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Vorrichtung an indirekten Wärmeaustauschern
Es ist an sich'bekannt, bei indirekten Wärmeaustauschern mit zwei getrennten Kanalsystemen für zwei wärmeaustauschende, den Wärmeaustauschern von einem äusseren Leitungssystem mit löäbaren Anschlüssen. suge ! führte Medien diesen Wärmeaustauscher derart anzuordnen, dass er von einer'bestimmten Einschaltlage mit dem äusseren Leitungssystem nach Abschaltung von diesem in eine neue Einschaltlage mit dem Leitungssystem derart gebracht werden kann, dass das bisher durch das eine Kanalsystem geleitete Medium, in der neuenEinschaltlagedurchdasandereKanalystem und umgekehrt geleitet wird, d. h. dass ein sogenannter Kanalwechsel eintritt. Wenn das eine Medium Ausfällungen, z. B.
Verkrustungen, im Wärmeaustauscher bildet, die vom andern Medium aufgelöst werden können, kann man durch einen solchen Kanalwechsel die Ausfällungen periodisch entfernen, bevor sie zu einer hinderlichen Menge anwachsen konnten.
Es ist auch bekannt, dass, falls ein Wärmeaustauschmedium Ausfällungen, iz. B. Fasern, Schlamm od. dgl. absetzt, die Neigung besitzen, im Kanalsystem des Wärmeaustauschers zusammenzubakken, diese Ausfällungen durch mechanisches Spülen am besten entfernt werden können, wenn das Spülmedium durch das Kanalsystem in einer ändern Richtung als die beim Zusammenbacken der Ausfällung herrschende Richtung geleitet wird.
In manchen. Fällen braucht man keine Spülung mit einem besonderen Miedium vorzunehmen, wenn man das sich absetzende Medium periodisch in verschiedenen Richtungen durch das Kanalsystem leitet.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, durch die ein Kanalwechsel durch Schwenken des Wärmeaustauschers durchgeführt werden kann, so dass jedes beliebige Kanalsystem des Wärmeaustauschers gleichzeitig mit dem Kanalwechsel in einer ändern Richtung als vor dem Kanalwechsel durchströmt wird.
Die Erfindung ist in erster Linie derart gekenn- zeichnet, dass ein Einlass und ein Auslass für das eine Kanalsystem sowie ein Einlass und ein Auslass für das andere Kanalsystem mit. dem Wärmeaustauscher fest verbunden sind, wobei die insgesamt in einer Anzahl) von vier vorkommenden Ein-und Auslässe mittels vier lösbaren Leitungsverbindungen. mit je einer von vier zu einem äusseren festen Leitungssystem gehörenden Leitungen verbunden sind, von denen je zwei Leitungen dazu dienen, das eine Medium bzw. das andere Medium zum bzw. vom Wärmeaustauscher zu leiten.
Ferner ist der Wärmeaustauscher schwenkbar angeordnet, und die vier lösbaren Leitul1lgs. ver- bindungen sind im Kreis um die Schwenkachse des Wärmeaustauschers derart angeordnet, dass jede zweite Leitungsverbindung im Kreis eine Leitung für das eine Medium mit dem einen Kanalsystem und jede zweite Leitungsverbindung eine Leitung für das andere Medium mit dem andern Kanalsystem mittels der genannten Ein- und Auslässe veibindet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen Fig. l einen Wärmeaustauscher gemäss der Erfindung im Schnitt von der Seite und Fig. 2 von oben zeigt.
Fig. 3,4 und 5 zeigen die gleiche Vorrichtung mit dem Wärmeaustauscher in je einer andern Schwenklage als in Fig. 1. Fig. 6 zeigt einen andern Typ eines Wärmeaustauschers gemäss der Erfindung'von der Seite. Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6. Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 6.
Fig. 9 und 10 zeigen die Vorrichtung nach Fig. 6 mit dem Wärmeaustauscher in je einer andern . Schwenklagc als in Fig. 6, und Fig. 11 zeigt den Wärmeaustauscher nach Fig. 6 in einer andern Ausführungsform und in einer andern Schwenklage als in Fig. 6.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren sind schaubildlich und nur als Beispiele dargestellt.. So werden z. B. nur. zwei verschiedene Typen von Wärmeaustauschern gezeigt, obwohl jeder beliebige Zwei-KanaItyp gemäss der Erfindung angeordnet werden kann.
Im Rohrwärmeaustauscher 1 stehen Leitungen 2a und 2b mit Anschlussflanschen 4a bzw. 4b mit
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Sbden, die zu äusseren Leitungen 12a, 12b, 13a und 13b gehören.. Der Wärmeaustauscher ist auf Zapfen 8 in Rahmenlagern 9 drehbar gelagert und die Verbindungsstellen zwischen den Flanschen sind in Form eines Quadrates zueinander in einer zur Drehachse senkrechten Ebene symmetrisch im Kreis um diese Achse angeordnet. Durch die äusse-
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werden zwei wäremaustauschende Medien nach und von dem Wärmeaustauscher durch je ein Paar diagonal entgegengesetzter Flanschenverbindungen geleitet, und zwar das eine Medium durch das Leitungspaar 12a und 12b und das andere Medium durch das Leitungspaar 13a und Bb.
