DE9209854U1

DE9209854U1 - Steam condenser with heat recovery

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Publication number: DE9209854U1
Application number: DE9209854U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1992-09-24
Anticipated expiration: 2002-07-23

Description

Dr SAMFlISKf EnergietechnikDr SAMFlISKf Energy Technology UT. 3AlVlJiItSlVl neue Technologien UT. 3AlVlJiItSlVl new technologies

Beschreibung der Gebrauchsmuster-Anmeldung mit der Bezeichnung: "Schwadenkondensator mit Wärnierückgewinnung" Description of the utility model application with the designation: "Steam condenser with heat recovery"

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der mit Luft gekühlt wird und der gleichzeitig die mit Wasserdampf sehr stark angereicherte Abluft (Schwaden) aus den Waschanlagen zur Reinigung von Werkstücken mittels Waschlaugen abkühlt. Dabei erwärmt sich die Kühlluft zB. von 20 oC auf 55 oC, der Schwaden kondensiert und kühlt sich von 70 oC auf 35 oC ab.The invention relates to a heat exchanger that is cooled with air and that simultaneously cools the exhaust air (steam) from the washing systems for cleaning workpieces, which is highly enriched with water vapor, using washing solutions. The cooling air is heated from, for example, 20 oC to 55 oC, the steam condenses and cools from 70 oC to 35 oC.

Um Energie zu sparen, wird die Abluft dieser Waschanlagen mit Waschlaugen in die Fertigungshalle geblasen. Die Industrie fordert aber, daß dabei keine sichtbaren Schwaden (Aerosole) mehr in der Abluft vorhanden sind. Gesundheitlich kritisch ist nicht der reine Wasserdampf, sondern sind die Zusatzstoffe und Verunreinigungen (Reststoffe). Wird der Wasserdampf von der Luft gasförmig aufgenommen, können die nicht gasförmigen Reststoffe in der Luft gemessen (fotooptisch) bzw. bei einem Anteil von ca. 1 mg/m3 und mehr für das menschliche Auge sichtbar werden.In order to save energy, the exhaust air from these washing systems is blown into the production hall with washing solutions. However, industry requires that there are no visible clouds (aerosols) in the exhaust air. It is not the pure water vapor that is critical to health, but rather the additives and contaminants (residual substances). If the water vapor is absorbed by the air in gaseous form, the non-gaseous residual substances in the air can be measured (photo-optically) or become visible to the human eye at a proportion of approx. 1 mg/m3 and more.

Die Lösung erfolgt auf folgende Art (Bild 1, Anlage):The solution is as follows (Figure 1, Appendix):

Der Schwaden strömt als erstes durch einen Tropfenabscheider (Demister), in dem die im Schwaden vorhandenen Wassertröpfchen weitestgehend abgeschieden werden. Diese Tröpfchen würden den Wärmeaustauscher unnötig thermisch belasten. Dieser Einlaß-Demister ist im Einlaßstutzen des Wärmeaustauschers eingebaut. Er besteht aus einem Drahtgeflecht oder aus einem speziell angefertigten Tropfenabscheider aus Streckmetall etc.The steam first flows through a droplet separator (demister), in which the water droplets present in the steam are largely separated. These droplets would place unnecessary thermal stress on the heat exchanger. This inlet demister is installed in the inlet connection of the heat exchanger. It consists of a wire mesh or a specially made droplet separator made of expanded metal, etc.

Danach gelangt der Schwaden in den Wärmeaustauscher. Dieser besteht aus parallel nebeneinander gestellten "Plattenrohren". Durch die Plattenrohre strömt die Luft zur Kühllung (Kühlluft), außen an den Plattenrohren strömt der Schwaden vorbei und kondensiert.The steam then enters the heat exchanger. This consists of "plate tubes" placed parallel to one another. The air flows through the plate tubes for cooling (cooling air), and the steam flows past the outside of the plate tubes and condenses.

Am Ende des Wärmeaustauschers muß der Schwaden wieder durch einen Demister strömen, in dem die vorhandenen Wassertröpfchen weitestgehend abgeschieden werden.At the end of the heat exchanger, the steam must flow through a demister again, in which the existing water droplets are separated as far as possible.

Der Schwadenstrom und der Kühlluftstrom haben im Wärmeaustauscher die gleiche Strömungsrichtung (Gleichstrom-Wärmeaustauscher). Am Ende des Wärmeaustauschers werden beide Ströme in einer Mischkammer zusammengeführt und durch ein Gebläse in die Fertigungshalle geblasen.The steam flow and the cooling air flow have the same flow direction in the heat exchanger (direct current heat exchanger). At the end of the heat exchanger, both flows are brought together in a mixing chamber and blown into the production hall by a fan.

Die Gesamt konstruktion ist aus Blech. Die Festigkeit wird durch Schrauben oder/und Nieten erreicht. Geschweißt werden soll aus Kostengründen so wenig wie eben möglich nicht.The entire construction is made of sheet metal. The strength is achieved by screws and/or rivets. For cost reasons, welding should be avoided as little as possible.

