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Wärmeaustauscher zum Kühlen oder Erwärmen einer Flüssigkeit
Gegenstand
des Hauptpatentes ist ein Wärmeaustauscher zum Kühlen oder Erwärmen einer Flüssigkeit
mittels eines Kühl-bzw. Heizmediums, welcher im wesentlichen aus einem an einer
Stirnseite von einem lösbaren und an der anderen Stirnseite von einem unlösbaren
Deckel flüssigkeitsdicht verschlossenen, rohrartigen Austauschermantel sowie aus
einer im Innern desselben angeordneten Rohrschlange besteht, wobei alle Ansehlußstutzen
der Rohrschlange stirnseitig an dem lösbaren Deckel
angeordnet sind, welcher
mittels eines durch den.Innenraum des
Austauschermantels und durch eine Bohrung
des festen Deckels hindurchgreifenden, konzentrisch angeordneten Zugankers
gegen
den Austauschermantel verspannt ist, Hierdurch wird in vorteilhafter
Weise die Aufgabe ge-
löst, einen Wärmeaustauscher zum Kühlen oder Erwärmen
einer Flüssigkeit, vorzugsweise von Öl, zu schaffen, der verhältnismäßig einfach
und preiswert herzustellen ist und außerdem besonders betriebssicher arbeitet. Durch
die Ausbildung des Wärmeaustauschers gemäß dem Hauptpatent wird vor allem erreicht,
daß die Rohrschlange jederzeit mit wenigen Handgriffen und ohne besonderes Spezialwerkzeug
schnell ausgebaut werden kann, falls dies zur Reinigung der Rohrschlange bzw. ihrer
Rippen erforderlich sein sollte. Auch lassen sich auf diese Weise kleinere Undiehtigkeiten
der Rohrschlangen schnell und mühelos beispielsweise durch Löten beheben oder -
falls dies nicht mehr
möglich ist - läßt sich die
Rohrschlange schnell gegen eine
neue austauschen. Auf diese Weise spart
man bei der Ausführung nach dem Hauptpatent das Auswechseln des gesamten
Wärme$us-1auschers, was wesentlich teurer und aufwendiger ist.
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Da sich mindestens einer der Deckel des Wärmeaus-
tausehers
nach dem Hauptpatent ohne Schwierigkeiten lösen
läßt, ist es
bei diesem Wärmeaustauscher auch jederzeit mög-
lich, eine Reinigung
des Innenraums durchzuführen und, sofern
dies erforderlich sein sollte,
auch ein Ausbessern der Schutzschicht, die vor allem bei aggressiven
Flüssigkeiten benötigt
wird. Diese Schutzschicht kann bei der Ausführungsform
nach
dem Hauptpatent auch nicht mehr durch Schweißen oder Hartlöten
beschädigt
werden, weil derartige Arbeiten nach dem Aufbringen
der Schutzschicht nicht
mehr durchgeführt zu werden brauchen.
Die zu kühlende bzw. zu
erwärmende Flüssigkeit kann deshalb
auch nicht mehr durch Schlackenteilchen
oder durch Teilchen
der abblätternden Sohutzsehicht verunreinigt
werden. Ferner
können Routinekontrollen sehr leicht und ohne
besonderen Auf-
wand durchgeführt werden, indem man
durch Herausnehmen der Rohr-
schlange diese einer
Sichtkontrolle unterzieht, wobei sich
Undichtigkeiten leicht feststellen
lassen. Hei dem Wärmeaustauscher nach dem Hauptpatent
wird darüber hinaus der von der
Rohrschlange nicht ausgefüllte
Innenraum des Austauschermantels durch den Zuganker zumindest im wesentlichen
ausgefüllt, so
daß die zu kühlende oder zu erwärmende
Flüssigkeit gezwungen
ist, unmittelbar an der Rohrschlange vorbeizuströmen.
Der Zug-
anker erfüllt damit gleichzeitig die Funktion
eines Leitbleches oder Leitrohres, so daß auf die zusätzliche
Anbringung derar-
tiger Elemente verzichtet werden kann, was die Herstellung
des Wärmeaustauschers nach dem Hauptpatent vereinfacht und
verbilligt.
