DE2237294A1

DE2237294A1 - Vorrichtung zum analysieren von speisewasser

Info

Publication number: DE2237294A1
Application number: DE2237294A
Authority: DE
Inventors: Edwin Arnold Houser; Bernell Wagner Schwindt
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1971-08-02
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1973-03-15
Also published as: CA948881A; IT955152B; GB1332096A; CH556028A; FR2149797A5; US3871444A; JPS4825594A

Description

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Dp. T. Haibach β Morschen 2 Kaufii?|ifstr.8,Tei.240275 2237 29 A

HECKMIT 1ITSTRUMEM)S, INO. Fullerton, California, V.St.A.

Vorrichtung zum Analysieren von Speisewasser

Die Erfindung "bezieht sich auf Einrichtungen zum Untersuchen von Wasser und "betrifft insbesondere einen in einen einzigen Mantel eingeschlossenen, mehrere Strömungswege aufweisenden Wärmetauscher, der insbesondere geeignö; ist, in Verbindung mit einer in Baueinheiten unterteilten Einrichtung zum Analysieren von Wasser verwendet zu werden, wie sie "bei Dampfkraftwerken "benutzt werden. Um große Mengen elektrischer Energie' auf wirtschaftliche Weise zu erzeugen, werden ständig größer werdende Kraftwerke gebaut, "bei denen mit ständig höher werdenden thermischen Beanspruchungen zu rechnen ist; hierbei hat die Entwicklung einen solchen Stand erreicht, daß bereits Kraftwerke gebaut werden, bei denen schon ein einziger durch eine Turbine angetriebener Stromerzeuger mit einer Leistung von über 100 Megawatt arbeitet. Der Kapitalaufwand für eine solche Anlage liegt in der Größenordnung von 4-50 bis 600 Millionen Mark» Bei vielen solchen Kraftwerken sind vier oder mehr Turbosätze der genannten Art nebeneinander angeordnet» Wegen dieser hohen Kosten und des großen Maßstabes der Energieerzeugung ist es erforderlich, diä Maschinensätze während einer möglichst langen Zeit in Betrieb zu halten, d* h., das Auftreten von Stillstandszeiten möglichst zu vermeiden, um eine maxi-

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male Rentabilität der Investitionen zu gewährleisten und ■ die Wirkung von Betriebsunterbrechungen auf das gesamte elektrische Versorgungsnetz auf ein Minimum zu verringern. Von den zahlreichen Paktoren, durch die der Betrieb eines Dampfkraftwerks beeinflußt wird, ist die einwandfreie Qualität des Speisewassers einer der wichtigsten. Wenn die Vorschriften bezüglich der Reinhaltung des Speisewassers und des Dampfes so eingehalten werden, Daß Verunreinigungen nur in einem sehr geringen Ausmaß vorhanden sind, führt dies mit Sicherheit zu einer erheblichen Verringerung des Aufwandes für die Wartung, und in manchen Fällen können diese Maßnahmen verhindern, daß sich Bedingungen einstellen, unter denen ein Kraftwerk vollständig außer Betrieb gesetzt werden muß. Ein hoher Gütegrad des Speisewassers kann nur dann ständig aufrechterhalten werden, wenn man genaue Analysen durchführt, und bei den hier in Präge kommenden niedrigen Verunreinigungsgraden können solche Analysen nur bei Proben durchgeführt werden, deren Temperatur genau geregelt und bekannt ist.

Mit anderen Worten, da sich die Reinheit von Wasser nur überwachen und regeln läßt, wenn zuerst der tatsächliche Zustand des Wassers bekannt ist, bildet eine genaue Analyse der im Wasser bzw. im Dampf enthaltenen Verunreinigungen die Basis für eine zweckmäßige Bewirtschaftung des Wassers bei einem solchen Kraftwerk. In den Wasserkreislauf eines Kraftwerks können Verunreinigungen auf drei verschiedene Weisen gelangen, und da erstens durch das dem Kreislauf zugeführte, zum Ausgleichen von Verlusten dienende Ergänzungswasser, zweitens über Undichtigkeiten, die Verbindungen mit der Atmosphäre und/oder dem Kühlwasserkreislauf herstellen, oder drittens als Folge von sich in der Anlage abspielenden Korrosionsreaktionen. Die Aufgabe der Speisewasserüberwachung besteht darin, die aus allen diesen Quellen stammenden Verunreinigungen zu messen und zu besei-

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tigen. Bei der gebräuchlichsten Messung handelt es sich um die Messung der Leitfähigkeit einer Lösung, die es ermöglicht, alle Arten von Ionen zu messen,, so daß man eine Gesamtanzeige für den Reinheitsgrad erhält. Ein weiteres Meßverfahren dient dazu, den pH-Wert zu ermitteln, der für die Verhinderung von Korrosionsvorgängen von Großer Bedeutung ist. Zu den weiteren chemischen Stoffen, die gewöhnlich ermittelt werden, gehören gelöster Sauerstoff, gelöster Wasserstoff, Kieselsäure, Hydrazin und Natriumionen. Bei manchen Anlagen können Phosphationen sowie Kupfer oder Eisen eine wichtige Rolle spielen. Weiterhin ist es möglich, den Trubungsgrad zu messen.

Um sämtliche Zusatzstoffe oder Verunreinigungen zu messen, werden verschiedene Meßgeräte und Meßverfahren "bei Proben angelwendet, die dieäer Anlage an den verschiedensten Punkten entnommen werden und sich anfänglich "bezüglich ihrer Temperatur in weiten Grenzen unterscheiden« Die Durchführung einer genauen Analyse macht es jedoch erforderlich, die meisten zu untersuchenden Proben auf eine gemeinsame "bekannte Normaltemperatur zu "bringen« Solche Analysen werden normalerweise mit Hilfe kontinuierlich arbeitender automatischer Analysatoren durchgeführt, die es ermöglichen, zahlreiche Untersuchungen an vielen Pro"ben durchzuführen, so daß eine Krafterzeugungsanlage an zahlreichen Punkten Überwacht werden kann. Ge,mäß der Erfindung ist nunmehr ein Wärmetauscher mit zahlreichen Strömungswegen geschaffen worden, der es ermöglicht, eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der sich die erforderliche Normaltemperatur der zu untersuchenden Proben im Vergleich zu "bekannten Anordnungen erhe"blich leichter erreichen läßt, o"bwohl sich die Proben sowohl "bezüglich ihrer Eintrittstemperaturen als auch ihrer Strömungsgeschwindigkeiten erheblich unterscheiden.

Die bis jetzt "bekannten automatischen Analysiereinrichtungen, die in ein Gestell eingebaut sind, das die zahlreichen

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Analysatoren für die verschiedenen Untersuchungen enthält, ferner die zugehörigen Steuer- "bzw. Regel- und Anzeigevorrichtungen, die Umschalteinrichtungen zum Zuführen von Proben von bestimmten Punkten aus zu verschiedenen Analysatoren, sowie die verschiedenen Einrichtungen zum Regeln der Temperatur und des Drucks der zu untersuchenden Proben sind im Gebrauch unnötig unhandlich, da der erste Arbeitsschritt zum Herabsetzen der Temperatur und des Drucks der Proben, deren Eintrittstemperatur zwischen etwa 74 und 593° C variiert, mit Hilfe zahlreicher einzelner Wärmetauscher durchgeführt werden muß, wobei jedem Wärmetauscher ein gesondertes Ventil zum Regeln des Kühlwasserstroms zugeordnet ist, und da diese Einrichtungen alle auf der Rückseite des Gestells angeordnet sind, das an seiner Vorderseite durch die üblichen Bedienungstafeln abgeschlossen ist. Bei dieser unzweckmäßigen Anordnung ist das Innere des Gestells zum Durchführen' von Wartungs- und Einstellarbeiten nur schlecht zugänglich, und die Einrichtung beansprucht unnötig viel Raum. Bei deii bekannten Einrichtungen, bei denen keine einzelnen, eine erste Stufe bildenden Kühler für die verschiedenen Proben vorhanden sind, entsprechen die Wärmetauscher nicht den in Frage kommenden Vorschriften der American Society for Testing and Materials, die insbesondere verlangen, daß,alle zum Weiterleiten von Proben dienenden Rohrleitungen, die mit Kühlwasser in Berührung kommen, als endlose ungeschweißte Rohre ausgeführt sein müssen. Ferner sind die bis jetzt bekannten, die erste Stufe einer Überwachungseinrichtung bildenden Wärmetauscher mit mehreren Rohrschlangen nicht so ausgebildet oder so angeordnet, daß es erforderlichenfalls möglich ist, eine einzelne Rohrschlange aus dem Wärmetauscher auszubauen, und es ist auch nicht möglich, die Kühlwasserdurchsatzmengen jedes einzelnen Strömungowegs zu regeln, um die weiter oben erwähnte Tatsache zu berücksichtigen, daß die Temperaturen der Proben am Einlaß zwischen etwa 593 und 74° C. variieren, und daß auch die Strömungsgeschwindigkeiten

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unterschiedlich, sind. Andererseits nehmen die einzelnen, als erste Stufe vorhandenen Wärmetauscher auf der Bedienungstafel viel Eaum in Anspruch, und ihr Einbau ist kostspielig.

