DE2935626A1

DE2935626A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2935626A1
Application number: DE19792935626
Authority: DE
Inventors: Jürgen 5140 Erkelenz Gerlach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-04
Filing date: 1979-09-04
Publication date: 1981-03-19
Also published as: US4347894A; DE2935626C2; ES260320Y; CH646244A5; ES260320U

Description

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Jürgen Gerlach, In den Gärten 5₉ 514 Erkelenz

Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Gehäuse und einer in diesem angeordneten Rohrleitung zum getrennten Führen von unterschiedliche Temperaturen aufweisenden Strömungsmedien. Insbesondere ist dieser Wärmetausche zum Austausch von Wärme zwischen aerosolhaltiger warmer Abluft und Frischluft bestimmt.

Wärmetauscher sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Sie enthalten allgemein gesprochen alle eine mehr oder weniger gradlinig durch ein Gehäuse hindurchgehende Rohrleitung für das eine Medium, über deren Außenseite das durch das Gehäuse geführte andere Medium streicht. Der Wärmeübergang erfolgt durch die Wandung der Rohrleitung. Dabei ist man bestrebt, das zu kühlende Medium möglichst langsam strömen zu lassen, um einen möglichst langen Kontakt mit der Wandung der Rohrleitung zu gewährleistenj während das kalte Medium schnell strömen soll, um die an die Rohrwandung abgegebene Wärme sofort abzuführen. Ein mögliehst langer Kontakt des- zu kühlenden Mediums mit der Rohrleitung hat aber nicht nur den Vorteil, daß ein möglichst großer Anteil der in diesem Medium enthaltenden Wärme an die Rohrleitung abgegeben wird, sondern auch den Nachteil, daß mitgeführte Verunreinigungen wie Dampf- oder Aerosolpartikel sich auf der Rohrleitung niederschlagen und auf"der Rohrleitung mit der Zeit einen den Wärmeübergang verschlechternden Ansatz bilden«. Daher ist die Möglichkeit der Energierückgewinnung bei bekannten Wärmetauschern begrenzt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einerseits in der Lage ist, einen großen Wärmeanteil aus einem Strömungsmedium rückzugewinnen .und andererseits von diesem Strömungsmedium mitgenommene Verunreinigungen wie Aerosole"abzuscheiden.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse ein Rohr mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Strömungsmedium'Ist, die sich nahe dem eine« bzw, dem anderen Ende des Rohres befinden, und daß die Rohrleitung eine wendelförmig ausgebildete Rohrschlange ist, welche mit Ihrem Außenumfang an der Innenwand des Gehäuses anliegend auswechselbar Ia diesem angeordnet 1st. Die mit ihrem Außenumfang an derlnnenwand de_ts Gehäuses anliegende wendelförmig ausgebildete Rohrschlange bewirkt sine Zwangsführung der durch das Gehäuse strömenden warmen Abluft auf einem möglichst langen Weg durch den Wärmetauscher und dadurch einen extrem langen Kontakt mit der Rohrleitung, so daß ein hoher Anteil der in der· Abluft enthaltenen Restwärme rückgewonnen werden ■kann» Andererseits werden von der Abluft mitgenommene Fremdkörper wie Aerosole wegen der groSan von der Abluft iiber- -Strichenen Oberfläche der Frischluft führenden Rohrleitung und der starken Wärmeabfuhr an .der Oberfläche der Rohrleitung kondensiert und somit aus der Abluft abgeschieden« Sobald sich auf der Rohrschlange eine bestimmte Menge Kondensat angesammelt hat, welche den Wärmeübergang durch die Rohrleitung merklich beeinträchtigen kann, wird die Rohrschlange gegen eine andere Rohrschlange ausgetauscht, was innerhalb kürzester Zeit ohne merkliche Betriebsunterbrechung des Wärmetauschers gesehenen kann, woraufhin man die ausgewechselte Rohrschlange außerhalb des Wärmetauschers in Ruhe reinigt und für einen erneuten Einsatz im Wärmetauscher vorbereitet»

