DE2320723A1

DE2320723A1 - Waermeaustauscher, insbesondere verdampfer

Info

Publication number: DE2320723A1
Application number: DE19732320723
Authority: DE
Inventors: Matthias Wolfgang Wallbrueck
Original assignee: FA HERMANN WIEDERHOLD 4010 HILDEN; WIEDERHOLD FA HERMANN
Current assignee: Wallbrueck Matthias Wolfgang 5000 Koeln De
Priority date: 1973-04-25
Filing date: 1973-04-25
Publication date: 1974-11-14
Also published as: NL7405382A; DE2320723B2; BE813936A; FR2227509B1; DE2320723C3; GB1472599A; IT1007964B; FR2227509A1

Description

Patentanwalt

Tioisdorf

Blücherstraße 22

Hermann Wiederhold Lackfabriken, Hilden, Düsseldorfer Str.

Wärmeaustauscher, insbesondere Verdampfer

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher, insbesondere auf Verdampfer, welche aus einem Bündel von Rohren bestehen, durch die ein dem Wärmeaustausch zu unterziehendes Medium, z.B. eine zu verdampfende Flüssigkeit, hindurchströmt.

Die Erfindung betrifft insbesondere Verdampfer, mit denen Lösungsmittel abdestilliert werden, welche zum Lösen von Lacken oder Farben dienen. Zur Abtrennung solcher Lösungsmittel ist es bekannt, die Lösung durch die Rohre eines Rohrbündels strömen zu lassen, die von außen, z.B. mittels Dampf, beheizt werden. Im Zuge der Erhitzung der Flüssigkeit in den Rohren des Rohrbündels ergibt sich unter dem Einfluß der steigenden Temperatur und/oder der Dampfbildung die Abscheidung von im Lösungsmittel gelösten Bestandteilen, die sich an den Innenwandungen der Rohre absetzen. Dies führt dazu, daß nach einer gewissen Betriebszeit das Rohrbündel einer gründlichen und umständlichen Reinigung unterzogen werden muß. Neben der Notwendigkeit, den Betrieb des Wärmeaustauschers für längere Zeit zu unterbrechen, ergibt sich der Nachteil, daß schon während des Betriebes die Wärmeleitung durch die Rohr.e erheblich verschlechtert wird. Die Abscheidung von gelösttn Bestandteilen an der Innenwandung der Rohre und die Verschlechterung der Wärmeleitung kann in gewissen Fällen so schnell ablaufen, daß eine Reihe von an sich denkbaren Anwendungen praktisch undurchführbar werden. Außerdem wird infolge der Anlagerungen an den Rohr-'Innenwänden der Strömungswiderstand vergrößert und eine Verengung des Durchflußquerschnittes herbeigeführt."

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. Es ist zwar schon bei sogenannten Pallfilmverdampfern bekannt, in den Siederohren mit Bürsten .versehene Stangen anzuordnen, wobei die mit den Bürsten versehenen Stangen an einem Tragrahmen befestigt sind, der mit einer hin- und hergehenden Hubvorrichtung verbunden ist. Eine derartige Anordnung ist jedoch für Wärmeaustauscher ungeeignet, bei. denen die Rohre des Rohrbündels in ihrem.vollen Querschnitt von der Flüssigkeit bzw. dem Flüssigkeitsdampfgemisch durchströmt werden. Die Bürstensätze würden den Strömungswiderstand zu stark erhöhen und daher die Funktion des Wärmeaustauschers infrage stellen. Außerdem ergibt sieh generell die Gefahr eines starken Verschleißes der Bürsten, wenn eine gute Beseitigung der Ablagerungen durch eine entsprechend starke kratzende Reibung sichergestellt werden muß. Ein weiterer Nachteil der Bürstensätze liegt darin, daß diese relativ schnell verschmutzen und dan-η nicht mehr ausreichend wirksam sind. ·*

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Reinigung auch von in vollem Querschnitt von einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeitsgemiseh durchströmten ■ Rohren ohne eine" nennenswerte Erhöhung des Reibungs- oder Strömungswiderstandes im Innern der Rohre durchzuführen. Eine weitere Aufgabe der Er« findung besteht darin, jede kratzende Reibung und Betriebsunterbrechung infolge der Verschmutzung der-Reinigungsorgane-zu vermeiden.