Bei den "bis jetzt "bekannten Einrichtungen zum Überwachen von Speisewasser ist ebenso wie hei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein eine z?;eite Kühlstufe bildender zweiter Wärmeaustauscher vorhanden, dem Proben über den Auslaß des die erste Stufe bildenden Wärmetauschers zugeführt werden; hierbei ist die Temperatur dieser Proben in dem ersten Wärmetauscher auf etwa 32,2 bis 41° C gesenkt worden, und der zweite Wärmetauscher bewirkt eine weitere _ Abkühlung der Proben auf etwa 25 C, damit die ge Genauigkeit der Analysen, die mit Hilfe von dem zweiten Wärmetauscher nachgeschalteten Instrumenten durchgeführt werden, nicht dadurch beeinträchtigt wird, daß die Temperatur der Proben^ nicht bekannt ist oder schwankt. Der die zweite Stufe bildende Wärmetauscher muß natürlich anderen Anforderungen entsprechen. Zwar handelt es sich hierbei um einen Wärmetauscher mit einem offenen, nicht unter Druck stehenden, Behälter, doch ist er in den Zeichnungen als dem Stand der Technik entsprechend bezeichnet.

Gemäß der Erfindung ist nunmehr eine in Baueinheiten unterteilte Vorrichtung zum Untersuchen von Speisewasser zur Verwendung bei Dampfkraftwerken der eingangs genannten Art geschaffen worden, bei der ein einen einzigen Mantel aufweisender Wärmetauscher mit mehreren Strömungswegen auf dem oberen Teil eines Gestells angeordnet ist, das die verschiedenen, die Vorrichtung bildenden Baueinheiten oder Einschübe enthält. Zu diesen Baueinheiten gehören normalerweise eine Baueinheit zum Verringern hoher Temperaturen und Drücke, eine zweite Baueinheit, die mit niedrigen Temperaturen und Drücken arbeitet, eine dritte Baueinheit zum Umschalten von 7/asserströmen und zum Messen von Durchsatzmengen tind schließ-

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lieh eine Analysatorbaueinheit, die Einrichtungen enthält,_ mittels welcher die verschiedenen im jeweiligen Fall für notwendig gehaltenen Untersuchungen durchgeführt werden. Die Tatsache, daß der Wärmetauscher-so ausgebildet ist, daß er sich auf der Oberseite des Gestells der Vorrichtung anordnen läßt, um die zahlreichen einzelnen Wärmetauscher zu ermessen, die Ms jetzt auf der Rückseite eines solchen Ge-" stells angeordnet sind, führt zu einer erheblichen Verrinn gerung der Kosten der Vorrichtung sowie zu einer vielseitigeren Verwendbarkeit. Die Konstruktion des Wärmetauschers ist derart, daß der Wärmetauscher ohne Rücksicht auf die verschiedensten Erfordernisse jeweils in der gleichen Weise angeordnet werden kann. Zu diesen Erfordernissen gehört die Tatsache, daß sich die Probeneinlässe, die Probenauslässe und die Kühlrohrschlangen kontinuierlich durch das Kühlwasser erstrecken müssen, d, h.,"daß keine Schweißstellen oder Nähte oder anderen Verbindungen vorhanden sein dürfen. Hierzu ist zu bemerken, daß solche Schweißstellen Anlaß zum Entstehen von Undichtigkeiten geben können, so daß sich verschiedene Ströme gegenseitig verunreinigen, wenn eine Schweißstelle beschädigt wird. Um die einzelnen Ströme auf variable V/eise kühlen zu können, wobei kontinuierliche Rohre verwendet werden, sind gemäß der Erfindung neuartige Umlenkorgane in dem einzigen vorhandenen Mantel des Wärmetauschers angeordnet, der im folgenden näher beschrieben wird. Ferner ist der Wärmetauscher so aufgebaut, daß sich jede einzelne Rohrschlange ausbauen läßt, wenn dies zum Zweck der Instandsetzung oder Erneuerung notwendig wird, ohne daß Kühlwasserleitungsflansche oder andere Teile des Wärmeaustauschers beschädigt werden. Weiterhin ist jeder der einzelnen Strömungswege zum Kühlen von Proben gegenüber allen anderen Strömungswegen isoliert, und es sind getrennte Einrichtungen vorgesehen, die es ermöglichen, den Kühlwasserdurchsatz jedes Strömungswegs zu regeln, so daß eine Anpassung an die unterschiedlichen Einlaßtemperaturen und Strömungsgeschwin-

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digkeiten der verschiedenen Proben möglich, ist. Gegebenenfalls können die einzelnen Einrichtungen zum Einstellen ■■ der Durchsatzmengen -von der Außenseite des Wärmetauschermantels aus betätigt werden, so daß es möglich ist, die Durchsatzmenge während des Betriebs der Vorrichtung zu variieren, ohne daß der Wärmetauscher verlegt zu werden braucht.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 perspektivisch die Vorderseite einer Vorrichtung zum Untersuchen von Wasser, wobei man die Vorderwand der Einrichtung zum Konditionieren und Analysieren der . Proben, das zugehörige Gestell und den auf der Oberseite des Gestells·angeordneten. Wäremtauscher mit mehreren Strömungswegen erkennt; .. '

Pig» 2 in einem teilweise weggebrochen gezeichneten vergrößerten Grundriß den auch in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher mit mehreren Strömungswegen;

3 den Wärmetauscher nach Fig. 2 bei Betrachtung desselben von der Linie 3-3 in fig. 3 aus, wobei die Punkte zu erkennen sind, an denen die Durchsatzmengen sich einstellen lassen;

Fig. 4 den Wärmetauscher nach Fig. 2 bei Betrachtung desselben von der Linie 4-4 in Fig. 2 aus, wobei die Anordnung je eines Probeneinlaßrohrs und eines Probenauslaßtrohrs in dem Wannetauscher zu erkennen ist;

Fig» 5 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 5-5 in Hg. 2;

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Fig. 6 einen verkürzten Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 in einem vergrößerten, verkürzten Längsschnitt eine der Kühlrohrschlangen nach Fig..6, wobei bestimmte Teile weggebrochen bzw. auseinandergezogen dargestellt sind, um erkennbar zu machen, auf welche Weise sich Jeweils eine einzelne Rohrschlange aus dem Wärmetauscher ausbauen läßt;

Fig. ö einen Schnitt längs der Linie 8-Ö in Fig. 7;

Fig. 9 einen Teilschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 6, der eine erste Drosselanordnung erkennen läßt, die dazu dient, den Kühlwasserdurchsatz eines einzelnen Strömungswegs des Y/ärme tausche rs zu regeln;

Fig. 10 und 11 in einem Teilschnitt bzw. einer Stirnansicht eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung zum Regeln des Kühlwasserdurchsatzes;

Fig. 12 in einem Teilschnitt eine dritte Ausführungsform einer Einrichtung zum Regeln des Kühlwasserdurchsatzes;

Fig. 13 in einer teilweise weggebrochen gezeichneten perspektivischen Darstellung einen bekannten, eine zweite Stufe bildenden Wäremtauseher, wie er bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Wärmeaustausch bei niedrigen Temperaturen benutzt wird; und

Fig. 14 in einem vergrößerten Teil eines Grundrisses einen der bei der Einrichtung nach Fig. 13 vorMandenen Verschlüsse.

