AT380951B

AT380951B - Waermetauscher

Info

Publication number: AT380951B
Application number: AT0175484A
Authority: AT
Original assignee: Hobek Karl
Priority date: 1984-05-28
Filing date: 1984-05-28
Publication date: 1986-08-11
Also published as: ATA175484A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, mit mindestens zwei, vorzugsweise konzentrisch, ineinander angeordneten, von Flüssigkeit durchströmbaren Rohrelementen, wobei die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung an dem einen Ende der Rohrelemente vorgesehen sind.

Solche Wärmetauscher sind z. B. aus der DE-OS 2850865 als im Erdreich anzuordnende Wärmeaustauschrohre für den Primärkreislauf einer Wärmepumpe zur Versorgung einer Heizanlage mit Erdwärme und aus der DE-OS 3018337 als Absorber zur Wärmeaufnahme aus der Erde oder zur Wärmeladung der Erde bekannt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen solchen Wärmetauscher in einem Verfahren zur Aufarbeitung von verrottendem, organischem Material, wie z. B. Mist und Kompost, einzusetzen, um der Biomasse ohne grossen Arbeitsaufwand Wärme zu entziehen.

Die Erfindung sieht hiefür einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art vor, der gekennzeichnet ist durch eine, vorzugsweise zentrisch, in den Rohrelementen angeordnete Luftzufuhrleitung, die an dem andern Ende der Rohrelemente mit radial, vorzugsweise sternförmig, angeordneten Austrittsöffnungen versehen ist. Durch die Luftzufuhrleitung kann während der Kompostierung Luft eingeblasen werden, vorzugsweise intermittierend, wodurch Luftmangel beseitigt, das zu kompostierende Material gelockert und eine Steuerung der Temperatur des sich erhitzenden Materials ermöglicht wird. Der Wärmetauscher ist leicht in die Biomasse einbringbar, und er weist einen gleichbleibend guten Wärmeübergang auf.

Zweckmässige Ausführungen des Wärmetauschers bestehen darin, dass die Austrittsöffnungen in der Mantelfläche eines Kegelteiles liegen, dessen Basisfläche den Durchmesser des weitesten Rohrelementes aufweist, wodurch ein leichtes Einführen in das Material erzielbar ist, oder darin, dass zur Bildung eines schlangenförmigen Strömungsweges für die Flüssigkeit radial angeordnete und axial verlaufende Trennwände angeordnet sind, die sich zwischen den Rohrelementen erstrecken, wodurch eine verbesserte Wärmeabfuhr erreichbar ist.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass mehrere Rohrelemente auf einer gemeinsamen Trägerplatte montiert sind ; ein so gebildetes Aggregat lässt sich leicht und wirkungsvoll handhaben.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Aufarbeitung von Kompost u. dgl. mit einem Wärmetauscher nach der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rücklaufleitung des bzw. der in einem Komposthaufen angeordneten Wärmetauscher über eine Pumpe, allenfalls unter Zwischenschaltung eines weiteren, üblichen Wärmetauschers, an den Wassermantel eines Güllebehälters angeschlossen ist, um die darin befindliche Gülle zu erwärmen ; in dieser Weise erhält man eine wirksame Temperaturerhöhung im Güllebehälter.

Ein letztes Merkmal der Erfindung besteht bei dieser Anordnung darin, dass eine Druckluftquelle vorgesehen ist, die an die Luftzufuhrleitung des Wärmetauschers angeschlossen ist, um in an sich bekannter Weise den Komposthaufen, vorzugsweise intermittierend, aufzulockern, wobei vorzugsweise die Druckluftquelle durch ein mittels Membran abgeteiltes Luftpolster oberhalb des Güllebehälters gebildet ist, der in seinem Unterteil die Gülle aufnimmt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnungen ; darin zeigen : Fig. l einen Längsschnitt durch einen ersten Wärmetauscher, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. l, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen zweiten Wärmetauscher, und Fig. 4 eine schematische Darstellung des Einsatzes solcher Wärmetauscher in einer Anordnung zur Kompostaufarbeitung.

Der in den Fig. l und 2 dargestellte Wärmetauscher besteht aus zwei, mit ihren oberen Enden an einer Tragplatte --1-- sitzenden Rohrelementen --2 und 3--, wobei diese koaxial zueinander angeordnet sind und das innere Rohrelement --3-- in die Tragplatte --1-- eingeschraubt ist, wogegen sein unteres Ende in die Basis eines Kegelteiles --4-- eingeschraubt ist. Dichtungsringe - sind zwischen den Stirnflächen des äusseren Rohrelementes --2-- und der Tragplatte --1-bzw. dem Kegelteil --5-- vorgesehen. Das Rohr --2-- besteht zweckmässig aus Kupfer.

Die Tragplatte-l-weist Durchlässe auf, u. zw. einen Durchlass --6-- für die Ableitung einer als Wärmemedium dienenden Flüssigkeit, einen Durchlass --7-- zur Zuleitung derselben und einen Durchlass --8-- für die Zuleitung von Luft.

Zwischen den Rohrelementen --2 und 3-- sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, radial angeordnete und axial verlaufende Trennwände --10-- vorgesehen ; diesen sind in ihrer Verlängerung Rip-

pen --9-- zugeordnet. In den entsprechenden Endbereichen der Trennwände --10-- sind Öffnungen - ausgebildet, so dass für das Wärmemedium ein schlangenförmiger Strömungsweg zwischen den Elementen --2 und 3-- gebildet wird.

Die von der Luftzuleitung --8-- dem Inneren des Rohrelementes --3-- zugeführte Druckluft wird über Kanäle den in der Mantelfläche des Kegelteiles --4-- liegenden Austrittsöffnungen --12-- zugeführt.