Dies wird erfindungsgemäS dadurch erreicht*'daß längs der Innenwand der Rohre Hohlkolben gleitbar angeordnet sind, die über zugeordnete Kolbenstangen hin- und herbewegbar sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Hohlkolben aus einem Hohlzylinder_e welchem die Kolbenstange über Stege mit dem Innern des HohlzylInders verbunden ist»

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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann ein kompakter Kolben mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen sein, die zwischen der Außenfläche des Kolbens und dem-zentralen Teil desselben verlaufen. Die Kolbenstangen werden an einer gemeinsamen Antriebsplatte befestigt, wobei eine Versteifung des Systems durch eine Zwischenplatte erfolgen kann.

Wenn man den Hubweg des Antriebes und der Kolbenstangen vermindern will, kann man jedem Rohr des Rohrbündels eine Mehrzahl längs der Kolbenstange verteilter Kolben zuordnen. So können längs des Hubweges beispielsweise drei in gleichem Abstand längs der Kolbenstange verteilte Kolben vorgesehen werden, die es ermöglichen, den Hubweg auf ein Drittel des Hubweges zu begrenzen, der zurückgelegt wird, wenn mit einem Kolben die Gesamtlänge der Rohre des Rohrbündels abgefahren werden muß.

Der Antrieb für die hin- und hergehende Bewegung der Kolben kann pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Es kann beispielsweise oberhalb einer gemeinsamen Verankerungsplatte für die Kolbenstangen ein Zylinder vorgesehen sein, in welchem ein pneumatisch betätigter Kolben verschiebbar vorgesehen ist, dessen Stange mit der Verankerungsplatte fest verbunden ist.

Die Kolben werden vorzugsweise mit geringem Spiel in den Rohren geführt, um die Reibung an den Innenwänden der Rohre möglichst klein zu halten. In Fällen, in denen kleine Fertigungstoleranzen eingehalten werden können und außerdem eine genaue Justierung erfolgt, können die Kolben reibungsschlüssig in den Rohren geführt werden. Infolge der glatten zylindrisohen Außenoberfläche der Kolben ist die hierbei auftretende Reibung verhältnismäßig gering und führt in der Regel nicht zu einer Beschädigung oder einem nennenswerten Verschleiß an den Innenflächen der Rohre.

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Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß der Strömungswiderstand des durch die Rohre des Rohrbündels strömenden flüssigen und/oder dampfförmigen Mediums nicht nennenswert beeinträchtigt wird, wobei trotzdem die gesamte Innenfläche der Rohre gründlich und ohne Beschädigung gereinigt werden kann. Das Heben und Senken der Kolben kann mit einer relativ langsamen Frequenz erfolgen, so daß keine aufwendigen starken Antriebe erforderlich sind.

Da die Öffnungen des Hohlkolbens groß sind und ohne weiteres der Gesamtquerschnitt der Öffnungen sehr nahe an dem Gesamtquerschnitt des Hohlkolbens angenäh-ert werden kann, ist die Gefahr, daß sich die Reinigungsvorrichtung schnell verschmutzt, im Gegensatz zu den bekannten Bürstenvorrichtungen relativ gering. Anstelle der kratzenden Entfernung der Ablagerungen an den Innenflächen der Rohre, wie sie bei Bürsten stattfindet, werden diese Ablagerungen erfindungsgemäß zumindest vorwiegend durch die Stirnflächen der Kolben fortgestoßen., ohne daß hierbei die Gefahr besteht, daß sich die Ablagerungen an den sehr schmalen Stirnflächenbereichen dauernd festsetzen und vergrößern können. Da bei der Entfernung der Ablagerungen keine Verformung der Reinigungsorgane stattfindet, wie dies bei der Kratzbewegung der Bürstenhaäre der Fall ist, kann auch keine nennenswerte Beeinträchtigung der Reinigungswirkung durch sich an den Reinigungsorganen festsetzende Ablagerungen ergeben, die von den Innenwänden entfernt werden.