In Fig. 1 erkennt man in einer perspektivischen Darstellung die Vorderseite einer Vorrichtung zum Prüfen und Regeln under Eigenschaften von Speisewasser zur Verwendung bei einem Dampfkraftwerk der eingangs genannten Art bei der

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mehrere Wasser- und Dampfproben, die sich bezüglich ihrer Einlaßtemperaturen stark unterscheiden, abgekühlt werden, um amf einen gemeinsamen unteren Auslaßtemperaturbereich gebracht zu werden, so daß es möglich ist, die Proben verschiedenen Untersuchungen zu unterziehen;. Die in lig. 1 gezeigte Vorrichtung ist in· ein Gestell 10 eingebaut, das als rechteckiger kastenähnlicher Rahmen aus Stahlprofilen ausgebildet ist, welche sich von einer Grundplatte 11 aus nach oben erstrecken, um eine geschützte Zone abzugrenzen, in der sich die verschiedenen Baueinheiten der Vorrichtung unterbringen lassen. Das Gestell 10 ist anfänglich an der Oberseite und auf allen vier Seiten offen. Die Vorderseite des Gestells wird im wesentlichen vollständig durch massive Vorderwände für die einzelnen dahinteltangeordneten Baueinheiten der Vorrichtung abgeschlossen, Beispielsweise befindet sich hinter der Vorderwand 12 eine Baueinheit, bei der mit hohen Temperaturen und Drücken gearbeitet wird, hinter der Vorderwand 13 eine Baueinheit für niedrige Temperaturen und Drücke, hinter oder auf der Vorderwand-_: 14 eine Einrichtung zum Umschalten von Strömungswegen sowie Anzeigegeräte und hinter der Vorderwand 15 Einrichtungen und Geräte zum automatischen Analysieren der verschiedenen Proben.

Bei manchen Vorrichtungen ist eine weitere Vorderwand 16,vorhanden, hinter der sich eine Baueinheit zum Regeln der Temperatur befindet, bei der es sieh praktisch um eine Kühleinrichtung handelt, die dazu dient, über einen geschlossenen Kreislauf Kühlwasser mit einer konstanten Temperatur dem die zweite Stufe bildenden Wärmetauscher zuzuführen, um die Proben in der Baueinheit hinter der Vorderwand 13 genau auf die richtige niedrige Temperatur und den richtigen niedrigen Druck zu bringen. Die Einzelheiten der verschiedenen Steuer- und Regeleinrichtungen, Ventile, Meßgeräte und dergleichen, die zu der gesamten Vorrichtung ge-

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hören, werden hier nicht näher toeschrieben, da sie allgemein der vorstehend gegebenen Beschreibung entsprechen und im übrigen auf bekannte Weise ausgebildet sind.

Auf der Oberseite des Gestells 10 ist ein nach außen abgeschlossener, mit nur einem einzigen Mantel versehener Wärmetauscher 17 mit mehreren Strömungswegen angeordnet. Dieser Wärmeaustauscher weist einen einzigen zylindrischen äußeren Mantel lö auf, der auf eine noch zu erläuternde WSise an einer Stirnwand 19 befestigt ist. Mit dem anderen Ende des zylindrischen Mantels lö ist eine erste Kammer bzw. eine Wassereinlaßkammer 20 lösbar verbunden, die gleichzeitig dazu dient, das zugehörige Ende des Wärmetauschermantels lö abzuschließen. Von den in das Gestell 10 eingebauten Einrichtungen aus erstrecken sich zunächst nach oben und dann quer zu der Stirnwand 19 des Wärmetauschers mehrere paarweise angeordnete, insgesamt mit 21 bezeichnete Hohrleitungen für Wasser- und Dampfproben, Diese Paare von Probenleitungen ragen durch die Stirnwand 19 in den Wärmetauscher hinein und erstrecken sich dann durch eine zweite Kamaer 2b (Pig. 6), in dem Wärmetauscher, die auf eine noch zu beschreibende Weise an eine Wasseraustrittsleitung 22 angeschlossen ist. Ferner ist eine Wassereintrittsleitung 23 vorhanden, die mit der ersten Kammer 20 am anderen Ende des Wärmetauschers verbunden ist und dazu dien*!, dem Wärmetauscher unter Druck stehendes Kühlwasser zuzuführen, das innerhalb des Wärmetauschermantels 17 durch mehrere getrennte Strömungswege geleitet wird, um von der ersten Kammer 20 aus zu der zweiten Kammer 26 zu gelangen und den Wärmetauscher dann über den Auslaß 22 zu verlassen«

Zu jedem Paar von Wasser- und Dampfprobenleitungen gehören ein Probeneinlaßrohr und ein Probenauslaßrohr* Natürlich bilden innerhalb des Wärmetauschers die beiden Rohre jedes Paars lediglich verschiedene Teile ein und dersel-

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"ben zusammenhängenden Rohrschlange, die in dem Wärmetauscher- auf ,eine noch zu erläuternde Weise, angeordnet ist.

Gemäß Fig. 2 und 3 ragen durch die Stirnwand 46 (Pig. 6) der rechten Kammer 20 mehrere Stangen 43, an denen sich ein Griff 49 anbringen läßt,, so daß es möglich ist, die betreffende Stange mit Hilfe des Griffs zu drehen, um noch zu beschreibende Brosseleinrichtungen zu betätigen, um so die Kühlwassermenge zu variieren, die "bei jedem der. "verschiedenen Si^römungswege für die Proben in Wärmeaustauschbeziehung zu den beiden Proberohren des betreffenden Paars in dem Wärmetauscher gebracht wird, so daß es mit Hilfe nur einen Mantel aufweisenden Wärmetauschers mit mehreren Strömungswegen möglich ist, gleichzeitig mehrere Proben zu kühlen, die in "den Wärmetauscher mit sich stark unterscheidenden. Temperaturen eintreten, damit die Proben im wesentlichen auf den gleichen niedrigeren Bereich von Auslaßtemperaturen gebracht werden.

Da der Wärmetauscher auf· der Oberseite des Gestells angeordnet ist, wie es aus Fig. ί ersichtlich ist, kann die Vorderseite des Gestells durch die benötigten Vorderwände im wesentlichen vollständig abgeschlossen werden, während die verschiedenen Ventile, Abläufe, Motoren, Pumpen und dergleichen, die auf der Rückseite der Vorderwände angeordnet sind, leicht zugänglich sind. Da der auf der Oberseite des Gestells angeordnete Wärmetauscher die mit gesonderten Rohrleitungen und Ventilen ausgerüsteten einzelnen Wärmetauscher ersetzt, die bis jetzt, stehend auf der-Rückseite des Gestells angeordnet werden, ist es jetzt möglich, zu den genannten Einrichtungen Zugang über die offene-Rückseite des Gestells zu erhalten, und gleichzeitig arbeitet der erfindüngsgemäße Wärmetauscher mit einem höheren Wirkungsgrad und bei niedrigeren Kosten. Der Wärmetauscher ist mit'dem Gestell 10 durch zwei Böcke 25 verbunden, "die mit Befestigungsflanschen verschraübt werden, welche am

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Mantel 17 des Wärmetauschers ausgebildet sind, und die dann auf beliebige Weise lösbar mit dem Gestell 10 verbunden werden.

