DE2329182C3

DE2329182C3 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE2329182C3
Application number: DE19732329182
Authority: DE
Inventors: John Andrew Menlo Park; Mencacci Samuel Alfred Saratoga; Calif. Abbott (V.St.A.)
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1976-04-01

Description

2525th

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem von einer zu erwärmenden Flüssigkeit durchsetzten Behälter und einem in dem Behälter drehbar angeordneten Rohrsystem zum Durchleiten eines Heizfluids, welches Rohrsystem besteht aus zwei in gegenüberliegenden Stirnplatten des Behälters um eine gemeinsame Achse drehbar gelagerten, hohlen Wellen, von jeder der hohlen Wellen nach außen verlaufenden, rohrförmigen Speichen und geraden, in Abstand und parallel zu der Drehachse liegenden, die Speichen beider Wellen miteinander verbindenden Rohren.The invention relates to a heat exchanger with a liquid to be heated through Container and a pipe system rotatably arranged in the container for the passage of a heating fluid, which pipe system consists of two in opposite end plates of the container around a common one Axis rotatably mounted, hollow shafts, from each of the hollow shafts extending outwards, tubular spokes and straight, spaced apart and parallel to the axis of rotation, the spokes of both Tubes connecting shafts.

Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der US-PS 17 40 192 bekannt. Die bei dem bekannten Wärmetauscher verwendeten Rohre haben einen kreisförmigen Querschnitt. Es hat sich gezeigt, daß beim Drehen derartiger Rohre auf der Rückseite der Rohre ein Hohlraum in dem Produkt aufgrund der Bewegungsgeschwindigkeit der Rohre und der Viskosität des Produkts entsteht. Ein dünner Film des Produkts haftet auf der heißen rückwärtigen Seite der Rohre im Bereich dieses Hohlraums an, und es besteht die Gefahr, daß dieser Film anbrennt und beispielsweise Nahrungsmittelprodukten einen unerwünschten Geschmack erteilt.Such a heat exchanger is known from US Pat. No. 1,740,192. The one in the known heat exchanger The tubes used have a circular cross-section. It has been shown that when turning such Pipes on the back of the pipes create a cavity in the product due to the speed of movement the pipes and the viscosity of the product. A thin film of the product adheres to it the hot rear side of the tubes in the area of this cavity, and there is a risk that this film burns and, for example, gives food products an undesirable taste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der obigen Art zu schaffen, bei dessen Rohre eine Überhitzung auf der dem hinter den Rohren liegenden Hohlraum zugewandten Seite und ein Anbrennen des Produkts in diesem Bereich vermieden wird.The invention is therefore based on the object of creating a heat exchanger of the above type its tubes overheating on the side facing the cavity behind the tubes and burning of the product in this area is avoided.

Diese Aufgabe wirü erfindungsgemäß durch einen Wärmetauscher der obigen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohre einen etwa dreieckigen Querschnitt mit in bezug auf die Drehung um die Achse vorlaufender Spitze aufweisen und in bezug auf die Richtung ihrer Bewegung um die Achse in eine vorn liegende Heizfluidleitung und eine hinten liegende Luftkammer unterteilt sind.This object is achieved according to the invention by a heat exchanger of the above type, which is characterized in that is that the tubes have an approximately triangular cross-section with respect to the rotation about the axis have leading tip and with respect to the direction of their movement about the axis in a front lying heating fluid line and a rear air chamber are divided.

Die erfindungsgemäße Luftkammer führt dazu, daß die Rohre auf der rückwärtigen Seite aufgrund der Isoiierungswirkung der Luft weniger stark erhitzt werden, so daß ein Anbrennen des Produkts vermieden werden kann. Die erfindungsgemäßen, im Querschnitt dreieckigen Rohre, die nur aus ebenen Flächen bestehen, sindThe air chamber according to the invention leads to the tubes on the rear side due to the insulating effect heated less strongly in the air, so that the product cannot be burned can. The tubes according to the invention, triangular in cross section and consisting only of flat surfaces, are

verhältnismäßig einfach herzustellen.relatively easy to manufacture.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert . .The following are preferred embodiments the invention explained in more detail with reference to the drawing. .

F i g 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeiauschers.FIG. 1 shows a longitudinal section through an embodiment a heat exchanger according to the invention.

FIg.2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1. .Fig.2 shows an enlarged section along the Line 2-2 in FIG. 1. .

Fig-3 zeigt einen Querschnitt einer Ausluhrungsform eines Rohres.Fig. 3 shows a cross section of an embodiment of a pipe.

Fig.4 ist eine Seitenansicht eines drehbaren Heizelements zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.Figure 4 is a side view of a rotatable heating element to illustrate a modified Embodiment of the invention.

