CH632584A5 - Heat exchanger having tube panels which can be cleaned by vibration - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem vom wärmeabgebenden Medium lotrecht durchströmten Zug nebeneinander angeordnet, vom wärmeaufnehmenden Medium durchflossenen Rohrtafeln aus jeweils in einer lotrechten Ebene liegenden U- oder mäanderförmigen Rohre, die an einem mit einem unteren Verteiler und oberen Sammler verbundenen lotrechten Rohr arbeitsmittelzu- und -ableitungsseitig angeschlossen sind. Derartige Wärmetauscher sind bekannt (Zeitschrift «Energie» Nov. 1973, Nr. 11, Seite 341 und 345).

Bei Wärmetauschern, bei denen das wärmeabgebende Medium einen hohen Staubgehalt aufweist, wie z.B. die Verbrennungsgase von Müllverbrennungsanlagen, und das wärmeaufnehmende Medium in von diesen Gasen beheizten Rohren geführt wird, treten an diesen Rohren starke Verschmutzungen auf, die nicht nur den Wärmeübergang beeinträchtigen, sondern auch Korrosionen an den Rohren hervorrufen können. Besonders nachteilig sind die Verschmutzungen in Gaszügen mit Wärmeübergang durch Berührung, da hier meist die wärmeaufneh-5 menden Heizflächen bzw. Rohre nur mit geringen Abständen zueinander angeordnet sind, so dass die Rohrgassen leicht blok-kiert werden können.

Es ist bekannt, derartige Heizflächen mittels Kugelregen, Russbläsern und Vibration, d.h. durch Klopfen oder Rütteln, zu io reinigen.

Bei Wärmetauschern, wie sie z.B. die oben genannte Literaturstelle zeigt, können die U- oder määnderförmig gebogenen Rohre der Rohrtafeln in Abhängigkeit von grossen Zugbreiten eine beträchtliche horizontale Erstreckung bzw. auch ein erheb-ls liches Gewicht haben, so dass die Gefahr besteht, dass die Rohrtafeln an den freien Enden sich senken oder ihre parallele Lage zueinander verlieren, das heisst, es tritt eine Änderung im vorgesehenen Abstand von nebeneinanderliegenden Rohrtafeln auf, wodurch die vom wärmeabgebenden Medium durchströmzoten Gassen verschieden grosse Durchtrittsquerschnitte erhalten, was nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, dass dessen das wärmeaufnehmende Medium führende Rohrta-25 fein in einfacher aber wirkungsvoller Weise durch Rütteln gereinigt werden können, wobei Wert darauf gelegt wird, dass zum Herbeiführen der Rüttelwirkung der eigentliche Aufbau des Wärmetauschers möglichst unbeeinflusst bleibt und der zusätzliche Aufwand an Einrichtungen gering gehalten wird, und es soll 30 erreicht werden, die freie Länge der Rohrtafeln verkürzen zu können bzw. diese Rohrtafeln zu stützen und in ihrer vorgesehenen Lage zu halten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass im mittleren Bereich des Zuges parallel zu den Rohrtafel-35 ebenen lotrechte, von einem wärmeaufnehmenden Medium durchflossene, mit den Rohrtafeln verbundene Tragrohre angeordnet sind, die sich wenigstens über die Höhe der Rohrtafeln im Zug erstrecken, über eine untere sowie obere Abwicklung an je einen an einer Zugwand liegenden Verteiler bzw. Sammler to angeschlossen und mit einer sie in Schwingungen versetzenden Vorrichtung verbunden sind.

Die Abwinkelung soll vorzugsweise rechtwinklig sein, sie kann jedoch auch um einige Grade (bis 15°) von 90° abweichen. Durch diese Abbiegung erhält das Tragrohr eine ausreichende 45 Elastizität, um schwingen zu können, es bleibt aber noch ausreichend stabil, damit eine harte Schwingung hervorgerufen wird, die die Verschmutzung zum Abfallen bringt.

Die die Schwingungen oder Stossbewegung hervorrufende Vorrichtung kann aus einem mit dem Tragrohr nahe dessen so oberer Abbiegung kraftschlüssig verbundenen Stösselglied und einem dieses bewegenden Element, z.B. Vibrator, Hubnocken, Fallhammer oder dergleichen bestehen. Vorteilhafterweise wird das Stösselglied als Aufhängung für das Tragrohr ausgebildet.

