Wärmeaustauscher Die vorliegend-. Erfindung betrifft einen Wärme- austauscher, in dem mehrere Rohre, deren Wärme- übertragungsflächen durch mit denselben endweise verbundene Stäbchen vergrössert sind, in einem ge meinsamen Gehäuse angeordnet sind, durch das ein zu erwärmendes oder abzukühlendes Medium in Kon takt mit den Stäbchen strömt. Die Erfindung betrifft insbesondere Wärmeaustauscher, in denen das in Kon takt mit den Stäbchen tretende Durchströmungsmittel <B>öl</B> ist, das z.
B. durch Dampf oder Heisswasser erhitzt wird, wenn es sich um ölvorwärmer handelt, und das durch Wasser oder Luft abgekühlt wird, wenn es sich um ölkühler handelt.
Heutzutage werden in sehr grossem Ausmasse sol che ölvorwärmer verwendet, bei welchen die Wärme- übertragungsfläche zwischen Heizmittel und<B>öl</B> mittels angeschweisster Stäbchen aus Kupfer oder einem an deren, die Wärme gut leitenden Werkstoff vergrössert ist, sowohl um<B>öl</B> für eine ölheizungsanlage als auch <B>öl,</B> das von grossen ölzisternen gepumpt werden soll, zu erwärmen.
Für kleinere ölquantitäten wird in der Regel ein Typus von Ölvorwärmern verwendet, der aus der schwedischen Patentschrift Nr. <B>157483</B> der gleichen Anmelderin hervorgeht. Wie dort ersichtlich ist, sind die Stäbchen gegen die Rohrwand umgebogen. Der Vorwärmer ist dabei derart konstruiert, dass das mit Stäbchen versehene Rohr aus dem Gehäuse des Vor- wärmers zwecks Reinigung der Stäbchen leicht her ausgenommen werden kann.
Bei den grössten Vor- wärmern, die gemäss dieser Konstruktion ausgeführt wurden, ist indessen das mit Stäbchen versehene Rohr ziemJich schwer, weshalb die Reinigung desselben sehr zeitraubend und mühsam wird.
Bei grossen ölquantitäten und dort, wo die Er wärmung des öles nicht besonders gross zu sein braucht, z. B. bei Erwärmung von<B>öl,</B> das aus Zister- neu gepumpt werden soll, sind die Stäbchen am Rohr meistens radial befestigt. In den meisten Fällen wer den hierbei besondere Füllkörper axial zwischen den Stäbchenreihen angebracht, damit man höhere Ge schwindigkeit und dadurch eine grössere Turbulenz des Öles sowie eine grössere Wirkung der Vorwärmer erhält.
Auch dieser<B>Typ</B> von Vorwärmern ist in der Weise. konstruiert, dass das Stäbchenrohr aus dem Ge häuse des Vorwärmers zwecks Reinigung herausge nommen werden kann. Der Nachteil dieser- Vorwär- mer ist, dass ihre mit Stäbchen versehenen Rohre nebst ihren Füllkörpern sehr schwer und recht unhandlich werden.
In den letzten Jahren haben die öle, die mancher orts verwendet worden sind, sehr grosse Quantitäten gungen enthalten, die sich auf den von Verunreinio Stäbchen der Vorwärmer ablagern, den grössten Teil des öldurchganges sperren und dadurch die Wärme übertragung verschlechtern.
Aus diesem Grunde muss- ten die ölvorwärmer und -kühler oft gereinigt wer den, was insbesondere bei grossen Wärmeaustauschem sehr umständlich ist, für die sogar besondere Kräne, Traversen oder andere Hilfsmittel erforderlich sein können, um das innere, mit Stäbchen versehene Rohr aus seinem Gehäuse herauszunehmen. Die Reini gungsschwierigkeiten setzen in der Tat für das Wärmeaustauschvermögen solcher Wärmeaustauscher eine obere Grenze.
Die Erfindung hat zum Zweck, diese Nachteile der bekannten Wärmeaustauscher dieser Art zu br-- seitigen und einen gedrungenen und wirksamen, mit einem Gehäuse versehenen Rohirwärmeaustauscher zu schaffen, der ein grosses Wärmeaustauschvermögen hat und dessen Wärmeübertragungsfläche an Ort und Stelle innerhalb des Gehäuses gereinigt werden kann.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung ist dadu,rch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen den Umhüllungsflächen der dem Gehäuse benachbarten Rohre und dem Gehäuse vorhandene freie Durch- strömungssektionen mit Füllkörpern besetzt sind, wo bei einzelne Füllkörper zwecks Reinigung des Ge häuseinneren gegen mit Düsen versehene, an eine Druckquelle für ein Reiniguno",smedium anschliessbare Reinigung,slanzen auswechselbar sind, wobei die aus- wechseilbaren Füllkörper so zahlreich und so verteilt sind,
dass annähernd sämtliche Stäbchen von den Strahlen des Reinigungsmediums getroffen werden können.
