DE2224185C3 - Wasserberieselter Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen wasserberiesel-Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse, in dem Ein- jten in Form von Folienblättern vertikal angeordnet sind, die an auf Balken angebrachten und ein Gittei bildenden Tragstäben befestigt sind, zwischen dener mit einem Spalt zum Ausströmen der Flüssigkeit Zwi schenstäbe angeordnet sind, die gleichfalls ein Gittei bilden.

Diese Erfindung kann in der chemischen, erdölverar behenden und anderen Industriezweigen in jenen FaI len Verwendung finden, wenn beispielsweise Wasser in Kühlsystem irgendeines Objekts gekühlt werden muß.

Bekannt sind wasserberieselte Wärmeaustausche! mit Kreuzstrom der Medien, die ein Gehäuse mit ii ihm vertikal angeordneten wärmeaustauschenden Ein bauten aus flachen Blechen, die an horizontalen Trag stäben aufgehängt sind, einen im oberen Teil des Ge häuses angeordneten Wasserverteilungsbehälter, ein< Einrichtung für die Zuführung von Luft oder einem an deren Gas, einen Wassersammler und Wasserfängt enthält

In diesen Wärmeaustauschern besteht der Haupt nachteil darin, daß Zerstäubungseinrichtungen für di< zu kühlende Flüssigkeit erforderlich sind.

Aus der DT-AS 12 99 666 ist ferner ein Wärmeaus tauscher bekannt, der ein Gehäuse aufweist, in den Einbauten in Gestalt von Blättern vertikal angeordne sind, dif an ein Gitter bildenden Tragstäben befestig sind, zwischen denen mit einem Spalt zum Ausströmer der Flüssigkeit Zwischenstäbe angeordnet sind, di< ebenfalls ein Gitter bilden.

In diesen Wärmeaustauschern bestehen die Einbau ten aus einer biegsamen Folie, die die Wärmeaus tauschkammer in auf- und absteigenden Windungei durchläuft und von oben über die im Gehäuse starr be festigten Tragstäbe gezogen ist, während sie unten mi Hilfe von Gewichten gespannt wird, die im Wassersam melbehälter untergebracht sind.

Zwischen jedem Paar der Tragstäbe mit Folienwin düngen sind mit einem Spalt zum Ausströmen der Flüs sigkeit Zwischenstäbe angeordnet, die mit Verteilungs flügeln versehen sind. Durch Regeln der Verteilungsflü gel-Durchbiegung wird die Spaltgröße zwischen dei Trag- und den Zwischenstäben und somit die gekühlt« Flüssigkeitsmenge verändert

Die Konstruktion der Einbauten im Wärmeaustau scher ist für Verwendung von vertikalen Blättern be stimmt, die aus einem biegsamen Material, beispiels weise einer Kunststoffolie, hergestellt sind. Die Flüssig keit wird hierbei nur einer Folienseite zugeführt

Außerdem stellt die Regelung der Spaltgröße zwi sehen den Rohren zum Ausströmen der Flüssigkeit au die Folienoberfläche, die mit Hilfe von Verteilungsflü geln geschieht, eine arbeitsaufwendige Operation dai die eine Unterbrechung der Arbeit des Wärmeaustau schers und teilweise Demontage desselben erforderlicl macht, trotzdem aber keine hohe Genauigkeit der Stä beanordnung und folglich keine konstante Spaltgrößi zwischen den Stäben gewährleisten kann.

Die konstante Spaltgröüe zwischen den Trag- um den Zwischenstäben ist eine notwendige Bedingung zu gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit über die be rieselten Oberflächen.

Zu alledem ist infolge der geringen Größe der fü das Ausströmen der Flüssigkeit bestimmten Spalte zwi sehen den Stäben (03 bis 04 mm) das Verstopfen diese Spalte unvermeidlich, was öfters Betriebsunterbrechun gen des Wärmeaustauschers zwecks Durchspülung her vorruft

Aus der deutschen Patentschrift 1 49 546 ist eine Be rieselungsvorrichtung bekannt, bei der an horizontale:

