DE102006016622A1

DE102006016622A1 - Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut

Info

Publication number: DE102006016622A1
Application number: DE200610016622
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Stark; Johannes Scheirle; Günther Dehm; Stefan Skirde
Original assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-04-07
Also published as: DE102006016622B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut (5) hat einen Wärmetauscherabschnitt (2) mit einem Gehäuse (7). In Letzteres mündet eine Zuführung (10) für ein Wärmeträgerfluid ein und eine Abführung (11) mündet entsprechend aus. Im Gehäuse (7) sind in Schwerkraftrichtung Wärmetauscherrohre (9) angeordnet. Oberhalb und unterhalb der Wärmetauscherrohre (9) angeordnet sind ein Schütt-Einlauf (1) zur Zuführung und ein Schüttgut-Auslauf (3) zur Abführung des Schüttguts (5). Die Wärmetauscherrohre (9) erstrecken sich zwischen einer Kopf-Rohrplatte (14) und einer Boden-Rohrplatte (15). Die Wärmetauscherrohre (9) sind an mindestens einer der beiden Rohrplatten (14, 15) über jeweils einen Befestigungsabschnitt festgelegt. Jedes der Wärmetauscherrohre (9) hat mindestens einen Faltenbalgabschnitt (22) zur Kompensation einer axialen thermischen Rohrausdehnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus der DE 10 2004 041 375 A1 .
Bei der Befüllung der Wärmetauscherohre mit Schüttgut beim Anfahren der bekannten Vorrichtung treten hohe Wärmespannungen im Bereich der Verbindung zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rohrplatten auf. Bei dieser Befüllung werden nämlich zunächst die Wärmetauscherrohre in der Mitte des Gehäuses befüllt und dann die weiter außenliegenden Rohre, sodass in den einzelnen, dann unterschiedlich heißen Wärmetauscherrohren unterschiedliche Wärmespannungen auftreten. Auch im laufenden Betrieb des bekannten Wärmetauschers können erhebliche Wärmespannungen in den Rohren auftreten, wenn z. B. eines der Wärmetauscherrohre verstopft, während die benachbarten Rohre weiterhin mit Schüttgut durchströmt werden. Hohe Wärmespannungen in den Wärmetauscherrohren treten insbesondere dann auf, wenn die Temperaturunterschiede zwischen Schüttgut und Wärmeträgerfluid hoch sind oder wenn der Wärmeübergang von dem Wärmeträgerfluid an die Wärmetauscherrohre im Verhältnis zum Wärmeübergang von den Wärmetauscherrohren an das Schüttgut gering ist. Dies kann insbesondere beim Einsatz von Wärmeträgeröl als Wärmeträgerfluid passieren, da dieses eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Viskosität aufweist, sodass der Wärmeübergang vom Wärmeträgeröl an die Wände der Wärmetauscherrohre relativ schlecht ist. Aufgrund der im Betrieb auftretenden Wärmespannungen können bei der bekannten Vorrichtung insbesondere die Schweiß-, Löt- oder Walzverbindungen zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rohrplatten beschädigt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass unterschiedliche Wärmespannungen, die bei einzelnen der Wärmetauscherrohre auftreten, nicht zu einer Beschädigung an den Verbindungen zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rohrplatten führen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Kräftebelastung der Komponenten der Temperiervorrichtung, insbesondere die Kräftebelastung, die auf die Verbindung zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rohrplatten ausgeübt wird, hauptsächlich auf thermische Spannungen zurückzuführen ist. Diese können wirkungsvoll verringert oder sogar ganz vermieden werden, wenn zum Ausdehnungsausgleich Faltenbalgabschnitte eingesetzt werden. Eine thermische Längenänderung der Wärmetauscherrohre führt dann nicht sofort zur Einleitung thermischer Spannungen in die Rohrplatten. Diese und auch die sonstigen tragenden Komponenten der Vorrichtung können dann entsprechend weniger massiv ausgeführt sein. Entsprechende Faltenbalganordnungen, allerdings für gänzlich andere Anwendungen, sind bekannt aus der DE 40 28 598 A1 und der DE 698 06 931 T2 .
Wenn gemäß Anspruch 2 der Faltenbalgabschnitt so angeordnet ist, dass er mit dem Schüttgut nicht in Kontakt kommen kann, wird vermieden, dass Schüttgut den Faltenbalg zusetzt und so außer Funktion setzt. Eine Beschädigung des Faltenbalgs durch Schüttgut, welches sich im Faltenbalg verklemmt, wird dann vermieden.
