DE2757061A1

DE2757061A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2757061A1
Application number: DE19772757061
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Joergensen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1978-06-29
Also published as: BE862147A; FR2379040B3; DK574476A; SE7714620L; NL7714217A; GB1595190A; FR2379040A1; DE7738979U1

Description

PAT E TJ TA N WA LT E

A. GRUNECKER H. KINKELDEY

OH-WYCi

W. STOCKMAIR K. SCHUMANN P. H. JAKOB

CWl. ING

G. BEZOLD

Oft RER NAT »PL· O EM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANS TRASiSi£ 43

F 12 299

21. Dez. 1977

Hans Peter J^rgensen Industrivej 3 DK-6230 Rodekro

Wärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher.
Unter einem Wärmetauscher versteht man gewöhnlich eine
Vorrichtung für die Übertragung von Wärme von einem
Medium auf ein anderes, wobei die beiden Medien voneinander getrennt gehalten werden. In bestimmten Anwendungs-

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TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

fällen ist es äußerst wichtig, im Falle einer Leckbildung durch Erosion, mechanische Schaden od. dergl. eine Vermischung des Wärmeträgermediums mit dem Wärmeempfängermedium zu verhüten. Wird beispielsweise die Kondensationswärme einer Kühlanlage zum Erhitzen von Leitungswasser verwendet, dann sind SicherheitsVorkehrungen zu treffen, damit das Wasser bei einem Leckwerden des Hochdruckteils der Kühlanlage nicht durch das Kältemittel, etwa Freon oder Ammoniak, verunreinigt und vergiftet wird.

Die DT-OS 1 551 463 beschreibt einen Wärmetauscher, bei welchem die Strömungswege für das Wärmeträger- und das Wärmeempfängermedium als voneinander getrennte Leitungen ausgeführt sind, welche sich gemeinsam durch einen mit einer wärmeübertragenden Kontaktflüssigkeit gefüllten Raum erstrecken.In einem solchen Wärmetauscher kann es jedoch bei der den Wärmeträger führenden Leitung sowie mehr oder weniger gleichzeitig bei der das wärmeempfangende Medium führenden Leitung zu einer Leckbildung kommen, wobei dann die Gefahr besteht, daß nicht nur die wärmeübertragende Kontaktflüssigkeit in eine der beiden Leitungen eindringt, sondern auch eines der beiden Wärmetauschermedien über die Kontaktflüssigkeit und mit dieser vermischt in die jeweils andere Leitung gelangt. Bekannt ist ferner ein "Verfahren zum Aufspüren von Undichtigkeiten an einer Rohrleitung, bei welchem diese mit einem rohrförmigen Mantel umgeben und das Eindringen einer Flüssigkeit in den Raum zwischen dem Rohr und dem Mantel etwa mittels elektrischer Einrichtungen ermittelt wird.

Die Erfindung schafft einen Wärmetauscher, welcher im Falle einer Leckbildung vollständige Sicherheit gegen das Eindringen der wärmeübertragenden Kontaktflüssigkeit in die die Wärmetauschermedien führenden Leitungen sowie gegen den Übertritt der Wärmetauschermedien aus einer

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Leitung in die andere bietet. Gemäß der Erfindung hat ein solcher Wärmetauscher einen ersten und einen zweiten Strömungsweg für ein Wärmeträger- bzw. ein Wärmeempfängerraedium und einen die beiden Strömungswege voneinander trennenden Zwischenraum, welcher ein wärmeübertragendes Medium unter einem Druck enthält, welcher beträchtlich niedriger ist als der Druck in wenigstens einem der StrÖ-mungswege, sowie ferner eine auf Druck ansprechende Sicherheitseinrichtung zum Abführen des wärmeübertragenden Mediums aus dem Zwischenraum bei einem Anstieg des darin herrschenden Drucks über einen vorbestimmten Wert, welcher nicht höher ist als der des Drucks in wenigstens einem der Strömungswege.