F i g. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie5-5 in Fig.4.F i g. Figure 5 shows an enlarged cross-section along the line 5-5 in Figure 4.

Gemäß F'g. 1 umfaßt ein Wärmetauscher 10 einen Behälter 11 mit einem Einlaß 12, durch den die zu erwärmende Flüssigkeit eintritt, und einem Auslaß 13, durch den die erhitzte Flüssigkeit abgegeben wird. Der Behälter weist vorzugsweise die Form eines Hohlzylinders auf, der durch linke und rechte Stirnplatten 14 und 15 verschlossen ist Lagerbuchsen 16 und 17 in der linken und rechten Stirnplatte bilden Wellen-Durchgangsöffnungen. According to FIG. 1, a heat exchanger 10 comprises a container 11 having an inlet 12 through which the liquid to be heated enters and an outlet 13 through which the heated liquid is discharged. The container preferably has the shape of a hollow cylinder which is closed by left and right end plates 14 and 15. Bearing bushes 16 and 17 in the left and right end plates form shaft through-openings.

Die hohle Weile 20 ist in der Lagerbuchse 16 in der linken Stirnplatte 14 um eine Achse 21 drehbar gelagert, und rohrförmige Speichen 22, 23, 24 gehen von der hohlen Welle nach außen aus und sind mit einer Ringleitung 25 verbunden. Eine Anzahl von Rohren 26 erstreckt sich von der Ringleitung 25 aus parallel zu der Achse 21 zu einer zweiten Ringleitung 27. Rohrförmige Speichen 28. 29 und 30 verbinden die Ringleitung 27 mit einer hohlen Welle 31. die in der Lagerbuchse 17 gelagert ist. Jede rohrförmige Speiche weist einen länglichen Querschnitt auf und ist derart geneigt, daß sie die Flüssigkeit innerhalb des Behälters 11 in Richtung des Pfeiles 32 bei einer normalen Drehung der Wellen bewegt. The hollow while 20 is in the bearing bush 16 in the left face plate 14 rotatably mounted about an axis 21, and tubular spokes 22, 23, 24 extend outwardly from the hollow shaft and are connected to a Ring line 25 connected. A number of tubes 26 extend from the ring main 25 parallel to the Axis 21 to a second ring line 27. Tubular spokes 28. 29 and 30 connect the ring line 27 with a hollow shaft 31 which is mounted in the bearing bush 17. Each tubular spoke has an elongated one Cross-section and is inclined so that they the liquid within the container 11 in the direction of the Arrow 32 moves with a normal rotation of the shafts.

In der Darstellung der F i g. 2 dreht sich die Welle 31 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles 33, und jedes Rohr 26 weist einen dreieckigen Querschnitt auf. Durch diese Querschnittsform wird verhindert, daß die Rückseite der Rohre überhitzt wird und das Produkt dort anbrennt. Jede rohrförmige Speiche 28, 29, 30 ist entsprechend einer Spiralbahn von der Ringleitung 27 aus gekrümmt, die sich nach rückwärts entgegen der Drehrichtung erstreckt und im wesentlichen radial auf die Welle 31 zuläuft. Diese Krümmung der Speichen gestattet es, das Kondensat des erhitzten Fluids, das sich am Boden der Ringleitung 27 sammelt, durch die rohrförmigen Speichen der Welle 31 zuzuleiten und damit aus dem Wärmetauscher abzuführen.In the illustration of FIG. 2 the shaft 31 rotates counterclockwise in the direction of arrow 33, and each tube 26 has a triangular cross-section. This cross-sectional shape prevents the back of the tubes and the product from being overheated burns there. Each tubular spoke 28, 29, 30 is corresponding to a spiral path from the ring line 27 from curved, which extends backwards against the direction of rotation and essentially radially the shaft 31 is tapering. This curvature of the spokes allows the condensate of the heated fluid that collects at the bottom of the ring line 27 to be fed through the tubular spokes of the shaft 31 and thus discharge from the heat exchanger.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform weist das Rohr 26 einen etwa dreieckigen Querschnitt auf und umfaßt eine Luftkammer 36/> im hinteren Bereich zur Isolierung dieses Bereichs gegenüber der Wärme in der Heizfluidleitung 36a.In the case of the in FIG. 3, the tube 26 has an approximately triangular cross-section and includes an air chamber 36 in the rear to isolate this area from the heat in the heating fluid line 36a.