Eine Anordnung der Faltenbalgabschnitte zwischen den Rohrplatten nach Anspruch 3 erfordert nur geringe bauliche Änderungen gegenüber der bekannten Temperiervorrichtung. Innere Hülsenabschnitte, die hierbei vorzugsweise eingesetzt werden, verhindern sicher, dass Schüttgut die Faltenbälge der Faltenbalgabschnitte zusetzen kann. Die Hülsenabschnitte können zudem als Verschleißschutz für durch die Hülsenabschnitte abgedeckte Schweißverbindungen dienen, da diese Schweißverbindungen nicht mit Schüttgut in Kontakt kommen.
Ein Hülseneinsatz nach Anspruch 4 behindert die Schüttgutführung nicht.
Eine Hülsenabschnitt nach Anspruch 5 ermöglicht einen einfachen Aufbau der Faltenbalgabschnitte.
Faltenbalgabschnitte nach Anspruch 6 führen zur Möglichkeit, mehrere Wärmetauscherrohre eng benachbart zueinander anzuordnen. Dies erleichtert zudem den Austausch von Wärmetauscherrohren.
Faltenbalgabschnitte nach Anspruch 7 sind, zum Beispiel zu Inspektions- oder Wartungszwecken, einfach von außerhalb des Wärmetauscherabschnitts her zugänglich. Derartige Faltenbalgabschnitte können unterhalb der Boden-Rohrplatte, alternativ aber auch oberhalb der Kopf-Rohrplatte vorgesehen sein. Zudem ist ein Austausch der Wärmetauscherrohre einfach möglich, da diese zwischen den Rohrplatten mit gleichem Außenquerschnitt ausgeführt sein können. Durch die vorzugsweise Ausgestaltung, wonach die Faltenbalgabschnitte das Wärmetauscherrohr außen umgeben und am freien Rohrende sowie an einer der Rohrplatten festgelegt sind, ist gewährleistet, dass die Faltenbalgabschnitte mit dem Schüttgut nicht in Kontakt kommen.
Eine versetzte Anordnung der Falkenbalgabschnitte nach Anspruch 8 ermöglicht auch dann eng benachbarte Wärmetauscherrohre, wenn die Faltenbalgabschnitte über den äußeren Rohrquerschnitt der Wärmetauscherrohre überstehen.
Eine gruppenweise Anordnung der Faltenbalgabschnitte nach Anspruch 9 ermöglicht es, mehrere Gruppen identisch aufgebauter Wärmetauscherrohre mit Faltenbalgabschnitten in der Temperiervorrichtung zu verbauen. Dies reduziert die Herstellkosten.
Auch eine Anordnung der Faltenbalgabschnitte nach Anspruch 10 vereinfacht den Aufbau der Vorrichtung und erleichtert zudem den Zugang zu den Faltenbalgabschnitten zu Inspektions- und Wartungszwecken.
Ein Einlaufabschnitt nach Anspruch 11 kann die Zuführung von Schüttgut in die Wärmetauscherrohre verbessern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine Schüttgut-Temperiervorrichtung in vertikalem Längsschnitt in schematischer Darstellung;
2 eine Ausschnittsvergrößerung von 1 im Bereich II, also im Bereich eines Faltenbalgabschnitts eines Wärmetauschrohrs;
3 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
4 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
5 eine Ausschnittsvergrößerung von 4 im Bereich V;
6 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
7 eine Ausschnittsvergrößerung von 6 im Bereich VII;
8 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
9 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
10 eine Ausschnittsvergrößerung von 9 im Bereich X;
11 eine zu 10 ähnliche Ausschnittsvergrößerung einer weiteren Ausführungsform;
12 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform; und
13 eine Ausschnittsvergrößerung von 12 im Bereich XIII.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut hat einen einen Schüttgut-Einlauf bildenden oberen Pufferabschnitt 1, einen mittleren Wärmetauscherabschnitt 2 und einen einen Schüttgut-Auslauf bildenden unteren Austragsabschnitt 3. Die Abschnitte 1 bis 3 sind jeweils rotationssymmetrisch. Der gehäuseartige, im Wesentlichen umschlossene Pufferabschnitt 1 hat einen oberen Zulaufstutzen 4 zur Zuführung eines zu temperierenden Schüttguts 5. Diese Schüttgutzuführung ist in der Zeichnung durch einen Pfeil 6 angedeutet.
