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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Betrieb eines
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Hochdruck-Dampfkessels, insbesondere für Chemisch-Reinigungen, Wäschereien
oder dergleichen, mit an einem Hochdruck-Dampfkessel angeschlossenen Verbrauchern,
deren Kondensat zu einem Kondensat-Behälter zurückgeführt wird, aus dem mittels
einer Speisewasser-Pumpe dem Dampfkessel Speisewasser und dem vor dem Kondensat-Behälter
das Kondensat zugeführt wird, wobei in einem Deckel eines Behälters mündende Anschlüsse
für eine Kondensat-Leitung, eine Speisewasser-Zuführleitung und eine Speisewasser-Abführleitung
sowie eine Kondensat-Leitung vorgesehen sind und zwischen der Speisewasser-Zuführleitung
und der Speisewasser-Abführleitung eine Speisewasser-Spirale angeordnet ist, wobei
die Speisewasser-Zuführleitung sich bis zum tiefsten Punkt der Speisewasser-Spiraleerstreckt,
die Speisewasser-Abführleitung vom höchsten Punkt der Speisewasser-Spirale ausgeht,
die Speisewasser-Spirale an ihrem oberen Ende vorzugsweise als etwa ebene Flachspirale
ausgebildet ist und unterhalb der Flachspirale ein Rezirkulationsblech vorgesehen
ist.
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Ein derartiger Wärmetauscher wurde bereits im Patent DBP.......
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(P 32 13 165.8) vorgeschlagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der
eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß er in einfacher Weise an verschiedene
Betriebsbedingungen bzw. verschiedene Größen des Hochdruck-Dampfkessels, beispielsweise
höhere Leistung, leicht angepaßt werden kann und daß ferner die Leistung dieses
Wärmetauschers in Abhängigkeit vom Kondensatanfall steuerbar ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Wärmetauscher der
eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß mindestens ein, mit
dem Behälter verbindbarer
und durch den mit Anschlüssen für die
Kondensatleitung, eine erste Speisewasser-Leitung und eine zweite Speisewasser-Leitung
versehenen Deckel verschließbarer, Rohrschuß mit einer etwa ebenen Speisewasser-Flachspirale,
Prallblech und Rezirkulationsblech vorgesehen ist und daß zwischen den Speisewasser-Leitungen
und der Speisewasser-Flachspirale des Rohrsch-usses und der Speisewasser-Leitung
der Flachspirale des Behälters Verbindungsmittel angeordnet sind.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von zusätzlich anbringbaren
Rohrschüssen mit Flach spirale wird in vorteilhafter Weise eine einfache Anpassung
an verschiedene Betriebsgrößen des jeweilig zu betreibenden Hochdruck-Dampfkessels
ermöglicht.
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Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Rezirkulationsblech
im Rohrschuss analog ausgebildet sein zu dem Rezirkulationsblech im W 9 qrmetauscher-Behälter
selbst. Insbesondere ist in vorteilhafter Weise das Rezirkulationsblech an der Speisewasser-Zuführleitung
des Rohrschusses angeordnet. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist das Rezirkulationsblech
eben ausgebildet.
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Um den Brüdendampf durch das Rezirkulationsblech wieder nach oben
zu leiten, ist in vorteilhafter Weise das Rezirkulationsblech zum Deckel hin konkav
ausgebildet.
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Soll hingegen ein bestimmter Anteil des Brüdendampfes der zweiten
ebenen Flachspirale dem Behälter zugeführt werden, dann ist es vorteilhaft, wenn
das Rezirkulationsblech zum Deckel hin konvex ausgebildet ist.
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In noch weiterer Ausgestaltung kann das Rczirkulationslule profiliert
ausgebildet sein.
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Im allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Rezirkulationsbleches
kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrschusses. In Verbindung mit dem Prallblech
ist es zweckmäßig, wenn der Durchmesser des Rezirkulationsbleches größer ist als
der freie innere Durchmesser des Prallbleches.
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Auch im Rohrschuss kann, zur Anpassung an den Durchsatz des Brüdendampfes,
in noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Rezirkulationsblech höhenverstellbar
angeordnet sein. In vorteilhafter Weise sind Antriebsmittel für Höhenverstellmittel
(des) der Rezirkulationsbleche (5) vorgesehen. Die Antriebsmittel für die Höhenverstellmittel
können elektrisch oder elektronisch gesteuert werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand
der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert.
Dabei zeigt: Fig. 1 schematisch eine Prinzipdarstellung einer Heißdampf-Kesselanlage,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher, und Fig.
3 einen Querschnitt in Höhe der ebenen Spirale gemäß dem Schnitt l-I bzw. II-II
in Fig. 2.
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In Fig. 1 ist schematisch eine Hochdruck-Dampfkessel-Anlage dargestellt,
bei der der erfindungsgemäße Wärmetauscher Anwendung findet.
