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Die Erfindung betrifft eine Halterung für Wärmetauscherrohre, ein Gestell für Wärmetauscherrohre, ein Verfahren zum Auswechseln eines Wärmetauscherrohrs sowie eine Abfülllage mit einem entsprechenden Gestell.
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Wärmetauscher, insbesondere Röhrenwärmetauscher, werden weit verbreitet zur Übertragung von Wärmeenergie von einem Medium auf ein zweites Medium verwendet. Dabei werden, je nach Anwendung, mehrere Röhrenwärmetauscher in einzelnen Sektionen zusammengefasst. Die Röhrenwärmetauscher umfassen dabei zum Beispiel ein Wärmetauscherrohr, das heißt, ein Mantelrohr, in dem eine Vielzahl von Innenrohren angeordnet sind, zumindest jedoch ein Innenrohr. Die Wärmetauscherrohre werden mit Hilfe von Gestellen gehalten.
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Die herkömmlichen Gestelle weisen jedoch einen hohen Platzbedarf auf und darüber hinaus ist die Herstellung solcher Gestelle und deren Bestückung aufwendig und teuer. Die bekannten Gestelle sind auf eine bestimmte Größe festgelegt und nicht flexibel erweiterbar.
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Aus der
EP2299231 B1 ist bereits ein Haltemodul für Wärmetauscherrohre bekannt, wobei Wärmetauscherrohre in waagrecht angeordnete Haltemodulhälften eingelegt werden und eine entsprechende obere Haltemodulhälfte auf das eingelegte Rohr aufgelegt wird, so dass das Wärmetauscherrohr zwischen den Halteelementen gehalten wird. Entsprechende Haltemodule werden übereinander, das heißt, in Vertikalrichtung aufgestapelt. Das bekannte System bringt das Problem mit sich, dass ein Austausch von einem oder mehreren Wärmetauscherrohren einen sehr hohen Zeit- und Montageaufwand mit sich bringt. Auch ist eine Wartung, zum Beispiel ein Dichtungswechsel bei dieser Bauweise nur schwer durchzuführen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halterung bzw. ein Gestell und ein Verfahren bereitzustellen, die ein einfaches Auswechseln von Wärmetauscherrohren ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7, 9 und 10 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Halterung für Wärmetauscherrohre weist mehrere Halteelemente auf mit jeweils mehreren Aussparungen, in die jeweils ein Wärmetauscherrohr einlegbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind jetzt die Halteelemente vertikal ausgerichtet, derart, dass die Aussparungen eines jeweiligen Halteelements übereinander angeordnet sind. Die Haltelemente sind also in Horizontalrichtung betrachtet nebeneinander angeordnet. Darüber hinaus sind die Halteelemente in Horizontalrichtung relativ zueinander beweglich in einem Rahmen befestigt. Das bedeutet, dass die Halteelemente in Horizontalrichtung auseinander bewegt, zum Beispiel auseinandergeschoben werden können, so dass die Aussparungen zugänglich sind, um ein Wärmetauscherrohr auszutauschen. Dies vereinfacht die Handhabung wesentlich. Die nicht benötigten Einheiten können einfach zur Seite geschoben werden, wodurch ein Wechseln der einzelnen Wärmetauscherrohre auf einfach Art und Weise möglich ist, ohne den kompletten Wärmetauscher zerlegen zu müssen.
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Vorzugsweise sind die Halteelemente über Rollenlager in Horizontalrichtung bewegbar. Entsprechende Rollenlager sind einfach und kostengünstig zu realisieren.
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Die Aussparungen in den Halteelementen sind derart ausgebildet, dass der unterste Punkt A der Öffnung der Aussparung höher liegt als die tiefste Rohrauflage einer Aussparung. Das bedeutet, dass wenn man ein Wärmetauscherrohr seitlich einlegt, dieses sich nach innen unten bewegt und so fest in der Aussparung zu liegen kommt und nicht herausfallen bzw. rollen kann. Das bedeutet, dass ein benachbartes Halteelement auf der Seite, die der Aussparung zugewandt ist, keine Aussparung benötigt, wie dies im Stand der Technik notwendig ist.
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Vorzugsweise können die Halteelemente einen U-förmigen Querschnitt (Horizontalschnitt) aufweisen mit einer Vorderwand und einer gegenüberliegenden Rückwand und einer dazwischenliegenden Seitenwand. Die Aussparungen sind dann in Vorder- und Rückwand ausgebildet. Das bedeutet, dass das Rohr stabil in dem Halteelement liegt und zwischen Vorder- und Rückwand gegriffen werden kann, um aus dem Halteelemente entnommen werden zu können. Zusätzlich ermöglicht diese Ausführungsform eine besonders leichte Bauweise.
