-
WASSERBEKIESELTER WÄRMEAUTAUSCHER Die Erfindung bezieht sich auf
Gas-Wasser-Kontakteinrichtungen, genauer auf Kontaktwarmeaustaußcher mit Kreuzstrom
des Gases.
-
Diese Erfindung kann in der chemißchenf erdölverarteitenden und anderen
Industriezweigen in jenen Fällen Verwendung finden, wenn beispielsweise Wasser im
Kühlsystem irgendeines Objekts gekühlt werden muB.
-
Bekannt sind wasserberieselte Wärmeaustauscher mit Kreuzstrom der
edien, die ein Gehäuse mit in ihm vertikal angeordneten wärmeaustauschenden Einbauten
aus flachen Blechen, die an horizontalen Tragstäben aufgehängt sind, einen im oberen
Teil des Gehäuses angeordneten Wasserverteilungsbehälter,
eine Einrichtung
für die Zführung von liuft oder einem anderen Gas, einen Wassersarmmler und Wasserfänge
enthält.
-
In diesen Wärmeaustauschern besteht der Hauptnachteil darin, daß
Zerstäubungseinrichtungen für die zu kühlende Flüssigkeit erforderlich sind.
-
Bekannt sind ferner Wärmeaustauscher, die ein Gehäuse enthalten,
in dem Einbeuten in Gestalt von Blättern vertikal angeordnet sind, die an ein Gitter
bildenden Tragstäben befertigt sind, zwischen denen mit einem Spalt zum Ausströmen
der Flüssigkeit Zwischenstäbe angeordnet sind, die ebenfalls ein Gitter bilden.
-
In diesen Wärmeaustauschern bestehen die Einbauten aus einer biegsamen
Folie, die die Wärmeaustauschkammer in auf-und absteigenden Windungen durchläuft
und von oben über die im Gehäuse starr befestigten Tragstäbe gezogen ist, während
sie unten mit Hilfe von Gewichten gespannt wird, die im Wassersammelbehälter untergebracht
sind.
-
Zwischen jedem Paar der Tragstäbe mit Folienwindungen sind mit einem
Spalt zum Ausströmen der Flüssigkeit Zwischen stäbe angeordnet, die mit Verteilungstlugeln
versehen sind.
-
Durch Regeln der Vefteilungsflügel-Durchbiegun wird die Spaltgröe
zwischen danlltrag- und den Zwischestäben und somit die gekühlte Flüssikeitsmenge
verändert
Die Konstruktion der Einbauten im Wärmeaustauscher ist
für Verwendung von vertikalen Blättern bestimmt, die aus einem biegsamen Niaterial,
beispielsweise einer Kunststoffolie, hergestellt sind. Die Flüssigkeit wird hierbei
nur einer Folienseite zugeführt.
-
Außerdem stellt die Regelung der Spaltgröße zwischen den Rohren zum
Ausströmen der Flüssigkeit auf die Folienoberfläche, die mit Hilfe von Verteilungsflügeln
geschieht, eine arbeitsaufwendige Operation dar, die eine Unterbrechung der Arbeit
des Wärmeaustauschers und teilweise Demontage desselben erforderlichrmach, trotzdem
aber keine hohe Genauigkeit der Stäbeanordnung und folglich keine konstante SpaltgröBe
zwischen den Stäben gewährleisten kann.
-
Die konstante Spaltgröße zwischen den rPrag- und den Zwischenstäben
ist eine notwendige Bedingung zur gleichm»#gen Verteilung der Flüssigkeit über die
berieselten Oberflächn.
-
Zu alledem ist infolge der geringen Größe der für das Ausströmen
der Flüssigkeit bestimmten Spalte zwischen den Stäben (0,3 - 0,5 mm) das Verstopfen
dieser Spalte unvermeidlich, was öfters Betriebsunt erbrechungen des Wärmeaustauschers
zwecks Durchspülung hervorruft.
-
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, einen Wärmeaustauscher
mit einer solchen Wärmeaustauschfläche, die zweimal so groß wie bei dem Prototyp
ist, dank Zuführung der Flüssigkeit zu den beiden Seiten der Einbauten zu schaffen.