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Der Wärmetauscher kann mit zwei gegeneinander austauschbaren Rohrschlangen praktisch ununterbrochen arbeiten«

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung besteht die Rohrschlange aus einem Metallringrillenschlauch, der eine größere Oberfläche als ein glattes Rohr hat und somit der Rohrschlange eine optimal große Oberfläche gibt, die einerseits für einen jpiten Wärmeübergang sorgt und andererseits das Kondensieren von in der Abluft mitgeführten Verunreinigungen wie Aerosolen begünstigt«,

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung ist die Rohrschlange als patronenförmiger Einsatz ausgebildet, dessen beide Enden an einem Stirnende des Gehäuses münden. Dieser Einsatz läßt sich schnell ein- und ausbauen und auch außerhalb des Wärmetauschers zum Reinigen und Vorbereiten für einen erneuten Einsatz gut handhaben»

Dabei ist es zweckmäßig, die beiden Enden der Rohrschlange ,jeweils mit einem lösbaren Steckanschluß zu versehen, so daß sie schnell und problemlos von der Frischluftleitung abgebaut bzw« an diese wleder angebaut werden kann»

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Rohrschlange sieht VOTj, daß diese einen gradlinigen mittleren Abschnitt und einen wendelförmig um diesen zurücklaufenden Abschnitt aufweist,-wobei der wendeiförmige Abschnitt der Rohrschlange auf den geradlinigen Abschnitt aufgewickelt ist und mit diesem in Kontakt steht. Der die Rohrschlange bildende Metallringrillenschlauch hat dabei zweckmäßig einen Durchmessers, der etwa ein Drittel des Außendurchmessers der Rohrschlange oder auch ein Drittel des Innendurchmessers des rohrförmigen Gehäuses beträgt. Der geradlinige mittlere

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Abschnitt der Rohrschlange und das diese aufnehmende Gehäuse bilden daher mit dem wendeiförmigen Abschnitt der Rohrschlange einen wendeiförmigen Kanal im Gehäuse, den die warme Abluft beim Durchgang durch den Wärmetauscher durchströmen muß. Der Strömungsweg der Abluft durch den Wärmetauscher beträgt daher ein Vielfaches der Länge des Wärmetauschergehäuses, so daß auf kleinstem Raum ein hoher Wärmeübergang bei gleichzeitig optimalem Abscheiden von Verunreinigungen wie Aerosolen erzielt wird.

Um das Auswechseln der Rohrschlange besonders schnell durchführen zu können, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das rohrförmige Gehäuse etwa in der Mitte horizontal geteilt, wobei der Oberteil abklappbar ausgebildet ist. Zum Auswechseln einer Rohrschlange klappt man das Gehäuse auf, löst die Steckanschlüsse der Rohrschlange zur Frischluftleitung, entnimmt die als patronenförmiger Einsatz ausgebildete Rohrschlange aus dem geöffneten Gehäuse, setzt eine saubere gleiche Rohrschlange in das Gehäuse ein, verbindet die Rohrschlange über die Steckanschlüsse mit der Frischluftleitung und schließt das Gehäuse. Dieser Austauschvorgang kann innerhalb kürzester Zeit und beispielsweise innerhalb einer Minute durchgeführt werden. Eine spürbare Unterbrechung des Betriebes des Wärmetauschers ist daher nicht notwendig.

Vorzugsweise ist das rohrförmige Gehäuse mit einem wärmeisolierenden Mantel versehen, um Wärmeabstrahlung nach .außen und ein Kondensieren von Aerosolen oder anderen Verunreinigungen der Abluft an der Gehäusewandung zu vermeiden. Der Warmluft wird Wärme daher praktisch nur durch die Rohrschlange entzogen, so daß sich auch nur auf der Rohrschlange Aerosole oder andere Verunreinigungen durch Kondensation niederschlagen.

