DE3824773A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Durch die Erwärmung des Kühlwasser in den Kühlrohren von Wärmetauschern bauen sich bekanntlich an den Kühlrohrwänden Ablagerungen auf, die als wachsende "Isolierschicht" zu einer kontinuierlichen Abnahme des Kühlwirkunggrades in den Wärmetauschern führen. Diese Tatsache macht größere Kühlwassermengen erforderlich sowie nach und nach zunehmende Pumpenergie wegen der zunehmenden Kühlwassermengen bei immer enger werdenden Kühlrohrquerschnitten, oder größer ausgelegte Wärmetauscher, die auch bei vermindertem Wärmeübergang noch ausreichende Leistung bringen.

Deshalb müssen die Kühlrohre periodisch von den entstehenden Ablagerungen befreit werden, was bei bekannten integrierten Reinhaltesystemen normalerweise periodisch bei stillgelegten Wärmetauschern mechanisch mit Stielbürsten, Hochdruckreinigern oder auf chemischen Wege geschieht oder, daß im Betrieb des Wärmetauschers zu gegebenen Zeiten durch Strömungsumkehr der Kühlflüssigkeit Reinigungsbürsten durch die Kühlrohre geschickt werden, welche an den Enden der Kühlrohre in käfigartigen Fanghülsen aufgefangen werden.

Ein auf der zuletzt genannten Weise arbeitendes Reinigungssystem ist beispielsweise in der DE 35 22 353 A1 beschrieben. Der Nachteil dieses bekannten Reinigungssystems in Wärmetauschern ist aber darin zu sehen, daß es für eng beieinander liegende Kühlrohre und bei kleinen Kühlrohrquerschnitten aus Raumgründen nicht geeignet ist, da zum einen die Fangkäfige quer zur Strömungsrichtung der Kühlrohre zu viel Platz benötigen und auch Bürsten für kleine Kühlrohrquerschnitte wegen ihrer Mindestgröße wenig geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine Reinigung auch bei sehr eng beieinander liegenden Kühlrohren mit kleinen Kühlrohrquerschnitten möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindug wird erreicht, daß platzaufwendige Fangkäfige entfallen können, da die Reinigungskörper nur an ihrer Innenbohrung gehaltert werden. Auch die Reinigungskörper können in Anpassung an die kleinen Kühlrohrquerschnitte entsprechend klein ausgebildet werden, ohne daß ihre Reinigungswirkung verringert ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers;

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher in anderer Betriebsweise;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil eines Wärmetauschers gemäß Fig. 1 oder 2.

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer anderen Ausbildung eines Wärmetauschers gem. der Erfindung; und

Fig. 5 den in Fig. 4 dargestellten Wärmetauscher in anderer Betriebsweise.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Wärmetauscher bezeichnet, der über Leitungen 2 und 3 mit einer Vier-Wege-Armatur 4 in Verbindung steht. Die Vier-Wege-Armatur 4 weist eine Kühlwasser-Vorlaufleitung 5 und eine Rücklaufleitung 6 auf. Mittels der Vier-Wege-Armatur 4 kann entweder das Kühlwasser über die Leitung 2 in den Wärmetauscher 1 geführt und das über die Leitung 3 aus dem Wärmetauscher austretende Wasser in den Rücklauf 6 geleitet werden (Fig. 1) oder durch Umschalten der Vier-Wege-Armatur 4 das Kühlwasser über die Leitung 3 in den Wärmetauscher geführt und das austretende Wasser aus der Leitung 2 in den Rücklauf 6 geleitet werden. Damit wird mit der Umschaltung der Vier-Wege-Armatur 4 eine Umkehrung der Strömungsrichtung des Kühlwasser innerhalb des Wärmetauschers 1 erreicht.

Im Wärmetauscher 1 ist eine Vielzahl von parallel laufenden Kühlrohren 7 angeordnet, welche sich im wesentlichen parallel zu einander erstrecken und mit ihren Enden in Rohrböden 8 gehaltert sind. Die Rohrböden 8 und die Kühlrohre 7 begrenzen einen Raum 9, in welchem sich das zu kühlende Medium befindet, dessen Zu- und Ablauf nicht dargestellt sind.

