DE1794098A1 - Doppelmanteliger,rohrfoermiger Waermeaustauscher,insbesondere Kristallisationskuehler - Google Patents

Description

ESCHER WYSS G.m.b.H. "^34υαο

798 Ravensburg

Jahnstrasse 87 Ravensburg« 30. Aug. 1968

V 39 D

Doppelmanteliger, rohrförmiger Wärmeaustauscher, insbesondere KristallisationskUhler.

Die Erfindung betrifft einen doppelmanteligen, rohrförmigen Wärmeaustauscher« insbesondere einen KristallisationskUhler, in dessen Innenraum Schabemesser angeordnet sind, die gegen die Innenwand des Wärmeaustauschers anliegen und die an einer sich in Achsrichtung erstreckenden drehbaren Welle befestigt sind.

Derartige Vorrichtungen sind an sieh bekannt. Sie dienen beispielsweise zum kontinuierlichen Abkühlen eine· geschtnoltenen, bei Normaltemperatur festen Stoffes und zur Überführung der Schmelze in eine Kristallmasse. Um sicherzustellen« dass die Masse mögliehet gleichmässig durchkristallisiert und dass dabei kein zusammenhängender Kristallblock, sondern fliese- bzw. schuttfähige Kristalle entstehen, 1st es erforderlich, die Masse während des AbkUhiuiigs- und Kristallieationsvorganges laufend umzurühren. Die Rührer sind hierbei in der Hegel als Schabemesser oder Schraubenwendel ausgebildet, was den Vorteil hat« dass sie gleichzeitig die Vorwärtsbewegung der Misse durch die kühlvorrichtung bewirken.

Zur Abführung der beim Erstarren freiwerdenden Krietallisationawärme wird durch den rohrförmigen Hohlraum iwisohen den beiden koaxial Ineinander angeordneten Mänteln der wärmeaustauschvorrichtung ein Kühlmittel geleitet. Dt* KÜhlftittel kann beispielsweise Wasser von geeigneter Temperatur seih öder auöh eine geeignete Sole, die je nach der Natur des iu verarbeitehden Gutes entsprechend temperiert lit.

Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in den deutschen Patentschriften 2*9 680 und 8θ8 829 dargestellt. Aue diesen Druckschriften ist auch zu ersehen, dass die rohrförmigen

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Wärmeaustauscher meist waagrecht angeordnet werden, wobei mehrere derartiger Vorrichtungen hintereinander geschaltet werden können, die dann vom zu kühlenden ÖUt beispielsweise zickzackförmig durchlaufen werden.

Bei der Abkühlung der Schmelze im Inrtern des WSröieöüi täusche rs wird die freiwerdende Wärme durch Leitung nach Äüööen abgeführt. Da der rohrförmige KristallisätiörtifttÄ« von Müssen gekühlt wird, lässt es sich nicht vermeiden, dais alt* AbkÜhlungsprozess unmittelbar in der Nähe der Wand atf eähnellsten verläuft, so dass sich dort eine Mehr öder weniger feit haftende Kristallschicht ausbildet. Diese Krietaliööhiäht muss mithilfe dir Schaber Kontinuierlich fortgenororten und mit der übrigen Masse vermischt werden.

Bei den bekannten AusfÜhrungöformen dir hier in ffötfi stehenden Vorrichtung wird die Innenfläche des WärftöäüStäusohröhffee kontinuierlich abgekratzt, wobei der AnpressdrUok det Söhabetfiesser oder der Schraubenwendel stets gleich i§l# Sill hat iin Nachteil, dass eine individuelle Öeeinflüösüfig dfeö Afllägedntckes Ji nach den gerade vorliegenden Kristallisätiöh6bedifiglihgen nicht möglich ist.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorriöhfeüiig vorÄUSchlägert, bei der der l>r«isdruck, mit dem die 9chafeeil«i§§iSr odör die sonstigen Sch*b*vorriohtüngen giglH die ifthfi^&nd dea Wärmeauatauechera anliegen, auf eirtfeh optiÄÄiin till und gegebenettfaUs auch iridiVidüeli gfefigöit wtrdfcH