-
Außerdem wird in der vorgeschlagenen Kpnstruktion des Wärmeaustauschers
eine gleichmaßige Verteilung und Aufrechterhaltung einer konstanten vorgegebenen
Verbrauchsmenge der Flüssigkeit sowie die Durchspülung der Spalte zwischen den Stäben
ohne Unterbrechung des Wärmeaustauscherbetriebes gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird in einem wasserberieselten Wärmeaustauscher gelöst,
der ein Gehäuse besitzt, in dem aus Blättern bestehende Einbauten vertikal angeordnet
sind, die an auf Balken angebrachten und ein Gitter bildenden Tragstäben befestigt
sind, zwischen denen mit einem Spalt zum Ausströmen der Flüssigkeit Zwischenstäbe
angeordnet sind, die ebenfalls auf Balken angebracht sind und ein Gitter bilden.
-
Erfindungsgemäß ist das Gitter aus den Zwischenstäben über dem Gitter
aus den Tragstäben angeordnet, wobei das eine von ihnen im Wärmeaustauschergehäuse
unbeweglich befestigt ist, während das andere zur Veranderung der Spaltgröße zwischen
den Trag- und den Zwischenstäben auf abgefederten Zugstangen aufgehängt ist, wobei
die Einbauten des Wärmeaustauschers in Gestalt einzelner Blätter ausgeführt sind,
die an den 'lragstäben befestigt sind.
-
Diese Konstruktion des Wärmeaustauschers gestattet es, Spaltgrößen
zwischen den Trag- und den Zwischenstäben ohne Betriebsunterbrechung des Wärmeaustauschers
und ohne Demontage desselben zu regeln.
-
Die Ausführung der Einbauten in Gestalt einzelner Blätter gestattet
es, die Leistung des Wärmeaustauschers um ein 2faches zu erhöhen, weil Flüssigkeit
zu den beiden Seiten der Blätter zugeführt wird Zweckmäßigerweise besitzen die Zwischenstäbe
des Wärmeaustauschers eine elastische porige Hülle, beispielsweise aus Schwammgummi,
Diese Hülle gestattet es, die konstante Spaltgröße auf der ganzen Stäbelänge genauer
einzuhalten und gewährleistet somit eine gleichmägigere Flüssigkeitszuführung auf
die Einbautenoberfläche.
-
Die Erfindung kann gemäß einer der Außfuhrungstarianten über den
oberen Enden der zur Aufhängung des Stäbegitters dienenden Zugstange Wellen mit
Exzentern haben, die die Zugstangen zur Vergrößerung der Spalte zwischen den Trag-
und den Zwischenstäben bis zu einer GröBe verschisbtln, welche zur Durchspülung
derselben erforderlich ist.
-
In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung sind die Tragstäbe
hohl ausgeführt und weisen unten Längsnuten auf, während der Blattrand miteinander
verbundene keilförmig.
-
Auflagen besitzt, die in diese Nuten eingeführt werden.
-
Eine weitere Befestigungsvariante der Blätter der Einbauten sieht
vor, daß die Tragstäbe hohl ausgeführt sind und in gleichen Abständen längs der
Stabachse rechteckige Schlitze aufweisen, während der Blattrand mit L-förmigen Auf
lagen versehen ist, die in diesen Nuten eingeführt werden.
-
NOch eine Befesigungsvariante der Blätter besteht darin, daß am unteren
Teil eines tragstabes in gleichen Abständen längs seiner Achse Klammern zum Einbau
von Blättern in denselben angebracht sind.
-
In einer weiteren Ausführungsvariante der Blätter festigung ist der
Tragstab mit Schellen versehen, zwischen deren Spannbacken unter dem Stab das Blatt
befestigt ist.
-
Alle vorgeschlagenen Ausührungsvarianten der Einbautenbefestigung
sind von einfacher Ausführung und gewährleisten die Zuführung der Flüssigkeit zu
den beiden Seiten der Einbauten.
-
Weitere Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden eingehenden
Beschreibung der Ausführungabeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf beiliegende
Zeichnungen klar; in den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 - den wasserberieselten Wärmeaustauscher,
lmN teilweisen Querschnitt; Fig. 2 - Befestigung von Trag- und Zwischenstäben, im
teilweisen Schnitt längs der Stabachse; Fig. 3 - Balken zur Befestigung von Tragstäben,
Gesamtansicht; Fig. 4 - Balken zur Befestigung von Tragstäben, im Querschnitt; Fig.
