DE69529901T2

DE69529901T2 - Röhren-wärmetauscher mit umlaufstangen

Info

Publication number: DE69529901T2
Application number: DE69529901T
Authority: DE
Inventors: Brian O'hanlon
Original assignee: Paul Mueller Co
Current assignee: Paul Mueller Co
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2015-05-11
Also published as: KR100361415B1; CN1161082A; JPH10501879A; JP3795916B2; TW262531B; EP0765462A4; US5597036A; DE69529901D1; CN1122817C; WO1995035475A1; AU2510795A; US5513698A; MY113386A; EP0765462A1; EP0765462B1

Description

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Umlaufrohr-Wippstangen-Wärmetauscher, die sowohl Verdampfer als auch Kühlvorrichtungen umfassen, sind kürzlich entwickelt worden und sind Gegenstand mehrerer Patente, die vor kurzem erteilt wurden. Ein Beispiel eines Umlaufrohr-Wippstangen-Wärmetauschers, der als ein Verdampfer verwendet wird, findet sich im US-Patent Nr. 5.221.439, das am 22. Juni 1993 erteilt wurde. Die Umlaufrohr-Wippstangen-Konstruktion wurde vom gleichen Erfinder weiterentwickelt bei der Konstruktion einer Kühlvorrichtung sowie für unsere Zwecke insbesondere in bezug auf eine Antriebsanordnung für Umlaufrohr-Wippstangen, die im US-Patent Nr. 5.385.645 gezeigt ist, das am 31. Januar 1995 erteilt wurde und den Titel "Transfer Apparatus With Positive Drive Orbital Whip Rod" trägt. Wie dort gezeigt ist, werden mehrere Rohre in einem Behälter an ihren oberen und unteren Enden durch ein Paar Rohrbleche unterstützt. Jedes Rohr besitzt eine sich über seine gesamte Länge erstreckende Stange, die an seiner inneren Umfangsfläche durch eine obere und eine untere Antriebsplatte umlaufend angetrieben wird.
Das zu verarbeitende Material wird durch den Innenraum des Rohrs geleitet und wird durch die Stangen in einem dünnen Film über die innere Umfangsfläche der Rohre gesprüht. Im Behälter zwischen den Rohrplatten wird das Zirkulieren eines Kühlmittels bewirkt, um die Außenseite der Rohre stark zu kühlen und um dadurch das verarbeitete Fluid zum Gefrieren zu bringen. Im unteren Teil der Rohre ist ein Eiskristallbrei vorhanden und wird zu einem Vorratsbehälter abgepumpt oder in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung anderweitig verwendet.
Für das Anbringen und Halten der Wippstangen sind verschiedene Anordnungen vorgeschlagen worden und für die Antriebsplatten sind verschiedene Alternativen vorgeschlagen worden. Eine der Anordnungen für die Antriebsplatten widmet sich dem auftretenden Problem der inhärenten Schwingungen, die durch die dynamischen Kräfte hervorgerufen werden, die durch die Stangen erzeugt werden, wenn sie in der Kühlvorrichtung umlaufend angetrieben werden. Wie in Fig. 3 dieses Patents gezeigt ist, sind ein Paar senkrechter Antriebsplatten, die durch exzentrische Lager und Halteklammern getragen werden, um 180º versetzt ausgerichtet und treiben jeweils die Hälfte der Stangen oder Wippstangen an, wodurch die Masse der Stangen im Gleichgewicht gehalten wird. Diese Konstruktion erfordert jedoch ein Paar vertikal beabstandeter, versetzter Antriebsplatten jeweils am oberen und am unteren Stangenende, die Komplexität von versetzten exzentrischen Lagern und verlorenen Raum in dem Überlappungsbereich zwischen den Antriebsplatten, wo infolge der Störung zwischen Platten und Stangen keine Rohre angeordnet werden dürfen. Diese Störung zwischen Platten und Stangen legt außerdem eine spezielle und nicht gleichförmige Anordnung der Rohre und Stangen fest, die einen Behälter erforderlich macht, der eine größere Querschnittfläche besitzt, um die gleiche Anzahl von Rohren und Stangen aufzunehmen. Somit wird eine größere Menge Kühlmittel benötigt, um den notwendigerweise größeren Behälter zu füllen, gegenüber einem Behälter, der gleichmäßig beabstandete Rohre enthält. Aus diesen sowie weiteren Gründen wird nicht erwartet, daß diese Anordnung kommerziell genutzt wird.