Tritt an dem das Medium mit dem höheren Druck führenden Strömungsweg ein Leck auf, so strömt das Medium in den Zwischenraum ein, wodurch sich der Druck des wärmeübertragenden Mediums bis über den vorbestimmten Wert hinaus erhöht, so daß die Sicherheitseinrichtung betätigt wird und wenigstens ein Teil des wärmeübertragenden Mediums aus dem Zwischenraum ausströmt. Der Austritt des wärmeübertragenden Mediums zeigt nicht nur das Vorhandensein einer Undichtigkeit im System an, sondern bewirkt auch eine sofortige Druckentlastung des Zwischenraums und verhindert auf diese Weise mit Sicherheit das Eindringen des aus dem undichten Strömungsweg austretenden Mediums über den Zwischenraum und eine gegebenenfalls im anderen Strömungsweg vorhandene Undichtigkeit in den letzteren. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher liefert also nicht nur eine sofortige Anzeige einer Undichtigkeit, sondern beugt auch der Gefahr einer gegenseitigen Vermischung der in den beiden Strömungswegen geführten Wärmetauschermedien vor, so daß eine dauernde Überwachung der Anlage nicht notwendig ist.

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Die in den Strömungswegen geführten Wärmetauscheraedien können gasförmig oder flüssig sein, und das wärmeübertragende Medium kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein wärmeleitender Feststoff sein. Um den Austritt der vorzugsweise als wärmeübertragendes Medium verwendeten Flüssigkeit an der Sicherheitseinrichtung besonders gut wahrnehmbar zu machen, ist die Flüssigkeit vorzugsweise gefärbt.

Als die auf Druck ansprechende Sicherheitseinrichtung eignet sich jede beliebige Art einer solchen Einrichtung, welche bei einem nennenswerten Anstieg des Drucks im Zwischenraum den Austritt des wärmeübertragenden Mediums aus diesem freigibt. So kann die Sicherheitseinrichtung beispielsweise ein geschwächtes Wandungsteil, etwa eine Membrane, aufweisen, welche bei einem Anstieg des Drucks des wärmeübertragenden Mediums über den vorbestimmten Wert hinaus birst. Anderenfalls kann der Zwischenraum auch mit einem Überlaufbehälter strömungsverbunden sein, wobei dann die wärmeübertragende Flüssigkeit im Falle des Eindringens eines Wärmetauschermediums in den Zwischenraum über den Überlaufbehälter abfließt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der trennende Zwischenraum zwischen zwei konzentrisch angeordneten Rohren gebildet und an wenigstens einem Ende durch einen verschieblich zwischen den beiden Rohren sitzenden O-Ring verschlossen. Im normalen Betrieb des Wärmetauschers hält der O-Ring die beiden Rohre in ihrer konzentrischen Stellung und dichtet den dazwischen vorhandenen Zwischenraum ab. Steigt jedoch der Druck innerhalb des Zwischenraums aufgrund einer Undichtigkeit eines der beiden Rohre über den vorbestimmten Wert hinaus an, so wird der O-Ring aus dem Ende des Zwischenraums herausgepreßt, so daß dieser dann in die freie Umgebung ausmündet.

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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Langsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers und

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Die Zeichnung zeigt einen Heißwasserbehälter 1 mit einer darin angeordneten Rohrschlange 2, welche von einem äußeren Rohr 3 umgeben ist. Der ringförmige Zwischenraum zwischen dem inneren Rohr 2 und dem äußeren Rohr 3 ist mit einer wärmeübertragenden Flüssigkeit, vorzugsweise mit einen Farbstoff enthaltendem Wasser, gefüllt und an den außerhalb des Behälters 1 liegenden Enden des äußeren Rohrs 3 durch jeweils einen O-Ring 5 verschlossen.

