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Die Erfindung betrifft einen Probenahmekühler mit
wenigstens je einem Meßgutein-
und -austritt sowie einem Kühlwasserein-
und -austritt, wobei der Kühler
als Mantelrohr ausgebildet ist und Meßgut in wenigstens einer Kühlwendel
geführt
wird.
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Probenahmekühler werden in großem Umfang
zur Überwachung
von technischen Anlagen benötigt,
in denen unter hohem Druck und/oder hoher Temperatur stehende Fluide
gehandhabt und überwacht
werden müssen.
Dies ist beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik der
Fall, in der Lebensmitteltechnik, aber auch beispielsweise in Kraftwerken,
wo der Wasserdampf und/oder Kühlwasserkreislauf
einer ständigen Überwachung
bedarf. Fluide in diesem Sinne sind Flüssigkeiten und Gase, auch Gase,
die ganz oder teilweise kondensierbar sind.
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Probenahmekühler werden in der Regel aus Spezialstählen gefertigt
und sind in der Lage, Proben mit Drücken von bis zu 400 bar und
Temperaturen von bis zu 500°C
aufzunehmen. Der Kühlwasserbereich
wird in der Regel mit einem Überdruck
von 6 bis 25 bar betrieben; die Temperatur kann 100°C erreichen.
Meßgut
und Kühlwasser
werden im Gegenstrom geführt,
wobei zur Ausschöpfung
der Kühlkapazität des Kühlers das
Meßgut
in der Regel den Kühler
in einer Kühlwendel
durchläuft.
Ein- und Austritte können
an entgegengesetzten Enden des Kühlers
angeordnet sein, werden aber häufig
aus wartungstechnischen Gründen
im Kopfbereich zusammengeführt.
Deckel und Mantel sind unter Einschluß eines Dichtelements kraftschlüssig miteinander verbunden.
In diesem Fall ist der Boden als tiefgezogenes Formstück ausgebildet,
beispielsweise als Klöpperboden,
und mit einer peripher umlaufenden Naht mit dem Mantelrohr verschweißt. Dies
deshalb, um die internen Kräfte über die
Wandung abzuleiten, die dadurch nur auf Zug beansprucht wird.
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Die Fertigung derartiger Probenahmekühler ist
aufwendig und erfordert den Einsatz von geschulten Schweißfachleuten.
Auch die Prüfung
der Schweißnähte ist
zeitraubend und kostenaufwendig. Weiterhin ergeben sich häufig Probleme
mit der Dichtigkeit.
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Angesichts dessen ist Aufgabe der
Erfindung, einen Probenahmekühler
bereitzustellen, der auf einfache und kostengünstige Art, d. h. ohne oder mit
einer geringen Zahl aufwendiger Schweißnähte hergestellt werden kann
und auch bei hoher Beanspruchung auf Dauer zuverlässige Dichtigkeit
erreicht.
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Diese Aufgabe wird mit einem Probenahmekühler der
eingangs genannten Art gelöst,
bei dem das Mantelrohr durch wenigstens eine eingepaßte Deckelplatte
verschlossen ist, die über
ein Dichtelement gegen die Innenwandung des Mantelrohrs abgedichtet
ist und von wenigstens einem Sicherungselement in ihrer Position
gehalten wird.
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Mit der Ausbildung beider Deckelplatten
des Probenahmekühlers
kann auf aufwendige Schweißarbeiten
ganz verzichtet werden. Die Deckelplatte selbst kann so massiv ausgelegt
werden, daß sie dem
durch das Kühlmedium
ausgeübten
Innendruck im Kühler
ohne weiteres standhalten kann. Eine Preßdichtung, vorzugsweise ein
O-Ring, der in einer peripher umlaufenden Nut der Deckelplatte angeordnet
ist, ist völlig
ausreichend, um die geforderte Dichtigkeit herzustellen. Vorzugsweise
ist die Dichtung formschlüssig
eingepaßt.
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Der erfindungsgemäße Probenahmekühler weist
mindestens eine eingepaßte
Deckelplatte auf. Ist nur eine eingepaßte Deckelplatte vorhanden,
handelt es sich in um die obere Deckelplatte, während das Mantelrohr an der
Unterseite als tiefgezogenes Formstück ausgebildet ist, beispielsweise
als Klöpperboden.
Vorzugsweise sind aber sowohl die obere wie auch die untere Deckelplatte eingepaßt. Dabei
ist es zweckmäßig, aus
fertigungstechnischen und Kostengründen identische Bauelement
zu verwenden.
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Als Sicherungselemente kommen beispielsweise
Sprengringe in Frage, die an der unteren und/oder oberen Deckelplatte
angeordnet sein können
und in innen umlaufende Nute des Mantelrohrs eingreifen.
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Alternativ oder zusätzlich kann
die Bodenplatte über
einen Spannstab gesichert sein. Ein solcher Spannstab verläuft im Innern
des Mantelrohrs zwischen Kopf- und
Bodenbereich des Kühlers
und ist an beiden Seiten verankert, sei es durch Einschrauben in
ein dort angeordnetes Gewinde, sei es über eine Kontermutter an der
Unterseite der Mantelrohrs, sei es durch Verschweißen. In
letzterem Fall ist im Bereich der Durchbrechung des Klöpperbodens oder
der unteren Deckelplatte ein weiteres Dichtelement erforderlich.
