DE2638492A1 - Spiralwaermetauscher - Google Patents

Description

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Olaf Ruachke ΓΛ I CIN IttlMWALI b 98 03 24

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München, den 26. Aug. 1976

A 1584

Alfa - Laval AB, Postfack, S-147 oo Tumba (Schweden)

Spiralwärmetauscher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralwärmetauscher mit wenigstens einem im wesentlichen zylindrischen Spiralkörper, der mit wenigstens zwei parallelen, spiralförmig gestalteten Strömungskanälen für Wärmetauschermedien und mit einer Endwandung versehen ist, die an jedem Ende des Spiralkörpers vorgesehen und lösbar damit verbunden, ist.

Bei konventionellen Wärmetauschern von dieser Art wird der Spiralkörper üblicherweise durch einen.daran angeschweißten Rahmen getragen. Der Spiralkörper ist außerdem mit Scharnieren versehen, durch die die Endwandungen verschwenkbar daran

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befestigt sind.

Die Endwandungen weisen im wesentlichen kreisförmige Platten auf, die für Jeden Spiralkörper speziell hergestellt werden müssen, um dazu zu passen. Die Endwandungen werden an dem Spiralkörper mit Hilfe von einer großen Anzahl von am Umfang verteilten Hakenschrauben verklammert und zu diesem Zweck müssen sie mit am Rand angeschweißten Ringen versehen sein, die einen speziellen Querschnitt haben. Um auftretenden Druckbelastungen widerstehen zu können, sind die Endwandungen mit angeschweißten konischen Verstärkungen versehen, und um trotz der Druckbelastung eine geeignete Abdichtung zum Spiralkörper hin zu erreichen, sind die Dichtflächen der Endwandungen geringfügig konisch ausgebildet.

Die Wärmetauschermedien werden dem Wärmetauscher über einen zentralen Rohranschluß in jeder Endwandung und über zwei entsprechende Anschlüsse am Umfang des Spiralkörpers zu- und abgeführt.

Ein nach diesen Prinzipien konstruierter Wärmetauscher ist aus verschiedenen Gesichtspunkten heraus nachteilig. Zunächst ist eine beachtliche Handarbeit bei der Herstellung notwendig, was hohe Kosten verursacht. Da die Endwandungen für jeden einzelnen Spiralkörper speziell hergestellt werden, ist eine rationelle Herstellung schwierig{gleiches gilt für die Lagerhaltung von Ersatzteilen. Außerdem ist ein.freier Raum auf jeder Seite des Wärmetauschers notwendig, um eine Inspektion' oder

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eine Reinigung des Spiralkörpers zu ermöglichen. Hierbei müssen Rohrleitungen, die an die Rohranschlüsse der Endwandungen angeschlossen sind, entfernt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmetauscher vorgesehen," der eine rationelle Herstellung und Lagerhaltung dadurch ermöglicht·, daß die darin verwendeten Teile standardisiert werden können. Die Raumanforderungen werden verringert und die Instandhaltung wird erleichtert, weil die Vorrichtung auseinander genommen und gereinigt werden kann, ohne daß die angeschlossenen Rohrleitungen gelöst werden müssen. Außerdem ermöglicht es die neue Konstruktion, eine Anzahl von Spiralkörpern in ein und demselben Rahmen anzuordnen.

Der Spiralwärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralkörper und wenigstens eine Endwandung längs einer Schiene verschieblich und unabhängig davon um eine senkrechte Achse drehbar ist.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich· werden, in der auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen wird. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht eines herkömmlichen Spiralwärmetauschers;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Spiralwärme-

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tauschers,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spiralwärmetauschers,

Fig. 4 eine Vorderansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spiralwärmetauschers,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des Spiralwärmetauschers,

Fig. 6 eine Vorderansicht des Spiralkörpers des Wärmetauschers,

Fig. 7 ein Längsschnitt durch den Spiralkörper des Wärmetauschers,

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht des zentralen Abschnitts des Spiralkörpers, und

Fig. 9 eine Ansicht eines Elementes des Wärmetauschers nach den Fig. 3 bis 5, und zwar im Längsschnitt in vergrößertem Maßstab.

Die konventionellen Spiralwärmetauscher, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, weisen einen zentralen Spiralkörper 1o und zwei Endwandungen 11 und 12 auf. Der Spiralkörper 1o wird durch Füße 13 abgestütz und ist mit zwei tangentialen Rohrverbindungen 14, 15 versehen. Die Endwandungen sind mit druckwiderstandsfähigen, konischen Verstärkungen 16 und 17 versehen, und Jede hat eine zentrale Rohrverbindung 18 bzw. 19. Die Endwandungen und auch der Spiralkörper sind am. Rand

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mit Ringen 2o und 21 von speziellem Querschnitt versehen, die dazu eingerichtet sind, mit einer Reihe von (nicht gezeigten) Hakenschrauben zusammenzuwirken, um die Endwandungen lösbar an dem Spiralkörper festzuklemmen.