Tragstäben blattartige Rieselflächen angehängt sind. Ähnliche Befestigungsmöglichkeiten können auch bei der vorliegenden Erfindung angewandt werten, jedoch ist bei dieser bekannten Ausbildung keine Regelung des Ausströmen« der Flüssigkeit vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wasserberieselten Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Verteilung und Aufrechterhaltung einer konstanten vorgegebenen Verbrauchsmenge der Flüssigkeit sowie ι ο die Durchspülung der Spalte zwischen den Stäben ohne Unterbrechung des Wärmeaustauscherbetriebs gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Gitter aus den Zwischenstäben auf Balken befestigt und über dem Gitter aus den Tragstäben angeordnet, wobei das eine von ihnen im Gehäuse des Wärmeaustauschers unbeweglich befestigt ist, während das andere zur Veränderung der Spaltgröße zwischen den Trag- und den Zwischenstäben auf abgefederten Zugstangen aufgehängt ist

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 zweifaches 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 gleichmäßigere Flüssigkeitszuführung auf die Einbautenoberfläche.

Die Erfindung kann gemäß einer der Ausführungsvarianten 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 Größe verschieben, welche zur Durchspülung derselben erforderlich ist

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Einbauten in Gestalt einzelner Folienblätter ausgeführt, die an den Tragstäben befestigt sind.

In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung sind die Tragstäbe hohl ausgeführt und weisen unten Längsnuten auf, während der Blattrand miteinander verbundene keilförmige 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 üer Blattrand mit L-förmigen Auflagen versehen ist, die in diesen Nuten eingeführt werden.

■ Noch eine Befestigungsvariante der Blätter besteht darin, daß am unteren Teil eines Tragstabs in gleichen Abständen längs seiner Achse Klammern zum Einbau von Blättern in denselben angebracht sind.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Blätterbefestigung ist der Tragstab mit Schellen versehen, zwischen deren Spannbacken unter dem Stab das Blatt befestigt ist .

Alle vorgeschlagenen Ausführungsvarianten der Embautenbefestigung sind von einfacher Ausführung und cewährleisten die Zuführung der Flüssigkeit zu den beiden Seiten der Einbauten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den wasserberieselten Wärmeaustauscher im teilweisen Querschnitt,

Fig.2 Befestigung von Trag- und Zwischenstäben im teilweisen Schnitt längs der Stabachse,

F i g. 3 Balken zur Befestigung von Tragstäben, Gesamtansicht,

F i g. 4 Balken zur Befestigung von Tragstäben im Querschnitt,

F i g. 5 Variante der Bläuerbefestigung am Tragstab, F ig. 6 Variante der Blätterbefestigung am Tragstab, F i g. 7 Variante der Blätterbefestigung am Tragstab. Der wasserberieselte Wärmeaustauscher besitzt ein Gehäuse 1, in dem Einbauten vertikal angeordnet sind, die aus Blättern 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 Längsnut 4 ausgeführt ist, die zur Befestigung der Blätter 2 dient Die Einbauten des Wärmeaustauschers können aus flachen oder gewellten Stahlblechen sowie aus Kunststoffolie oder gewebten Stoffen ausgeführt sein. Im vorliegenden Fall (F i g. 1) sind als Einbauten Kunststoffolien verwendet. Zur Befestigung an den Tragstäben 3 sind zwei entgegengesetzte Folienkanten mit keilförmigen Auflagen 5 versehen, die zu beiden Seiten des Blattes 2 vorhanden und durch Niete 6 miteinander verbunden sind. Diese Auflagen 5 sind im vorliegenden Falle aus Holz ausgeführt. Der ausgebildete Keil wird in der Nut 4 untergebracht. Auf dieselbe Weise werden alle Folienblätter befestigt. Da hierbei die Folienblätter 2, die an zwei Enden aufgehängt sind, eine Schlinge bilden, so werden zum Spannen derselben Gewichte 7 verwendet. Zwischen den Gewichten 7 sind Abstandsstücke 8 angeordnet, diel den Abstand zwischen den Folienblättern 2 fixieren. Wenn die Einbauten aus starren Stahlblechen ausgeführt sind, sind keine Gewichte 7 zum Spannen derselben erforderlich, es werden allerdings zwischen denl Stahlblechen 2 gleichfalls Abstandsstücke 8 angeord net.