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Das weitere Dichtelement ist beispielsweise ein
O-Ring, der über
ein Halteelement und die Kontermutter an der Außenseite des Bodens gesichert ist.
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Ist ein Spannstab vorhanden, ist
dieser zweckmäßigerweise
am unteren oder oberen Ende des Mantelrohres mit der Deckelplatte
oder gegebenenfalls dem Klöpperboden
verschweißt,
vorzugsweise mit der oberen Deckelplatte. Es ist in jedem Fall darauf
zu achten, daß eine
der beiden Fixierungen des Spannstabs lösbar ist, um einen Zutritt
zum Innern des Probenahmekühlers
zu Wartungszwecken zu ermöglichen.
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Insbesondere bei Probenahmekühlern mit geringem
Kühlvolumen
kann es zweckmäßig sein, bei
Verwendung eines Spannstabs diesen exzentrisch anzuordnen. Dies
tut der Eignung und Betriebssicherheit des Probenahmekühlers keinen
Abbruch, jedoch ist es in diesem Fall besonders zweckmäßig, eine
rein formschlüssige
Einpassung der einen oder beider Deckelplatten vorzunehmen. Eine
zusätzliche Sicherung über einen
Sprengring kann sinnvoll sein. Des weiteren kann es zweckmäßig sein,
eine, insbesondere eine mit dem Spannstab verschweißte Deckelplatte
auf an sich bekannte Art und Weise drehsicher am Mantelrohr zu arretieren,
beispielsweise über
in entsprechende Ausnehmungen eingreifende Stifte oder Bolzen und
Zapfen.
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Der erfindungsgemäße Probenahmekühler kann
eine oder mehrere Kühlschlangen
aufweisen. Sind mehrere Kühlschlangen
vorhanden, liegen diese zweckmäßigerweise
ineinander geschachtelt vor, um Raum zu sparen. Besonders bevorzugt
ist eine Anordnung mit zwei Kühlschlangen,
die ineinander gedreht vorliegen. Kombinationen dieser beiden Ausführungsformen
sind ebenfalls möglich.
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Die erfindungsgemäßen Probenahmekühler können die
Anschlüsse
in wartungsfreundlicher Art und Weise alle im Bereich einer einzigen
Deckelplatte, vorzugsweise der oberen Deckelplatte aufweisen. Besonders
bevorzugt ist aber eine Ausführungsform, in
der Ein- und Austritte auf gegenüberliegenden
Seiten des Mantelrohrs ausgebildet sind, d. h. der Kühlwassereintritt
und der Meßgutaustritt
in der unteren Deckelplatte sowie der Kühlwasseraustritt und der Meßguteintritt
in der oberen Deckelplatte. Diese Anordnung erlaubt eine rationelle
Fertigung der Deckelplatten, die im wesentlichen identisch ausgebildet werden
können.
Diese Anordnung ist ferner besonders vorteilhaft für Meßgut, das
kondensierfähige
Anteile enthält,
da in diesem Fall das Kondensat nach Durchlaufen des Kühlers unten
abgetrennt und separat untersucht werden kann.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung mit
einer unteren und einer oberen Deckelplatte liegt auch in der besonderen
Wartungsfreundlichkeit. Der Kühler
läßt sich
außerordentlich
einfach demontieren und reinigen. Wird im Bereich des Kühlwassereintritts
ein Dreiwegehahn vorgesehen, kann über diesen Dreiwegehahn eine
Reinigung des Kühlwasserbereichs
auch ohne Demontage des Kühlers durchgeführt werden.
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Die erfindungsgemäßen Probenahmekühler sind
für die
Kühlung
und Messung von Fluiden geeignet, d. h. von Flüssigkeiten und Gasen, wobei
die Gase durchaus kondensierbare Bestandteile aufweisen können. Letzteres
ist insbesondere in petrochemischen Anlagen von Bedeutung. Weitere
Einsatzbereich finden sich in der Lebensmittelindustrie, der chemischen
Industrie wie auch im Industrie- und insbesondere im Kraftwerksbereich,
wo es auf die Überwachung
von Flüssigkeits-
und Gasströmen
ankommt.
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Die Erfindung wird durch die beiliegenden Abbildungen
näher erläutert. Von
diesen zeigt:
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1 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Probenahmekühlers, der über einen Spannstab
gesichert ist;
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2 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform
von 1; und
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3 den
Deckelbereich eines erfindungsgemäßen Probenahmekühlers mit
Deckelplatte, O-Ring-Dichtung und Sprengring-Sicherung im Schnitt.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Probenahmekühler mit
einem Mantelrohr 1 sowie je einer oberen und unteren Deckelplatte 2 und 3.
