DE2829121A1

DE2829121A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2829121A1
Application number: DE19782829121
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Funke
Original assignee: FUNKE WAERME APPARATE KG
Current assignee: FUNKE WAERME APPARATE KG
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1980-01-17
Also published as: GB2024401A; JPS5538492A; IT7924052A0; IT1122007B; FR2430586A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wärmeaustauscher finden heute in der Technik eine breite Anwendung zur Wärmeabfuhr und damit zur Kühlung von Anlagen, um zu verhindern, daß die beim Betrieb entwickelte Wärme zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Anlage führt. Wärmeaustauscher dienen ferner der Wärmerückgewinnung und somit der Energierückgewinnung.

Wärmeaustauscher unterliegen Verschleißerscheinungen. So können beispielsweise durch Korrosion oder Materialermüdung und Materialalterung Kühlrohre brechen, wodurch die Gefahr besteht, daß sich die Wärmeaustauschermedien miteinander vermischen, was schwerwiegende Folgen haben kann, was am Beispiel wassergekühlter ölkreislauf leicht erkennbar ist. Gelangt Wasser in das Ölsystem einer Anlage, ist eine ausreichende Schmierung nicht mehr gewährleistet, und es besteht die Gefahr einer Zerstörung der Anlage. Umgekehrt besteht die Gefahr,

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daß dabei das jeweils zu kühlende Medium, in diesem Falle Öl, in das Kühlwasser eindringt und so zu einer Umweltverschmutzung führt.

Eine solche Gefahr besteht in erhöhtem Maße, wenn die Wärmeaustauschermedien aggressiv oder korrosiv sind. Die Anwendung von nicht korrodierenden und sehr widerstandsfähigen Materialien ist in den meisten Fällen nicht möglich und kommt außerdem aus Kostengründen in der Praxis meist nicht in Betracht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Bruch von Wärmeaustauscherrohren eine Vermischung der

weitgehend
WärmeaustauschermedienVverhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird die Gefahr einer Vermischung der Wärmeaustauschermedien bei Bruch eines oder mehrerer Warmeaustauscherrohre vermieden. Bei Bruch eines solchen Rohres wird lediglich das betreffende Wärmerohr außer Funktion gesetzt und damit die Leistung des Wärmeaustauschers verringert. Eine Durchmischung der Medien wird durch den als Trennwand ausgebildeten Rohrboden vermieden, da die Wahrscheinlichkeit, daß ein Bruch eines Wärmerohres auf beiden Seiten der Trennwand gleichzeitig erfolgt, sehr gering ist. Durch den Abfall der Leistung, der meßbar ist, erhält man überdies auf einfache Art und Weise eine Anzeige des Defektes und kann für rechtzeitigen Ersatz des Wärmeaustauschers sorgen. In der vorgeschlagenen Ausbildung ist der Wärmeaustauscher sehr gut als

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Sicherheitskühler einsetzbar.

In den Unteransprüchen sind für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht.

Durch die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 7 wird erreicht, daß im Falle der Undichtigkeit einer Rohrdurchführung durch den Rohrboden die austretende Flüssigkeit nach außen abfließt und nicht in den Kreislauf des anderen Wärmeaustauschermediums gelangt.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Wärmeaustauscher 2 für zwei Medien, zwischen denen ein Wärmeaustausch stattfinden soll. Der Wärmeaustauscher 2 besteht aus zwei Wärmeaustauscherteilen 4 und 6, die jeweils aus einem Mantel 8 bzw. 1o, einem Deckel 12 bzw. 14 sowie einem gemeinsamen Rohrboden 16 bestehen, der die beiden Wärmeaustauscherteile 4 und 6 voneinander trennt, wodurch zwei Kammern 18 und 2o gebildet sind.

Die Kammern 18 und 2o weisen Stutzen 22 und 24 für den Zulauf und Stutzen 26 und 28 für den Ablauf auf.

Die Wärmeaustauscherteile 4 und 6 sind mit Hilfe von Ringflanschen 3o und 32, zwischen denen der äußere Randbereich des Rohrbodens 16 eingeklemmt ist, miteinander verbunden. An der Innenwandung der Mäntel 8 und 1o der beiden Wärmeaustauscherteile sind Umlenkbleche 34 und 36 angeordnet. Die Kammer 18 kann beispielsweise an einen Ölkreislauf und die Kammer 2o an einen Wasserkreislauf zum Kühlen des Öles angeschlossen sein.

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Die Umlenkbleche bewirken einen spiralförmigen Strömungsweg 38.

Um den Wärmetransport zwischen den beiden Kammern 18 und bzw. zwischen den beiden in den Kammern vorhandenen Medien zu bewerkstelligen, sind Wärmerohre 4o vorgesehen, die sich von einem Ende des Wärmeaustauschers bis zum anderen Ende erstrecken und dabei die Umlenkbleche 34, 36 und den Rohrboden durchsetzen. Die Wärmerohre 4o sind im Rohrboden 16 abgedichtet angeordnet, so daß ein Übertritt des Wärmeaustauschermediums aus der Kammer 18 in die Kammer 2o und umgekehrt nicht möglich ist.

Die Wärmerohre 4o können zur Abdichtung beispielsweise im Rohrboden 16 eingelötet, eingeklebt oder eingewalzt sein.