Der Wärmetauscherabschnitt 2 hat ein Gehäuse 7, in dessen Innenraum 8 parallel zueinander Wärmetauscherrohre 9 jeweils mit Abstand voneinander angeordnet sind. Der Innenraum 8 ist also ein Wärmetauscherraum. Die Wärmetauscherrohre 9 sind in Schwerkraftrichtung angeordnet.
Benachbart zum Austragsabschnitt 3 mündet in den Innenraum 8 des Gehäuses 7 des Wärmetauscherabschnitts 2 ein Zuführstutzen 10 für ein Wärmeträgerfluid ein. Benachbart zum Pufferabschnitt 1 mündet ein Abführstutzen 11 für das Wärmeträgerfluid aus dem Innenraum 8 des Gehäuses 7 aus. Als Wärmeträgerfluid kann insbesondere ein Wärmeträgeröl eingesetzt sein.
Im Innenraum 8 sind Umlenkplatten 12 jeweils quer zur Längsrichtung der Wärmetauscherrohre 9 derart beabstandet voneinander angebracht, dass das über den Zuführstutzen 10 zugeführte Wärmeträgerfluid in einem Zickzackverlauf durch den Innenraum 8 jeweils quer zur Längsrichtung der Wärmetauscherrohre 9 schrittweise nach oben zum Abführstutzen 11 strömt. Der Wärmetauscherabschnitt 2 ist also für einen Kreuz-Gegenstrom des Wärmeträgerfluids ausgelegt. Der Innenraum 8 kann mit einer die Wärmetauscherrohre 9 umhüllenden Schüttung 13 aus Glaskugeln, Stahl kugeln und/oder Kunststoffgranulat gefüllt sein, die zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Wärmeträgerfluid und den Wärmetauscherrohren 9 beiträgt.
Die Wärmetauscherrohre 9 erstrecken sich zwischen einer Kopf-Rohrplatte 14 und einer Boden-Rohrplatte 15. Die Kopf-Rohrplatte 14 ist am Übergang zwischen dem Pufferabschnitt 1 und dem Wärmetauscherabschnitt 2 angeordnet und an einem Flansch 16 eines Puffergehäuses 17 festgelegt. Die Kopf-Rohrplatte 14 begrenzt den Innenraum 8 nach oben hin. An der Kopf-Rohrplatte 14 sind die oberen Endabschnitte der Wärmetauscherrohre 9 festgelegt. Bei der Ausführung nach 1 haben die Wärmetauscherrohre 9 in diesem oberen Endabschnitt einen trichterförmigen Einlaufabschnitt 18.
Die Boden-Rohrplatte 15 ist am Übergang zwischen dem Wärmetauscherabschnitt 2 und dem Austragsabschnitt 3 angeordnet. Die Boden-Rohrplatte 15 ist an einem Flansch 19 eines sich trichterförmig verjüngenden Austragsgehäuses 20 montiert. Die Boden-Rohrplatte 15 begrenzt den Innenraum 8 nach unten hin. Untere Endabschnitte 21, also Austragsabschnitte, der Wärmetauscherrohre 9 sind an der Boden-Rohrplatte 15 festgelegt.
Die Rohrplatten 14, 15 sind fest mit dem Gehäuse 7 verbunden, zum Beispiel mit diesem verschweißt.
Jedes der Wärmetauscherrohre 9 hat mindestens einen Faltenbalgabschnitt 22, bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen jeweils genau einen Faltenbalgabschnitt 22, zur Kompensation einer axialen thermischen Ausdehnung der Wärmetauscherrohre 9. Die Faltenbalgabschnitte 22 sind bei allen dargestellten Ausführungsformen so angeordnet, dass eine Rohr-Innenwand 23 (vgl. zum Beispiel 2) dort, wo sie mit dem Schüttgut 5 in Kontakt kommen kann, faltenbalgfrei, also im Wesentlichen eben ist.
2 zeigt eine Vergrößerung der Ausführung nach 1 im Bereich eines der Faltenbalgabschnitte 22. Dieser ist bei der Ausführung nach den 1 und 2 zwischen den Rohrplatten 14 und 15 angeordnet. Über einen Faltenbalg 24 sind ein oberer Rohrabschnitt 25 und ein unterer Rohrabschnitt 26 des Wärmetauscherrohrs 9 miteinander verbunden. Endseitige Ringe 27 am Faltenbalg 24 sind hierzu auf die Rohrabschnitte 25, 26 aufgeschoben und an diesen festgelegt. Der Faltenbalg 24 ist insbesondere als Wellblech ausgeführt. Das Wellblech kann in Bezug auf die Rohrachse der Wärmetauscherrohre 9 nach innen oder nach außen gewellt sein.
