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n Wärmetauscher und Verfahren zu seiner Herstellung
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Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zwischen einer eraten
FlUssigkeit einerseits und einer zweiten Flüssigkeit oder einem Gas bzw Gasgemisch
andererseits, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Es sind Wärmetauspher bekannt, die aus mehreren, parallel und im Abstand
voneinander angeordneten, von der ersten Flüssigkeit durchflossenen geraden Rohren
bestehen, die außen von der zeiten Flüssigkeit bzw. dem Gas oder Gasgemisch bespült
werden.
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Je nach Anwendungszweck sind alle Rohre eines solchen Wärmeaustauschers
hintereinander oder aber Jeweils zwei oder mehrere Rohre parallel und dann solche
Gruppen hintereinander geschaltet; Wenn man, um einen wirksamen Wärmetauscher herzustellen,
mögliche; viele Rohrstücke auf engem Raum anordnen möchte, bereitet die Verbindung
der Enden der Rohrstücke durch entsprechende Rohrendstücke erhebliche Schwierigkeiten,
weil eine flüs,sigkeitsdichte Verbindung nur dann hergestellt werden kann, wenn
man bei der Herstellung der Verbindung freien Zugang zu der Verbindungsstelle, rund
um das Rohrende herum, hat. Besonders schwierig wird das dann, wenn man einen Wärmetauscher
dieser Art aus Kunststoffrohren herstellen will, weil die.RohrstUcke innen und/oder
außen von aggressiven Medien gespult werden, die eine Verwendung von Metallrohren
ausschließen. .Je.nach dem verwendeten Kunststoff wird dann eine Schweißverbindung
oder eine Klebverbindung in Betracht kommen, deren Herstellung infolge der geringen
Abstände zwischen den Rohren noch größere Schwierig keiten bereitet, als bei Metallrohren.
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Besondere Schwierigkeiten können sich dann-bei solchen Wärmetauschern
ergeben, wenn sich erst nach Fertigstellung des gesamten Wärmetauschers herausstellt,
daß eine Verbindungsstelle undicht ist oder später undicht wird. Eine nachträgliche
Abdichtung innerhalb des engen Xohrpaketes ist dann im allgemeinen nicht mehr möglich.
Häufig muß dann der ganze Wärmetauscher verworfen werden, weil eine Reparatur höhere
Kosten verursacht, als der vollständige Neubau.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der
vorgenannten Art, bei dem die Rohrstücke und Verbindungen aus thermoplastischem
Kunststoff bestehen, so weiterzubilden, daß die Herstellung desselben erheblich
vereinfacht und damit verbilligt wird, während uleichzeitig ein Auftreten undichter
Verbindungen praktisch verhindert, zumindest aber sofort entdeckt wird.
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Die Äufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus thermoplastischem
Kunststoff bestehenden geraden Rohrstücke in Gruppen zu Je Vieren angeordnet und
an ihren Enden durch etwa U-förmige R'ohrendstücke aus demselben Kunststoff flüssigkeitsdicht
miteinander verbunden sind und daB mehrere solche Rohr gruppen zu einem Rohrpaket
zusammengefaßt sind, das mit Anschlußstutzen zur Zu- und Abführung der ersten Flüssigkeit
ver sehen ist, wobei der Zusammenhalt zwischen den Rqhr'stücken und Rohrgruppen
dur.ch über die Länge der Rohrstück verteilte, mit Bohrungen versehene und auf die
Rohrstücke lose verschiebbar aufgeschobene Halteplatten gewährleistet wird.
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Während auf das Herstellungsverfahren noch nachstehend näher eingegangen
wird, sei schon hier darauf hingewiesen, daß die mittels der Rohrendstücke zusammengefaßten
Gruppen von Je vier geraden Rohrstticken als Vorfabrikate hergestellt und zwischengelagert
werden können, wobei auf Wunsch bereits eine Dichtigkeitsprüfung
an
den Verbindungsstellen erfolgen kann. .
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Jedenfalls ist aber der Aufbau eines Rohrpaketes aus solchen Rohrgruppen
und die Herstellung der Verbindungsstellen an den Rohrendstücken dadurch sehr vereinfacht,
daß man die elastisch biegsamen Rohre nach dem Zusammenschieben der Halteplatten
weit auseinander biegen und dadurch die Verbindungen bequem herstellen kann.
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Die Verbindungen erfolgen vorzugsweise durch Verschweißen, sofern
sich der Kunststoff dafür eignet, oder durch Verkleben.
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Um die vier Rohrstücke einer Gruppe in geringem Abstand voneinander
halten und dadurch eine Vielzahl von Rohren'auf vorgegebenem Raum unterbringen zu
können, werden die Rohrendstücke Jeweils zu zweit ineinander geschachtelt, wobei
das eine Rohrendstück den Bogen des anderen umgreift.
