CH666955A5

CH666955A5 - Waermetauscher.

Info

Publication number: CH666955A5
Application number: CH4808/84A
Authority: CH
Inventors: Jinichi Nishimura
Original assignee: Jinichi Nishimura
Priority date: 1984-10-10
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1988-08-31
Also published as: GB2165632B; GB8425650D0; US4640345A; GB2165632A

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion eines Wärmetauschers.

Konventionelle Wärmetauscher sind normalerweise derart ausgebildet, dass sie eine frei drehbare Trommel in einem äusseren Gehäuse aufweisen. Ein heizendes oder aufzuheizendes Medium durchfliesst das äussere Gehäuse, ein aufzuheizendes oder heizendes Medium fliesst gleichzeitig durch die Trommel; dabei wird zwischen den Medien ein Wärmetausch bewirkt.

Bei konventionellen Wärmetauschern dieses Typs ist jedoch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers zwischen der rotierenden Trommel und dem Innern des äusseren Gehäuses gering. Obschon an der Trommel Rippen oder Arme zur Steigerung ihrer Oberfläche vorgesehen sind, oder sogar zum Rühren des Inneren des äusseren Gehäuses ein Rührmechanismus vorgesehen ist, gelingt es nicht, eine gleichförmige Wärmeübertragung zu erhalten. Da andere mit dem Wirkungsgrad der Wärmeübertragung verbundene Faktoren als das Wärmeübertragungsgebiet der Trommel nicht in Betracht gezogen worden sind, ist ein erkennbarer Abfall des Wirkungsgrads der Wärmeübertragung unvermeidlich.

Obschon bei konventionellen Wärmetauschern zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Wärmeübergangs zwischen dem Innern des äusseren Gehäuses und der Trommel von letzterer abstehende Rippen oder Arme vorgesehen worden sind, kann eine Verbesserung des Wärmeübergangs nicht nur durch Ver-grösserung der Oberflächen mit Hilfe von Rippen oder Armen, oder durch Rühren erreicht werden. Die Wärmeübertragungsgebiete der Durchgänge des heizenden oder aufzuheizenden Mediums müssen auch vergrössert werden. Konventionelle Wärmetauscher lassen diesen Punkt ungenügend berücksichtigt.

Ziel der Erfindung ist, einen Wärmetauscher zu zeigen, der einen verbesserten Wirkungsgrad des Wärmeübergangs bei einfacher Ausbildung aufweist.

Der erfindungsgemässe Wärmetauscher ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen noch etwas näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Wärmetauscher;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher von Fig. 1;

Fig. 3 einen Riss des Wärmetauschers von Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Fortsatz;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Fortsatzes;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Fortsatz, entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Wärmetauscher von Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie I-I von Fig. 7;

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Fortsatz eines weiteren Ausführungsbeispiels ;

Fig. 10 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 10;

Fig. 12 einen Schnitt durch einen Fortsatz des Ausführungsbeispiels von Fig. 10; und

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht von Fortsätzen.

In den Zeichnungen bezeichnet A einen Wärmetauscher gemäss der vorliegenden Erfindung. Der Wärmetauscher A wird durch eine drehbar in einem zylindrischen Gehäuse 1 eingesetzte hohle Trommel 2 gebildet. Ein Einlass 3 ist in der Umfangs-wand des äusseren Gehäuses 1 vorgesehen; weiter ist ein Aus-lass 4 derart im Innern des äusseren Gehäuses 1 vorgesehen,

dass er sich in Rotationsrichtung der Trommel 2 öffnet.

Das Innere der Trommel 2 ist hohl, eine Beschickungsleitung 5 und eine Ablassleitung 6, jeweils in das Innere bzw. aus dem Inneren der Trommel hinausführend, sind derart vorgesehen, dass sie sich zur Rechten und zur Linken der Trommel 2 von letzterer hinweg erstrecken. Damit kann das heizende oder aufzuheizende Medium in das Innere der Trommel 2 hinein und aus ihr wieder hinausgebracht werden. Eine sich quer erstreckende Trennung M unterteilt das Innere der Trommel 2 in einen Beschickungsdurchgang S-l für ein heizendes Medium und in einen Ablassdurchgang S-2 für ein heizendes Medium.