Im foLgen- den wird angenommen, dass die Strömungsrichtung dabei von a nach b in jedem Leitungspaar verläuft, obwohl sie auch in einem derselben oder in beiden Paaren entgegengesetzt verlaufen kann.
Infolge der symmetrischen, quadratischen Gruppierung sämtlicher Flansche um die Drehachse des Wärmeaustauschers herum kann der Wärmeaustauscher an die äusseren Leitungen über diese Flansche in vier verschiedenen Drehstellungen des Wärmeaustauschers angeschlossen werden, die in den Fig. 1, 3,4 und 5 gezeigt sind.
In der Schwenklage gemäss Fig. 1 nehmen die wärmeaustauschende Medien die folgenden Wege :
Das 1. Medium strömt von der äusseren Leitung 12a durch die Leitung 2a, durch die Rohre 6 herab und durch die Leitung 2b nach der äusseren Leitung 12b.
Das 2. Medium strömt von der äusseren Leitung l3a durch die Leitung 3a, durch den Raum 7 um die Rohre herum und durch die Leitung 3b nach der äusseren Leitung 13b.
In der Schwenklage gemäss Fig. 3, 90 nach rechts gedreht im Verhältnis zu Fig. I, strömen die Medien die folgenden Wege : Das 1. Medium strömt von der äusseren Leitung 12a durch die Leitung 3a, durch den Raum 7 um die Rohre herum sowie durch die Leitung 3b nach der äusseren Leitung 12b. Das 2. Medium strömt von der äusseren Leitung 23a durch die Leitung 2b, durch die Rohre 6 sowie durch die Leitung 2a nach der äusseren Leitung 13b.
In dieser Lage haben also die wärmeaustauschenden Medien ihre Wege durch den Wärmeaustauscher im Verhältnis zur Lage nach Fig. 1 miteinander vertauscht, d. h. es ist ein sogenannter Kanalwechsel vorgenommen worden. Ausserdem werden die Rohre in der umgekehrten Richtung durchströmt, d. h. von der Leitung 2b zur Leitung 2a statt umgekehrt wie gemäss Fig. l.
Auch in der Schwenklage gemäss Fig. 4, 90 nach links gedreht im Verhältnis zur Lage nach Fig. 1, entsteht der gleiche Kanalwechsel, aber hier wird der Raum um die Rohre in der entgegengesetzten Richtung von der Leitung 3b nach
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strömt.
In der Schwenklage nach Fig. 5, 1800 im Ver-
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schliesslichLeitungen 2a und 2b einerseits sowie die Leitungen 3a und 3b anderseits nur ihren Platz miteinander vertauscht. Ein Kanalwechsel ist nicht er-
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umgekehrterLage nach Fig. 4 einen Kanalwechsel mit umgekehrter Strömungsrichtung im zweiten Kanalsystem des Wärmeaustauschers und die Lage nach Fig. 5 eine umgekehrte Strömungsrichtung in beiden Kanalsystemen ohne Kanalwechsel.
Mit dieser Vorrichtung kann man also den Wärmeaustauscher mit periodischem Kanalwechsel in Kombination mit Umkehrung der Strömung- richtung in jedem beliebigen seiner beiden Kanalsysteme oder mit periodischer Umkehrung der
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in'beidenschern eines andern Typs ist in den Fig.
6,7 und 8 dargestellt. Sie ist im Prinzip analog der eben beschriebenen Vorrichtung hinsichtlich der Rohrkupplungen und der Drehbarkeit des Wärmeaustauschers aufgebaut. Der Unterschied liegt darin, dass der Wärmeaustauscher 1 gegen einen Wärmeaustauscher la vom Kreuzströmtyp mit Bachen Wärmeuiberrührungswänden 14, die untereinander spaltenförmige Durchströmungskanäle 6a bzw. 7a für das Wärmeaustauschmedium bilden, aus, ge- tauscht worden ist. Die Leitungen 2a und 2b stehen mit den Kanälen 6a statt mit den Rohrdurchlässen 6 im vorherigen Beispiel in Verbindung, und die Leitungen 3a und 3b stehen mit den Kanälen 7a statt mit dem. Raum 7 um die Rohre herum in diesem Beispiel in Verbindung.
Durch den Wärmeaustauscher wird das eine Medium von der Leitung 12a nach der Leitung 12b von oben nach unten in der Figur geleitet, wie es der gestrichelte Pfeil andeutet, und das andere Medium wird von der Leitung 13a zur Leitung 13b von links nach rechts in der Figur, wie mit dem vollen Pfeil gezeigt, geleitet.