Wenn der Biomasse über die Luftzuleitung --5-- und den Austrittsöffnungen --12--, vorzugsweise intermittierend, Druckluft zugeführt wird, ergibt sich eine Auflockerung der Biomasse ; die über den Durchlass --6-- abgeführte Flüssigkeit kann einem weiteren Wärmetauscher beliebiger Bauart zugeführt und in der Folge wieder dem Durchlass --7-- im Kreislauf zugeführt werden.

Der in Fig. 3 dargestellte Wärmetauscher entspricht im wesentlichen dem vorbeschriebenen, mit dem Unterschied, dass zwischen den Rohrelementen --2 und 3--noch ein drittes wärmeisoliertes Rohrelement --11-- vorgesehen ist ; dieses sitzt ebenfalls an der Tragplatte --1--, endet unten jedoch im Abstand vom Kegelteil --4--, so dass die Trenwände --10-- entfallen. Die über den Durchlass --7-- als Zutritt eintretende Flüssigkeit strömt sohin zunächst zwischen den Rohrelementen --3 und 11-- nach unten und nach Umkehr am unteren Ende des Elementes --11-- zwischen diesem und dem Rohrelement --2-- wieder nach oben zum Durchlass --6-- als Austritt.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung zur Aufarbeitung von Biomasse, unter Verwendung der erfindungsgemässen Wärmetauscher, mit einem Gärbehälter -13-- zur Biogas-
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vorbeschriebenen Art, die mit der Trägerplatte-l-verbunden sind und sich pneumatisch über die Einrichtungen --22-- mit Druckluft oder Methangas heben und senken lassen. Die von den (nicht dargestellten) Wärmetauschern aufgenommene Wärme wird mittels der strömenden Flüssigkeit zu einer Pumpe --23-- über eine Vorlaufleitung --14-- einem weiteren Wärmetauscher --21-- zuge führt, von dem die Flüssigkeit über eine Rücklaufleitung --15-- zur Tragplatte --1-- zurückge- langt.

Die Gülle --24-- im Gärbehälter --13-- wird vom Wärmetauscher --21-- über eine Vorlauf-
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wesentlich erhöht wird.

Das durch die Methanbakterien der Gülle --24-- erzeugte Methangas --25-- wird mit einem Balgensack --29--, der in der Mitte mit einer horizontalen Platte --13-- abgeschlossen ist, aufgefangen. Oberhalb der Platte --13-- befindet sich als Druckluftquelle ein Luft- oder Sauerstoffpolster --26--, der durch die Biogasvermehrung auf beliebigem Druck gehalten werden kann. Diese Druckluft kann nach Passieren eines Dreiweghahnes --30-- wieder über die Leitung --17-- zur Belüftung oder Befeuchtung des organischen Materials --21-- dienen oder zur Bewegung der Trägerplatte--1--.

Um eine aggressive, d. h. explosionsartige Auflockerung der Biomasse zu erreichen, kann ein Druckkessel --19-- mit einem leicht beweglichen Kolben --27-- oder einem geteilten Faltensack als Membran verwendet werden. Im unteren Teil ist dieser Kessel mit Biogas oder ähnlichem gefüllt, das durch ein gesteuertes Zündelement --28-- zur Explosion gebracht wird, und die daraus entstehende Druckluft bewirkt die Auflockerung. Das überschüssige Methangas kann über einen Gasspeicher zur weiteren Verwendung für einen Gasmotor oder der Umwälzpumpe verwendet werden,
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Auflockerung eingebaut sein.

Bei kleinerem Wärmebedarf, wie dies zur Beheizung kleiner Gewächshäuser möglich ist, können die Wärmetauscher auch einzeln in den Komposthaufen gesteckt und diese mit wärmeisolierten, flexiblen Schläuchen verbunden werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Wärmetauscher, mit mindestens zwei, vorzugsweise konzentrisch, ineinander angeordneten, von Flüssigkeit durchströmbaren Rohrelementen, wobei die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung an dem einen Ende der Rohrelemente vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine, vorzugsweise zentrisch, in den Rohrelementen (2, 3 ; 2, 3, 11) angeordnete Luftzufuhrleitung (8), die an dem andern Ende der Rohrelemente mit radial, vorzugsweise sternförmig, angeordneten Austrittsöffnungen (12) versehen ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (12) in der Mantelfläche eines Kegelteiles (4) liegen, dessen Basisfläche den Durchmesser des weitesten Rohrelementes (2) aufweist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines schlangenförmigen Strömungsweges für die Flüssigkeit radial angeordnete und axial verlaufende Trennwände angeordnet sind, die sich zwischen den Rohrelementen (2,3) erstrecken (Fig. l, 2).

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere EMI3.1 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (14) des bzw. der in einem Komposthaufen (21) angeordneten Wärmetauscher über eine Pumpe (23), allenfalls unter Zwischenschaltung eines weiteren, üblichen Wärmetauschers (21), an den Wassermantel (20) eines Güllebehälters (13) angeschlossen ist, um die darin befindliche Gülle (24) zu erwärmen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckluftquelle (26) vorgesehen ist, die an die Luftzufuhrleitung (8) des Wärmetauschers angeschlossen ist, um in an sich bekannter Weise den Komposthaufen (21), vorzugsweise intermittierend, aufzulockern, wobei vorzugsweise die Druckluftquelle durch ein mittels Membran (27) abgeteiltes Luftpolster (26) oberhalb des Güllebehälters (13) gebildet ist, der in seinem Unterteil die Gülle (24) aufnimmt.