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Die Halteelemente können zum Halten der Wärmetauscherrohre zusammengeschoben werden, so dass sie beispielsweise aneinander liegen und zum Beispiel in dieser Position fixiert werden.
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Die Fixierung kann zum Beispiel durch mechanische Fixierelemente oder die Halteelemente selbst erfolgen. Es ist auch möglich, die Haltelemente soweit zusammenzuschieben, dass die Aussparungen eines Halteelements von einem benachbarten Halteelement seitlich verschlossen werden.
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Die Halteelemente sind aber auch derart auseinanderbewegbar, dass die Wärmetauscherrohre über die jeweilige freiliegende Öffnung der Aussparung entnehmbar sind.
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Ein Gestell für Wärmetauscherrohre weist mindestens zwei in Längsrichtung der Wärmetauscherrohre beabstandete Halterungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 auf, in denen die Rohre gehalten werden. Somit können die Rohre beispielsweise an einem vorderen und hinteren Ende oder aber auch dazwischen mit entsprechenden Halterungen gehaltert werden, wobei hier die entsprechenden Rahmen vorgesehen sind, auf denen die Halteelemente in Horizontalrichtung verschiebbar sind. Diese Rahmen können dann beispielsweise auf einem gemeinsamen Bodenrahmen befestigt sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auswechseln eines Wärmetauscherrohrs, das heißt, mindestens eines Wärmetauscherrohrs, aus einem Gestell werden benachbarte Halteelemente derart in Horizontalrichtung auseinander bewegt, dass die jeweilige Öffnung der Aussparung, in denen ein auszutauschendes Wärmetauscherrohr gelagert ist, freiliegt. Das Wärmetauscherrohr wird dann ausgetauscht, das heißt, entnommen und ein neues eingesetzt und die Halteelemente werden wieder in Horizontalrichtung zusammenbewegt und ggf. in dieser Position wieder fixiert. Es ist auch möglich, dass wenn die Halteelemente zusammengeschoben werden, die Aussparungen von dem benachbarten Halteelement wieder verschlossen werden, das heißt, dass die benachbarten Halteelemente auf Anschlag gefahren werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Abfüllanlage für Lebensmittel, insbesondere Getränke mit einem Röhrenwärmetauscher mit einem Gestell nach Anspruch 7 oder 8. Gerade bei Abfülleinlagen ist eine kompakte und leicht zu wartende Bauweise eines Gestells für die Wärmetauscherrohre von wesentlicher Bedeutung. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme folgender Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Halterung für Wärmetauscherrohre gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Halteelement gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt schematisch ein Halteelement in perspektivischer Darstellung.
- 4 zeigt eine Vorderansicht einer Halterung für Wärmetauscherrohre gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer ersten Position.
- 5 zeigt die in 4 dargestellte Halterung mit aufgesetzten Rohrbögen.
- 6 zeigt die in 5 gezeigte Halterung mit auseinander geschobenen Halteelementen
- 7 zeigt das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel mit abmontierten Rohrbögen.
- 8 zeigt schematisch die Entnahme eines Wärmetauscherrohrs aus einem Halteelement
- 9 zeigt eine Halterung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der Möglichkeit, dass die Halteelemente beidseitig nach außen verschoben werden können.
- 10 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Gestell gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 11 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 12 zeigt schematisch einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Halterung 1 für Wärmetauscherrohre 2 eines Röhrenwärmetauschers. Die Halterung weist einen Rahmen 5 auf mit seitlichen Rahmenteilen und einem oberen horizontalen Rahmenteil auf. Der Rahmen ist an einem Bodenrahmen 13 befestigt. An dem Rahmen sind Halteelemente 3 in Horizontalrichtung betrachtet nebeneinander angeordnet. Die Halteelemente sind in Horizontalrichtung H relativ zueinander beweglich am Rahmen 5 befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Halteelemente 3 beispielsweise über Rollenlager 6 in Horizontalrichtung bewegbar. Die Halteelemente 3 sind vertikal ausgerichtet, derart, dass die Aussparungen 4 eines jeweiligen Halteelements übereinander in Vertikalrichtung angeordnet sind.
