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Wärmeaustauscher
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austausch der Wärme zwischen zwei Me- dien, wie z. B. zwischen einem flüssigen und einem gasförmigen Medium oder zwischen zwei flüssigen oder zwei gasförmigen Medien.
Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher gehört zu jenem Typ, der aus einem langgestreckten Mantel und mehreren flachen, hohlen, parallelen, langgestreckten Elementen besteht, von denen'sich je- des aus zwei Platten zusammensetzt, wobei die Elemente eine Passage für ein Medium bilden, das in den Mantel durch eine Einlassöffnung an einem Ende desselben eintritt und durch einen Auslass am entge- gengesetzten Ende austritt, während das andere in den Mantel durch einen Einlass an einem Ende eintre- tende Medium zwischen oder ausserhalb der Elemente strömt und durch einen Auslass am entgegengesetz- ten Ende des Mantels austritt, wobei die beiden Platten, die jedes Element bilden, parallele, konti- nuierliche, schmale Längsvertiefungen aufweisen, die jeweils einander gegenüber in den beiden Platten angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Wärmeaustauscher mit grossen Oberflächen. Diese können einem beträchtlichen Druck von innen oder von aussen unterworfen werden. Gemäss der Erfindung ist für diesen Zweck eine einfache Konstruktion vorgesehen, die genügend stabil für beide Fälle ist.
Bei bekannten Wärmeaustauschern dieser Art wurden, um eine Steifheit der Elemente zu erhalten, knopfartige Vorsprünge vorgesehen. Diese knopfartigen Vorsprünge haben aber den Nachteil, dass sie die
Strömung im Wärmeaustauscher stören, da sie Turbulenz erzeugen und dadurch einen unnötig hohen Strö- mungswiderstand bieten.
Dieser Nachteil wird beim erfindungsgemässen Wärmeaustauscher dadurch vermieden, dass diese
Vertiefungen der beiden Platten jedes Elementes miteinander verbunden sind und die Elemente einen im wesentlichen gleichen Querschnitt über ihre gesamte Länge besitzen, so dass sowohl die Passagen inner- halb der Elemente, als auch die zwischen den Elementen eine im wesentlichen gleiche Querschnittsflä- che über ihre gesamte Länge aufweisen.
Durch die Verbindung der langgestreckten Vertiefungen in den Platten wird eine hinreichende Steif- heit der Elemente erreicht. Die Verbindung kann beispielsweise durch Nahtverschweissung erfolgen. Die
Elemente haben dann über die gesamte Länge einen im wesentlichen konstanten Querschnitt, so dass so- wohl die Passage des Mediums, das innerhalb der Elemente, als auch die des Mediums, das zwischen oder ausserhalb der Elemente fliesst, eine konstante Querschnittsfläche über die Gesamtlänge des Durch- flusses besitzt.
Die Zeichnungen stellen eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Wärmeaustauschers dar.
Fig. 1 zeigt einen Wärmeaustauscher gemäss der Erfindung, der zwischen zwei Elementen der Länge nach geschnitten wurde. Fig. 2 stellt einen Schnitt längs der Linien II-II in Fig. 1 dar. Fig. 3 zeigt einen in vergrössertem Massstab dargestellten Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 und veranschaulicht die An- ordnung der Enden der Elemente.
Der Wärmeaustauscher besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen langgestreckten Mantel 1, der eine halbkugelförmige untere Abschlusskappe 2 und seitliche Öffnungen 3 und 4 für den Eintritt und Austritt eines Mediums besitzt. In dem zylindrischen Mantel l ist ein innerer Mantel 5 angeordnet, der im Querschnitt rechteckig oder quadratisch ist. Der innere Mantel 5 ist mittels Querplatten 6 und 7 be. - festigt. Platte 6 dient ausserdem als Trennwand, die das Ausströmen des bei Öffnung 3 oder 4 eintretenden Mediums ausserhalb des inneten Mantels 5 verhindert. Die Platte 6 wird durch die Stützen 8 versteift.
Der innere Mantel 5 umschliesst mehrere flache parallele Elemente 9, die den Durchgang für eines
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der Medien bilden, während das andere durch die Zwischenräume 10 zwischen den Elementen strömt.
