DD149823A1 - Waermeaustauscher,insbesondere aussenhautkuehler zum einbau auf schiffen - Google Patents

Abstract

Ein spezielles Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Kuehlung des Hydraulikoeles von Verstellpropelleranlagen. Ziel der Erfindung ist es, den waermetechnischen Wirkungsgrad von Auszenhautkuehlern zu erhoehen. Entgegen der ueblichen Ausfuehrung, bei der die Kuehlsegmente mit der Schiffsauszenhaut verschweiszt werden, besteht die neue Loesung aus montierbaren Kuehlerelementen, die an der Schiffsauszenhaut mittels rasterfoermig angeordneter Befestigungselemente verspannt werden. Die Kuehlerelemente verfuegen ueber einen mehrfach umgelenkten Stroemungskanal, der mittels eines in einer Nut eingebrachten Dichtungsringes abgedichtet ist. Die beschriebene Ausfuehrung erlaubt eine Profilierung des Kuehlerelementes, die in Verbindung mit den durch die Art der Verspannung bedingten Stroemungsquerschnitten eine optimale Turbulenz der Stroemung im Kuehler gewaehrleistet.

Description

Wärmeaustauscher, insbesondere Außenhautkühler zum Einbau auf Schiffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der als Außenhautkühler an Bord von Schiffen geeignet ist, für alle beim Schiffsbetrieb anfallenden warmen Betriebsstoffe, insbesondere Hydraulik-, Schmier- und andere Öle sowie Frischwasser eine effektive Wärmeabgabe durch die Schiffsaußenhaut an das außenbords befindliche Wasser zu gewährleisten,, Ein spezielles Anwendungsgebiet ist die Kühlung des Hydrauliköles von Ver-' ßtellpropelleranlagen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zur Rückkühlung der erwärmten Betriebsstoffe von Schiffskraftanlagen Rohrbündelwärmeübertrager einzusetzen. Nachteilig bei diesen Wärmeaustauschern sind ein hoher Kühlwasserbedarf, starke Korrosionsanfälligkeit, großer Materialaufwand für Rohrleitungen, Armaturen, Meßeinrichtungen und Fundamente sowie der große Platzbedarf. Zur Vereinfachung des Seekühlwassersystems und Erhöhung der Betriebssicherheit der gesamten Schiffskraftanlage wurden daher Außenhautkühler vorgeschlagen, die nicht an das Seewasser-Kühlsystem der Antriebsanlage eines Schiffes angeschlossen cind, sondern einen Wärmeaustausch mit dem an der Schiffsaußenhaut vorbeiströmenden Seewasser ermöglichen. Die bekannten

Außenhautkühler bestehen aus plattenförmigen großflächigen

Kühlsegmenten, die auf der Innenseite der Schiffsaußenhaut aufgeschweißt sind.

Die durch die Schweißkonstruktion bedingten Nachteile wirken sich insbesondere auf die Strömungsverhältnisse im Kühler aus, Das Verschweißen der Kühlsegmente an ihrem Umfang verhindert das Entstehen günstiger Strömungsverhältnisse, die Ausbildung von Strömungskanälen und eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit. Die Strömung im Kühler ist vielerorts laminar und daher wärmetechniBch wenig effektiv. Zur Vermeidung von Aufwölbungen des Kühlsegmentes erfordert der auf einer großen Fläche angreifende Druck des zu kühlenden Mediums, s.B* Hydrauliköl, eine materialaufwendige feste Konstruktion* Eine Profilierung innerhalb des Kühlsegmentes zur Erzeugung einer hohen Turbulenz ist unter diesen Bedingungen nicht gegeben. Verschmutzungen des Außenhautkühlers lassen sich nur durch einen langwierigen Spülprozeß beseitigen. Evtl. Reparaturen sind mit aufwendigen Schweißarbeiten verbunden, die außerdem unter den gegebenen Bedingungen an Bord nicht ausgeführt werden dürfen.

Das Überströmen des zu kühlenden Mediums aus einem Kühlsegment in das benachbarte geschieht durch Freischnitte in den Spanten, welche aufwendig herzustellen sind und zusätzliche Versteifungen erfordern. Jedes Kühlsegment muß an seinem vorgesehenen Platz der ggf. unterschiedlich gewölbten Form der Schiffsaußenhaut angepaßt und dementsprechend vorbehandelt werden j was bei der notwendigen Eigensteifigkeit der Konstruktion mit großem Aufwand verbunden ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ee, den wärmetechnischen Wirkungsgrad von Außenhautkühlern für Schiffe und damit deren Übertragungsleistung bei gbichem Platzbedarf zu erhöhen bzw. den Einsatzbereich erheblich zu erweitern. Darüberhinaus soll der Materialeinsats verringert werden.

Wesen der Erfindung

.Aufgabe der Erfindung ist es, einen Außenhautkühler für Schiffsanlagen zu schaffen, der durch eine spezielle Form und Anordnung der Kühlsegmente geeignet ist, die Mängel der bekannten Lösung zu beseitigen.

Die Erfindung siebt vor, montierbare Kühlerelemente auf die Außenhaut mittels rasterformig angeordneter Befestigungselemente aufzubringen und zu verspannen. Die so verspannten Kühlerelemente verfügen über einen mehrfach umgelenkten Strömungsquerschnitt, der mittels eines in einer Hut eingebrachten Dichtungsringes mit einem speziellen Querschnitt hermetisch abgedichtet ist. Die Profilierung der Kühlerelemente ist so ausgelegt, daß eine maximale Turbulenz der Strömung im Kühler gewährleistet ist. Vorzugsweise können die Kühlerelemente aus dünnem Stahlblech derart gestanzt werden, daß eine turbulenzerzeugende Profilierung und ein mehrfach umgelenkter Strömungsquerschnitt, begrenzt durch die Nuten zur Aufnahme der Dichtungsringe, ausgebildet werden«

Diese Kühlerelemente können von innen auf die Schiffsaußenhaut aufgeschraubt werden«

Durch Kombination mehrerer Kühlerelemente kann die Kühlfläche bei entsprechenden Platzverhältnissen an der Außenhaut beliebig erhöht werden.

