DE3102925A1

DE3102925A1 - Cross-flow heat exchanger having mounting flanges on the flue gas side

Info

Publication number: DE3102925A1
Application number: DE19813102925
Authority: DE
Inventors: Theo 9320 Arbon Krummenacher
Original assignee: FROEHLICH AIR AG
Current assignee: FROEHLICH AIR AG
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1982-09-02

Abstract

Published without abstract.

Description

Kreuzstromwärmetauscher mit rauchgasseitigen Cross-flow heat exchanger with flue gas side

Anschlußflanschen Gegenstand der Erfindung ist ein Kreuzstromwärmetauscher mit rauchgasseitigen Anschlußflanschen zur Aneinanderreihung rnehrerer, Inodulartig aufgebauter Wärmetauscher, wobei mindestens die rauchgasberührten Flächen der Anschlußflansche mit einer temperatur- und säurefesten Kunststoffolie überzogen sind, die auf einem Trägerblech des jeweiligen Anschlußflansches angeordnet ist. Connection flanges The invention relates to a cross-flow heat exchanger with connecting flanges on the flue gas side for stringing together several, inodular type built-up heat exchanger, with at least the surfaces of the connecting flanges in contact with the flue gas are covered with a temperature and acid-resistant plastic film that is on a Support plate of the respective connection flange is arranged.

Ein eingangs genannter Kreuzstromwärmetauscher kann entweder als Plattenwärmetauscher oder als Rohrbündel-Wärmetauscher ausgebildet sein. Er dient zur Wärmerückgewinnung, beispielsweise in Darr-Anlagen für die Malzaufbereitung und für ähnliche Anwendungszwecke. Hierbei wird in der Ausbildung des Wärmetauc:chere als Plattenwärmetauscher zwischen den PliLten ein Strom von aufzuheizender irischufL geftihrt.A cross-flow heat exchanger mentioned at the beginning can either be used as a plate heat exchanger or be designed as a tube bundle heat exchanger. It is used for heat recovery, for example in Darr plants for malt processing and for similar purposes. Here is in the formation of the heat exchanger: chere as a plate heat exchanger between The PliLts led a stream of Irish to be heated.

Abgedichtet von dem Frischluftstrom wird in senkrechter Ebene hierzu ein heißer Rauchgasstrom geführt, der etwa eine Temperatur von 250°C aufweist. Durch Wärmeübertragung an den Platten wird das Rauchgas auf eine Temperatur von etwa 15 bis 30°C abgekühlt, wobei es zur Kondensation kommt und hierbei aggressive Säuren, wie z,B. Flußsäure oder Schwefelsäure, entstehen. Die gleichen Verhältnisse treffen auch für einen Rohrbündel-Wärmetauscher zu, wobei in Abweichung von dem Aufbau des Plattenwärmetauschers die Frischluft durch die lichte Bohrung von Rohren geführt wird. Das Rauchgas umströmt hierbei die Rohre in zirkularer Ebene.The fresh air flow is sealed off in a plane perpendicular to this a hot flue gas flow, which has a temperature of about 250 ° C. By Heat transfer to the plates will bring the flue gas to a temperature of around 15 cooled down to 30 ° C, which leads to condensation and aggressive acids, such as. Hydrofluoric acid or sulfuric acid arise. Meet the same conditions also for a shell-and-tube heat exchanger, with a departure from the structure of the Plate heat exchanger, the fresh air is guided through the clear bore of pipes will. The flue gas flows around the pipes in a circular plane.

Bei der Verwendung von modulartig aufgebauten Kreuzstromwärmetauschern, die rauchgasseitig mit Anschlußflanschen miteinander verbunden werden, bestehen Probleme hinsichtlich der Dichtigkeit im Verlauf der Dichtungsebene der Anschlußflansche. Die Dichtungsebene wird hierbei als Berührungsebene zweier, miteinander zu verbindender Anschlußflansche definiert.When using modular cross-flow heat exchangers, which are connected to one another with connection flanges on the flue gas side Problems with regard to tightness in the course of the sealing plane of the connecting flanges. The sealing level is used here as the contact level two, together to be connected connecting flanges defined.