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Durch die Erfindung wird ein neuartiger Wärmetauscher geschaffen ρ der so gegensätzlich® Förderungen -wie eine gute Energierückgewinnung umd elae Abscheidung ύοά Fremdkörpern aus der Abluft durch Kondensation la optimaler Weise zu erfüllen in der Lage istο

Ia der Zeichnung ist ein AusfiSirungsbelsplsl des erflndungs= gemäßen Wärmetauschers schematise!! äarg3stellt₅ und zwar zeigt

Figo 1 siae Draufsiclat auf dsa ¥äriasta«3OhSJT¹ isit--sing©Tbaute2* -Eolirschlaiige, i-mhei asr Obsrtell das Gshäusss w lassen ist, und

?igo 2 sine Stirnansiclit des ^Mrmetausclisrs aus Figo 1 mit

Der "iläraetausclisr hat ©in rofepforaig ausgebildetes Gehäuse 1₉ das aus sineia auf Füßen 2 \mu 3 abgestützten feststehenden Unterteil 4 und einem Cfesrtsil 5 bestshtj das über Scharniere 6 alt ÜQ

alt ÜQM Unterteil 4 i/©rbundsn ist und in Eishtung eines

in Figo 2 dargestellten Pfsilsa 7 abgel:l&ppt werden kann.;, so daß dsr Unterteil 4 fyaii li^^to aioht dargestellte lisr·= risgelungsn können die «siden visils k und 5 d©s Gshäuses 1 In dezjä.22, ?Ig. 2 dargest©llt®n gssofelcsssnan Lage susammen= halten^ v>m ein Ent^sioiien dsr duroh das Sshäus® 1 alndurch· strömenden Abluft Ia Betrieb des ¥äraeta.uscliers zn T

Sowohl der Unterteil 4 als suoa der Sbsrtsil 3 des Gehäuses 1 besteht aus zwsl konsentrisoh zueinander angeordneten !fänden 8 und 9 j s^isohen denen sich sine wäriaeisolierende Füllung 10 befindet. Auch die Stirnwand© 11 und 12 sind doppelwandig aiit wäresaisolisren&er Füllung, ausgebildet ο

Das Gehäuse 1 1st nahe seinesa einen Ende mit sineia Stutsen13 zur Zufulir von warmer Abluft und nahe seinem anderen Ende mit

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einem Stutzen 14 zur Abfuhr der gekühlten Abluft versehen. Diese beiden Stutzen 13 und 14 können sowohl am Unterteil 4 als auch am Oberteil 5 angeordnet sein und sind in Fig. 2 nicht dargestellt.

Im Gehäuse 1 befindet sich eine Rohrschlange 15> welche aus einem Metallringrillenschlauch gebildet ist und einen geradlinigen mittleren Abschnitt 16 aufweist, um den v/endeIförmig ein äußerer Abschnitt 17 derart herumgewickelt ist, daß er den geradlinigen Abschnitt 16 berührt und somit das Zentrum des wendeiförmigen Abschnittes 17 vom geradlinigen Abschnitt 16 ausgefüllt ist. Die einzelnen Windungen des wendeiförmigen Abschnittes 17 liegen an der Innenwand 8 des Gehäuses 1 an, so daß die Rohrschlange 15 das Innere des rohrförmigen bzw. kreisförmigen Gehäuses 1 ausfüllt und die durch den Stutzen 13 herangeführte warme Abluft zwischen den einzelnen Wendeln des wendeiförmigen Abschnittes 17 durch einen dort verbleibenden wendeiförmigen Kanal 18 zwangsv/eise zum Stutzen 14 strömen muß.

In der Stirnwand 12 sind Anschlußstutzen 19 und 20 für eine nicht dargestellte Frischluftleitung vorgesehen, wobei die Rohrschlange 15 über lösbare Steckverbindung mit diesen Anschlußstutzen 19 und 20 zu verbinden ist. Daher läßt sich die als patronenartigerEinsatz ausgebildete Rohrschlange 15 als Ganzes mit wenigen Handgriffen ausbauen und durch eine gleichartige saubere Rohrschlange ersetzen.

