DE2220670A1 - Blockwaermeaustauscher - Google Patents

Description

SIGRI ELEKTROGRAPHIT GMBH Meitingen bei Augsburg, den

Blockwärmeaus tauscher ä .£*/ J

Die Erfindung betrifft einen Blockwär'meaus tauscher, bestehend aus mindestens einem Graphitblock mit je zwei Sätzen von Kanälen zur Aufnahme von wärmeaustauschenden Stoffen»

Blockwärmeaustauscher aus Graphit bestehen im allgemeinen aus einem oder mehreren mit je zwei .Sätzen von sich kreuzenden Kanälen versehenen Graphitblöcken, wobei die Kanäle der beiden Sätze in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen verlaufen und die Kanäle des einen Satzes von einem zu kühlenden oder aufzuheizenden Produkt, die des anderen Satzes von einem geeigneten Wärmeübertragungsmittel durchströmt werden.

Oberhalb und unterhalb der Graphitblöcke sind Ein- und Ausströmkanäle aufweisende Kopfplatten angeordnet, die mit einem die Blöcke konzentrisch umschließenden vorzugsweise aus Stahl bestehenden Mantel fest verbunden sind» Der Ringraum zwischen Mantel und Block ist zur Aufteilung des die Querkanäle durchströmenden Mediums, z„B„ des Wärmeübertragungsmittels, .mit Trennwänden und Leitblechen versehen»

Bei der Herstellung der Wärmeaustauscher vor allem bei der Verwendung von Graphitblöcken größerer Abmessungen sind besondere und aufwendige Maßnahmen erforderlich, um einen konstanten Abstand der senkrecht zueinander verlaufenden Kanäle der beiden Sätze einzuhalten» Beim Unterschreiten eines für die gegebene Graphitqualität

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kritischen Abstands ist infolge der unvermeidbaren porigen Struktur des Graphits ein Stoffaustausch an den Kreuzungsstellen der Kajiäle nur durch Vergrößerung des Kanalabstands zu vermeiden, wodurch die Austauschleistung vermindert wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Blockwärmeaustauscher aus Graphit besteht darin, daß zur Zu- und Ableitung sowie zur Verteilung des quer zur Apparateachse strömenden Mediums ein die Graphitblöcke umschließender Mantel erforderlich ist, dessen Innenwandung zudem für den Betrieb mit chemisch aggressiven Stoffen mit einem gegen diese Stoffe beständigen Material auszukleiden ist» Aus Kunststoffen hergestellte Auskleidungen weisen eine begrenzte Tempperaturbeständigkeit auf, wodurch die Verwendung von derartigen Wärmeaustauschern auf verhältnismäßig niedrige Temperaturen beschränkt ist» Plattierungen mit korrosionsbeständigen Materialien, wie z.B. Titan oder Tantal, die eine Verwendung bei höheren Temperaturen ermöglichen, sind andererseits schwierig zu fertigen und erfordern einen hohen Aufwand.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile von bekannten aus Graphitblöcken bestehenden Wärmeaustauschern zu vermeiden und insbesondere den Stoffaustausch zwischen den beiden Kanalsätzen zu unterbinden. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die durch die Eigenschaften des Mantelmaterials bedingte Begrenzung des Verwendungsbereichs von Graphitwärmeaustauschern aufzuheben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Blockwärmeaustauscher der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kanäle beider Sätze parallel verlaufen und die Kanäle wenigstens

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eines Satzes an-den Stirnflächen des Blocks verschlossen und durch in zwei Ebenen verlaufende in der oder den Mantelflächen mündende Querbohrungen verbunden sind»

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Teil der die Kanäle eines Satzes verbindenden Querbohrungen gegen die Mantelfläche des Graphitblocks abgedichtet. Nach einer weiteren Ausführung sind die Kanäle beider Sätze durch zum Teil gegen die' Mantelfläche des Graphitblocks verschlossene Querbohrungen verbunden»

Die parallel zur Längsachse des Graphitblocks verlaufenden Kanäle sind zweckmäßig in Form von zwei ineinander gestellten regelmäßigen Netzen angeordnet, ZoBo als quadratische oder hexagonale Netze» Die Kanäle des einen durch Querbohrungen verbundenen Satzes sind an den Stirnflächen des Blocks abgedichtet, vorzugsweise durch Graphitstopfen oder Graphitschrauben. Der Ein- und Austritt des einen wärmeaustauschenden Mediums erfolgt über die in der Mantelfläche des Graphitblocks mündenden Querbohrungen, das zweite Medium wird in bekannter Weise über Kopfplatten zu- und abgeleitet.. Werden zur Vergrößerung der Austausch- " fläche mehrere Blöcke aufexnandergestapelt, so sind Kopfplatten nur für die beiden Endblöcke erforderlich» Ein zusätzlicher, den Graphitblock umschließender Metallmantel entfällt nach der Erfindung durch Verschluß eines Teils der Mantelöffnungen mit Stopfen oder Schrauben und Zu- sowie Ableitung des wärmeaustauschenden Mediums über in die verbliebenen Öffnungen eingesetzte Stutzen, die vorzugsweise ebenfalls aus Graphit bestehen»

