ine rohrförmige Trennwand zwis@h@% j©ä@a Paar v®a einander benachbarten

   wegea aageordaet ist_f uad daß mit den

   suttees¹® üislonkorgane (197) zwi©©iaen benachbarten Wisaäungen Rohrleitungen ¥@rbianl@n eiM, um zuverhinäesn, ags der sötoaubealinieaförmigen Rohrleitungen iaaä isa sn 'bewirkeag, daß iss flad quer zu den Rohrlei-

   strömt«,

   12. ?/äiäa©©!i@tausoher na©h Anspruch β_ε g e k e η η -

   zeiehait diarch Mittel, (44)* dis es ermöglichen, .wahlAraslai S@s äuiaren Kanals (32) ss« verschließen, so , mi ©fet von aiaSen h@r sis d@n Einlaßkanal strömen

   kanSp as&d isiüit aus das inneren Kaa©l ausströmende Plude nicht in &©n äiaB©r©a Eaaal

   naeh Anspruch β, dadurch g e -

   keai3©i@&nei, daß das Gehäuse eine offene obere Zon© umfaßt₀ die Sen Auslässen der Kanal® gemeinsam und so angeordnet ist _g daß die erwähntem Auslasse in Strömüngsver-

   Auslaßkanal, stelaaag uni Saß ein Schieber in dem Auelaßkamal aaoh oben und umten ist und in iie trwüiEte Zone hinein bewegt wertem lz&W'i_s vm dm Auslas des äußeren Kanals zu verschließen, w©h©± äois- §©k±GhQ'£ ien Auslaß am ±nm%®n Kanals umschließt, BQ &aJ ®s i©5? iQliiafeer ermöglicht_v eu .T@rhindern_v daS ein flud avi.i d@m iEE@rtn Kanal in den äußeren Kanal ttb®?tritt, wobei mit dem Schieber »iac ?®?riQhtung ?*Runden iit, mittels

   009883/07 BADOR₁G₁NAL

   deren der Schieber nach oben und unten bewegt werden kann·

   14, Wärmeaustauscher nach Anspruch S₉ dadurch g e ■!©snseichnet , daß di© Ventilmittel ein Ventil umfik-settj, ias zwei Öffnungen (6Q₉ 68) besitzt ₉ di© in Pluchtung Eii &®n Einlassen der zugehörigen Kanäle stehen, sowie ein b©^©gliöh©s ^entilorgan (64), das gegenüber den öffnungen in ©la® Behließstellung gebracht werden kann, um das Hindurchströmen ies fludes einzuschränken·

   15· Wärmeaustauscher nach Anspruch 6_P dadurch g e kennzeichnet , dal di© fesrfeilmittel ein Yentil umfassen, des mit einer Platt® -vsrs©b.©ia ist, in der zwei durch einen Abstand getrennte Öffaragsü msg©Mlcl©t sind, die in Strömungsverbindung mit den Einlass©a d©r b@id©a ![©alle stehen, sowie ein Ventilorgan _ΰ das auf ä@r Platte drekfeax» gelagert ist und gegenüber der Platte in ©ia© feeliefeig© 3atri©ls« stellung geschwenkt werden kann_g wob©i ii© möglichen Betriebsstellungen eine erste Stellung umfassen, bei eier die eine öffnung vollständig verdeckt istg während die andere öffnung, freigegeben ist, ferner eine aweite Stellung, bei der die andere öffnung vollständig verdeckt ist, während die zuerst erwähnte Öffnung freigegeben ist, sowie Zwischenstellungen, bei denen beide öffnungen teilweise verdeckt sind, und wobei mit dem Ventilorgan eine Vorrichtung verbunden ist, mittels Ventilorgan wahlweise betätigt werden kann·

   BAD ORIGINAL

   009883/0702