DE8418780U1

DE8418780U1 - Doppelrohrwaermeaustauscher

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Publication number: DE8418780U1
Application number: DE19848418780U
Authority: DE
Original assignee: Kieselmann 7134 Knittlingen De GmbH
Current assignee: Kieselmann 7134 Knittlingen De GmbH
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1984-09-20

Description

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- 4 Beschreibung:

Gegenstand dieses Gebrauchsmusters ist ein verbesserter Doppelrohrwärmeaustauscher mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Doppelrohrwärmeaustauscher ist aus der DE-OS 23 11 563 bekannt. Bei diesem bekannten Doppelrohrwärmeaustauscher sind untereinander gleichlange, gerade Innenrohre durch 180°-Rohrkrümmer mäanderförmig lösbar miteinander verbunden, und die geraden Innenrohre sind konzentrisch von Aussenrohren mit Abstand umgeben, welche aufeinanderfolgend ebenfalls mäanderförmig miteinander verbunden sind, und zwar durch gerade Rohrleitungsabschnitte, welche auf Gehrung geschnitten mit den geraden Außenrohrabschnitten verschweißt sind. Der bekannte Doppelrohrwärmeaustauscher ist zum Erwärmen oder zum Kühlen von zähflüssigen, faserhaltigen Fließmitteln, insbes. Fruchtmaischen, vorgesehen, welche durch das Innenrohr qepumpt werden, während im Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr eine Heizflüssigkeit bzw. eine Kühlflüssigkeit strömt.

Der bekannte Doppelrohrwärmeaustauscher hat den Nachteil, dgf* das faserhaltige Fließmittel nur durch das Innenrohr gepumpt werden kann, nicht jedoch durch den Ringraum zwischen Innenrohr und Außenrohr. Aus Gründen der Einsparung von Energie und Wärmeübertragungsfläche wäre es jedoch sehr wünschenwert, wenn man das zu temperierende, faserhaltige Fließmittel wahlweise durch das Innenrohr oder durch den Ringraum zwischen Innenrohr und Außen-

rohr pumpen könnte. Bei dem bekannten Doppelrohrwärmeaustauscher ist das nicht möglich, weil die zu einem zusammenhängenden Gebilde verschweißten Außenrohre einer intensiven Reinigung nicht hinreichend zugänglich sind. Die Reinigung kann nur durch Spülung des Stranges als Ganzem erfolgen, und dabei kann eine einwandfreie Reinigung vor allem in den Umlenkbereichen nicht gewährleistet werden. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Rohrleitungsabschnitte, welche die geraden Außenrohrabschnitte miteinander verbinden und den Fließmittelstrom umlenken sollen, durch die -Gehrungsschnitte sehr strömungsungünstig geformt sind, was gerade im Hinblick auf zähfließende, faserhaltige Fließmittel zu einem hohen Druckverlust und Toträumen in den Umlenkbereichen führt, die möglichst vermieden werden sollten.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppelrohrwärmeaustauscher zu schaffen, bei dem faserhaltige und/oder feststoffhaltige und/oder pastöse Fließmittel, insbesondere Fruchtmaischen oder Pulpen,nicht nur durch das Innenrohr, sondern auch durch den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr geführt werden können und bei dem sowohl die Innenrohre als auch die Außenrohre einer leichten und gründlichen Reinigung zugänglich sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Doppelrohrwärmeaustauscher mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Neuerungsgemäß ist vorgesehen, nicht nur - wie beim Stand der Technik - die geraden Innenrohrabschnitte durch Rohr-

krümmer lösbar miteinander zu verbinden, sondern auch die geraden Außenrohrabschnitte. Dies bedingt natürlich, daß die Innenrohre die Wandung des jeweiligen Außenrohrkrümmers durchstoßen und darin dicht eingelötet oder eingeschweißt sind; das zeigt zwar auch bereits die DE-OS 23 11 563, jedoch sind dort die geraden Außenrohrabschnitte nicht durch Rohrkrümmer, sondern durch gerade Rohrstücke miteinander verbunden, und zwar miteinander unlösbar verschweißt. Neuerungsgemäß ist vielmehr vorgesehen, daß die geraden Außenrohrabschnitte mittels der Außenrohrkrümmer lösbar miteinander verbunden sind, wozu man entweder an den Enden zweier miteinander zu verbindender Außenrohrkrümmer Rohrverschraubungen (wie sie in der DE-OS 23 11 563 für die Innenrohrverschraubung vorgesehen sind) oder Endflansche vorsieht, die miteinander verschraubt werden.

