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Die
Erfindung betrifft die Einrichtungen elektrischer Erhitzer vom Typ
Wärmetauscher
zwischen einem Fluid und einer Röhre,
in denen das Fluid zirkuliert. Die Erfindung betrifft genauer gesagt
solche Einrichtungen, bei denen der Wärmeaustausch in einem ringförmigen Raum
realisiert wird, der zwei konzentrische Röhren trennt. Eine derartige
Vorrichtung ist aus dem Patent GB-A-980454 bekannt.
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Diese
letztgenannten Einrichtungen benötigen
jedoch, falls sie eine bessere Kompaktheit und eine größere Austauschoberfläche zulassen,
das Anlegen eines elektrischen Stroms an der äußeren Röhre und gleichzeitig an der
inneren Röhre,
um eine Stromwärme
auf der Anlage zu erhalten. Nun ist aber eine derartige Spannungsanlegung
an der Anlage mühsam.
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Es
ist insbesondere schwierig, einen elektrischen Anschluß der inneren
Röhre zu
erhalten, der sowohl bei hoher als auch niedriger Temperatur stabil ist
und gleichzeitig die Zirkulation des Fluids in der Mitte des ringförmigen Raumes
ungehindert lässt. Ein
weiteres zu lösendes
Problem ist es, eine gute Verteilung der Ströme zwischen der äußeren Röhre und
der inneren Röhre
durch freie und robuste elektrische Kontakte zu erhalten.
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Man
möchte
auch eine röhrenweise
(innere und äußere Röhre) Demontage
ohne mechanische Komplexität
zulassen und gleichzeitig eine mechanische und elektrische Zuverlässigkeit
trotz der Demontage- und Remontage aufrechterhalten und darauf achten,
ein Kriterium geringer Kosten einzuhalten und ohne allzu beträchtliche
Fluidrückhaltebereiche zu
erzeugen.
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Diese
Ziele werden gemäß der Erfindung dank
einer Wärmetauschanlage
für ein
Fluid erreicht mit zwei Röhren,
darunter eine äußere Röhre, die eine
innere Röhre
umgibt, die zwischen sich einen Fluidzirkulationsraum bilden, Mitteln
zum elektrischen Verbinden dieser beiden Röhren, damit ein Anschluß der Anlage
an eine elektrische Quelle eine Erwärmung der beiden Röhren durch
Stromwärme
erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum elektrischen
Verbinden der beiden Röhren
eine konische Wand und einen Ring umfassen, die jeweils fest an
jeweils eine andere Röhre,
die innere und die äußere Röhre, angebracht
sind, und der Ring sich so um die konische Wand abstützt, dass
eine gegebene differentielle Ausdehnung der beiden Röhren eine Zunahme
des Andrucks der konischen Wand im Ring erzeugt.
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Eine
derartige Vorrichtung lässt
automatisch auch eine Zentrierung der konzentrischen Röhren zu.
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Weitere
Eigenschaften, Ziele und Vorteile der Erfindung treten beim Lesen
der folgenden detaillierten Beschreibung zutage, die mit Bezug auf
die angefügten
Figuren erstellt wurde, bei denen:
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die 1 eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
im Längsschnitt
darstellt;
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die 2 ein
Element in Vorderansicht darstellt, das einen Flansch für die Vorrichtung
der 1 bildet.
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Der
vorliegende Doppelrohrwärmetauscher umfasst
hauptsächlich
zwei Einheiten 100 und 200, wobei die eine 100 auf
der äußeren Röhre 110 basiert,
die andere 200 auf der inneren Röhre 210 basiert.
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In
Betrieb stützen
sich diese beiden Einheiten 100 und 200 ohne Spiel
aufeinander. Jedoch ist bei einer differentiellen Ausdehnung zwischen
der äußeren Röhre 110 und
der inneren Röhre 210 eine leichte
Verschiebung zwischen diesen beiden Einheiten in Höhe der Enden
der Röhren
erlaubt.
