DE2549600B2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für fließfähiges Gut, das zum Ansetzen an der Wärmetauschfläche neigt, bei dem ein topfartiges Gehäuse mit einer Endplatte verschließbar ist, von der sich konzentrische, von einem Wärmetauschermedium durchfiossene Ringkammern bis in die Nähe des Gehäusebodens erstrecken, die zwischen sich wenigstens drei von dem fließfähigen Gut durchströmbare Ringräume begrenzen, in welche vom Gehäuseboden her Abstreiferarme mit an den Ringkammern anliegenden Schableisten hineinragen, wobei die Abstreiferarme an einem im scheibenförmigen Bodenraum zwischen den Gehäuseboden und den Enden der Ringkammern angeordneten, zu einer Drehbewegung um die Gehäuselängsachse antreibbaren Träger befestigt sind und die Ringräume jeweils an einem Ende eine Verbindung zum nächsten Ringraum aufweisen.

Für den Wirkungsgrad von Wärmetauschern ist es von entscheidender Bedeutung, daß sich der Wärmeübergangswert an den Wärmetauschflächen während des Betriebes nicht oder jedenfalls nicht wesentlich ändert. Zwar kann man das Wärmetauschmedium, das Kühl- oder Heizmittel, und den Werkstoff der Wärmeübergangswände so wählen und deren Oberfläche so gestalten, daß diese Bedingung auf einer Seite der Wärmeübergangswand weitgehend erfüllt ist. Auf der Gutseite ist dies jedoch nur sehr bedingt möglich. Einmal ist dem Konstrukteur nicht abschließend bekannt, welches Gut schließlich durchgeleitet wird, und zum anderen läßt sich bisher mit allen zur Verfügung stehenden technischen Möglichkeiten ein Ansetzen recht verschiedenartiger Güter an der Wärmetauschfläche nicht verhindern. Bei sehr vielen dieser Stoffe ändert sich beisoielsweise beim Abkühlen die Viskosität,

und das verdickte Gut haftet dann leichter an der Wärmetauschfläche und bildet dort eine Isolierschicht, die den Wärmeübergangswert und damit den Wirkungsgrad herabsetzt Andere Stoffe schlagen sich beim Erwärmen an dieser nieder. Um dem abzuhelfen, wurden Schabevorrichtungen entwickelt, die ständig und zwangsläufig die Wärmetauschfläche auf der Gutseite abschaben.

Die hierzu verwendeten Schabeelemente sitzen in der Regel an axial in einen Gutringraum vorragenden Leisten, die jeweils abwechselnd innen oder außen wirksame Schabeelemente tragen. Auf diese Weise lassen sich jedoch nur zwei Gutringräume hintereinanderschalten. Um diese Gutringräume zu unterteilen, hat man nach der DE-PS 3 83 332 schon vor einem umlaufenden Abstreifertopf die Schabeelemente tragende zylindrische Trennwände in jeden der Guträume vorragen lassen, so daß das Gut mäanderförmig von innen nach außen geführt wird. Da jedoch jede Trennwand ihren Gutringraum unterteilt, selbst aber nicht z. B. gekühlt ist, kann das durchgeförderte Gut nur auf einer Seite gekühlt werden. Um gleiche Wärmetauscherleistung bei gleichen Strömungsverhältnissen zu erhalten, wäre annäherend doppeltes Bauvolumen erforderlich, zumal dort der Raum zwischen Gehäuse und dem umlaufenden Abstreifertopf für den Wärmetauschervorgang nicht ausgenutzt ist. Auch die Reinigung ist dort nur umständlich und nicht ohne weiteres vollständig durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art möglichst kompakt und einfach so zu gestalten, daß bei geringen Wärmeverlusten und erleichterter Reinigung ein hoher Wirkungsgrad erzielt und das Gut intensiv umgewälzt und durchmischt wird.

Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel und der Gehäuseboden von einem Wärmetauschermedium durchflossen sind, alle Gutringräume in Verbindung mit dem Bodenraum stehen, an dem Träger für die Abstreiferarme radial verlaufende Schabeelemente für den Gehäuseboden und die Stirnflächen der Ringkammern angeordnet sind und der Bodenraum durch mindestens einen mit dem Träger rotierenden, senkrecht zur Gehäuselängsachse liegenden Dichtungsring geteilt ist.