Unter dem im folgenden vorkommenden Wort UmhüLlungsflächen eines mit Oberflächenvergrösse- rungselementen versehenen Rohres wird diejenige ge dachte Fläche verstanden, die durch die freien Enden sämtlicher Oberflächenvergrösserungsstäbchen ver <B>läuft.</B>
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindu#ngsgegenstandes veranschaulicht. Es zei gen: Fig. <B>1</B> einen Querschnitt durch einen ölvorwärmer nach einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 einen partiellen Längsschnitt nach der Linie 111-111 in Fig. <B>1,</B> in grösserem Massstab, Fig. <B>3</B> einen Längsschnitt durch einen weiteren ölvorwärmer mit sehr grossem Leistungsvermögen,
Fign 4 eine Endansicht des ölvorwärmers in Rich- tu#ng der Pfeile A-A in Fig. <B>3</B> gesehen, Fig. <B>5</B> einen Querschnitt durch den ölvorwäriner nach der Linie VI-VI in Fig. <B>3</B> und Fig. <B>6,</B> in grösserem Massstabe, einen Teil des Querschnittes nach Fig. <B>5.</B>
,eht, besteht die Wärme- Wie aus Fig. <B>1</B> hervorg übertragungsfläche des ölvorwäriners hauptsächlich aus sechs kranzförmig angeordneten Wärmeübertra- gungsrohren <B>11,</B> die mit Oberflächenvergrösserungs- elementen in der Form von gebogenen, endweise mit den Rohren<B>11</B> verbundenen Metallstäbchen 12 ver sehen und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses<B>13</B> angeordnet sind.
Jede der aus einem Rohr<B>11</B> und den diesem zugeordneten Stäbchen 12 bestehenden Einheiten 11-12 hat eine im Querschnitt runde Um hüllungsfläche und enthält ein in dem betreffenden Rohr<B>11</B> angeordnetes Dampfzufuhrrohr 14, das zu sammen mit dem Rohr<B>11</B> einen Spalt<B>15</B> billdet, durch den das bei der Wärmeübertragung gebildete Kondensat strömt, wie weiter hinten in Verbindung mit der Fig. <B>3</B> näher erläutert wird. Das Gehäuse<B>13</B> sowie die eine oder beide Stirnwände desselben sind selbstverständlich mit geeigneten Anschlüssen zwecks Zu- und Abfuhr von<B>Öl,</B> Zufuhr von Dampf und<B>Ab-</B> leitung- von Kondensat versehen.
In dem mitten im Gehäuse<B>13</B> befindlichen Raum <B>17</B> ist Platz für ein mit Stäbchen versehenes Rohr derselben Art wie die sechs Rohre<B>11</B> vorhanden. Wenn ein solches Rohr mit einer im Querschnitt run den Umhüllungsfläche koaxial mit dem Gehäuse<B>13</B> angeordnet werden würde, würden indessen sechs im Querschnitt hauptsächlich dreieckige Durchgänge zwi- sehen den Umhüllungsflächen der sieben Rohre ent stehen. Solche Durchgänge sind nicht erwünscht, da sie leicht viel<B>Öl</B> vorbeilassen, das somit nicht in dem erwünschten Grade erwärmt wird.
Mit Rücksicht hier auf ist ein mittleres Rohr<B>16</B> vorgesehen, das wie die Rohre<B>11</B> ein inneres Dampfzufuhrrohr 14 enthält, aber auf besondere Weise angeordnete ob.-rflächen- vergrössernde Stäbchen <B>18, 19</B> hat. Die Stäbchen <B>19</B> scheinen in Fig. <B>1</B> kürzer zu sein als die Stäbchen <B>18,</B> haben aber in der Tat dieselbe Länge wie diese.
Wie die Stäbchen <B>19</B> angeordnet sind, geht aus Fig. 2 her vor, die zeigt, dass sie, wie die Stäbchen <B>18,</B> endweise befestigt, aber im Gegensatz zu diesen stromabwärts in der Richtung der Längsachse des Rohres<B>16</B> ge bogen sind. Es ist indessen selbstverständlich, dass die Stäbchen <B>19</B> gegebenenfalls kürzer als die Stäbchen <B>18</B> sein können und wie diese radial verlaufen können.
