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Durchlauferhitzer Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit
im Kessel axialsymmetrisch angeordneten Röhren, insbesondere eine Heizanlage mit
einem flüssigen@Wärmeträger, d.h. einen Heizkessel mit einem unter Druck stehenden
Kreislauf, wobei über eine Schleife des Kreislaufs umliegende Wärmeverbraucher versorgt
werden.
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Jede Heizanlage dieser Art besitzt eine thermische Stabilitätsschwelle.
Wenn die Flüssigkeit eine bestimmte Temperatur überschreitet, wird sie beschädigt
oder zerstört.
In den Röhren bilden sich Rückstände, wie Kesselstein,
die in bekannter Waise zu Zerstörungen der Röhren führen. Dieses Gefahrenmoment
muss auf jeden Fall vermieden werden, indem an jeder Stelle der Reizfläche eine
ausreichende Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit gewährleistet wird, um zu vermeiden,
dass die Temperatur der äusseren Flüssigkeitsschicht unmittelbar an. der Röhrenoberfläche
nicht die Stabilitätsschwelle erreicht. Ebenso muss die Strömung turbulent sein,
damit die Temperatur der in der Röhre befindlichen Flüssigkeit möglichst überall
gleich ist. Durch diese Turbulenz lässt sich auch eine mittlere Ausgangstemperatur
bestimmen, auf deren Grundlage die Temperatur der Flüssigkeitsschicht unmittelbar
an der Wand der Röhre berechnet werden kann. Auf diese Weise können auch Eingangswerte
für Sicherheitseinrichtungen festgelegt werden.
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In einem Reizkessel für eine kleine Leistung mit einer einzigen spiralförmig
angeordneten Röhre ist es leicht, am Ausgang einen Thermostat und einen "Debistat"
(Kontaktdurchflussmesser) anzuordnen, die die Wärmezufuhr den Sicherheitsanforderungen
entsprechend steuern.
Wenn aber die Leistung des Kessels 200 000
kcal/h übersteigts werden im allgemeinen im Kessel mehrere parallel geschaltete.
Schlangen angeordnet, damit zu grosse Temperatur- und Druckunterschiede vermieden
werden. Die dabei praktisch üblichen Verbindungen der Schlangen an unzugänglichen
Stellen und an denen keine Kontrolleinrichtungen angebracht werden können, stellen
eine grosse Gefahr dar. Darüber hinaus sind die Schlangen so geführt, wie es von
der Konstruktion her am einfachsten ist, und nicht, wie es im Hinblick auf die Sicherheit
erforderlich wäre. In den bekannten Anlagen mit grosser Leistung sind die Röhren
nicht gleichmässig den flammen oder dem Heizgas ausgesetzt, so dass die Wärmebe-.'astung
jeder Schlange für das verschiedene Verhalten des Brenners nicht gleich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Durchlauferhitzer mit mehreren in
einem Kessel axialsymmetrisch angeordneten Rohren zu schaffen, bei dem die Gefahr
des Überschreitens der Stabilitätsschwell(Vweitgehend verringert ist, eine
weitgehen-
de Sicherheit gewährleistet ist und die Heizschlangen
mög-
lichst gleichmässig erwärmt werden.
Gegenstand der Erfindung
ist ein Durchlauferhitzer mit mehreren.in einem Kessel axialsymmetrisch angeordneten
Röhren, der dadurch gekennzeichnet ist' dass alle Röhren wenigstens einen aus Spiralen
bestehenden gleichen Mantel bilden' wobei mindestens zwei benachbarte Spiralen verschiedenen
Röhrensätzen angehören, die zumindest an einem ihrer Enden voneinander getrennt
sind.
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Die_ Erfindung wird: anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausfübrmzngäbeisspiel
dargestellt istg näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein axialer ,IGängaschnitt eines erfindungsgemässen Durchlauferhitzersq
bei dem nur die Schlangen gezeigt sind; und Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der
Linie 2.- 2 in Fig. 1. Der axiale Schnitt gemäss Fig. 1 lässt den äusseren Röhrenmantel
10 und einen inneren Röhrenmantel 20 erkennen, die zueinander konzentrisch angeordnet
sind.
