DE2116988B2 - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einem von heißem Abgas durchströmten, vertikalen, oben offenen Rohr, in das von unten ein thermisch isolierter Zufuhrstutzen für das Abgas hineinragt, mit einem das Rohr konzentrisch umgebenden äußeren Mantel, der mit dem Rohr einen oben geschlossenen ringförmigen Durchströmraum für aufzuheizende Luft bildet, im oberen Teil einen Luftzuström- und im unteren Teil einen Luftabströmanschlvjß aufweist und mit einer Dichtung am unteren Rohrende.

Bei einem bekannten Wärmeaustauscher der gattungsgemäßen Art (US-PS 33 46 042) ist als Dichtung am unteren Stutzenende eine Balgdichtung vorgesehen. Derartige Balgdichtungen, wie auch Federungsblöcke u.dgl., haben den Nachteil, daß sie sehr schnell verschleißen und Anlaß laufender Wartungsarbeiten und laufender Betriebsstörungen infolge von Undichtigkeiten sind. Hierzu trägt mit bei, daß sich derartige Bälge nur unzureichend gegenüber der Strahlungswärme schützen lassen.

Es sind andererseits Flüssigkeitsdichtungen bekannt, die ein ringförmiges Becken aufweisen, in das ein unteres Stutzenende hineinragt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der gattungsgemäßen Art dahingehend auszugestalten, daß die Dichtung am unteren Rohrende bei denkbar einfachem konstruktiven Aufbau praktisch wartungsfrei ist.

Die Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Die darin gekennzeichnete Dichtung ermöglicht es einerseits dem Rohr, sich unter Wärmeeinwirkung frei dehnen zu können und ist durch die Zuordnung der Regeleinrichtung für das Flüssigkeitsniveau praktisch wartungsfrei. Verschleißteile sind nicht vorhanden. Die Ausgestaltung hai auch einen außerordentlich einfachen konstruktiven Aufbau, da die Außenwand des Zufuhr-Stutzens für das Abgas die Innenwand des Beckens bildet. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die üblicherweise vorhandene thermische Isolierung des Zufuhrstutzens hier auch zugleich eine sehr gute Abschirmung der Flüssigkeilsdichtung vor der Wärmestrahlung des Abgases bewirkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Außenwand des Beckens durch den äußeren Mantel des Gehäuses des Wärmeaustauschers gebildet. Dies trägt mit zu einem besonders einfachen konstruktiven Aufbau bei.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung.

Der Wärmeaustauscher 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das einen zylindrischen Mantel 11 aus Stahl sowie eine Basisplatte 13 hat. Das Gehäuse 12 hat ferner eine Verkleidung 15 aus feuerfestem Material in Form isolierend wirkender Schamottesteine, die auch beständig gegenüber Windabrasion sind. Ein zylindrisches, aus hitzebeständigem Metall oder einer entsprechenden Metallegierung bestehendes, oben offenes Rohr 17 hängt vertikal vom oberen Ende des Gehäuses 12 über einen konischen Ansatz 19 herab, der luftdicht mit dem Mantel 11 beispielsweise durch Anschweißen an einen Flansch 21 verbunden ist. Das Rohr 17 ist in abständiger Lage von der feuerfesten Verkleidung 15 durch entsprechende Distanzstücke 23 gehalten, die an dem Mantel 11 befestigt sind, so daß die Verkleidung 15 des Mantels 11 und das Rohr 17 einen ringförmigen, oben geschlossenen Durchströmungsraum bilden. Der Durchströmungsraum weist einen oberen Abschnitt 29, einen unteren Abschnitt 31 sowie einen Durchlaß 25 auf. Am oberen Ende des Mantels U ist eine öffnung 26 vorgesehen, in der ein Luftzuströmanschluß 27 angeordnet ist, durch den das aufzuheizende Gas in den oberen Abschnitt 29 eingeführt wird. Der untere Abschnitt 31 weist eine öffnung 32 auf, der ein Luftabströmanschluß 33 zugeordnet ist. Der Luftabströmanschluß 33 führt zu einem ölbrenner (nicht dargestellt).

Im Bodenbereich des Gehäuses 12 befindet sich ein Zufuhrstutzen für das heiße Abgas, der ein ringförmiges Wandstück 34, das mit einer feuerfesten Verkleidung 37 versehen ist, aufweist. Das Wandstück 34 erstreckt sieht bis in das Rohr 17 und weist eine Basis 36 sowie eine Einlaßöffnung 38 auf, die in leitender Verbindung zu einem Einlaß 35 steht. Das Wandstück 34 weist im oberen Bereich eine zylindrische Außenwand 39 aus einer hitzebeständigen Metallegierung auf, an der ein Basisring 41 befestigt ist, der an seinem Außenumfang mit dem Mantel 11 des Gehäuses 12 verbunden ist. Die Außenwand 39 bildet zugleich die Innenwand eines Beckens 43 einer Flüssigkeitsdichtung für das untere Ende des Rohres 17. Die Außenwand des Beckens wird von dem Basisring 41 und einem Abschnitt des Mantels U des Gehäuses 12 gebildet. In das ringförmige Becken 43 ist das untere Ende des Rohres 17 derart hineingeführt, daß auf der Rohrinnen- wie auf der Rohraußenseite jeweils ein ringförmiger Flüssigkeitsraum gebildet ist.