Gemäss der Konstruktion nach der Fig. <B>1</B> besitzen die Stäbchen des inneren Rohres<B>16</B> eine Umhüllungs fläche, die in der Ansicht von sechs konzentrisch zu den Achsen der äusseren Rohre<B>11</B> gelegenen Kreis bögen begrenzt wird und sich somit den Umhüllungs flächen der äusseren Rohre<B>11</B> anschliesst.
Um die freien Durchströmungsdurchgänge zwi schen den Stäbchen <B>18</B> und<B>19</B> Zu vermindern, kön nen auch Füllkörper 20, die aus homogenen, leicht entfernbaren Stangen oder auch an einem oder an beiden Enden geschlossenen Rohren bestehen kön nen, zwischen den betreffenden Stäbchenreihen <B>18, 19</B> angeordnet sein, wie mit strichpunktiert dargestellten Kreisen in Fig. <B>1</B> gezeigt wird.
Jede der sechs im Querschnitt annähernd drei eckigen Durchgänge, die zwischen den Umhüllungs flächen der Rohre<B>11</B> und dem Gehäuse<B>13</B> gebildet werden, ist mit Füllkörpern 21 bzw. 22 ausgefüllt. Die Füllkörper 21. bestehen aus Rohren oder Stangen, die während des Betriebes sich in der gezeigten Lage b-,finden, aber zwecks Reinigung des Gehäuseinneren durch Reinigungslanzen ersetzt werden, die mit einer Quelle für Dampf, Wasser oder sonstigen Reinigungs mittel mit hohem Druck in Verbindung stehen.
Die Füllkörper 22 sollen nicht aus dem Gehäuse<B>13</B> her ausgenommen werden und können gegossen oder aus auf geeignete Weise gebogenem Blech hergestellt sein- Sie brauchen nicht homogen zu sein, müssen aber mindestens an einem Ende gesch#lossen sein, so dass sie keine Durchströmungskanäle für das<B>Öl</B> bilden, das in diesem Falle nicht in dem erwünschten Grade erwärmt werden würde.
Die Fig. <B>3</B> bis<B>6</B> veranschaulichen einen ölvor- wärmer mit sehr grossem Wärmeaustauschvermögen. Wie insbesondere aus Fig. <B>5</B> hervorgeht, weist er sie ben innerhalb eines Gehäuses<B>29</B> gelegene Gruppen von je sechs mit oberflächenvergrössernden Stäbchen <B>32</B> versehenen Wärmeübertragungsrohre <B>31</B> auf, die um ein zentrales Rohr<B>33</B> kranzförtnig angeordnet sind, das ebenfalls mit oberflächenvergrössernden Stäbchen 34,<B>35</B> versehen ist.
Innerhalb der Rohre <B>31</B> und<B>33</B> sind Dampfzuführrohre <B>30</B> bzw. <B>36</B> ange ordnet. Rings um die Peripherie sind ausserdem zwölf mit radialen bzw. axial gebogenen oberflächenver grössernden Stäbchen <B>37</B> bzw. <B>38</B> -vzrsehene Rohre<B>39</B> angeordnet. Innerhalb von diesen sind Dampfzuführ- rohre 40 angebracht.
Schliesslich sind weitere sechs Wärmeübertragungsrohre 41 vorgesehen, die mit ge raden oder gebogenen Stäbchen 42 versehen und zwi schen der innersten der sieben Gruppen von Rohren <B>31</B> und<B>33</B> und den sechs äusseren, die genannte Gruppe umgebenden, übrigen Gruppen von Rohren <B>31</B> und<B>33</B> angeordnet sind. Innerhalb der Wärme- übertragungsrohre 41 sind Dampfzuführrohre, 43 an geordnet.
Die Lage jedes Rohres 41 mit seinen Stäb- chen 42 und Dampfzuführrohren 43 bezüglich der vier es umgebenden Wänneübertragungsrohre <B>31</B> mit den zugehörigen Stäbchen <B>32</B> und Dampfzuführ- rohren <B>30</B> geht insbesondere aus Fig. <B>6</B> hervor. Die Elemente 41-43 können gegebenenfalls durch Füll körper 44 ersetzt sein, wie mit strichpunktierten Linien in Fig. <B>6</B> angedeutet ist. Die Füllkörper 44 kön nen gegossen oder aus gebogenem Blech hergestellt sein.
Sie können entweder massiv oder hohl sein, aber sie müssen mindestens an einem Ende, geschlossen sein, so dass keine Durchströmungskanäle für das<B>Öl</B> innerhalb der Fiä lkörper 44 gebildet werden.