Gemäß Fig, 2 bis 6 tritt jede Wasser- oder Dampfprobe, die analysiert werden soll, in den Wärmetauscher über ein_:, Einlaßrohr 21a ein und strömt innerhalb des Kühlwassers durch eine Rohrschlange 21c, an die sich ein Rückleitungsabschnitt oder Probenauslaßrolir 21b anschließt. Somit gehören zu jedem Paar von Probenleitungen, das in Fig. 1 insgesamt mit 21 bezeichnet ist, ein Einlaßrohr 21a, ein Auslaßrohr 21b und eine Rohrschlange 21c, die sich gemäß Fig. 6 zwischen dem Einlaßrohr und dem Auslaßrohr erstreckt, wobei diese drei Abschnitte eine zusammenhängende Rohrleitung bilden. Das Kühlwasser wird in den Wärmetauscher unter Druck über den Kühlwassereinlaß 23 eingeleitet, der zu der Verteilerkammer 20 führt, woraufhin das Kühlwasser durch mehrere Leitrohre 25a, 25b usw. strömt, die sich zwischen der Verteilerkammer 20 am Einlaßende des Wärmetauschers und der zweiten Kammer bzw. der Sammelkammer 26 am Auslaßende des Wärmetauschers erstrecken.,» Nach dem Verlassen der Leitrohre entweicht das Kühlwasser über die Sammelkammer 26 und den Auslaß 22, nachdem es im Gegenstrom an der Rohrschlange 21c vorbeigeleitet worden ist.

Jede der für die Proben vorhandenen Rohrschlangen 21c ist in ein Leitrohr, z. B. das Leitrohr 25a, eingebaut, dessen Innendurchmesser den größten Querschnitt eines einzelnen Strömungswegs bestimmt, innerhalb dessen Kühlwasser im Gegenstrom in Wärmeaustauschbeziehung zu der durch die Rohrschlange 21 c strömenden Probe gebracht wird. Die Rohrschlange 21c umschließt ein inneres Leitrohr 2ba, das einen Hohlsylindcr bildet, der an beiden Enden geschlossen ist, jedoch öffnungen aufweist, die mit abdichtender Wirkung mit dem Axislaßrohr 21b verbunden sind, das sich axial durch das innere Leitrohr 26a erstreckt, um die gekühlte Probe längs der Mittelachse dor

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Rohrschlange 21c zurückzuleiten.

Das Leitrohr 25a ist ebenso wie alle übrigen ähnlichen leitrohre, von denen "bei jedem Strömungsweg des Wärmetauschers eines vorhanden ist und mit einer zugehörigen Rohrschlange zusammenarbeitet, mit Preßsitz zwischen einer ersten Abschlußplatte 27 am Einlaßende des Wärmetauschers und einer zweiten AbscILlußplatte 2b am Auslaßende des Wärmetauschers eingebaut. Die Abschlußplatte 2ö ist im Mantel 17 des Wärmetauschers auf eine noch zu erläuternde Weise unterstütz, und sie arbeitet mit der Stirnwand 19 (Fig.. 1) und dem Mantel lö zusammen, um die Auslaß- oder Sammelkammer 26 abzugrenzen. Die Abschlußplatte 27 ist.am Einlaßende des Mantels lö zwischen dem Mantel und der Einlaßoder Verteilerkammer 20 befestigt und arbeitet auf eine noch zu erläuternde Weise mit Strömungsdrosseleinrichtungen zusammen.

Gemäß Fig. 2 bis 6 tritt das Kühlwasser in den Wärmetauscher 17 über den Einlaß 23 und die Verteilerkammer 20 ein, um.dann in Form getrennter Ströme durch die einzelnen Leitrohre 25a, 25b usw. zu strömen, welche die einzelnen Strömungswege innerhalb des Wärmetauschers abgrenzen. Gemäß Fig. 3 "und 5 sind im vorliegenden Fall insgesamt zwölf solche Strömungswege vorhanden. Das aus den verschiedenen Leitrohren austretende Wasser gelangt in die Sammelkammer 16. und verläßt den Wärmetauscher über den Kühlwasserauslaß 22, nachdem es im Gegenstrom über die Rohrschlangen, z. B. die Rohrschlange 21c, hinweggeleitet worden ist. Natürlich könnte der Wärmetauscher auch eine beliebige andere, sich in vernünftigen Grenzen haltende Anzahl von jeweils einen Strömungsweg abgrenzenden Leitrohren enthalten. In der Praxis ist es üblich,-bei einem einzigen Wärmetauscher fünf, zehn, zwölf oder fünfzehn sol.che Leitrohre vorzusehen.

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Die Kammern 2(] und 26 haben im Vergleich zu den Durchtrittsquerschnitten der verschiedenen Leitrohre große Abmessungen, so daß der Widerstand, den sie dem Wasserstrom entgegensetzten, im Vergleich zum Widerstand jedes einzelnen Leitrohrs gering ist. Diese Tatsache ermöglicht es, den Kühlwasserdurchsatz jedes einzelnen Leitrohrs unabhängig zu variieren, ohne daß hierdurch der Kühlwasserdurchsatz irgendeines anderen Leitrohrs "beeinflußt wird. Mit anderen Worten, da der Eintrittswiderstand der Kammer 20 im Vergleich zu demjenigen der einzelnen Strömungswege gering ist, tritt keine Kreuzkopplung auf.

Gemäß Fig. 2 bis 6 weist die Stirnwand 19 Befestigungslöcher auf, und es sind mehrere Kopfschrauben- und Mutterbaugruppen 33 vorhanden, mittels welcher der Wärmelauschermantel lö mit der Stirnwand 19 verbunden ist. wobei die Schrauben durch einen am Ende des Mantels lö angebrachten Flansch tragen. Wenn es erforderlich geworden ist, eine einzelne Rohrschlangenbaugruppe auszuwechseln, da sich Ablagerungen gebildet haben, oder da sich die Betriebsbedingungen geändert haben, oder da sich andere Gründe hierfür ergeben haben, besteht der erste Arbeitsschritt darin, daß die Verbindungen zwischen dem Wärmetauschermantel lö und dem Gestell 10 gelöst werden, und daß dann die Schrauben 33 entfernt werden, um die Stirnwand 19 von dem Mantel Hi zu lösen. Sobald dies geschehen ist, läßt sich der Mantel 18 zurückschieben. Damit diese Arbeiten durchgeführt werden können, muß man natürlich die gesamte Vorrichtung außer Betrieb setzen und alle Teile des Wärmetauschers entleeren. Soll z. B. nur die Rohrschlange 21c ausgebaut werden, kann man gemäß Fig. b die Muttern 3b lösen. Die Abschlußplatte 27 und die Verteilerkammer 20 sind gemäß Fig. b mit einem Flansch am rechten Ende des Wärmetauschermantels lö durch mit Muttern zusammenarbeitende Schrauben 32 in der gleichen Weise verbunden, wie es bezüglich der Verbindung der Stirnwand 19 mit dem Flansch am anderen Ende des Wärmetauschers beschrie-

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ben wurde. Die Abschlußplatte 27 erstreckt sich am rechten Ende des zylindrischen Mantels 18 quer zu dessen Längsachse und ist mit einem gemäß I¹Xg. 5 zentral angeordneten Abstandhalter 30 verbunden, der die Abschlußplatte 2ö mechanisch unterstützt, welche mit einer durch den Abstandhalter ragenden Stange durch Muttern 31 verbunden ist. Die Abschlußplatte erstreckt sich auf ähnliche Weise wie die Abschlußplatte 27 am anderen Ende quer zur Längsachse des Mantels 18.

Jede der Abschlußplatten 27 und 28 weist mehrere runde Öffnungen auf, die so bemessen sind, daß sie die zugehörigen Leitrohre 25a aufnehmen können, und die in solchen Abständen über die Platten verteilt sind, daß sie einander paarweise gegenüberliegen und es möglich ist, die Leitrohre in der aus Pig. 5 und 6 ersichtlichen Weise anzuordnen. Wird der Wärmetauseher erstmalig mit Kühlwasser gefüllt, strömt das Kühlwasser zwischen den Abschlußplatten 27 und.. 28 in das Innere des Mantels 18 und auf der Außenseite der Leitrohre 25a, 25b usw., und zwar über eine Öffnung, die an einer beliebigen geeigneten Stelle in der Abschlußplatte 27 ausgebildet ist. Diese in dem Wärmetauscher vorhandene Wassermenge verbleibt im wesentlichen in Ruhe und bewirkt nur einen minimalen Wärmeaustausch. Der Mantel 18 ist an seiner Oberseite mit einer Entlüftungseinrichtung versehen, damit beim Füllen des genannten Raums mit Wasser die Luft entweichen kann und außerdem ist am unteren Teil des Mantels ein Ablauf vorhanden, damit das Wasser erforderlichenfalls abgelassen werden kann. Wie erwähnt, ist die Ivühlwas serein-, laß- oder Verteilerkammer 20 mit dem Mantel 18 durch die gleichen, mit M^ittern zusammenarbeitenden Schrauben 32 verbunden, die auch die Abschlußplatte 27 in ihrer Lage halten. Die Kühlwasserauslaßkammer 26 wird durch den Mantel 18, die Stirnwand 19 unü die Abschlußplatte 2'"> abgegrenzt, in deren Öffnungen die Auotrittsenden der Leitrohre 23a usw. eingebaut rn.nä.