Die Beschickungsleitung 5 steht mit einem der Enden des Beschickungsdurchgangs S-l in Verbindung; die Ablassleitung 6 steht ebenfalls mit einem der Enden des Ablassdurchgangs S-2 in Verbindung. Die Trennung M besteht aus einem thermisch isolierenden Material oder ist einer Behandlung zur Erreichung von Wärmeisolation unterworfen worden. Die zwei Leitungen 5, 6 werden durch die rechte bzw. linke Seitenwand 7, 8 des äusseren Gehäuses 1 getragen; damit ist die Trommel 2 im Gehäuse 1 verdrehbar. Eine Riemenscheibe 9, angeformt an der Beschickungsleitung 5, ist mit Hilfe eines Riemens 12 mit einer durch einen Motor 10 angetriebenen Antriebsscheibe 11 verbunden. Der Motor ist am äusseren Gehäuse 1 angebracht; er bewirkt Rotation der Trommel 2.

Die Beschickungs- und Ablassdurchgänge S-l und S-2, welche durch die Trennung M innerhalb der Trommel 2 gebildet werden, können verschiedenartig ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Trennung M aus einer einzelnen Platte, wie Fig. 1 zeigt, bestehen. Weiter ist es möglich, jeweils zwei Beschik-kungsdurchgänge S-l, S'-2 und zwei Ablassdurchgänge S-2, S-2' mit Hilfe zweier sich rechtwinklig kreuzender Platten zu erzeugen; dies ist in Fig. 6 dargestellt. Ebenfalls möglich ist eine röhrenförmige Ausbildung der Trennung M; letztere ist dann mit der Trommel 2 konzentrisch verlaufend ausgebildet und

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weist ein geschlossenes Ende derart auf, dass der Raum zwischen der Trommel 2 und der röhrenförmigen Trennung M als Beschickungsdurchgang S-l für ein heizendes Medium dient, während das Innere der röhrenförmigen Trennung als Ablassdurchgang S-2 für das heizende Medium dient. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können zwei röhrenförmige Trennungen M in der hohlen Trommel 2 derart angeordnet werden, dass das Innere des einen röhrenförmigen Separators M als Beschickungsdurchgang S-l für ein heizendes Medium und das Innere des anderen röhrenförmigen Separators M als Ablassdurchgang S-2 für das heizende Medium dient. Der Separator M kann verschiedenste Umrisse oder Ausbildungen aufweisen, so lange durch ihn das Innere der Trommel 2 in eine gerade Anzahl von Räumen unterteilt wird, welche alternativ als Beschickungs- bzw. Ablassdurchgänge S-l und S-2 dienen.

Eine Anzahl von hohlen Fortsätzen 13 sind derart an der Umfangsoberfläche der Trommel 2 angebracht, dass sie sich von letzterer weg erstrecken. Sie können verschiedenste Umrisse und Konstruktionen aufweisen.

Beispielsweise, wie Fig. 1 zeigt, können eine Anzahl von scheibenförmig ausgebildeten Fortsätzen nebeneinander mit vorbestimmten Abständen vorgesehen sein; weiter ist es möglich, gebläse-flügelartige Fortsätze zu verwenden.

Im weiteren wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei welchem die Fortsätze 13 einen scheibenförmigen Umriss aufweisen. Ein hohler Bereich S jedes Fortsatzes 13 steht mit den Beschickungs- bzw. Ablassdurchgängen S-l und S-2 der Trommel 2 in Verbindung; er weist eine Struktur auf, welche, wie die Figuren 1, 6, 7 und 9 zeigen, mit den Durchgängen S-l und S-2 zusammenwirken kann. In Fig. 1 führen ein Einlass 15 und ein Auslass 16 durch die periphere Wand 14 der Trommel 2 und stellen damit Verbindungen mit dem Bereich S des Fortsatzes 13 nach aussen her. Der Einlass

15 steht weiter mit dem Beschickungsdurchgang S-l für ein heizendes Medium und der Ablass 16 mit dem Ablassdurchgang S-2 für das heizende Medium in Verbindung. Damit kann das heizende oder aufzuheizende Medium dem Beschickungsdurchgang S-l zugeführt und durch letzteren in die Trommel 2 gebracht werden. Es fliesst durch Einlässe 15 in das Innere der scheibenförmigen Fortsätze, erreicht nachher durch den Auslass

16 den Ablassdurchgang S-2 und wird im folgenden aus der Trommel 2 abgegeben. Auf diese Weise zirkuliert im Innern der hohlen Fortsätze 13, den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung steigend, immer heizendes oder aufzuheizendes Medium.