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Eine derartige Anlage umfaßt einen Hochdruck-Dampfkessel 1, der z.B.
einen Hochdruckdampf mit einer Temperatur von etwa 150 - 1700C bei einem Druck von
etwa 5 - 7 atü abgibt.
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Mit einem derartigen Kessel 1 können, entsprechend seiner Auslegung,
beispielsweise 300 kg Dampf pro Stunde erzeugt werden.
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Der Heißdampf wird über eine Hochdruck-Dampfleitung 2 Verbrauchern
3', 3", 3"' zugeführt. Derartige Verbraucher können, bei Verwendung der Kesselanlage
in einer Chemisch-Reinigung oder in einer Wäscherei, Bügelmaschinen, Dämpfpuppen,
Dämpfkabinen oder dergleichen sein. Von den Verbrauchern 3' ,3",3"' wird das Heißkondensat
über eine Leitung 4 zurückgeführt.
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Diese Leitung 4 führt normalerweise zu einem Speisewasser-(Kondensat)-Behälter
5, in dem das Kondensat abgekühlt wird.
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Vom Kondensatbehälter 5 wird das Speisewasser mittels einer Speisewasser-Pumpe
7 wieder dem Hochdruck-Dampfkessel 1 zugeführt.
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Das Kondensat wird, ehe es in den Kondensat-Behälter 5 eintritt, durch
einen Wärmetauscher 8, 20 geführt. Im Wärmetauscher 8, 20 wird die Wärme des mit
einer Temperatur von etwa 90 - 1050C zurückfließenden Kondensats an das Speisewasser
abgegeben, sodaß das Kondensat beim Verlassen des Wärmetauschers 8, 20 ei1- Temperatur
von etwa 500C aufweist und mit dieser Temperatur in den Speisewasser-Behälter 5
eintritt. Durch die Abkühlung im Behälter 5 sinkt die Temperatur des Speisewassers
nach der Pumpe 7 auf etwa 4000.
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Durch den Wärmeaustausch im Wärmetauscher 8,20 wird sodann die Temperatur
des Kesselwassers wiederum auf etwa 85 - 95?C erhöht.
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Der Wärmetauscher besteht aus einem Behälter 8 mit einer etwa ebenen
Speisewasser-Flachspirale 12', die eine Speisewasser-Spirale 11 aufweist. Zwecks
Anpassung an die jeweilige Leistung des Hochdruck-Dampfkessels 1 ist auf dem Behälter
8 ein zweiter Wärmetauscherteil angeordnet, der aus einem Rohrschuss 20 besteht,
wobei Rohrschuss 20 und Behälter 8 über Ringflansche 22, 23 miteinander verbunden
sind.
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In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 8 in Verbindung
mit dem Rohrschuss 20 im Längsschnitt dargestellt.
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Der erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Wärmetauscher -abschnitt
ist in einem Rohrschuß 20 angeordnet. Dieser Rohrschuß 20 ist mit einem oberen Ringflansch
21 versehen, mit dem ein Deckel 17 verbunden ist. In den Deckelteil 17 mündet die
Kondensatleitung 4 und eine Speisewasser-Zufuhrleitung 6".
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Durch eine ebenfalls am Deckel 17 angeordnete Speisewasser-Abführleitung
9" wird das Speisewasser an den Kessel 1 zurückgeleitet. Das abgekühlte Kondensat
wird mittels einer am Behälter 8 angeordneten Kondensatleitung 10 zu einem Speisewasser-Behälter
5 geleitet. Die Speisewasser-Zufuhrleitung 6" bzw. 6 ' erstreckt sich vom Deckel
17 bis zum tiefsten Punkt des Behälters 8 und wird dann spiralförmig als Schlange
bis zu der Speisewasser-Abführleitung 9' bzw. 9" geführt.
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Durch die Anordnung der Kondensat-Leitung 4 am Deckel 17 wird erreicht,
daß das heißeste Kondensat auf die Endwindungen einer im Rohrschuß 20 angeordneten
Speisewasser-Flachspirale 12", kurz vor deren Austritt aus dem Wärmetauscher-Rohrschuß
20, auftrifft.
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Die Speisewasser-Spirale 11 ist auch im Behälter 8 an ihrem oberen
Ende als ebene Speisewasser-Spirale 12' bzw. als Flachspirale ausgebildet, die mit
der ebenen Flachspirale 12" im Rohrschuß 20 verbunden ist. Auch im Rohrschuß 20
ist ein Rezirkulationsblech 18" vorgesehen, sowie ein Prallblech 16".
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Zur besseren Übersicht bzw. Verdeutlichung sind in Fig. 2 die Speisewasser-Spirale
11 bzw. die etwa ebenen Speisewasser-Flachspiralen 12' und 12", abweichend von der
in Wirklichkeit etwa waagerechten Lage im Behälter 8 bzw. im Rohrschuß 20, geneigt
dargestellt.