Die Erfindung ist anhand einiger Ausführungsbeispiele in den Figuren beschrieben.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher in schematischer Darstellung,

Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt längs der Linie H-II der Fig. 1,

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Pig. 3 ist ein der Pig. I entsprechender Längsschnitt durch eine Ausführungsform, in der mehrere Kolben in gleichmäßigen Abständen längs der Kolbenstange angeordnet sind,

Fig. 4a und 4b veranschaulichen eine alternative Ausführungsform eines Kolbens in Seitenansicht und Querschnitt.

Im Behälter 1 ist das aus den Rohren 2 bestehende Rohrbündel veranschaulicht. Das Rohrbündel ist zwischen den Platten 3 und 3' eingespannt, welche einen Raum 4 begrenzen, durch welchen der Heizdampf für die Beheizung des Rohrbündels geleitet wird. Aus Einfachheitsgründen sind die Zu- und Abführungen für den Heizdampf nicht veranschaulicht. Die zu erwärmende bzw. zu verdampfende Flüssigkeit strömt in den Raum 5 unterhalb des Rohrbündels ein und wild im Raum 6 oberhalb des Rohrbündels mittels des Abflusses 7 in den nicht veranschaulichten Verdampfungsraum geführt, in welchem ein geringerer Druck als im Rohrbündel herrscht. Die Hohlkolben 8 sind mittels der Kolbenstangen 9 an einer gemeinsamen Platte befestigt, die mit der Stange 12 verbunden ist, welche die Bewegung eines pneumatisch betätigten Zylinderkolbenantriebs auf die Platte überträgt. Der Antrieb bewirkt eine Bewegung der Hohlkolben längs der ganzen Längserstreckung der Rohre des Rohrbündels. Im Zuge der Auf- und Abbewegung der Hohlkolben werden Ablagerungen an den Innenwandungen der Rohre beseitigt.

Die Form des Kolbens 8 ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Der Kolben besteht aus einem Hohlzylinder 8a, der über Stege 8b mit der Kolbenstange 9 verbunden ist.

In der Fig. 3 ist eine Anordnung veranschaulicht, bei der längs der Kolbenstange 9 drei Kolben 8, 8' und 8^!' in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, was eine Verminderung der Hubstrecke der Kolbenbewegung auf ein Drittel der Rohrlänge zur Folge hat.

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Eine andere Ausführungsform eines Hohlkolbens ist in den Fig. 4a und 4b veranschaulicht. Der ursprünglich voll ausgebildete Hohlkolben 8 weist eine Vielzahl von Längsbohrungen 11 auf, welche so bemessen sind, daß die Entstehung eines nennenswerten Strömungswiderstandes bei der Auf- und Abbewegung der Hohlkolben vermieden wird.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Wärmeaustauseher, insbesondere Verdampfer, bestehend aus einem Bündel von Rohren, durch die das dem Wärmeaustausch zu unterziehende Medium, z.B. eine verdampfende Flüssigkeit, hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Innenwand der Rohre (2) Hohlkolben (8) gleitbar angeordnet sind, die über zugeordnete Kolbenstangen (9) mittels eines Antriebes hin- und herbewegbar sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkolben (8) aus einem zylindrischen Hohlkörper (8a) besteht, in welchem die Kolbenstange (9) über Stege (8b) mit dem Innern des Zylinders (8a) verbunden ist.

J5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) mit einer Vielzahl von Bohrungen (11) versehen ist, die sich parallel zur Kolbenachse erstrecken.

4. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (9) an einer gemeinsamen Platte (10) befestigt ist, welche direkt oder indirekt mit einem Antrieb verbunden ist.

5. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß längs jeder Kolbenstange (9) in vorzugsweise gleichen Abständen eine Mehrzahl von Kolben (8,8',8") befestigt sind.

6. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (8) mit geringem Spiel in den Rohren (2) geführt sind.

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