Ein weiterer Nachteil der neuartigen Konstruktion, die in den Patenten des Standes der Technik offenbart ist, ist die unerwünschte Verstopfung der Antriebsplatte und der weiteren Haltestruktur an den unteren Enden der Stangen und Rohre. Während des Betriebs der Umlaufstangen- Kühlvorrichtung wird, wie oben erwähnt wurde, ein Eisbrei erzeugt, wenn das verarbeitete Fluid die Rohre von oben nach unten durchläuft. Es wurde ermittelt, daß Verstopfungen an den unteren Enden der Rohre und Stangen geeignete Orte für die Bildung und Ansammlung von festen Eispaketen darstellen, die die stetige Strömung des Eisbreis stören und verstopfen. Obwohl das Patent verschiedene Anordnungen zum Halten der Wippstangen und zum Anbringen der Antriebsplatten vorschlägt, wird nicht angenommen, daß es beabsichtigt war, daß eine Umlaufstangen- Kühlvorrichtung konstruiert werden könnte, die an den unteren Rohr- und Stangenenden vollständig frei von Verstopfung ist.
Um diese sowie weitere im Stand der Technik vorhandene Probleme zu lösen, hat der Erfinder in dieser Beschreibung eine Verbesserung der sehr wertvollen und wichtigen Erfindungen, die in bezug auf den Umlaufrohr- Wippstangen-Wärmetauscher und insbesondere mit der Umlaufstangen- Kühlvorrichtung offenbart wurden, erfolgreich konstruiert und entwickelt. Die Verbesserung des Erfinders enthält die Entwicklung einer Technik und einer Struktur zum Halten und Antreiben der Wippstangen lediglich an ihren oberen Enden, während gleichzeitig ein dynamischer Ausgleich der Kräfte erfolgt, die durch die Stangen erzeugt werden, wenn sie in den Rohren umlaufend angetrieben werden. Der Erfinder erreicht diese erwünschten Merkmale durch die Verwendung einer Gegenkurbel, die jeder Wippstange und jedem Rohr zugeordnet ist, wobei die Gegenkurbel wenigstens zwei Wippstangenlöcher besitzt, wovon ein Loch eine Wippstange aufnehmen kann. Die Wippstangenlöcher sind am Umfang der Gegenkurbel um 180º voneinander entfernt angeordnet. Die Stangen können somit von einem Rohr zum anderen versetzt installiert werden und können mit einer einzigen Antriebsplatte in einer elegant einfachen und effektiven Anordnung angetrieben werden. Da die Gegenkurbeln die einzige Antriebsverbindung zwischen der Antriebsplatte und den Stangen darstellen, kann eine einzelne Antriebsplatte verwendet werden, um jeden Gegenkurbel-Antriebsstift anzutreiben, um einen dynamischen Ausgleich der dynamischen Kräfte zu erreichen, wodurch Schwingungen im Wärmetauscher eliminiert werden. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Gegenkurbel mit zwei oder drei Löchern gezeigt ist, sollte selbstverständlich sein, daß weitere Variationen implementiert werden können, ohne vom allgemeinen Konzept der gleichmäßigen Verteilung der Masse der Stangen über den Umfang der Gegenkurbel, um dadurch die Kräfte auszugleichen, abzuweichen. Eine derartige Variation würde das Vorsehen eines einzigen Wippstangenlochs beinhalten, wobei das Wippstangenloch jedoch an unterschiedlichen Gegenkurbeln an unterschiedlichen Stellen angeordnet ist, woraus sich dann ein abgestimmter Aufbau für die spezielle Anzahl von Rohren, die in einem bestimmten Wärmetauscher verwendet wird, ergibt. Weitere Variationen sind außerdem vorstellbar, einschließlich der Veränderung der Masse der Stangen selbst.
Die Stange wird in dem Wippstangenloch an seinem oberen Ende durch eine Haube oder einen Flansch unterstützt, der im Durchmesser größer ist als das Wippstangenloch. Das ermöglicht, daß der Boden des Rohrs und die Stange ohne Behinderung sind, da dort keine Antriebsplatten oder Stangenunterstützungen vorhanden sind. Wie oben erläutert wurde, ist diese Anordnung wenigstens in der Umlaufstangen-Kühlvorrichtung ideal, da sie alle Strukturen beseitigt, die die Ansammlung von Eis oder seine Bildung aus dem Eisbrei, der aus den Böden der Rohre strömt, fördern könnten.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Gegenkurbel der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß verschiedene Anordnungen für die eigentliche Unterstützung der Antriebsplatte auf der Oberseite der Gegenkurbel hergestellt werden können und die Gegenkurbel kann dann ihrerseits von dem Rohrblech, dem Rohr oder einer Kombination davon oder sogar von einer austauschbaren Lagerplatte unterstützt werden, um die Konstruktion der Umlaufstangen-Kühlvorrichtung weiter zu vereinfachen und strömungsgünstig zu gestalten. Diese Vereinfachung und Verbesserung der Stromlinienförmigkeit ist wichtig, da die Antriebsplatte bei einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden kann, die eine bedeutende Abnutzung an anderen komplexeren oder nicht strömungsgünstigen Anordnungen bewirken könnte. Außerdem erhöhen kompliziertere mechanische Anordnungen mit Lagern oder dergleichen die Kosten und die Wahrscheinlichkeit des mechanischen Ausfalls.