Die Unterbringung der Kühlersegmente erfolgt zwischen den Spanten an der Schiffsaußenhaut. Benachbarte Kühlerelemente werden mittels einer kurzen Rohrbrücke verbunden, die den dazwischenliegenden Spant überbrückt. Durch die günstige Gestaltung des Strömungsquerschnittes im Kühlerinneren entsteht eine hohe Turbulenz des zu kühlenden Mediums und damit eine effektive Wärmeabgabe desselben über die Schiffsaußenhaut. Durch die montagemäßige Vorspannung wird die Konstruktion weitgehend entlastet, paßt sich gut dem Verlauf der Schiffsaußenhaut an und verfügt über gute Instandhaltungsmöglichkeiten. Die gleichmäßige Auflage auf der Außenhaut, wird ohne vorheriges Anpassen der Kühlerelemente an deren Kontur erreicht.

Ein weiterer Vorteil, der sich'aus dem höheren V/irkungsgrad des Kühlers ergibt, ist die Reduzierung der Kühlfläche bzw» die Möglichkeit, unter Nutzung der zur Verfügung stehenden Fläche den Anwendungsbereich des neuen Außenhautkühlers erheblich zu erweitern. Die Schweißarbeiten reduzieren sich auf das Aufschweißen der Befestigungselemente mittels Schablonen z.B. im Stadium der Vorfertigung beim Bau des Schiffskörpers. Durch den Einsatz kurzer Rohrbrücken kann eine beliebige Anzahl zwischen den Spanten montierter Kühlerelemente verbunden werden, ohne daß schwierige Spantdurchbrüche notwendig sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt mehrere nebeneinanderliegende Kühler— elemente 1* die zwischen den Spanten 9 an der Schiffsaußenhaut 8 mittels rasterförmig angeordneter Befestigungselemente 7 angebracht sind. Jedes Kühlerelement 1 verfügt über eine Profilierung 6, die z.B. durch Stanzen ausgebildet wurde sowie zwei Anschlußstutzen 5 für die Rohrbrücke 4· In der Schnittdarstellung des Kühlerelementes sind die in Nuten eingebrachten elastischen Profile 2 für die äußere Abdichtung sowie die inneren Dichtungsprofile für die Abteilung der Strömungskanäle innerhalb des Kühlerelementes 1 dargestellt. Aus der Schnittdarstellung sind die Umlenkungen innerhalb des Kühlerelementes 1 zu erkennen.

Das zu kühlende Medium gelangt vom jeweiligen Aggregat zum Eintrittsstutzen des Kühlerelementes I₃ durchläuft den Kühlerinnenraum mit mehreren Umlenkungen, wobei es durch die Profilierung 6 stark turbuliert wird und intensiv seine Wärme über die Schiffsaußenhaut 8 dem Seewasser überträgt. Durch die Austrittsöffnung im Kühlerelement 1 und die Rohrbrücke 4 gelangt das zu kühlende Medium in das benachbarte Kühlerelement, in dem sich der beschrie-

bene Strömungsprozeß wiederholt. Durch nachspannen der Befestigungselemente*? können geringfügige Leckagen beseitigt werden, die durch Ermüdung der elastischen Profile 2 bei längerem Schiffsbetrieb auftreten könnten« Das Lösen aller Befestigungselemente 7 ermöglicht eine Demontage des Kühlerelementes 1 von der Schiffsaußenhaut 8 und somit dessen Neuausstattung mit Dichtungsprofilen 2 und-3» eine Säuberung oder seinen vollständigen Austausch.

Die Befestigung· der Kühlerelemente 1 erfolgt im vorliegenden Fall durch eine Schraubverbindung. Die für eine ausreichende Yerspannung und Abdichtung erforderlichen Bolzen werden mittels einer Schablone auf die Schiffsaußenhaut 8 aufgeschweißt.

Claims (3)

Erfindungsanspruch ·

1. Wärmeaustauscher, insbesondere Außenhautkühler zum Einbau auf Schiffen, deren Kühlfläche durch ein oder mehrere Kühlsegmente gebildet wird, die auf der Innenseite der Schiffsaußenhaut angebracht sind, gekennzeichnet durch montierbare Kühlerelemente (1), die an der Schiffsaußenhaut (8) mittels rasterförmig angeordneter Befestigungselemente (7) verspannt und derart ausgebildet sind, daß innere Dichtungsprofile (3) Hohlräume zwischen Kühlerelement (1) und Schiffsaußenhaut (8) in Form mehrfach umgelenkter Strb'mungskanäle umschließen und daß in einer Hut angeordnete elastische Profile (2) das Kühlerelement (1) auf seinem Umfang an der Schiffsaußenhaut (8) abdichten.

2. Außenhautkühler nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kombination mehrerer Kühlerelemente (1) die Anschlußstutzen (5) der benachbarten Kühlerelemente (1) mittels einer den Spant (9) umgehenden Rohrbrücke (4) verbunden sind.

3· Außenhautkühler nach Punkt 1, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise in Form einer, geriffelten Oberfläche des Kühlerelementes (1) gebildeten Profilierung (6).

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