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Hei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
des
Hauptpatentes ist der Zuganker als Leitrohr_fUr die zu kühlende
bzw.
zu erwärmende Flüssigkeit ausgebildet und an seinem durch den festen Deckel hindurchragenden
Endabschnitt mit einem Ansehlußstutzen für die Flüssigkeitszuleitung versehen. Damit
dient der Zuganker nicht nur zum Verspannen der bzw. des lösbaren Deckels
gegen den Austauschermantel und zur Führung der zu kühlenden oder zu erwärmenden
Flüssigkeit innerhalb des Innenraums des Wärmeaustauschers, sondern er bildet auch
den Anschlußstutzen, an den die Zu- oder Abflußleitung für die zu kühlende oder
zu erwärmende Flüssigkeit angeschlossen wird. Hieraus ergibt sich eine besonders
einfache, raumsparende und den Herstellungspreis verringernde Konstruktion. Nach
einem weiteren Merkmal des Hauptpatentes besitzt der rohrförmige Zuganker in seiner
Wandung im Bereich des dem lösbaren Deckel zugekehrten Endabschnittes Bohrungen,
Schlitze oder andere Öffnungen zur Verteilung der zuströmenden Flüssigkeit. Mit
Hilfe dieser Öffnungen vermeidet man, daß innerhalb des Wärmeaustauschers eine Art
Kurzschlußströmung zwischen den Anschlußstutzen für den Ein- und Austritt der zu
kühlenden bzw. der zu erwärmenden Flüssigkeit entsteht, wodurch die Leistung der
zuvor bekannten Wärmeaustauseher erheblich beeinträchtigt wird. Mit Hilfe der Bohrungen,
Schlitze oder anderen Öffnungen, die gegebenenfalls unterschiedlich in ihrem Durchströmquerschnitt
bemessen sein können, ist es möglich, die Flüssigkeit so zu verteilen, daß eine
optimale Kühl- bzw. Heizwirkung erreicht wird. Ferner ist es gemäß dem Hauptpatent
ratsam, die Anschlußstutzen für das Kühl- bzw. Heizmedium und/oder die Anschlußstutzen
für die zu kühlende bzw. zu erwärmende Flüssigkeit als Rohrklemm- verschraubungen
auszubilden. Derartige Verschraubungen sind in der Lage, erheblichen Betriebsdrücken
standzuhalten und sie sind trotz leichter Lösbarkeit zuverlässig dicht.
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In weiterer Ausgestaltung des Hauptpatentes können auch sämtliche
mit der zu kühlenden bzw. zu erwärmenden Flüssigkeit
in
Berührung kommenden Oberflächenteile des Aus-
tauschermantels und der Deckel
mit einem gegen Korrosion bzw. ' aggressive Medien schützenden Überzug versehen
sein. Darüber hinaus ist es möglich, den Austauschermantel
und/oder min-
destens einen Deckel mit einem Schauglas zur Sichtkontrolle
der
zu kühlenden bzw. zu erwärmenden Flüssigkeit zu versehen:
Mit Hilfe
eines derartigen Schauglases läßt sich beispielswei-
se dann, wenn die zu
kühlende Flüssigkeit aus Öl besteht und
das Kühlmittel Wasser ist,
sehr leicht feststellen, ob an
irgendeiner Stelle Kühlwasser in das zu
kühlende Ö1 gelangt,
weil dann das Ö1 zu einer milchigen Ö1-Wasser-Emulsion
ver-
mischt wird, was durch das Schauglas eindeutig zu erkennen ist.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Wärme- austauschers
nach dem Hauptpatent und kennzeichnet sich da- durch, daß der Zuganker vorzugsweise
durch Schweißen oder Löten fest mit dem unlösbaren Deckel verbunden ist,
während die Ver-
bindung zwischen dem Zuganker und dem lösbaren Deckel
lösbar,
vorzugsweise als Schraubverbindung, ausgebildet ist.Hierdurch
wird vor allem erreicht, daß sich der erfindungsgemäße Wärme-
austauscher
z.B. zum Zwecke der Reinigung auseinandernehmen
läßt, ohne daß die Anschlüsse
für die zu kühlende bzw. zu er-
wärmende Flüssigkeit gelöst werden
müssen. Die zu kühlende bzw.
zu erwärmende Flüssigkeit strömt, wie
im Hauptpatent beschrie-
ben, über Anschlußstutzen in den Wärmeaustauscher
ein bzw.
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aus, die am festen Deckel bzw. in der Mantelwandung des Wärme
-sustauschers in der Nähe des festen Deckels angeordnet sind.
