DE10359565A1

DE10359565A1 - Wärmetauscher, insbesondere zur Erwärmung von Süßwarenmassen

Info

Publication number: DE10359565A1
Application number: DE2003159565
Authority: DE
Inventors: Olaf Heinicke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-07-14

Abstract

Ein Wärmetauscher (10), insbesondere zur Erwärmung von Süßwarenmassen, weist einen Gehäusemantel (12) auf, in dem mehrere Mischeinsätze (22 bis 25) angeordnet sind. Jeder Mischeinsatz (22 bis 25) besteht aus identisch ausgebildeten Segmenten (28 bis 31), welche wiederum von Leitblechen (34 bis 44) gebildet werden. Die Leitbleche (34 bis 44) bilden zwei Gruppen (32, 33) aus, welche um 90 DEG zueinander versetzt angeordnet sind. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher (10) ermöglicht bei besonders kompaktem Aufbau eine relativ hohe Leistung.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zur Erwärmung von Süßwarenmassen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der EP 1 067 352 A1 bekannt. Bei dem bekannten Wärmetauscher wird dessen Querschnitt von Mischelementen ausgefüllt, welche jeweils vier sich kreuzende Stegplatten und acht gekürzte, sich kreuzende Stegplatten aufweisen. Durch diese Geometrie haben die Stegplatten, welche als Mischeinsatz bezeichnet werden, in etwa den gleichen Durchmesser wie Höhe, wobei sie jeweils die gesamte Querschnittsfläche des Wärmetauschers ausfüllen. Je nach erforderlicher Mischleistung wird bei dem bekannten Wärmetauscher eine bestimmte Anzahl dieser Mischeinsätze, um jeweils 90° zueinander verdreht, hintereinander angeordnet. Durch diese charakteristische Geometrie ist die Effektivität derartiger Systeme in relativ schlanken Wärmetauschern mit langen Rohrbündeln am größten, da man hier mehrere Mischelemente bzw. Mischeinsätze hintereinander anordnen kann und über die Länge die erforderliche Wärmeaustauschfläche erreicht wird.
Da die maximale Länge eines Wärmetauschers sehr oft durch die Hallenhöhe in der Fabrik begrenzt ist und gleichzeitig kompakte Maße des Wärmetauschers gefordert werden, muss bei größeren Leistungen die erforderliche Wärmeaustauschfläche über eine Durchmesservergrößerung des (äußeren) Mantelrohrs des Wärmetauschers bzw. der Wärmeleitrohre erzielt werden. Dies würde bei einer maßstäblichen Vergrößerung der aus der EP 1 067 352 A1 bekannten Geometrie zwangsläufig zu einer Reduzierung der Mischeinsätze und damit der Mischleistung führen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher, insbesondere zur Erwärmung von Süßwarenmassen, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass hohe Leistungen mit relativ großen Wärmeleitungsrohrdurchmessern erzielt werden, ohne dass die Mischleistung, d.h. die Anzahl der Mischeinsätze reduziert ist. Erfindungsgemäß wird dies gemäß des Anspruchs 1 im Wesentlichen dadurch erreicht, dass die Querschnittsfläche in mehrere, winkelgleiche Segmente unterteilt und Leitbleche aufweist, welche zumindest teilweise über dies gesamte Höhe eines Segmentes reichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers, insbesondere zur Erwärmung von Süßwarenmassen, sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einem vereinfachten Längsschnitt,
2 den oberen Teil des Wärmetauschers nach 1 zur Verdeutlichung der Anordnung der Wärmeleitrohre ebenfalls in einem vereinfachten Längsschnitt,
3 einen Querschnitt in der Ebene III-III der 1 und
4 einen einzelnen Mischeinsatz, wie er bei einem Wärmetauscher gemäß der 1 verwendet wird, in einer perspektivischen Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der 1 ist ein Wärmetauscher 10 dargestellt, der zur Erwärmung einer Masse, beispielsweise einer Zucker-Glukose-Lösung, dient, wie sie für Süßwaren verwendet wird. Der Wärmetauscher 10 hat ein Wärmetauschergehäuse 11. Das Wärmetauschergehäuse 11 besteht im Wesentlichen aus einem zylindrisch ausgebildeten Gehäusemantel 12 sowie an den jeweiligen Enden des Gehäusemantels 12 angeordneten Abschlussdeckeln 13, 14. Im Bereich nahe des einen Abschlussdeckels 13 ist ein Zulauf 15 für die zu erwärmende Masse, und im Bereich nahe des anderen Abschlussdeckels 14 ein Ablauf 16 angeordnet. Die zu erwärmende Masse durchströmt das Wärmetauschergehäuse 11 somit vom Zulauf 15 in Richtung des Ablaufs 16. Ferner ist am einen Abschlussdeckel 13 ein Zulauf 17 für ein Wärmemedium, beispielsweise erhitzter Dampf, und am anderen Abschlussdeckel ein Ablauf 18 für das Wärmeleitmedium angeordnet.
Das Wärmemedium, vorzugsweise erhitzter Wasserdampf, wird innerhalb des Wärmetauschergehäuses 11 in einer Vielzahl, in der 2 dargestellten Wärmeleitrohren 19 geführt, welche allesamt parallel zueinander angeordnet sind und sich zwischen den Abflussdeckeln 13, 14 erstrecken. Die Erwärmung der Masse innerhalb des Wärmetauschers 10 erfolgt dadurch, dass die über den Zulauf 15 in den Wärmetauscher 10 eintretende Masse die Wärmeleitrohre 19 umströmt und dabei erwärmt wird, und nach der Erwärmung über den Ablauf 16 den Wärmetauscher 10 verlässt.
Um einerseits eine gute Durchmischung der durch den Wärmetauscher 10 durchgeleiteten Masse zu ermöglichen, und andererseits die Verweilzeit der Masse im Wärmetauscher 10 zu verlängern, sind im hohlzylindrisch ausgebildeten Gehäusemantel 12 eine Vielzahl von plattenförmigen Mischelementen 21 angeordnet.
Die Mischelemente 21 bilden im Ausführungsbeispiel vier hintereinander im Gehäusemantel 12 um jeweils 90° zueinander versetzt angeordnete Mischeinsätze 22 bis 25 aus. Die Anzahl der Mischeinsätze 22 bis 25, welche jeweils identisch ausgebildet sind, kann je nach Einsatzfall erhöht oder erniedrigt werden, um beispielsweise höhere Wärmeübertragungsraten zu ermöglichen. Um eine möglichst geringe Höhe der Mischeinsätze 22 bis 25 zu ermöglichen, ist jeder Mischeinsatz 22 bis 25 in Bezug auf seine Querschnittsfläche in mehrere, gleichartige Segmente unterteilt, entsprechend der 3 im Ausführungsbeispiel in jeweils vier, je einen Winkelbereich von 90° umfassende Segmente 28 bis 31.
Jedes der Segmente 28 bis 31 weist entsprechned der 4 zwei Gruppen 32, 33 mit Leitblechen 34 bis 38 bzw. 39 bis 44 auf. Die Leitbleche 34 bis 38 der einen Gruppe 32 sind um 90° versetzt zu den Leitblechen 39 bis 44 der anderen Gruppe 33 angeordnet. Ferner sind in allen Leitblechen 34 bis 44 dem Durchmesser der Wärmeleitrohre 19 angepasste Durchtrittsöffnungen 45 ausgebildet. Die einzelnen Durchtrittsöffnungen 45 an den Leitblechen 34 bis 44 fluchten dabei, so dass die Wärmeleitrohre 19, wie exemplarisch an einem Wärmeleitrohr 19 in der 4 dargestellt, durch die Durchtrittsöffnungen 45 geschoben werden können und dabei jeweils schräg untereinem Winkel von 45° zu den Leitblechen 34 bis 44 verlaufen.
Ferner sind die streifenförmigen Leitbleche 34 bis 44 derart angeordnet, dass zwischen zwei Leitbleche 34 bis 38 der ersten Gruppe 32 jeweils ein Leitblech 39 bis 44 der zweiten Gruppe 33 durchragt. Die Breite der Leitbleche 34 bis 44 ist weiterhin jeweils an ihrer breitesten Stelle gleich groß, wobei die Leitbleche 34 bis 44 auf der dem Gehäusemantel 12 zugewandten Seite der Form des Gehäusemantels 12 entsprechend abgerundet ausgebildet sind. Die Länge der Leitbleche 34 bis 44 ist derart, das diese teilweise über die geasmte Höhe eines Segmentes 28 bis 31 reichen.
Wie man am besten in der 3 erkennt, sind die einzelnen Segmente 28 bis 31 um jeweils 90° verdreht zueinander innerhalb eines Mischeinsatzes 22 bis 25 angeordnet. Dadurch ist es möglich, alle Segmente 28 bis 31 identisch auszubilden. Dies hat zur Folge, dass sich eine rationelle Fertigung der einzelnen Segmente 28 bie 31 erzielen läßt.

