DE2311563A1

DE2311563A1 - Doppelrohr-kuehler oder -erhitzer fuer zaehfluessige produkte

Info

Publication number: DE2311563A1
Application number: DE19732311563
Authority: DE
Inventors: Oswald Hauser; Walter Stichs
Original assignee: SCHMIDT KG KUEHLERWERK
Current assignee: SCHMIDT KG KUEHLERWERK
Priority date: 1973-03-08
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1974-09-12

Description

DoppeIrohrkühler- oder -Erhitzer für zähflüssige Produkte Die Erfindung betrifft einen Doppelrohr-Kühler oder-Erhitzer für zähflüssige Produktu, mit einem das Produkt leitenden, mindestens einen geraden Abschnitt aufweisenden Innenrohr, das .ait einem es umgebenden i.ußenraantel einen Durchflu3raum für ^ine Kühl- bzw. Heizflüssigkeit bildet.

Bei den bekannten Wärme iustauschern.dieser Art werden Fruchtmaischen gleichmäßig durch das Innenrohr gedrückt, ohne daß eine Durchmischung stattfindet, welche die Wärmedurchgangszahl vergrößern würde. Man hat beiFruchtmaischen bisher deshalb auf Mischelemente handelsüblicher Bauart verzichtet, weil diese Stage oder Streben aufweisen, an denen die Stiele und Kämme der FrucHmaischen hängen bleiben würden, so daß es zur Virstop fur g des Innenrohres 'täne. Dies kann sogar bei entrapjten B-iereni aischen der Fall sein, weil auch diese gelegentlich noch Stiele und Kämme enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer für zähflüssige Produkte zu schaffen, der infolge der Vermischung des Produktes während des WärmeaustauschVorganges einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist, dabei aber nicht der Gefahr ausgesetzt ist, durch Verstopfung des Innenrohres auszufallen, wenn es sich bei dem Produkt um Frucftmaische handelt.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in mindestens einem der geraden Abschnitte des Innenrohres ein Umkehrelement angeordnet ist, das im wesentlichen die Gestalt eines schiefen Höh !kegelstumpf es hat, dessen Mantel zu einem zusammenhängenden Teil durchgehend entfernt ist, daß die Querschnittsfläche an der Basis ungefähr so groß ist wie die Querschnittsfläche des geraden Abschnittes und daß das verjüngte . Ende außermittig neben der Wandung des Innenrohres angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Umkehrelement bev/irkt eine Umkehrung des Produktstromes in dem Sinne, daß -sehr vereinfacht ausgedrückt- der gekühlte oder erhitzte Außenmantel des Produktstromes nach innen gekehrt wird, so daß der noch heißere bzw.

kältere Kern des Produkt-

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Stromes nach außen an die gekühlte bzw. beheizte Wandung des Innenrohres geleitet wird. Durch diese Umkehrung wird die Wärmedurchgangszahl und damit die Leistung wesentlich angehoben. Außerdem wird eine Unterkühlung bzw. überhitzung des Produktes vermieden. Die besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Umkehrelementes verhindert es dabei, daß es durch unerwünschte Produktbeimengungen zu einer Verstopfung des Innenrohres kommt.

Vorteilhafterweise wird die Zahl der Umkehrelerneηte gleich der "Anzahl der geraden Abschnitte des Innenrohres gewählt.

Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer mit je zwei gerade Abschnitte miteinander verbindenden, halbkreisförmig gebogenen Abschnitten des Innenrohres, die an die beiden geraden Abschnitte angeschraubt sind, sind bekannt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzers dieser Art ist vorgesehen, daß das in den einen geraden Abschnitt gesteckte Umkehrelement an seiner Basis mit einem nahezu ringförmigen Außenflansch mit kreisförmiger Außenkante versehen ist, welcher unter Einfügung eines Dichtungsringes zwischen dem einen geraden Abschnitt und dem ihm zugeordneten Ende des halbkreisförmig gebogenen Abschnittes eingeklemmt ist, und daß zum Längenausgleich zwischen dem anderen geraden Abschnitt und dem ihm zugeordneten Ende des halbkreisförmig gebogenen Abschnittes ein etwas stärkerer Dichtungsring eingeklemmt ist. Diese Ausgestaltung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer der genannten Art, die ohne Umkehrelernente geliefert wurden, nachträglich mit solchen zu versehen. Dazu muß lediglich der gebogene Abschnitt des Innenrohres abgeschraubt, ein Umkehrelement in den einen geraden Abschnitt des Innenrohres gesteckt und der gebogene Abschnitt unter Einfügung der beiden Dichtungsringe wieder angeschraubt werden.