Die innere Rohrschlange 2 ist beispielsweise der Kondensator einer (nicht dargestellten) Kühleinrichtung. Der Heißwasserbehälter 1 ist von einer Wärmeisolierung 6 umgeben und hat eine Zuleitung 7 für kaltes Wasser und eine Auslaßleitung 8 für die Entnahme von durch das die innere Rohrschlange 2 durchströmende Wärmetauschermedium erhitztem Wasser.

Da die Rohrschlange 2 zum Hochdruckteil der Kühleinrichtung gehört, ist der darin herrschende Druck höher als der Druck im Zwischenraum 4 zwischen den beiden Rohren 2 und 3· Der Druck innerhalb des Heißwasserbehälters 1 ist niedriger als der im inneren Rohr 2 herrschende, dabei jedoch höher als der Druck innerhalb des ringförmigen Zwischenraums 4. In letzterem herrscht vorzugsweise im wesentlichen atmosphärischer Druck. Tritt nun am inneren Rohr 2 eine Undichtigkeit auf, so steigt der Druck im Zwischenraum 4 zwischen den beiden Rohren 2 und 3 beträcht-

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lieh an. Dieser Druckanstieg bewirkt, daß wenigstens einer der beiden O-Ringe 5 aus dem ringförmigen Zwischenraum 4 herausgepreßt wird, so daß das gefärbte Wasser daraus auslaufen kann. Der Austritt der gefärbten Flüssigkeit zeigt das Auftreten einer Undichtigkeit in dem System an und bewirkt gleichzeitig eine Druckentlastung des Zwischenraums zwischen den beiden Rohren, wodurch die Gefahr, daß das Kältemittel aus dem Zwischenraum über eine gegebenenfalls im äußeren Rohr 5 vorhandene Undichtigkeit in den Heißwasserbehälter 1 eindringt, vollständig beseitigt ist.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann auch für einen anderen als den vorstehend beschriebenen Zweck verwendet werden, beispielsweise für die Vorwärmung von schwerem Heizöl an Bord von Schiffen, für die Verdampfung von korrosiven Substanzen sowie in allen anderen Fällen, in denen ein Wärmeaustausch zwischen zwei auf keinen Fall miteinander zu vermischenden Medien stattfinden soll. Wie vorstehend erwähnt, können anstelle der O-Ringe auch andere Sicherheitseinrichtungen in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher verwendet werden.

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Claims

Pfi ''SNTANWALTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

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VV STOCKMM"=! K. SCHUMANN P. H. JAKOB G. BEZOLD

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8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

M- J Wärmetauscher mit einem ersten und einem zweiten Strömungsweg für ein Wärmeträger- bzw. ein Wärmeempfängermedium sowie mit einem die beiden Strömungswege voneinander trennenden, mit einem warmeubertragenden Medium gefüllten Zwischenraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in wenigstens einem der Strömungswege (2; 1, 7, 8) beträchtlich höher ist als der Druck in dem trennenden Zwischenraum (4), und daß eine Sicherheitseinrichtung (5) für den Austritt des wärmeübertragenden Mediums aus dem Zwischenraum bei einem Anstieg des darin herrschenden Drucks über einen vorbestimmten Wert, welcher nicht höher ist als der des Drucks in dem wenigstens einen Strömungsweg, vorhanden ist.

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TELEFON (OBS) 9238β9 TELEX OS-9B38O TELEGRAMME MONAPAT
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeübertragende Medium eine gefärbte Flüssigkeit ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der trennende Zwischenraum (4) zwischen zwei konzentrisch angeordneten Rohren (2, 3) gebildet und an wenigstens einem Ende durch einen verschieblich zwischen den beiden Rohren angeordneten O-Ring (5) verschlossen ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der trennende Zwischenraum ein geschwächtes, unter dem vorbestimmten Druck zerstörbares Wandungsteil aufweist.

5· Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der trennende Zwischenraum mit einem Überlaufbehälter stromungsverbunden ist.

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