Diese Aüfgäbfe wird erfihdüiTfeögiHiiäsß düröh Ünin ligeh rcHffÖrmigen WäMieäüstauecheb der tife*h be*ühfiöbetieh Art gelöäfe, dir immk «ekennieiöhnefe III» iiii m oder Abheben der SchäbeWesöer gtgih baw. von im des Wärmeaustauschers üwischett Messefhlifeet' mi Ulli |n§ii* matische oder hydraul is chö Verstellvorri&hfcüHgeh ΙΗ|βϋ^Ιΐ6ϋ öihd, deren Örückmittairäütili Über Öä8 triüirl U%t ill ig Hiöh

aussen geführt sind. Durch diese Anordnung ist es möglich, je nach Erfordernis die Schabemesser mehr oder weniger fest gegen die Wand anzudrücken oder sie auch völlig von dieser abzuheben, falls einmal keine Abschabung der Innenwand gewünscht wird. Weiter ist es mit der vorgeschlagenen Vorrichtung möglich, die Innenwand nur periodisch in wählbaren Zeitabständen abzuschaben, wobei die Abstände beispielsweise durch geeignete Schaltapparate eingestellt oder vorgewählt werden können.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messerhalter in radialer dichtung des Wärmeaustauschers verschiebbar in den Gängen einer von der zentralen Weile getragenen Schraubenwendel gelagert sind. Die Schraubenwendel hat bei dieser Ausführungsform die Aufgabe, das Out axial durch die Vorrichtung zu fördern und gleichzeitig noch die in radialer Richtung verschiebbaren Schabemesser zu tragen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Längsrichtung des Wärmeaustauschers mehrere Messerhalter angeordnet sind, wobei jedem eine pneumatische oder hydraulische Verstellvorrichtung zugeordnet ist, deren Druckmittelräume über das Innere der Welle einzeln oder gemeinsam nach aussen geführt sind. Auf diese Weise ist es möglich, in den einzelnen Abschnitten der Vorrichtung mit unterschiedlichem Anpressdruck zu schaben, wodurch eine optimale Ausnutzung der Vorrichtung und der aufgewandten Energie möglich ist. Weiter wird vorgeschlagen, die in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Messerhalter Jeweils um 90° gegeneinander versetzt anzuordnen, wodurch erreicht wird, dass sich die Schabevorrichtung in jeder Lage auf der Innenwandung des Wärmeaustauschers abstützt, was insbesondere bei Vorrichtungen grosser Länge vorteilhaft ist. Um die empfindliche, in vielen Fällen polierte innere Oberfläche des Wärmeaustauschers durch die aufliegende und bei Umdrehung gleitende Schraubenwendel nicht zu zerkratzen, kann die Wendel an ihrem äusseren Urafanß mit Polstern aus geeignetem Material, beispielsweise Polytetrafluorathylen oder der&l. ausgerüstet sein. Diese Polster können die Form von Streifen auf-

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weisen, die auswechselbar in entsprechend geformte Ansätze an der Aussenkante der Wendel eingesetzt sind.

Die Verstellvorrichtungen für das Anpressen bzw. Abheben der Schabemesser sind vorzugsweise als geschlossene Balgenkammern ausgeführt. Der Werkstoff, aus dem die Balgen bzw. Membranen gefertigt werden, richtet sich hierbei nach der Natur des in der Vorrichtung zu verarbeitenden Stoffes, insbesondere nach seinen Korrosions-Eigenschaften. Weiter muss aber auch beachtet werden, dass der völlig durchkristallisierte Kristallbrei die Balgenoberfläohe auf Verechleiss beansprucht, so dass diese möglichst abriebfest sein muss. Am vorteilhaftesten ist es, wenn für den Aufbau der Verstellvorrichtungen Metallbalgen verwendet werden. Hierbei kann es günstig sein, die beiden Stirnplatten der Balgenkammern mit gegeneinander verschiebbaren, teleskopartig ineinandergreifenden Rohren zu verbinden, welche in ihrem unteren Bereich radial geriohtete Durchlassöffnungen für das Druckmittel aufweisen.

Als Druckmittel kommen in erster Linie indifferente Gase, beispielsweise Stickstoff oder dergl. in Frage. Gase haben gegenüber Flüssigkeiten den Vorteil, dass durch geringfügige Leckverluste das zu verarbeitende Gut nicht verunreinigt wird. Ausserdem bringen sie noch den Vorteil mit sich, dass sich die Schabemesser infolge der Kompressibilität der Gase elastisch gegen die Innenwand des Wärmeaustauschers anlegen. Andererseits ist es bei Verwendung von Flüssigkeiten als Drucküberträger möglich, höhere Anpressdrücke zu erzeugen.

