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Wärmeaustauschvorrichtung mit Rohrelementen.
Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung mit Rohrelementen, besonders für hochgespannte Mittel, und sie besteht darin, dass der freie Durchflussquerschnitt für das quer zu den Rohrelementen fliessende Mittel durch Änderung der Lage der Rohrelemente in bezug auf ihre Längsachsen geregelt werden kann. Daher kann eine solche Vorrichtung besonders dann Verwendung finden, wenn die Betriebsbedingungen auch nach dem Zusammenbau der Vorrichtung noch wesentlichen Änderungen unterworfen sind. Diese Änderungen können in einer Änderung des Brennstoffes bestehen, oder es kann die Art der zu erhitzenden oder zu kühlenden Flüssigkeit wesentlich geändert werden.
Bei einer solchen Vorrichtung kann demnach der freie Durchflussquerschnitt für das quer zu den Rohrelementen fliessende Mittel durch Änderung der Lage der Rohrelemente in bezug auf ihre Längsachsen entweder nur beim Zusammenbau oder auch noch nachher geändert werden.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform sind die Rohrelemente aus mehreren paralell zueinander derart angeordneten Einzelrohren, vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts, gebildet, dass sie auf dem grössten Teil ihrer Länge quer zu ihrer Längsachse in einer Richtung eine grössere Ausdehnung haben als senkrecht zu dieser Richtung und dass sie kreisförmigen Querschnitt aufweisende Endteile besitzen.
Die für Wärmeaustauschvorrichtungen bereits vorgeschlagenen Rohrelemente mit langgestrecktem Querschnitt sind für die genannten Zwecke nicht geeignet, weil sie hohem Innendruek nicht standhalten können.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise
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verschiedenen Stellungen, Fig. 2 und 3 Längsschnitte durch zwei Ausführungsformen von Vorrichtungen nach der Erfindung.
In dem Kanal 1 (Fig. la) kann ein Mittel in jeder der durch Pfeil p angedeuteten Richtungen strömen. Quer zum Strom des Mittels liegen Wärmeaustauschelemente, durch die ein zweites Mittel strömt. Jedes dieser Elemente enthält mehrere Einzelrohrstränge 3, die zu Endteilen 4 vereinigt sind, die ihrerseits in Verbindungsstücken bzw. Sammelkammern befestigt sind.
In Fig. la ist die Anordnung dieser Elemente in waagerechten Reihen derart gezeigt, dass die
Elemente in senkrechter Richtung zueinander versetzt liegen. Dabei ist für ein in einer der Pfeilrichtungen durchströmendes Mittel der geringste freie Durchflussquerschnitt vorhanden. Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind bei der gleichen Vorrichtung die Elemente um ihre Längsachsen um ungefähr 450 aus der Stellung der Fig. 1 gedreht ; dadurch ist der freie Durchflussquerschnitt wesentlich vergrössert.
Am grössten aber ist dieser nach Fig. 1 e, bei der die einzelnen Elemente um 900 gegenüber Fig. 1 a gedreht sind. Diese Veränderung im Durchflussquerschnitt im Kanal 1 kann also herbeigeführt werden, ohne dass eine Änderung im Aufbau der Vorrichtung im ganzen erforderlich ist. Nur durch Drehung der Elemente um ihre Längsachsen kann somit jede Grösse des freien Durchflussquerschnittes zwischen ihrem kleinsten und grössten Wert eingestellt werden.
Man kann aber auch drei oder mehr einzelne Rohrstränge'unter Verwendung verschiedener Durchmesser und Vereinigung der Enden zu einem gemeinsamen Raum verwenden.
In Fig. 2 ist der Kanal 1 durch Wände 2 und Sammelkasten 10 begrenzt. Das andere Mittel strömt durch den Kanal 1 rechtwinklig zur Zeichnungsebene. Die Wärmeaustauschelemente bestehen
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Verschlüssen 6 angebracht. Diese Vorrichtung kann zwar, nachdem sie einmal aufgebaut ist, nicht leicht verändert werden, aber man kann sie verschiedenen Betriebsbedingungen anpassen, da man die Wärme- austauschelemente von vornherein in verschiedenen Stellungen anordnen kann.
Nach Fig. 3 können die Wärmeaus'auschelemente nach dem Zusammenbau geändert und verstellt werden. Hier sind die gemeinsamen Elementenden mit Ringen 7 versehen. Diese Ringe sind
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Bei dieser Ausführung kann man nach Lösen der Verbindungen zwischen den Umkehrenden 8 und den Elementenden 4 die Elemente in jede beliebige Lage drehen, worauf sie in dieser Lage wieder flüssigkeitsdicht mit den Umkehrenden 8 und den Ringen 9 verbunden werden können. Nach Fig. 2 sind die Elemente dauernd in Sammelkasten derart befestigt, dass das Mittel im Parallelstrom hindurchfliesst, wogegen die einstellbar in Fig. 3 mit den Umkehrenden 8 versehenen Elemente hintereinander durchströmt werden.