Während oben die prinzipiellen Vorteile und Merkmale der speziellen Eigenheiten der bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurden, kann ein besseres Verständnis der Erfindung durch Bezugnahme auf die Zeichnung und die folgende genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform erreicht werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Paars von Rohren mit Gegenkurbeln und Wippstangen, die durch eine einzige Antriebsplatte angetrieben werden;
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Gegenkurbel;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie A-A von Fig. 2, die den Antriebsstift der Gegenkurbel und die Einfüllöffnung genauer darstellt;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie B-B von Fig. 2, die die versetzten Wippstangenlöcher der Gegenkurbel genauer darstellt;
Fig. 5 ist eine geschnittene Teilansicht, die die Aufhängung einer Stange durch ein Wippstangenloch in einer Gegenkurbel genauer darstellt;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht von drei Gegenkurbeln einer alternativen Ausführungsform, die so gezeigt ist, daß Wippstangen durch verschiedene Wippstangenlöcher in Rohren aufgehängt sind;
Fig. 7 ist eine Draufsicht der Gegenkurbel der alternativen Ausführungsform;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie A-A von Fig. 7 und stellt den Gegenkurbel-Antriebsstift und das Wippstangenloch genauer dar;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie B-B von Fig. 7 und stellt zwei Wippstangenlöcher der Gegenkurbel genauer dar;
Fig. 10A ist eine geschnittene Teilansicht einer alternativen Antriebsstiftanordnung zwischen der Antriebsplatte und der Gegenkurbel;
Fig. 10B ist eine geschnittene Teilansicht einer zweiten alternativen Anordnung eines Antriebsstifts zwischen der Antriebsplatte und der Gegenkurbel;
Fig. 11A ist eine geschnittene Teilansicht, die die Umfangslippe der Gegenkurbel, die die Antriebsplatte unterstützt, genauer darstellt;
Fig. 11B ist eine geschnittene Teilansicht einer alternativen Konstruktion und Anordnung der Gegenkurbel zur Unterstützung der Antriebsplatte;
Fig. 11C ist eine geschnittene Teilansicht einer weiteren alternativen Anordnung zum Unterstützen der Antriebsplatte an der mittigen Antriebswelle;
Fig. 11D ist eine geschnittene Teilansicht einer weiteren alternativen Konstruktion zum Unterstützen der Antriebsplatte vom Rohrblech mit Abstandshaltern;
Fig. 12A ist eine geschnittene Teilansicht, die eine Gegenkurbel, die in dem Rohr durch die Rohrblechfläche, das Rohr und die Wand unterstützt wird, genauer darstellt;
Fig. 12B ist eine geschnittene Teilansicht einer alternativen Anordnung zum Unterstützen einer Gegenkurbel durch eine Lagerplatte;
Fig. 13A ist eine perspektivische Ansicht einer Gegenkurbel mit einem im allgemeinen runden Aufbau;
Fig. 13B ist eine perspektivische Ansicht einer Gegenkurbel mit einem im allgemeinen dreieckigen Aufbau;
Fig. 13C ist eine perspektivische Ansicht einer Gegenkurbel mit einem im allgemeinen rechteckigen Aufbau;
Fig. 14 ist eine geschnittene Teilansicht einer alternativen Anordnung aus Antriebsplatte und Gegenkurbel;
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht der Kurbelbaueinheit, die in der alternativen Anordnung aus Antriebsplatte und Gegenkurbel von Fig. 14 verwendet wird; und
Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht einer Variation der in den Fig. 14 und 15 gezeigten Anordnung aus Antriebsplatte und Gegenkurbel.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält ein Umlaufstangen-Verdampfer, wie etwa eine Umlaufstangen-Kühlvorrichtung 10, eine einzelne Antriebsplatte 12 mit mehreren Antriebslöchern 14, die so angepaßt sind, daß sie mit mehreren Antriebsstiften 16 in mehreren Gegenkurbeln 18 übereinstimmen. Jede Gegenkurbel 18 besitzt eine Einfüllöffnung 20 und ein Wippstangenloch oder mehrere Wippstangenlöcher 22, durch das bzw. die eine Wippstange 24 durch einen ringförmigen Flansch 26 an seinem bzw. ihrem oberen Ende unterstützt wird. Jede Wippstange 24 wird dadurch in einem Rohr -28 unterstützt, wobei die Rohre 28 durch ein oberes und ein unteres Rohrblech 30, 32 in einer festen und beabstandeten Beziehung gehalten werden. Das Prozeßfluid 34 (das in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt ist) strömt durch die Löcher 34 in der Antriebsplatte 12 und auf die Oberseite der Gegenkurbel 18, die eine obere Umfangslippe 36 besitzt zum "Speichern" des Prozeßfluids, wenn es durch das Loch 20 und das freie Wippstangenloch 22 in das Innere des Rohrs 28 strömt. Wenn die Wippstange 24 im Innenraum des Rohrs 28 umlaufend angetrieben wird, versprüht sie das Prozeßfluid in einem dünnen Film an der Innenwand, wodurch die vielen Vorteile erreicht werden, die in den obenerwähnten Patenten des Standes der Technik für Umlaufrohr-Wippstangen-Wärmetauscher erläutert wurden. Das Kühlmittel zirkuliert durch den Innenraum 38 zwischen den Rohrblechen 30, 32, wodurch das Prozeßfluid 34 stark gekühlt wird, wenn es durch die Rohre 28 strömt, so daß ein Eisbrei aus den Böden 40 der Rohre 28 austritt. Es ist wichtig anzumerken, daß die Rohrböden 40 behinderungsfrei sind, da die Wippstangen 24 lediglich an ihren oberen Enden durch die Gegenkurbeln 18 unterstützt und angetrieben werden. Es wird außerdem in Fig. 1 angemerkt, daß die Wippstangen 24 so dargestellt sind, daß sie in bezug auf die Lage der Antriebsstifte 16 in jedem zweiten Wippstangenloch 22 installiert sind. Somit wird die Masse der Wippstangen 24 um die Mitte der Gegenkurbeln 18 gleichmäßig verteilt oder anders ausgedrückt, die Masse der Wippstangen 24 wird gleichmäßig über den Umfang der Gegenkurbeln 18 verteilt, oder mit anderen Worten ausgedrückt, die Wippstangen 24 werden in den Rohren 28 gleichmäßig verteilt, oder noch anders ausgedrückt, die dynamischen Kräfte, die von den Wippstangen 24 erzeugt werden, wenn sie in den Rohren 28 umlaufend angetrieben werden, werden gleichmäßig verteilt.
In den Fig. 2 bis 4 ist der Aufbau der Gegenkurbeln 18 genauer gezeigt. Wie darin gezeigt ist, enthält jede Gegenkurbel 18 einen Steckabschnitt 42 und eine Umfangslippe 36. Ein Antriebsstift 16 ist an der Gegenkurbel 18 angegossen oder in anderer Weise befestigt und die Gegenkurbel 18 kann aus jedem geeigneten Kunststoff oder Lagermaterial, insbesondere aus einem selbstschmierenden Lagermaterial hergestellt sein. Die Einfüllöffnung 20 ist vom Antriebsstift 16 um 180º versetzt und ist vollständig in dem Steckabschnitt 42 der Gegenkurbel 18 enthalten. Im Unterschied dazu erstrecken sich die beiden Wippstangenlöcher 22 durch die Seitenwand des Steckabschnitts 42, was ermöglicht, daß die Wippstangen 42 unmittelbar neben der Innenwand des Rohrs 28 verlaufen, wenn die Gegenkurbeln umlaufend angetrieben werden. Der Durchmesser des Steckabschnitts 42 ist kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs 28, um dessen freie Drehung zu ermöglichen. Die Wippstangenlöcher 22 sind, überdimensioniert, wodurch möglich ist, daß sich die Wippstangen drehen, wenn sie angetrieben werden. Es wird angemerkt, daß die Fertigungstoleranzen für die Antriebsplatte 12, die Antriebslöcher 14, die Gegenkurbel 18, die Wippstangen 24 und das Rohr 28 kleiner sind als die Genauigkeitsanforderungen, die an den Gesamtaufbau gestellt werden. Wie oben angemerkt wurde, werden die Wippstangen 24 in jedes zweite Wippstangenloch 22 eingesetzt, so daß die Hälfte der Wippstangen 24 sich auf einer Seite der Antriebsstifts 16 befindet und die andere Hälfte sich auf der anderen Seite des Antriebsstifts 16 befindet, um dadurch die dynamischen Kräfte auszugleichen, die von den Stangen erzeugt werden, wenn die Gegenkurbel durch eine einzige Antriebsplatte 12 umlaufend angetrieben wird.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, werden die Wippstangen 24 lediglich an ihren oberen Enden in der Gegenkurbel 18 unterstützt und von diesen angetrieben. Die Wippstangen 24 sind in einem der Wippstangenlöcher 22 durch den oberen ringförmigen Flansch 26 "aufgehängt" oder hängen von der Gegenkurbel 18 herab. Wie außerdem in Fig. 5 genauer dargestellt ist, überlappen die Wippstangenlöcher 22 in der Gegenkurbel 18 den Steckabschnitt 42 der Gegenkurbel 18, so daß die Wippstangen 24 an der Innenwand des Rohrs 28 frei in Kontakt gelangen.