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Betrachtet man den Aufbau einer einzigen Kühlschlangenbaugruppe , erkennt man in Fig. 6, daß das Einlaßrohr 2la in ein ausgebohrtes Rohranschlußstück 34 eingebaut ist, so daß es sich durch das Anschlußstück und die Stirnwand 19 erstreckt; jenseits der Stirnwand 19 ist das Einlaßrohr zu einer Rohrschlange aufgewickelt, die das zylindrische innere Leitrohr 26a (Fig. ö)innerhalb des Leitrohrs 25a umgibt. Die Kühlschlange 21c erstreckt sich über die ganze Länge des Leitrohrs 25a und is.t durch einen kleinen Zwischenraum von der Innenfläche des Leitrohrs getrennt. Die Rohrschlange 21c kann gegebenenfalls mit. Rippen versehen sein. An das rechte Ende der Rohrschlange 21c schließt sich das Probenrückleitungsrohr 21b an, das lückenlos in die Rohrschlange übergeht und sich durch das innere Leitrohr 26a nach links erstreckt. Gemäß Fig. 6 erstreckt sich das innere Leitrohr 26a auch durch die Sammelkammer 26, und es ist mit seinem linken Ende auf der Stirnwand 19 angeordnet. An der gleichen Stelle wird auch die Rückleitung 21b durch ein ausgebohrtes Anschlußstück 35 mit einer Mutter 36 unterstützt. Soll eine einzelne Rohrschlange erneuert werden, muß man die Rohre zum Ilindurchleiten der Probe außerhalb des Wärmetauschers durchtrennen, so daß die neue Rohrschlange mit den vorhandenen Rohrlei"tungen außerhalb des Wärme tausche rs verbunden werden kann, damit keine Schweißstellen in Berührung mit dem Kühlwasser kommen. Dieses Erfordernis steht in Einklang mit der Vorschrift ASTM D1192/64 der American Society for Testing Materials, die als Norm für- Vorrichtungen zum Gewinnen von Industriewasserproben und Dampfproben gilt und durch die American Standards Association genehmigt wurde.

Beim normalen Betrieb des Wärmetauschers dient das zylindrische innere Leitrohr 26a dazu, den Durchtrittsquerschnitt für den Kühlwasserstrom innerhalb des Leitrohrs 25a zu verkleinern und hierdurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassern bei einem beliebigen ^epebenen Einlaßdruck

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zu steigern. Eine "bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung, die es ermöglicht, jeweils "bei einer "bestimmten Rohrschlange die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers zu variieren, das in Wärmeaustauschheziehung zu der "betreffenden Rohrschlange in dem zugehörigen Leitrohr 25a gebracht wird, ist in Pig. 6 "bis 9 dargestellt. In die Abschlußplatte 27 ist das rechte Ende jedes Leitrohrs, z. B, des Leitrohrs 25a, mit einem Preßsitz eingebaut. Die Abschlußplätte 27 ist ihrerseits mit einer Öffnungen aufweisenden Platte 37 durch Verschweißen oder auf andere Weise starr verbunden. Die "beiden Platten 27 und 37 sind an dem Abstandhalter 30 mittels Muttern 29 "befestigt. Außerdem ist diese Baugruppe mit dem Flansch, der am rechten Ende des Y/ärmetauschermantels lö "befestigt ist, mit Hilfe von Kopfs ehr auben 32 und zugehörigen Muttern verbunden. An den Trennfugen zwischen den genannten Bauteilen sind natürlich Dichtungen vorhanden, z. B. zwei Flachdichtungen 3ö und 39, die auf entgegengesetzten Seiten der mit Öffnungen versehenen Platte 37 angeordnet sind.

Die mit Öffnungen versehene Platte 37 ist in Fig. 9 dargestellt. Gemäß Fig. 9 weist die Platte 37 zwei Öffnungen 40 und 41 auf, die so angeordnet sind, daß sie vollständig gegenüber der größeren Öffnung liegen, welche gemäß Fig, 6 durch den auf der Abschlußplatte 27 angeordneten Flansch 42 gebildet wird, von welcher das Leitrohr 25a mit seinem rechten Ende aufgenommen ist. Wenn die "beiden Öffnungen 40 und 41 nicht verdeckt wären, wurden sie Verbindungen zum Inneren des Leitrohrs 25a bilden. Der tatsächliche prozentuale Anteil der Querschnitte dieser Öffnungen, der unverdeckt "bleibt, kann durch Drehen einer Regelplatte 42a variiert werden, die auf einer Stange 43 angeordnet ist. Die Regelplatte 42a weist zwei Öffnungen 44 und 45 auf, die den gleichen Durchmesser wie die Öffnungen 40 und 41 haben

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und in der gleichen Weise angeordnet sein können. Wird die Regelplatte 42a so gedreht, daß sich die öffnungen der "beiden Paare genau decken, wird eine maximale Durchsatzmenge des Kühlwassers erzielt. Dreht man die Regelplatte 42 um die Achse der Stange 43, tritt zwischen den öffnungen der beiden Paare ein ständig zunehmender Fluchtungsfehler auf, "bis schließlich die massiven Teile der Regelplatte 42a die Öffnungen 40 und 41 vollständig verschließen, so daß der Kühlwasserstrom unterbrochen wird. Die Stange 43 ragt "durch die Stirnwand 46 der Verteilerkammer 20 und ein Lager 47 nach außen. Es kann eine äußere Halteeinrichtung 4Ö vorhanden sein, die einen abnehmbaren Griff 49 aufnehmen kann, um zu ermöglichen, daß die Hegelplatte 42a von der Außenseite des Wärmetauschers aus gedreht wird, während sich die· Vorrichtung in Betrieb befindet, so daß der Kühlwasserdurchsatz des Leitrohrs 25a variiert werden kann. Jeder einzelne der verschiedenen Strömungswege des Wärmetauschers ist mit ähnlichen Einrichtungen versehen, die es ermöglichen, die Durchsatzmenge des Kühlwassers je Zeiteinheit zu regeln. Gemäß Fig. 6 ist die drehbare Platte 42a zum Variieren der in das zugehörige Leitrohr eintretenden KühlwassermQnge in| der Einlaßkammer 20 so angeordnet, daß der an ihr auftretende Druckabfall eine Kraft erzeugt, die so gerichtet ist, daß sie bestrebt ist, die Platte in feste Anlage an der Abschlußplatte 37 zu halten.

In Fig. 10 und 11 ist eine zweite Ausflihrungsform einer Einrichtung zum Regeln des Kühlwasserdurchsatzes bei einem bestimmten Leitrohr dargestellt. Bei der hier gezeigten Anordnung ist eine einzige Öffnung 50 vorhanden, deren wirksamer Durchtrittsquerschnitt durch Drehen einer Scheibe 51 variierbar ist, die drehfest mit einer Stange 52 verbunden ist, welche in einem Lager 53 von beliebiger Konstruktion gelagert ist; das Lager 53 ist so angeordnet, daß die Stange 52 gegenüber der Mittelachse der öffnung 50 radial nach außen versetzt bzw. exzentrisch angeordnet ist. Wird

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die Scheibe 51 m die Achse der Stange 52 gedreht, wird somit der freiliegende Teil der Öffnung 50 variiert. Bei dieser Ausführungsform Kann an der Stange 52 ein Griff 54 dauerhaft befestigt sein, der auf der Außenseite des Wärmetauschermantels zugänglich ist.