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Bei einer anderen Ausführungsform der erf indungSÄen&esen Ver-Stellvorrichtung besteht diese aus Zylinder und Kolben, deren der Welle zugewandten Druckmittelräume über das Innere der Welle nach aussen geführt sind und in denen die dem Wärmeaustauscher zugewandten Räume je eine Feder, vorzugsweise eine auf Druck beanspruchte Schraubenfeder aufweisen. Bei dieser AusfUhrungsform wird das Schabemesser mit Hilfe des Druckmittel* gegen die Innenwand des Wärmetustauschers gepresst. Gleioh-

zeitig hierbei wird auch die Feder zusammengedrückt, so dass deren gespeicherte Energie beim Nachlassen des Pressdruckes dazu benutzt wird, das Schabemesser wieder von der Innenwand des Wärmeaustauschers abzuheben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine AusfUhrungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform;

Fig. 3 und Fig. 4 vergrösserte Ausschnitte aus Querschnitten ähnlich Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmeaustauscher besteht aus dem Aussenrohr 1, in dem konzentrisch das Innenrohr 2 und konzentrisch in diesem die Welle 3 angeordnet sind. Der sich durch diese Anordnung ergebende rohrförmig Mantelraum 4 dient zum Durchleiten des Kühlmittels und der ebenfalls rohrförmige Mantelraum 5 zur Aufnahme der Schmelze. Der Mantelraum 4 1st Über nicht dargestellte Leitungen mit einer KUhlmittelquelle und einer KUhlraittelableitung verbunden. Je naoh der Natur des zu verarbeitenden fijtoffes kann als Kühlmittel Wasser dienen« welches beispielsweise unter Zwischenschaltung einer geeigneten Kühlvorrichtung im Kreislauf geführt wird.

Die xu verarbeitende Sohmelae wird durch ebenfalls nioht dargestellt· -I weil bekannte - Mittel in den rohrförmigen Mantelrau« 5 eingeführt und duroh diesen kontinuierlich hindurchbewegt. DIf Fortbewegung dft iu kühlenden Gutes wird beispielsweise mit IIIIfe der Sohraubenwendel 6 bewirkt« die fest mit der in Richtung des Pfeiles 7 umlaufenden Welle 3 verbunden ist.

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Zur fortlaufenden Reinigung der Innenfläche äes Rohres 2 sind im Innern des Mantelraumee 5 Sohaberaeeser 8 angeordnet, die von Messerhaltern 9 getragen werden. Um die Messer 8 mehr oder weniger stark gegen die Innenfläche des Hoftres 2 anpressen oder sie auch ganz von dieser Fläche abheben zu können, sind erfindungsgemäss zwischen dem Messerhalter P und der Welle 3 hydraulische oder pneumatische Verstellv" .^riöhtungen 10 angeordnet, deren Druckmittelräume 11 über ent«prtßlith4e Leitungen 12, die durch den Innenraum 13 der WeIXi !'verlaufen, nach aussen geführt sind. An den nicht dargestellten Stirnseiten der Vorrichtungen sind diese Druokleitungen in geeigneter Weise, beispielsweise über drehbare KupplttfigfttUofcfe, feit steuerbaren, ein- und ausscHaltbareh Oruakmitfce!quollen verbunden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten besonderen Ausführwißsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind die Messerhalter 9 in radialer Richtung des Wärmeaustauscher* betrachtet verschiebbar in den Gängen einer von der Well© 3 getragenen Schraubenwendel 6 gelagert. Diese Anordnung gestattet es« auf besondere Lager zu verzichten« die sonst erforderlich wären, wenn in einer Auaführungsform einmal kein« Sohraubenwendel 6, die als Transportschnecke dient, vorhanden wäre. Vorteilhafterweise werden in Längsrichtung de§ WMnSeßuatauaohers mehrere Measerhalter 9 hintereinander an^eorönet, die Jeweils um 90° gegeneinander veraetat tinö und U$!tm_ 4ede« «ine pneumatische oder hydraulleqhe Veretellvoniiiiilt)«»« IP *U|eordnet ist. BIe Druohpittelrawee diener Ventelivijrrlohtunsen Hö»nen - wie oben betenrieben · «iniein oder gmitmx n*äö »vuseen geführt »ein, f*\l* #$· PrMota«ttteiraMi^ «iftMln ö*oll au»*en geführt ·*!*, 4i% e· mö%\Ut), Jede» Heaw* i#*onder* »egen die Innenwand de· Rohre· f an»upre*een o4*P V^ 4ie»e» Abzuheben. Auf 41e«e weiee eraibt eioh *im der Vorriohtune an die jeweila gestellte Aufgftb«, Die Schraubenwendel 6 iat an ihre« Umtun* «SI U-fUrmiien Haltest Ucken 22 besetzt, Xa die Kunetetoffleiit«« 9% beispielsweise aus PolytetrafluorlthYlen, aueweohäelber einseeetzt sind.

