DE1921884B2

DE1921884B2 - Umlaufender Schnecken-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE1921884B2
Application number: DE1921884A
Authority: DE
Inventors: Thomas Granada Hills Calif. Yousch (V.St.A.)
Original assignee: Joy Manufacturing Co
Current assignee: Joy Manufacturing Co
Priority date: 1968-04-29
Filing date: 1969-04-29
Publication date: 1979-02-15
Also published as: JPS4927826B1; GB1270722A; DE1921884A1; US3529661A

Description

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Schnecken-Wärmetauscher nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei umlaufenden Schnecken-Wärmetauschern der in Rede stehenden und aus der US-PS 7 90 466 bekannten Art ist ein Schneckengang mittels eines schraubenlinig verlaufenden Bandes an einem hohlen Achsrohr angelötet. Das schraubenlinig verlaufende Band liegt am Fuße des Schneckenganges zwischen dessen Flanken und ist mittels Schrauben mit dem Achsrohr verbunden; die beiden Flanken des Schneckenganges, deren Abstand am Fuß etwa der Dicke des spirallinig verlaufenden Bandes entspricht, sind entlang ihrer schraubenlinigen Berührungslinie am Achsrohr mit diesem durch Lötung verbunden. Der Schneckengang ist in seinem Inneren hohl und ist an den beiden axialen Enden über Bohrungen mit dem Inneren des Achsrohres verbunden, derart, daß ein zum Wärmetausch dienendes Medium durch den Schneckengang hindurchgeleitet werden kann.

Hohle Schneckengänge, die auf vorgenannte Weise direkt am Achsrohr befestigt sind, können unter üblichen Betriebsbedingungen Spannungen im Achsrohr und an der Verbindungsnaht zwischen Achsrohr und Schneckengang hervorrufen, da bei derartigen Temperaturen ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Inneren des Schneckenganges und des Achsrohres einerseits und der Außenseite andererseits besteht. Durch Temperaturunterschiede erzeugte Rk=se können sich infolge der mechanischen Belastung vergrößern, welche bei Betrieb derartiger Schnecken-Wärmetauscher auftreten.

ι» Wenn hohle Schneckengänge auf einem als Träger vorgesehenen, schraubenlinig verlaufenden Band befestigt werden und dieses Band mit dem Achsrohr verbunden wird, dann wird die gleiche Neigung zur durch Temperatur hervorgerufenen Rißbildung des !■> Achsrohres und/oder des hohlen Schneckenganges beobachtet

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen umlaufenden Schnecken-Wärmetauscher der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß der hohle Schneckengang so auf der Außenseite des Achsrohres befestigbar ist, daß selbst bei höheren Betriebsbedingungen nicht die Gefahr der Rißbildung vorgenannter Art besteht. Dennoch soll ausreichende Strömungsmittelverbindung im Inneren des Schneckenganges und -^>r> zwischen dem Schneckengang und dem Achsrohr an den beiden Enden desselben bestehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nachdem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Der Schneckengang ist auf dem Achsrohr mit Hilfe J" der Manschette relativ beweglich angeordnet, da die Manschette nur an ihren axialen Enden mit dem Achsrohr bzw. einem mit dem Achsrohr in Verbindung befindlichen Endteil verbunden ist. Das Achsrohr kann verhältnismäßig stark dimensioniert werden, während ti die als Band ausgebildete Manschette aus einem verhältnismäßig dünnen, flexiblen Material besteht, derart, daß axiale Relativverschiebungen zwischen der frei auf dem Achsrohr aufliegenden Manschette und dem Achsrohr auftreten können, ohne daß die 4(i Verschiebungen zu irgendeiner mechanischen Beanspruchung der Teile führt. Es ist dennoch ein Kanal ausreichenden Querschnittes in der Schnecke gebildet, da diese auf der Außenseite der Manschette starr befestigt ist und die axiale Relativbewegungen der ^1Γ> Manschette mitmachen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen sind in weiteren Patemansprüchen aufgeführt.

Die Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfinw dung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung des beispielhaften Ausführungsbeispieles und der Zeichnung hervor.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf einen Schnecken-Wärmetauscher bei Verwendung von zwei Schnecken;
^r>^r> F i g. 2 ist eine teilweise geschnittene Teilansicht nach Linie2-2 in Fig. 1;

F i g. 3 ist eine Teilansicht des Achsrohres, der auf das Achsrohr aufgebrachten Manschette und des am Ende des Achsrohres befindlichen Endteils; und
·>" F i g. 4 ist eine Ttilschnittansicht nach Linie 4-4 in Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein umlaufender Schnecken-Wärmetauscher 10 dargestellt, welcher seiner Verwendung nach bekannt ist und ein im wesentlichen rechteckiges ^M Gehäuse 12 aufweist. Innerhalb des Gehäuses 12 ist mindestens eine Gut bewegende, hohle und drehbare Schnecke vorgesehen; im vorliegenden AusFührungsbeispiel sind zwei hohle Schnecken 14 und 16

vorgesehen, welche gegeneinander drehbar sind. Die gemäß Fig. 1 obere Schnecke, also die Schnecke 14, besitzt Rechtssteigung, während die untere Schnecke 16 Linkssteigung besitzt. Bei Drehung der Schnecken 14 und 16 drehen sich die Schneckengänge in gegenseitiger Überlappung, um in der Ansicht nach F i g. 1 das zu verarbeitende Gut von einer Einlaßöffnung 18 nach links zu einer Auslaßöffnung 20 zu fördern.