Zum
Herausziehen der Rohrschlange zum Zwecke der Reinigung,
der Kontrolle
oder der Reparatur können die vorerwähnten An-
schlösse unberührt gelassen
werden. Es ist lediglich erforder-
lich, die Anschlüsse für das Heiz- oder
Kühlmedium von den ent-
sprechenden Rohrleitungen zu lösen.'Danach
bedarf es lediglich
noch als zweiten Handgriff der Lösung
der Schraubverbindung ' zwischen dem Zuganker und dem lösbaren
Deckel, bevor letzterer
zusammen mit der Rohrschlange aus dem Wärmeaustauseher
heraus-
gezogen werden kann. Diese Ausführung hat für die
Praxis besondere Bedeutung, da sie ein Ausbauen des gesamten Wärmeaustauschers und
ein Lösen sämtlicher Anschlußstutzen von den zugeordneten Leitungen vermeidet. Infolgedessen
werden die Wartungs-, Kontroll- und Reparaturarbeiten wesentlich vereinfacht und
der hierzu notwendige Zeitaufwand bedeutend verkürzt. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß nur die Anschlüsse für das Heiz- oder
Kühlmedium zur Wartung, Kontrolle oder Reparatur gelöst zu werden brauchen
und nicht die Anschlüsse für die zu kühlende bzw. zu erwärmende Flüssigkeit. Der
Vorteil liegt hierbei vor allem darin, daß es selbst bei sorgfältigster Handhabung
und bei Verwendung bester Anschlußstutzen doch noch zu Undichtigkeiten kommen kann,
wenn Anschlußstutzen und Rohrleitungen mehrfach voneinander getrennt bzw. wieder
miteinander verbunden werden. Dabei ist es zweifellos weniger schwerwiegend, wenn
diese Undichtigkeiten an den Anschlüssen für das Kühl- bzw. Heizmedium 'auftreten
als wenn diese-an den Anschlüssen für die zu kühlende bzw, zu erwärmende Flüssigkeit
entstehen. Das Kühl-oder Heizmedium besteht in aller Regel aus Wasser oder
Wasser-
dampf, das bzw. der nur relativ geringen Sehaden anrichtet, wenn er
in den dabei möglichen geringen Mengen ausströmt. Anders dagegen verhält es sich
bei den zu kühlenden bzw. zu erwärmenden Flüssigkeiten, bei denen es sich häufig
um t31, viel-
fach aber sogar um aggressive oder sich leicht verflüchtigende
Medien handelt. Bei diesen Medien können derartige Undichtigkeiten zu beträchtlichen
Schäden führen, wie beispielsweise dann, wenn Öl in Mauerwerk und Decken einsickert
und diese zerstört oder wenn es gar in das Erdreich und von dort in das Grundwasser
gelangt. Sinngemäß das gleiche gilt auch für besonders aggressive Medien, wie z.B.
Säuren und Laugen, die ebenfalls beträchtliche Schäden durch Einsickern in Mauerwerk
oder durch Auftropfen auf in der Nähe befindliche Gegenstände anrichten können.
Nicht zu unterschätzen ist auch die Gefahr sich leicht verflüchtigender Medien,
wie z.B. Benzin, die in Gasform zusammen mit dem Sauerstoff der Luft häufig ein
hoch-
explosives Gas-Luft-Gemisch bilden und Ursache für
Explosionen
sein können. Es ist daher von besonderem Vorteil, wenn
man die
Anschlüsse für das zu kühlende bzw. zu erwärmende Medium
nicht
zu lösen braucht und auf diese Weise Schäden oder gar Unfälle
vermeidet.
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Im allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn die Schraubverbindung
zwischen dem Zuganker und dem lösbaren Deckel des
Austauschermantels
im wesentlichen aus einer Schraube besteht,
welche von außen durch
den lösbaren Deckel hindurch in den
diesem Deckel zugekehrten Endabschnitt
des Zugankers einge-
schraubt ist. Die Schraubverbindung
ist dann jederzeit von
außen zu lösen und der Kopf der Schraube
ohne Schwierigkeiten
zugänglich. Dabei ist es jedoch ratsam,
die Schraubverbindung zwischen dem Zuganker und dem lösbaren Deckel
flüssigkeitsdicht
nach außen abzudichten. Eine. derartige Abdichtung läßt
sich
zweckmäßigerweise dadurch erreichen, daß der Zuganker mit
seinem
dem lösbaren Deckel zugekehrten Endabschnitt in eine Bohrung
des lösbaren Deokels eingreift, wobei der Spalt zwisehen,der Innenfläche
der Bohrung des lögbaren Deckels und
der Außenfläche
des Zugankers mittels einen Dichtelementes, vorzugsweise einen 0-Ringes,
abgedichtet ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Der dort teilweise im
Längsschnitt
dargestellte Wärmeaustausaher besitzt einen rohr-
artigen Austausahermantel
1 mit einem kreisrunden Querschnitt, der an seinen beiden Stirnflächen
von je einem Deckel 2 und 3
flüssigkeits- und druckdicht verschlossen
ist. Während der
Deckel 3 durch eine Schweißnaht 4 fest mit
dem Austauschermantel 1 verbunden ist, läßt sich der Deckel 2 vom
Austauschermantel 1 abnehmen. Zur Abdichtung besitzt der Deckel 2 in sei-
ner
dem Austausehermantel 1 zugekehrten Außenfläche eine kreis-
ringförmige
Nut 5, in welche ein Dichtungsring eingelegt ist.