Figur 6 zeigt, dass zwei Einlässe 15 und Auslässe 16 jeweils um 90° zueinander versetzt auf der peripheren Wand 14 der Trommel 2 derart vorgesehen sind, dass jeder mit den hohlen Bereichen S der Fortsätze 13 in Verbindung steht. Die Einlässe 15 stehen mit den Beschickungsdurchgängen S-l und S'-l für heizendes Medium und die Auslässe 16 mit den Ablassdurchgängen S-2 und S' -2 für heizendes Medium in Verbindung.

Figur 7 zeigt, wie die Einlässe bzw. Auslässe 15, 16 welche mit den hohlen Bereichen S der Fortsätze 13 in Verbindung stehen, an symmetrisch zueinander gelegenen Positionen in der peripheren Wand 14 der Trommel 2 verteilt angeordnet sind; die. Einlässe 15 stehen mit dem Beschickungsdurchgang S-l zwischen dem röhrenförmigen Separator M und der inneren peripheren Wand der Trommel 2 in Verbindung, während die Auslässe 16 mit dem Ablassdurchgang S-2 im Innern des röhrenförmigen Separtators M durch einen Verbindungsweg 17 in Verbindung stehen.

Fig. 9 zeigt, wie die Ein- und Auslässe 15, 16 symmetrisch an der peripheren Wand 14 der Trommel 2 angeordnet sind und Verbindung zwischen den hohlen Bereichen S der Fortsätze 13 in dem Innern der röhrenförmigen Separatoren M und M' mit Hilfe der Verbindungswege 18, 19 herstellen. Die Verbindungswege 18, 19 verlaufen den röhrenförmigen Separatoren M und M' entlang.

Wie oben beschrieben, sind die Beschickungs- und Ablassdurchgänge S-l und S-2 der hohlen Trommel 2 mit den hohlen Bereichen S der scheibenförmigen Fortsätze 13 derart verbunden, dass heizendes oder aufzuheizendes Medium durch die Fortsätze 13 hindurchzirkulieren kann.

Verschiedene Unterteilungswände W können innerhalb der hohlen Bereiche S der Fortsätze 13 zum Unterstützen der Zirkulation und des Flusses des heizenden oder aufzuheizenden Mediums vorgesehen sein; damit wird der Wirkungsgrad des Wärmetauschs erhöht. In Fig. 12 ist eine Unterteilungswand W dargestellt, welche zwischen dem Einlass 15 und dem Auslass 16 in solcher Weise angeordnet ist, dass der hohle Bereich S jedes Fortsatzes 13 einmal unterteilt wird. In Fig. 4 ist eine Anzahl von ringförmigen und radialen Unterteilungswänden innerhalb eines jeden Fortsatzes dargestellt; damit werden eine Anzahl von separaten Räumen gebildet. In diesem Fall bewirken Durchgänge W-l Verbindung zwischen den separaten Räumen. In Fig. 7 ist eine innerhalb eines Fortsatzes 13 derart angeordnete Unterteilungswand dargestellt, dass das Innere des Fortsatzes 13 in vordere und hintere, im wesentlichen den Umrissen des Fortsatzes entsprechende Räume unterteilt wird. Diese Räume entstehen miteinander an ihrer äusseren Kanten in Verbindung. Weitere Umrisse und Ausbildungen der Unterteilungswände W sind möglich, sie können jeden Umriss aufweisen, sofern das heizende oder aufgeheizte Medium durch das Innere eines jeden Fortsatzes fliessen kann.

Das Überweisungszeichen 20 bezeichnet in den Zeichnungen eine Abstreifplatte, welche beim Auslass 4 des äusseren Gehäuses 1 vorgesehen ist. Diese Platte streicht auf den Oberflächen der Fortsätze 13 und der Trommel 2 durch das heizende oder aufzuheizende Medium abgelagerte Substanzen ab. Die Abstreifplatte ist mit einer den Umriss eines jeden Fortsatzes 13 entsprechenden Aussparung derart versehen, dass auf der gesamten Oberfläche der Fortsätze 13 und der Trommel 2 abgelagerte Substanzen beim Rotieren der Trommel 2 abgeschabt werden.