Die Anschlußflansche werden in ansich bekannter Weise mit zueinander fluchtenden Bohrungen versehen, die von einer Schraube durchgriffen werden, deren Kopf an der Rückseite des einen Anschluß flansches und deren Mutter mit Scheibe an der Rückseite des anderen Anschlußflansches anliegt. Problematisch bei dieser Art von Verbindung ist, daß die Anschlußflansche selbst und das Gehäuse aus einem Trägerblech bestehen, das unbeabsichtigt während der Handhabung und des Transportes verbogen werden kann.The connection flanges are in a manner known per se with one another provided aligned bores which are penetrated by a screw whose Head on the back of a connection flange and its nut with washer on the back of the other connection flange. Problematic with this The type of connection is that the connecting flanges themselves and the housing are made from one Carrier sheet exist that accidentally during handling and transport can be bent.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Dichtwirkung zwischen Anschlußflanschen eines Kreuzstromwärmetauschers unter Einsatz kostengünstiger Dichtungsmittel zu verbessern.The invention has set itself the task of the sealing effect between Connection flanges of a cross-flow heat exchanger using inexpensive sealing means to improve.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im Bereich der Dichtungsebene zwischen zwei aneinanderliegenden Anschlußflanschen der Zwischenraum zwischen der Kunststoffolie und dem Trägerblech mit einer Auspolsterung hinterlegt ist.To solve the problem, the invention is characterized in that that at least in the area of the sealing plane between two adjacent connecting flanges the space between the plastic film and the carrier plate with a padding is deposited.

Es wird hierbei nach dem Gegenstand des Anspruches 2 hevorzugt, wenn die Auspolsterung aus einem elastischen und wärmebestärdigen Material , z.B. Silikon-Folie, Silikon-Kleber, Asbest- oder Keramik-Faser besteht.It is preferred here according to the subject matter of claim 2 if the padding made of an elastic and heat-resistant material, e.g. silicone film, Silicone glue, asbestos or ceramic fiber.

Mit der erwähnten Auspolsterung werden wesentliche Vorteile bei der Erzielung einer Dichtwirkung zwischen den Anschlußflanschen von miteinander rauchgasseitig zu verbindenden Wärmetauschern erzielt. Dadurch, daß sich die Auspolsterung elastisch während der Verschraubung der Anschlußflansche verformt, fliesst sie im Sinne eines kaltflußfähigen Kunststoff-Materials in die Zwischenräume zwischen den aneinanderliegenden Kunststoffolien, insbesondere im Bereich der. Bohrung, so daß sich eine ausgezeichnete Dichtwirkung ergibt, die darüberhinaus noch temperatur- und säurebeständig ist.With the aforementioned padding, there are significant advantages in the Achieving a sealing effect between the connection flanges from one another on the flue gas side achieved to be connected heat exchangers. Because the padding is elastic deformed during the screwing of the connecting flanges, it flows in the sense of a cold-flowable plastic material in the spaces between the adjacent Plastic films, especially in the field of. Bore, making an excellent Sealing effect results, which is also temperature and acid resistant.

Die Schutzwirkung des Trägerbleches gegen aggressive und hochtemperierte Säuren wird also dann nicht nur durch die Kunststoffolie erreicht, sondern zusätzlich durch die Auspolsterung, die zwischen dem Trägerblech und der Kunststoff-Folie angeordnet ist.The protective effect of the carrier plate against aggressive and high temperature Acids are then not only reached through the plastic film, but additionally through the padding, which is arranged between the carrier plate and the plastic film is.

Sofern man eine Auspolsterung aus einem nicht-kaltfließfähigen Kunststoff verwendet, ist trotzdem eine ausgezeichnete Abdichtwirkung gegeben, denn durch die Elastizität des Materials der Auspolsterung kommt es zu einer Verspannung zwischen den aneinanderliegenden Folien im Bereich der Verschraubung am Anschlußflansch und damit 2U einem Zusetzen der Bohrung, so daß sich die erwähnten Materialien eng an den Gewindebolzen der Schraube anlegen, und eine ausgezeichnete Dichtwirkung ergeben.Unless you have a padding made of a non-cold flowable plastic used, is still given an excellent sealing effect, because through the Elasticity of the material of the padding leads to a tension between the adjacent foils in the area of the screw connection on the connection flange and thus 2U a clogging of the hole, so that the mentioned materials fit closely together put on the threaded bolt of the screw and produce an excellent sealing effect.

Bei einem mit Rauchgas betriebenen Kreuzstromwärmetauscher wird es hierbei nach dem Gegenstand des Anspruches 3 bevorzugt, wenn die Kunststoffolie aus Polytetrafluoräthylen besteht, weil diese Kunststoffolie sich als besonders beständig gegen aggressive und hochtemperierte Säuren, die bei der Kondensation des Rauchgases entstehen, gezeigt hat.In the case of a cross-flow heat exchanger operated with flue gas, it will here according to the subject matter of claim 3 preferred if the plastic film consists of polytetrafluoroethylene, because this plastic film is particularly Resistant to aggressive and high-temperature acids that cause condensation of the flue gas.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf einen Kreuzstromwärmetauscher beschränkt, der auf seiner warmen Seite mit einem Rauchgas als Tauschermedium betrieben wird, sondern allgemein für sämtliche Wärmetauscher, bei denen es darum geht, auf der warmen Seite eine ausreichende Abdichtung zwischen aneinanderliegenden und aneinander anschliessenden Anschlußflanschen von mehreren, modulartig aufgebauten Wärmetauschern zu erreichen.However, the present invention is not limited to a cross-flow heat exchanger limited, which operated on its warm side with a flue gas as the exchange medium but in general for all heat exchangers that are involved the warm side provides a sufficient seal between adjacent and adjacent subsequent connection flanges of several, modularly constructed heat exchangers to reach.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject matter of the present invention does not result only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with one another.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte, räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and characteristics disclosed in the documents, in particular the spatial training shown in the drawings are considered essential to the invention claimed insofar as they are individually or in combination compared to the prior art are new.