Die Rohrabschnitte 25, 26 können aus mehreren, insbesondere miteinander verschweißten Einzelabschnitten gefertigt sein, wie durch die wechselnde Schraffur in der 2 angedeutet. Der obere Rohrabschnitt 25 ist gegenüber dem unteren Rohrabschnitt 26 axial beweglich, wodurch die Wärmedehnungen des Wärmetauscherrohrs 9 ausgeglichen werden können.
In einer inneren Aufnahme-Umfangsnut 28 am unteren Ende des oberen Rohrabschnitts 25 ist ein Hülseneinsatz 29 fest eingesetzt, der einen inneren Hülsenabschnitt bildet, der die Rohr-Innenwand 23 des Wärmetauscherrohrs 9 ohne Querschnittsveränderung im Bereich des Faltenbalgabschnitts 22 fortsetzt. Der Hülseneinsatz 29 deckt also den Faltenbalg 24 zum Inneren des Wärmetauscherrohrs 9 ab, so dass durch das Wärmetauscherrohr 9 strömendes Schüttgut 5 mit dem Faltenbalg 24 nicht in Kontakt kommt.
2 zeigt den Faltenbalgabschnitt 22 oberhalb einer Minimaltemperatur, für die die Temperiervorrichtung vorgesehen ist. Bei dieser Betriebstemperatur verbleibt zwischen dem unteren Ende des Hülseneinsatzes 29 und dem Boden einer inneren Aufnahme-Umfangsnut 30 am oberen Ende des unteren Rohrabschnitts 26 ein Arbeitsspalt S. Eine Axialerstreckung U der Aufnahme-Umfangsnut 30 des unteren Rohrabschnitts 26 ist so groß, dass bei allen Betriebstemperaturen der Temperiervorrichtung das untere Ende des Hülseneinsatzes 29 zumindest in einem oberen Abschnitt der Aufnahme-Umfangsnut 30 aufgenommen bleibt, so dass bei allen Betriebstemperaturen eine sichere Überdeckung des Faltenbalgs 24 durch den Hülseneinsatz 29 gewährleistet ist.
Die Faltenbalgabschnitte 22 benachbarter Wärmetauscherrohre 9 sind, wie der 1 zu entnehmen ist, axial versetzt zueinander angeordnet. Dabei sind die Faltenbalgabschnitte gruppenweise auf gleicher axialer Höhe der Wärmetauscherrohre 9 angeordnet. Im Schnitt nach 1 sind drei derartige Gruppen 31 bis 33 dargestellt. Eine erste Gruppe von Faltenbalgabschnitten 22 besteht aus einem einzigen Faltenbalgabschnitt, nämlich dem Faltenbalgabschnitt 22, der dem in 1 mittleren Wärmetauscherrohr 9 zugeordnet ist. Die zweite Gruppe 32 von Faltenbalgabschnitten 22 umfasst insgesamt vier Faltenbalgabschnitte 22, nämlich in 1 von einer Seite zur anderen betrachtet den Faltenbalgabschnitt 22 des ersten, dritten, fünften und siebten Wärmetauscherrohrs 9. Die dritte, unterste Gruppe 33 von Faltenbalgabschnitten 22 umfasst zwei Faltenbalgabschnitte 22, nämlich in 1 von einer Seite zur anderen betrachtet die Faltenbalgabschnitte 22 des zweiten und sechsten Wärmetauscherrohrs 9. Die Gruppe 32 liegt dabei hinsichtlich ihrer axialen Höhe zwischen den Gruppen 31 und 33.
An der Außenseite des Gehäuses 7 sind Vibratoren 34 angebracht, mit denen der gesamte Wärmetauscherabschnitt 2 und damit die Wärmetauscherrohre 9 in Vibrationen versetzt werden, wodurch der Wärmeübergang zwischen den Wärmetauscherrohren 9 und dem Schüttgut 5 verbessert wird.
