DE2514342A1

DE2514342A1 - Waermeaustauscher fuer behaelter

Info

Publication number: DE2514342A1
Application number: DE19752514342
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: HUTH WOLF DIETER DIPL KFM
Current assignee: HUTH WOLF DIETER DIPL KFM
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1975-04-02
Publication date: 1976-10-14

Description

Wärmeaustauscher für Behälter (Tanks-Boiler)

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung für Behälter (Tanks, Boiler), deren Oberflächen gekühlt oder erwärmt werden müssen, um folgende Aufgaben zu erfüllen:

a.) Herunterkühlen des Behälterinhaltes auf die jeweils gewünschte Temperatur,

b.) Erwärmen des Behälterinhaltes auf die jeweils gewünschte Temperatur,

c.) Erhaltung der jeweils gewünschten Temperatur des Behälterinhaltes.

Behälter dieser Art werden auf fast allen Gebieten der Technik verwendet, vorzugsweise in der chemischen Industrie, der Hüttentechnik, dem Kraftwerkbau und der Lebensmittelindustrie,

Man unterscheidet äußere und innere Wärmeaustauscher. Innere Wärmeaustauscher bestehen in der Regel aus eingebauten Rohrschlagen, die wegen der Veränderung der Länge zufolge Temperatureinflusses in bestimmten Grenzen beweglich sein müssen, um die Längenänderungen auszugleichen.

Die im Inneren der Behälter aufgehängten Rohrschlagen (bei größeren Behältern bis zu loo m) haben die Nachteile schwieriger und aufwendiger Befestigungen, der Volumenverkleinerung des Behälterinneren und der erschwerten Reinigungsmöglichkeit.

Die Erfindung betrifft vorzugsweise äußere Wärmeaustauscher für Behälter, solche also, die außen um den beispielsweise runden Behälter herumgeführt sind, die Temperatur sonach

609842/0 4 20

χ - 25U3A2

von außen nach innen übertragen.

Es gibt mehrere Arten derartiger äußerer Anordnungen von Wärmeaustauscher z.B. Kühlmäntel - Pockenmäntel, von denen die modernste Art das System der Halbrohrschlangen darstellt, auf dem die Erfindung aufbaut.

Das System der Halbrohrschlangen ist in den Abbildungen 1 und 2 schematisch dargestellt. Ein Halbrohr wird nach Art einer Wendel um den Behältermantel herumgeführt und mit dem Behältermantel nach dessen Fertigstellung verschweißt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Der Vorteil dieses Systems ist der Zwangslauf des Wärmeaustauschmediums .

Nachteilig ist der Arbeitsaufwand, die notwendige Rontgenuntersuchung der Schweissnähte, das Aufbrennen der Rohre, das Stumpfschweissen der Rohrlängen, das Längsschweissen auf beiden Seiten über die gesamte Länge der Schlange, schließlich auch die Arbeit des Biegens und genauen Anpassens des Halbrohres an die Behälterwand. Alle diese Maßnahmen sind manuell durchzuführen, eine Automatisierung ist ausgeschlossen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die geschilderten Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden durch Schaffung eines Systems, das unter Erhaltung bzw. Verbesserung des Wärmeaustauschs des Halbrohrsystems eine wesentlich billigere Herstellung und Montage ermöglicht und es gestattet, die Träger des Wärmeaustauschmediums auf die Behälterwand vor der Fertigstellung des Behälters zu montieren und automatisch mit dieser zu verbinden.

60994 2/0420

-3- 25U3A2

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß ein mit Viellungen versehenes Blech auf die Behälterwand an den Wellentälern aufgeschweißt ist und daß die für den Durchfluß des Wärmeaustauschmediums bestimmten von einander durch die Schweißnaht getrennten Hohlräume an ihren offenen Enden durch entsprechend gestaltete Verbindungsstücke miteinander derart verscltteißt sind, daß sich ein Hohlraum an den nächsten Hohlraum anschließt und daß der Durchfluß des Mediums wendelartig um den ganzen Behälter herum von oben nach unten oder umgelöirt erfolgt.