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Die
innere Röhre 210 ist
an jedem ihrer Enden durch eine konische Wand 220 verlängert (die ein
komplettes Ansatzstück
oder eine abgestumpfte Wand sein kann). Die äußere Röhre 110 ist an ihren Enden
mit einem Gegenflansch 115 ausgestattet, der auf abnehmbare
Weise einen Flansch 130 aufnimmt. Der Flansch 130 bildet
in seinem zentralen Bereich einen Ring 135.
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Die
kegelstumpfförmige
Wand 220 wird in den Ring 135 hinreichend weit
eingeführt,
um den Andruck ohne Spiel sicherzustellen. Wenn die innere Röhre 210 sich
typischerweise stärker
ausdehnt als die äußere Röhre 110,
dringt die kegelstumpfförmige Wand 220 weiter
in den Ring 135 ein, um so einen intensiveren Andruck Ring/kegelstumpfförmige Wand zu
erzeugen.
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Dieser
Andruck wird folglich bei niedriger Temperatur genauso sichergestellt
wie bei hoher Temperatur. Ein derartiger verstärkter Andruck ist der Zirkulation
eines elektrischen Heizstroms nützlich, der
durch einfaches Anschließen
an eine Quelle über die
Außenseite
der Vorrichtung bereitgestellt wird.
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Auf
diese Weise ist die äußere Röhre 110 an ihrem
Ende mit einem ringförmigen
ebenen Bund (oder Gegenflansch) 115 versehen, an den sie
durch Schweißen
auf der Gesamtheit ihrer Peripherie befestigt ist. Dieser Gegenflansch 115 bildet
auch einen Kontaktpunkt zwischen der Vorrichtung und einer mit einer
elektrischen Quelle verbundenen leitenden Verbindung. Genauer gesagt
wird eine elektrische Verbindung durch Klemmen, Spannen oder Schweißen auf
diesen Gegenflansch 115 mittels des Kopfs einer den Gegenflansch
durchdringenden Schraube aufrechterhalten.
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Der
Gegenflansch 115 wird hier im ganzen von auf seinem Umfang
verteilten Schrauben durchdrungen, deren Hauptaufgabe es ist, auf
diesem Gegenflansch 115 ein zweites Element 130 in
Andruck zu halten, das ebenfalls einen vollen ringförmigen und
ebenen Teil 132 bildet und in seinem Zentrum den Kontaktierungsring 135 trägt.
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Dieses
Element 130, nachfolgend Flansch (Bundflansch) genannt,
wird in Seitenansicht in der 2 dargestellt.
Es weist einen inneren Bereich mit mehreren Öffnungen 134 auf,
im Zentrum derer sich der Ring 135 befindet. Genauer gesagt
ist der Ring 135 mit dem ringförmigen vollen und ebenen Teil 132 dieses
Flansches durch drei radiale Profile 136 verbunden, zwischen
denen drei entsprechende Öffnungen 134 gebildet
sind.
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Diese
drei Profile 136 sind um 120° zueinander versetzt verteilt,
wobei sie die Öffnungen 134 zwischen
sich trennen, die sich um den Ring 135 erstrecken. Die Öffnungen 134 erstrecken
sich kreisbogenförmig
um den Ring 135 über
eine Breite, die radial gemessen dem Durchmesser des inneren Querschnitts
der äußeren Röhre 110 entspricht.
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Somit
verlängern
die Öffnungen 134,
wenn der Flansch 130 auf dem Gegenflansch 115 der äußeren Röhre angesetzt
wird, den zwischen den beiden Röhren
liegenden Raum. Der ringförmige
volle Teil dieses Flansches 130 bedeckt den auf die äußere Röhre geschweißten Gegenflansch 115,
und der Ring 135 kommt um die konische Wand oder das konische
Ansatzstück 220 in
Spannung, die von der inneren Röhre 210 getragen
wird. Auf diese Weise durchquert die zu erhitzende Flüssigkeit
den Flansch 130, indem sie in seinen Öffnungen 134 zirkuliert.