Wenn man jedoch das gerade Innenrohr die Wandung de?

Außenrohrkrümmers durchstoßen läßt, dann bildet sich auf der seinem Krümmungsmittelpunkt abgewandten Seite zwischen dem Lnnenrohr und der Wandung des Außenrohrkrümmers ein Zwickel, nämlich eine örtliche Verengung des Querschnitts zwischen Innenrohr und Außenrohr, aus, welche im Umgebungsbereich der Stelle, wo das Innenrohr die Wandung des Außenrohrkrümmers durchstößt, den Fließmittelstrom sehr behindern würde. Obendrein würde sich ein schwer zu reinigender Totraum bilden. Gemäß

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der vorliegenden Neuerung wird jedoch dieser unerwünschte Totraum (Zwickel) gleichsam abgeschnitten, indem man den Außenrohrkrümmer dort mit einer Ausnehmung versieht, welche durch eine aussen konkave, dem Ende des aus dem Außenrohrkrümmer vorstehenden Innenrohres zugewandte und auf dem Innenrohr fußende Wandung begrenzt ist. Eine solche Ausnehmung kann man dadurch bilden, daß man aus der Wandung eines Rohrkrümmers üblicher Bauart jenen Teil der Wandung ausschneidet, welcher den Zwickel nach außen begrenzen würde, und statt dessen ein nach außen konkav geformtes Wandstück einsetzt, welches einerseits mit dem durch den Ausschnitt gebildeten Rand des Außenrohrkrümmers und andererseits mit dem Innenrohr verschweißt wird und dadurch den Außenrohrkrümmer wieder hermetisch schließt.

Da durch die Ausnehmung im Außenrohrkrümmer der besagte Zwickel gekappt wird, kann sich faseriges Material an dieser Stelle nicht mehr verfangen. Das begünstigt zum einen die Gleichmäßigkeit der Strömung und erleichtert zum anderen die Reinigung des Außenrohrs durch Spülung.

Die besagte Ausnehmung befindet sich wenigstens an jenem Außenrohrkrümmer, welcher am Auslaufende eines jeden geraden Außenrohrabschnittes liegt; vorzugsweise sieht man eine solche Ausnehmung jedoch in den an beiden Enden des geraden Außenrohrabschnittes angeordneten Außenrohrkrümmern vor. Oas erlaubt es, nach Bedarf die Strömungsrichtung unzukehren.

Bei dem erfindungsgemäßen Doppelrohrwärmeaustauscher kann das faserhaltige Fließmittel wahlweise durch das Innenrohr oder durch den Zwischenraum zwischen Innenrohr und

Außenrohr umgepumpt werden, da beide strömungsgünstig geformt und leicht zu reinigen sind. Ein besonderer Vorteil der Neuerung liegt darin, daß ein faserhaltiges Fließmittel sowohl durch das Innenrohr als auch gleichzeitig im Gegenstrom durch den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr geführt werden kann, was einen Energie und Wärmeübergangsfläche sparenden Einsatz eines solchen Doppelrohrwärmeaustauschers ermöglicht. Dabei ist der neuerungsgemäße Doppelrohrwärmeaustauscher recht einfach aufgebaut und kann aus untereinander gleichen Grundelementen baukastenartig in variabler, wählbarer Größe zusammengebaut werden. Das Grundelement besteht aus einem geraden Innenrohr und einem das gerade Innenrohr umgebenden geraden Außenrohr, an welches an beiden Enden ein Rohrkrümmer, zweckmäßigerweise ein 90°-Rohrkrümmer anschließt. In gleicher Weise kann auch das Innenrohr an beiden Enden in einen 90°-Krümmer übergehen, der beim Zusammenbau des Wärmetauschers mit dem entsprechenden Krümmer am Innenrohr des benachbarten Grundelementes verbunden wird; es ist aber auch möglich, wie in der DE-OS 23 11 563 gezeigt, die geraden Innenrohre durch 180°-Rohrkrümmer miteinander zu verbinden.