Die sich nach unten verjüngende Form des Austragsgehäuses 20 bewirkt, dass das Schüttgut 5 im Austragsabschnitt 3 an allen Stellen eines beliebig ausgewählten Querschnitts mit nahezu der gleichen Geschwindigkeit fließt, wobei bei dieser Betrachtung der unmittelbare Wandbereich nicht berücksichtigt wird, da hier immer eine Verzögerung durch Wandreibung eintritt. Als Austragseinrichtung der Temperiervorrichtung ist eine Zellenradschleuse 35 vorgesehen, deren Gehäuse 36 über ein Fallrohr 37 mit dem Austragsabschnitt 3 verbunden ist. Im Zellenradgehäuse 36 ist ein Zellenrad 38 angeordnet, das von einem Motor 39 drehantreibbar ist. Der Motor 39 wird von einem Füllstands-Melder 40 angesteuert, der wiederum den Füllstand des Schüttguts 5 im Pufferabschnitt 1 erfasst.
In das Austragsgehäuse 20 mündet eine Zuführleitung 41 für ein Gas ein. An diese Leitung 41 ist ein kleiner Druckbehälter 42 angeschlossen, dem in der Leitung 41 ein Absperrorgan 43 vorgeordnet und ein Absperrorgan 44 nachgeordnet ist. Nach Öffnen des Absperrorgans 43 kann bei geschlossenem Absperrorgan 44 der Druckbehälter 42 mit Druckgas gefüllt werden. Bei geschlossenem Absperrorgan 43 kann durch Öffnen des Absperrorgans 44 oder entsprechendes Entleeren des Druckbehälters 42 ein Druckgasstrom in den Austragsabschnitt 3 gegeben werden. Das nach oben steigende Druckgas bewirkt eine Umlagerung des Schüttguts 5 in den Wärmetauscherrohren 9 und damit eine Verbesserung des Wärmeübergangs. Gleichzeitig kann das Gas eine Trocknung des Schüttguts 5 bewirken. Auch beide Absperrorgane 43, 44 können zur kontinuierlichen Gaszufuhr geöffnet sein. Zum Austritt zugeführten Gases aus der Temperiervorrichtung ist an der Oberseite des Pufferabschnitts 1 ein Abgasstutzen 45 vorgesehen.
Im Fallrohr 37 ist ein Leitblech 46 angeordnet, welches das Schüttgut 5 aus dem Austragsabschnitt 3 zur aufdrehenden Seite des in einer Drehrichtung 47 angetriebenen Zellenrades 38 leitet. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Abzug des Schüttguts 5 über den gesamten Zulaufquerschnitt der Zellenradschleuse 35 sichergestellt und eine Verstopfung der Zellenradschleuse 35 vermieden.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Temperiervorrichtung. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Ausführung nach 3 unterscheidet sich von derjenigen nach 1 durch die Anordnung und Gruppierung der Faltenbalgabschnitte 22. Die Faltenbalgabschnitte 22 der Ausführung nach 3 sind in zwei Gruppen 47a, 47b, in denen die Faltenbalgabschnitte 22 jeweils in gleicher axialer Höhe vorliegen, angeordnet. Benachbarte Faltenbalgabschnitte 22 gehören dabei jeweils unterschiedlichen Gruppen 47a, 47b an. In der Anordnung nach 3 gehören die von einer Seite zur anderen jeweils an geradzahligen Wärmetauscherrohren 9 angeordneten Faltenbalgabschnitte 22 der Gruppe 47a und die an ungeradzahligen Wärmetauscherrohren 9 angeordneten Faltenbalgabschnitte 22 der Gruppe 47b an.
4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Temperiervorrichtung. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon un ter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Alle Faltenbalgabschnitte 22 der Ausführung nach 4 sind auf gleicher Höhe und benachbart zur Boden-Rohrplatte 15 angeordnet. Der untere Rohrabschnitt 26 der Wärmetauschrohre 9 hat daher bei allen Wärmetauscherrohren 9 in der Ausführung nach 4 die Form eines Rings.
