DE1068851B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen als Rekuperator zu verwendenden, keramischen Lufterhitzer, der mit hohen Feuergastemperaturen und hohen Luftpressungen betrieben werden kann.

Es ist bekannt, Rekuperatoren mit einander kreuzenden Kanälen für Feuergase und Luft aus Hohlsteinen herzustellen, die hohe Abgastemperaturen vertragen. Derartige Lufterhitzer bereiten aber Schwierigkeiten für einen Betrieb mit hohen Luftpressungen weil es schwierig ist, eine verläßliche Abdichtung der Fugen zu sichern. Um die Abdichtung zu verbessern, hat man zwar vorgeschlagen, die Hohlsteine mit einem Metallmantel zu umkleiden oder sie in einzelnen Schichten zu verlegen, die durch flache Metallzwischenlagen getrennt sind, doch läßt sich auch bei diesen Ausführungen durch die Wärmeausdehnungen des aus Hohlsteinen zu einem dichten Block zusammengebauten Lufterhitzers keine für hohe Luftpressungen ausreichende Fugenabdichtung erzielen.

Bekannt ist es ferner, zum Aufbau von Lufterhitzern mit einander kreuzenden Luft- und Heizgaskanälen Hohlsteine zu verwenden, die eine oder mehrere Mittelkanäle von geschlossenem Querschnitt und an gegenüberliegenden Seiten angeordnete, quer zu den Mittelkanälen verlaufende, offene Kanalausnehmungen aufweisen, die sich beim Stapeln der Hohlsteine in Achsrichtung ihrer Mittelkanäle zu geschlossenen Leitungen für das eine Betriebsmittel und mit ihren seitlichen Kanalausnehmungen zu querliegenden, gefugten Leitungen des anderen Betriebsmittels ergänzen. Soweit beim Aufbau des Lufterhitzers aus derartigen Hohlsteinen außer den Betriebsmittelleitungen Hohlräume zwischen den Steinen verbleiben, hat man vorgeschlagen, diese Hohlräume mit zusätzlichen Steinplatten auszufüllen, um einen festen blockartigen Erhitzerkörper zu erhalten. Die Abdichtungsschwierigkeiten für einen Betrieb mit hohen Luftpressungen werden hierdurch nicht behoben, da unter Wirkung der hohen Temperaturdifferenzen in einem mit hohen Feuergastemperaturen und hohen Luftpressungen betriebenen Lufterhitzer starke Dehnungsbeanspruchungen entstehen, die Temperaturrisse an den Hohlsteinen und eine hierdurch bedingte Undichtigkeit nach sich ziehen.

Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten und bezieht sich auf einen keramischen Lufterhitzer aus Hohlsteinen mit einem oder mehreren Mittelkanälen von geschlossenem Querschnitt und zu beiden Seiten dieser Mittelkanäle an den äußeren Begrenzungsflächen angeordneten offenen Kanalausnehmungen, wobei durch eine besondere Anordnung der Hohlsteine spaltartige Zwischenräume zwischen den Steinsäulen gebildet sind, die eine gute Aufnahme der Wärmedehnungen unter Vermeidung des Reißens der Hohlsteine Lufterhitzer mit aus Hohlsteinen
gebildeten einander kreuzenden
Luft- und Heizgaskanälen

Anmelder:

Erwin Folger,
Köln-Brück, Dieringhauser Str. 6

Erwin Folger, Köln-Brück,
ist als Erfinder genannt worden

ermöglichen und überdies auch den Wärmeübergang zwischen den Betriebsmitteln erhöhen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß den die Mittelkanäle und die seitlichen Kanalausnehmungen enthaltenden Hohlsteinen an den Enden der aus den gestapelten Hohlsteinen gebildeten Mittelkanal leitungen Endblöcke zugeordnet sind, die nur geschlossene Mittelkanäle und je einen quer dazu liegenden, in die Mittelkanäle einmündenden Sammelkanal aufweisen und in ihrer gleichlaufend zu den seitlichen Kanalausnehmungen der Hohlsteine liegenden Erstreckung um so viel länger als die zwischen ihnen liegenden Hohlsteine bemessen sind, daß zwischen den durch die in Richtung der Mittelkanäle gestapelten und mit den seitlichen Kanalausnehmungen aneinandergesetzten Hohlsteinen gebildeten Säulen im Bereich der quer zu den seitlichen Kanalausnehmungen der Hohlsteine liegenden Stoßflächen der Endblöcke freie Spalträume gebildet sind, in welche die von den seitlichen Kanalausnehmungen der Hohlsteine gebildeten, gefugten Leitungen einmünden.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Hohlsteine und die ihnen zugeordneten Endblöcke an ihren die Mündungen der Mittelkanäle enthaltenden Begrenzungsflächen mit die Kanalmündungen in ihrer Gesamtheit umschließenden, zusammenpassenden Federn und Nuten zum Herstellen von Nut-Feder-Verbindungen sowohl zwischen den Hohlsteinen untereinander als auch zwischen den Hohlsteinen und den Endblöcken versehen. Hierdurch und durch eine vorzugsweise angeordnete elastische Verspannung der Hohlsteine durch gleichlaufend zu den Mittelkanälen angeordnete Zuganker od. dgl. wird eine verläßliche Abdichtung unter wirksamer Aufnahme der Wärmeausdehnungen in Längsrichtung der Steinsäulen erreicht.