Falls nötig, kann zum Reinigen der neuerungsgemäße Doppelrohrwärmeaustauscher leicht in seine Grundelemente zerlegt werden, wenn eine Reinigung durch Spülung ausnahmsweise nicht ausreichen sollte. Da der Doppelrohrwärmeaustauscher so ausgebildet ist, daß sich keine Toträume ergeben und sich die Fließwege gut reinigen und sterilisieren lassen, kann er auch für Produkte eingesetzt werden, bei denen besonders strenge Anforderungen

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an die Sauberkeit oder Keimfreiheit gestellt werden; insbesondere eignet sich der Doppelrohrwärmeaustauscher zum Ersatz in Molkereien und anderen Betrieben der Nahrungsmitteltechnik sowie in pharmazeutischen Betrieben.

Ein besonderer Vorteil des neuen Doppelrohrwärmeaustauschers liegt auch darin, daß zu seiner Herstellung nur Normteile, aber keine Sonderteile benötigt werden.

Die Wandung, welche die Ausnehmung im Außenrohrkrümmer tsgrenzt, hat vorzugsweise die Gestalt einer Zylindermantelteil-» lache, d.h., sie ist selbst ein Abschnitt einer Rohrwrndung, welche in einen passenden Ausschnitt des Außenrohrkrümmers eingesetzt wird, jedoch nicht so, daß die konvexe Seite nach aussen weist, sondern/ dass die konkave Seite nach aussen weist, wodurch eilte Ausnehmung im Außenrohrkrümmer entsteht, die einen sonst vorhandenen Zwickel zwischen Außen- und Innenrohr kappt.

Wenn man die Wandung des Außenrohrkrümmers in dem Bereich, wo sich der Zwickel ausbilden würde, also auf der dem Krümmungsmittelpunkt abgewandten Seite des Rohrkrümmers, sich von einer Zylindermantelfläche durchdrungen denkt, dann definiert die Schnittlinie zwischen dieser gedachten Zylindermantelfläche und der Wandung des Außenrohrkrümmers den Rand des Ausschnittes, in welchen eine Teilfläche dieser Zylindermantelfläche so eingesetzt werden kann, daß sie den Ausschnitt wieder dicht verschließt, wobei sie auf der Außenseite des Innen-

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rohres enden soll. Die Zylinderachse dieser Zylindermantelteilfläche soll zweckmäßigerweise die Längsachse des geraden Außenrohrabschnittes schneiden, sodaß die Ausnehmung im Außenrohrkrümmer eine symmetrische Gestalt erhält. Der Radius der Zylindermantelteilfläche richtet sich im wesentlichen nach dem Radius des Innenrohres. Für die Neuerung eignen sich Zylindermantelteilflachen, deren Außenradius das 0,5-fache bis zum 1,5-fachen des Außenradius des Innenrohres beträgt; vorzugsweise werden beide Radien gleich groß gewählt.

Um den sich sonst ausbildenden Zwickel zwischen Innen- und Außenrohr wirksam und ohne Totraumbildung zu kappen, soll die Zylinderachse der Zylindermantelteilfläche, welche die Ausnehmung im Außenrohrkrümmer begrenzt, die Längsachse des geraden Außenrohrabschnittes unter einem rechten Winkel schneiden; möglich ist jedoch auch ein vom rechten Winkel nicht zu stark abweichender Winkel, sofern dieser so gewählt wird, daß der im Inneren des Rohrkrümmers gemessene Winkel zwischen der in die Ausnehmung eingesetzten Wand und der daran angrenzenden Wand des Außenrohrkrümmers größer als 90° ist.

Die Längsmittellinie des Außenrohrkrümmers liegt gemeinhin in einer Ebene, und in lieser Ebene sollte zweckmäßigerweise auch die Zylinderachse der Wandung liege/i, welche die Ausnehmung in Außenrohrkrümmer begrenzt.