Jedes Element 9 besteht aus zwei Platten. Die offenen Enden der Elemente sind mit den Rahmen 11 und 12 verschweisst. Darüber hinaus sind die Platten an den Enden eines jeden Elementes nach aussen gebogen und jede so gebogene Platte ist mit der benachbarten Platte des Nachbarelementes erschweisst, wie in Fig. 3 bei 13 zu sehen ist, so dass die Räume zwischen den Elementen an ihren Enden geschlossen sind.
Der Rahmen 11 ist an die Stirnwand 14,"die einen Durchlass 15 besitzt, angeschweisst. Ein die Stirnwand umgebender Ringflansch 16 ist an dem am Mantel 1 befindlichen entsprechenden Ringflansch 17 mittels der Bolzen 17'befestigt. Der Rahmen 12 am entgegengesetzten Ende ist mit einem trichterförmigen Teil 18 verschweisst, der mit einem Durchlass 19 eine Einheit bildet. Der Durchlass 19 erstreckt sich durch einen rohrförmigen Teil 20, der an der Abschlusskappe 2 befestigt ist. Eine Stopfbüchse (nicht dargestellt) ist zur Abdichtung zwischen den rohrförmigen Teilen 19 und 20 angebracht. Der Durchlass 19 ist mit einem an ihn angeschraubten Flansch 21 versehen.
Alle Elemente 9 bilden zusammen mit den Rahmen 11 und 12 und den daran befestigten Teilen eine Einheit, die nach Entfernung des Flansches 21 und Lösen der Verbindung zwischen Flansch 16 und 17 zum Zwecke der Kontrolle, der Reinigung oder Reparatur aus dem Mantel herausgenommen werden kann. In den Platten, die die Elemente 9 bilden, sind parallele, kontinuierliche, schmale Längsvertiefungen 22 vorgesehen. Diese Vertiefungen befinden sich auf den Platten, die jedes Element bilden, einander gegenüber und sind so tief, dass die Vertiefungen von zwei Platten einander berühren. Dadurch werden die Platten sowohl gegen Aussen- als auch gegen Innendruck zweckentpsrechend versteift.
Der Abstand zwischen den Vertiefungen hängt von der Dicke der Platte und dem Druck, dem sie ausgesetzt werden soll, ab. Der Abstand ist aber im wesentlichen immer grösser als die Tiefe jeder Rille.
Es ist zu bemerken, dass die Elemente einen gleichen Querschnitt über ihre gesamte Länge haben, so dass sowohl der Querschnitt der Passagen innerhalb der Elemente, als auch der Querschnitt der Passagen zwischen den Elementen über die gesamte Länge des Wärmeaustauschers gleich ist. Dies ist wesentlich, da dabei der Strömungswiederstand so klein wie möglich ist und daraus eine hohe Geschwindigkeit des Mediums im Wärmeaustauscher resultiert, wodurch die Wärmeaustauschkapazität der Anlage verbessert wird.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, in den Platten einige wenige kleine, punktförmige Vertiefungen vorzusehen, die nach der Aussenseite jedes Elementes gerichtet sind und die, falls erforderlich, als Abstandhalter zwischen den einzelnen Elementen dienen sollen. Da die Zahl dieser kleinen Vertiefungen gering ist, werden diese den Durchfluss durch den Wärmeaustauscher nicht wesentlich beeinträchtigen.
Während des Betriebes tritt ein Medium durch die Öffnung 15 oder 19 des Wärmeaustauschers ein und strömt durch die Passagen, die durch die an den Enden offenen Elemente gebildet werden und tritt druch die Öffnungen 19 bzw. 15 aus. Das andere Medium tritt durch die Öffnungen 3 oder 4 ein, strömt seitlich in die Durchflussräume zwischen den Elementen, strömt dann längs dieser Durchflussräume und verlässt dann den Wärmeaustauscher durch die Öffnungen 4 bzw. 3.
Viele Varianten und Modifikationen der gezeigten und offenbarten Ausführungsform sind innerhalb des Rahmens dieser Erfindung möglich.