Der erfindungsgemäße Spiralwärmetauscher, der in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, besitzt einen Spiralkörper 3o, der mit zwei Endwandungen 31 und 32 versehen ist, die mit Hilfe von vier am Umfang verteilten Klemmschrauben 33 und zwei mittig angeordneten Klemmschrauben 34 zusammengehalten werden. Der Wärmetauscher wird durch einen Rahmen getragen, der an der linken Endwandung 31 befestigte tragende Beine 35, eine senkrechte Strebe 36 und obere und untere horizontale Träger 37 bzw. 38 aufweist..Der obere Träger ist an dem einen Ende mit Hilfe eines Bügels 39 an der linken Endwandung 31 befestigt, während das andere Ende des Trägers mit der senkrechten Strebe 36 verbunden ist. Die letztgenannte Endwandung 31 stellt somit einen stationären Teil des tragenden Rahmens dar und zusätzlich sind alle Rohrverbindungen in dieser Endwandung vorgesehen, man vergleiche hierzu die beiden zentralen Rohranschlüsse 4o und die beiden Rohranschlüsse 41 am Umfang.

Der obere Träger 37 weist einen Kanal auf, der sich nach unten öffnet und dessen einwärts gebogenen unteren Flansche Schienen ausbildet, an denen die rechte Endwandung 32 verschieblich mit Hilfe einer Laufkatze 42" aufgehängt ist. Die Endwandung 32 ist an der Laufkatze vermittels einer

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senkrechten Stange 43 aufgehängt, die in der Laufkatze drehbar gelagert ist. Auf die gleiche Weise ist der Spiralkörper 3o drehbar und verschieblich längs des Trägers 37 durch eine nicht gezeigte Laufkatze aufgehängt. Nach Entfernung der Schrauben 33, 34 kann die Endwandung 32 bzw. der Spiralkörper 3o somit jeweils in Richtung des Trägers 37 verschoben und um die jeweilige senkrechte Achse gedreht werden, so daß beide mühelos gereinigt und inspiziert werden können. Da alle Rohranschlüsse 4o, 41 an der stationären Endwandung 31 befestigt sind, ist es nicht notwendig, irgendwelche daran angeschlossenen Leitungen abzunehmen.

Um die Flexibilität der erfindungsgemäßen Konstruktion zu illustrieren, zeigt die Fig. 5 eine Kombination von drei Spiralkörpern 5o, 51 und 52, die in dem gleichen Rahmen angeordnet sind. Der Rahmen ist in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit der Fig. 3 erläutert konstruiert aber hat größere Abmessungen; er weist einen oberen Träger 53 auf, der Schienen ausbildet, sowie eine stationäre Wärmetauscher endwandung 54.

Der linke Spiralkörper 5o arbeitet als eine unabhängige Einheit, d.h. die Wärmetauschermedien werden durch die Rohranschlüsse 55, 56 zu- bzw. abgeführt, die in der stationären Endwandung 54 vorgesehen sind, und zwar in der gleichen Weise, wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Die beiden rechten Spiralkörper 51, die voneinander durch eine Trennplatte 57 getrennt sind, sind andererseits

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in Serie geschaltet, um eine gemeinsame Wärmetauschereinheit auszubilden, die mit Wärmetauschermedien über die Rohranschlüsse 58, 59 versorgt werden, die in der rechten Endwandung 6o bzw. in der Verbindungsplatte 61 vorgesehen sind. Die Trennplatte 57 ist mit Durchströmöffnungen versehen, die notwendig sind, um eine Strömungsverbindung zwischen den Spiralkörpern 51, 52 vorzusehen.

Sämtliche drei Spiralkörper 5o bis 52, die Trennplatte 57 als auch die Verbindungsplatte 61 und die Endwandung 6o sind verschieblich und drehbar an dem oberen Träger 53 aufgehängt und werden vermittels der Schrauben 62, 63 zusammengehalten, die sich zwischen den zwei Endwandungen 54 und 60 erstrecken. Nach Entfernen dieser Schrauben können alle die an dem Träger 53 aufgehängten Elemente demzufolge unabhängig voneinander längs des Trägers verschoben und gedreht werden, wenn dies zur Inspektion oder für eine Reinigung oder dgl. notwendig ist.

In den Fig. 6 bis 8 ist ein Spiralkörper mit seinen Einzelheiten gezeigt. Wie aus diesen Figuren ersichtlich wird, ist der Spiralkörper aus zwei Metallblechen 7o konstruiert, die zwischen sich die Strömungskanäle für die Wärmetauschermedien ausbilden und die in einer Spirale um ein Zentrum herum gewunden sind, das in Fig. 8 mit vergrößertem Maßstab gezeigt ist. Zwei Rohrleitungsanschlüsse 71 sind in diesem Zentrum oder Mittelteil vorgesehen und zwei entsprechende Rohrleitungsanschlüsse 72 sind am Umfang des Spiralkörpers

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befestigt. Diese Rohrleitungsanschlüsse sind derart ausgerichtet, daß sie zu den entsprechenden Rohranschlüssen in der stationären Endwand passen; und um eine zufriedenstellende axiale Verteilung der Strömung sicherzustellen, sind sie konisch ausgebildet (Fig. 3 und 5). Die Dichtflächen der Rohranschlüsse sind mit Sickernuten 73 versehen, mit deren Hilfe etwa auftretende Leckflüssigkeit entfernt wird. Das Eintreten einer Leckflüssigkeit in den falschen Kanal eines Wärmetauschers wird dadurch verhindert und somit wird eine Mischung von verschiedenen Wärmetauschermedien verhindert.