Weitere Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben 55 sich aus der folgenden Beschreibung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch den Gaszug eines Wärmetauschers mit darin angeordneten, schematisch dargestellten wärmeaufnehmenden U-förmigen Rohrtafeln, die an den in der fi" Zugmitte befindlichen Tragrohren arbeitsmittelseitig angeschlossen sind;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1 ;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindimg mit an 65 den Wandrohren des Gaszuges arbeitsmittelseitig angeschlossenen U-förmigen Rohrtafeln;

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in der Fig. 3 ;

Fig. 5 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung einer weiteren

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Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes mit an den Wandrohren des Gaszuges arbeitsmittelseitig angeschlossenen mäanderförmigen Rohrtafeln;

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie VI-VI in der Fig. 5.,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes mit an den Tragrohren arbeitsmittelseitig angeschlossenen U-förmigen Rohrtafeln;

Fig. 8 den Schnitt nach der Linie VIII-VIII in der Fig. 7.

Der von den Heizgasen in Richtung der angegebenen Pfeile lotrecht durchströmte Gaszug 1 weist an seinen Wänden Rohre auf, die diese Wände verkleiden können. An den in und parallel zu der Zeichnungsebene liegenden Wänden sind die Rohre 2 angebracht, an den rechtwinklig hierzu liegenden Wänden sind die Rohre 3,3' angebracht. Sämtliche Wandrohre gehen von unteren Verteilern aus und münden in obere Sammler ein, wobei für die Rohre 3 der Verteiler 4 sowie Sammler 5 und für die Rohre 3' der Verteiler 4' und Sammler 5' vorgesehen sind. Die Rohre 2 stehen mit Verteilern 4" und Sammlern 5" in Verbindung, wie die Fig. 3 bis 6 zeigen.

Im Gaszug 1 sind Rohrtafeln 6 nebeneinander angeordnet, die im gezeigten Beispiel von Fig. 1 und 2 aus U-förmigen Rohren bestehen, die jeweils in einer lotrechten Ebene liegen. Die Rohre der Tafeln sind vom wärmeaufnehmenden Medium (Arbeitsmittel) durchströmt und arbeitsmittelzu- sowie -ableitungsseitig mit Tragrohren 7 verbunden, die vom Verteiler 4 bzw. 4' ausgehen und in den Sammler 5 bzw. 5' einmünden.

Diese Tragrohre 7 dienen dazu, die Rohrtafeln 6 in Schwingungen zu versetzen, um an diesen Tafeln haftende Verunreinigungen zum Abfallen zu bringen. Die für das Schwingen notwendige Elastizität der Tragrohre wird dadurch erreicht, dass sie wenigstens eine Abbiegung erhalten, und an den Tragrohren 7 greift eine die Schwingungen auslösende Vorrichtung an, welche aus einem mit dem Tragrohr 7 nahe dessen oberer Abbiegung T verbundenen Stösselglied 8 sowie einem dieses bewegenden Element besteht. Dieses Element kann ein Vibrator, ein rotierender Fallhammer 9 (Fig. 1 rechts), ein Hubnocken 9' (Fig. 1 links) oder dergleichen sein. Das Stösselglied 8 dient zugleich der Aufhängung der Tragrohre 7.

Bei dem Beispiel der Fig. 1 (rechts) ist das Stösselglied 8 ausserhalb des Gaszuges von einer Schraubendruckfeder 11 umgeben, die zwischen die Oberfläche der Decke des Zuges und eine Schlagplatte 10 gespannt ist, auf die der Fallhammer 9 trifft, so dass die am Tragrohr 7 angeschlossenen Rohrtafeln in Erschütterung versetzt werden, wobei die Feder 11 sie wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt.

Bei der anderen, in Fig. 1 (links) gezeigten Ausbildung trägt das Stösselglied 8 einen auf der Oberfläche der Gaszugdecke aufliegenden Bund, Kragen 14 oder dergleichen und ist mit einem Winkeleisen 13 verbunden, das durch den Hubnocken 9' angehoben wird. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass mehrere Stösselglieder 8 mit einem gemeinsamen Winkeleisen 13 verbunden werden können, zu dessen Anheben dann nur ein Hubnocken notwendig ist, während im anderen Fall für jedes Stösselglied ein Fallhammer notwendig ist. Bei Freigabe des angehobenen Winkeleisens durch den Hubnocken fällt das Tragrohr mit den daran angeschlossenen Rohrtafeln durch das Eigengewicht nach unten, wobei der Bund 14 hart gegen die Decke trifft, wodurch die Erschütterungen an den verschmutzten Rohrtafeln zu deren Reinigung ausgelöst werden.