Das Mantelrohr ist ein einfacher Metallzylinder, in den endständig Deckelplatten 2 und 3 formschlüssig eingepaßt sind,
wobei in innenlaufenden Nuten der Deckelplatte O-Ring-Dichtungen
formschlüssig
eingelegt sind. An der Deckelplatte 2 ist innenseitig ein Spannstab 14 angeschweißt, der
längs durch
das Mantelrohr verläuft
und die untere Deckelplatte 3 durchstößt und an dieser mit Hilfe
einer Kontermutter 8 gesichert ist. Zwischen Deckelplatte 3 und
Mutter 8 ist ein Halteelement 11 angeordnet, das
innenliegend einen O-Ring zur Herstellung der Dichtigkeit aufweist.
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Der Kühlwassereinlaß 4 befindet
sich in der unteren Deckelplatte 3, der Kühlwasserauslaß 5 in der
oberen Deckelplatte 2. Das Meßgut tritt durch den Stutzen 7 in
den Kühler
ein und durch den Stutzen 6 in der unteren Deckelplatte 3 wieder
aus. Innerhalb des Mantelrohrs 1 verläuft eine Kühlschlange; Ein- und Auslaß sind durch Überwurfmuttern 10 und eingepaßte Aufnahmen 12 an
den Deckelplatten 2 bzw. 3 gesichert. Eine Befestigungslasche 9 dient
der Festlegung des Probenahmekühlers
an einer Oberfläche.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die untere Deckelplatte 3 mit dem Kühlwassereintritt 4 und
dem Meßgutaustritt 6,
der über
die Überwurfmutter 10 an der
Aufnahme gesichert ist.
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Der im Mantelrohr 1 verlaufenden
Spannstab 14 tritt durch die untere Deckelplatte 3 hindurch
und ist dort über
eine Kontermutter 8 gesichert und verspannt. Dichtigkeit
wird über
das in das Halteelement 11 eingelegte Dichtelement erreicht.
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Aus Platzgründen ist in der gezeigten Ausführungsform
der Spannstab exzentrisch angeordnet, um genügend Platz für die Anordnung
der Ein- und Auslässe
zu lassen. Es hat sich gezeigt, daß die exzentrische Anordnung
nicht von Nachteil ist, insbesondere dann, wenn die Deckelplatten
formschlüssig in
das Mantelrohr 1 eingepaßt sind. Eine zentrische Anordnung
des Spannstabs ist ohne weiteres möglich, führt jedoch in der Regel dazu,
daß der
Probenahmekühler
größer dimensioniert
sein muß,
um Platz für
die Ein- und Auslässe
zu schaffen. Bei der Anordnung mehrerer Meßgutstrecken im Kühler ist
in der Regel eine zentrische Anordnung des Spannstabs sinnvoll.
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3 zeigt
den Deckelbereich eines erfindungsgemäßen Probenahmekühlers mit
einer Sprengring-Sicherung. In das Mantelrohr 1 ist die
Deckelplatte 2 formschlüssig
eingepaßt.
In einer Nut befindet sich das Dichtelement 13, in der
Regel ein O-Ring. Die Deckelplatte 2 ist über einen
inneren und einen äußeren Spannring 15 bzw. 14,
die in entsprechende Ausnehmungen des Mantelrohrs 1 eingreifen,
am Mantelrohr festgelegt. Zwei randständig in das Innere des Mantelrohrs 1 ragende
Bolzen 16 wirken mit einem am Mantelrohr angeordneten Zapfen 17 dahingehend
zusammen, daß die
Deckelplatte 2 drehungssicher am Mantelrohr 1 gelagert
ist.
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Die Deckelplatte 2 weist
einen eingepaßten Kühlwasseraustritt 5 auf
sowie einen Durchtritt für das
Meßgutrohr 7.
Letzteres ist in einer Aufnahme 12 gelagert, die in die
Deckelplatte 2 eingeschraubt und mit einer Überwurfmutter 10 und
einen dichtenden Spannelement 14 gesichert ist. Das Meßgutrohr 7 geht
im Inneren des Mantelrohrs 1 in eine Kühlwendel über.
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Obere Deckelplatte 2 und
untere Deckelplatte 3 (nicht gezeigt) sind baugleich ausgelegt,
so daß eine
rationelle Fertigung möglich
ist.
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Es ist ohne weiteres möglich, den
Kühlwassereintritt
mit einem zusätzlichen
Hahn zu versehen, der es erlaubt, entweder das Kühlwasser abzulassen oder aber
den Kühler
mit einem Hochdruckreiniger und/oder einer Reinigungsflüssigkeit
zu reinigen. Des weiteren kann der Meßgutaustritt mit einer Vorrichtung
zum Sammeln und Abführen
von Kondensat aus gasförmigen
Meßgut
ausgestattet sein, um separate Messungen am Kondensat durchzuführen. Ausführungsformen
mit zwei, drei oder mehr Kühlschlangen
zum gleichzeitigen Kühlen
von mehreren Meßgutströmen sind
ohne weiteres möglich,
wobei in diesem Fall die Kühlschlangen
ineinander gedreht und/oder ineinander geschachtelt vorliegen können. Nicht
benötigte
Bohrungen in Deckelplatten können durch
Blindstopfen verschlossen werden.