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Im' folgenden ist die Erfindung anhand einer durch die Zeichnung dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelrohr-Kühlers oder -Erhitzers im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 verschiedene Seitenansichten des Umkehrelementes der Ausfuhrungsform;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Umkehrelement; Fig. 4 eine Abwicklung des Umkehrelementes; Fig. 5 eine äbge- u£c unterbrochen dargestellte Seitenansicht der Ausführungsform und

Fig. 6 eine auseinandergezogen dargestellte Seitenansicht einer Einzelheit der Ausführungsform.

Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelrohr-Kühlers oder -Erhitzers weist ein aus drei geraden Abschnitten 2 und zwei mit den geraden Abschnitten verschraubten,halbkreisförmig gebogenen Abschnitten 4 gebildetes Innenrohr 6 in S-Form und einen mehrteiligen Außenmantel 8 auf, der nur die geraden Abschnitte 2 des Innenrohres 6 umgibt und mit diesem einen Durchflußraum 7 für eine Kühl- bzw. Heizflüssigkeit bildet, die meist in Form von Kühlwasser bzw. Dampf über einen Anschlußstutzen 10 in den Durchflußraum 7 eintritt und über einen Krümmer 12 in Form von Heißwasser bzw. Kondensat austritt. Das zu kühlende bzw. zu erhitzende zähflüssige Produkt strömt in den geraden Abschnitten 2 des Innenrohres 6 im Gegenstrom zur Kühl- bzw. Heizflüssigkeit.

Zwei gleich ausgebildete, im einzelnen aus den Fig. 1 bis 4 ersichtliche Umkehrelemente 14 sind an den beiden Stellen in das Innenrohr 6 eingesetzt, an denen die halbkreisförmig gebogenen Abschnitte 4 in Stromrichtung gesehen in gerade Abschnitte 2 übergehen. Jedes Umkehrelement 14 hat im wesentlichen die Gestalt eines schiefen Hohlkegel-

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stumpfes, dessen Mantel zu einem zusammenhängenden Teil durchgehend entfernt ist, wobei die schwach elliptische Quarschnittsfläclie F an der Basis ungefähr so groß ist wie die Querschnittsfläche der geraden Abschnitte 2 und das verjüngte Ende außermittig neben der Wandung des Innenrohres 6 angeordnet ist. Die Basisquerschnittsfläche F wird zu nicht ganz zwei Dritteln vom schv.-ach elliptischen Rand R des Umkehrelementes gesäumt. Der Restmantel 16 ist von einer mit der Kegelachse 18 in einer Ebene liegenden, nahezu senkrecht zur Basisquerschnittsfläche F stehenden geraden Kante 20 und einer mit dieser am verjüngten Ende eine ungefähr rechtwinklige Ecke E bildende, in der Abwicklung gemäß Fig. 4 eine einfach geknickte Gerade mit einem langen und einem kurzen Abschnitt 22 bzw. 24 darstellenden windschiefen, längs einer Raumkurve gekrümmten Kante 26 begrenzt. Der kurze Abschnitt 24 dieser Kante ist annähernd

■ - im wesentlichen

längs eines Viertelkreisbogens gekrümmt, welcher/xn der parallel zur Basisquerschnittsfläche F angeordneten kleinsten Querschnittsfläche am verjüngten Ende liegt. Die mit der Kegelachse 18, welche mit der Normalen N der Basisquerschnittsfläche F einen Winkel von 6° bildet, in einer Ebene liegende gerade Kante 20 des Restmantels 16 schließt mit der Kegelachse 18 einen nur 2 betragenden Winkel ein. Wie Fig. 4 zeigt, weist die Abwicklung des Restmantels 16 eine Kante 28 auf, die infolge der Neigung der Kegelachse 18 gegen die Normale N der Basisquerschnittsfläche F von der Kreisform abweicht.

Die Umkehrelemente 14 sind zu ihrer erleichterten Befestigung am Innenrohr 6 an ihrer Basis mit einem angeschweißten, nahezu ringförmigen Außenflansch 30 mit kreisförmiger Außenkante 32 versehen. Die jedem gebogenen Abschnitt 4 des Innenrohres 6 zugeordneten Enden zweier gerader Abschnitte 2 sind mit einer Kupplungshälfte 34 versehen, die ein Außengewinde 36 und in einer Vertiefung einen Dichtungsring 38 aufweist. Dementsprechend sind die den Kupplungshälften 34 gegenüberstehenden Enden des gebogenen Abschnittes 4 mit komplementären