Der die Rohrschlange 15 bildende Metallringrillenschlauch hat eine besonders große Oberfläche. Sein größter Außendurchmesser beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Drittel des Innendurchmessers der inneren Gehäusewand 8, so daß die Rohrschlange 15 das Gehäuse vollständig ausfüllt und der gerade Abschnitt 16 derselben den Kern des wendelförffligon Abschnittes Yl bildet. Dementsprechend muß die durch das Gehäuse 1 strömende warme und beispielsweise aerosolhaltige Abluft dxirch den wendelförmig verlaufenden ver-

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hältnismäßig langen Kanal 18 strömen. Gleichzeitig wird Frischluft mit Raumtemperatur durch den Stutzen 20 in die Rohrschlange 15 eingeleitet, die auf ihrem Rückweg durch den wendeiförmigen Abschnitt 17 ebenfalls einen langen Weg zurücklegt, bis sie die Rohrschlange durch, den Anschlußstutzen 19 wieder verläßt. Sie entzieht bei ihrem Weg durch die Rohrschlange 15 der über die Rohrschlange 15 strömenden Abluft. Wärme. Gleichzeitig werden in der Abluft entha3-tene Verunreinigungen wie Aerosole an der. sehr großen Oberfläche der Rohrschlange 15 kondensiert. Hat sich eine bestimmte Menge Aerosol an der Rohrschlange 15 abgesetzt, wird das Gehäuse 1 auf seiner gesamten Länge aufgeklappt und die das Gehäuse auch praktisch über seine gesamte Länge ausfüllende Rohrschlange 15 nach Lösen von den Anschlußstutzen 19 und 20 herausgenommen und gegen eine saubere gleiche Rohrschlange 15 ausgewechselt. Das Gehäuse 1 wird wieder geschlossen, so daß der Wärmetauscher bereits nach ganz kurzer Zeit wie beispielsweise einer Minute seinen Normalbetrieb fortführen kann. Die herausgenommene Rohrschlange 15 kann nun leicht unabhängig vom Betrieb des Wärmetauschers gereinigt werden.

Auf diese Weise erreicht man einerseits eine gute Energierückgewinnung aus der v/armen Abluft und außerdem eine Abscheidung von Aerosolen und dergleichen.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung beträgt der lichte Innendurchmesser des Gehäuses 500 mm und seine Länge 3000 mm. Die in einen derart bemessenen Gehäuse 1 untergebrachte Rohrschlange 15 hat eine für den Wärmetausch zur Verfügung stehende Oberfläche von nahezu 15 m^, d»h. also eine extrem große Wärmetauschflache.

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Claims

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Patentansprüche s

M,' Wärmetauscher, mit einem Gehäuse und einer in diesem angeordneten Rohrleitung zum getrennten Führen von unterschiedliche Temperaturen aufweisenden Strömungsmedien, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Rohr mit einem Einlaß (13) und einem Auslaß (14) für ein Strömungsmedium ist, die sich nahe dem einen bzw. dem anderen Ende des Rohres "befinden, und die Rohrleitung eine wendelförmig ausgebildete Rohrschlange (15) ist, welche mit ihrem Außenumfang an der Innenwand (8) des Gehäuses anliegend auswechselbar in diesem angeordnet ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (15) aus einem Metallringrillenschlauch besteht.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (15) als patronen-"förmiger Einsatz ausgebildet ist, dessen beide Enden an einem Stirnende (12) des Gehäuses (1) münden.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der Rohrschlange (15) 5^ew^eil^s ^m^ einem lösbaren Steckanschluß (19, 20) versehen sind.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4_S dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (15) einen geradlinig gen mittleren Abschnitt (16) und einen wendelförmig um diesen zurücklaufenden Abschnitt (17) aufweist.

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6. Wärmetauscher nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der die Rohrschlange (15) bildende Metallringrillenschlauch einen Durchmesser aufweist, der etwa ein Drittel des Außendurchmessers der Rohrschlange beträgt.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (1) etwa

in der Mitte horizontal geteilt und der Oberteil (5) . abklappbar ausgebildet ist.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (1) einen wärmeisolierenden Mantel (8, 9, 10) aufweist.

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