6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Temperiervorrichtung. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Ausführung nach den 6 und 7 sind Faltenbalgabschnitte 48 eines anderen Typs eingesetzt. Die Faltenbalgabschnitte 48 sind alle auf gleicher axialer Höhe und benachbart zur Boden-Rohrplatte 15 angeordnet. Die Faltenbalgabschnitte 48 sind außerhalb des Bereiches zwischen den Rohrplatten 14, 15 angeordnet. Die Faltenbalgabschnitte 48 haben wie die Faltenbalgabschnitte 22 der Ausführungen nach den 1 bis 5 einen Faltenbalg 24 mit Ringen 27. Der obere der beiden Ringe 27 ist über einen Verbindungsring 49 an der Boden-Rohrplatte 15 festgelegt. Der Verbindungsring 49 ist beispielsweise mit der Boden-Rohrplatte 15 verschweißt. Der untere Ring 27 des Faltenbalgs 24 der Ausführung nach den 6 und 7 ist über einen weiteren Verbindungsring 50 an einem unteren freien Rohrende 51 des Wärmetauscherrohrs 9 festgelegt. Das Wärmetauscherrohr 9 durchtritt die Boden-Rohrplatte 15 und den in einem Durchgang 52 der Boden-Rohrplatte 15 befestigten Verbindungsring 49. Der Außendurchmesser des Wärmetauscherrohrs 9 ist derart kleiner als der Innendurchmesser des Verbindungsrings 49, dass zwischen diesen beiden Kom ponenten ausreichend Spiel verbleibt. Beim thermischen Längenausgleich kann also der untere Abschnitt des Wärmetauscherrohrs 9 im Verbindungsring 49 gleiten.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Temperiervorrichtung. Komponenten, die denjenigen entsprechend, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 schon erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Im Unterschied zur Ausführung nach den 6 und 7 sind die Faltenbalgabschnitte 48 bei der Ausführung nach 8 gruppenweise versetzt zueinander unterhalb der Boden-Rohrplatte 15 und benachbart zu dieser angeordnet. Die gruppenweise Anordnung entspricht in etwa der Anordnung nach 3. Die Faltenbalgabschnitte 48 der von einer Seite zur anderen in 8 betrachteten ungeradzahligen Wärmetauscherrohre 9 gehören zu einer ersten, oberen Gruppe 53 von Faltenbalgabschnitten 48. Die anderen, den geradzahligen Wärmetauscherrohren 9 zugeordneten Faltenbalgabschnitte 48 gehören zu einer zweiten, unteren Gruppe 54.
Die Faltenbalgabschnitte 48 der unteren Gruppe 54 unterscheiden sich von den Faltenbalgabschnitten 48 nach 7 dadurch, dass anstelle eines Verbindungsrings 49 eine Verbindungshülse 55 mit größerer Axialerstreckung vorgesehen ist, so dass die Faltenbalgabschnitte 48 der Gruppe 54 versetzt zu den Faltenbalgabschnitte 48 der Gruppe 53 tiefer zu liegen kommen. Ansonsten entspricht der Aufbau der Faltenbalgabschnitte 48 der Gruppe 54 dem der Gruppe 53.
9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Temperiervorrichtung. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Faltenbalgabschnitte 56, die sich vom Typ her von den Faltenbalgabschnitten 22 und 48 unterscheiden, sind bei der Ausführung nach 9 benachbart zur Kopf-Rohrplatte 14 und unterhalb von dieser angeordnet. Alle Faltenbalgabschnitte 56 sind auf gleicher Höhe angeordnet. Die Faltenbalgabschnitte 56 haben jeweils einen Faltenbalg 57, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Wärmetauscherrohrs 9, so dass der Faltenbalg 57 nicht über den äußeren Rohrquerschnitt des Wärmetauscherrohrs 9 übersteht. Auch der Faltenbalg 57 weist an seinen beiden axialen Enden umlaufende Ringe 58 auf, über die der Faltenbalg 57 einerseits am oberen Rohrabschnitt 25 und andererseits am unteren Rohrabschnitt 26 befestigt ist. Die Ringe 58 sind in die Rohrabschnitte 25, 26 des Wärmetauscherrohrs 9 innen eingesetzt und an diesen festgelegt, zum Beispiel mit den Rohrabschnitten 25, 26 verschweißt. Da die Faltenbalgabschnitte 56 der Kopf-Rohrplatte 14 direkt benachbart sind, ist der obere Rohrabschnitt 25 so kurz, dass er praktisch die Form eines Ringes hat.