5 - Variante der Blätterbefestigung am Tragstab;
Fig. 6 - Variante
der Blätterbefestigung am Tragstab; Fig. 7 - Variante der Blätterbefestigung am
Tragstab; Der wasserberieselte Wärmeaustauscher besitzt ein Gehäuse 1, in dem Einbauten
vertikal angeordnet sind,die aus Blätter'2 bestehen, die an Tragstäben 3 befestigt
sind. Die Tragstäbe 3 stellen in dieser Konstruktionsvariante Rohre dar, in deren
unterem (gemäß der Zeichnung) Teil eine Langsnut 4 azisgeführt ist, die zur Befestigung
der Blätter 2 dient.
-
Die Einbauten des Wärmeaustauschers können aus flachen oder gewellten
Stahlblechen sowie aus Kunstoffolie oder gewebten Stoffen ausgeführt sein, Im vorliegenden
Fall (Fig. 1) sind als Einbauten Kunststoffolien verwendet. Zur Befestigung an den
Tragstaben 3 sind zwei entgegengesetzte Folienkanten mit keilförmigen Auf lagen
5 versehen, die zu beiden eiten des Blattes 2 vorhanden und durch Niete 6 miteinander
verbunden sind. Diese Auflagen 5 sind im vorliegenden Falle aus Holz ausgeführtq
Der ausgebildete Keil wird in der Nut 4 untergebracht. Auf dieselbe Weise werden
alle Flienblätter befestigt. Da hierbei die Folienblätter 2, die an zwei JL-den
aufgehängt sind, eine Schlinge bilden, so werden zum Spannen derselbe9 Gewichte
7 verwendet. Zwischen den Gewiohten 7 sind Abstandsstücke 8 angeordnet, die den
Abstand zwischen den Folienblättern 2 fixieren. Wenn die Einbauten aus starren Stahlblechen
aufgeführt sind, sind keine Gewichte 7 zum Spannen derselben erforderlich, es werden
allerdings zwischen
den Stahlblechen 2 gleichfalls Abstandsstücke
8 angeordnet.
-
Die Tragstäbe 3 sind in Nestern von Querbalken 9 angeordnet, deren
Enden durch Längsbalken 10 verbunden sind, so daß ein Rahmen für die Tragstäbe 3
gebildet wird. An der unteren Ebene dieses Rahmens wird am Umfang desselben mit
Hilfe von Leisten 11 und Stiften 12 eine biegsame membran 13 be-Fertigt, die zwischen
Flanschen 14 des Gehäuses 1 des Wärmeaustauschers angeordnet ist. Die Membran 13
dient zur Abdichtung der Spalte zwischen dem Gehäuse 1 des Wärmeaustauschers und
dem Rahmen des Gitters aus den Tragstäben 3.
-
Im vorliegenden Fall ist das Gitter aus den Tragstäben 3 verschiebbar
ausgeführt. Hierzu sind durch öffnungen in den Querbalken 9 Zugstangen 15 hindurchgeführt,
die durch Schraubenmuttern 16 festgemacht sind. Die Zugstangen 15 stellen Stäbe
runden Querschnitts dar. Die Zugstangen 15 verlaufen durch eine Traverse -17, die
im Gehäuse 1 des Wärmeaustauschers starr befestigt ist. Am Ende einer jeden Zugstange
15, das über die Traverae 17 hervorsteht, ist eine Feder 18 fesetzt, die sich mit
dem einen Ende gegen eine Scheibe 19, die ander Traverse 17 anliegt, mit dem anderen
aber gegen eine Schraubenmutter 20 stemmt, die die Zugstange 15 festmacht. Außerdem
ist in die Stirnfläche jeder Zugstange eine Einstellschraube 21 eingeschraubt, die
zur regelung der Länge der Zugstange 15 beim Aufhängen des
Gitters
aus den Tragstäben 3 dient.