Andererseits wird bevorzugt, daß die Zylinderachse der Wandung, welche die Ausnehmung im Außenrohrkrümmer be-

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grenzt, am Rand oder außerhalb des um die Ausnehmung ergänzt angenommenen Außenrohrkrümmers liegt; damit ist der Außenrohrkrümmer in einer Gestalt gemeint, die er haben würde, wenn man die Ausnehmung nicht vorgesehen hätte. Bei solcher Anordnung der Zylinderachse erhält man eine optimal gestaltete Ausnehmung im Außenrohrkrümmer.

Anstatt durch eine Zylindermantelteilfläche kann man die erfindungsgemäße Ausnehmung durch eine Keilfläche begrenzen, deren verlängerte Scheitellinie die Längsachse des qeraden Außenrohrabschnitts schneidet, deren vom Scheitel bis zur Basis des Keil! gemessene Länge zwischen dem 0,5-fachen und dem Sechsfachen, vorzugsweise das Zwei- bis Dreifache des Außenradius des Innenrohrs beträgt, und deren Öffnungsbreite (Basislänge des Keils) wenigstens gleich dem Außenradius des Innenrohrs ist, vorzugsweise das Zweifache des Außenradius des Innenrohrs ist. (Die Basislänge des Keils ist der größte Abstand der dem Scheitel gegenüberliegenden beiden Ränder der Keilfläche). Für die Orientierung des Scheitels gilt entsprechend das, was zur Orientierung der Zylinderachse bei Begrenzung der Ausnehmung durch eine Zylindermantelteilfläche gesagt wurde. Vorzugsweise schneidet die verlängerte Scheitel 1inie der Keilfläche die Längsachse des geraden Außenrohrabschnitts unter einem rechten Winkel. Die Verwendung einer solchen Keilfläche hat gegenüber einer Zylindermantelteilfläche den Vorteil, daß sie strömungsgünstiger ist; demgegenüber hat eine Zylindermantelteilfläche den Vorteil, daß sie leichter eingebaut werden kann als eine Keilfläche.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt die Seitenansicht auf einen Teil eines Doppelrohrwärmeaustauschers, und

Figur 2 zeigt die Ansicht H-II gemäß Fig. 1. 5

Die Figur 1 zeigt drei gerade Außenrohrabschnitte 1, welche an ihren beiden Enden in/entgegengesetzte Richtungen weisende 90°-Rohrkrümmer 2 und 2a übergehen. Die Außenrohrkrümmer 2 und 2a besitzen Endflansche 3, durch welche sie aufeinanderfolgend miteinander verschraubt werden können. In den Außenrohrabschnitten 1 verlaufen koaxial angeordnete Innenrohre 4, welche länger sind als die Außenrohrabschnitte 1 und deshalb die Außenrohrkrümmer 2 durchstoßen. An den Durchstoßungsstellen sind die Außen-und die Innenrohre miteinander verschweißt. Die Verbindung der Innenrohre 4 geschieht entweder, wie im linken Teil der Fig. 1 dargestellt, über Endflansche 5 und 180°-Krümmer $ oder aber - wie vereinfachend in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellt, dadurch, daß die Innenrohre 4 in 90°-Krümmer 6a übergehen, die zum gegenseitigen Verbinden Endflansche 5a aufweisen.

Durch Pfeile 7 ist die vorgesehene Strömungsrichtung im Außenrohr 1 bezeichnet. Damit faseriges Material, welches durch das Außenrohr transportiert wird, sich im Bereich des Krümmers 2a nicht festsetzen kann, ist dort auf der dem Krümmungsmittelpunkt 8 abgewandten Seite eine •Ausnehmung 9 vorgesehen, die man sich dadurch zustande-

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gekommen denken kann, daß man eine Zylinderfläche 10, deren Zylinderachse 11 senkrecht auf der Längsachse des geraden Außenrohrabschnittes 1 steht, den Außenrohrkrümmer 2a im Bereich der Durchstoßungsstelle des Innenrohrs 4 durchdringen läßt und an dem dadurch erfolgten Ausschnitt im Außenrohrkrümmer 2a eine Zylindermantelteilfläche einsetzt, die vom Rand der Ausnehmung 9 bis zum Innenrohr 4 reicht und mit beiden verschweißt wird. Auf diese Weise wird ein Zwickel zwischen dem Außen rohrabschnitt 1 und dem Innenrohr 4 gekappt, welchei man auf der Einlaßseite des Innenrohrs 4 bestehen lassen hat, weil er dort wenig hinderlich ist,und der sich in dem eingekreisten Bereich 13 auf der linken Seite der Fig. befindet.

