DE2732133C2

DE2732133C2 - Elektroerhitzer

Info

Publication number: DE2732133C2
Application number: DE2732133A
Authority: DE
Inventors: Walter 8000 München Fierlbeck; Rudolf 8190 Wolfratshausen Pawlik
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1982-09-02
Also published as: ATA388178A; BR7804560A; MX143938A; US4233494A; FR2397766A1; DE2732133A1; FR2397766B1; IN149984B; JPS5421642A; GB1599575A; AT377883B

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektroerhitzer für flüssige und/oder gasförmige Medien mit durch Widerstandsheizung direkt beheizten Rohren, die in einem hitzebeständigen, elektrisch nicht leitenden Halterungskörper gelagert sind.

Derartige Elektroerhitzer sind bekannt. So ist in der DE-AS 16 15 278 ein elektrischer Widerstandsofen insbesondere zur Erhitzung gasförmiger Medien beschrieben, bei dem die vom Medium durchströmten Rohre zu einem Bündel zusammengefaßt sind, das als ganzes in dem doppelwandigen Mantel des Widerstandsofens montiert ist. In die einzelnen Rohre sind jeweils elektrisch zu betreibende Heizwendeln eingeschoben. Die Lebensdauer derartiger Heizwendeln ist naturgemäß begrenzt, und das Herausnehmen einzelner, schadhaft gewordener Rohre ist mit einem unverhältnismäßigen Aufwand verbunden, da jedesmal das gesamte Rohrbündel entfernt werden muß und der Widerstandsofen infolgedessen während der gesamten für die Reparatur benötigten Zeit außer Betrieb ist. Weiterhin können durch die in die Rohre eingelagerten Heizwendeln die Strömungsverhältnisse ungünstig beeinflußt und die Druckverluste im strömenden Medium erhöht werden. Alle diese Faktoren bedingen, daß der Betrieb eines derartigen Widerstandsofens in wirtschaftlicher Hinsicht noch als unbefriedigend angesehen werden muß.

Aus der DE-PS 6 12 379 sind elektrische Flüssigkeitserhitzer bekannt, bei denen die zu erwärmende Flüssigkeit durch eine Reihe von parallel angeordneten Metallrohren strömt, deren Wände aus Metall von hohem elektrischen Widerstand bestehen und direkt beheizt werden. Dabei sind die Rohre zur Aufhebung von Selbstinduktion an ihren Enden durch Krümmer hintereinandergeschaltet, so daß sie eine einzige Rohrschlange für die kontinuierliche durchströmende Flüssigkeit bilden. Die Rohre sind außerdem in einem hitzebeständigen, elektrisch nicht leitenden Trägerkörper gelagert. Diese Heizrohrschlange ist in einem ίο verschlossenen Behälter eingebaut, während ihre beiden Enden mit dem unteren bzw. oberen Teil des Behälterinnenraumes in Verbindung stehen. Bei einem Defekt eines einzelnen Rohres muß jedoch der gesamte Trägerkörper einschließlich der darin gelagerten Rohre aus der Heizeinrichtung herausgenommen werden, deren Betrieb zu diesem Zweck unterbrochen werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroerhitzer für flüssige und/oder gasförmige Medien mit elektrisch direkt beheizten Rohren so auszubilden, daß einzelne, schadhaft gewordene Rohre mit möglichst geringem Aufwand herausgenommen werden können, ohne daß damit die Notwendigkeit einer längeren Abschaltung des gesamten Apparates verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre einzeln oder in Gruppen zusammengefaßt an zumindest einem ihrer Enden in dem Halterungskörper gelagert sind und daß die Halterungskörper in einer mit entsprechenden öffnungen versehenen gemeinsamen Trägerplatte angeordnet sind.