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Jeder Mantel besteht aus spiralförmig angeordneten Röhren 5 und 6,
wobei jeweils zwei benachbarte Spiralen zu verschie--denen Röhrensätzen gehören.
Die Röhren eines Mantels sind
gleich ausgebildet und selbstverständlich
auch in der gleichen Gleise der Flamme eines zentral angeordneten Brenners (nicht
dargestellt) ausgesetzt. Die Flamme des Brenners befindet sich dabei in der Symmetrieachse
des Röhrenbündels. Am unteren Ende der zylindrischen 1'äntel.10 und 20 sind zwei
Flachspiralen 30 und 40, die hintereinanderliegende Zwischenmäntel bilden und den
Durchgang für die Flüssigkeit aus den Röhren des äusseren Mantels 'l0 zu den Röhren
des inneren Mantels 20 herstellen.
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Der getrennte und symmetrische@Aufbau der Röhren wird durch Verfolgen
ihres Verlaufes vom Eingang zum Ausgang des Kessels an Hand der ansteigenden Bezugszahlen
am deutlichsten. Der Einlass der Röhre 5 liegt bei 5,1 (Fig. 'I) und die erste zum
äusseren Mantel gehörende Spiralwindung dieser Röhre ist mit 52 bezeichnet. Der
Einlass 61 der Röhre 6 ist mit der ersten Spiralwindung der Röhre 6 bei 62
verbunden. Die beiden Röhren bilden den äusseren Mantel.10, der bei 54 und 64 endet,
was auch in Fig. 2 zu erkennen ist. Die einzelnen Röhren liegen über ihren gesamten
Verlauf eng übereinander.
Der Mantel 10 endet in der unteren Flachspirale
30 (Fig. 2), in der die Flüssigkeit von aussen nach innen strömt (in beiden Röhren).
Fig. 2 zeigt, dass die Röhren 5 und 6 symmetrisch zum Mittelpunkt ,0 liegen (Schnittpunkt
der Achse des Kessels mit der Ebene der Flachspirale 30). Von der Flachspirale 30
gelangt die Flüssigkeit in die obere Flachspirale 40, wo sie von innen nach aussen
strömt (in beiden Röhren). An der Flachspirale 40 beginnt der zweite Mantel 20,
in dem die Flüssigkeit wieder nach oben strömt und zu den Ausgängen 59 und 69 fliesst.
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Selbstverständlich können an Stelle von zwei Röhren, auch mehrere
in gleicher Weise spiralig angeordnete Röhren verwendet werden.
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In der beschriebenen Ausführungsform besitzen die Röhren überall den
gleichen Durchmesser. Somit ist auch die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit
darin stets gleich. Bestimmte Röhren können aber auch unterschiedliche Abmes-sungen
aufwei$eng damit die Konstanz der Reynoldachen Zah-
len gewahrt bjeibt
und die Proportionalität der Wärmeabgabe pro Kilogramm Flüssigkeit eingehalten wird.
Die
einzelnen Röhren sind sowohl am Ausgang als auch am Eingang des Kessels getrennt.
Dadurch lassen sich an jeder Röhre eine oder mehrere getrennte Kontrolleinrichtungen
anbringen, beispielsweise Thermostaten und "Debitstaten", die den Brenner steuern.
Dadurch wird eine sehr hohe Betriebssicherheit erreicht. Jenseits der Kontrolleinrichtungen
müssen die Röhren nicht getrennt angeordnet sein' sondern können auch in eine Sammelleitung
münden. Solche Sammelleitungen sind vorteilhafterweise ausserhalb des Kessels angeordnet'
weil sie dadurch leicht zugänglich sind. Selbstverständlich können auch nur die
Ausgänge der Röhren ausserha? b des Kessels getrennt gehalten werden, während ihre
°2ingänge ggf. an ein-Dn Sammelkanal angeschlossen sind, der unzugänglich oder schlecht
zugärglich ist. Auf jeden Fall ist eine getrennte thermostatische Kontrolle am Ausgang
erforderlich, die Temperaturkontrolle am Eingang dagegen muss nicht getrennt vorgenommen
werden. Die Kontrolle der Durchflussmenge kann gleichermassen am Eingang oder am
Ausgang der Röhren erfolgen.