Die Fig. 10 bis 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung. Dabei wird der erfindungs-gemässe Wärmetauscher zur Trennung von festen Komponenten aus einer Flüssigkeit verwendet. Das Überweisungszeichen 21 bezeichnet einen durch den Einlass 3 fliessende, feste Komponenten enthaltene Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird durch ein durch die Trommel 2 und die Fortsätze 13 fliessendes Medium derart aufgeheizt, dass ihre flüssigen Bestandteile verdampfen und durch einen Auslass 4 in einen Kondensator 22 gebracht werden können. 23 bezeichnet eine Vakuumpumpe, 24 eine Pumpe für Kühlwasser. Wenn Flüssigkeitsbestandteile aus der Flüssigkeit, welche feste Komponenten mit sich führt, verdampft werden, lagern sich die festen Bestandteile auf den Oberflächen der scheibenförmigen Fortsätze 13 ab; die festen Bestandteile werden dann durch die Abstreifplatte 20 abgeschabt und dann einem Behälter 26 durch ein Auslassrohr 25 für feste Bestandteile zugeführt.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen fliesst heizendes oder aufzuheizendes Medium durch den Einlass 3 in das äussere Gehäuse ein und gelangt dann von der Beschickungsleitung 5 in das Innere der Trommel 2. Wird die Trommel 2 rotiert, fliesst das in den Beschickungsdurchgang S-l gebrachte heizende oder aufzuheizende Medium durch den Einlass 15 in die hohlen Bereiche S der Fortsätze 13, zirkuliert innerhalb der hohlen Bereiche S, erreicht den Ablassdurchgang S-2 via Auslass 16 und wird dann mit Hilfe des Ablassrohres 6 aus der Vorrichtung abgegeben. Entsprechend kann das heizende oder aufzuheizende Medium sachte sowohl in der Trommel 2 wie auch im Innern der Fortsätze 13 zirkulieren und Wärmeaustausch mit dem heizenden oder aufzuheizenden Medium innerhalb des äusseren Gehäuses 1 bewirken.

Zusätzlich wird das heizende oder aufzuheizende Medium

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durch die Unterteilungswände W, welche innerhalb der hohlen Bereiche S der Fortsätze 13 vorgesehen sind, befähigt, gleichförmig innerhalb der Fortsätze zu zirkulieren.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann das heizende oder aufzuheizende Medium leicht innerhalb der Trommel 2 und der hohlen Bereiche S der Fortsätze 13 derart zirkulieren, dass das heizende oder aufzuheizende Medium nicht innerhalb der Trommel 2 und der Fortsätze 13 stehenbleibt und damit einen effizienten Wärmeaustausch über die gesamte Oberfläche der Fortsätze 13 bewirkt. Auf diese Weise 5 kann der Wirkungsgrad des Wärmetauschs beträchtlich erhöht werden.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Wärmetauscher (A), dadurch gekennzeichnet, dass eine hohle Trommel (2), in welcher ein heizendes oder zu heizendes Medium umgesetzt werden kann, drehbar innerhalb eines zylindrischen äusseren Gehäuses (1) untergebracht ist, eine Anzahl hohler Fortsätze (13) an der äusseren Umfangsfläche der hohlen Trommel (2) angebracht sind, das Innere der hohlen Trommel (2) durch eine Unterteilung (W) derart unterteilt ist, dass Beschickungs- und Ablassdurchgänge (S-l; S-2) vorhanden sind und dass sowohl die Beschickungs- als auch die Ablassdurchgänge (S-l; S-2) jeweils mit hohlen Bereichen (S) der Fortsätze (13) in Verbindung stehen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlen Fortsätze (13) einen scheibenförmigen Um-riss aufweisen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Unterteilungswände (W) in jedem der Fortsätze (13) derart vorgesehen sind, dass eine Anzahl voneinander getrennter Räume entstehen und dass diese Räume durch Öffnungen (W-l) in den Unterteilungswänden (W) miteinander in Verbindung stehen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung (W) in der Trommel (2) aus einer einzelnen Platte besteht.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung (W) in der Trommel (2) aus einer Anordnung sich kreuzender Platten besteht.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trommel (2) eine röhrenförmig ausgebildete Unterteilung (W) vorgesehen ist, die zu der Trommelachse konzentrisch angeordnet ist.