Im blgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert.The invention is described in the following on the basis of only one embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In this connection, further elements that are essential to the invention can be found in the drawings and their description Features and advantages of the invention.

Es zeigen: Fig. 1: schematisiert die perspektivische Ansicht eines Rohrbündel-Kreuzstromwärmetauschers; Fig. 2: Draufsicht auf die rauchgasseitige Anschlußseite des Wärmetauschers nach Fig. 1 in schematisiert gezeichneter Darstellung; Fig. 3: teilweise weggebrochene Draufsicht auf die rauchgasseitige Anschlußseite des Wärmetauschers nach Fig. 1 und 2; Fig. 4: Schnitt durch zwei aneinanderliegende und miteinander verschraubte Anschlußflansche von zwei miteinander verbundenen Wärmetauschern, ähnlich dem Schnitt IV-IV in Fig. 3.They show: FIG. 1: a schematic perspective view of a Shell and tube cross-flow heat exchanger; Fig. 2: Top view of the flue gas side Connection side of the heat exchanger according to Figure 1 in a schematically drawn representation; 3: a partially broken away plan view of the connection side on the flue gas side the heat exchanger according to FIGS. 1 and 2; Fig. 4: Section through two adjacent and screwed connection flanges of two interconnected heat exchangers, similar to section IV-IV in FIG. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Wärmetauscher 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem zwei Rohrbündel 7,8 eingesetzt und abdichtend gehaltert sind. Die aufzuwärmende Frischluft oder das aufzuheizende, flüssige Medium strömt in Pfeilrichtung 5 von unten her kommend durch die Rohre 9 der Rohrbündel 7,8 hindurch und verlässt oben durch die Austrittsöffnung 4 die Rohrbündel 7,8.The heat exchanger 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a housing 2, in which two tube bundles 7, 8 are inserted and held in a sealing manner. the Fresh air to be heated or the liquid medium to be heated flows in the direction of the arrow 5 coming from below through the tubes 9 of the tube bundle 7, 8 and leaves at the top through the outlet opening 4, the tube bundle 7, 8.

Die abzukühlenden Rauchgase treten in Pl~eilrichtung 6 in die Eintrittsöffnung 3 des Wärmetauschers 1 ein, und umfliessen die Rohrbündel 7,8.The flue gases to be cooled enter the inlet opening in direction 6 3 of the heat exchanger 1, and flow around the tube bundle 7,8.

Es kommt dabei zu einer Kondensation der Rauchgase und zur Entstehung von aggressiven Säuren an den Aussenseiten der Rohre 9 der Rohrbündel 7,8.It comes to a condensation of the flue gases and to Emergence of aggressive acids on the outside of the tubes 9 of the tube bundle 7,8.

Bei der Aneinanderreihung der Rauchgasseiten 1o von mehreren, modulartig aufgebauten Wärmetauschern 1 nach Fig . 1 werden daher die rauchgasseitig angebrachten Anschlußflansche 11 besonders hoch belastet und in ihrer Dichtwirkung beansprucht.When lining up the flue gas sides 1o of several, modular built-up heat exchangers 1 according to Fig. 1 are therefore attached to the flue gas side Connecting flanges 11 are particularly heavily loaded and subject to their sealing effect.

Der in Fig. 2 lediglich schematisiert dargestellte Anschlußflansch 11 ist in der Fig. 3 in seiner konstruktiven Ausführungsform näher dargestellt.The connection flange shown only schematically in FIG. 2 11 is shown in more detail in FIG. 3 in its structural embodiment.

