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Aus batterieartig zusammengesetzten Rohretementen bestehender Wärme. utstauseher.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen aus batterieartig zusammengesetzten Rohr- elementen bestehenden Wärmeaustauscher, der sowohl als Lufterhitzer als auch als Speisewasser- vorwärmer Verwendung finden kann und der dazu bestimmt ist, die in den Rauchgasen von Feuerung- anlagen enthaltenen Wärmemengen zur Vorwärmung von Verbrennungsluft oder Speisewasser aus- zunutzen.
Wärmeaustauscher, bei denen sowohl an der Innenseite als auch an der Aussenseite der Rohre
Nadeln angeordnet sind, deren Länge den spezifischen Wärmen der wärmeaustauschenden Gase angepasst sind, sind bekannt. Gegenstand vorliegender Erfindung bildet die besondere Anordnung der Nadeln in Verbindung mit am Heizrohr angeordneten Rippen. Die Nadeln werden entweder an
Rippen angegossen, welche ihrerseits mit dem Heizkörper ein Gussstück bilden oder es werden auf die die Heizelemente bildenden glatten guss-oder schmiedeeisernen Rohre gusseiserne, mit den Nadeln besetzte Ringe kalt oder warm aufgezogen.
Die Nadeln können auch sowohl am Rohrkörper als auch an Rippen angeordnet werden, die mit weehselnder Entfernung von der Rohrachse stufenförmig abgesetzt sind, wobei die Länge der Nadeln so bemessen wird, dass sie von innen nach aussen zunimmt.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, u. zw. zeigen die Fig. 1 und 2 einen als Lufterhitzer ausgebildeten Wärmeaustauscher in
Seitenansicht und im Querschnitt, die Fig. 3 und 4 ein einzelnes Rohrelement zum Teil im Längsschnitt und in Seitenansicht bzw. im Querschnitt, die Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht des Heizelementes eines Speisewasservorwärmers mit zwei übereinanderliegenden Rohrzügen, teilweise im Schnitt gezeichnet bzw. dessen Querschnitt, die Fig. 7 und 8 ein Einrohrheizelement eines Speisewasservorwärmers in derselben Darstellungsweise, Fig. 9 ist eine andere Seitenansicht des Heizelementes nach Fig. 5 und 6, teilweise im Schnitt gezeichnet, Fig. 10 ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Heizelementes und Fig.
11 ein Längsschnitt eines Verbindungskrümmers bei einer abge- änderten Ausführungsform der Heizelemente.
Der Wärmeaustauscher, der z. B. als Lufterhitzer in dem von Rauchgasen in Richtung des Pfeiles x durchzogenen Schacht a eingebaut ist, besteht aus zwei Batterien b und e, von denen jede aus parallel geschalteten Rohrelementen d zusammengesetzt ist. Auf der einen Stirnseite des Lufterhitzers schliesst sich an die untere Heizbatterie b der Druekstutzen e des die zu erwärmende Luft zuführenden Ventilators t und an die obere Heizbatterie c der die erwärmte Luft ableitende Stutzen (jf an. Die gegenüberliegenden Stirnseiten der Heizbatterien b, c sind durch einen Kanal h miteinander verbunden. Die zu erwärmende Luft wird also senkrecht zur Strömungsrichtung der Rauchgase geführt.
Die Anordnung lässt sieh auch so treffen, dass die zu erwärmende Luft im Gleich-oder Gegenstrom geführt wird.
Um die Rohre d bequem zu Batterien zusammensetzen zu können, sind ihre Enden mit kastenartigen Erweiterungen i von rechteckiger oder quadratischer Form versehen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Erweiterungen t drei-oder sechseckig derart auszubilden, dass sich die Rohrelemente d lückenlos zusammensetzen lassen. Die Erweiterungen i sind mit Löchern Je versehen, derart, dass je zwei benachbarte Rohrelemente durch Schrauben l miteinander verbunden werden können.
Die Rohre d sind beiderseits ihrer Wandung mit nadelartigen Vorsprüngen m, n versehen, die eine gute Wärmeübertragung gewährleisten. Die Nadeln m, M können je nach der Temperatur der abziehenden Rauchgase und der Strömungsgeschwindigkeit der zu erwärmenden Luft gleich oder verschieden lang bemessen sein.
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Wie insbesondere Fig. 4 erkennen lässt, besitzen die Rohre d einen flachgedrückte ovalen Querschnitt mit zwei langgestreckten parallelen Seiten und beiderseits abgerundeten Enden. Durch diese Ausbildung ist es möglich, den nadelartigen Vorsprüngen beim Giessen eine parallele Stellung zu geben. Ausserdem wird durch die abgerundeten Enden der Strömungswiderstand, den die Abgase an den Rohren il finden, in erheblichem Masse herabgesetzt.