Die Gegenkurbel 18, die in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, besitzt ein Paar Wippstangenlöcher 22, um darin die abwechselnde Anordnung von Wippstangen 24 aufzunehmen, damit die Wippstangen in den Rohren 28 versetzt ausgerichtet werden. Diese Anordnung ist bequem, da sie einen Aufbau mit einzelner Gegenkurbel schafft, so daß die Gegenkurbeln in Massenfertigung hergestellt und in einem Umlaufantrieb-Wärmetauscher in allen Rohren untereinander austauschbar verwendet werden können, es ist lediglich notwendig, die Wippstangen 24 sorgfältig abwechselnd zu installieren. Es gibt bei dieser speziellen Ausführungsform viele Variationen, die für einen Fachmann offensichtlich sind und auch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Es können z. B. kundenspezifische Gegenkurbeln für einen bestimmten Wärmetauscher hergestellt werden, bei denen lediglich ein einziges Wippstangenloch verwendet wird, dieses Wippstangenloch ist jedoch in unterschiedlichen Gegenkurbeln in unterschiedlicher Weise angeordnet, so daß die Wippstangen im installierten Zustand ausgeglichen sind. Während das die kundenspezifische Herstellung der Gegenkurbeln erfordert, ist jede Möglichkeit für eine fehlerhafte Montage beseitigt.
Eine weitere Variation der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Gegenkurbel ist in den Fig. 6 bis 9 gezeigt und enthält eine Gegenkurbel 18 mit drei Wippstangenlöchern 22, die am Umfang der Gegenkurbel 18 in Intervallen von 120º beabstandet sind. Bei dieser Variation und tatsächlich bei den meisten Ausführungsformen ist es nicht speziell notwendig, daß in der Gegenkurbel 18 eine Einfüllöffnung ausgebildet ist, da die nicht gefüllten Wippstangenlöcher 22 eine mehr als ausreichende Strömungskapazität für das Prozeßfluid schaffen. Bei dieser Anordnung können die Wippstangen 24 in jedes zweite Wippstangenloch 22 installiert und durch jedes der Wippstangenlöcher 22 unterstützt werden; was außerdem dazu dient, die Wippstangen 24 in den Rohren 28 gleichmäßig zu verteilen. Diese Anordnung kann natürlich so erweitert werden, daß sie vier Wippstangenlöcher 22, die in Intervallen von 90º beabstandet sind, fünf Wippstangenlöcher 22, die in Intervallen von 72º beabstandet sind, usw. enthält, wobei beachtet werden muß, daß die Wippstangen 24 abwechselnd angeordnet werden, so daß eine gleiche Anzahl von Wippstangen an jedem beabstandeten Ort der Wippstangenlöcher installiert wird. Außerdem kann eine gleichmäßige Verteilung erreicht werden, indem in einem Rohr oder in mehreren Rohren mehr als eine Wippstange installiert wird.
In der Ausführungsform, die in den Fig. 1 bis 5 gezeigt ist, sind die Antriebsstifte 16 an die Gegenkurbel 18 angegossen oder in anderer Weise als Teil der Gegenkurbel 18 ausgebildet, wobei Antriebslöcher 17 so in der Antriebsplatte 12 ausgebildet sind, daß sie den Antriebsstiften 16 angepaßt und auf diese ausgerichtet sind. Diese Konstruktion ist in Fig. 10A als die Antriebsverbindung zwischen der einzigen Antriebsplatte 12 und den mehreren Gegenkurbeln 18 gezeigt. Wie in Fig. 10B gezeigt ist, kann der Antriebsstift 16 alternativ vorteilhaft in die einzelne Antriebsplatte 12 gegossen oder in anderer Weise an ihr befestigt sein, und ein Antriebsloch 14 kann in den Gegenkurbeln 18 ausgebildet sein, um den Antriebsstift 16 lose zu umgeben und die Gegenkurbel 18 bei Bedarf anzutreiben.