Bei dem Beispiel der Fig. 1 liegen die Tragrohre 7 im mittleren Bereich des Gaszuges 1 und tragen gegenständig gerichtete Rohrtafeln 6. Hierbei können in vorteilhafter Weise die beiden Tragrohre 7 miteinander gekoppelt werden, so dass ein Schlagoder Hubwerk entfallen kann, da dann das eine Tragrohr das danebenliegende, mit ihm gekoppelte andere Tragrohr mitbewegt. Ein Nachteil kann dann aber darin liegen, dass der Zugang zu den beiden Zughälften zu Inspektions- od.dgl. Zwecken behindert wird, da die Tragrohre 7 in Richtung senkrecht zur

Zeichenebene bei enger Nebeneinanderanordnung eine Art von Wand bilden. Es müssen unter Umständen Zugangsöffnungen für jede Zughälfte vorgesehen werden.

Bei dem Beispiel der Fig. 3 und 4 bestehen die Rohrtafeln 6 5 aus U-förmig gebogenen Rohren, die arbeitsmittelein- und -austrittsseitig mit den Wandrohren 3 bzw. 3' verbunden sind. In einer gemeinsamen lotrechten Ebene liegen jeweils eine am Wandrohr 3 (unten) und eine am Wandrohr 3' (oben) angeschlossene Rohrtafel 6, in der nächsten Ebene ist die untere io Rohrtafel 6 am Wandrohr 3', die obere Rohrtafel 6 am Wandrohr 3 angeschlossen. Der Deutlichkeit halber sind in Fig. 4 jedes zweite Wandrohr und die daran angeschlossene Rohrtafel weggelassen worden. Das Tragrohr 7 liegt in diesem Fall seitlich an den Rohrtafeln 6, mit denen es mechanisch zur Übertragung 15 der Rüttelbewegung verbunden ist. Hierbei kann ein Tragrohr 7 für die Rohrtafeln 6 in zwei einander benachbarten Ebenen vorgesehen sein, wodurch sich nicht nur die Zahl der Tragrohre, sondern auch die Zahl der diese in Schwingungen versetzenden Elemente verringern lässt.

20 Gemäss Fig. 5 und 6 sind im Gaszug 1 nebeneinander in lotrechten Ebenen Rohrtafeln 6 angeordnet, die aus mehreren mäanderförmigen Rohren bestehen, welche jeweils mit den Wandrohren 3 bzw. 3' arbeitsmittelzu- und -ableitungsseitig verbunden sind. Im mittleren Bereich des Zuges 1, das heisst 25 zwischen den Wandrohren 3 und 3', sind parallel zu den Rohrtafelebenen lotrechte Tragrohre 7 angeordnet, die vom wärmeaufnehmenden Medium durchflössen und mit den Rohrtafeln mechanisch verbunden sind. Diese Tragrohre 7 erstrecken sich wenigstens über die Höhe der Rohrtafeln im Zug 1, so dass alle 30 Rohrtafeln 6 mit ihnen verbunden werden können. Die Tragrohre weisen wie bei den vorherigen Beispielen eine obere sowie untere Abwinkelung 7' auf, die vorzugsweise 90° beträgt, jedoch auch um einige Grade (bis 15°) hiervon abweichen kann, und der aus der Lotrechten abgewinkelten Tragrohrabschnitt 35 führt zu einem an einer Zugwand liegenden Verteiler bzw. Sammler 4 bzw. 5. Für die Tragrohre können natürlich auch besondere Verteiler und Sammler vorgesehen werden, an denen Wandrohre 3, das heisst Zu- und Ableitungsrohre für die Rohrtafeln, nicht angeschlossen sind. Nahe der oberen Abwinkelung 40 7' ist mit dem Tragrohr 7 kraftschlüssig ein Stösselglied 8 verbunden, mit dem ein Vibrator, Hubnocken oder - wie gezeigt -ein Fallhammer 9 zusammenwirkt, um das Tragrohr und damit die Rohrtafeln in Schwingungen zu versetzen.

Bei dem Beispiel von Fig. 5 und 6 sind die Rohrtafeln 6, von 45 den Wandrohren 3,3' ausgehend, in jeweils gemeinsamen lotrechten Ebenen gegenständig zueinander angeordnet, wobei sich die Rohrtafeln bis fast zur Mitte des Gaszuges 1 erstrecken, und das Tragrohr 7 liegt jeweils in einer solchen Ebene.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 liegen die Tragrohre 7 ebenfalls im mittleren Bereich des Gaszuges 1 und tragen gegenständig gerichtete U-förmige Rohrtafeln 6 (ähnlich dem Beispiel von Fig. 1), für die sie die arbeitsmittelseitige Zu-und Ableitung bilden. Um den zu der Ausbildung nach Fig. 1 55 erwähnten Nachteil in bezug auf den Zugang zu den Räumen zwischen den Rohrtafeln zu beseitigen, sind hier die Tragrohre mit Abstand zueinander angeordnet. Wie Fig. 8 zeigt, liegt die eine Hälfte der Tragrohre - im horizontalen Querschnitt durch den Gaszug 1 betrachtet - in einer lotrechten, rechtwinklig zur Ebene der Rohrtafeln 6 gerichteten Ebene näher an den Wandrohren 3, die andere Hälfte der Tragrohre liegt gleichartig näher an den Wandrohren 3'. Dadurch entsteht ein Durchgang 15, so dass man von der einen Zughälfte in die andere gelangen kann, beispielsweise zur Durchführung von Inspektionsarbeiten.