-
Die Tragstäbe 3 sind mit Abständen angeordnet, die kleiner als ihr
Durchmesser sind. Uber den 'lragstäben 3 sind Zwischenstäbe 22 derart angeordnet,
daß sie mit en £i'ragstäben auf der ganzen Länge in Kontakt stehen. Die Zwi-0 schenstäbe
22 sind zwischen zwei Balken 23 und 24 befestigt, die durch Schrauben 25 zusammengehalten
werden. Auf diese Weise sind die Zwischenstäbe 22 zu einem Gitter vereinigt, das
im Gehäuse 1 des Wärmeaustauschers mit Hilfe von Stiften 26 mit Schraubenmuttern
27 starr befestigt ist.
-
Zum gleichmnaißen Ausströmen der Flüssigkeit ajir die Einbauten des
Wärmeaustauschers sind gleichmäßige Spalte zwischen den Tragstäben 3 und den Zwischenstäben
22 erforderlich. Die Spaltgröße beträgt 0,3 - 0,5 mm je nach der vorgegebenen Leistung
des Wärmeaustauschers. Da die OberRläche der Stäbe in der Regel erhebliche Rauhstellen
aufweist, sind in der vorliegenden Austührungsvariante der Erfindung die Zwischenstäbe
22 mit einer elastischen porigen Hülle 28 bedeckt, die beispielsweise aus Schwammgummi
ausgeführt ist. Dies gestattet es, die vorgegebene Spalgröße zwischen den Stäben
3 und 22 beim Ausströmen der b'lüssigkeit genauer einzuhalten.
-
In jeder Flüssigkeit sind in der Regel mechanische Nebenbestandteile
anwesend, die allmählich die Spalte
zwischen den Stäben 3 und 22
verstopfen. Deshalb ist periodische Durchspülung der Spalte erforderlich. Hierzu
sind über den oberen (gemäß aer Zeichnung) Enden der Zugstangen 15 Wellen 29 mit
Exzentern 30 vorgesehen, die an ihnen starr befestigt sind. Die Wellen 29 sind in
Lagerungen 31 angeordnet.
-
Beim drehen einer Walze drücken die Exzenter 30 auf die Stirnflächen
der Zugstangen 15, und das ganze bewegliche Gitter der Tragstäbe 3 senkt sich, wobei
die Spalte zwischen denselben und den Zwischenstäben 22 bis auf eine Größe von 5--L
mm vergrößert werden. Die Flusaigkeit strömt durch die Spalte und nimmt abgelagerte
mechanische Beimengungen mit. Die Periodirität des Spülen/ist von der Qualitat der
verwendeten Flüssigkeit und der vorgegebenen Leistung des Wärmeaustauschers abhängig.
-
Di. Wellen 29 werden mittels eines Griffs 32 über einen Hebel 33
betätigt. Die Hebel 33 sind an den entgegengesetzten Enden der Stäbe 3 angeordnet
und durch eine Zugstange 34 verbunden.
-
Unten ist an daß Gehäuse 1 mit Hilfe von Flanschs 35 ein Behälter
36 zum Sammeln der Flüssigkeit angesiossen.
-
Die oben erwähnten Gewichte 7 und Abstandsstücke 8 sind in diesem
Behälter untergebracht. Im oberen Teil des Gehäuses 1 des Warmeaufitauschers sind
über den Stäben 3 und 22 perforierte Rinnen (nicht abgebildet) für die Zuführung
der Flüssigkeit vorgesehen.
-
In der vorgeschlagenen erfindung sind mehrere Befestigungsvarianten
der Folienblätter 2 an den Tragestäben 3 vorgesehen. Der Tragstab 3 stellt ein Rohr
dar, in dessen Wand in gleichen Abständen langs der Rohrachse rechteckige Schlitze
37 ausgeführt sind. An den Rand des Folienblattes 2 sind in gleichen Abständen 1-förmige
Plattenauflagen 38 angeschlossen, derart, daß der freie Teil der Auflage 38 in den
Schlitz 37 eingeführt wird, wonach das.li'olienblatt 2 nach links (gemäß der Zeichnung)
bis zum Anschlag verschoben und durch einen StiSt 39 zur Verhinderung der Rückbewegung
feststellt wird.
-
In einer weiteren BeTe st igungsvariant e sind an den Trag stab 3
in gleichen Abständen längs seiner Achse Klammern 40 «ngeschweißt. Das Folienblatt
2 ist in diese Klammer 40 eingeführt und darin befestigt.
