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Wärmeaustauschapparat Wärmeaustauschapparate, in denen das wärmeabgebende bzw. wärmeaufnehmende Medium in schraubenlinienförmigen Kanälen von verschiedener Art strömt, sind an sich bekannt. In diesen können die wärmeaustauschenden Flächen beispielsweise aus einer zentralen Röhre, die mit schraubenförmig angebrachten Rippen versehen ist, bestehen. Innerhalb dieser Röhre strömt das eine der Medien, während das andere durch Kanäle strömt, welche einerseits von den Rippen, anderseits von der Röhrenwand und schliesslich von einer äusseren Umhüllung begrenzt sind. Gemäss einer anderen Ausführungsform bestehen die Rippen selbst aus Röhren, welche schrauben- linienförmig auf einander um eine zentrale Röhre herumgewunden sind.
In der letztgenannten Röhre strömt das eine der wärmeaustauschenden hIedien, während das andere durch Kanäle strömt, welche durch die eben erwähnten schraubenlinienförmig gewundenen Röhren gebildet werden.
Mit diesen Ausführungsformen sind erhebliche Nachteile verbunden. Bei der zuerst erwähnten, wo der Wärmeaustausch im wesentlichen durch den Kontakt des einen Mediums mit der vergrösserten Fläche erfolgt, welche die Rippen darstellen, und als Folge des Temperaturunterschiedes zwischen dieser Fläche und dem mit dieser in direktem Kontakt befindlichen Medium, wird infolge des Wärmeleitungswiderstan- des die Temperatur in den verschiedenen Teilen der Rippen ganz bedeutend schwanken. Beispielsweise ist die Temperatur am Umfang der Rippen bedeutend niedriger als diejenige, welche in der Nähe der zentralen Röhre herrscht, und infolgedessen wird der Wärmeaustausch an der Peripherie viel geringer sein als in der Nähe der Zentralröhre.
Dies hat seinerseits zur Folge, dass die wärmeaustauschenden Flächen grösser gemacht werden müssen, als wenn die Tempe- ratur an den verschiedenen Teilen der Wärmeaustauschflächen im wesentlichen gleich hoch wäre. Um diesem Nachteil abzuhelfen, hat man, wie oben erwähnt, die Rippen durch Röhren ersetzt, welche schraubenlinienförmig aufeinander gewunden sind.
Hierdüi-ch hat man zwar im wesentlichen eine gleichförmige Temperatur an den verschiedenen Teilen der Wärmeaustauschflächen erhalten, man hat aber im praktischen Betrieb gefunden, dass es sehr schwer ist, diese Röhren derart genau zu wickeln, dass die aus diesen Röhren gebildeten Rippen so dicht wurden, dass sie aussen herumströmendes Medium effektiv daran hindern, durch die Ritzen, die sich vorfinden oder während des Betriebes zwischen den einzelnen Windungen entstehen, hindurchzugehen anstatt durch die schraubenlinienförmigen Kanäle hindurchzuströmen, welche die Rippen bilden sollen. Ferner werden die Kosten für eine solche genau gewundene Rohrschlange sehr bedeutend.
Es sind also im wesentlichen diese zwei Nachteile, die den Anlass gegeben haben, dass diese ansonst vom Gesichtspunkt des Wärmeaustausches vorteilhafte Ausführungsform im praktischen Betrieb keine nennenswerte Verwendung gefunden hat. Ein weiterer Nachteil hat sich aus dem Umstand ergeben, dass ein wesentlicher Teil der Wärmeaustauschflächen der Röhren (ungefähr 30,1/o,) keine effektive Berührung mit dem ausserhalb derselben strömenden Medium hat sowie dass die Wärmeaustauschflächen leicht verschmutzt werden und es auch schwer ist, sie zu reinigen. Aus diesem Grunde müssen die Wärmeaustauschflächen, und die ganze Apparatur bedeutend grösser gemacht werden als es sonst notwendig sein würde.
Schliesslich besteht ein weiterer Nachteil darin, dass die Länge der einzelnen Rohrschlangen aus dem Grunde, dass die Röhren in radialer Richtung um einander gewunden sind, sehr
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verschieden wird, was verschiedenes Druckgefälle innerhalb der Rohrschlangen mit daraus folgender ungleichmässiger Medienverteilung und schlechtem Wärmeaustausch zur Folge hat.
Durch vorliegende Erfindung sollen alle diese Nachteile, die, nach dem oben Angegebenen, die früheren Formen von Wärmeaustauschapparaten aufweisen, effektiv beseitigt werden.
Der Apparat nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kanalbildenden Teile des Apparates zwei Einheiten darstellen, die derart angeordnet sind, dass die eine Einheit aus der anderen herausgeschraubt werden kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt, wo Fig. 1 einen Axialschnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 in Fig. 1 durch einen Wärmeaustauschapparat nach der Erfindung darstellt. Mit 1 ist das zentrale Rohrteil einer wenigstens am einen Ende dicht verschlossenen Rippenröhre bezeichnet, deren Rippen dadurch hergestellt sind, dass ein Metallband 2 hochkantig um das Rohrteil 1 gewunden ist. Natürlich körnen das Rohrteil 1 und die Rippen 2 auch gegossen sein. Mit 3 ist ein die Rippenröhre 1, 2 umgebender und gegen die Rippen 2 dichtender zylindrischer Mantel bezeichnet.