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Die
Profile 136 sind ausreichend dünn, um eine Radialdeformation
des Rings 135 unter der Wirkung einer Eindringung der konischen
Wand 220 zu erlauben. Mit anderen Worten drücken sich
die Profile 136 zusammen oder erstrecken sich entlang des dem
Ring 135 auferlegten Zwischenraums, ohne dass sich der
Kragen 132 des Flansches 130 durch seine Starrheit
dagegenstellt.
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Die
anfängliche
Platzierung des Flansches 130 wird durch Festziehen desselben
gegen den Gegenflansch oder Kragen 115 der äußeren Röhre gemacht,
wobei es einen progressiven Andrucks des Rings 135 auf
die konische Wand 220 erzeugt. Dieses Festziehen wird hier
bei Kälte
gemacht, wobei das Festziehen ausreichend ist, um den elektrischen Kontakt
zwischen den beiden Röhren 110 und 210 sicherzustellen.
Der Ring 135 wird hier mit einer konischen Innenfläche gewählt, die
von gleicher Neigung ist wie die von der inneren Röhre 210 getragenen
konischen Wand 220. Somit ist die Kontaktoberfläche von
optimaler Ausdehnung.
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Die
konische Wand ist hier so geschlossen, dass sie einen Stopfen der
inneren Röhre 210 bildet.
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Die
Anlage wird in Passung mechanisch zusammengebaut, wobei sie in kaltem
Zustand durch Schrauben oder durch irgendeine existierende Technik
festgezogen wird. Die Anlage ist röhrenweise demontierbar.
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In
Betrieb, wenn sich die innere Röhre 210 ein
wenig mehr ausdehnt als die äußere Röhre 110, befindet
sich eine auf natürliche
Weise verstärkte mechanische
Spannung in Höhe
des Rings 135 auf der Gesamtheit dieser konischen Kontaktoberfläche.
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Es
sei angemerkt, dass ein Strom, der an den an den beiden Enden der
Vorrichtung angebrachten Gegenflanschen 115 angelegt wird,
nicht nur in der Wand der äußeren Röhre 110 zirkuliert.
Er zirkuliert auch durch Kontakt vom Gegenflansch 115 zum
Flansch 130, dann von der Außenlinie des Flansches 130 zum
Ring 135 mittels der Profile 136, vom Ring 135 zur
inneren Röhre 210 mittels
der konischen Auflage, dann in die innere Röhre 210. Die Rückkehr des
Stromes geschieht entlang derselben Strecke, am anderen Ende der
Vorrichtung.
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Selbstverständlich beschränkt sich
die Erfindung nicht auf eine einzige Ausführungsform, und die hier beschriebenen Funktionen
können
gemäß anderer
Implementierungsmodalitäten
angepasst werden.
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Daher
kann der den konischen Ring 135 umfassende Flansch 130 unterschiedliche
Formen haben, z.B. rund, oval, quadratisch, rechteckig. Er kann durch
Schweißen,
Löten oder
mechanisches demontierbares Zusammenbauen an andere mechanische Strukturen,
z.B. elektrischen Shunt, elektrische Anschlußklemme, Flansch, Rohrleitung
festgemacht werden. Er stellt den Stromfluß durch Kontakt vorzugsweise
demontierbar zwischen zwei konzentrischen Stücken sicher.
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Dieser
Flansch 130 ist aus irgendeinem elektrisch leitenden Materialtypen
gebaut. Er kann auf seiner Struktur oder in seiner Struktur demontierbare oder
nicht-demontierbare metallische Teile umfassen, um einen guten Stromfluß sicherzustellen,
z.B. Kupfer, Alu, Silber, Gold.
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Die
Profile 136, die den Ring 135 abstützen und
den Stromfluß zulassen,
sind aus irgendeinem elektrisch leitenden Materialtypen gemacht.
Sie können
auf ihrer Struktur oder in ihrer Struktur demontierbare oder nicht-demontierbare
metallische Teile umfassen, um einen guten Stromfluß sicherzustellen, z.B.