Der Anschlußflansch 11 besteht hierbei aus einem Trägerblech 15, das mittels abgebogener Halteplatten 12 mit dem Gehäuse 2 des Wärmetauschers 1 verschraubt ist. Die Verschraubung erfolgt hierbei über Schrauben 13. Auf dem Trägerblech 15 ist in Richtung zur Dichtungsebene 21 im Bereich der Dichtfliche in Richtung: zum anderen, gegenüberliegenden Anschlußflansch 11 eine Alspolsterung 16 aufgebracht, die von einer Kunststoffolie 17 in Richtungzur Dichtungsebene 21 abgedeckt ist. In Fig. 3 ist der besseren Darstellung halber die Kunststoffolie 17 an der oberen, rechten Ecke des Anschlußflansches 11 etwas abgezogen, um die darunter liegende Auspolsterung 16 und das Trägerblech 15 zu zeigen.The connection flange 11 consists of a carrier plate 15, which screwed to the housing 2 of the heat exchanger 1 by means of bent retaining plates 12 is. The screw connection is carried out using screws 13. On the carrier plate 15 is in the direction of the sealing plane 21 in the area of the sealing area in the direction of: to other, opposite connection flange 11 an aluminum padding 16 applied, which is covered by a plastic film 17 in the direction of the sealing plane 21. In Fig. 3, for the sake of better illustration, the plastic film 17 is on the upper, right corner of the connecting flange 11 slightly peeled off to the one below Padding 16 and the support plate 15 to show.

Die Fig. 3 zeigt weiter, daß die Anschlußflansche 11 auf der Rauchgasseite 10 durch abgebördelte Seitenwände in das Innere des Wärmetauschers 1 übergehen, und dort das Gehäuse 2 des Wärmetauschers 1 bilden. Die gesamten, rauchgasseitig berührten Flächen sind hierbei mit der Kunststoffolie 17 überzogen.3 also shows that the connecting flanges 11 are on the flue gas side 10 pass through flanged side walls into the interior of the heat exchanger 1, and there form the housing 2 of the heat exchanger 1. The entire, flue gas side Contacted surfaces are covered with the plastic film 17.

Bei der Verbindung zweier Anschlußflansche 11,11' liegen dann die einander zugewandten Kunststoffolien 17 in der Dichtungsebene 21 aneinander. Durch die zueinander fluchtenden Bohrungen 14 der Anschlußflansche 11,111 greift der Gewindebolzen einer Schraube 18, die mit ihrem Kopf an der Rückseite des einen Trägerbieches 15 und lall einer Scheibe 19 und einer Mutter 20 an der Rückseite des gegenüberliegenden Trägerbleches 15 des anderen Anschlußflansches 11' anliegt.When two connecting flanges 11,11 'are connected, the facing plastic films 17 in the sealing plane 21 to one another. By the aligned bores 14 of the connecting flanges 11,111 engages the threaded bolt a screw 18, which with its head on the back of a carrier sheet 15 and lall a washer 19 and a nut 20 on the back of the opposite one Carrier plate 15 of the other connection flange 11 'rests.

Beim Festziehen der Schraube 18 in Bezug zur Mutter 20 verformt sich die Auspolsterung 16 in dem Sinne, daß sie in dem Gebiet der Druckbeanspruchung verdrängt wird und in der Dicke abnimmt, und dafür in andere Gebiete in der Dichtungsebene 21 sich einpasst.When the screw 18 is tightened in relation to the nut 20, it deforms the padding 16 in the sense that it is in the area of compressive stress is displaced and decreases in thickness, and instead in other areas in the sealing plane 21 fits in.

Die Kunststoffolie 17 wird damit aufgrund der teilweise verdrängten Auspolsterung 16 im Gebieten hoher Druckbelastung gleichfalls verformt und legt sich damit dicht an die Bohrung 14 und an den Bolzen der Schraube 18 an. Es ergibt sich somit eine ausgezeichnete Dichtwirkung, wobei diese Dichtverbindung besonders hochtemperaturfest und säurebeständig ist.The plastic film 17 is thus partially displaced due to the Padding 16 also deforms and sets in areas of high pressure load thus tightly to the bore 14 and to the bolt of the screw 18. It results thus an excellent sealing effect, this sealing connection particularly is resistant to high temperatures and acids.

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Claims

Claims 1. Cross-flow heat exchanger with flue gas side connection flanges, Lining up several, modularly constructed heat exchangers, with at least the surfaces of the connecting flanges that come into contact with smoke gas with a temperature and acid-resistant Plastic film are coated on a carrier plate of the respective connection flange are arranged so that at least in the area the sealing plane (21) between two adjacent connecting flanges (11) the space between the plastic film (17) and the carrier plate (15) with a Padding (16) is deposited.

2. Cross-flow heat exchanger according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i h n e t that the padding is made of an elastic and heat-resistant Material, e.g. silicone film, silicone adhesive, asbestos or ceramic fiber.

3. Cross-flow heat exchanger according to claim 1 or 2, d a d u r c h q e k e n n n e i n e t that the plastic film (17) made of polytetrafluoroethylene consists.