-Fig. 12 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Einrichtung zum Variieren des Kühlwasserdurchsatzes "bei jedem einzelnen Strömungsweg. In diesem Fall arbeitet mit der Öffnung am rechten Ende des in die Abschlußplatte 27 eingebauten Leitrohrs 25a ein konischer Ventilkörper 60 zusammen, der durch eine Starige öl unterstützt ist und es ermöglicht, den wirksamen Eintrittsquerschnitt des Leitrohrs zu variieren. Die Stange 61 ist in einem Lager 62 gelagert und weist einen Gewindeabschnitt auf, der mit einer Gewindebohrung 64 eines Gehäuses 63 zusammenarbeitet. Das äußere Ende der Stange 31 trägt einen Griff 65 zum Drehen der Stange. Wird die Stange 61 gegenüber der Gewindebohrung 64 so gedreht, daß~ der konische Ventilkörper 60 in die Öffnung am benachbarten Ende des Leitrohrs25a eintritt, verringert sich die in das Leitrohr je Zeiteinheit eintretende Kühlwassermenge entsprechend. Der größte Durchmesser des konischen Ventilkörpers ist so gewählt, daß die Öffnung des Leitrohrs 25a vollständig geschlossen werden kann. Wird die Stange 61 so gedreht, daß der Ventilkörper 60 zurückgezogen wird, wird die Öffnung am Ende des Leitrohrs ständig weiter freigegeben, so daß sich der Kühlwasserdurchsatz entsprechend vergrößert. Gegebenenfalls kann das Gehäuse 63 an seinem äußeren Ende offen und mit einer Schraubkappe versehen sein, so daß die Stange 61 innerhalb des Gehäuses endet; in diesem Fall iot das freie Ende der Stange mit einem Schlitz zum Aufnehmen eines Schraubenziehers versehen, damit die Stange verstellt werden kann.

allen beschriebenen Ausführungsformen läßt sich der Kühlwa3serdurch3atz bei jedem einzelnen Leitrohr stufenlos variieren. Da jeder der durch die* Leitrolire abgegrenzte, einen

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Wärmeaustausch ermöglichende Strömung3weg durch die Leiterohre gegenüber allen anderen Strömungswegen isoliert,i ist es möglich, den Kühlwasserdurchsatz jedes Leitrohrs erforderlichen Kühlleistung anzupassen, die durch die Ein·» laßtemperatur -und die Strömungsgeschwindigkeit der der "be·· treffenden Rohrschlange zugeführten Probe bestimmt wird, ohne daß hierdurch die zwar ähnlichen, jedoch zahlenmäßig unterschiedlichen Kühlleistungjiwerte der benachbarten Strö·· mungswege beeinflußt werden. Die Vorrichtung muß der Ford©·· rung entsprechen, daß die Proben, die in Wärmeaustauschbe· Ziehung mit Kühlwasser gebracht werden, das in den Wärmetauscher mit einer Temperatur von 32,2 C eintritt, den Wärmetauscher mit einer Auslaßtemperatur verlassen müssen, die im Bereich von 32,2 bis 41 C liegen. Wenn diese Förde·· rung bei Proben erfüllt werden soll, deren Einlaßtemperaturen von etwa 74 bis 593 C variieren können, wobei außerdem unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten auftreten können, erkennt man, daß der Möglichkeit, die Kühlwasserdurchsatzmengen einzeln einzustellen, eine ausschlaggebende Bedeutung zukommt. Erforderlichenfalls ist es ferner möglich, zwei Kühlschlangen dadurch in Reihe zu schalten, daß man auf eine nicht näher zu erläuternde Weise entsprechende Rohrver·- bindungen auf der Außenseite des Wärmetauschers vorsieht. Ztt der guten R_egelbarkeit der Kühlwasserdurchsatzmengen trägt die Tatsache bei, daß der Wärmetauscher mit seinen an beiden Enden vorhandenen Kammern einem Innendruck ausgesetzt ist, und daß innerhalb jedes Leitrohrs ein zylindrisches inneres Leitrohr angeordnet ist, um den Durchtritt3querschnitt zu verkleinern.

In Fig. 13 ist ein auf bekannte Weise ausgebildeter, eine zweite Stufe bildender, mit niedrigen Temperaturen arbeitender Wärmetauscher dargestellt, der nicht die vorstehend beschriebenen Merkmale aufweist und den genannten Anforderungen nicht entspricht. Diesem Wärmetauscher werden Proben zugeführt, deren Temperatur mit Hilfe des vorstehend

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beschriebenen Wärme tausche rs abgesetzt worden ist. Wie erwähnt, liegt die Temperatur der Proben dann im Bereich von 32,2 Ms 41° C In diesem zweiten Wärmetauscher wird die Temperatur der Proben weiter auf 25 C gesenkt; zu diesem Zweck wird ein Wärmeaustausch zwischen den Proben und Wasser herbeigeführt, das in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, zu dem eine Kühleinrichtung gehört, die gemäß Fig. 1 hinter der Vorderwand 16 angeordnet ist und dazu dient, das Kühlwasser auf einer Temperatur von 23,9 C zu halten. Dieser die zweite Stufe bildende Wärmetauscher, der auch bereits bei den schon bekannten Vorrichtungen benutzt wird, wird in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Voriiehtung'als Bestandteil bekannter Art verwendet.

In der Praxis wird der bekannte Wärmetauscher nach Fig. 13 auch als "mit Leitrohren" versehenes Bad" bezeichnet. Zu dem Wärmetauscher gehört ein einfacher rechteckiger Behälter 60 mit einem Zwischenboden 61, der eine Grundplatte bildet und in einem Abstand von einigen Zentimetern über dem Boden des' Behälters angeordnet ist. An der Platte 61 sind mehrere dickwandige Rohre 62 aus Polyvinylchlorid befestigt, die nach oben ragen und einige Zentimeter unter dem oberen Band des Bades enden, Die Rohre 62 sind oben und unten offen, so daß sie zusammen mit der Platte 61 eine Leitrohranordnung bilden, die dazu dient, das in den unteren Teil des Bades über einen temperaturgeregelten Wassereinlaß.63 eintretende Kühlwasser zu verteilen. Das von der Kühleinrichtung kommende Kühlwasser wird dem Einlaß 63 über eine Rohrleitung zugeführt und strömt durch die Leitrohre nach oben, um die Wirkung einer Quelle nachzuahmen. Somit handelt es sich hierbei nicht um eine unter Druck stehende Einrichtung, sondern umeinen Wärmetauscher, der am oberen Ende offen und mit der Atmosphäre verbunden ist.

In jedem der Leitrohre 62 ist für die betreffende Probe eine Rohrschlange 64 aus nichtrostendem Stahl angeordnet, die

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so angeschlossen ist, daß das Kühlwasser allgemein im Gegenstrom zu der Probe strömt. Der in Pig. 14 dargeatellte ver- ·■ größerte Grundriß eines Teils des bekannten Wärmetauschers nach Pig. 13 zeigt einen Probeneinlaß 65; der Probenauslaß erstreckt sich längs der Mittelachse der Rohrschlange 64 und erecheint in Pig. 14 bei 66. Der Probeneinlaß 65 ist natürlich an den die erste Stufe bildenden Wärmetauscher angeschlossen und der Probenauslaß 66 ist mit dem zugehörigen Analysator verbunden. ^f ,

Wie in Pig. 14 im einzelnen gezeigt, ist ferner am ren Ende bzw. dem Kühlmittelauslaß jedes Leitrohrs eine schlußeinrichtung angeordnet, so daß der Külfilmitteldurchsatz' für jede Rohrschlange unabhängig eingestellt werden kann. Der Verschluß ist am Kühlmittelauslaß der nicht,unter Druck stehenden Einrichtung angeordnet und weist zwei verschiebbare Ver-

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schlußteile 67 und 6ü auf, die verstellbar sind, da sie durch Schrauben 69 und 70 in ihrer Lage gehalten werden, die mit ♦ Schlitzen der Verschlußteile zusammenarbeiten. Sobald den Lejitrohren eine Menge des Kühlmittels zugeführt worden ist, die, j ausreicht, um die Leitrohre zu füllen, läuft das Kühlmittel* an den offenen oberen Enden über und sammelt sich in dem Be-* hälter 60 auf der Außenseite der Leitrohre. Von dort aus ö das Kühlmittel über einen in eine Seitenwand des Behälters eingebauten Anschluß 71 zu der gekühlten Einrichtung zum Regelnder Temperatur des Kühlmittels zurückgeleitet. Zusätzlich können Standhöhenmeßventile 72 vorhanden sein. Bei der Vorrich-· tung nach Pig. 1 ist das Bad mit den Leitrohren in dem Ge- , stell 10 hinter der Vorderwand 13 angeordnet. Bei dieser Anordnung benötigt man nur kurze Rohrleitungen, die sich von dem die erste Stufe bildenden Wärmetauscher 17 aus zu dem Bad und von diesem au3 zu den Analysatoren hinter der Vorderwand_> 15 erstrecken. Diese kurzen Rohrleitungen und die sehr genaue und wirksame Temperaturregelung gewährleisten, daß die Meßinstrumente schnell und genau ansprechen, wie ea erforderlich

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ist, um eine maximale Leistung der Vorrichtung zu erzielen, obwohl sich die Wasser- und Dampf proben, die dem Wärmetauscher 17 mit nur einem Mantel und mehreren Strömungswegen zugeführt werden, "bezüglich ihrer Einlaßtemperaturen und
Strömungsgeschwindigkeiten in weiten Grenzen unterscheiden.