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Ein solches, aus mehreren Rohrgruppen zusammengesetztes Rohrpaket
lädt sich dann bereits als Wärmetauscher verwenden, beispielsweise durch Einlegen
oder Einhängen in der, die auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden sollen.
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Andererseits kann man ein solches Rohrpaket in einen Kanal einbauen
und quer zur Rohrachse von einmel Luft- oder Gasstrom bespülen lassen. Sofern man
die Zahl der Rohrstücke und damit die gesamte Wärmeaustauschfläche bei einer solchen
Anwendung vergrößern will, wird vorgeschlagen, einen Wärmeaustauscher
aus
mehreren aufeinandergelegten Rohrpaketen zusammenzusetzen 1 wobei die Halteplatten
dann außer ihrer Funktion-als Abstands halter auch noch den Zusammenhalt der aufeinandergelegten
Rohrpakete- bewirken. Dazu sind die Halteplatten an ihren Enden mit Nuten versehen
und werden in entsprechende Falzleisten an den Längskanten von Stützen eingeschoben,
die in abständen fest auf einer Grundplatte angeordnet sind. Ein solches, aus mehreren
Rohrpaketen bestehender Wärmetauscher besitzt dann noch einen Mantel, der an.seinen
beiden Enden mit Flanschen versehen ist und in einen entsprechenden Kanal zur Führung
von Luft oder Gas eingesetzt werden kann.
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DieErfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines WErmetauschers
der vorgenannten Art. Dieses Verfahren besteht darins daß auf die vier Rohr stücke
Jeder Rohrgruppe an deren einem Ende zwei einander umgreifende Rohrendstücke aufgeschoben
und mit den Rohrstücken verbunden werden, dann die Halten platten auf die anderen
freien Enden der Rohrstücke aller Rohrgruppen eines Rohrpaketes aufgeschoben werden,
dann die Rohrendstücke auf die freien Enden der Rohr stücke aufgesteckt und mit
diesen verbunden werden und schließlich die Anschlußstutzen auf die beiden freigebliebenen
Rohrenden aufgesteckt und mit diesen verbunden werden, wobei die Verbindungen Je
nach verwendetem Kunststoff durch Schweißen oder Kleben hergestellt werden.
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Sofern das Verfahren zunächst nur bis zur Herstellung von Rohrgruppen
als Zwischenfabrikat durchgeführt wird, kann eine größere Anzahl solcher Rohrgruppen,
gegebenenfalls in mehreren gängigen Längen, gelagert und bei Bedarf abgerufen werden.
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Der zweite Teil des Verfahrens umfaßt dann den Aufbau von Rohrpaketen
aus solchen Rohrgruppen. Auch die derart hergestellten.
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Rohrpakete können zwischengelagert werden und bei Bedarf entweder
allein, beispielsweise zur Temperierung von Bädern, oder zu mehreren zusammengefaßt
eingebaut werden. Dabei werden bereits die Rohrpakete auf Dichtigkeit geprüft, beispielsweise
unter Wasser abgedrückt.
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Das Verfahren zum Herstellen eines Wärmeaustauschers aus mehreren
solchen Rohrpaketen gestaltet sich dann erfindungsgemäß sehr einfach, indem die
Halteplatten der Rohrpakete, die erfindungsgemäß mit Nuten an ihren Enden versehen
sind, in Falzen von Stutzen eingeschoben werden, die in entsprechender Anordnung
auf der Bodenplatte eines noch offenen Kanalstückes befestigt werden. Schließlich
wird die Seitenwand aufgesetzt, wobei die Anschlußstutzen durch Öffnungen in der
Seitenwand ragen, und diese Durchführungen abgedichtet. Sodann werden die Anschlußstutzen
der Rohrpakete durch Sammelleitungen - miteinander verbunden.
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Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine teilweise
aufgebrochene -Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Warmetauscherp in einen Luftkanal
eingesetzt; Fig. 2 eine Ansicht auf den Wärmetauscher in Fig. 1p in Richtung des
Pfeiles. 49 jedoch bei abgenommenem Anschlußkanal, gesehen.; Fig. 3 eine perspektivische
Teildarstellung der Bodenplatte des Wärmetauschers in Fig0 1 und 2, vor der Montage;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des mit 4 engedeuteten Pfeils in Fig. 3; Fig.
5 eine weiterhin vergrößerte Teildarstellung, etwa in natürlicher Größe, der Rohrendstücke
am nde einer Rohrgruppe; Fig. 6 eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung
durch ein Bad mit eingelegtem Rohrpaket als Wärmetauscher und Fig. 7 ein Bad mit
seitlich eingehängtem Rohrpaket als Wärmetauscher.