Auch auf diese Weise kann das Gut leporellartig aufeinanderfolgend durch eine größere Anzahl Gutringräume hindurchgeleilet werden, ist dabei aber stets auf beiden Seiten ohne zylindrische Trennwand mit einer Wärmetauscherfläche in Verbindung. Es läßt sich sogar durch abwechselnd innen und außen angebrachte Schabeleisten jeweils zur gegenüberliegenden Wärmetauscherfläche lenken, was die Wärmetauscherleistung erheblich steigert und eine ständige intensive Durchmischung und dadurch Vergleichmäßigung der Temperatur des Gutes mit sich bringt. Die Reinigung kann auf einfachere und zuverlässigere Weise durchgeführt werden. Da auch der Gehäuseboden zu Wärmetauscherzwecken herangezogen wird, läßt sich ein außergewöhnlicher Wärmetauscher-Wirkungsgrad erreichen. Das Gut kann daher verhältnismäßig schnell und gegen relativ kleine Strömungswiderstände durchgeleitet werden. Die in jedem Augenblick vom Gerät aufgenommene Gutmenge ist klein, ebenso das Volumen des Wärmetauschers, der sich daher auch mit geringen Kosten herstellen läßt.

Durch die US-PS 24 33 475 ist es zwar an sich

bekannt, Schabeelemente nicht nur an einer zylindrischen Wärmetauscherfläche, sondern auch an einer vornehmlich radial verlaufenden Wärmetauscherfläche anzusetzen. Dort ist aber nur ein einziger Gutringraum mit verhältnismäßig großem Durchmesser vorhanden, so daß das Gut wiederum nur an einer einzigen Wärmetauscherfläche entlanggeführt werden kann. Erfindungsgemäß ergibt sich jedoch ein Wärmeaustausch zu beiden Seiten des Bodenraumes, wobei beide Wärmetauscherflächen ständig abgeschabt und das Gut entsprechend umgeleitet und umgewälzt wird.

Die Zeichnung gibt die Erfindung beispielsweise wieder. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscherund

Fig.2 einen Schnitt durch diesen Wärmetauscher nach der Linie !I-11 in F ig. 1.

Nach der Zeichnung sitzt in einem topfförmigen Doppelmantelgehäuse 1 herausnehmbar ein Einsatz 2. Mit 3 ist ein Abstreifer bezeichnet, der über ein Getriebe 4 durch einen Elektromotor 5 in Umdrehung versetzt werden kann.

Das Doppelmantelgehäuse t wird gebildet durch einen äußeren Zylinderteil 6, einen Topfboden 7 und einen Nabenteil 8, an dem das Getriebe 4 angeflanscht ist und der zusammen mit einem nicht dargestellten Gehäusefuß als Gußstück ausgeführt ist. Am Topfboden 7 ist der Zylinderteil 6, der einstückig mit einer inneren Bodenwand 11 ausgeführt ist, in nicht näher gezeigter Weise angeflanscht und umgrenzt einen äußeren zylindrischen Kühlmittelraum 12 und im Boden 7 einen scheibenförmigen Kühlmittelraum 13, welche beide zusammenhängende Räume durch Abnehmen des Zylinderteiles 6 für die Reinigung zugängig gemacht werden können.

Am freien Ende des Doppelmantelgehäuses 1 ist mittels einer Flanschplatte 18 der Einsatz 2 angeflanscht. Er weist zwei konzentrisch zum Zylinderteil 6 angebrachte Wärmetauscher-Doppelmantelteile 19 und 20 auf, die wiederum abnehmbar an der Flanschplatte 18 angeschlossen sind und zylindrische Kühlmittelräume 21 und 22 begrenzen. Im Innenraum des Doppelmantelteiles 20 ist ein ringförmiger Kühlmitteltopf 55 angebracht, der durch die Stirnplatte 24' am freien Ende des Einsatzes angeschlossen ist. Dadurch wird ein weiterer Gutringraum 56 geschaffen. Zur besseren Reinigung der Gutringräume muß wenigstens der Doppelmantelteil 20 abnehmbar an der Flanschplatte 18 befestig! sein.

Zwischen dem topfförmigen Doppelmantelgehäuse 1, dem Einsatz 2 und dem Kühlmitteltopf 55 werden somit drei konzentrische Ringräume 36, 37, 56 gebildet, die hintereinandergeschaltet sind. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Topfboden 7 und dem freien Ende des Einsatzes 2 ein an den Speichen des Abstreifen befestigter Dichtungsring 54 angebracht. Das Gut strömt hier vom Guteinlaß 43' durch den Gutringraum 36 zum Bodenraum 38, von dort durch den mittleren Gutringraum 37 zur Flanschplatte 18, wird durch Durchbrechungen 57 im Doppelmantelteil 20 in den inneren Gutringraum 56 eingeleitet und gelangt durch diesen aus dem inneren Teil des Bodenraumes 38 zum Gutauslaß 39'. Gutein- und -auslaß können durch die Umlenkung so gestaltet sein, daß sich eine spiralenförmige Bewegung des Gutes an den sechs konzentrischen zylindrischen Wärmetauschflächen ergibt Alle Wärmetauschflächen lassen sich zur Reinigung dadurch freilegen, daß man lediglich den Einsatz herausnimmt. Sollte eine noch bessere Zugängigkeit der Wärmetauschflächen in den Gutringräumen 37 und 56 gew nscht sein, dann kann wenigstens der Doppelmantelteii 20 von der Flanschplatte 18 abgenommen werden.