Im Betrieb wird ein Heizfluid wie Dampf durch die -Welle.20 in Richtung des Pfeiles 37 geleitet. Der Dampf strömt durch die Welle 20, durch die rohrförmigen Speichen 22, 23 und 24, die Rihgleitung 25, die Rohre 26, die Ringleitung 27, die rohrförmigen Speichen 28,29 und 30 und die Welle 31 und tritt durch diese aus dem Wärmetauscher 10 aus. Die zu erwärmende Flüssigkeit tritt in den Behälter U durch den Einlaß 12 ein und strömt zu dem Auslaß 13 aufgrund eines Druckunterschiedes. Dabei entwickelt sich eine Strömung in Richtung des Pfeiles 32 aufgrund der Form der rohrförmi-During operation, a heating fluid such as steam is passed through the shaft.20 in the direction of arrow 37. The steam flows through the shaft 20, through the tubular spokes 22, 23 and 24, the Rihgleitung 25, the tubes 26, the ring line 27, the tubular spokes 28, 29 and 30 and the shaft 31 and exits the heat exchanger 10 through them. The liquid to be heated enters the container U through the inlet 12 and flows to the outlet 13 due to a pressure difference. A flow develops in the direction of arrow 32 due to the shape of the tubular

gen Speichen. Die Drehung der Wellen 20 und 31 bewirkt, daß die Rohre 26 in einer Kreisbahn um die Achse 21 umlaufen, und die Wärme wird von den Rohren auf die Flüssigkeit innerhalb dt:s Behälters übertragen. Aufgrund der Isolierung der nachlaufenden Rohrseiten wird verhindert, daß ein Flüssigkeitsfilm auf diesen rückwärtigen Seiten anbrenntgen spokes. The rotation of the shafts 20 and 31 causes the tubes 26 in a circular path around the Rotate axis 21, and the heat is transferred from the pipes to the liquid inside the container. The insulation of the trailing pipe sides prevents a film of liquid on them back sides

Aufgrund der etwa parallelen Ausrichtung des Rohres 26 in bezug auf die Achse 21 folgt jedes hintere Ende jedes Rohres einer geraden Linie. Dadurch wird die Herstellung der Rohre mit dreieckigem Querschnitt und isolierendem rückwärtigem Bereich erleichtert.Due to the approximately parallel alignment of the tube 26 with respect to the axis 21, each rear follows End of each pipe in a straight line. This enables the manufacture of the tubes with a triangular cross-section and an insulating rear area.

Eine abgewandelte Ausführungsform ist in F i g. 4 und 5 gezeigt. Ein drehbares Heizelement 50 (Fig.4)A modified embodiment is shown in FIG. 4 and 5 shown. A rotatable heating element 50 (Fig. 4)

umfaßt eine hohle Welle 4<. von der rohrförmige Speichen 42,43 und 44 ausgehen. Rohre 45 erstrecken sich parallel zu der Drehachse der Welle zu rohrförmigen Speichen 46,47 und 48 (F i g. 5), die von einer rohrförmigen Welle 49 ausgehen, die mit der rohrförmigen Welle 41 ausgerichtet ist. Nach F i g. 5 sind die Rohre 45 zur Verbindung der rohrförmigen Speichen in unterschiedlichen Radialabstände-,) von der Welle 49 angeordnet. Dadurch werden die Rohre 45 in dem geschlossenen Wärmetauscher-Behälter versetzt, so daß die Möglichkeit der Bildung von Leersteilen entlang einer kreisförmigen Bahn innerhalb der erwärmten Flüssigkeit wegen unzureichenden Abstands zwischen den Rohren vermieden wird.comprises a hollow shaft 4 <. from the tubular spokes 42, 43 and 44 go out. Tubes 45 extend parallel to the axis of rotation of the shaft to be tubular Spokes 46, 47 and 48 (FIG. 5) which extend from a tubular shaft 49 which is connected to the tubular Shaft 41 is aligned. According to FIG. 5 are the tubes 45 for connecting the tubular spokes in different Radialabstands-,) from the shaft 49 arranged. This closes the tubes 45 in the Heat exchanger tank offset, so that the possibility of the formation of empty parts along a circular path within the heated liquid due to insufficient spacing between the pipes is avoided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Heat exchanger with a container penetrated by a liquid to be heated and a tube system rotatably arranged in the container for the passage of a heating fluid, which tube system consists of two hollow shafts rotatably mounted in opposite end plates of the container about a common axis, from each of the hollow shafts to the outside extending tubular spokes and straight tubes, spaced apart from and parallel to the axis of the drift, connecting the spokes of both shafts, characterized in that the tubes (26, 45) have an approximately triangular cross-section with in addition to the rotation around the axis (21) have leading tip and with respect to the direction of their movement around the axis (21) are divided into a front heating fluid line (36a) and a rear air chamber (366).