Die Wellen des aufzubringenden Bleches können rund, aber auch rechteckig oder trapezförmig oder auch spitzwinkelig gestaltet sein.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 5 zeigt einen Behälter,auf dessen Wand eine gewellte Wärmeaustauschplatte an den Wellentälern aufgeschweißt ist.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Teil des gewellten Bleches, dessen Wellental mit der Behälterwand kontinuierlich verschweißt ist, so daß sich durchlaufende voneinander getrennte Kanäle bilden.

Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Behälter der Fig. J> mit aufgeschweißtem Wärmeaustauschmantel.

Fig. 6 zeigt das Prinzip des Durchlaufs des Wärmeausisuschmediums mit einem Rohrkreis.

Fig. 7 zeigt die aufgeschweißten Verbindungsstücke der Kanäle und die kontinuierliche Rollnahtverschweißung in den Wellentälern.

6 0 9S4?/Ö42O

pig. ü zeigt das Prinzip der Anordnung von drei voneinander unabhängigen Wärmeaustauschkreisen.

Fig. 9 zeigt das übliche System der Aufhängung einer Rohrschlange im Inneren des Behälters.

Fig. Io zeigt die Aufhängung der erfindungsgemäß gestalteten Wärmeausiaischplatten im Behälterinneren durch an die Behälterwand geschweißten Konsole. Die Fig. 11, 12 und Ij5 zeigen die Anordnung der Wärmeaustauschplatten im Inneren des Behälters bei deren Anwendung als Begasungsböden.

Es sind bezeichnet mit:

1 das gewellte Blech - 2 die ßehältejpgand - J> die rohrförmigen um den Behälter herumgeführten die Kanäle bildenden Wellungen - 4 Einlaufstutzen des Mediums 5 Auslaufstutzen des Mediums - 6 Behälter - 7 der durch Verschweißung eines Wellentals gebildete Kanal zur Aufnahme des Mediums - 8 Verbindungsstücke der Hohlräume 9 die kontinuierlich erzeugte Roll-Schweiß-Naht - Io die Bohrungen für Begasungsböden.

Das gewellte Blech 1, dessen Wellungen verschiedene Querschnitte je nach Bedarf haben, wird auf die Behälterwand

2 vor Bildung des Behälters 6 im kontinuierlichen Rollnaht -Verfahren 9 an den Wellentälern aufgeschweißt. Hierdurch bilden sich voneinander getrennte Hohlräume (Kanäle)zur Aufnahme des Mediums.

Die offenen Enden der gebildeten Kanäle werden durch Verbindungsstücke 8 miteinander verschweißt derart, daß jeweils der Kanal der anschliessenden Reihe mit der vorangehenden Reihe verbunden ist, so daß sich wendelförmig über die ganze Fläche des Behälters gehende Rohrverbindung zur Durchleitung des Mediums ergibt. 609842/0420

Auf diese Weise kann man je nach Bedarf zwei oder auch mehr voneinander unabhängige Wärmeaustauschkreise bilden, wie die Pig. 6 und S zeigen.

Der Vorteil der Art der Bildung von Wärmeaustauschern besteht in der billigen dabei aber absolut zuverlässigen Herstellung, die zahlreiche Variationen zuläßt.

Durchflußmenge und Durchflußgeschwindigkeit können stark variiert werden, da die auf diese weise gebildeten Kanäle erhebllcheni>rücken gewachsen sind.

Der Wärmeübergang ist hervorragend, da die Wellentäler mit einer durchgehenden Naht mit der Behälterwand versehweißt

Ein weiterer erheblicher Vorteil ist darin zu erblicken, daß das Aufbringen des gewellten Wärmeaustauschers vor Bildung des Behälters erfolgen kann, wodurch sich technisch erhebliche Vereinfachungen ergeben.

Beim Einsatz der Erfindung als innenliegender Wärmetauscher für Behälter,erfolgt der Wärmeaustausch direkt im Prozeßmedium.

Das übliche System der Rohrschlange und ihre Aufhängung im Behälterinneren ist in Fig. 9 dargestellt. Die Windungen der Rohrschlange werden einzeln mit Hilfe von U-Bolzen an einem Traggerüst flexibel verschraubt.

Zwangslauf und große Oberfläche sind die Vorteile dieses Systems.

