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Wärmeaustauschvorrichtung, insbesondere für Destillationsanlagen Die
Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung, insbesondere für Destillationsanlagen,
die aus einzelnen flachen Zellen aufgebaut ist.
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Es sind bereits Wärmeaustauschvorrichtungen zum Erwärmen oder Kühlen
von Flüssigkeiten und Dämpfen bekannt geworden, welche aus übereinanderliegenden
Kühlzellen zusammengesetzt sind. Diese vorbekannten Kühlzellen sind verhältnismäßig
hoch und besitzen teilweise bereits besondere Ein- und Austrittsstutzen, mit deren
Hilfe sie in Serien- oder Parallelschaltung oder Serien-und Parallelschaltung gebracht
werden können.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtungen gelingt es zwar, die Wärme von zwei
verschiedenen, durch die Zellen strömenden Mitteln auszugleichen. Mit diesen Anlagen
kann jedoch die Aufgabe, die Wärme von zwei, drei oder mehr Mitteln auf ein anderes
Mittel zu übertragen, nicht in befriedigender Weise gelöst werden.
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Dies ist aber in vielen Fällen sehr erwünscht; z. B. wenn es sich
darum handelt, in einer solchen Anlage gleichzeitig, jedoch in voneinander getrennten
Räumen, die Dämpfe verschiedener chemischer Stoffe niederzuschlagen oder wenn durch
Übertragung der Wärme von mehreren Mitteln auf ein anderes Mittel ein Wärmeaustausch
vollzogen werden soll.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Wärmeaustauschvorrichtung,
insbesondere für Destillationsanlagen, die auch die beiden genannten Aufgaben zu
lösen vermag. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die flachen einzelnen Zellen durch
Trennwände in mehrere nebeneinanderliegende Kammern unterteilt sind, von denen jede
mit einem Ein- und Austrittsstutzen für den Anschluß von Rohrkrümmern versehen ist.
Hierdurch ist es möglich, in einer Anlage sehr gedrungener und einfacher Bauart
gleichzeitig verschiedene Mittel nebeneinander durch ein einziges Abkühlungsmittel
zu kondensieren. Dabei herrscht in allen benachbart liegenden Kammern derselben
Zelle nahezu dieselbe Temperatur.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigt Fig. I eine Seitenansicht der Anlage teilweise geschnitten, Fig.
2 einen, waagerechten Schnitt einer der Zellen der Anlage, Fig. 3 einen Schnitt
nach Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 eine Endansicht hierzu, Fig. 5 bis I6 verschiedene
Formen von Knierohren oder Rohrkrümmern zur Verbindung der einzelnen Zellen Die
Kolonne ist in Fig. 1 in der Weise geschaltet, daß in ihr der Wärmeaustausch zwischen
zwei
Flüssigkeiten vorgenommen werden kann, wobei die zu kühlende Flüssigkeit in den
Zellen und das Kühlmittel in den Zirkulationsrohren kreist.
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Die Kolonne besteht aus einem hohlen Sockel 1 mit Einlaßstutzen2,
übereinander aufgebauten Zellen 3, die voneinander durch dicht schließende Zwischenstücke
4 getrennt werden, Rohrkrümmern 5, die je zwei Zellen verbinden, und einer Bekrönung
6 mit Aus- -lauf 7, die mit dem Sockel 1 durch Spannstangen 8 verbunden ist und
mit einer Kupperl 9 mit Auslaßstutzen 10 versehen sein kann.
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Die Wärmeaustauschzellen, von denen eine in den Fig. 2 bis 4 gesondert
in vergrößertem Maßstabe dargestellt ist, haben eine beträchtliche Austauschfläche
und bestehen je aus einem flachen Kasten mit zahlreichen Zirkulationsrohren II.