Anstelle eines gemeinsamen Rohrbodens 16 können auch für jeden Teil 4 und 6 bzw. für jede Kammer 18 und 2o gesonderte Rohrboden vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Abdichtung beispielsweise auch mit Hilfe einer für die Wärmerohre mit Löchern versehenen nachgiebigen Scheibe erfolgen, die zwischen beiden Rohrboden angeordnet ist. Beim Zusammendrücken der beiden Rohrboden preßt sich dann die Scheibe dicht an die Rohrboden und die Wärmerohre an, wodurch eine sichere Abdichtung erzielbar ist.

Die Rohrboden können auch so ausgebildet sein, daß wenigstens zwei Böden im Abstand zueinander angeordnet sind und daß der Zwischenraum zwischen den Rohrboden nach außen hin nicht abgedichtet, sondern nach außen offen ist, wenigstens

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teilweise, so daß im Falle der Undichtigkeit einer Rohrdurchführung im Rohrboden bzw. in einem der Rohrboden die austretende Flüssigkeit nach außen abfließen kann und nicht in den anderen Wärmeaustauscherkreislauf gelangt.

Bei der Herstellung des Wärmeaustauschers kann auch vorteilhaft das Gießverfahren angewendet werden, und zwar derart, daß der Rohrboden gegossen und gleichzeitig die Wärmerohre mit eingegossen werden, so daß in einem Arbeitsgang gleichzeitig eine dichte und feste Verbindung zwischen Rohrboden oder Rohrboden und den Wärmerohren erzielbar ist.

Der Wärmetransport aus einer Kammer in die andere Kammer des Wärmeaustauschers erfolgt mit Hilfe eines in den Wärmerohren vorhandenen Wärmeträgers, der in der Regel eine verdampfende Flüssigkeit ist. Das Wärmerohr selbst kann zur Erzielung einer großen Wärmeübertragungsfläche außen mit Rippen versehen sein.

Wenn, wie oben beispielhaft bereits angenommen, die Kammer 18 an einen Ölkreislauf und die Kammer 2o an einen Wasserkreislauf angeschlossen ist, durch den eine Kühlung des Öles erfolgen soll, so stellt der Bereich der Kammer die Heizzone und der Bereich der Kammer 2o die Kühlzone dar. Der Wärmeträger in den Wärmerohren verdampft in der Heizzone, also in der Kammer 18. Der Dampf strömt nach rechts in die Kühlzone, also in den Teil der Wärmerohre, die in der Kammer angeordnet sind, und gibt dort seine Wärme an das Wasser ab, kondensiert und strömt zurück. Der Rücktransport

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der Flüssigkeit kann durch die Saugwirkung einer Kapillarstruktur auf der Innenwand der Wärmerohre verbessert werden. Die Richtung des Wärmeflusses ist durch die Pfeile 42 und die Richtung des zurückfließenden abgekühlten Wärmeträgers durch die Pfeile 44 angedeutet.

Bricht ein Wärmerohr, beispielsweise im Wärmeaustauscherteil 4, tritt das Öl lediglich in das defekte Wärmerohr ein, kann aber nicht in den Wasserkreislauf eintreten. Bricht ein Wärmerohr im Wärmeaustauscherteil 6, so tritt das Wasser zwar in dieses Wärmerohr ein, kann sich aber nicht mit dem Öl vermischen.

Eine Vermischung von öl und Wasser ist nur bei gleichzeitigem Bruch eines Wärmerohres auf beiden Seiten des Rohrbodens möglich. Ein solcher Bruch ist aber sehr unwahrscheinlich.

Bei einem Bruch eines Wärmerohres verringert sich die Leistung des Wärmeaustauschers. Diese Leistungsabnähme kann als Defektanzeige ausgenutzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1.) Wärmeaustauscher aus einem durch Deckel abgeschlossenen, Zulauf- und Ablaufstutzen aufweisenden hohlzylindrischen Körper, der wenigstens einen Rohrboden aufweist, in dem Rohre angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (2) wenigstens zwei zylindrische Kammern (18, 2o) aufweist, daß die Rohrboden (16) als Trennwand zwischen beiden Kammern (18, 2o) ausgebildet sind, und daß die Rohre Wärmerohre sind, die abgedichtet im Rohrboden angeordnet sind und den Wärmetransport aus der einen Kammer in die andere bewirken.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Kammern (18, 2o) ein gemeinsamer Rohrboden (16) vorgesehen ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrboden eine elastische oder nachgiebige, mit Löchern für die Wärmerohre ausgestattete Dichtscheibe angeordnet ist, die sich beim Zusammendrücken der Rohrboden dicht an diese und die Wärmerohre preßt.

Dr.K./H.

909883/0175 ORIGINAL INSPHCTED

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4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Abdichtung zwischen den Wärmerohren und dem Rohrboden oder den Rohrboden durch Löten, Kleben oder Walzen erfolgt.

5. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrboden (16) oder die Rohrboden im Gießverfahren hergestellt sind, und daß die Wärmerohre gleichzeitig dicht und fest mit eingegossen sind.

6. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten offenen Seiten der Kammern (18, 2o) des Wärmeaustauschers (2) mit jeweils einem Ringflansch versehen sind, über die sie miteinander gegebenenfalls lösbar verbunden sind und zwischen denen der Rohrboden oder die Rohrboden und gegebenenfalls zusätzliche Dichtringe oder die Dichtscheibe eingespannt ist oder sind.

7. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei vorzugsweise in einem geringen Abstand zueinander angeordnete Rohrboden vorgesehen sind, und daß der Zwischenraum zwischen den Rohrboden wenigstens teilweise nach außen offen ist.

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