Wie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, wirkt die Umfangslippe 18 vorteilhaft als eine Unterstützung für die untere Kante der einzelnen Antriebsplatte 12. Da die Rohre 28 im allgemeinen an der Innenseite des umgebenden Behälters des Umlaufrohr-Wippstangen-Wärmetauschers 10 gleichmäßig beabstandet sind, wird die Antriebsplatte 12 durch diese Anordnung über ihre untere Oberfläche vorteilhaft gleichförmig unterstützt. Diese Konstruktion ist außerdem in Fig. 11A genauer dargestellt. Alternativen zu dieser Konstruktion enthalten eine Gegenkurbel 18 mit einer ebenen oberen Fläche 44, wobei die Antriebsstange 24 einen oberen ringförmigen Flansch 26 besitzt, der in die ebene obere Fläche 44 eingelassen ist. Bei dieser Anordnung wird die einzelne Antriebsplatte 12 über einen größeren Oberflächenbereich jeder Gegenkurbel 18 unterstützt. Eine weitere Unterstützungsanordnung ist in Fig. 11C gezeigt, bei der die einzelne Antriebsplatte 12 in geeigneter Weise an der mittigen Antriebswelle 46 zwischen einem Paar ringförmiger Flansche 48, 50 unterstützt wird, so daß die Antriebsplatte 12 die obere Oberfläche der Gegenkurbeln 18 frei macht. Eine weitere Anordnung zum Unterstützen der einzelnen Antriebsplatte 12 enthält Abstandshalter 52, die an der unteren Oberfläche der Antriebsplatte 12 angebracht sind, oder Abstandshalter 54, die an der oberen Oberfläche des Rohrblechs 30 angebracht sind, oder eine Kombination aus beiden. Bei dieser Anordnung wird die Antriebsplatte 12 über den mehreren Gegenkurbeln 18 unterstützt.
Wie in den Fig. 12A und B gezeigt ist, können die Gegenkurbeln 18 auf mehrere verschiedene Arten in geeigneter Weise unterstützt werden. Wie z. B. in Fig. 12A gezeigt ist, unterstützt die Umfangslippe 36 die Gegenkurbel 18 an der oberen Fläche des oberen Rohrblechs 30, an der Stirnwand des Rohrs 28 oder an beiden in Abhängigkeit von der Lage des Rohrs 28 im oberen Rohrblech 30. Wie in Fig. 12B gezeigt ist, kann eine Lagerplatte 56 über dem oberen Rohrblech 30 angeordnet sein und mehrere Gegenkurbeln 18 können von der Lagerplatte 56 durch ihre Umfangslippen 36 unterstützt werden. Diese Anordnung dient einer einfachen Ersetzung der Lagerplatte 56 bei der Abnutzung zwischen den Gegenkurbeln 18 und der Lagerplatte 56, wobei alle diese Elemente einschließlich die Wippstangen 24 über die Oberseite des Umlaufantrieb-Wärmetauschers 10 zugänglich sind.
Die Gegenkurbel 18 kann eine im allgemeinen runde Form besitzen, wie in Fig. 13A gezeigt ist, eine im allgemeinen dreieckige Form besitzen, wie in Fig. 13B gezeigt ist, eine im allgemeinen rechteckige Form besitzen, wie in Fig. 13C gezeigt ist, oder jede weitere geeignete geometrische Form besitzen, die die Antriebsverbindung zwischen jeder Gegenkurbel und der Antriebsplatte aufnimmt, die gleichmäßige Verteilung der Wippstangen über die Antriebsverbindung (wie etwa der Antriebsstift 16) sicherstellt, so daß eine einzelne Antriebsplatte verwendet werden kann, und eine ausreichende Anzahl von Löchern aufweist, damit das Einfüllen des Vorsorgungsfluids in das Innere des Rohrs erleichtert wird.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in den Fig. 14 und 15 dargestellt und enthält die einzelne Antriebsplatte 12, die mehrere Antriebslöcher 14 besitzt zum Einsetzen von mehreren Antriebsstiften 16 in eine obere Kurbelscheibe 58. Eine Zwischenplatte 60 besitzt an jeder Rohrstellung einen oberen und einen unteren kreisförmigen Ausschnitt 62, 64, die durch eine mittige radiale Öffnung 66 verbunden sind, die die Kurbelbaueinheit 68 aufnimmt, die die obere Kurbelscheibe 58, eine Mittelachse 70 und eine untere Kurbelscheibe 72 umfaßt. Die Wippstange 24 kann vorteilhaft in einem von mehreren Wippstangenlöchern 22 unterstützt werden oder auf andere Weise um den Umfang der unteren Kurbelscheibe 72 in bezug auf den Antriebsstift 16 gleichmäßig beabstandet sein, wie oben erläutert wurde. Die Zwischenplatte 60 wird von der oberen Oberfläche des Rohrblechs 30 durch einen oder mehrere Abstandshalter 74 unterstützt. In einer Variation dieser Anordnung und wie in Fig. 16 gezeigt ist, könnte die Kurbelbaueinheit 68 durch eine modifizierte Kurbelbaueinheit 76 ersetzt werden, die an Stelle der oberen Kurbelscheibe 58 einen oberen Kurbelarm 78 besitzt.
An der Erfindung können verschiedene Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden, die für einen Fachmann offensichtlich sind. Diese Änderungen oder Modifikationen sind in den Lehren der Offenbarung enthalten und es ist beabsichtigt, daß die Erfindung lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt wird.