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Jede der Zellen wird durch zwei Scheidewände I2 und I3 in drei Kammern,
b, c getrennt, durch die die zu kühlende Flüssigkeit fließt. Die Zwischenstücke
4 bestehen aus Ringen, die vollkommen dicht an die Zellen schließen und so Abteile
I5 für das durchzuleitende Kühlmittel bilden. Die die Zellen verbindenden Rohrkrümmer
5 liegen außerhalb der Wandung, die den Raum für das kreisende Kühlmittel begrenzt.
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Die zu kühlende Flüssigkeit ~ tritt oben durch den Stutzen 19 ein,
zieht durch die Zellen 3 und deren Verbindungen 5, um unten durch den Stutzen 14
auszutreten. Das Kühlmittel wird unten durch den Stutzen 2 eingeführt, geht durch
die Abteile 15 und die RohreII der Zellen 3 und tritt durch den Stutzen 7 oder aus
dem Stutzen g oben aus.
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Dieser Kolonnenapparat bildet somit einen aus auswechselbaren Elementen
aufgebauten Wärmeaustauschturm, dessen Höhe beliebig geändert werden und in dem
man durch Anbringen und Auswechseln verschiedenartiger Formen von Rohrkrümmern oder
gleichartigen Verbindungsstücken nach Fig. 5 bis I6 den von den Flüssigkeiten zu
durchfließenden Raum und Weg beliebig ändern kann. Diese Verbindungsstücke mit zwei,
drei, vier oder fünf Armen ermöglichen es, den Durchfluß durch drei parallele Kammern
auf einen solchen durch zwei und weiter auf einen durch nur eine Kammer zu drosseln
oder umgekehrt ihn zu vergrößern.
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Das Verbindungsstück nach Fig. 5, 6 fördert die Flüssigkeit in parallelen
Strömen in allen drei I Kammern a, b, c, die Form nach Fig. 7, 8 nur in den beiden
Kammern a und b, während die Flüssigkeit in der Kammer c derselben Zelle in umgekehrter
Richtung strömt. Bei Verwendung eines Verbindungsstückes nach Fig. 9, IO wird die
Flüssigkeit von allen drei Kammern a, b, c einer Zelle in eine einzige Kammer c'der
darunterliegenden Zelle geleitet, während durch ein Verbindungsstück nach Fig. II,
I2 die drei Kammetn a, b, c-einer Zelle mit zwei Kammern b', c'der darunterliegenden
Zelle verbunden werden. Durch die Form nach Fig. 13, 14 wird schließlich die Flüssigkeit
von einer Kammer a einer Zelle in die benachbarte Kammer b durch die Form nach Fig.
I5, I6 die Flüssigkeit aus zwei nebeneinanderliegenden Kammern a und b einer Zelle
in eine Kammer b' der darunterliegenden Zelle geführt.
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An den Verbindungsstücken kann man Stutzen I7 zum Einsetzen von Thermometern,
verschließbare Zugangsöffnungen 18 oder Hähne zum Abziehen von Proben usw. anbringen.
Besondere Vorteile der Bauart zeigen sich auch bei Reparaturen. Es genügt, die zu
reparierenden oder auszuwechselnden Teile der Kolonne zu isolieren, ohne dabei den
Betrieb der ganzen Anlage stillzusetzen.
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Ferner ist es möglich, nach Belieben die Höhe des Turms durch weiteren
Aufbau von Elementen, - die alle gleichförmig und aúswechselbar sind, zu vergrößern
oder durch Abbau zu verringern. Der Wärmeaustausch ist beispielsweise in der Kaliindustrie
als Kondensator zum Niederschlagen-von-VVasserdampf von Destillationsdämpfen von
Brüden, zum Kondensieren und Kühlen von Mineralölen, pflanzlichen und tierischen
Ölen verwendbar.
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Wird der Apparat zum Erwärmen von Flüssigkeiten oder zum Kondensieren
von Dampf benutzt, so wird man ihn waagerecht anordnen und den Sockel durch eine
Kuppel ersetzen.