Mit 5 ist eine Stirnwand und mit 6 sind Bolzen bezeichnet, mit welchen die Stirnwand 5 an einem entsprechenden Flansch des Mantels 3 abnehmbar befestigt ist. Die Rippenröhre 1, 2 ist an der Stirnwand 5 mit Hilfe eines Stutzens 8 befestigt. In Löchern in der Stirnwand 5 sind die Enden von Rohren 9 befestigt, welche zu einer Verteilungs- bzw. einer Sammelhaube 10 bzw. 11 führen und welche im Zwischenraum zwischen den Rippen 2 angebracht sind. Diese Rohre 9 werden später näher beschrieben. Mit 14 und 15 ist ein Zulauf- bzw. ein Ablaufstutzen für das eine Wärmeaustauschmedium bezeichnet, welches die Rohre 9 umspülen soll, das heisst in dem Kanal strömt, welcher durch das zentrale Rohrteil 1, die Rippen 2 und den Mantel 3 gebildet ist.
(Bezüglich des in der Zeichnung dargestellten Teiles 20 siehe weiter hinten.) Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bestehen die Wärmeaustauschflächen aus den schraubenlinienförmig gewickelten, voneinander unabhängigen Rohren 9, welche einerseits von dem vorerwähnten, auf ihrer Aussenseite strömenden Medium umspült und anderseits von einem zweiten Medium durchströmt werden. Die Röhre 1, 2 kann daher in einfacher und billiger Weise hergestellt werden und ist derart ausgeführt, dass sie bei Bedarf aus dem von den Rohren 9 gebildeten Rohrsatz herausgeschraubt werden kann, wodurch dieser auch im Innern freigelegt werden kann zwecks Reinigung, wenn dies erforderlich - ist.
Aus der Zeichnung geht ferner hervor, dass sämtliche Rohrschlangen 9 im wesentlichen die gleiche Länge erhalten, und zwar aus dem Grunde, weil beispielsweise der Schlangenteil 16, der sich dem Rohrteil 1 am nächsten befindet, mit dem dem Mantel 3 am nächsten befindlichen Teil 17 verbunden ist, wodurch die Gesamtlänge der so gebildeten Rohrschlange ebenso gross ist wie die Länge der zwischen der vorerwähnten Rohrschlange befindlichen Rohrschlange (vergleiche Fig. 2). Infolgedessen wird der Strömungswiderstand innerhalb der einzelnen Rohrschlangen 9 annähernd gleich gross mit einer gleichartigen Flüssig keits-(Mediums-)verteilung und annähernd gleichem Wärmeaustausch zwischen den einzelnen Rohrschlangen und dem innerhalb bzw.
dem ausserhalb derselben strömenden Medium als Resultat.
Da die Rohrschlangen 9 dazu bestimmt sind, selbst dichte Kanäle zu bilden, ist keine genaue, zeitraubende und teure Wicklungsmethode für sie erforderlich. Verhältnismässig grosse Schwankungen in ihrer Form und ihren Lagen zueinander wirken auf ihre effektiven Funktionen, nicht wesentlich ein.
Dadurch, dass derjenige Abschnitt der Rohrschlangen 9, in welchem das innere Medium nach der beschriebenen Ausführungsform in der gleichen Richtung (im Gleichstrom) wie das äussere Medium strömt, nur ungefähr ein Drittel der gesamten Wärmeaustauschfläche bildet sowie dadurch, dass ein verhältnismässig geringer Teil des äusseren Mediums über diesen Teil der Wärmeaustauschfläche strömt als über den übrigen Teil, wird der effektive Wärmeaustausch im grossen und ganzen der gleiche, wie wenn die gesamte Wärmeaustauschfläche für Gegenstrom angeordnet wäre.
Der beschriebene Wärmeaustauschapparat nach der Erfindung wird von verhältnismässig kleinerer Grösse und billiger und leichter auszuführen sein sowie grösseren Effekt darbieten und weniger empfindlich für Verschmutzung sowie leichter bei Bedarf zu reinigen sein, als bisher bekannte Wärmeaustauschapparate.
In solchen Fällen, wo der Mantel 3 derartige Ungleichmässigkeiten seiner inneren Abmessungen aufweist, dass eine zufriedenstellende Abdichtung zwischen dem Mantel 3 und den Rippen 2 nicht möglich ist., wird eine die Rippen 2 dicht umschliessende innere Umhüllung 20 vorgesehen, die mit Vorrichtungen versehen oder selbst derart ausgestaltet ist, dass eine effektive Abdichtung zwischen ihr und dem äusseren Mantel 3 erzielt wird. Eine derartige Dichtung ist beispielsweise bei 21 vorgesehen.
Der Wärmeaustauschapparat kann im Rahmen der Erfindung weiter abgeändert werden. So können beispielsweise die Rippen 2 in mehr oder weniger dichter Anschliessung an dem Mantel 3 oder an der Umhüllung 20 befestigt sein.
Ferner kann der Apparat so ausgeführt sein, dass die Rohrschlangen 9 in der Längsmitte des Apparates umkehren, so dass zwei Sätze entstehen, wobei die Zuleitungs- bzw. die Ableitungsenden der Rohrschlangen des einen Satzes an dem einen und diejenigen der Rohrschlangen des anderen Satzes an dem anderen Ende des Apparates vorgesehen sind. Die Rohrschlangen 9 können mit Entlüftungsvorrichtungen versehen sein.
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