Als Nachteile sind aufzuzeigen:

der hohe Arbeitsaufwand bei der Befestigung der Rohrschlange und der anschließenden Absicherung der Befestigungsmuttern,

die großen Schwierigkeiten bei anfallenden 6 Ό 9 8 4 2 / 0 L 2 (I

-β- 25U342

Reparaturen der Schweißnähte der stumpf aneinandergeschweißten Rohrlängen,

die Schwierigkeit der Wahrnehmung und Ausräumung von Infektionsherden bei Anwendung des Systems in der Lebensmittel-Chemie .

Wie pig. Io zeigt,werden die aufgeführten Nachteile der üblichen Einrichtung vermieden. Die Aufhängung erfolgt mittels einfacher oben bzw. unten an die Behälterwand geschweißter Konsolen, die der Platte die gewünschte Flexibilität lassen.

Leck- und Infektionsherde können zum Teil durch die normalerweise außen ata ^;j?ank angebrachten Besiehtigungseinrichtungen (Schaugläser, Kannlöcher) kontrolliert werden.

Die Reinigung bzw. Reparatur der Platten ist aufgrund ihrer einfachen Oberflächenprofile mit einfachsten Mitteln auszuführen.

Sine weitere Anwendung der Erfindung findet sich im Einsatz als Begasungsboden.

Besonders in der Lebensmittelchemie ist es sehr häufig notwendig zur Snnögliehung von Reaktion oder zur Eonservierung von Reaktionsmedien, diese mit Luft oder anderen Gasen zu durchsetzen. Dies geschieht mittels horizontal über dem Behälterboden angeordnete Rohre, die mit einer dem Bedarf angepaßten Zahl von Bohrungen versehen sind. Mittels einer Sp&seleitung wird das Gas in die einzelnen Rohre eingeschleust und dann durch die Bohrungen in das Prozeßmedium gepreßt.

2/0420

Die meisten Reaktionsmedien sind sehr aggressiv und verlangen nach säurebeständigen Materialien. Somit liegt in der Verwendung von Edelstahlrohren o. dgl. ein hoher materialbedingter Kostenfaktor, je nach Größe des Behälters müssen sehr lange Einzelrohre horizontal aufgehangen und unterstütze werden. Gleichzeitig führt die häufig hohe Anzahl der Rohre zu bedeutenden Gewichtsanhäufungen, die abgefangen bzw. gestützt werden müssen.

Bei der Herstellung stößt das Bohren der kleinen Durchmesser in die Rohrwandungen auf kostenwirksame Schwierigkeiten.

Eine Verwendung des für die Warmeiauschplatten gewählten Prinzips vermeidet die vorgenannten Nachteile, wie Fig. 11, 12 und 13 zeigen, wird das Gas über eine Speiseleitung in die einzelnen Kanäle eingeschleust. Das gewellte Blech ist auf die Bodenplatte des Behälters aufgeschweißt. Die Gewichtserspamis gegenüber der Verwendung von Rohren ist offensichtlich. Vor allem können die verwendeten Materialstärken in den benötigten Größen verwendet werden und haben sich nicht an den Rohrtabellen zu orientieren. Die perforation der Kanäle kann vor der eigentlichen Fertigung, also im flachen Zustand, erfolgen.

603842/0420

Claims

Patentansprüche

1.) ; Wärmeaustauscher für Behälter zur Aufnahme von V,.-*^ Flüssigkeiten, bestehend aus um den Behälter nach Art einer Wendel herumgeführten, das Wärmeaustauschmedium aufnehmenden Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß ein gewelltes Blech(l) mit den Wellentälern auf das Behälterblech (2) durchgehend aufgeschweißt ist und daß die hierdurch entstandenen Kanäle (7) an ihren freien Enden durch Verbindungsstücke (8) miteinander verschweißt sind, derart, daß jeweils der Kanal der anschliessenden Reihe mit dem Kanal der vorangehenden Reihe unter Bildung einer über die ganze Behälterwand sich erstreckende Wendel zum Durchlauf des Mediums verbunden ist.

2.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Bildung von mehreren voneinander unabhängigen Wärmeaustausch-Kreisen.

3.) Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers nach Anspruch 1, daß die Verbindung der Wellentäler mit der Behälterwand im kontinuerlichen Rollennahtschweissen erfolgt.

4.) Anordnung von Wärmeaustauschplatten nach einem der Ansprüche 1 bis ;5 im Behälterinneren gekennzeichnet durch deren Aufhängung an Konsolen, die mit der Behälterwand verschweißt sind.

609842/0420