In Fig.3 ist ein Teil der Schnecke 14 dargestellt innerhalb welcher sich ein Achsrohr 22 befindet Am Ende des Achsrohres 22 ist eine Scheibe 24 angeschweißt von welcher sich ein Lagerzapfen 26 erstreckt. Der Lagerzapfen 26 dient dazu, ein Ende der Schnecke 14 innerhalb des Gehäuses drehbar zu lagern. Das Achsrohr ist an seinen beiden Enden je von einem Endteil einer nachfolgend beschriebenen Manschette 32 umgeben. Der Endteil 28 umschließt das Achsrohr 22 vollständig und ist unter Abstand zur Scheibe 24 mittels Verschweißung mit dieser verbunden, derart, daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Ende des Achsrohres und dem Ende des Endteils 28 gebildet werden kann. Der Endteil 28 ist zylindrisch geformt, wobei entlang der Linie 29 eine Schweißnaht Längskanten des Endteils (F i g. 3) flüssigkeitsdicht verbindet. Das gemäß Fig.3 linke Ende des Endteils 28 ist als schraubenförmig verlaufender Ansatz ausgebildet, wobei der Ansatz entlang der Kante 30 — ausgehend von der Linie 29 der Schweißnaht — verläuft. Eine Steigung entsprechend 360° der Kante 30, entspricht der gewünschten Ganghöhe bzw. Steigung der Schnecke 14, wie nachfolgend erläutert ist.

An dem nach links sich erstreckenden Ansatz des Endteils 28 ist die zuvor genannte Manschette 32 angeschweißt. Die Manschette 32 besitzt die Gestalt eines Schraubenfeder-Bandes, welches das Achsrohr 22 umgibt, derart, daß zwischen den bandartigen Windungen schraubenlinig verlaufende Spalte 34 bestehen. Die Manschette 32, welche aus einem verhältnismäßig dünnen Material gefertigt ist, ist also jeweils an einem Ende des Achsrohres mit einem Endteil 28 verschweißt. Der schraubenlinig verlaufende Spalt zwischen den bandartigen Windungen der Manschette 32 besitzt im wesentlichen durchgehend gleichen Abstand, wie in Fig.3 veranschaulicht ist. Eine Bohrung 36 durchsetzt in der in F i g. 3 und 4 ersichtlichen Weise den Endteil 28 und erstreckt sich bis in das Innere des Achsrohres 22 und des Lagerzapfens 26. Der Spalt 34 ist von einem gleiche Steigung besitzenden Schneckengang 40 überdeckt, welcher aus einem vorderen, radial verlaufenden Schneckengangteil 42 und aus einem nach vorne gekrümmten, hinteren Schneckengangteil 44 besteht. Die unmittelbar auf der Manschette 32 aufliegenden Innenkanten der beiden Schneckengangteile 42 und 44 besitzen einen Abstand, welcher dem Abstand der Linien 42', 44' nach Fig. 3 entspricht. Entlang dieser Linien sind der vordere Schneckengangteil und der hintere Schneckengangteil (gesehen in Förderrichtung) auf der Manschette 32 angeschweißt. Die Schneckengangteile 42 und 44 sind fernerhin an ihrem radial äußeren Ende miteinander verschweißt, derart, daß innerhalb des Schneckenganges 40 ein Kanal 45 gebildet ist. Der Kanal 45, welcher an seiner Innenseite durch die Außenwand des Achsrohres 22 begrenzt ist, steht mit einem Verteileranschluß 50 (Fig. 1) in Verbindung, welcher seinerseits mit einer Vorratsquelle von strömungsfähigem Wärmetauschermedium verbunden ist. Der Verteileranschluß 50 ist über eine geeignete, das Wärmetauschermedium führende Verbindung 52 mit einem Rohr 27 am linken Ende der Schnecke 14 verbunden (Fig.2 und 4). Das Innere des Rohres 27 steht über eine Bohrung 37, welche das Achsrohr 22 durchsetzt mit dem Kanal 45 im Inneren des Schneckenganges 40 in Verbindung. Der Kanal 45 steht an seinem anderen Ende über die vorstehend beschriebene Bohrung 37 mit dem Inneren des Lagerzapfens 26 am rechten Ende der Schnecke 14 in Verbindung. Der Lagerzapfen 26 ist durch einen massiven Stopfen 25 verschlossen und steht mit dem Inneren des Achsrohres 22 über einen Durchlaß 33 in Verbindung. Das Innere des Achsrohres 22 ist über ein Rohr 46 und die sich drehende Verbindung 52 an einen Auslaß 54 angeschlossen. Der Auslaß 54 ist in beliebiger Weise an den Vorrat von Wärmetauschermedium oder an eine Wärmequelle angeschlossen, um das Wärmetauschermedium in bekannter Weise wieder aufzubereiten oder ableiten zu können.