Claims

Wärmetauscher (10), insbesondere zur Erwärmung von Süßwarenmassen, mit einem zylindrisch ausgebildeten Wärmetauschergehäuse (11), das an seinen Stirnseiten von jeweils einem Abschlussdeckel (13, 14) verschlossen ist, mit innerhalb des Wärmetauschergehäuses (11) parallel zueinander angeordneten Wärmeleitungsrohren (19) für ein Wärmemedium, insbesondere erhitztem Wasserdampf, und mit in dem Wärmetauschergehäuse (11) hintereinander angeordneten Mischeinsätzen (22 bis 25), die jeweils aus mehreren, miteinander verbundenen, Durchtrittsöffnungen (45) aufweisenden Leitblechen (34 bis 44) bestehen, welche in einem Winkel von ca. 45° zu den Wärmeleitungsrohren (19) bzw. zum Wärmetauschergehäuse (11) angeordnet sind und von den Wärmeleitungsrohren (19) durchdrungen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Wärmetauschergehäuses (11) in mehrere, einen jeweils gleichen Winkelbereich überdeckende Segmente (28 bis 31) unterteilt ist und dass jedes Segment (28 bis 31) aus Leitblechen (34 bis 44) besteht, welche zumindest teilweise über die gesamte Höhe des Segmentes (28 bis 31) reichen.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinsätze (22 bis 25) identisch ausgebildet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wärmetauschergehäuse (11) hintereinander angeordneten Mischeinsätze (22 bis 25) jeweils um 90° zueinander versetzt angeordnet sind.