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Kupplungshälften 40 versehen, die ein Innengev/inde 42 aufweisen. Beim Einbau eines Umkehrelementes 14 wird dessen Außanflansch 30 zwischan dem Dichtungsring 38 einer Kupplungshälfte 34 und einem Dichtungsring 44 angeordnet, der sich in der komplementären Kupplungshalfte 40 befindet. Anschließend werden die beiden Kupplungshälften miteinander verschraubt. Die beiden anderen Kupplungshälften 34 und 40 werden unter Einfügung eines dem Längenausgleich dienenden Dichtungsringes 46 miteinander verschraubt, dessen Dicke etwas größer ist als die Gesamtdicke des Außenflansches 30 und des Dichtungsringes 44.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Doppelrohr-Kühlers oder -Erhitzers ist folgende:

Der im ersten geraden Abschnitt 2 hauptsächlich außen gekühlte bzw. erhitzte, noch laminare Produktionsstrom wird dann, wenn dieser den ersten gebogenen Abschnitt 4 passiert hat, vom ersten Umkehrelement 14 in Turbulenz versetzt, so daß eine Vermischung der bereits gekühlten bzw. erhitzten Bereiche des Außenmantels des Produkstromes mit den noch heißen bzw. kalten Bereichen des Kernes des Produktstromes stattfindet. Wegen der Zähigkeit des Produktes nimmt die Turbulenz rasch ab, so daß das Produkt das zweite Umkehrelement 14 in laminarer Strömung erreicht. An dieser nächsten Umkehrstelle wiederholt sich der geschilderte Vorgang.

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Claims

ANSPRÜCHE

I)) Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer für zähflüssige Produkte, mit einem das Produkt leitenden, mindestens einen geraden Abschnitt aufweisenden Innenrohr, das mit einem es umgebenden Außenmantel einen Durchflußraum für eine Kühl- bzv;. Heizflüssigkeit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der geraden Abschnitte (2) des Innenrohres (6) ein Umkehrelement (14) angeordnet ist, das im wesentlichen die Gestalt eines schiefen Hohlkegelstumpfes hat, dessen Mantel zu einem zusammenhängenden Teil durchgehend entfernt ist, daß die Querschnittsfläche (F) an der Basis ungefähr so groß ist wie die Querschnittsfläche des geraden Abschnittes (2) und daß das verjüngte Ende außermittig neben der Wandung des Innenrohres (6) angeordnet ist.
2) Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisquerschnittsfläche/zu ungefähr zwei Dritteln vom Rand (R) des. Umkehrelementes (14) gesäumt ist, daß der Restmantel (16) von einer mit der Kegelachse (18) in einer Ebene liegenden, im wesentlichen senkrecht zur Basisquerschnittsfläche (F) stehenden geraden Kante (20) und einer mit dieser am verjüngten Ende eine ungefähr rechtwinklige Ecke (E) bildende, in der Abwicklung eine einfach geknickte Gerade mit einem langen und einem kurzen Abschnitt (22 bzw. 24) darstellenden, windschiefen, längs einer Raumkurve gekrümmten Kante (26) begrenzt ist und daß der kurze Abschnitt (24) dieser Kante

(26) annäherndⁿ^fnes Viertelkreisbogens gekrümmt ist,

j.ni WGsGritIx chGn
welcher/in der parallel zur Basisquerschnittsfläche (F) angeordneten kleinsten Querschnittsfläche am verjüngten Ende liegt.

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3) Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kegelachse (18) in einer Ebene liegende gerade Kante (20) des Restmantels (16) mit der Kegelachse (18) einen nur wenige Grade betragenden, kleinen Winkel bildet.
4) Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Kegalachse (18) und der Längsachse des geraden Abschnittes (2) bei einem Verhältnis des Innendurchmessers dieses Abschnittes zur Kegellänge von etwa Ojt ungefähr 0,5 pro cm Kegellänge beträgt.
5) Doppelrohr-Kühler oder -Erhitzer mit je zwei gerade Abschnitte miteinander verbindenden, halbkreisförmig gebogenen Ab-

"ieweils

schnitten des Innenrohres, die/an die beiden geraden Abschnitte angeschraubt sind, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den einen geraden Abschnitt (2) gesteckte Umkehrelement (14) an seiner Basis mit einem nahezu ringförmigen Außenflansch (30) mit kreisförmiger Außenkante (32) versehen ist, welcher unter Einfügung eines Dichtungsringes (44) zwischen dem einen geraden Abschnitt (2) und dem ihm zugeordneten Ende des halbkreisförmig gebogenen Abschnittes (4) eingeklemmt ist, und daß zum Längenausgleich zwischen dem anderen geraden Abschnitt (2) und dem ihm zugeordneten Ende des halbkreisförmig gebogenen Abschnittes (4) ein etwas stärkerer Dichtungsring (46) eingeklemmt ist.

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