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Der aus mehreren lib er einandergelegten Rohrpaketen aufgebaute -Wärmetauscher-nach
den Fig. 1 bis 5 befindet sich gemäß Fig. 1 im Zuge eines Kanal 2, 3, dem bei 4
ein Luftstrom mit Säuredämpfen zugeführt und bei 5 abgeführt wird. Der säurehaltige
Luftstrom soll im beschriebenen Ausführungsbeispiel von einer höheren Temperatur
auf Zimmertemperatur abgekühlt werden. Das geschieht durch Wärmeaustausch mit dem
durch die Rohre 11 strömenden kalten Wasser, das der Sammelleitung 14 bei 15 zugeführt
und der Sammelleitung 17 bei 18 abgenommen wird. Von der Sammelleitung 14 führen,
wie aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig.
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2 zu erkennen ist, mehrere Leitungen über Anschlußstutzen 13 zur den
Rohren 11 des Wärmetauschers. Diese Rohre sind in Rohrpaketen 12 enthalten, die
jeweils aus mehreren Gruppen 19 zu Je vier Einzelrohren zusammengesetzt snd (siehe
auch Fig. 5) In Fig. 1 erkennt man im aufgebrochenen Teil der Deckplatte die Rohrendes
obersten Rohrpaketes, während die Seitenansicht in Fig. 2 die Lage der Rohrpakete
übereinander zeigt. Dabei sind allerdings zur Vereinfachung der Zeichnung nur die
obersten belden Rohrpakete 12 vollständig dargestellt, während die darunter iiegenden
Rohrpakete nur durch Jeweils einzelne Rohre 11 angedeutet sind.
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In den Figuren 4 und 5 sind die vier Rohre einer Rohrgruppe mit dem
Bezugszeichen 29, 30, 31 und 32 versehen. Diese Rohre sind, um ihre Abstände zu
halten, durch Bohrungen 27 in Halteplatten
25, 26 hindurchgeführt.
In Fig. 1 sind insgesamt vier derartige Halteplatten dargestellt und tragen dort
die Bezugs-Zeichen 7, 8, 9 und 10.
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Die vier Halteplatten der Rohrpakete des in Fig. 1 dargestellteM Wärmetauschers
sind, wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich ist, an ihren Enden mit Nuten versehen,
in die entsprechende F-a1zleisten von senkrecht auf der Bodenplatte 20 be-festigten
Stützen- 21, 22, 23, 24 eingreifen Wie schon bemerkt, sind die übereinander liegenden
Halteplatten in den Fig 3 und 4 mit den Bezugszeichen 25 und 26 versehen während
die vier.
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Halteplatten des obersten Rohrpaketes nach Fig. 1 mit dem Bezugszeichen
7, 8, 9 und 10 versehen sind.
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rig. 5 zeigt eine besonders platzsparende Ausbildung der Rohrendstücke
33 und 34. Das längere und weitere Rohrendstück 33 -umgibt-den Bogen des anderen
Rohrendstückes 34 sp und ist andererseits einwärts derart abgekröpft, daß die vier
Öffnungen dieser beiden Rohrendstücke, die die Enden der vier Rohrstücke 29, 30,
31, 32 aufnehmen, eng beieinander stehen.
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Die Rohrstücke und die Rohrendstücke sind ebenso wie die Sammelleitungen
im Ausführungsbeispiel aus PVC--hart hergestellt.
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Bn anderen Beispielen wurden Polyäthylen-hart, Polypropylen und Polyvinylidenfluorid
verwendet. Dementsprechend sind die
Verbindungen entweder durch
Klebender durch Schweißen hergestellt.
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In den Fig. 6 und 7 sind zwei 'Ausführungsbeispiele für die Erwärmung
von chemischen Bädern dargestellt. In Fig. 6 befindet sich das zu erwärmende Bad
36 in einer Wanne 35, auf deren Boden ein Rohrpaket 37 mit Anschlußrohren 38 und
40 einer legt ist. Bei 39 wird heißes Wasser zugeführt und nach erfolgtem Wärmeaustausch
mit der Badflüssigkeit wieder bei 41 abgeführt.
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In Fig. 7 ist eine Wanne 43 mit einer Badflüssigkeit 42 dargestellt.
Ein Rohrpaket 44 mit Zuleitungen 45 und 46 ist stehend, an einer Seitenwand der
Wanne 43, in das Bad eingebracht.
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-Die lose auf die Rohrstücke aufgeschobenen Halteplatten lassen eine
thermisch bedingte Ausdehnung der Rohre zu, ohne daß sich seitliche Ausbiegungen
der RohrstUcke oder deren Teile ergeben.