DE2549600C3 - Wärmetauscher - Google Patents
WärmetauscherInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/008—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using scrapers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/103—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of more than two coaxial conduits or modules of more than two coaxial conduits
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
- F28F2280/02—Removable elements
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/076—Heat exchange with scraper for removing product from heat transfer surface
- Y10S165/081—Rotary heat exchange scraper or scraper for rotary heat exchange surface
- Y10S165/084—Scraper within annular space formed by concentric cylinders or concentric conical surfaces
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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 durchflossene Ringkammern bis in die Nähe des
Gehäusebodens erstrecken, die zwischen sich wenigstens drei von dem fließfähigen Gut durchströmba'e
Ringräume begrenzen, in weiche 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 beispielsweise beim Abkühlen die Viskosität, und das verdickte Gut haftet dann leichter an der
Wärmetauschfläche und bildet dort eine Isolierschicht, die den Wärmeöbergangswert 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
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
1·· 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 mäanderformig 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 Gutr«zgräume 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
hindurchgeleitet werden, ist dabei aber stets auf beiden Seiten ohne zylindrische Trennwand mit einer
Wärmetauscherfläche in Verbindung. Bs läßt sich sogar iurch 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
Durch die US-PS 24 33 475 ist es zwar an sich
bekannt, Sehabeelemente 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
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher
und
Fig.2 einen Schnitt durch diesen Wärmetauscher
nach der Linie H-II in F i g. 1.
Nach der Zeichnung sitzt in einem topfförmigen Doppelmantelgehäuse 1 herausnehmbar ein Einsatz Z
Mit 3 ist ein Abstreifer bezeichnet, der über ein Getriebe 4 durch einen Elektromotor 5 in Umdrehung versetzt
werden kann.
Das Doppelmantelgehäuse 1 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 Küh'.mitteitopf 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 befestigt 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 Abstreifers 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 W9rmeiauschflächen
lassen sich zur Reinigung dadurch freilegen, daß man lediglich den Einsatz herausnimmt
s Sollte eine noch bessere Zugängigkeit der Wärmetauschflächen in den Gutringräumen 37 und 56
gewünscht sein, dann kann wenigstens der Doppelmantelteil 20 von der Flanschplatte 18 abgenommen
werden.
ίο 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
und die Bodenfläche des Topfbodens 7 bzw. der
sind gegenüberliegend jeweils axia' >j die Gutringräume
vorragende längere Abstreifarme 59 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 Fig.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
J5 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
4n ihr Anpreßdruck dem Produkt entsprechend stufenlos
ändern.
Das Kühlmittel gelangt vom Kühlmitteleinlaß 16 über Verzweigungsschläuche 58 und Einleitungsrohre 59
jeweils zum links in F i g. 5 liegenden Ende der einzelnen
und am rechten Ende wiederum in dort nicht gezeigter
zylindrischen Wärmedurchgangswänden begrenzt, von welchen sechs für den Wärmeübergang ausgenutzt
werden. Nur die äußerste Zylinderfläche müßte also ggf. isoü-sr* 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
bo arbeiten, kommt man weitgehend ohne äußere Wärmezufuhr
oder -ableitung aus. Ggf. kann dann in geschlossenem Kreislauf gearbeitet werden.
Claims (1)
- Patentanspruch;Wärmetauscher for 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 durchflossene 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 Gehäusemanie! (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 Gehä[iseboden (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
Priority Applications (4)
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DE2549600A DE2549600C3 (de) | 1975-11-05 | 1975-11-05 | Wärmetauscher |
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