In der Schwenklage des Wärmeaustauschers nach Fig. 6 strömt dabei das Medium entsprechend dem gestrichelten Pfeil durch die Kanäle 6a und das Medium, das gemäss dem vollen Pfeil sich bewegt, strömt durch die Kanäle 7a.
In der Schwenklage gemäss Fig. 9, 900 nach rechts aus der Lage nach Fig. 6 gedreht (siehe die Marke 15), entsteht in ähnlicher Weise wie beim
Schwenken des Wärmeaustauschers 1 aus der Lage nach Fig. 1 in die Lage nach Fig. 3 ein Kanalwechsel und das Kanalsystem 6a wird ausserdem
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In der Schwerklage nach Fig. 10, 900 nach links aus der Lage in Fig. 6 gedreht, entsteht der
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gleiche Kanalwechsel und das Kanalsystem 7a wird in zur Richtung vor der Schwenkbewegung entgegengesetzter Richtung durchströmt.
In der Schwenklage nach Fig. 11, 1800 aus der Lage nach Fig. 6 gedreht, entsteht schliesslich ohne Kanalwechsel eine vollständige Umkehrung der Richtungen, in denen die beiden Kanalsysteme durchströmt'werden.
Fig. 11 zeigt ausserdem wie die Verbindungen zwischen den äusseren, mit dem Wärmeaustauscher beweglichen Leitungen in radialer statt in axialer Richtung gemäss den. übrigen Figuren angeordnet werden können. In diesem Fall weisen die Flansche zylindrische Anschlussflächen mit, einem Radius auf, der'gleich dem Abstand zur Schwenkachse des Wärmeautauschers ist, damit die Schwenkbewegung ungehindert vorgenommen werden kann ; es sind jedoch auch andere Vorrichtungen, wie z. B. entfernbare Zwischenstücke u. dgl. denkbar. An Stelle von Flanschen können auch andere Typen von Rohrverbindungen angewandt werden.
Da die lösbaren Leitungsverbindungen, wie in den Figuren gezeigt, genau in quadratischer Form und symmetrisch um die Schwenkachse des Wärmeaustauschers in der gleichen, senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Ebenen angeordnet sind, liegen in jeder der um 90"versetzten Schwenklagen des Wärmeaustauschers die Teile der Verbindungen desselben in genau vertauschten Lagen zueinander im Raume. Die äusseren Leitungen ! können also starr sein und dennoch in jeder dieser Schwenklagen angeschlossen werden.
Wenn diese Leitungen biegsam sind und sogar aus Schläuchen bestehen oder einen Schlauchteil enthalten, kann man jedoch auf die Forderung nach genau austauschbarer Lage zwischen den Verbindungsteilen des Wärmeaustauschers mehr oder weniger verzichten, d. h. man kann grössere oder geringere Abweichungen von der quadratischen, Form, der Symmetrie oder der gemeinsamen Ebene oder. von allen diesen'Bedingungen zulassen, ohne dass die Anschlussmöglichkeit in den ver- schiedenen Schwenldagen verloren geht.
Das Wesentliche ist, dass die lösbaren Verbindungen derart in ihrem Kreis um die Schwenkachse angeordnet sind, dass jede zweite Leitungsverbindung' (bei der quadratischen Form diagonal einander gegenüber gelegenen Verbindungen) eine äussere Leitung für das eine Medium mit dem einen Kanalsystem des Wärmeaustausehers und jede zweite Leitungsverbindung eine derartige Leitung für das andere Medium mit dem ändern (Kanalsystem des Wärme- austauschers veI1bindet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung an indirekten Wärmeaustam- schern mit zwei getrennten Kanalsysteme für zwei wärmeaustauschende Medien, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlass und ein Auslass für das eine Kanalsystem sowie ein Einlass und ein Auslass für das andere Kanalsystem mit dem Wärmeaustauscher fest verbunden sind, wobei die insgesamt in einer Anzahl von vier angeordneten Ein-und Auslässe mittels vier lösbaren Leitung- ! Verbindungen mit je einer von vier zu einem äusseren festen Leitungssystem gehörenden Leitungen verbunden sind, von denen je zwei Lei-
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andere Medium zum bzw.
vom Wärmeaustauscher zu leiten, und dass der Wärmeaustauscher schwenkbar angeordnet ist und die vier lösbaren Leitungsverbindungen im Kreis um die Schwenkachse des Wärmeaustausehers derart angeordnet sind, dass jede zweite Leitungsverbindung im Kreise eine Leitung für das eine Medium mit dem einen Kanalsystem und jede. zweite Leitungsveribindung eine Leitung für das andere Medium mit dem ändern'Kanalsystem mittels der genannten Einund Auslässe verbindet.