909 648/159

Claims (1)

Um einen hohen Wärmeübergang zwischen den Betriebsmitteln zu sichern, enthält zweckmäßig jeder der Hohlsteine drei in der Blockmittelebene liegende, zylindrische Mittelkanäle kleineren Querschnittes und an seinen Seitenflächen je zwei hälftige offene Kanalausnehmungen von größerem Halbkreisquerschnitt. Gegenüber einem bekannten rechteckigen Querschnitt der Mittelkanäle und der seitlichen Kanalausnehmungen werden durch den runden Querschnitt nach den vorliegenden Berechnungen wesentlich bessere Werte für den Wärmeübergang zwischen den Betriebsmitteln erzielt. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Hohlsteine und ein daraus hergestellten keramischen Lufterhitzer nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 einen Hohlstein teils in der Seitenansicht, teils im mittleren Längsschnitt nach Linie I-I von Fig. 2, Fig. 2 einen Grundriß und Fig. 3 einen Querschnitt des Hohlsteins nach Linie III-III von Fig. 2, Fig. 4 die Seitenansicht und Fig. 5 einen Querschnitt eines aus den Hohlsteinen zusammengebauten Lufterhitzers. Der Hohlstein 1 nach Fig. 1 bis 3 weist drei Mittelkanäle2 von in sich geschlossenem Rundquerschnitt auf und ist an seinen seitlichen Längsflächen auf jeder Seite mit quer zu den Mittelkanälen verlaufenden Kaualausnehmungen 3 versehen, die einen hälftigen, hier halbkreisförmigen Querschnitt haben. Der Durchmesser dieser seitlichen Kanalausnehmungen ist etwas größer als der Durchmesser der Mittelkanäle. Die oberen und unteren Begrenzungsflächen des Hohlsteines, in die die Mittelkanäle 2 ausmünden, weisen eine besondere Ausführung auf, und zwar enthält die untere Begrenzungsfläche 4 einen vorstehenden, als Feder dienenden Rand 5, der die drei Kanalmündungen in ihrer Gesamtheit umschließt, und die obere Begrenzungsfläche 6 eine entsprechende Nut 7, die den Rand 5 eines anschließenden Hohlsteins zum Herstellen einer Nut-Feder-Verbindung aufnehmen soll. Die Ausbildung des Hohlsteines mit drei Mittelkanälen 2 und je zwei seitlichen Kanalausnehmungen 3 von etwas größerem Durchmesser ergibt einen Steinquerschnitt, der bei hoher Stabilität für eine gute Wärmeaufnahme und gleichmäßige Wärmeverteilung im Steinquerschnitt und eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf den Umfang der Mittelkanäle besonders günstig ist. Praktisch kann ein derartiger Stein bei einem Durchmesser von 60 mm für die Mittelkanäle 2 und von 80 mm für die Kanalausnehmungen 3 im Grundriß etwa eine Länge von 340 mm und eine Breite von etwa 200 mm bei einer Höhe von etwa 220 mm zwischen den Flächen 4 und 6 aufweisen. Diese Angaben sollen nur die ungefähren Abmessungsverhältnisse zwischen der Größe des Steins und seinen Ausnehmungen erkennbar machen, ohne die Erfindung im einzelnen auf eine bestimmte Steinausführung festzulegen. ■Wie sich aus Fig. 4 und 5 entnehmen läßt, werden derartige Hohlsteine reihenweise zu säulenartigen Trägern aufeinandergesetzt, wobei die Mittelkanäle 2 durch die Nut-Feder-Verbindungen eine verläßliche Fugenabdichtung erhalten, die durch in die Nuten eingelegtes Dichtungsmaterial einen hermetischen Abschluß sichert. Oben und unten sind die Steinsäulen durch Endblöcke 8 bzw. 9 abgeschlossen. Diese Endblöcke weisen keine seitlichen Kanalausnehmuugen wie die Hohlsteine 1, sondern ebene Seitenflächen auf und sind nur mit Mittelkanälen versehen, die in