Kupfer, Alu, Silber, Gold. Sie sind entweder im Stück gefertigt,
oder geschweißt,
gelötet
auf das Stück
oder mechanisch eingespannt durch irgendeine Technik. Diese Profile
sind nicht in Anzahl, Ausdehnung und Geometrie beschränkt.
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Der
Ring 135, der den Stromfluß zwischen dem Flansch 130 und
dem konzentrischen Stück 210 zulässt, kann
unterschiedliche Formen, z.B. rund, oval, quadratisch, rechteckig,
haben und ist aus irgendeinem elektrisch leitenden Materialtypen
realisiert. Er kann auf seiner Struktur oder in seiner Struktur
demontierbare oder nicht-demontierbare metallische Teile umfassen,
um einen guten Stromfluß,
z.B. Kupfer, Aluminium, Silber, Gold sicherzustellen.
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Die
inneren Kontaktseiten sind vorzugsweise geometrisch identisch mit
den Seiten des kegelstumpfförmigen
Ansatzstücks 220 der
inneren Röhre 210.
Der Ring 135 ist entweder im Stück gefertigt, oder geschweißt, auf
das Stück
gelötet
oder mechanisch eingespannt durch irgendeine Technik. Er ist nicht
in der Ausdehnung beschränkt.
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Das
Ansatzstück 220 der
inneren Röhre 210 kann
unterschiedliche Formen haben, z.B. konisch, konisch verkürzt, konisch
verschoben und ist aus irgendeinem elektrisch leitenden Material
realisiert.
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Das
Ansatzstück 220 kann
auf seiner Struktur oder in seiner Struktur demontierbare oder nicht-demontierbare
metallische Teile umfassen, um einen guten Stromfluß, z.B.
Kupfer, Aluminium, Silber, Gold sicherzustellen. Es ist entweder
im Stück gefertigt,
oder geschweißt,
auf dem Stück
gelötet oder
mechanisch eingespannt durch irgendeine existierende Technik. Das
Ansatzstück 220 ist
nicht in der Ausdehnung begrenzt.
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Der
Gegenflansch 115 kann unterschiedliche Formen haben, z.B.
rund, oval, quadratisch, rechteckig. Er ist vorzugsweise auf die äußere Röhre 110 geschweißt und ist
aus leitendem Material realisiert. Er kann auf seiner Struktur oder
in seiner Struktur demontierbare oder nicht-demontierbare metallische Teile
umfassen, um einen guten Stromfluß sicherzustellen, z.B. Kupfer,
Aluminium, Silber, Gold.
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Er
kann durch Schweißen,
Löten oder
mechanische demontierbare Montage an andere mechanische Strukturen,
z.B. elektrischen Shunt (Kurzschluß), elektrische Anschlußklemmen,
Flansch befestigt werden. Er stellt den elektrischen Anschluß der Anlage
sicher.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante der Erfindung wird die konische Wand (220)
oder der Ring (135) von der inneren Röhre (210) getragen
und das andere dieser beiden Elemente (220, 135)
wird von einem auf die äußere Röhre (110)
montierten, lösbaren
Stück (130)
getragen.
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Vorteilhafterweise
trägt das
Element, das den Ring (135) in der Nachbarschaft seines
Zentrums bildet, Fixierungsmittel in seiner Peripherie (132),
die geeignet sind, um mit Mitteln (115), die in der Peripherie
der äußeren Röhre (110)
liegen, zusammenzuwirken.
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Auch
dort sind die Fixierungsmittel des den Ring (135) tragenden
Elements (130) vorzugsweise vom lösbaren Typ.
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Die
Fixierungsmittel des den Ring (135) tragenden Elements
(130) werden z.B. von einem anderen Kragen (132)
gebildet und Mitteln, die geeignet sind, diesen anderen Kragen (132)
auf dem Kragen (115) der äußeren Röhre (110) zu halten.