Um einen eindeutigen Durchfluss des Arbeitsmittels durch die Rohrtafeln zu erhalten, sind in deren arbeitsmittelseitigen Anschlussrohren (Wandrohre bzw. Tragrohre) Drossel oder Abschlussstellen 16 vorgesehen.

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Die Rohrtafeln, die an Tragrohren 7 arbeitsmittelseitig angeschlossen sind, könnten auch an den Wandrohren des Gaszuges zusätzlich abgestützt sein, wobei vorauszusetzen ist, dass diese Abstützung derart ausgebildet ist, dass sie die Schwingbewegung der Rohrtafeln nicht behindert, sondern eher die ihnen übertragene Schlag- oder Rüttelbewegung zum Abfallen der Verschmutzungen unterstützt.

Wie Fig. 1 und 3 zeigen, können die Tragrohre 7 auch dazu dienen, weitere Heizflächen im Gaszug abzustützen, in ihrer

Lage zu halten und von Verschmutzungen zu reinigen, wie z.B. die Überhitzerheizflächen 17.

Wie aus Vorstehendem zu ersehen ist, wird gemäss der Erfindung eine in ihrem Aufbau einfache Anordnung zum Rütteln s von lotrechten Rohrtafeln in einem Gaszug geschaffen, deren Reiniungswirkung ausgezeichnet ist und zuverlässig eintritt, wobei zugleich eine Abstützung für die Rohrtafeln geschaffen wird, um sie in vertikaler und horizontaler Richtung eindeutig festzulegen.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

632 584 PATENTANSPRÜCHE

1. Wärmetauscher mit einem vom wärmeabgebenden Medium lotrecht durchströmten Zug (1) nebeneinander angeordneten, vom wärmeaufnehmenden Medium durchflossenen Rohrtafeln aus jeweils in einer lotrechten Ebene liegenden U-oder mäanderförmig gebogenen Rohren (6), die an einem mit einem unteren Verteiler (4') und oberen Sammler (5') verbundenen lotrechten Rohr arbeitsmittelzu- und -ableitungsseitig angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich des Zuges (1) parallel zu den Rohrtafelebenen lotrechte, von einem wärmeaufnehmenden Medium durchflossene, mit den Rohrtafeln (6) verbundene Tragrohre (7) angeordnet sind, die sich wenigstens über die Höhe der Rohrtafeln im Zug (1) erstrecken, über eine untere sowie obere Abwinkelung (7') an je einen an einer Zugwand liegenden Verteiler (4,4') bzw. Sammler (5,5') angeschlossen und mit einer sie in Schwingungen versetzenden Vorrichtung (8,9,9') verbunden sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrtafeln (6) an den Tragrohren (7) arbeitsmit-telzu- und -ableitungsseitig angeschlossen sind.

3.Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrtafeln (6) an Wandrohren (3,3') des Gaszuges (1) arbeitsmittelzu- und -ableitungsseitig angeschlossen und mit den im mittleren Bereich des Zuges (1) befindlichen Tragrohren (7) lediglich mechanisch verbunden sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schwingungen hervorrufende Vorrichtung aus einem mit dem Tragrohr (7) nahe dessen oberer Abwinkelung (7') kraftschlüssig verbundenen Stösselglied (8) und einem dieses bewegenden Element (9,9') besteht.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stösselglied (8) eine Aufhängung für das Tragrohr (7) bildet.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rohrtafelebene ein Tragrohr (7) zugeordnet ist.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragrohre (7) gegenständig gerichtete Rohrtafeln (6) tragen.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ebene zweier gegenständig gerichteten Rohrtafeln zwei Tragrohre (7) angeordnet sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ebene zweier gegenständig gerichteter Rohrtafeln ein Tragrohr angeordnet ist und die Tragrohre in der einen Zughälfte zu den Tragrohren in der anderen Zughälfte in einer rechtwinklig zur Rohrtafelebene liegenden Ebene zueinander im Abstand versetzt sind (Fig. 3,4).

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragrohre (7) U-förmig ausgebildet und alle mit einem Verteiler (4 bzw. 4') und einem Sammler (5 bzw. 5') verbunden sind.