Die Wirkungsweise des umlaufenden Schnecken-Wärmetauschers JO entspricht derjenigen, wie sie in der US-PS 27 31 241 erläutert ist. Die Verwendung eines unter hoher Temperatur stehenden flüssigen oder gasförmigen Wärmetauschermediums im Schneckengang 40 löst jedoch eine unterschiedliche Wärmedehnung der verschiedenen Teile der Schnecke 14 hervor; diese unterschiedliche Wärmedehnung bleibt jedoch im wesentlichen ohne Auswirkung auf die Schnecke 14, da sich das verhältnismäß dickwandige Achsrohr 22 innerhalb tragbarer Grenzen unabhängig vom Schnekkengang 40 und der Manschette 32 frei ausdehnen und zusammenziehen kann, da nur an den Enden der Manschette 32 eine starre Verbindung zwischen dem Schneckengang 40 und dem Achsrohr 22 besteht. Wenn also der Schneckengang 40 zusammen mit der Manschette 32 einer hohen Temperatur ausgesetzt ist und sich diese beiden Bauteile stärker ausdehnen als das Achsrohr 22, so ist als einzige Folge ein geringfügiges Wandern der Manschette 32 auf dem Achsrohr 22 hinzunehmen. Da die Manschette 32, der vordere Schneckengangteil 42 und der rückwärtige Schneckengangteil 44 einen geschlossenen, Strömungsmedium führenden Kanal bilden, ist eine Verschiebung der Manschette 32 auf der Außenwandung des Achsrohres 22 ohne nachträgliche Wirkung, d. h., es kann keine Leckage entstehen. Die Manschette 32 ist aus einem verhältnismäßig dünnen, schweißfähigen Material gefertigt, weshalb die Entstehung von Spannungen in den Schweißnähten — hervorgerufen durch Wärmedehnungen — verhindert wird.

Es wurde vorstehend ein Anwendungsbeispiel für den Schnecken-Wärmetauscher wiedergegeben; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Schneckengänge bei Verwendung von Wasserdampf oder eines anderen dampfförmigen Wärmetauschermediums in Teilkammern unterteilt und mit Tauchabschnitten und Kondensat-Abflußvorrichtungen in einer an sich bekannten Weise versehen werden können, wie dies in der US-PS 27 31 241 veranschaulicht ist. Der Einsatz von dampfförmigen Wärmetauschermedien bei abgewandelten Verbindungen und Anschlüssen für das Wärmetauschermedium ist infolgedessen nicht als ein von der Erfindung abweichendes Konzept zu verstehen.

Dei umlaufende Schnecken-Wärmetauscher kann auch Schnecken mit Schneckengängen aufweisen, welche nicht fortlaufend die Manschette umgeben, sondern aus mehreren Gangabschnitten gebildet sind. In diesem Fall werden Abdeckungen zwischen den einander zugewandten Gangabschnitten des Schnek-

kenganges in einer den Spalt 34 überdeckenden Lage befestigt und abdichtend mit den Gangabschnitten verbunden, derart, daß die Verbindung auf der gesamten Länge des Kanals 45 und auf der gesamten Lange des Spaltes 34 aufrechterhalten bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Umlaufender Schnecken-Wärmetauscher, z. B. für Materialverarbeitungszwecke, mit mindestens einer hohlen, drehbaren, das Gut bewegenden Schnecke, die von einem Achsrohr getragen wird, wobei auf dem Achsrohr eine Manschette in Gestalt eines Schraubenfeder-Bandes d. h. mit schraubenlinig verlaufenden Spalten zwischen den bandartigen Windungen angebracht ist und wobei Strömungsmittelverbindung zwischen dem Innenraum der Schnecke und dem des Achsrohres besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile der Manschette (32) starr an dem Achsrohr (22) befestigt sind, und daß die Schneckengänge (40) jeweils die schraubenförmigen Spalte (34) der Manschette überbrücken.

2. Schntcken-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckengänge (40) in ihrer die Spalte überbrückenden Position an der Außenfläche der Manschette (32) aufgeschweißt sind.

3. Schnecken-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (34) nahe der beiden Enden des Achsrohres (22) durch die Endteile der Manschette (32) begrenzt sind.

4. Schnecken-Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Endteile der Manschette außerhalb der Spalte (34) durchsetzende, mit dem Inneren des Achsrohres in Verbindung stehende Bohrungen (36), welche je durch den Anfang der Schneckengänge an beiden Enden des Achsrohres überdeckt sind.

5. Schnecken-Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Enden des Achsrohres angeordneten Endteile der Manschette an ihren einander zugewandten Enden je einen schraubenförmig verlaufenden Ansatz besitzen, an welchem die Manschette in Form einer kontinuierlichen Verlängerung unter gleichem Winkel angesetzt ist.