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Vorrichtung zum Wärme austausch
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Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Wärmeaustauscheraggregate dieser Bauart besitzen in der Regel eine
Vielzahl von Wärmeaustauscherrohren, in denen mindestens ein Wärmeaustauschermedium
strömt. Die Strömungsrichtung kann für alle Rohre gleich sein. Es ist jedoch auch
eine Gegenströmung denkbar. Die Rohre können umfangsseitig berippt sein. Sie werden
außenseitig von mindestens einem anderen Wärmeaustauschermedium beaufschlagt, so
daß je nach Temperatur der am Wärmeaustausch beteiligten Medien ein Wärmeübergang
von dem in den Rohren strömenden Medien auf das die Rohre außen beaufschlagenae
Medium oder umgekehrt stattfindet. Die Rohre erstrecken sich dabei meistens quer
in einem kanalartigen Gehäuse, welches zugleich der Führung des die Rohre außen
beaufschlagenden Mediums dient.
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Obwohl sich derartige Wärmeaustauscheraggregate in der Praxis bewährt
haben und vergleichsweise lange Standzeiten aufweisen, kann es jedoch in stark korrosiven
Atmosphären leicht zu Rohrdurchbrüchen kommen. Dies ist selbst dann der Fall, wenn
die Rohre aus Edelmetall oder hochwertigen Kunststoffen bestehen. Derartige Schäden
sind insbesondere bei Anwesenheit aggressiver Säuren zu beobachten. Da die W?meaustauscherrohre
in den Gehäusen festgelegt sind, ist im Falle eines Schadens der mit seiner Beseitigung
verbundene Aufwand naturgemä,ß relativ hoch.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Wärmeaustauscher aggregate ist
in vielen Fällen ihre schlechte Reinigungsmöglichkeit. Eine Reinigung ist jedoch
dann erforderlich, wenn es zu solch starken Ablagerungen an den Wärmeaustauscherrohren
kommt, daß der Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch merklich gesenkt wird oder wenn
z.B. aus Hygienegründen eine Reinigung in mehr oder weniger großen Zeitabständen
grundsätzlich durchgeführt werden muß. Zum Zwecke der Reinigung hat man daher den
Wärmeaustauscheraggregaten häufig fest installierte Reinigungsvorrichtungen zugeordnet,
die bei Bedarf in Benutzung genommen wurden. Diese Maßnahmen erhöhten aber nicht
nur den herstellungstechnischen Gesamtaufwand, sondern auch die laufenden Betriebskosten.
Auch mußte bei Reparatur oder Reinigung in fast allen Fällen der Wärmeaustauschbetrieb
völlig eingestellt werden. Die Wirtschaftlichkeit wurde dadurch erheblich verringert.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschriebene Vorrichtung zum Wärmeaustausch so zu verbessern, daß
der erforderliche Demontage- und Montageaufwand im Falle eines Schadens und/oder
der Aufwand für Reinigungsmaßnahmen bei erhöhter Wirtschaftlichkeit merklich gesenkt
werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in den irn
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
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Diese Maßnahme ermöglicht es nunmehr, sämtliche Wärmeaustauscherrohre
in mehrere Rohrpakete zu unterteilen.
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Auf diese Weise können sowohl bei Wartungsarbeiten als auch
bei
Reparaturen und ferner bei Reinigungsarbeiten die einzelnen Rohrpakete schubfachartig
aus dem Wärmeaustauschergehäuse gezogen und den entsprechenden Areiten unterworfen
werden. Die Rohrpakete können dabei vertikal übereinander und/oder horizontal nebeneinander
angeordnet werden. Die Rohre können flach oder hochkant zusammengefaßt sein. Auch
eine Zusammenfassung der Wärmeaustauscherrohre in quadratischer Konfiguration ist
denkbar. Der besondere Vorteil ist aber die gezielte Handhabung jedes Rohrpakets,
wodurch eine Betriebsunterbrechung der Gesamtanlage ganz oder doch zum wesentlichen
Teil vermieden wird. Nur das jeweilige Rohrpaket wird außer Betrieb genommen. Alle
anderen Rohrpakete können weiter im Wärmeaustausch verbleiben. Für einen Wechsel
braucht lediglich der Bereich des Wärmeaustauschergehäuses geöffnet zuXerden, der
stirnseitig des auszuwechselnden Rohrpakets liegt. Hierfür können die entsprechenden
Seiten des Wärmeaustauschergehäuses deckelartig unterteilt sein.
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Vorteilhaft ist es nach der Erfindung, wenn die Merkmale des Anspruchs
2 zur Anwendung gelangen. Die Anzahl der Querstege ist davon abhängig, wieviel Rohre
zusammengefaßt sind, welche Länge die Rohre haben und aus welchem Material die Rohre
bestehen. Die Querstege haben mithin zwei Funktionen. Zum einen fassen sie die Rohre
paketartig zusammen, zum anderen bilden sie einen Teil der Zwangsführungsmittel,
um die Rohrpakete schubfachartig handhaben zu können.