Der Abstreifer 3 ist mit seiner Nabe 45 auf die Abtriebswelle des Getriebes 4 aufgekeilt. Eine Dichtung 46, die zwischen dieser Nabe und dem Nabenteil 8 angeordnet ist, dichtet die Guträume zum Getriebe hin ab. Von der Nabe ragen im Bodenraum 38 radial sternförmig Speichen 47 nach außen, an weichen Schabeleisten 48, 49 für die Stirnfläche des Einsatzes und die Bodenfläche des Topfbodens 7 bzw. der Bodenwand 11 angebracht sind.

An den z. B. in 90°-Teilung angebrachten Speichen 47 sind gegenüberliegend jeweils axial in die Gutringräume vorragende längere Abstreifarme 50 und kürzere Abstreifarme 51 befestigt. Diese tragen nach der Darstellung in F i g. 1 in Längsrichtung zueinander versetzte und sich jeweils über die halbe Länge der Wärmetauschflächen erstreckende Schabeleisten 52 für die innenliegenden Wärmetauschflächen, während Schabeleisten 53 für die außenliegenden Wärmetauschflächen nach F i g. 2 an den unter 90° versetzt angeordneten Abstreifarmen 50' angebracht sind. Diese Schabeleisten sind zur Umlaufrichtung keilförmig nach vorn unter Winkeln von ca. 35 bis 50° angestellt und selbst elastisch ausgebildet, so daß sie unter Federkraft alle ausgeschiedenen Teile des behandelten Gutes von den Wärmetauschflächen abschaben und zudem das Gut unmittelbar zur gegenüberliegenden Wärmetauschfläche hinlenken, wie dies durch die Ringpfeilanordnung in F i g. 2 verdeutlicht ist.

Die Schabeleisten sind durch Schlitzlöcher einstellbar an den Abstreifarmen angeschraubt. Dadurch läßt sich ihr Anpreßdruck dem Produkt entsprechend stufenlos ändern.

Das Kühlmittel gelangt vom Kühlmitteleinlaß 16 über Verzweigungsschläuche 58 und Einleitungsrohre 59 jeweils zum !inks in F i g. 5 liegenden Ende der einzelnen Kühlmittelringräume. Es wird dort tangential eingeleitet und am rechten Ende wiederum in dort nicht gezeigter Weise tangential ausgeleitet und über Schläuche 60 dem Kühlmittelauslaß 17 zugeführt.

Die Kühlmittelräume werden hier von insgesamt acht zylindrischen Wärmedurchgangswänden begrenzt, von welchen sechs für den Wärmeübergang ausgenutzt werden. Nur die äußerste Zylinderfläche müßte also ggf. isoliert werden. Die Wärmeverluste sind daher außergewöhnlich klein gehalten.

Die gleiche Anordnung kann stets unverändert zur Anwendung kommen, wenn anstelle eines Kühlmittels ein Heizmittel durchgeleitet wird, das Gut also erwärmt werden soll. Wenn mehrere Geräte betrieben werden, von welchen einige mit Heizung, andere mit Kühlung arbeiten, kommt man weitgehend ohne äußere Wärmezufuhr oder -ableitung aus. Ggf. kann dann in geschlossenem Kreislauf gearbeitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wärmetauscher tür fließfähiges Gut, das zum Ansetzen an der Wärmetauschfläche neigt, bei dem ein topfartiges Gehäuse mit einer Endplatte verschließbar ist, von der sich konzentrische, von einem Wärmetauschermedium durchfiossene Ringkammern bis in die Nähe des Gehäusebodens erstrecken, die zwischen sich wenigstens drei von dem fließfähigen Gut durchströmbare Ringräume begrenzen, in welche vom Gehäuseboden her Abstreiferarme mit an den Ringkammern anliegenden Schableisten hineinragen, wobei die Abstreiferarme an einem im scheibenförmigen Bodenraum zwischen dem Gehäuseboden und den Enden der Ringkammern angeordneten, zu einer Drehbewegung um die Gehäuselängsachse antreibbaren Träger befestigt sind und die Ringräume jeweils an einem Ende eine Verbindung zum nächsten Ringraum aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (6) und der Gehäuseboden (7) von einem Wärmetauschermedium durchflossen sind, alle Gutringräume (36, 37, 57) in Verbindung mit dem Bodenraum (38) stehen, an dem Träger (47) für die Abstreiferarme radial verlaufende Schabeelemente (49) für den Gehäuseboden (7) und die Stirnflächen der Ringkammern (12,21,22) angeordnet sind und der Bodenraum durch mindestens einen mit dem Träger rotierenden, senkrecht zur Gehäuselängsachse liegenden Dichtungsring geteilt ist.