Ansprüche;

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Analysieren von Speisewasser zur Ve~rwendung bei;einem Dampfkraftwerk, wobei die Vorrichtung dazu dient, mehrere ihr unter verschiednen Einlaßtemperaturen zugeführte Wasser- und Dampfproben auf einen gemeinsamen niedrigeren Temperaturbereich abzukühlen, so daß an den Proben mehrere getrennte Analysen durchführbar sind, g'-e kennzeichnet, durch ein Gestell (lO) mit mehreren Apparaturbaueinheiten, zu denen mindestens eine erste, mit hoher Temperatur und hohem Druck arbeitende Baueinheit, eine mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck arbeitende zweite Baueinheit, eine flritte Baueinheit zum Umschalten von Strömungen und zum Messen von Durchsatzmengen sowie eine Analysatorbaueinheit gehören, welch letztere Einrichtungen zum Durchführen der verschiedenen Analysen enthält, wobei das Gestell eine rechteckige rahmenähnliche Konstruktion bildet, auf deren Vorderseite Vorderwände (12 bis 16) angeordnet ist, während das'Gestell auf der .Rückseite und an seinen Enden offen ist, damit die verschiedenen Appäraturbaueinheiten zugänglich sind, einen einzigen, mit einem geschlossenen Mantel (lü) versehenen Wärmetauscher (17) mit mehreren Strömungswegen, der auf der Oberseite des Gestells angeordnet ist und einen nach außen abgeschlossenen Strömungsweg für ein durch ihn hindurchzuleitendes, unter Druck stehendes Kühlmittelbesitzt, einen einzigen Kühlmitteleinlaß (23) und einen einzigen Kühlmittelauslaß (22), die beide mit dem Inneren des Mantels verbunden sind, mehrere Paare von zum Weiterleiten von Wasser- und Dampfproben dienenden Rohren (21), die sich von den in das Gestell eingebauten Apparaturbaueinheiten aus durch ein Ende des Wärmetauschers und in diesen hinein erstrecken, wobei ein Rohr jedes Paars ein Probeneinlaßrohr (21a) bildet, während das andere Rohr ein Probenauslaßrohr (21b) bildet, und wobei die Rohre jedes

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Paars so miteinander vereinigt sind, daß sie in dem Wärmetauscher einen kontinuierlichen Strömungsweg für die "betreffende Pro"be "bilden, sowie durch dem Wärmetauscher zugeordnete Einrichtungen, die es ermöglichen, "bei jedem der durch ein Paar von Rohren gebildeten Probenströmungsweg in dem Wärmetauseher unabhängig die Durchsatzmenge des unter Druck stehenden Kühlmittels zu variieren, das in Wärmeaustausch-"beziehung mit dem "betreffenden Strömungsweg gebracht wird, so daß der nur einen Mantel und mehrere Strömungswege aufweisende Wärmetauscher gleichzeitig Proben abkühlt, die in den Wärmetausc her mit sich stark unterscheidenden Einlaßtemperaturen eintreten, um sämtlich auf Temperaturen abgekühlt zu werden, die in einem tieferen Auslaßtemperaturbereich liegen.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (21a, 21b, 21c) jedes Paars von in dem Wärmetauscher angeordneten Rohren (21) zum· Weiterleiten von Proben als zusammenhängende, keine Schweißstellen aufweisende Rohre ausgebildet sind, und daß sich der Wärmetauscher (17) teilweise zerlegen läßt, um das Entnehmen der Abschnitte eines beliebigen Paars von in dem Wärmetauscher angeordneten Rohren zum Weiterleiten von Proben zu ermöglichen.

3. Wärmetauscher mit einem einzigen Mantel und mehreren Strömungswegen zur Verwendung bei einer Vorrichtung, zum Analysieren von Speisewasser bei einem Dampfkraftwerk, bei der Wasser- und Dampfproben die sich auf sich stark unterscheidenden Einlaßtemperatüren befinden, auf eine gemeinsame niedrigere Auslaßtemperatur abgekühlt werden müssen, um die Durchführung verschiedener getrennter Analysen zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher einen geschlossenen Mantel (Ίο) aufweist, ferner eine an einem Ende des Mantels angeordnete erste Kammer (20) mit einem mit ihr verbundenen Kühlwassereinlaß

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(23), eine am anderen Ende des Mantels angeordnete zweite' Kammer (26) mit einem mit ihr verbundenen Kühlwasserauslaß (22), wobei die erste und die zweite Kammer an den voneinander angewandten Enden des Mantels in einem Abstand voneinander und einander gegenüber angeordnet sind, mehrere in dem Wärmetauschermantel angeordnete und zwischen der ersten und der zweiten Kammer herausnehmbar eingebaute hohle, zylindrische Leitrohre (25a, 25b), von denen jedes in Verbindung mit den beiden Kammern steht, so daß jedes Leitrohr die äußere begrenzung eines gesonderten Wasserströmungswegs zwischen den beiden Kammern.bildet, Einrichtungen (34, 35), die es ermöglichen, in jedes der Leitrohre eine Rohrschlange (21c4 zum Aufnehmen einer Probe lösbar einzubauen, wobei zu jeder Rohrschlange ein Probeneinlaßtrohr (21a) und ein Probenauslaßrohr (21b) gehören, die mit der Rohrschlange zusammenhängen und beide aus nur einem Ende des zugehörigen Leitrohrs herausragen, sich durch eine der Kammern (26) erstrekken und aus einem Ende des Wärmetauschers (17) herausragen, sowie gesonderte Einrichtungen, die jedem der Leitrohre zugeordnet sind und dazu dienen, die durch das betreffende Leitrohr strömende Kühlwassermenge unabhängig vom Kühlwasserdurchsatz jedes anderen Leitrohrs zu regeln.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Kühlwasser der ersten Kammer (20) unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck zugeführt wird, daß die Probeneinlaßrohre (21a) und die Probenauslaßrohre (21b) durch die zweite Kammer (26) ragen, und daß die Einrichtungen zum Regeln der Kühlwasserdurchsatzmenge verstellbare Drosseln aufweisen, von denen je eine dem in Verbindung mit der ersten Kammer stehenden Einlaß jedes Leitrohrs (25a) zugeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrschlange (21c) jeder Rohrleitung zum Aufnehmen einer Probe ein geschlossenes inneres

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hohles, zylindrisches leitrohr (26a) umgibt, das gleichachsig mit dem zugehörigen Leitrohr (25a) angeordnet ist und dazu dient, den Durchtrittsquerschnitt für das durch das Leitrohr strömende Kühlwasser zu verkleinern, um seine Strömungsgeschwindigkeit "bei einem gegebenen Druck zu erhöhen.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der geschlossenen inneren zylindrischen Leitrohre (26a) aus dem zugehörigen Leitrohr (25a) herausragt und sich durch die zweite Kammer (26) erstreckt, und daß sich die Pro"benauslaßrohre (21Td) in axialer Richtung über die ganze- Länge der zugehörigen geschlossenen inneren zylindrischen Leitrohre erstrecken.