Ausser den vorerwähnten, gegebenenfalls vorhan denen Füllkörpern füllen drei weitere kranzförrnig an geordnete Reihen von Füllkörpern die übrigen freien Durchströmungswege zwischen den Umhüllungsflä chen der Wärmeübertragungsrohre und dem Gehäuse aus. Der innerste dieser Kränze umfasst sechs Füll körper 46, die dieselbe Form und Konstruktion wie die Füllkörper 44 in Fig. <B>6</B> haben. Diese Füllkörper 46 sind zwischen benachbarten Paaren von Wärmeüber- tragungsrohren <B>31</B> in den sechs äusseren Gruppen angeordnet.
Die Anzahl der Füllkörper in dem mittle ren Kranz ist auch sechs, und diese bestehen nach Fig. <B>5</B> aus massiven Stangen 47, aber sie können auch am einen oder an beiden Enden geschlossene Rohtre sein. Zwischen den dem Gehäuse,<B>29</B> zunächst gelegenen Wärmeübertragungsrohren <B>31</B> und<B>39</B> und dem Gehäuse sind drei Gruppen von Füll, körpern 49, <B>50</B> und<B>51</B> vorgesehen. Die Füllkörper 49, die zwi schen benachbarten Wärmeübertragungsrohren <B>39</B> ge legen sind, sind sechs an der Zahl.
Die Füllkörper <B>50</B> sind zwölf an der Zahl, und sie sind zwischen benach barten Wärmeübertragungsrohren <B>31</B> und<B>39</B> gelegen. Die Füllkörper<B>5 1,</B> die zwischen benachbarten Wärme- übertragungsrohren <B>31</B> gelegen sind, sind sechs an der Zahl. Sämtliche Füllkörper 49,<B><I>50, 51</I></B> haben unge fähr dieselbe dreieckige Querschnittsform, indem sie in der Hauptsache von drei Kreisbögen begrenzt sind. Die Füllkörper 49, die untereinander gleich gross sind, sind kleiner als die Füllkörper<B>50,</B> die auch unterein ander gleich gross sind. Die Füllkörper<B>51</B> sind grösser als die Füllkörper<B>50</B> und untereinander gleich gross.
Sämtliche vierundzwanzig Füllkörper 49-51 können aus Blech hergestellt und an einem oder an beiden Enden geschlossen oder sie können gegossen sein. In letztgenanntem Falle können sie massiv oder am einen Ende geschlossen sein. Die Fig. <B>3</B> zeigt einen axialen Längsschnitt durch den Ölvorwänner, wobei die mittlere Partie, desselben weggelassen worden ist, so dass nur die an den Enden des Vorwärmers gelegenen Teile gezeigt sind, damit die Figur nicht unnötig gross wird.
Im Gehäuse<B>29</B> sind Rohrbleche oder Zwischen wände<B>53</B> und 54 angebracht. Die Wänneübertra- gungsrohre <B>31, 33</B> und<B>39</B> (siehe auch Fig. <B>5)</B> sowie die die Füllkörper 44 ersetzenden Wärmeübertra- gungsrohre 41 sind in der Zwischenwand,<B>53</B> befestigt. Diese, Rohre sind an dem der Zwischenwand<B>53</B> ab gekehrten Ende geschlossen.
Die Füllkörper 49-51, 47, 46 und die eventuellen Füllkörper 44 liegen gegen die Zwischenwand<B>53</B> an. Diese Füllkörper ruhen auf den oberflächenvergrö- ssemden Stäbchen und werdlen von diesen getragen. Die Füllkörper 46 und 47 sind an ihren der Zwischen wand<B>53</B> abgekehrten Enden mit Haken<B>55</B> bzw. <B>56</B> versehen, die das Herausziehen der Füllkörper erleich tern, wenn sie zwecks Reinigung des Gehäuseinneren durch Reinigungslanzen ersetzt werden sollen.
In der Zwischenwand 54 sind die Dampfzuführ- rohre <B>30, 36,</B> 40 und 43 befestigt, die sämtlich an beiden Enden offen sind. In Fig. <B>3</B> sind nur drei Dampfzuführrohre gezeigt.
Der wärmeabgebende Dampf wird in der Rich tung des Pfeiles<B>58</B> durch den Flansch<B>59</B> eingeführt und strömt durch die Dampfzuführrohre <B>30, 36,</B> 40, 43 zu den geschlossenen Enden der Wärmeübertra- gungsrohre <B>31, 33, 39</B> und 41, wo er umkehrt und unter Kondensation durch den Zwischenraum zwi schen den betreffenden Dampfzuführrohren und ent sprechenden Wärmeübertragungsrohren zurückströmt, Das bei der Kondensation des Dampfes und der da durch bedingten Erwärmung des öles gebildete Kon densat wird vom Zwischenraum<B>57</B> zwischen den Zwischenwänden<B>53,
</B> 54 durch den Anschlussflansch <B>60</B> in der Richtung des Pfeiles<B>61</B> abgeleitet.