Claims

20. Juni 1984 III/Be Kieselmann GmbH., 7134 Knittlingen " Doppelrohrwärmeaustauscher " '■»chutzansprüche:

1. DoppehOhrwärmeaustauscher, insbesondere zur Verwendung für faserhaltige und/oder feststoffhaltige und/oder pastöse Fließmittel, bestehend aus einer Folge von geraden, im Querschnitt kreisrunden Innenronren, welche durch Rohrkrümmer mäanderförmig lösbar miteinander verbunden und von im Querschnitt kreisrunden Außenrohren mit Abstand umgeben sind, welche aufeinanderfolgend ebenfalls mäanderförmig miteinander durch den Fließmittelstrom umlenkende Rohrleitungsabschnitte verbunden sind, durch deren Wandung die Innenrohre, die in dem an den jeweiligen umlenkenden Rohrleitungsabschnitt anschließenden geraden Außenrohrabschnitt verlaufen, hindurchgeführt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Außenrohrabschnitte

(1) durch Rohrkrümmer (2, 2a), welche an beiden Enden eines jeden geraden Außenrohrabschnittes (1) vorgesehen sind, lösbar miteinander verbunden sind,

und daß wenigstens der am Auslaufende eines jeden geraden Außenrohrabschnitts (1) vorgesehene Außenrohrkrümmer (2a) auf der seinem Krümmungsmittelpunkt (8) abgewandten Seite mit einer Ausnehmung (9) versehen ist, »eiche durch eine außen konkave, dem benachbarten Ende des aus dem Außenrohrkrümmer (2a) vorstehenden Innenrohres (4) zugewandte und auf dem Innenrohr (4) fußende Wandung (9a) begrenzt ist.

2. Doppelrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Wandung (9a), welche die Ausnehmung (9) im Außenrohrkrümmer (2a) begrenzt, die Gestalt einer Zylindermantelteilfläche besitzt, deren Zylinderachse (11) die Längsachse (12) des geraden Außenrohrabschnitts (1) schneidet und deren Außenradius das 0,5-fache bis zum 1,5-fachen des Außenradius des Innenrohrs (4) beträgt, vorzugsweise mit dem Außenradius des Innenrohrs (4) übereinstimmt.

3. Doppelrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Zylinderachse (11) der Wandung (9a), welche die Ausnehmung (9) im Außenrohrkrümmer (2a) begrenzt, die Längsachse (12) des geraden Außenrohrabschnitts (1) unter einem rechten Winkel schneidet.

4. Doppelronrwärmeaustauscher nac*? Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderachse (11) der Wandung (9a), welche die Ausnehmung (9) im Außenrohr-

krümmer (2a) begrenzt, in der Ebene der Längsmittellinie des Außenrohrkrümmers (2a) liegt.

5. Doppelrohrwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderachse (11) der Wandung (9a), welche die Ausnehmung (9) im Außenrohrkrümmer (2a) begrenzt, am Rand oder außerhalb des um die Ausnehmung (9) ergänzt angenommenen Außenrohrkrümmers (2a) liegt.

6. Doppelrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung, welche die Ausnehmung (9) im Außenrohrkrümmer (2a) begrenzt, die Gestalt einer Keilfläche besitzt, deren verlängerte Scheitel linie die Längsachse (12) des geraden Außenrohrabschnitts (1) schneidet, deren vom Scheitel bis zur Basis des Keils gemessene Länge zwischen dem 0,5-fachen und dem Sechsfachen, vorzugsweise das Zwei- bis Dreifache des Außenradius des Innenrohrs (4) beträgt, und deren Öffnungsbreite (Basislänge des Keils) wenigstens gleich dem Außenradius des Innenrohrs (4) ist, vorzugsweise das Zweifache des Außenradius des Innenrohrs (4) ist.

7. Doppelrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die verlängerte Scheitellinie der Keilfläche die Längsachse (12) des geraden Außenrohrabschnitts (1) unter einem rechten Winkel schneidet.