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2 zeigt einen Querschnitt eines Halteelements in Richtung I-I in 1. Die Aussparungen 4 sind in Vertikalrichtung übereinander angeordnet und weisen eine Größe auf, um ein Wärmetauscherrohr 2, beispielsweise, mit einem Durchmesser von 50 bis 250 mm aufzunehmen. Damit die Rohre 2 in den Halteelementen 3 ausreichende gehalten werden, weist die Öffnung 7 der jeweiligen Aussparung 4 einen untersten Punkt A (in Vertikalrichtung betrachtet) auf, die um Δh (z.B. D/6 -D/2, mit D gleich dem Durchmesser der Wärmetauscherrohre) höher liegt als der tiefste Rohrauflagepunkt P, das bedeutet dass das Rohr nicht von alleine wieder aus der Aussparung rollen kann. Bei einer entsprechenden Anordnung ist es nicht zwangsläufig notwendig, die Öffnung 7 seitlich zu verschließen. Es ist aber möglich, dass benachbarte Halteelemente auf Anschlag gefahren werden, derart, dass die Aussparungen 4 bzw. die Öffnungen 7 der Aussparung seitlich von den benachbarten Halteelementen verschlossen werden. Es beispielsweise auch denkbar, die Wärmetauscherrohre mittels U-Bügel oder ähnlichen in den Halteelementen zu fixieren. Die Halteelemente können auch durch eine Fixiereinrichtung fixiert werden insbesondere durch Zugstangen.
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3 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Halteelements 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein entsprechendes Halteelement 3 weist beispielsweise einen u-förmigen Querschnitt auf mit einer Vorderwand 8 und einer gegenüberliegenden Rückwand 9 und einer dazwischenliegenden Seitenwand 10, wobei die Aussparungen 4 in der Vorder- und Rückwand ausgebildet sind. In einem entsprechenden Halteelement 3 kann ein Rohr 2 sicher an zwei Stellen nebeneinander gehalten werden und durch die u-förmige Ausbildung leicht zwischen Vorder- und Rückwand 9 gegriffen werden.
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4 zeigt eine Vorderansicht einer Halterung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit sechs nebeneinander angeordneten Halteelementen 31-36 und einer ebenfalls in Horizontalrichtung H verschiebbaren seitlichen Begrenzung 12. Der Rahmen der Halterung ist auf einen Bodenrahmen 13 angeordnet, der beispielsweise auf Füßen 14 steht. Die Breite b der Halterung in Horizontalrichtung H ist größer als die Abmessung von sechs Halteelementen 31 bis 36 , so dass die Halteelemente relativ zueinander auseinander bewegbar sind, da auch noch der freie Raum 15 zum Verschieben zur Verfügung steht. Bei der in 4 gezeigten Anordnung sind beispielsweise die Rohre bereits eingelegt.
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Wie aus 5 hervorgeht, können am Ende der Rohre Rohrbögen 16 angeordnet werden, die jeweils zwei Wärmetauscherrohre 2 miteinander verbinden, wie insbesondere auch aus 11 hervorgeht. So können beispielsweise die Wärmetauscherrohre 2 so verschaltet werden, dass die Wärmeträger von einem Einlauf 17 alle Rohre oder eine bestimmte Anzahl von Rohren durchströmen und über einen Auslass 18 den Wärmetauscher wieder verlassen. Soll nun beispielsweise das in 5 mit X gekennzeichnete Rohr ausgetauscht werden, das sich in dem Halteelement 32 in der dritten Aussparung 4 von oben befindet, so können die benachbarten Halteelemente 32 und 33 , wie durch den Pfeil in 5 und 6 dargestellt ist, auseinander gefahren werden. In 6 sind die benachbarten Halteelemente 32 und 33 bereits auseinander geschoben worden, indem das Halteelement 33 in Pfeilrichtung zusammen mit den Halteelementen 34 , 35 , 36 nach rechts verschoben wurde und zwar bis in den Freiraum 15 hinein. Dazu kann vorher ggf. eine Verbindungseinrichtung zwischen Halteelement 33 und 32 gelöst werden. Soll nur das eine Rohr, das in 6 gekennzeichnet ist, ausgetauscht werden, so reicht es, den Rohrbogen 16 an Vorder- und Rückseite, der mit diesem Rohr in Verbindung steht, abzumontieren. Ggf. müssen neben den Rohrbögen 16 noch weitere Verbindungen zwischen den Wärmetauscherrohren gelöst werden.