Der Deckel 2 wird
mit Hilfe eines Zugankers 6 gegen die Stirn-
fläche des Austauschermantels
1 verspannt.
Der Zuganker 6 greift durch den Innenraum des
Austauschermantels 1 und durch eine Bohrung im Deckel 3 hindurch und ist mit letzterem
unlösbar verschweißt. Das dem Deckel 2 zugekehrte Ende des Zugankers 6 greift in
eine Bohrung 7 des Deckels 2 ein, wobei ein 0-Ring 8, der in eine Nut in der Innenwandung
der Bohrung 7 eingelegt ist, den Spalt zwischen der Außenfläche des Zugankers 6
und der Innenfläche der Bohrung 7 abdichtet. In die Stirnfläche des Zugankers 6
ist eine Innensechskantschraube 9 von außen durch den Deckel 2 hindurch eingeschraubt,
die mit einem Federring 10 gesichert ist. Der Zuganker 6 ist bei der dargestellten
Ausführungsform als Leitrohr für die zu kühlende bzw. zu erwärmende Flüssigkeit
ausgebildet und besitzt an seinem durch die Bohrung des festen Deckels 3 hindurchgreifenden
Endabschnitt einen Anschlußstutzen 11 zum Anschluß einer Zuführungsleitung für die
zu kühlende bzw. zu erwärmende Flüssigkeit. Die über den Anschlußstutzen 11 in den
Wärmeaustauscher eintretende zu kühlende oder zu erwärmende Flüssigkeit strömt durch
den als Leitrohr ausgebildeten Zuganker 6 in axialer Richtung hindurch bis in die
Nähe des lösbaren Deckels 2, wo der Zuganker an seiner Stirnfläche durch ein mit
6a bezeichnetes Kopfstück zur Aufnahme der Schraube 9 verschlossen ist, das fest
und flüssigkeitsdicht mit dem rohrartigen Teil des Zugankers 6 verbunden ist. Unmittelbar
unterhalb des Kopfstückes 6a besitzt der Zuganker 6 in seiner Wandung einige Bohrungen
12, die zur Verteilung der Flüssigkeit auf den zwischen der Außenfläche des Zugankers
6 und der Innenfläche des Austauschermantels 1 vorhandenen, mit 13 bezeichneten
Ringraum dienen. Die gekühlte oder erwärmte Flüssigkeit strömt über einen Anschlußstutzen
14 aus dem Ringraum 13 des Wärmeaustauschers in eine nicht dargestellte Rückflußleitung
ab. Der Anschlußstutzen 14 ist in dem Austauschermantel 1 im Bereich des fest mit
diesem verbundenen Deckels 3 angeordnet, so daß die zu kühlende bzw. zu erwärmende
Flüssigkeit gezwungen ist, den Ringraum 13 an ganzer axialer Länge zu durchströmen.
Der
Ringraum 13 ist im wesentlichen von einer Rohrschlange 15 ausgefüllt, die aus einem
gewendelten Rippenrohr besteht. Die Rohrschlange 15, die zur Führung eines Kühl-bzw.
Heizmediums dient, ist an ihren beiden Endabschnitten über Verbindungsstücke 16
an zwei Anschlußstutzen 17 und 18 des lösbaren Deckels 2 angeschlossen. Die
Anschlußstutzen 17 und 18 dienen zum Anschluß der Zu- bzw. Rückflußleitung für das
Kühl- bzw. Heizmedium und sind fest und druckflüssigkeitsdicht mit dem lösbaren
Deckel 2 verbunden. Der fest mit dem Austauschermantel 1 verbundene Deckel 3 besitzt
ein Schauglas 19, durch welches die Flüssigkeit im Ringraum 13 kurz vor ihrem Austritt
aus dem Wärmeaustauscher beobachtet und kontrolliert werden kann. Darüber hinaus
besitzt der Austauschermantel 1 Halterungen 20, die zur Befestigung des Wärmeaustauschers
dienen, damit die Anschlußstutzen il, 14, 17 und 18 nicht durch das Eigengewicht
des Wärmeaustauschers beansprucht werden.