einen querliegenden Sammelkanal 10 einmünden. Bei dem oberen Endblock 8 ist dieser Sammelkanal mit einem in Richtung der Mittelkanäle2 liegenden Durchlaß 11 in der oberen Begrenzungsfläche versehen, während die unteren Endblöcke 9 mit ihren Sammelkanälen 10 an seitlichen Durchlässen 12 ausmünden, die in den zusammenliegenden Stoßflächen dieser Blöcke angeordnet sind, so daß die in der einen Steinsäule erhitzte Luft m die andere Steinsäule überströmen kann. Die Endblöcke 8 und 9 sind an ihren die Mündungen der Mittelkanäle enthaltenden Stirnflächen ebenfalls mit einem Rand 5 bzw. einer Nut 7 zur Herstellung von Nut-Feder-Verbindungen mit den anschließenden Hohlsteinen versehen. Die Endblöcke sind etwas länger ausgeführt als die Hohlsteine 1, so daß im Bereich ihrer Stoßstellen 13 zwischen den durch die Hohlsteine 1 gebildeten Steinsäulen Spalträume 14 verbleiben, die für die Aufnahme der Wärmedehnungen als Lufterhitzer und für den Wärmeübergang an den Stirnflächen der Hohlsteine günstig sind. Gemäß Fig. 5 sind in jeder Steinsäule mehrere Hohlsteine und Endblöcke reihenweise nebeneinander gesetzt, so daß sich ihre hälftigen Kanalausnehmungen 3 zu Rauchgaskanälen von kreisförmigem Querschnitt ergänzen. Da die Luftkanäle durch die Nut-Feder-Verbindungen hermetisch abgedichtet sind, brauchen in der Trennfuge der Kanalausnehmungen für die Rauchgaskanäle keine besonderen Abdichtungen vorgesehen zu sein. Die Steinsäulen sind an den Außenseiten durch Mantelwände 15 abgeschlossen, die die äußeren Kanalausnehmungen der Hohlsteine 1 und die Spalträume 14 verschließen. Die Rauchgase werden durch Leitungen 16 bzw. 17 zu- und abgeführt. Vorzugsweise sind die Hohlsteine, mit ihren Nut-Feder-Verbindungen waagerecht liegend, in senkrechter Richtung aufeinandergesetzt, so daß das Steingewicht den Dichtungsdruck in den Nut-Feder-Verbindungen erhöht. Damit hierbei eine verläßliche Abdichtung zustande kommt, können die als Federn dienenden Randleisten 5 etwas höher bemessen sein als die sie aufnehmenden Nuten 7. Die Steinsäulen sind durch senkrecht liegende Zuganker 18 verspannt, die obere und untere Querträger 19 durchsetzen und mit Tellerfedern 20 ausgerüstet sind, die die Wärmeausdehnungen der Steinsäulen aufnehmen und eine elastische Verspannung sichern. In gleicher Weise sind die oberen und unteren Endblöcke 8, 9 mit waagerecht liegenden Zugankern 21, Trägern 22 und Federn 23 elastisch verspannt. Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der Ausführung der Hohlsteine und des aus ihnen zusammengestellten Lufterhitzers beschränkt. Die Steinsäulen können in beliebiger Höhe und Breite und in beliebiger Anzahl hintereinander zusammengebaut werden, um die äußeren Abmessungen des Lufterhitzers dem für seine Unterbringung verfügbaren Raum, der Feuerungsgröße bzw. verfügbaren Abgasmenge und der verlangten Wärmeleistung anzupassen. Patentansprüche:

1. Lufterhitzer mit aus Hohlsteinen gebildeten, einander kreuzenden Luft- und Heizkanälen, dessen Hohlsteine einen oder mehrere den Block durchragende Mittelkanäle von geschlossenem Querschnitt und zu beiden Seiten dieser Mittelkanäle in den seitlichen Begrenzungsflächen des Hohlsteines angeordnete, quer zu den Mittelkanälen verlaufende, offene Kanalausnehmungen aufweisen, die sich beim Stapeln in Achsrichtung ihrer Mittelkanäle zu geschlossenen Leitungen des einen Be-