Die Tragstäbe 3 sind in Nestern von Querbalken 9 angeordnet, deren Enden durch Längsbalken 10 ver bunden 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 befestigt, di< zwischen Flanschen 14 des Gehäuses 1 des Wärmeaus tauschers angeordnet ist. Die Membran 13 dient zu Abdichtung der Spalte zwischen dem Gehäuse 1 de: Wärmeaustauschers und dem Rahmen des Gitters au: den Tragstäben 3.

Im vorliegenden Fall ist das Gitter aus den Tragstä ben 3 verschiebbar ausgeführt. Hierzu sind durch Öff nungen in den Querbalken 9 Zugstangen 15 hindurch geführt, die durch Schraubenmuttern 16 festgemachl sind. Die Zugstangen 15 stellen Stäbe runden Quer Schnitts dar. Die Zugstangen 15 verlaufen durch ein) Traverse 17, die im Gehäuse 1 des Wärmeaustauscher starr befestigt ist. Am Ende einer jeden Zugstange Ii das über die Traverse 17 hervorsteht, ist eine Feder 1 aufgesetzt, die sich mit dem einen Ende gegen ein Scheibe 19, die an der Traverse 17 anliegt, mit der anderen aber gegen eine Schraubenmutter 20 stemm die die Zugstange 15 festmacht. Außerdem ist in di Stirnfläche jeder Zugstange eine Einstellschraube 2J

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. Über den Tragstäben 3 sind Zwischenstäbe 22 derart angeordnet, daß sie mit den Tragstäben auf der ganzen Länge in Kontakt stehen. Die Zwischenstäbe 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 I des Wärmeaustauschers mit Hilfe von Stiften 26 mit Schraubenmuttern 27 starr befestigt ist.

Zum gleichmäßigen Ausströmen der Flüssigkeit auf die Einbauten des Wärmeaustauschers sind gleichmäßige Spalte zwischen den Tragstäben 3 und den Zwischenstäben 22 erforderlich. Die Spaltgröße beträgt 0,3 bis 0,5 mm, je nach der vorgegebenen Leistung des Wärmeaustauschers. Da die Oberfläche der Stäbe in der Regel erhebliche Rauhstellen aufweist, sind in der vorliegenden Ausführungsvariante der Erfindung die Zwischenstäbe 22 mit einer elastischen porigen Hülle 28 bedeckt, die beispielsweise aus Schwammgummi ausgeführt ist Dies gestattet es, die vorgegebene Spaltgröße zwischen den Stäben 3 und 22 beim Ausströmen der Flüssigkeit 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 der Zeichnung) Enden der Zugstangen J5 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 Tragsläbe 3 senkt sich, wobei die Spalte zwischen denselben und den Zwischenstäben 22 bis auf eine Größe von 1,5 bis 2 mm vergrößert werden. Die Flüssigkeit strömt durch die Spalte und nimmt abgelagerte mechanische Beimengungen mit Die Periodizität des Spülens «<;t von der Qualität der verwendeten Flüssigkeit und der vorgegebenenLeistung des Wärmeaustauschers abhängig.

Die 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 das Gehäuse 1 mit Hilfe von Flanschen 35 ein Behälter 36 zum Sammeln der Flüssigkeit angeschlossen. Die obenerwähnten Gewichte 7 und Abstandsstücke 8 sind in diesem Behälter untergebracht Im oberen Teil des Gehäuses 1 des Wärmeaustauschers 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 Tragstäben 3 vorgesehen. Der Tragstab 3 stellt ein Rohr dar, in dessen Wand in gleichen Abständen längs der Rohrachse rechteckige Schlitze 37 ausgeführt sind. An den Rand des Folienblattes 2 sind in gleichen Abständen L-fÖrnrige Plattenauflagen 38 angeschlossen, derart, daß der freie Teil der Auflage 38 in den Schlitz 37 eingeführt wird, wonach das Folienblatt 2 nach links (gemaß der Zeichnung) bis zum Anschlag verschoben und durch einen Soft 39 zur Verhinderung der Rückbewegung festgestellt wird.

In einer weiteren Befestigungsvariante sind an dem Tragstab 3 in gleichen Abständen längs seiner Achse Klammern 40 angeschweißt 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 wasserberiesehen Wärmeaustauschers 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 fiber 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 ProzeG verwendet wird.