Die Erweiterungen i weisen an den Aussenseiten einen etwas erhöhten umlaufenden Rand o auf, der vollkommen eben geschliffen ist und an den sieh eine umlaufende Rinne p anschliesst, die zur Aufnahme einer Dichtungseinlage q aus Asbest od. dgl. dient. Beim Anziehen der Schrauben/, legen sich die benachbarten Ränder o zweier Rohrelemente dicht aufeinander. Gleichzeitig wird die Dichtung- einlage q fest zusammengepresst und teilweise in den zwischen zwei Erweiterungen i befindlichen schmalen Spalt hineingedrückt. Hiedureh wird einerseits eine gute Abdichtung erzielt und anderseits erreicht, dass man die Bauhöhe jeder Rohrbatterie im Voraus genau bestimmen kann.
Ausserdem
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Das in den Fig. 5,6 und 9 dargestellte Heizelement, das in erster Linie für Speisewasservorwärmer bestimmt ist, besteht aus einem Gusskörper r, der zwei übereinanderliegende zylindrische
Rohrzüge s, l enthält, die durch eine Zwischenwand M getrennt sind. Die Züge s, t gehen an beiden Enden in je einen gemeinsamen Stutzen 11 über. An den Enden der Gusskörper r sind Verbindungflansche ? angegossen, die zur Aufnahme einer Dichtungseinlage mit einer umlaufenden Rinne y versehen sind. An den Gusskörper r sind Rippen z angegossen, die beiderseits mit parallel stehenden Nadeln 10 besetzt sind.
Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Nadeln 10 unmittelbar an die Heizelemente l'anzugiessen, jedoch gewährleisten die Rippen z die Unterbringung einer grösseren Anzahl von Nadeln auf einem etwa dem gleichgrossen Raum. Ausserdem ist es aus giessereitechnischen Gründen und Festigkeitsrücksiehten vorteilhaft, die Rippen z vorzusehen, da die Nadeln dann durchwegs gleiche Länge erhalten.
Die Nadeln 10 bewirken in Verbindung mit den Rippen z eine sehr intensive Wärmeausnutzung, d. h. einen hohen thermischen Wirkungsgrad des Ekonomizers.
Die Zusammenfassung mehrerer Rohrzüge in einem einzigen Gusskörper hat folgenden Vorteil.
Ein einzelnes Rohr, dessen Querschnittsfläche ebenso gross wie der Gesamtquerschnitt der beiden Rohre s, t wäre, müsste einen entsprechend weiteren Durchmesser haben. Je grösser aber der Durchmesser eines Rohres ist. desto geringer ist seine Widerstandsfähigkeit gegen inneren Überdruck. Infolgedessen können bei der erfindungsgemäss getroffenen Anordnung die Rohre mit viel höherem Innendruck beansprucht werden, als es bei einem einzelnen Rohr von gleichem lichten Querschnitt möglich wäre.
Dadurch, dass die einzelnen Rohrzüge an den Enden in gemeinsame Stutzen v übergehen, können zur Verbindung der Heizelemente die üblichen Doppelkrümmer verwendet werden. Gleichzeitig wird hiedurch die Betriebssicherheit erhöht, da nur eine geringe Anzahl von Flanschen und Dichtungen benötigt wird.
Es besteht auch die Möglichkeit, die beiden Rohrzüge s, f bis zu ihren Enden parallel nebeneinander verlaufen zu lassen, wie aus Fig. 11 hervorgeht. In diesem Fall gelangen Doppelkrümmer 11 zur Verwendung, die zwei konzentrische, halbkreisförmig verlaufende Kanäle 12, l : J enthalten.
In den Fig. 7 und 8 ist ein Einrohrelement dargestellt, bei dem die Nadeln 10 sowohl am Rohrkörper 16 als auch an Rippen 17 angeordnet sind, die mit wachsender Entfernung von der Rohrachse stufenförmig abgesetzt sind. Hiebei ist es zweckmässig, die am weitesten von der Rohrachse entfernten Nadeln länger zu gestalten als die inneren Nadeln.
Wird der Speisewasser-Vorwärmeapparat aus einzelnen Rohren von kreisförmigem Querschnitt zusammengebaut, so wählt man zweckmässig die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform. Dort sind auf einem glatten guss- oder schmiedeeisernen Rohr 14 gusseiserne Ringe 15 aufgeschrumpft, die mit radial gestellten Nadeln 10'besetzt sind. Die Ringe 1. können unter Umständen auch kalt aufgezogen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Aus batterieartig zusammengesetzten Rohrelementen bestehender, im Abgasabführungs- kanal einer Feuerungsanlage od. dgl. angeordneter Wärmeaustauscher, dessen Rohrelemente auf einer oder beiden Seiten ihrer Wandung mit nadelartigen Vorsprüngen besetzt sind, dadurch gekennzeichnet. dass die Nadeln (10) an Rippen (z) angegossen sind, welche ihrerseits mit den Heizelementen (r) ein Gussstück bilden.
2. Wärmeaustauseher, dadurch gekennzeichnet, dass seine Heizelemente aus glatten guss-oder schmiedeeisernen Rohren (14) bestehen, auf welche gusseiserne, mit radial stehenden Nadeln (10') besetzte Ringe (15) kalt oder warm aufgezogen sind.