Auch bei den Faltenbalgabschnitten 56 der Ausführung nach 10 ist der Faltenbalg 57 nach innen derart abgedeckt, dass die Rohr-Innenwand 23 im Bereich der Faltenbalgabschnitte 56 nicht mit dem Schüttgut 5 in Kontakt kommt. Hierzu deckt ein Einlauf-Hülsenabschnitt 59 den Faltenbalg 57 zum Inneren des Wärmetauscherrohrs 9 hin ab. Auf Höhe des Faltenbalgs 57 gibt daher der Einlauf-Hülsenabschnitt 59 die Rohr-Innenwand 23 vor. Der Einlauf-Hülsenabschnitt 59 ist, zum Beispiel durch Verschweißen oder Verschrauben, an der Kopf-Rohrplatte 14 festgelegt und durchtritt den oberen Rohrabschnitt 25. Ein freies Ende 60 des Einlauf-Hülsenabschnitts 59 überlappt axial bei allen Betriebstemperaturen mit einem oberen Bereich des unteren Rohrabschnitts 26. Einlaufabschnitte 61 der Wärmetauscherrohre 9, die bei Ausführung nach 10 durch die Einlauf-Hülsenabschnitte 59 gebildet werden, sind im Wesentlichen zylindrisch und nicht, wie zum Beispiel nach der Ausführung nach 1, trichterförmig ausgeführt. Die Einlauf-Hülsenabschnitte 59 weisen flache Hülsenplatten 62 auf und sind einzeln in die Wärmetauscherrohre 9 eingesteckt. Die Hülsenplatten 62 können einzeln an die Kopf-Rohrplatte 14 angeschweißt sein. Alternativ ist es, wie in der 10 dargestellt, möglich, alle Hülsenplatten 62 miteinander zu verbinden und auf die Kopf-Rohrplatte 14 aufzusetzen.
11 zeigt eine weitere Ausführung von Faltenbalgabschnitten 63, die bei der Temperiervorrichtung nach 9 zum Einsatz kommen können. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Ausführungen nach den 1 bis 10, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführung nach den 9 und 10, erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Einlauf-Hülsenabschnitte 64 der Faltenbalgabschnitte 63 nach 11 haben einen Innenquerschnitt, der dem Innenquerschnitt des unteren Rohrabschnitts 26 entspricht. Das Wärmetauscherrohr 9 setzt sich also nach dem Einlauf-Hülsenabschnitt 64 hin zum unteren Rohrabschnitt 26 im Wesentlichen ohne Querschnittsveränderung fort. Zwischen dem unteren, freien Ende 60 des Einlauf-Hülsenabschnitts 64 und einem sich trichterförmig verjüngenden Boden einer Aufnahme-Umfangsnut 65 des unteren Rohrabschnitts 62 ist ein Arbeitsspalt S vorgesehen, welches in seiner Funktion dem Arbeitsspalt S der Ausführung nach 2 entspricht.
Der Faltenbalg 57 ist bei der Ausführung des Faltenbalgabschnitts 63 nach 11 mit seinem unteren Ring 58 außen auf einen sich im Querschnitt erweiternden Befestigungswulst 66 aufgeschoben und an diesem festgelegt. Der obere Ring 58 des Faltenbalgs 57 ist in eine Verbindungshülse 68 eingesteckt und an dieser festgelegt. Die Verbindungshülse 68 ist hinsichtlich ihrer Anordnung und Abmessungen identisch zum oberen Rohrabschnitt 25 der Ausführung nach 10. Die Verbindungshülse 68 ist entsprechend an der Kopf-Rohrplatte 14 festgelegt, zum Beispiel mit dieser verschweißt.
Die Einlauf-Hülsenabschnitte 64 weisen jeweils einen eigenen, umgebördelten Bund 69 auf, mit dem sie auf der Kopf-Rohrplatte 14 aufliegen und über den sie an der Kopf-Rohrplatte 14 festgelegt sind. Eine gemeinsame Hülsenplatte liegt bei der Ausführung der Einlauf-Hülsenabschnitte 64 nach 11 nicht vor.
12 und 13 zeigen eine weitere Ausführung einer Temperiervorrichtung. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Der Aufbau von Faltenbalgabschnitten 70 der Ausführung nach den 12 und 13 unterscheidet sich von dem der Ausführung nach 10 durch die Formgebung des Einlaufabschnitts in die Wärmetauscherrohre. Letzterer ist bei der Ausführung nach den 12 und 13 sich trichterförmig verjüngend ausgeführt. Hierzu weist die Kopf-Rohrplatte 14 Einlauftrichter 71 auf, die in Einlauf-Hülsenabschnitte 72 münden. Die Einlauf-Hülsenabschnitte 72 sind an der Kopfplatte 14 festgelegt, zum Beispiel mit dieser verschweißt. Hierzu ist ein oberer Hülsenbereich 73 der Einlauf-Hülsenabschnitte 72 jeweils in eine Durchgangsöffnung 74 der Kopf-Rohrplatte 14 eingesetzt. Die Durchgangsöffnung 74 setzt dabei den Einlauftrichter 71 nach unten hin fort. Der Hülsenbereich 73 weist eine sich trichterförmig verengende Einlauffase 75 auf, deren Fasenwinkel mit dem Trichterwinkel des Einlauftrichters 71 übereinstimmt, so dass der Übergang zwischen dem Einlauftrichter 71 und dem Einlauf-Hülsenabschnitt 73 eben ist.