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7 zeigt eine Darstellung, bei der alle Rohrbögen der Halteelemente 31 und 32 abmontiert wurden. Jetzt sind die Öffnungen 7 der Aussparung 4 zur Seite, hier zur rechten Seite hin geöffnet. Wie aus 8 hervorgeht, kann nun das auszutauschende Wärmetauscherrohr 2 aus der Aussparung 4 entnommen werden. Ein neues Wärmetauscherrohr kann eingesetzt werden. Sollten in diesem Halteelement noch weitere Wärmetauscherrohre auszutauschen sein kann, dies ebenfalls erfolgen. Im Anschluss können dann die Halteelemente 33 , 34 , 35 , 36 wieder, wie durch den Pfeil in 8 dargestellt ist, zurückverschoben werden, um die freigelegten Öffnungen 7 durch das benachbarte Halteelement 33 wieder zu verschließen. Die benachbarten Halteelemente 32 und 33 können dann auch wieder fest miteinander beispielsweise über Zugstangen verbunden bzw. fixiert werden. Im Anschluss können dann die Rohrbögen wieder entsprechend montiert werden, wonach der Wärmetauscher wieder einsatzfähig ist.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei hier die Halteelemente 31 bis 36 zu beiden Seiten in die seitlichen freien Bereiche 15 verschoben werden können. Es werden die Halteelemente 3 beiseite geschoben, die näher an dem Halteelement liegen bei dem ein Rohr ausgetauscht werden soll. Die Füße 14 liegen dabei soweit außen, dass ein Verschieben in die Bereiche 15 nach außen möglich ist. Die Abmessung k in Horizontalrichtung des Raums 15, d.h., der Weg, den ein jeweiliges Halteelement verschoben werden kann, liegt bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. in einem Bereich von 1*D bis 3*D und bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Bereich K = D/2 bis 3*D. Auf jeden Fall sollten die Halteelemente soweit auseinander geschoben werden können, dass sie einfach seitlich aus dem jeweiligen Halteelement entnommen werden können.
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10 zeigt ein Gestell gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit vier erfindungsgemäßen Halterungen 11 , 12 , 13 und 14 . Die Halterungen sind wie zuvor erläutert, ausgebildet. Die Halterungen 11 und 14 sind vorne und hinten am Gestell angeordnet, die restlichen Halterungen dazwischen. Die einzelnen Rahmen 5 der Halterungen sind mit jeweiligen Querstreben 18 am oberen Ende verbunden. Am unteren Ende können die Rahmen der einzelnen Halterungen an einem Bodenrahmen 13 befestigt sein. Gegebenenfalls sind seitlich zwischen den Halterungen noch Querstreben 19 vorgesehen. Auch vorne und hinten können zur Stabilisierung Querstreben 19 vorgesehen sein.
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Soll ein Wärmetauscherrohr 2 aus dem Gestell 10 ausgewechselt werden, so können benachbarte Haltelemente 3 in allen Halterungen 11 , 12 , 13 , 14 entsprechend in Horizontalrichtung seitlich auseinander bewegt werden, dass das entsprechende Wärmetauscherrohr über die freiliegenden Öffnungen 7 aller Halteelemente aus den Aussparungen 4, in denen das Rohr liegt, entnommen werden kann.
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Die Erfindung betrifft auch eine Abfüllanlage für Lebensmittel, insbesondere Getränke mit einem Röhrenwärmetauscher dessen Rohre mit dem erfindungsgemäßen Gestell gehalten werden.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Wesentlichen den vorherigen Ausführungsformen entspricht.
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Bei dieser Ausführungsform können die einzelnen, zueinander beweglichen Halteelemente 3 über eine Aussparung, insbesondere Nut 30 sowie einen entsprechenden Vorsprung, der in die Aussparung eingreift, miteinander verbunden sein, wobei die Aussparungen vorzugsweise in einem oberen Bereich der Halteelemente 3 angeordnet ist. Die Aussparung kann entweder an der Vorder- oder Rückwand R der Halteelemente 3 angeordnet sein, wobei der Vorsprung dann an der jeweils anderen Seite angeordnet ist. Eine entsprechende Ausgestaltung dient als Halterung bzw. Fixiereinrichtung für die Halteelemente. Diese Halterung bestimmt auch den Abstand zwischen den Rohren 2.
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Wie aus 12 hervorgeht können die Wärmetauscherrohre 2 vorzugsweise in vertikaler Richtung einen äquidistanten Abstand aufweisen und/oder auch in horizontaler Richtung einen äquidistanten Abstand aufweisen.
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Die Fixierung der Wärmetauscherrohre 2 erfolgt zum Beispiel bevorzugt mittels der Rückwand R, des benachbarten Halteelements 3, die die Aussparung 4 verschließt. Es kann auch eine separate seitliche Abgrenzung vorgesehen sein, die zum Beispiel ebenfalls in horizontaler Richtung beweglich zum Beispiel mittels Rollenlager angeordnet ist. Die Begrenzung 12 kann beispielsweise das letzte Halteelement begrenzen.
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Die Aussparung 4 für die Wärmetauscherrohre 2 weist im Gegensatz zu den anderen Figuren einen größeren Querschnitt auf, zum Beispiel eine vertikale Abmessung r der Öffnung der Aussparung 4 von 1*D bis 1,5*D. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Einsetzen der Rohre in die Halterung.
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Bei dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel können die gekrümmten Rohrbögen 2a, 2b benachbarter Rohre 2 miteinander verbunden werden.
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Mit 31 ist die Flanschplatte der Rück- bzw. Vorderseite der Wärmetauscherrohre 2 bezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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