Durch die separate Einhängung der Rohre bzw. Rohrgruppen in die Trägerplatte wird es ermöglicht, bei Beschädigung eines Rohres jeweils nur dieses eine Rohr zu entfernen, so daß der Betrieb des Elektroerhitzers nur kurzzeitig unterbrochen werden muß. An die Stelle des Halterungskörpers wird in diesem Falle je eine Verschlußplatte gesetzt, so daß der gesamte Strömungsquerschnitt des Elektroerhitzers nur geringfügig verkleinen wird. Durch Variierung der Anzahl der insgesamt einzuhängenden, leicht herausnehmbaren Rohre wird ferner erreicht, daß der Elektroerhitzer leicht an längerfristige Änderungen der zu erhitzenden Durchflußmengen angepaßt werden kann. Mit Vorteil kann der Elektroerhitzer so ausgebildet sein, daß die Rohre jeder Gruppe strömungsmäßig parallel geschaltet sind.

Eine weitere zweckmäßige Ausfi.hrungsform der Erfindung besteht darin, daß die Rohre jeder Gruppe elektrisch hintereinandergeschaltet sind. Diese Schaltungsart bringt eine Verminderung des Schaltungsaufwandes im Bereich der Stromzuführungsleitungen mit sich. Für den Fall, daß die Stromversorgung über ein Drehstromnetz erfolgt, ist es zweckmäßig, daß die einer Phase zugeordneten Rohrgruppen elektrisch hintereinandergeschaltet sind. Auch hier ergibt sich der Vorteil des geringeren Schaltungsaufwandes im Bereich der Zuleitungen. Bei Sternschaltung und gleicher Belastung aller drei Phasen besteht die Möglichkeit, den Nulleiter abzuklemmen, ohne daß dadurch in die Stromversorgung nachteilig eingegriffen würde.

Der erfindungsgemäße Elektroerhitzer kann mit Vorteil so ausgebildet sein, daß die Rohre oder Rohrgruppen in zwei gemeinsamen, jeweils an einem (,■> ihrer Enden befindlichen Trägerplauen gelagert und die Trägerplatten jeweils durch lösbare Verbindungen an der Innenwand des Erhitzergehäuses befestigt sind. Diese besondere Anordnung bietet den Vorteil, daß

durch Lösen der Trägerplatten von den Innenwänden des Elektroerhitzers alle Rohrgruppen gemeinsam aus dem Erhitzergehäuse entfernt werden können. Dies kann z. B. zum Zwecke der Reinigung der Gehäuseinnenwände erforderlich sein. Der erfindungsgemäße Elektroerhitzer bietet somit die Alternative, die Rohre oder Rohrgruppen entweder einzem oder in ihrer Gesamtheit aus dem Erhitzungsgehäuse herausnehmen. Bei einem aufrecht stehenden Elektroerhitzer, dessen Rohre von oben nach unten durchströmt werden, kann die untere Trägerplatte auch weggelassen werden, wobei die Rohrgruppen frei herunterhängen.

Der erfindungsgemäße Elektroerhitzer kann beispielsweise bei Luftzerlegungsanlagen für die Erhitzung der zur Regenerierung der CCb-Adsorber benötigten Warmluft verwendet werden. Seine Verwendung ist aber nicht darauf beschränkt.

In den Abbildungen ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in schematischer Weise dargestellt.

Abb. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elektroerhitzer mit zu Gruppen zusammengefaßten Einzelrohren im Längsschnitt, wobei der Einfachheit halber nur eine Rohrgruppe dargestellt ist.

A b b. 2a zeigt eine Trägerplatte in Draufsicht mit eingelagerten kreisförmigen Halterungskörpern.

A b b. 2b zeigt eine Trägerplatte in Draufsicht mit eingelagerten sektorförmigen Halterungskörpern.

A b b. 3 zeigt eine Darstellung der elektrischen Versorgungsleitungen der Rohre.