Bis auf diese geänderte Einlaufgestaltung entsprechen die Faltenbalgabschnitte 70 der Ausführung aus den 12 und 13 den Faltenbalgabschnitten 56 der Ausführung nach 10.
Die Faltenbalgabschnitte 70 der Ausführung nach den 12 und 13 sind alle auf gleicher Höhe direkt unterhalb der Kopf-Rohrplatte 14 angeordnet.

Claims

Vorrichtung zum Temperieren von Schüttgut (5) – mit einem ein Gehäuse (7) aufweisenden Wärmetauscherabschnitt (2), – mit im Gehäuse (7) in Schwerkraftrichtung angeordneten Wärmetauscherrohren (9), – mit einer in das Gehäuse (7) einmündenden Zuführung (10) für ein Wärmeträgerfluid, – mit einer aus dem Gehäuse (7) ausmündenden Abführung (11) für das Wärmeträgerfluid, – mit einem am oberen Ende der Wärmetauscherrohre (9) angeordneten Schüttgut-Einlauf (1) zur Zuführung des Schüttguts (5) in die Wärmetauscherrohre (9), – mit einem am unteren Ende der Wärmetauscherrohre (9) angeordneten Schüttgut-Auslauf (3) zur Abführung des Schüttguts (5) aus den Wärmetauscherrohren (9), – wobei sich die Wärmetauscherrohre (9) zwischen einer Kopf-Rohrplatte (14), die zwischen dem Schüttgut-Einlauf (1) und dem Wärmetauscherabschnitt (2) angeordnet ist, und einer Boden-Rohrplatte (15) erstrecken, die zwischen dem Wärmetauscherabschnitt (3) und dem Schüttgut-Auslauf (3) angeordnet ist, wobei die Wärmetauscherrohre (9) an mindestens einer der beiden Rohrplatten (14, 15) über jeweils einen Befestigungsabschnitt (25, 26) festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Wärmetauscherrohre (9) mindestens ein Faltenbalgabschnitt (22; 48; 56; 63; 70) zur Kompensation einer axialen thermischen Rohrausdehnung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalgabschnitt (22; 48; 56; 63; 70) derart angeordnet ist, dass eine Rohr-Innenwand (23) dort, wo sie mit dem Schüttgut (5) in Kontakt kommen kann, faltenbalgfrei ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Faltenbalgabschnitte (22; 56; 63; 70) zwischen den Rohrplatten (14, 15) angeordnet und insbesondere durch einen inneren Hülsenabschnitt (29; 59; 64; 72) derart abgedeckt sind, dass die Faltenbalgabschnitte (22; 56; 63; 70) nicht mit dem Schüttgut (5) in Kontakt kommt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hülsenabschnitt (29; 64) als die Rohr-Innenwand (23) ohne Querschnittsveränderung fortsetzender Hülseneinsatz ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hülsenabschnitt (59; 64; 72) als an der Kopf-Rohrplatte (14) montierter Einlauf-Hülsenabschnitt ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faltenbalg (57) des Faltenbalgabschnits (56; 70) so ausgeformt ist, dass er nicht über den äußeren Rohrquerschnitt des Wärmetauscherrohrs (9) übersteht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Faltenbalgabschnitte (48) außerhalb des Bereiches zwischen den Rohrplatten (14, 15) angeordnet sind, wobei insbesondere diese Faltenbalgabschnitte (48) das Wärmetauscherrohr (9) außen um geben und einerseits an einem freien Ende (51) des Wärmetauscherrohrs (9) und andererseits an einer der Rohrplatten (15) festgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenbalgabschnitte (22; 48; 56; 63; 70) benachbarter Wärmetauscherrohre (9) axial versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenbalgabschnitte (22; 48; 56; 63; 70) zumindest gruppenweise (31 bis 33; 47a, 47b; 53, 54) auf gleicher axialer Höhe der Wärmetauscherrohre (9) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenbalgabschnitte (22; 48; 56; 63; 70) benachbart zu einer der Kopfplatten (14, 15) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (9) und/oder die Kopf-Rohrplatte (14) einen trichterförmigen Einlaufabschnitt (18; 71) aufweisen.