Dem Becken 43 ist eine Regeleinrichtung für das Flüssigkeitsniveau zugeordnet. Die Regeleinrichtung beinhaltet einen Flüssigkeitsspeicher 45, der über eine Leitung 47 mit einer Zulauföffnung 44 des Beckens 43 in leitender Verbindung steht. Der Flüssigkeitsspiegel 45 hat einen Überlaufdamm 49, um den Flüssigkeitsspiegel in dem Becken 43 zu kontrollieren. Oberhalb des Flüssigkeitsspeichers 45 befindet sich eine Speiseleitung 51 und neben dem Überlauf 49 befindet sich ein Abfluß

53 zum Abführen des Flüssigkeitsüberschusses.

Im Betrieb des Wärmeaustauschers wird kaltes, zu beheizendes Gas, wie beispielsweise Verbrennungsluft für Brenner in den oberen Abschnitt 29 des Durchströmungsraumes eingeleitet, durchströmt diesen und verläßt ihn vorgewärmt durch den unteren Abschnitt 31 und den Luftabströmanschluß 33, wie mit den Strömungspfeilen in der Zeichnung gekennzeichnet. Die vorgeheizte Verbrennungsluft gelangt dann beispielsweise Zi: Brennern, die Heißgase zu Heizzwecken erzeugen, wobei das heiße Abgas vcm Wärmeaustauscher 10 dann wieder dazu benutzt wird, weitere Verbrennungsluft vorzuheizen. Die heißen Abgase werden durch den Zufuhrstutzen zugeführt. Sie gelangen in diesen über den Einlaß 35 und strömen längs dessen Verkleidung 37 nach oben und dann in das Rohr t7, an dessen oberem Ende sie den Wärmeaustauscher verlassen. Da das Rohr 17 aus einem Metall oder einer Metallegierung besteht, findet ein Wärmeaustausch zwischen den heißen Abgasen im Inneren des Rohres 17 und der vorzuerwärmenden Verbrennungsluft statt.

Der statische Druck des heißen Abgases im Inneren des Rohres 17 entspricht, ob die Strömungsgeschwindigkeit nun klein oder groß ist, im wesentlichen dem Atmosphärendruck, da das Rohr 17 an seinem oberen Ende zur Atmosphäre hin offen ist. Der statische Druck in der vorgewärmten Verbrennungsluft auf der Außenseite des Rohres 17 ist normalerweise ein Überdruck, der aus dem Rückdruck resultiert, der auf die Verbrennungsluft von dem nu speisenden System, wie beispielsweise den Brennern, ausgeübt wird. Der Rückdruck variiert mit der Verbrennungsluftströmungsmenge. 1st der Rückdruck praktisch Null, entspricht das Flüssigkeitsniveau im Becken 43 praktisch dem Flüssigkeitsniveau im Flüssigkeitsspeicher 45. Wächst der Rückdruck über NuI! an, wird der Flüssigkeitsspiegel auf der Außenseite des Rohres 17 im Becken 43 absinken, während der Flüssigkeitsspiegel auf der Innenseite des Rohres 17 im Becken 43 sowie der Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitsspeicher 45 im wesentlichen die gleiche Höhe beibehalten werden. Es geschieht somit eine Kompensation der Druckunterschiede auf der Innen- und Außenseite des Rohres 17.

Die Verkleidung 37 des Wandstückes 34 des Zufuhrstutzens für das heiße Abgas schützt die Flüssigkeit im Becken 43 vor einer Überhitzung und verhindert, daß sie zum Kochen kommt. Dabei ist in vorteilhafter Weise auch derjenige untere Bereich des Rohres 17 vor direkter Wärmeeinstrahlung und direkter Beaufschlagung mit heißem Abgas geschützt, der sich in die Flüssigkeitsdichtung hinein erstreckt oder unmittelbar oberhalb des Beckens 43 der Flüssigkeitsdichtung liegt. Die Eintauchtiefe des unteren Endes des Rohres 17 in die Flüssigkeit des Beckens 43 bleibt normalerweise konstant. Es treten somit keine scharfen Wärmegefälle und keine Abschreckeffekte am Rohr 17 auf. Das untere Ende des Rohres 17 ist dabei in vertikaler Richtung in dem Becken 43 völlig frei bewegbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

21 16S88 Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher mit einem von heiflem Abgas durchströmten vertikalen, oben offenen Rohr, s in das von unten ein thermisch isolierter Zufuhrstutzen für das Abgas hineinragt, mit einem das Rohr konzentrisch umgebenden äußeren Mantel, der mit dem Rohr einen oben geschlossenen ringförmigen Durchiitrömraum für aufzuheizende Luft bildet, im oberen. Teil einen Luftzuström- und im unteren Teil einen Luftabströmanschluß aufweist und mit einer Dichtung am unteren Rohrende, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung am unteren Rohrende eine Flüssigkeitsdichtung ist, die ein ringförmiges Becken (43) aufweist, in das hinein sich das untere Ende des Rohres (17) erstreckt, daß die Innenwand des Beckens (43) von der Außenwand des Zufuhrstutzens (34,37,39) für das Abgas gebildet ist und daß dem Becken (43) eine Regeleinrichtung (45,47,49) für das Flüssigkeitsniveau zugeordnet ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Beckens (43) durch den äußeren Mantel (11) des Gehäuses (12) des Wärmetauschers gebildet ist.