Kaltes<B>Öl</B> wird in der Richtung dbs Pfeiles 64 durch den Anschlussflansch <B>63</B> in der Stimwand <B>65</B> des Gehäuses<B>29</B> eingeführt, die mit sechs kranzför- mig angeordneten Flanschen<B>62</B> und sechs gleichfalls kranzförmig angeordneten Stutzen<B>69,</B> von dtnen in Fig. 4 nur zwei dargestellt sind, versehen ist. Das in dem Wärmeaustauscher erwärmte<B>Öl</B> wird in der Richtung des Pfeiles<B>66</B> durch den Anschlussflansch <B>67</B> herausgenommen, der in der Nähe der Zwischen wand<B>53</B> gelegen ist.
Die bei der Reinigung des Gähäuseinneren wegge spülten Verunreinigungen Weiden durch den An- schlussflansch <B>68</B> entfernt.
Wie die Stirnwand<B>65</B> beschaffen ist, um die Herausnahme der Füllkörper 46, 47 zu ermöglichen, geht auch aus Fig. 4 hervor. Wie aus Fig. <B>3</B> und 4 hervorgeht, ist jeder Füllkörper 46 mit dazugehörigem Haken<B>55</B> gegenüber der normal durch einen Deckel <B>70</B> abgedeckten Öffnung<B>71</B> des entsprechenden Fla-n sches<B>62</B> angeordnet. In gleicher Weise ist jeder der Füllkörper 47 mit dazugehörigem Haken<B>56</B> gegen über dem entsprechenden Stutzen<B>69</B> angeordnet, der normal durch einen mit Gewinde versehenen Pfropfen <B>72</B> (in Fig. 4 nur deren zwei dargestellt) verschlossen ist.
Um die Pfropfen<B>72</B> sowie die Haken<B>56</B> mit an hängenden Füllkörpern 47 trotz den Flanschen<B>62</B> entfeTnen zu, können, sind die letztgenannten mit Aus- nehmungen <B>73</B> versehen (Fig. 4).
Wenn der ölvorwärmer gereinigt werden soll, wird zuerst die ölzufuhr abgesperrt und das in dem Vor- wänneir befindliche<B>öl</B> durch den Flansch<B>68</B> abge zapft. Danach worden die Deckel<B>70</B> und die Pfropfen <B>72</B> weggenommen, wonach die Füllkörper 46 und 47 mit Hilfe der Haken<B>55</B> bzw. <B>56</B> herausgezogen wer den.
An Stelle der Füllkörper 46 und 47 werden dann mit Düsen oder dergleichen versehene Reinigungslan zen eingeführt, die an eine Quelle für Dampf oder sonstiges komprimiertes Reinigungsmittel angeschlos sen sind, das durch die Düsen ausströmt und die ober- flächenvergrössemden Stäbchen reinspült. Die Verun reinigungen werden durch den Flanscli <B>68</B> abgezapft. Wenn die Reinigung beendet ist, werden die Lanzen herausgezogen, der Flansch<B>68</B> geschlossen, die Füll körper 46, 47 eingeführt, die Deckel<B>70</B> angebracht, die Pfropfen<B>72</B> eingeführt und die Verbindung mit der ölquelle geöffnet.
Beim Vergleich eines ölvoTwärmers der hier be- schrilebenen Art mit einem der vorher verwendeten Vorwärmertypen mit geraden Stäbchen wurde gefun den,
dass das Gewicht und das Volumen des hier be schriebenen ölvorwäriners nicht grösser ist als etwa 60% des Gewichts und des Volumens von ölvorwär- mern älterer Konstruktionen. Der Preis des hier be schriebenen Ölvorwärmers ist auch erheblich niedriger als der von den Vorwärmern, die bisher hergestellt wurden.
Die beschriebenen und in der Zeichnung gezeig ten Ausführungsformen des Ölvorwärmers sind natür lich nur als Beispiele zu betrachten, und sie können betr. ihre Einzelheiten in der verschiedensten Weise innerhalb des Rahmens der Erfindung modifiziert werden. So können z. B. die Elemente eine andere Form als die beschriebene aufweisen und untereinan der zu anderen Gruppierungen kombiniert werden. Ferner kann der Wärmeaustauscher zur Erwärmung und Kühlung von anderen Mitteln als<B>öl</B> durch Dampf bzw. Kühlwasser verwendet werden.