-
Noch eine Befestigungsvariante besteht in folgendem.
-
Auf den Tragstab 3 ist eine Reihe von Schellen 41 aufgesetzt., Die
Anzahl derselben ist von Abmessungen und Gewicht des Folienblattes 2 abhängig. Zwischen
den Spannbacken der Schellen 41 ist unter dem Stab das Folienblatt 2 eingeführt
und in denselben befestigt.
-
Die Arbeit des wasserberieselten Wärmeaustausc.hers besteht in folgendem.
-
Die Flüssigkeit wird in die Rinnen geleitet, die sich im oberen Teil
des Gehäuses befinden, von wo sie durch die
Öffnungen in denselben
nach unten abläuft, wobei sie die Einbauten des Wärmeaustauschers berieselt. Vor
Arbeitsbeginn sind die Federn 18 so eingestellt, daß die Stäbe 3 und 22 dicht aneinander
anliegen, weshalb sich die Flüssigkeit über ihnen im oberen Teil des Gehäuses 1
ansammelt. Mit dem Ansteigen des Flüssigkeitsniveaus nimmt die Belastung auf den
Stäben 3 und 22 und somit auf den Federn 18 zu. Sobald das Flüssigkeitsniveau, das
durch die Einstellung der Federn 18 vorgegeben ist, erreicht ist, fängt das Gitter
aus den Tragstäben 3, das auf den Zugstangen 15 aufgehängt ist, an, sich nach unten
zu verschieben, wobei Spalte zwischen den Trag- und den Zwischenstäben gebildet
werden. Die Flüssigkeit läuft in einem geschlossenen Film durch diese Spalte über
die Außenfläche der Folienblätter 2 ab, wo sie mit dem Gas in Kontakt tritt, das
senkrecht zum Flüssigkeitsstrom durchgeblasen wird, Auf diese Weise findet auf der
Oberfläche der Folienblätter 2 der Prozeß des Wärme- und Massenaustausches statt.
-
Die gekühlte Flüssigkeit läuft von den Folienblättern 2 in den Sammelbehälter
36, von wo sie ständig entnommen und zweckdienlich im technologischen Prozeß verwendet
wird.
-
Während der Arbeit des Wärmeaustauschers ist die Verstopfung der
Spalte zwischen den Tragstäben 3 und den z schenstäben 22 möglich, weshalb das Flüssigkeitsniveau
über ihnen ansteigen wird. Zur Entfernung der sich bildenden
Ablagerungen'werden
die Wellen 29 mit den Exzentern 30 mit Hilfe des Griffes 32 und des Hebels 33 gedreht.
Hierbei drehen sich die beiden Wellen 29, die Exzenter 30 drücken auf die Stirnflächen
der Zugstangen 15, die Federn 18 werden zusatz mengedrückt, und das ganze Gitter
aus den Tragstäben 3 senkt sich nach unten, wodurch die Spalte zwischen den Stäben
3 und 22 vergrößert werden. Die Flüssigkeit läuft durch diese Spalte ab und spült
sie rein.
-
In der vorgeschlagenen Erfindung ist auch eine Konstruktionsvariante
des Balkens 9 zur Befestigung der Tragstäbe 3 (Fig. 3) vorgesehen. Der Balken 9
ist aus zwei Teilen 41 und 42 zusammengesetzt ausgeführt. Der obere Teil 41 des
Balkens 9 ist aus einem elastischen Material, im vorliegenden Fall aus Gummi, hergestellt.
In ihm sind Sitze 43 für die Stäbe 3 ausgeführt. Der untere Stützteil 42 des Balkens
9 besteht aus Metall und besitzt eine Nut 44, in die mit Spannung der obere Teil
41 des Balkens 9 eingesetzt wird.
-
Der vorgeschlagene wasserberieselt e Wärmeaustauscher besitzt eine
Wärmeaustauschfläche, die zweimal so groß wie bei dem bekannten ist, während die
Regelung. der Spalt größe und die Durchspülung der Spalträume ohne Unterbrechung
der Arbeit des Wärmeaustauschers und ohne Demontage desselben erfolgen.