Zur anderen Seite hin begrenzen die Rohrböden 8 mit den jeweiligen Stirnböden 1 a und der zylindrischen Wandung des Wärmetauschers 1 Vorkammern 10 a bzw. 10 b, in welche die Leitungen 2 bzw. 3 münden. In den beiden Vorkammern 10 a und 10 b sind Fangeinrichtungen 11 a bzw. 11 b vorgesehen, die anhand von Fig. 3 nunmehr näher beschrieben werden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Fangeinrichtung 11 a bzw. 11 b weist gem. Fig. 3 eine Lochplatte 12 auf, die über Abstandsbolzen 13 an dem Rohrboden 8 parallel zu diesem befestigt ist. In der Lochplatte 12 ist eine Vielzahl von Ausnehmungen 14 ausgebildet, die den Wasserdurchtritt von der Leitung 3 zu den Kühlrohren 7 oder umgekehrt erleichtert. Mit den Kühlrohren 7 fluchtend sind auf der Lochplatte 12 Fangdorne 15 befestigt, vorzugsweise durch Gewindeansätze 15 a, welche an einem Ende der Fangdorne 15 ausgeformt und in die Lochplatte 12 eingedreht sind. Selbstverständlich können die Fangdornen auch in die Lochplatte 12 eingeklebt, ein- oder angeschweißt oder angelötet sein.

Die den Kühlrohren 7 zugewandten Enden der Fangdorne 15 sind kegelspitzartig ausgebildet und reichen bis zum Beginn der Kühlrohre 7 oder geringfügig in diese hinein.

In Fig. 3 sind ferner Reinigungskörper 16 dargestellt, welche eine Zylinderform aufweisen mit einem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser der Kühlrohre 7 entspricht. "Entsprechen" bedeutet in diesem Fall, daß die Reinigungskörper 16 gut durch die Kühlrohre bewegbar sind, daß sie aber schmierige oder schleimige Ablagerungen an den inneren Rohrwänden mitnehmen und weitestgehend abtragen können.

Die Reinigungskörper 16 bestehen aus einem schwamm- oder filzartigen Material, können auch aus Kunststoff gebildet sein, und weisen eine durchgehende Längsbohrung 16 a auf, welche um die Mittelachse der Reinigungskörper 16 ausgebildet ist und deren Durchmesser geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser der Fangdorne 15.

Die Betriebsweise der Wärmetauscher-Anordnung ist am besten wieder aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen.

Im Normalbetrieb ist der Vorlauf des Kühlwassers durch die Vier-Wege-Armatur 4 in die Leitung 2 geführt, von wo aus das Kühlwasser über die Vorkammer 10 a, durch die Kühlrohre 7 in die Vorkammer 10 b und schließlich über die Leitung 3 zum Rücklauf 6 gelangt. Bei diesem Normalbetrieb befinden sich die Reinigungskörper 16 auf den Fangdornen 15 der Fangeinrichtung 11 b, also in der Vorkammer 10 b. Zum Reinigungsvorgang der Kühlrohre 7 wird nun die Vier-Wege-Armatur 4 umgeschaltet, so daß das Vorlauf-Kühlwasser aus der Leitung 5 in die Leitung 3 gelangt und von dieser in die Vorkammer 10 b. Mit dem Einströmen des Kühlwassers von der Vorkammer 10 b in die Kühlrohre 7 werden die Reinigungskörper 16 mitgenommen, von den Fangdornen 15 der Fangeinrichtung 11 b abgezogen und in die Kühlrohre 7 eingeführt. Durch den weiterhin anliegenden Wasserdruck werden die Reinigungskörper durch die Kühlrohre hindurchgeführt, wobei sie Ablagerungen von den Kühlrohrwänden mitnehmen. Am Ende der Kühlrohre 7 werden die Reinigungskörper 16 von den Fangdornen 15 der Fangeinrichtung 11 a an den Längsbohrungen 16 a der Reinigungskörper aufgenommen und festgehalten. Hier bleiben die Reinigungskörper 16 in Bereitschaft bis zur nächsten Umkehr der Strömungsrichtung.

Mit dem weiteren Wasserstrom werden die mitgenommenen und aufgewirbelten Ablagerungen durch die Leitung 2 zum Rücklauf 6 abgeführt.

Die Kühlung kann nun weiterhin im sogenannten Normalbetrieb in der Strömungsrichtung gem. Fig. 2 erfolgen bis ein weiterer Reinigungsvorgang erforderlich ist, bei dem die Strömungsrichtung über die Vier-Wege-Armatur 4 wieder umgekehrt wird. Gewöhnlich erfolgt dieser Reinigungsvorgang einmal in einem Abstand von mehreren Stunden, jedenfalls noch innerhalb einer Zeitspanne, in der die Ablagerungen noch weich, schmierig oder schleimig sind.

Eine andere Ausbildung des Wärmetauschers ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, wobei die Wasserzu- und -abfuhr nur an einer Seite des Wärmetauschers erfolgt. In diesem Fall ist die eine Vorkammer 10 a an der Stirnseite verschlossen und die andere Vorkammer 10 b durch eine parallel zu den Kühlrohren verlaufende Trennwand 17 in etwa zwei Hälften unterteilt, in welche jeweils etwa die Hälfte der vorhandenen Kühlrohre 7 münden. Die eine Vorkammerhälfte ist mit der Leitung 2 und die andere Vorkammerhälfte mit der Leitung 3 verbunden. Außerdem ist durch die Trennwand 17 auch die Fangeinrichtung 11 b in zwei Hälften unterteilt.