An der Innenseite eines Erhitzergehäuses 1, das aus C-Stahl bestehen kann, sind Lagerungsringe 2, 3 befestigt, beispielsweise durch Verschweißen. Auf dem oberen Lagerungsring 2 liegt eine Trägerplatte 4 auf, die auf dem Lagerungsring etwa durch eine Schraubverbindung lösbar befestigt ist. In einer entsprechend geformten öffnung der Trägerplatte 4 ist ein Halterungskörper 5 gelagert, der aus einem feuerfesten elektrisch nicht leitenden Material, wie AhOj-Keramik, besteht und im vorliegenden Falle ohne besondere Befestigungsvorrichtungen lediglich in der öffnung der Trägerplatte ruht. Zur Führung des zu erhitzenden Mediums dienende Rohre 6, 7, 8 sind in entsprechende öffnungen des Halterungskörpers 5 eingepaßt und werden dort z. B. durch Preßpackung oder Vergrößerung ihres Durchmessers oberhalb der Lagerungsplatte festgehalten. Es ist auch möglich, die Enden der Rohre mit Außengewinden zu versehen und mit Hilfe von Muttern an den Halterungskörpern zu befestigen. Die Rohre können aus Cr-Ni-Stahl bestehen. An dem unteren Lagerungsring 3 ist ebenfalls eine Trägerplatte 9 befestigt. In diese ist ein Rohrstück 10 eingelassen, das in seinem Inneren mit geringem seitlichen Spielraum einen weiteren Halterungskörper 12 aufnimmt. In entsprechende Öffnungen dieses Halterungskörpers sind die unteren Enden der Rohre 6,7,8 angepaßt.

In der stehenden Ausführungsform des Elektroerhitzers gemäß Abb. 1 hängen die Rohre 6, 7, 8 mit Hilfe des Halterungskörpers 5 in der oberen Trägerplatte 4. Der untere Halterungskörper 12 dient in diesem Falle nicht der mechanischen Lagerung der Rohrgruppe, sondern lediglich der elektrischen Isolierung der Rohre voneinander und kann somit entsprechend leicht ausgeführt sein. Die Trägerplatte 9, mit dem in sie eingelassenen Rohrstück 10 dient somit im dargestellten (ή Fall lediglich zur Vermeidung von zu großen seitlichen Schwingungen der Rohrgruppe, etwa im Falle von Kippungen des Erhitzergehüuses.

Auf die Darstellung der eiektrischen Versorgungsleitungen wurde der Einfachheil halber verzichtet.

Das zu erhitzende Medium tritt bei 13 in das Erhitzergehäuse ein, durchströmt einen Eintrittsraum 15 sowie die Rohre 6, 7, 8 und verläßt das Gehäuse durch einen Austrittsraum 14. Das Erhitzergehäuse kann mit seinem Austrittsraum direkt beispielsweise auf einen Adsorber oder den Schüttungsraum eines Generators montiert sein. Der Raum 16 ist durch die Trägerplatten 4 und 9 nahezu vollständig sowohl vom Eintrittsraum 15 als auch vom Austrittsrauin 14 abgetrennt. Dieser Innenraum 16 füllt sich zu Beginn des Betriebes allmählich mit zu erhitzendem Medium, das an der Strömung jedoch nahezu gar nicht teilnimmt.

Bei einem dem Ausführungsbeispiel der A b b. 1 entsprechenden Elektroerhitzer in stehender Ausführung können die Rohrgruppen auf einfache Weise aus dem Gehäuse herausgenommen werden. Zu diesem Zwecke ist zunächst lediglich der Gehäusedeckel 17 zu entfernen, worauf die Rohrgruppen z. B. mit Hilfe eines Kranes ohne weiteres aus dem Erhitzergehäuse herausgehoben werden können, da die oberen Halterungskörper ohne besondere Befestigungsvorrichtung in der Trägerplatt: gelagert sind.