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Werden auch die Kanäle des zweiten Satzes durch Querbohrungen verbunden und sämtliche Kanalöffnungen in den Stirnflächen sowie ein Teil der Kanalöffnungen in der Mantelfläche verschlossen, so entfallen ebenfalls die aufwendigen Kopfplatten_o Die Verwendung von Wärmeaustauschern nach der Erfindung wird nicht durch metallische oder aus sonstigen Werkstoffen bestehende Elemente eingeschränkt, vielmehr kann die gute Korrosionsbeständigkeit von Graphit in vollem Maße ausgenutzt werden»

Die Erfindung wird in den Figuren 1 bis 7 im folgenden beispielhaft erläutert.,

Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Wärmeaus iaascher nach der Erfindung,

Fig„ 2 ist ein Schnitt in der Richtung A-A von Fig„ 1,

Fig. 3 stellt eine mantellose Ausführung eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung dar,

Fig. 4 ist ein Schnitt in der Richtung B-B von Fig. 3,

Fig. 5 ist eine weitere Ausführung nach der Erfindung mit Zu- und Ableitung der wärmeaustauschenden Medien über die Mantelfläche,

Fig. 6 ist ein Schnitt in der Richtung C-C von Fig. 5, und

Fig_o 7 ein Schnitt in der Richtung D-D von Fig. 5.

In Fig. 1 ist 1 ein zylindrischer Graphitblock mit zwei Sätzen von achsparallelen Bohrungen 2 und 3. Die Kanäle des Satzes 2 sind durch Querbohrungen 4, die in der Mantelfläche 5 münden und parallel zu den Stirnflächen des Graphitblocks verlaufen, untereinander ver-

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bunden. 6 ist ein den Graphitblock konzentrisch umschließender Stahlmantelο

Die stirnseitigen Öffnungen der Kanäle des Satzes sind durch Graphitstopfen 8 verschlossen (Fig» 20„ Ein die Kanäle 2 durchströmendes wärmeaustauschendes Medium wird in die Querbohrungen 4 umgelenkt und strömt in den Ringspalt zwischen Block und Mantel, in dem die Flußrichtung in bekannter Weise mittels Trennwänden 7, Leitblechen und dergleichen festgelegt ist«, Das zweite, die Kanäle 3 durchströmende Medium, wird über zeichnerisch nicht dargestellte Kopf platten zu- und abgeleitet.

Die Fig» 3 und 4 stellen einen mantellosen Wärmeaustauscher nach der Erfindung dar» Die mantelseitigen Öffnungen der Querbohrungen 4 sind bis auf jeweils eine Öffnung mit Graphitstopfen 9 verschlossen» Die freien Öffnungen sind mit Stutzen versehen, über die das eine Medium ein- und ausströmt. Das zweite Medium wird wie oben beschrieben über zeichnerisch nicht dargestellte Kopfplatten zu- und abgeleitet.

In der Ausführung gemäß Fig. 5-7 sind die Kanäle 3 ebenfalls durch Querbohrungen 11 untereinander verbunden, sämtliche stirnseitigen Öffnungen durch Stopfen 12 und die mantelseitigen Öffnungen bis auf eine pro Bohrungsebene durch Stopfen 14 verschlossen. Die Strömungsrichtung der beiden wärmeaustauschenden Medien ist in den Fig. 6 und 7 durch Pfeile dargestellt.

7 Figuren

3 Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   •.Ι» Bilockwärmeaus tauscher, bestehend aus mindestens ■.___yeinem Graphitblock mit je zwei Sätzen von Kanälen zur Aufnahme von wärmeaustauschenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle beider Sätze parallel verlaufen und die Kanäle wenigstens eines Satzes an den Stirnflächen des Blocks verschlossen und durch in zwei Ebenen verlaufende, in der oder den Mantelflächen mündende Querbohrungen verbunden sind,

   2ο Blockwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der die Kanäle eines Satzes verbindende Querbohrungen gegen die Mantelfläche des Graphitblocks verschlossen ist»

   3ο Blockwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle beider Sätze durch zum Teil gegen die Mantelfläche des Graphitblocks verschlossene Querbohrungen verbunden sind.

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