Claims

1. Umlaufrohr-Wippstangen-Wärmetauscher (10), mit mehreren Rohren (28), wovon jedes wenigstens eine darin angeordnete Wippstange (24) besitzt, und einer Antriebsplatte (12), die eine relative Umlaufbewegung der Wippstangen (24) in ihren entsprechenden Rohren (28) erzwingt, wobei der Umlaufrohr-Wippstangen-Wärmetauscher (10) gekennzeichnet ist durch Mittel (18, 68, 76), die die Stangen (24) unterstützen und die Stangen (24) mit der Antriebsplatte (12) lediglich an ihren oberen Enden antreiben, und Mittel (18, 68, 76), die die Kräfte, die von den Stangen (24) in den Rohren (28) erzeugt werden, dynamisch ausgleichen, um dadurch alle Schwingungen, die dadurch im Wärmetauscher (10) hervorgerufen werden, minimal zu machen.

2. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, bei dem die Ausgleichsmittel Mittel (18, 68, 76) enthalten, die die Wippstangen in einem versetzten Muster in den Rohren anordnen und während der Bewegung halten, umso alle Schwingungen, die dadurch in dem Wärmetauscher (10) hervorgerufen werden, minimal zu machen.

3. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 2, bei dem die Anordnungs- und Haltemittel (18, 68, 76) ferner Mittel (18, 68, 76) umfassen, die die Stangen (24) in einer beabstandeten Beziehung in den Rohren (28) anordnen und halten, so daß die Gesamtmasse der Stangen (24) im wesentlichen gleichmäßig längs der Umfänge der Rohre (28) verteilt ist.

4. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem jedes der Rohre (28) eine einzige darin angeordnete Stange (24) besitzt und bei dem die Anordnungs- und Haltemittel (18, 68, 76) Mittel (18, 22, 72) enthalten, die die Stangen (24) an gleichmäßig beabstandeten Orten längs des Umfangs der Rohre (28) anordnen und halten.

5. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei dem die Anordnungs- und Haltemittel (18, 68, 76) Mittel (18, 22, '72) enthalten, die etwa die Hälfte der Stangen (24) an Positionen anordnen und halten, die längs des Umfangs der Rohre (28) von der Position der anderen Hälfte der Stangen (24) um 180º entfernt sind.

6. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem etwa die Hälfte der Stangen (24) an derselben Position längs des Umfangs der Rohre (28) angeordnet ist und die andere Hälfte der Rohre (24) an einer von der ersten Position um 180º beabstandeten Position angeordnet ist.

7. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Anordnungs- und Haltemittel (18, 68, 76) eine Gegenkurbel (18, 68, 76) umfassen, die an jedem der Rohre (28) angebracht werden kann, wobei die Gegenkurbeln (18, 68, 76) jeweils wenigstens ein Loch (22) besitzen, durch das eine der Stangen (24) verläuft.

8. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 7, bei dem das wenigstens eine Loch (22) zu anderen Löchern (22) versetzt ist, um dadurch die Stangen (24) in den Rohren (28) zu versetzen.

9. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 7 oder 8, ferner mit einer Antriebsverbindung (14, 16) zwischen jeder der Gegenkurbeln (18, 68, 76) und der Antriebsplatte (12).

10. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 9, bei dem die Antriebsverbindung (14, 16) einen Antriebsstift (16) und ein daran angepaßtes Antriebsloch (14), die zwischen jeder der Gegenkurbeln (18, 68, 76) und der Antriebsplatte (12) verlaufen, enthält, so daß die Antriebsplatte (12) längs einer Umlaufbahn angetrieben wird die mehreren Gegenkurbeln (18, 68, 76) antreibt, die ihrerseits die Stangen (24) um ihre jeweiligen Rohre (28) umlaufen lassen.

11. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem jede der Gegenkurbeln (18) Mittel (36, 44) besitzt, die die Antriebsplatte (12) unterstützen.

12. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 11, bei dem die Antriebsplatten- Unterstützungsmittel (36, 44) eine Umfangslippe (36) umfassen.

13. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, der ferner wenigstens ein Rohrblech (30) umfaßt, an dem die Rohre in einer festen Orientierung montiert sind, wobei die Gegenkurbeln (18) durch das Rohrblech (30) unterstützt sind.

14. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 13, ferner mit einer Lagerplatte (56) zwischen dem Rohrblech (30) und den Gegenkurbeln (18).

15. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die Antriebsplatte (12) und/oder das Rohrblech (30) mehrere Abstandshalter (48, 50, 52, 54) besitzen, die die Gegenkurbeln (18) in einem Abstand von dem Rohrblech (30) unterstützen.

16. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, bei dem jede Gegenkurbel (18) mehrere Stangenlöcher (22) besitzt, die längs des Umfangs der Gegenkurbeln (18) im wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind, und bei dem die Stangen (24) in einem der Löcher (22) in jeder Gegenkurbel (18) angeordnet sind, um die Stangen im Gleichgewicht zu halten.

17. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 16, bei dem jede Gegenkurbel (18) ein Paar Stangenlöcher (22) besitzt, die zueinander um 180º versetzt sind.

18. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 16 oder 17, bei dem jede Gegenkurbel (18) drei Stangenlöcher (22) besitzt, die zueinander um 120º versetzt sind.

19. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem die Mittel für die Unterstützung der Stangen (24) einen ringförmigen Flansch (22, 24, 26) umfassen, der am oberen Ende der Stangen (24) ausgebildet ist.

20. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 19 in Kombination mit einem der Ansprüche 7-18, bei dem der ringförmige Flansch (22, 24, 26) eine an der Oberseite jeder Stange (24) ausgebildete Kappe (26) umfaßt, die einen Durchmesser besitzt, der größer als der Durchmesser des die Stange (24) aufnehmenden Gegenkurbellochs (22) ist.

21. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 20, bei dem die Antriebsplatte (12) und die Gegenkurbeln (18) die einzige Antriebsverbindung (14, 16) mit den Stangen aufweisen, wobei die Gegenkurbeln (18) jeweils ein Loch (20) besitzen, das die Einführung eines zu verarbeitenden Materials (34) ermöglicht, wobei die Böden (44) der Rohre (28) und die Stangen (24) dadurch nicht behindert werden, so daß eine ungehinderte Strömung des Materials (34) aus den Rohren (28) möglich ist.