Anzahl und Form der zu einer Trägerplatte gehörenden Halterungskörper sind zunächst beliebig und müssen nach den jeweiligen Gegebenheiten gewählt werden. Zwei mögliche Ausführungsformen sind in den A b b. 2a und 2b dargestellt. Die Halterungskörper können beispielsweise kreisförmig oder kreissektorförrnig und symmetrisch über die Fläche der Trägerplatte verteilt sein. Bei Drehstrombetrieb ist es zweckmäßig, die Anzahl der Halterungskörper durch drei teilbar zu wählen. Bei gleicher Rohrzahl pro Halterungskörper and gleicher Belastung pro Rohr ist es dann möglich, auf den Nulleiter zu verzichten.

Abb.3 zeigt eine Darstellung der elektrischen Versorgungsleitungen für beispielsweise erfindungsgemäße 6 Gruppen von Rohren. Jede Rohrgruppe hat dabei eine durch 3 teilbare Anzahl von Rohren, so daß eine Dreiphasen-Drehstromversorgung ohne Nulleiter möglich ist.

Der Dreiphasen-Stromgenerator ist in A b b. 3 mit CS bezeichnet und hat drei Hauptleiter R, 5 und Γ sowie einen Nulleiter N, wie bei gewöhnlichen Sternpunktsystemen.

Die sechs Rohrgruppen sind mit Cl, G2, G3, G4, G 5 und G 6 bezeichnet und weisen jeweils einen Halterungskörper auf, die wie vor beschrieben in einer Trägerplatte 4 gelagert sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Rohrgruppen G 1 und G 4, G 2 und G 5 und G 3 und G 6 durch entsprechende Leiter Cl, C2 bzw. C3 elektrisch hintereinandergeschaltet.

leder der Hauptleiter R. S und T ist durch entsprechende Leiter Cr, C und Ct mit den jeweils ersten Rohren 6<-(, 6b oder 6c der Rohrgruppen verbunden.

Innerhalb jeder Rohrgruppe sind die Rohre 6a, 7a, 8a oder 6a', 7a'. 8a'bzw. 66, 7 b, Sb oder 6b', Tb', 8b'bzw. 6c, 7c, 8coder 6c', 7c', 8c'durch weitere Leiter elektrisch in Reihe geschaltet, wie es bei G angedeutet ist.

Am entgegengesetzten elektrischen Ende jeder in Re^;)ie geschalteten Rohrgruppe werden diese durch Leiter Ci mit einem gemeinsamen Punkt C,, verbunden. Dieser Sternpunkt muß nicht mit dem Nulleiter verbunden sein.

In dem Dreiphascn-System der A b b. 3 sind demnach

die Rohre der Gruppen C\ bis C 6 elektrisch hintereinandergeschaltet, wobei die Stromversorgung über einen Dreiphasen-Wechselstrom-Generator erfolgt und die zwei Gruppen jeder Phase elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektroerhitzer für flüssige und/oder gasförmige Medien mit durch Widerstandsheizung direkt beheizten Rohren, die in einem hitzebeständigen, elektrisch nicht leitenden Halterungskörper gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre einzeln oder in Gruppen zusammengefaßt an zumindest einem ihrer Enden in dem Halterungskörper gelagert sind und daß die Halterungskörper in einer mit entsprechenden öffnungen versehenen gemeinsamen Trägerplatte angeordnet sind.

2. Elektroerhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre jeder Gruppe ströinungsmäßig parallel geschaltet sind.

3. Elektroerhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre jeder Gruppe elektrisch hintereinandergeschaltet sind.

4. Elektroerhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung über ein Drehstromnetz erfolgt und die einer Phase zugeordneten Rohrgruppen elektrisch hintereinandergeschaltet sind.

5. Elektroerhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Rohrgruppen in zwei gemeinsamen, jeweils an einem ihrer Enden befindlichen Trägerplatten gelagert und die Trägerplatten jeweils durch lösbare Verbindungen an der Innenwand des Erhitzergehäuses befestigt sind.