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Eine zweckmäßige Führung der Rohrpakete in dem Wärmeaustauschergehäuse,
welche auch die Strömungsführung des die Rohre außenseitig beaSschlagenden Warmeaus1,.,suscElermediums
nicht
beeinträchtigt, vermitteln erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 3. Hier handelt
es sich um möglichst dünne Führungsleisten, die sich parallel zur Strömungsrichtung
des die Rohre beaurschlagenden Wärmeaustauschermediums erstrecken. Je nachdem, wieviel
Rohrpakete übereinander und nebeneinander in einem Wärmeaustauschergehäuse angeordnet
sind, können die Führungsleisten gegebenenfalls mit beiden Längskanten Zwangsführungsaufgaben
für Rohrpakete übernehmen.
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Unter Benutzung der Merkmale des Anspruchs Lt können sowohl die den
Kanal für das die Rohre beaufschlagende Wärmeaustauschermedium seitlich begrenzenden
Wände zueinander distanziert als auch die einwandfreie Strömung dieses Mediums aufrechterhalten
werden. Die Abstandsrohre werden z.B. von Ankerstangen durchsetzt, die an den Enden
Verschraubungen tragen, so daß die Wände miteinander verbunden sind.
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Die Rohrpakete können aus einzelnen Wärmeaustauscherrohren bestehen.
Um jedoch die Anzahl der Anschlüsse nach außen zu verringern, sind die Merkmale
des Anspruchs 5 von besonderem Vorteil. Dabei ist der Ein- und Austritt jeder Rohrschlange
leicht lösbar mit Sammlerrohren verbunden.
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Die Steckverbindungen gemäß Anspruch 6 erlauben den einfachen und
schnellen Ausbau der Rohrpakete.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen schematischen
horizontalen Länp:sschnitt durch eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch entlang der
Linie I-I der Figur 2; Figur 2 eine-Stirnansicht auf einen Teil des geöffneten Gehäuses
der Wärmeaustauschvorrichtung der Figur 1 gemäß dem Pfeil II und Figur 3 in vergrößerter
Darstellung, teilweise im Schnitt, den Ausschnitt III der Figur 1.
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Mit 1 ist in der Figur 1 ein Einbausegment einer Vorrichtung zum
Wärmeaustausch bezeichnet. Das Einbausegment 1 kann einzeln oder in Mehrfachanordnung
eingesetzt werden. Bei Mehrfachanordnung dienen die seitlichen Verbindungsbereiche
2 des Vorrichtungsgehäuses 3 der gegenseitigen Festlegung.
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Das Gehäuse 3 umfaßt (siehe auch Figur 2) zwei zueinander parallele
Begrenzungswände Lt, die durch reihenartig angeordnete Abstandsrohre 5 voneinander
distanziert sind, eine Stirnwand 6 mit den Anschlußorganen 7 für ein Wärmeaustauschermedium
und eine deckelartig gestaltete Stirnwand 8, deren Funktion nachstehend noch näher
erläutert wird.
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Die Abstandsrohre 5 werden von Ankerstangen 9 durchsetzt, die an
den Enden Schraubmuttern 10 tragen, durch welche die Begrenzungswände Lt fixiert
werden.
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An die Abstandsrohre 5 sind Führungsleisten 11 geschweißt, welche
sich parallel zu den Begrenzungswänden Lt zwischen den Stirnwänden 6 undE erstrecken.
Die Führungsleisten 11 dienen der Zwangsführung von Querstegen 12, welche mit seitlichen
Führungsschlitzen 13 die abgerundeten Längskanten der Führungsleisten 11 mit Gleitspiel
umfassen.
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Die Querstege 12 werden von schlangenartig aneinandergereihten Wärmeaustauscherrohren
14 durchsetzt, so daß sich mehrere, übereinander angeordnete Rohrpakete 15 ergeben.
Die Rohrschlange 16 in jedem Rohrpaket 15 ist über die Anschlußorgane 7 lösbar mit
nicht näher dargestellten Sammlerrohren verbunden.
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Nach dem Lösen dieser Anschlußorgane 7 und dem Lösen der stirnseitigen
Deckel 8 können die Rohrpakete 15 einzeln schubfachartig aus dem Gehäuse 3 herausgezogen
und entsprechend wieder eingesetzt werden.
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Jedes Anschlußorgan 7 besteht gemäß Figur 3 aus einer Aufnahmekonsole
17 mit Durchgangsbohrungen 18 für den Eingangsstutzen 19 und den Ausgangsstutzen
20 einer Rohrschlange 16. Die Abdichtung nach außen erfolgt mit Hilfe einer Andruckplatte
21, die mit Maschinenschrauben 22 gegen die Aufnahmekonsole 17 gezogen wird und
dabei einen Dichtungsring 23 umfangsseitig der Stutzen 19, 20 anpreßt. Ein im Innern
der Sitzen 19, 20 angeordnetes Rohr 24 dient der zusätzlichen Stützung.