In dem Mittelteil des Spiralkörpers, der in Fig. 8 gezeigt ist, sind die Rohranschlüsse 71 durch eine angeschweißte Versteifungsplatte 74 miteinander verbunden. Abgesehen davon, daß der Mittelteil die erwähnten Rohranschlüsse enthält, bildet er auch einen offenen Kanal, der axial durch den Spiralkörper hi'ndurchführt und den Schrauben 34 gestattet, dort hindurchgeführt zu werden. Die mittige Anordnung dieser Schrauben ist in Bezug auf die Belastung vorteilhaft und hat demzufolge eine geringere Verbiegung der Endwandungen zur folge.

Wie aus der Fig. 7 ersichtlich wird, sind Abstandsglieder zwischen die zu einer Spirale gewundenen Bleche 7o an beiden Enden des Spiralkörpers eingeschweißt. Jeder der zwei zwischen den Blechen ausgebildeten Strömungskanäle wird dadurch an einem Ende des Spiralkörpers verschlossen, wie dies aus der Fig. er-

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sichtlich ist. Für eine Inspektion und Reinigung dieser Kanäle ist es daher notwendig, daß der Spiralkörper von beiden Seiten her zugänglich ist, was dadurch besonders erleichtert wird, daß er um seine senkrechte Achse drehbar aufgehängt ist, wie dies oben beschrieben wurde.

Die in der Fig. 9 gezeigte Ansicht zeigt die Verbindung der Spiralkörpers 3o und der stationären Endwandung 31 des Spiralwärmetauschers nach Fig. 3_f aber die dort gezeigte Konstruktion ist auch anwendbar auf die entsprechenden Teile des in der Fig. 5 gezeigten Wärmetauschers.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist ein Auskleidungsblech 8o einwärts von der Endwandung 31 vorgesehen. Der Rohranschluß 4o ist an dieses Blech angeschweißt, wie dies natürlich auch die Übrigen Rohranschlüsse sind, die jadoch nicht gezeigt sind. Eine Gummieinlage 81 ist zwischen dem Auskleidungsblech 80 und dem Spiralkörper angeordnet, wobei diese Gummieinlage als Dichtung wirkt. Die Funktion der erwähnten Sickernut 73, die ebenfalls in den Fig. 6 und 8 gezeigt ist, wird aus der Fig. 9 ersichtlich. In der letztgenannten Figur ist zu sehen, daß im Fall einer möglichen Leckage zwischen dem Rohranschluß 72 und dem benachbarten Strömungskanal, der hier mit 82 bezeichnet ist, die Leckflüssigkeit über die Nut 73 abgeführt wird, wodurch eine Vermischung von verschiedenen Wärmetauschermedien verhindert wird. Ein mögliche Leckage, die an dem

Abstandsglied 7o vorbei erfolgt, kann eine solche Mischung

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von verschiedenen Medien nicht bewirken, weil eine derarti-, ge Leckage nur stattfinden würde zwischen verschiedenen Teilen des gleichen Strömungskanals.

Es sollte ohne weiteres klar sein, daß weitere Abwandlungen der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen innerhalb der erfinderischen Idee
möglich sind.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   1JSpiralwärmetaueeher mit wenigstens einem im wesentlichen zylindrischen Spiralkörper, der mit wenigstens zwei parallelen, spiralig ausgebildeten Strömungskanälen für Wärmetauschermedien und mit Endwandungen an Jedem Ende des Spiralkörpers versehen ist, die lösbar damit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralkörper und wenigstens eine Endwandung längs Schienen verschieblich und unabhängig voneinander unj eine senkrechte Achse drehbar sind.
2. 2. Spiralwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Anzahl von Spiralkörpern (5o bis 52) mit dazwischengeschalteten Verbindungs- und/oder Trennplatten (61, 57) aufweist, die jeweils längs der Schiene verschieblich und um eine senkrechte Achse drehbar sind.
3. 3. Spiralwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschieblichen Elemente in einem Rahmen angeordnet sind, der einen oberen Träger (53) aufweist, der die Schiene darstellt, wobei jedes verschiebliche Element an einer Laufkatze (42) aufgehängt ist, die längs des Trägers verschieblich ist.

   7ÖS81Ö/OS4Ö
4. 4. Spiralwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer seiner Endwandungen (31; 54) stationär ist und einen Teil des Rahmens darstellt.
5. 5. Spiralwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Endwandung mit Anschlüssen (4o, 41; 55, 56) für Einlaß- und Auslaßleitungen versehen ist.
6. 6. Spiralwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Anschlüsse für die Einlaß- und Auslaßleitungen des Wärmetauschers in der stationären.Endwandung (31) vorgesehen sind.

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