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Wärmeaustauschvorrichtung, bestehend aus Rohrschlangen mit U-förmig
gebogenen Schenkeln. Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung, bestehend
aus einer Anzahl gleichartiger, parallel nebeneinander angeordneter Rohrschlangen
mit U-förmig gebogenen Schenkeln, durch welche die wärmeaufnehmendeFlüssigkeit,
in ebensovielStröme unterteilt, als Rohrschlangen vorhanden sind, hindurchfließt,
während die wärmeabgebenden Heizgase einen diesem Strom entgegengesetzten Weg nehmen.
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Gegenüber den bekannten Wärmeaustauschvorrichtungen dieser Art unterscheidet
sich die neue Vorrichtung dadurch, daß immer zwei hintereinanderfolgende ()-Schenkel
jeder Rohrschlange in Ebenen liegen, welche zum Heizgasstrom parallel, dann ein-
oder mehrmals schräg, dann senkrecht, dann wieder. schräg, dann parallel liegen,
derart; daß der in jeder Rohrschlange fließende Flüssigkeitsstrom wiederholt in
derselben zum Heizgasstrom senkrechten Ebene hin und her geführt wird. Ferner unterscheidet
sich die neue Wärmeaustauschvorrichtung von den bekannten Vorrichtungen dadurch,
daß durch einzelne schräg zur Heizgasströmung liegende [j-Schenkelpaare jeder Rohrschlange
der Flüssigkeitsstrom schräK rückwärts gegen die allgemeine Vorwärtsrichtung geführt
wird,
damit weitere U-Schenkel durch dieselbe Heiz- 1 gaszone geführt
werden.
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Durch diese neue Anordnung wird es ermöglicht, die wärmeaufnehmende
Flüssigkeit in eine Anzahl Einzelströme von geringem Querschnitt zu zerlegen, mit
großer Geschwindigkeit im Gegenstrom zum Heizgasstrom . und wiederholt durch dieselben
Temperaturzonen des Heizgasstromes zu führen, wodurch ein guter Wärmeaustausch erreicht
wird.
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In den Abb. i, 2 und 3 sind schematisch drei Ausführungsarten der
Erfindung dargestellt. Durch die Pfeile innerhalb der Rohrschlangen ist die Bewegungsrichtung
der wärmeaufnehmenden, durch die Pfeile außerhalb der Rohrschlangen die Bewegungsrichtung
der wärmeabgebenden Heizgase, dargestel lt.
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Abb. i zeigt, wie die einzelnen Flüssigkeitsströme zunächst durch
ein U-Schenkel- ' paar fließen, dessen Ebene schräg zur Hauptströmungsrichtung steht,
dann folgt ein U-Schenkelpaar, dessen Ebene senkrecht zur Hauptströmungsrichtung
steht, darauf ein U-Schenkelpaar, das wieder schräg dazu, dann i ein U-Schenkelpaar,
das parallel zur Hauptströmungsrichtung steht usf. Es liegen also j bei jeder Rohrschlange
abwechselnd zwei und i ein U-Schenkel in derselben Temperaturzone der Heizgase.
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Abb. 2 zeigt eine Ausführungsart, bei der abwechselnd zwei und vier
U-Schenkel jeder Rohrschlange in derselben Temperaturzone i der Heizgase liegen.
Bei der Ausführungsart nach Abb. 3 liegen abwechselnd bei jeder Rohrschlange drei
und sechs U-Schenkel in derselben Temperaturzone der Heizgase. (Ebene senkrecht
zur Heizgasströmungsrichtung.) Ordnet man die U-Schenkel jeder Rohrschlange derart
an, daß die Mittelpunkte der Kreisquerschnitte von je vier aufeinanderfolgenden
U-Schenkeln in den Ecken eines Quadrats liegen, wie es die Abb. i, 2 und 3 zeigen,
und ersetzt man die Bogen der j U-Schenkelpaare auf einer Seite durch Rohrköpfe
und besondere Rohrbogen, so entsteht, j falls man je vier Schenkel in einem Rohrkopf
endigen läßt, eine Ausführungsform, wie sie in Abb. q. in einer Draufsicht, in Abb.
5 in einem Schnitt senkrecht zu den U-Schenkeln unmittelbar über dem Rohrboden der
Rohrköpfe und in den Abb. 6 und 7 in Ansicht und teilweisem Längsschnitt dargestellt
ist.
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Die U-förmig gebogenen Röhren a haben zwei parallele gerade Schenkel,
deren Abstand wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Bogens. Der große Durchmesser
des Bogens ist nötig, damit der Durchflußwiderstand möglichst gering wird, aber
auch, damit sich die Röhren leicht biegen lassen. Die Rohrbogen können aber auch
in bekannter Weise durch Bogenformstücke ersetzt sein, in welchen die geraden Rohrschenkel
befestigt sind. In jedem Rohrkopf b oder hl sind zwei U-Schenkelpaare a befestigt,
deren Ebenen unter .a.5° geneigt zur Hauptrichtung des Heizgasstroines liegen und
parallel zueinander stehen. Die Enden der U-Schenkel sind in dem Rohrboden der Rohrköpfe
durch Einwalzen oder sonstwie befestigt, und ihre Achsen gehen durch die Ecken eines
Quadrats. Die Grundform der Rohrböden ist ein Achteck, von dein vier Seiten parallel
den Seiten des genannten Quadrats sind. Die Achtecke liegen mit ihren Seiten dicht
zusammen, derart, daß an vier Seiten jedes Kopfes eine quadratische Öffnung entsteht.