Man kann jedoch auch bei Parallelstrom nach Fig. 2 Einstellbarkeit der Elemente erzielen, und ebenso kann man-bei fester Anordnung der Elemente das Mittel die Elemente hintereinander hindurchströmen lassen ; jedoch ist-die in'Fig. 3 gezeigte Endverbindung wenig geeignet für eine Verbindung nach Art der Fig. 2, bei der die Sammelkasten eine grössere Rohranzahl aufnehmen müssen. In solchem Falle müssten nämlich bei Verwendung der einstellbaren Art von Elementen alle Elemente zwischen zwei Dampfkasten genau die gleiche bearbeitete Länge haben, wenn dichte Verbindungen erzielt werden sollen. Ungleiche Ausdehnung der Elemente zwischen den Sammelkasten würde Undichtheit hervorrufen.
Daher wären einzelne Verbindungsstücke nach Art der Umkehrenden 8 von Fig. 3 wenigstens an einem Ende der Elemente vorzuziehen, wenn einstellbare Elemente verwendet werden.
'''Solche Vorrichtungen können in Kesseln, Ölblasen u. dgl. Verwendung finden, wo das in den Elementen strömende Mittel hohen Druck hat. Aus diesem Grunde können die einzelnen Rohrstränge 3 in der gezeigtenWeise durch gemeinsame Rohrenden 4 zusammengefasst werden, die aus den Rohrsträngen3 selbst. gebildet werden. Die Endstücke 4 der Elemente können indessen auch aufgeschweisst oder als gabelförmige Verbindungsstücke an den Rohrsträngen 3 durch Einschrauben oder auf andere Weise befestigt werden.
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Heat exchange device with tubular elements.
The invention relates to a heat exchange device with tubular elements, especially for highly stressed means, and it consists in the fact that the free flow cross-section for the means flowing transversely to the tubular elements can be regulated by changing the position of the tubular elements with respect to their longitudinal axes. Therefore, such a device can be used in particular when the operating conditions are still subject to significant changes after the device has been assembled. These changes can consist of a change in the fuel, or the type of liquid to be heated or cooled can be significantly changed.
In such a device, the free flow cross-section for the medium flowing transversely to the pipe elements can be changed either only during assembly or afterwards by changing the position of the pipe elements with respect to their longitudinal axes.
In an expedient embodiment, the pipe elements are formed from several individual pipes, preferably circular cross-sections, arranged parallel to one another in such a way that they have a greater extent across most of their length across their longitudinal axis in one direction than perpendicular to this direction and that they have a circular cross-section having end parts.
The tubular elements with elongated cross-section which have already been proposed for heat exchange devices are not suitable for the purposes mentioned because they cannot withstand high internal pressure.
In the drawing, embodiments of a device according to the invention are for example
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different positions, Fig. 2 and 3 longitudinal sections through two embodiments of devices according to the invention.
In the channel 1 (Fig. La) an agent can flow in each of the directions indicated by arrow p. Heat exchange elements, through which a second medium flows, lie transverse to the flow of the medium. Each of these elements contains several individual pipe strings 3, which are combined to form end parts 4, which in turn are fastened in connecting pieces or collecting chambers.
In Fig. La the arrangement of these elements is shown in horizontal rows such that the
Elements are offset from one another in the perpendicular direction. The smallest free flow cross section is available for a means flowing through in one of the arrow directions. In the arrangement according to FIG. 1, in the same device, the elements are rotated about their longitudinal axes by approximately 450 from the position of FIG. 1; as a result, the free flow cross-section is significantly increased.
However, it is the largest according to FIG. 1 e, in which the individual elements are rotated by 900 compared to FIG. 1 a. This change in the flow cross section in channel 1 can therefore be brought about without a change in the structure of the device as a whole being necessary. Only by rotating the elements around their longitudinal axes can each size of the free flow cross-section be adjusted between its smallest and largest value.
However, you can also use three or more individual pipe strings using different diameters and combining the ends to form a common space.
In FIG. 2, the channel 1 is delimited by walls 2 and collecting box 10. The other medium flows through the channel 1 at right angles to the plane of the drawing. The heat exchange elements exist
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Closures 6 attached. This device cannot be easily changed once it has been set up, but it can be adapted to different operating conditions, since the heat exchange elements can be arranged in different positions from the outset.
According to FIG. 3, the heat exchange elements can be changed and adjusted after assembly. Here the common element ends are provided with rings 7. These rings are
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In this embodiment, after loosening the connections between the reversing ends 8 and the element ends 4, the elements can be rotated into any position, whereupon they can be connected to the reversing ends 8 and the rings 9 again in a liquid-tight manner. According to FIG. 2, the elements are permanently fastened in the collecting box in such a way that the agent flows through in parallel flow, whereas the elements adjustable in FIG. 3 with the reversing ends 8 are flowed through one after the other.
However, it is also possible to achieve adjustability of the elements with parallel flow according to FIG. however, the in'Fig. The end connection shown in 3 is not very suitable for a connection of the type of FIG. 2, in which the collecting boxes have to accommodate a larger number of tubes. In such a case, when using the adjustable type of elements, all elements between two steam boxes would have to have exactly the same machined length if tight connections are to be achieved. Uneven expansion of the elements between the collecting boxes would cause leaks.
Therefore, individual inverters 8 of Fig. 3 would be preferable at least at one end of the elements if adjustable elements are used.
'' 'Such devices can be used in boilers, oil bubbles etc. Like. Find use where the medium flowing in the elements has high pressure. For this reason, the individual pipe strings 3 can be combined in the manner shown by common pipe ends 4, which are formed from the pipe strings 3 themselves. The end pieces 4 of the elements can, however, also be welded on or fastened as fork-shaped connecting pieces to the pipe strings 3 by screwing in or in another way.