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Durch die Prallbleche 16', 16" wird der Brüdendampf an die Steilen
der Spiralen 11 bzw. 12', 12" geführt, die sich am Kesseleingang befinden. Diese
Anwendung ebener Flachspiralen 12', 12" und Prallbleche 16', 16" ergibt eine weitere
Erhöhung der Temperatur des Kessel-Speisewassers um ca.
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SOG.
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Die unterhalb der Flach spirale 12 bzw. 12" vorgesehenen Rezirkulationsbleche
18', 18" vergrößern die Verweildauer des Brüdendampfes im Bereich der ebenen Spirain
rl w. I"'.
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Diese, vorzugsweise runden, Rezirkulationsbleche 18', 18" sind zweckmäßig
jeweils an der Speisewasser-Zuführleitung 6' bzw. 6" angeordnet. Das jeweilige Rezirkulationsblech
18' bzw. 18" kann dabei mit der Leitung 6' bzw. 6" verschweißt sein. Es kann auch
an geeigneten Stegen 19 aufgelegt oder eingehängt sein. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung kann jedes Rezirkulationsblech 18' bzw. 18" auch höhenverstellbar
angeordnet sein. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Anpassung des Spaltes
zwischen zugehörigem Prallblech 16' bzw. 16" und Rezirkulationsblech 18', 18" an
den jeweiligen Durchsatz an Brüdendampf anzupassen.
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Die Ausbildung kann dabei derart getroffen sein, daß Höhenverstellmittel
25 vorgesehen sind, die durch Antriebsmittel 26 betätigt werden. Die Steuerung der
Antriebsmittel 26 kann dabei durch elektronische oder elektrische Elemente erfolgen,
die in Abhängigkeit vom Arifall an Brüdendampf die Antriebsmittel 26 steuern. Dabei
kann beispielsweise eine Turbine an der Kondensatleitung 4 zur Mengenmessung des
einströmenden Brüdendampfes vorgesehen werden.
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Die Ausbildung der Rezirkulationsbleche 18' bzw. 18" kann dabei derart
getroffen sein, daß ihr Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Behälters
8 bzw. des Rohrschusses 20. Dadurch ergibt sich jeweils ein Spalt zwischen dem Mantel
des Behälters 8 bzw. Rohrschusses 20 und dem Rezirkulationsblech 18' bzw. 18", durch
den der abgekühlte Brüdendampf nach unten absinken kann.
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Das jeweilige Rezirkulationsblech 18', 18" kann, wie in Fig. 2 dargestellt,
eben ausgebildet sein oder aber auch konvex bzw. konkav in Richtung zum Deckel 17.
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Durch den erfindungsgemäßen, zusätzlichen Wärmetauscherteil im Rohrschuß
20 ist es möglich, den Wärmetauscher an die jeweiligen Betriebsbedingungen des zugehörigen
Hochdruck-Dampfkessels bzw. der Anlage anzupassen. Es besteht auch die Möglichkeit,
mehrere Rohrschüsse 20 mit einer jeweiligen ebenen Flachspirale axial hintereinander
anzubringen. Es brauchen dazu lediglich die jeweiligen Flansche verbunden und auf
den obersten Rohrschuß 20 der Deckel 17 aufgeschraubt zu werden. Die Speisewasser-Leitungen
6' bzw. 6" der einzelnen Rohrschüsse 20 und des Wärmetauscherteiles 8 werden durch
an sich bekannte, beliebige Verbindungsmittel 24 miteinander verbunden.
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In Fig. 3 ist in einem Querschnitt gemäß den Linien I-I bzw. 1 1-1
1 der Fig. 2 in den Ebenen der Flachspiralen 12', 12" die Zuordnung der einzelnen
Leitungen und Spiralen sowie der Prallbleche 16', 16" und der Rezirkulationsbleche
18', 18" ersichtlich.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen
sowie Teil-und Unterkombinationen der dargestellten bzw. beschriebenen Merkmale
und Maßnahmen.
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Bezugszeichenll@te 1 Hochdruck-Dampfkessel 2 Hochdruck-Dampfleitung
3 @ ,3",3" ' Verbraucher 4 Kondensatleitung 5 Speisewasser- (Kondensat-) Behålte
61 , 6" Speisewasser-Leitung 7 Speisewasser-Pumpe 8 Wärmetauscher-Behälter 9" Speisewasser-Leitung
lo Kondensatleitung 11 Speisewasser-Spirale 12' , 12" Speisewasser-Flachspirale
13 Brauchwasser-Anschluß 1 4 Brauchwasser-Anschluß 1 5 Brauchwasser-Behälter-Mantel
16' , 16" Prallblech 17 Deckel von 8 18' , 18" Rezirkulationsblech 1 9 Halte streben
2O Rohrschuß 21 oberer Ringflansch 22 unterer Ringflansch 23 oberer Ringflansch
von 8 24 Verbindungsmittel 6 - 6' 25 Höhenverstellmittel für 18 - 18' 26 Antrieb
27 28 29 3O 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4O 41 42 43 44 r45 47 48 49 50 51 52 53 54
55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 7O 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80
L
e e r s e i t e