Im Betrieb tritt nun das Kühlwasser gemäß Fig. 4 durch die Leitung 2 in die untere Hälfte der Vorkammer 10 b und in die eine Hälfte der Kühlrohre 7, von wo aus das Wasser in die andere Vorkammer 10 a gelangt. Mit dem Eintritt in die untere Hälfte der Kühlrohre werden auch die Reinigungskörper 16 mitgenommen und auf die Fangdorne 15 der Fangeinrichtung 11 a gebracht. In der Vorkammer 10 a wird das Kühlwasser nach oben gebracht und läuft durch die obere Hälfte der Kühlrohre 7, der oberen Hälfte der Vorkammer 10 b durch die Leitung 3 in den Rücklauf 6, wobei die Reinigungskörper durch den Wasserlauf auf die Fangdornen der Fangeinrichtung 11 b gebracht werden. Mit Umschaltung der Vier-Wege-Armatur 4 wird dieser Kreislauf gemäß Fig. 5 umgekehrt, so daß die Reinigungskörper in der oberen Hälfte zur Fangeinrichtugn 11 a und die der unteren Hälfte zur Fangeinrichtung 11 b gebracht werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt befinden sich die Ausnehmungen 14 in den freien Bereichen zwischen den auf den Fangdornen 15 steckenden Reinigungskörpern 16. Die Ausnehmungen 14 können aber auch so groß gewählt werden, daß sie zum Teil noch unter die Reinigungskörper 16 reichen, womit bei einer Strömungsumkehrung das Kühlwasser durch die Ausnehmungen 14 bereits an den Stirnseiten der Reinigungskörper angreift und diese schneller von den Fangdornen 15 abschiebt.

In den Fig. 1 und 2 sind lediglich zwei Kühlrohre 7, in Fig. 3 drei Kühlrohre dargestellt. Diese geringe Anzahl dient lediglich der besseren Übersichtlichkeit der Erläuterung. Selbstverständlich werden bei den in Rede stehenden Wärmetauschern weit mehr Kühlrohre verwendet, entsprechend ist auch die Anzahl der Fangdorne, so daß die Lochplatte 12 in Anpassung an die kreisförmige Stirnseite 1 a des Wärmetauschers 1 und mit der Vielzahl der Fangdorne 15 nach Art eines Nagelbrettes ausgebildet ist.

Claims (8)

1. Wärmetauscher in einem Kühlmittel-Kreislauf, mit einer Vielzahl von ein zu kühlendes Medium umgebenden Kühlrohren, in welchen neben dem Kühlmittel Reinigungskörper in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Kühlmittels durchführbar sind, und mit Fangeinrichtungen für die Reinigungskörper an jeweils beiden Enden der Kühlrohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangeinrichtungen (11 a, 11 b) aus langgestreckten, zur Achse der Kühlrohre (7) parallelen Fangdornen (15) gebildet sind, welche mit Ausnehmungen (16 a) in den zylinderförmigen Reinigungskörpern (16) zu deren Aufnahme zusammenwirken.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangdornen (15) an den zu den Kühlrohren (7) weisenden Enden eine Kegelspitze aufweisen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangdornen (15) mit der Mittelachse der jeweiligen Kühlrohre (7) fluchten.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangdornen (15) mit den zu den Kühlrohren (7) abliegenden Enden (15 a) in einer Lochplatte (12) gehaltert sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (12) Ausnehmungen (14) zum Durchtritt des Kühlmittels aufweist und mittels Abstandsbolzen (13) an einem die Enden der Kühlrohre (7) tragenden Rohrboden (8) befestigt sind.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungskörper (16) aus Kunststoff oder aus einem schwamm- oder filzartigen Material gebildet sind.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangeinrichtungen (11 a, 11 b) beiderseits der Kühlrohrenden in Vorkammern (10 a, 10 b) angeordnet sind, von welcher jede mit einer der Leitungen (2, 3) verbunden ist, die beide zu einer Vier-Wege-Armatur (4) zur Umkehr der Strömungsrichtung des Kühlmittels führen.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangeinrichtungen (11 a, 11 b) beiderseits der Kühlrohrenden in Vorkammern (10 a, 10 b) angeordnet sind, wobei eine der beiden Vorkammern (10 b) und eine der Fangeinrichtungen (11 b) durch eine Trennwand (17) etwa hälftig unterteilt sind, und jede Vorkammerhälfte mit je einer der Leitungen (2, 3) verbunden ist, die beide zu einer Vier-Wege-Armatur (4) zur Umkehr der Strömungsrichtung des Kühlmittels führen.