7. Wärmetauscher mit einem einzigen geschlossenen Mantel und mehreren Strömungswegen, "bei dem es möglich ist, jedem der getrennten Strömungswege zum Bewirken eines Wärmeaustausches eine individuell regelbare Kühlmittelmenge zum Abkühlen der ' "betreffenden Probe zuzuführen, · gekennzeichnet durch einen langgestreckten Wärmetauschermantel (lö) mit einer ersten Abschlußplatte (27) an einem ersten Ende und einer gegenüber dem zweiten Ende nach innen versetzten zweiten Abschlußplatte (2ö), eine mit dem ersten Ende des Wäremtauschermantels lösbar verbundene erste Kammer (20) mit einem mit ihr verbundenen Kühlwassereinlaß (23), eine mit dem Mantel an seinem zweiten Ende lösbar verbundene Stirnwand (19), die zusammen mit der zweiten Abschlußplatte im zweiten Ende des Mantels eine zweite Kammer (26) abgrenzt, mit der ein Kühlwasserauslaß (22) verbunden ist, mehrere in jeder der Abschlußplatten ausgebildete Öffnungen, mehrere hohlzylindrische Leitrohre (25a), die sich in dem Wärmetauschermantel zwischen den Abschlußplatten erstrecken und in die eiste und die zweite Abschlußplatte lösbar eingebaut sind, wobei jedes Leitrohr -mit je einer Öffnung jeder Abschlußplatte zusammenarbeitet, so daß jedes Leitrohr die äußere Begrenzung eines gesonderten,. aich zwischen den beiden Kammern erstreckenden

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- 2a -

Kühlmittelströmungsweg bildet, auf der Stirnwand angeordnete Einrichtungen (34, 35), die es ermöglichen, mehrere Rohrschlangen (21c) zum Aufnehmen von Proben lösbar zu befestigen, wobei sich jede Rohrschlange in eine der Leitrohre hinein erstreckt, und wobei zu jeder Rohrschlange ein Frobeiaeinlaßrohr (21a) und ein Probenauslaßfohr (21b) gehören, die mit der Rohrschlange lückenlos vereinigt sind, beide aus dem zugehörigen Leitrohr herausragen, sich durch die zweite Kammer erstrecken und durch die Stirnwand aus dem Wärmetauscher herausragen, wobei sich jede Rohrschlange einzeln aus dem Wärmetauscher ausbauen läßt, indem man die erste Kammer und den Wärmetauschermantel von der Stirnwand trennt, das Leitrohr von der auszubauenden Rohrschlange abzieht und die Rohrschlange von der Stirnwand trennt, sowie durch gesonderte Einrichtungen, die jedem der Leitrohre zugeordnet sind und dazu dienen, den Kühlwasserdurchsatz des betreffenden Leitrohrs unabhängig vom Kühlwasserdurch3atz jedes anderen Leitrohrs zu regeln.

ö. Wärmetauscher mit einem einzigen Mantel und mehreren Strömungswegen, bei dem .jedem zum Bewirken eines Wärmeaustausches dienenden Strömungsweg der Kühlmitteldurchsatz unabhängig zumeßbar ist, gekennzeichnet durch einen Wärmetauschermantel (lö), eine an einem Ende des Mantels angeordnete erste Kammer (20) mit einem mit ihr verbundenen Kühlmitteleinlaß (23), eine am anderen Ende des Mantels angeordnete zweite Kammer (26) mit einem mit ihr verbundenen Kühlmittelauslaß (22)_t mehrere in dem Wärmetauschermantel angeordnete, sich zwischen äer ersten und der zweiten Kammer erstreckende hohlzylindrische Leitrohre (25a), von denen jedes in Verbindung mit beiden Kammern steht, so daß jedes Leitrohr die äußere Begrenzung eines gesonderten Kühlmittelströmungswegs zwischen den beiden Kammern bildet, Rohrschlangen (21c ) zum Aufnehmen von abzukühlenden Proben, von denen je eine in jedem der Leitrohre angeordnet ist und ein Probeneinlaßrohr (21a) und ein Probenauslaßrohr (21b)

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aufweist, die beide mit der Rohrschlange lückenlos vereinigt sind, beide aus nur einem Ende des Leitrohrs herausragen und sich durch eine der Kammern aus einem Ende des Wäremtauschers (17) heraus erstrecken, sowie durch den verschiedenen Leitrohren zugeordnete getrennte Einrichtungen, die es ermöglichen, den Kühlmitteldurchsatz eines jedes einzelnen Leitrohrs unabhängig vom Kühlmitteldurchsatz jedes anderen Leitrohrs zu regeln.

9. Wärmetauscher nach Ansprtich ö, dadurch gekennzeichnet , daß jede Einrichtung zum Regeln des Kühlmitteldurchsatzes zwei erste Öffnungen (40, 41) am Kühlmit- " teleinlaß des "betreffenden Leitrohrs (25a) aufweist, ferner eine Regelplatte (42a), die drehfest mit einer Stange (43) verbunden ist, welche sich durch die erste Kammer (20) erstreckt und auf dem ztigehörigen Ende des Wärmetauschers (17) herausragt und zwei zweite Öffnungen (44, 45) aufweist, die durch Drehen der Regelplatte in eine "bestimmte Winkelstellung vollständig auf die beiden ersten Öffnungen ausrichfbar sind, um einen maximalen Kühlmitteldurchsatz zu ermöglichen, und. die sich bei einer anderen Y/inkelsteilung dor Regelplatte vollständig außer Pluchtung mit den beiden ersten Öffnungen bringen lassen, um den Kühlmittelstrom zu unterbrechen, sowie eine auf der Außenseite des Wärmetauschers angeordnete Einrichtung (49) zum Drehen der Stange.

10. Wärmetauscher nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Einrichtungen zum Regeln des Kühlmitteldurchsatzes eine einzige Öffnung (50) am Kühlmitteleinlaß des betreffenden Leitrohrs (25a) aufweist, ferner eine Scheibe (51), die drehfest mit einer Stange (52) verbunden ist, welche sich durch die erste Kammer (20) erstreckt und aus dem Wärmetauscher (17) herausragt, wobei die Stange und.die Scheibe relativ zueinander so angeordnet sind, daß die Scheibe die Öffnung bei mindestens einer Winkelstellung der Scheibe vollständig verdeckt, sowie eine

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auf der Außenseite des Wärmetauschers angeordnete Einrichtung (54) zum Drehen'der Stange.

11. . Wärmetauscher nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet , daß jede Einrichtung zum Hegeln des Kühlmitteldurchsatzes eine einzige Öffnung am Kühlmittel-' einlaß des betreffenden Leitrohrs (25a) aufweist, ferner einen konischen Ventilkörper (bO), der drehbar und axial bewegbar gelagert ist, um in das Leitrohr hinein und aus -ihm heraus bewegbar zu sein, so daß es mit Hilfe des Ventilkörpers möglich ist, den Spülmitteleinlaß des Leitrohrs vollständig zu schließen, wenn der Ventilkörper vollstän<32.g in Eingriff mit dem Leitrohr gebracht wird, sowie eine auf der Außenseite des Wärmetauschers angeordnete Einrichtung (öl, b5) zum Drehen und Vorschieben bzw. Zurückziehen des Ventilkörpers.

12. Wärmetauscher nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rohrschlange (21c) einer Rohrleitung zum Aufnehmen einer Probe ein geschlossenes inneres hohlzylindrisches Leitrohr (26a) umgibt, das gleichachsig mit dem äußeren Leitrohr (25a) angeordnet ist und dazu dient, den inneren Durchtrittsquerschnitt für das durch das Leitrohr strömende Kühlmittel zu verkleinern, um die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels bei einem gegebenen Druck zu erhöhen, und daß die Einrichtungen zum Regeln des Kühlmitteldurchsatzes verstellbare Drosseln aufweisen, die jeweils am Kühlmitteleinlaß jedes Leitrohrs angeordnet sind.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Einrichtungen zum Regeln des Kühlmitteldurchsatzes von der Außenseite des Wärmetauschermantels aus unabhängig einstellbar ist.

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14. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede der üohrschlangen einzeln aus dem Wärmetauschermantel ausbauen läßt.

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