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In Pig. 3 ist der Fall dargestellt, dass die Verstellvorrichtung IO aus einem Zylinder 14 besteht, in dem ein Kolben 15 angeordnet ist. Der Kolben ist über eine Stange 16 mit dem Messerhalter 9 verbunden, so dass seine Bewegung zwangsläufig auf den Messerhalter übertragen wird. In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist der Druckmittelraum 11' über die Leitung 12 mit dem Innenraum 15 der Welle 3 verbunden. In dem Raum 11" ist eine Schraubenfeder 17 angeordnet, welche zusammengedrückt v/ird, wenn in den Raum II¹ Druckmittel einströmt und der Kolben 15 folglich nach oben gehoben wird. Hierdurch wird Kraft in der Feder 17 gespeichert, die beim Nachlassen des Druckes im Raum II¹ dazu verwendet wird, den Messerhalter 9 bzw. das Schabemesser 8 von der Innenfläche der Wand 2 abzuheben.

In Fig. 4 besteht die Verstellvorrichtung 10 aus einer Balgenkammer l8, die zwischen den beiden Stirhplatten 19 und 19' angeordnet ist. Die Stirnplatten sind mit gegeneinander verschiebbaren, teleskopartig ineinandergreifenden Rohren 20; 20' verbunden, die radial ausgerichtete Durchlassöffnungen 21 für das Druckmittel aufweisen« Das Druckmittel strömt in diesem Fall aus dem Innenraum 13 der Uelle 3 kommend in das Rohr 20' und von dort durch die Öffnungen 21 in den Innenraum des Balgens 18. Auf diese V/eise ist eine leichte Beaufschlagung des gesamten Innenraumes des Balgens 18 sichergestellt und gleichzeitig noch dafür gesorgt, dass der Messerhalter durch die teleskopartig ineinandergreifenden Rohre 20; 20' stabil geführt wird. Diese zusätzliche, zu der bereits erwähnten Führung des Messerhalters an seinen Enden kommende Führung kann vorteilhaft sein, wenn in einer Vorrichtung einmal besonders lange Messerhalter verwendet werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Doppelmanteliger, rohrförmiger Wärmeaustauscher, insbesondere Kristallisationskühler, mit im Innern angeordneten, gegen die Innenwand anliegenden Schabeinessern, die an einer sich in Achsrichtung erstreckenden drehbaren Welle befestigt sind., dadurch gekennzeichnet,

   dass zum Andrücken oder Abheben der Schabemesser (8) gegen bzw. von der Innenwand des Wärmeaustauschers zwischen Messerhalter (9) und Welle (35) pneumatische oder hydraulische Verstellvorrichtungen (10) angeordnet sind, deren Druokmittelräume (11; 11') über das Innere (13) der Welle (3) nach aussen geführt sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   dass die Messerhalter (9) in radialer Richtung des Wärmeaustauschers verschiebbar in den Gangen einer von der Welle (3) getragenen Schraubenwendel (6) gelagert sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   dass die Schraubenwendel (6) an ihrer Aussenkante mit nach aussen offenen Halteleisten (22) besetzt ist, in die Polsterleisten (23) auswechselbar eingesetzt sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   dass in Längsrichtung dee Wärmeaustauschers mehrere Messerhalter (9) angeordnet sind, deren jedem eine pneumatische oder hydraulische Verstellvorrichtung (10) zugeordnet ist, deren Druckmittelräume über das Innere der Welle (3) einzeln oder gemeinsam nach aussen geführt sind.

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   5· Vorrichtung nach Anspruch h_t
   dadurch gekennzeichnet,

   dass die in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Messerhalter (9) jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind.

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