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Wie aus Abb. 5 zu ersehen, stehen in jedem Rohrkopf b und b,. zwei
llfndungsstellen der U-Rohrschenkel miteinander unmittelbar durch den Hohlraum des
Kopfes in Verbindung, während die beiden anderen Mündungsstellen von diesem Hohlraum
und unter sich durch zylindrische Wände getrennt sind. Die Rohrköpfe b und b, sind
durch Rohrbogenstücke c untereinander und durch ebensolche d mit dem Zuführungsrohr
bzw. dem Abführungsrohr der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit verbunden, und diese Rohrbogenstücke
c und d werden mittels der Schrauben e und
der Unterlagstücke
f und f, auf den Köpfen b
und b. befestigt. Nach Wegnahme eines solchen
Rohrbogenstücks c oder d liegen die vier Mündungen der U-Bogenrohre a frei, man
kann die Bogenrohre a reinigen oder an der Einwalzstelle nachwalzen u. a. m.
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Durch die Rohrbogenstücke d wird den Rohrköpfen b, die zu erwärmende
Flüssigkeit zugeführt; sie strömt durch den einen Schenkel des U-Rohrs a hin und
durch den anderen zum Kopf zurück, tritt dann in diesem zum ersten Schenkel des
zweiten U-Rohrs und fließt durch diesen und den zweiten Schenkel wieder zurück zum
Kopf b,.. Durch das Rohrbogenstück c strömt dann die Flüssigkeit quer zum Heizgasstrom
zum Rohrkopf b, geht von diesem wieder durch die vier Schenkel der zugehörigen U-Röhren,
dann wieder quer zum Heizgasstrom zum zweiten Rohrkopf b" durch dessen zwei U-Röhren,
dann parallel zum Heizgasstrom zum dritten Rohrkopf b" von da zum zweiten Rohrkopf
b usw., wie die Strömungspfeile es andeuten. Bezeichnet man einen Kopf b oder b,.
mit den zugehörigen beiden U-Röhren a als ein Heizelement, so liegen bei der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform drei solcher Elemente nebeneinander quer zum.Heizgasstrom,
wie in Abb. 3 schematisch dargestellt.
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Legt man alle Heizelemente einzeln hintereinander parallel zum Heizgasstrom,
so entsteht
eine Ausführungsform, wie sie schematisch in Abb. i
dargestellt ist, und legt man endlich je zwei Heizelemente nebeneinander quer zum
Heizgasstrom, so entsteht die in Abb. 2 schematisch dargestellte Ausführungsform.
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Natürlich kann man auch vier und mehr solcher Heizelemente nebeneinander
anordnen, man braucht dazu nur immer die Köpfe b und b, sowie die Rohrbogenstücke
c und d und die Unterlagen f und fl. Mit diesen sechs Teilen und den ()-Röhren a
kann man die verschiedenartigsten Ausführungsformen zusammenstellen.
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Die [-Röhren a sind sodann, wie die Abb. 6 zeigt, ungleich lang angeordnet;
an demselben Rohrkopf ist ein langes [-Rohr und, ein kürzeres [-Rohr befestigt.
Diese ungleiche Länge der [-Röhren ist nötig, damit man nach Wegnahme zweier Rohrbögenstücke
c oder c und d jedes Heizelement einzeln zwischen den anderen herausnehmen kann,
auch wenn der äußere Durchmesser des [-Rohrbogens a größer ist als der Abstand zweier
gegenüberliegender Seiten der achteckigen Rohrwandplatte des betreffenden Rohrkopfes,
nämlich nur um ein weniges kleiner als der Abstand der benachbarten äußeren Seiten
der quadratischen Öffnungen g, die natürlich größer sein müssen als der Rohrdurchmesser
der [-Röhren. Wenn der betreffende Rohrkopf so weit herausgezogen ist, daß der [-Rohrbogen
des kürzeren [-Rohrs an den benachbarten Rohrköpfen anstößt, so wird das Heizelement
etwas seitlich verschoben, worauf dann der [-Rohrbogen durch die beiden in einer
Linie gelegenen quadratischen Öffnungen g herausgezogen werden kann, bis der [-Rohrbogen
des längeren [-Rohres anstößt; dann erfolgt eine kleine Verschiebung des Heizelements
in entgegengesetzter Richtung, worauf auch dieser [-Rohrbogen durch die beiden quadratischen
Öffnungen g hindurchgeht.
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Die Öffnungen g, welche durch einfache Deckelchen verschlossen werden,
dienen sodann ferner zur Einführung von Vorrichtungen, um die darumliegenden acht
[-Rohrschenkel mittels Kratzer und Bürsten oder mittels Luft- oder Dampfstrahls
zu reinigen. Die einzelnen Köpfe nebeneinander bilden eine geschlossene Wand des
Heizraums, der im übrigen aus Mauerwerkwänden hergestellt sein kann. Jedes Heizelement
ist leicht auswechselbar und kann leicht durch ein vorrätiges Heizelement. ersetzt
werden.
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Wie besonders Abb.4 erkennen läßt, können in die Öffnungen g von oben
her als Flugaschenfänger dienende Winkel h eingesetzt werden, die dauernd in ihrer
Lage verbleiben können. Zweckmäßig werden noch «eitere kleinere Winkel i angeordnet,
die zum Zerteilen des Heizgasstromes dienen, dabei die Wirkung des Flugaschenfängers
nicht beeinträchtigen.