Während der Arbeit des Wärmeaustauschers ist die Verstopfung der Spalte zwischen den Tragstäben 3 und den Zwischenstäben 22 möglich, weshalb das Flüssig keitsniveau über ihnen ansteigen wird. Zur Entfernung der sich bildenden Ablagerungen werden die Wellen 2S mit den Exzentern 30 mit Hilfe des Griffes 312 und de; Hebels 33 gedreht Hierbei drehen sich die beiden WeI len 29, die Exzenter 30 drücken auf die Stirnflächen dei Zugstangen 15, die Federn 18 werden zusammenge drückt und das ganze Gitter aus den Tragstäben : senkt sich nach unten, wodurch die Spalte zwischen dei Stäben 3 und 22 vergrößert werden. Die Flüssigkei läuft durch diese Spalte ab und spült sie rein.

In der vorgeschlagenen Erfindung ist auch eine Kon struktionsvariante des Balkens 9 zur Befestigung de Tragstäbe 3 (F i g. 3) vorgesehen. Der Balken 9 ist au zwei Teilen 41 und 42 zusammengesetzt ausgefühn Der obere Teil 41 des Baikens 9 ist aus einem elasti sehen Material, im vorliegenden FaD ans Gummi, her gestellt In ihm sind Sitze 43 für die Stäbe 3 ausgefühn Der untere Stützteil 42 des Balkens 9 besteht aus Me tau und besitzt eine Nut 44, in die mit Spannung de obere Teil 41 des Balkens 9 eingesetzt wird.

Der vorgeschlagene wasserberieselte Wärmeaustau scher besitzt eine Wärmeaustauschfläche, die zweiira so groß wie bei dem bekannten ist, während die Rege lung der Spaltgröße und die Durchspülung der Spall räume ohne Unterbrechung der Arbeit des Wärmeaus tauschers und ohne Demontage desselben erfolgen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Wasserberieselter Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse, in dem Einbauten in Form von Folienblättern 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 gleichfalls ein Gitter bilden, da- durch gekennzeichnet, daB das Gitter aus den Zwischenstäben (22) auf Balken (23 und 24) befestigt und über dem Gitter aus den Tragstäben (3) angeordnet ist, wobei das eine von ihnen im Gehäuse (1) des Wärmeaustauschers unbeweglich befe- stigt ist, während das andere zur Veränderung der Spaltgröße zwischen den Tragstäben (3) und den Zwischenstäben (22) auf abgefederten Zugstangen (15) aufgehängt ist

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstäbe (22) eine elastische porige Hülle (28) zur Erzeugung von gleichmäßigen Spalten zwischen ihnen und den Tragstäben (3) besitzen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den oberen Enden der Zugstangen (15) zur Aufhängung des Gitters aus den Stäben (3 oder 22) Wellen (29) mit Exzenter (30) angeordnet sind, die die Zugstangen (15) zur Vergrößerung der Spalte zwischen den Zwischenstäben (22) und den Tragstäben (3) bis auf die Größe verschieben, die zur Durchspülung der Spalte erforderlich ist

4. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten in Gestalt einzelner Folienblätter (2) ausgeführt sind, die an den Tragstäben (3) befestigt sind.

5. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen I bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstäbe (3) hohl ausgeführt sind und unten Längsnuten (4) aufweisen, während die Ränder der Folienblätter (2) an zwei Seiten miteinander verbundene keilförmige Auflagen (5) besitzen, die in diese Nuten (4) eingeführt werden.

6. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstäbe (3) hohl ausgeführt sind und rechteckige Schlitze (37) in gleichen Abständen längs der Achse des Stabs (3) aufweisen, während der Rand des Folienblattes (2) mit L-förmigen Plattenauflagen (38) versehen ist, die in diese Schlitze eingeführt werden.

7. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Teil des TrRf«tabs (3) in gleichen Abständen längs der Achse desselben Klammern (40) zum Einbau von Folienblättern (2) in ihnen befestigt sind.

8. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragstab (3) mit Schellen (41) versehen ist, zwischen deren Spannbacken unter dem Stab (3) das Folienblatt (2) der Einbauten befestigt ist.