Die Dichtheit wird durch Dichtungen oder Dichtmassen erzielt. Bei stumpf aufeinander oder durcheinander gesteckten Teilen (Plattenrohr durch die Abdeckung, Teil8, Bild 1 ) wird eine klebende Dichtmasse verwendet, die mit einer "Raupe" in die zu dichtende Kante aufgetragen wird.The seal is achieved by seals or sealing compounds. For parts that are butt-fitted or interlocked (plate pipe through the cover, part 8, Figure 1), an adhesive sealing compound is used, which is applied in a "bead" to the edge to be sealed.

Der glatt flächige Gerätekasten besteht aus zwei Teilen, die in axialer Richtung getrennt und verschraubt sind. Montiert wird das Gerät in der unteren Hälfte, die obere wird als Deckel aufgesetzt. Damit sich die Plattenrohre nicht axial verschieben können, werden sie einmal mit zurückgesetzten Ecken hergestellt (Bild 2, Teil 1) und so zwischen Abdeckung und Halterung montiert, daß keine große axiale Bewegung möglich ist. Der Dichtkleber auf der Abdeckung (Teilß, Bild 1) übernimmt dazu die weiter© Fixierung«The smooth-surfaced device box consists of two parts that are separated and screwed together in the axial direction. The device is mounted in the lower half, the upper half is placed on top as a cover. To prevent the plate tubes from moving axially, they are manufactured with recessed corners (Figure 2, Part 1) and mounted between the cover and the bracket in such a way that no major axial movement is possible. The sealing adhesive on the cover (Part 1, Figure 1) takes over the further fixing.

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Um eine sichere axiale Fixierung zu haben, werden auf der Abdeckung (8, Bild 1) U-förmige Metallbügel aufgenietet, die an ihren Schenkeln mit den herausschauenden Enden der Plattenrohre vernietet werden.In order to ensure secure axial fixation, U-shaped metal brackets are riveted onto the cover (8, Figure 1), which are riveted at their legs to the protruding ends of the plate tubes.

Um den Plattenrohren die notwendige Steifigkeit zu geben, können Sicken in die Seitenflächen eingedrückt werden, wie zB. 6, Bild 2.In order to give the plate tubes the necessary rigidity, beads can be pressed into the side surfaces, such as 6, Figure 2.

Die Plattenrohre selbst bestehen aus zwei Teilen, die genietet oder geschraubt und mit einer Dichtmasse abgedichtet werden. Sie können auch gefalzt werden, wie Teil 5, Bild 2 zeigt. Eine kostengünstige Verbindung kann auch das Rollbandschweißen sein.The plate tubes themselves consist of two parts that are riveted or screwed and sealed with a sealant. They can also be folded, as shown in Part 5, Figure 2. A cost-effective connection can also be roll welding.

Um Kosten zu sparen, kann auch nur eine Seite (Hälfte) abgekantet werden, um sie mit der ebenen anderen zu verbinden, wie Teil 3, Bild 2 zeigt.To save costs, only one side (half) can be bent to connect it to the flat other, as shown in Part 3, Figure 2.

Um keine Probleme mit der Korrosion zu bekommen, sollten alle Teile aus Edelstahl hergestellt werden.To avoid problems with corrosion, all parts should be made of stainless steel.

Die Wärmerückgewinnung basiert darin, daß die Kühlluft der Fertigungshalle entnommen und erwärmt auch wieder in diese zurückgeblasen wird. Es ist auch sehr sinnvoll, die Kühlluft von außen zu entnehmen. Die Außenluft ist im Jahresmittel deutlich kühler als die Hallenluft, es lassen sich dadurch bessere Kondensationsgrade erreichen. Die erwärmte Außenluft wird dann in die Halle geblasen.Heat recovery is based on the fact that the cool air is taken from the production hall and blown back into it in a heated state. It is also very sensible to take the cool air from outside. The outside air is significantly cooler on average over the year than the hall air, which means that better condensation levels can be achieved. The heated outside air is then blown into the hall.

Die Regulierung des Schwaden- und des Kühlluftstromes erfolgt mittels Drosselungen.The steam and cooling air flow is regulated by means of throttling.

Der Schwaden kann u.a. durch eine Drosselklappe im Einlaßstutzen geregelt werden. Die Kühlluft regelt man u.a. durch eine Kulisse vor dem Eintritt in die Plattenrohre. Die Kulisse hat die Form der Abdeckung (Teil 8. Bild 2) und wird mit den Stegen gleichmäßig vor alle Plattenrohröffnungen geschoben, bis der Kühlluftdurchsatz stimmt. Eine weitere Möglichkeit der Kühlluftregelung ist, mit jeweils einem Blechstreifen in jedem Plattenrohr über eine gemeinsame Welle (Kammförmige Drosselung) die Regelung des Kühlluftstromes vorzunehmen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß bei tief in die Plattenrohre eintauchende Drosselstreifen eine zusätzliche Turbulenz im Kühlluftstrom erzeugt wird, der den Wärmeübergang der Kühlluft verbessert. Eine kostengünstige und sehr wirkungsvolle Regelung ist das Einschieben von einfachen Turbulatoren in die Plattenrohre. Turbulatoren sind Blechstreifen gezielter Form und Krümmung, die eine Drosselung des Kühlluftsromes bewirken und dabei durch Luftturbulenzen den Wärmeübergang verbessern. Sie müssen in den Plattenrohren befestigt werden.The steam can be regulated by a throttle valve in the inlet nozzle, among other things. The cooling air is regulated by a gate before it enters the plate tubes, among other things. The gate has the shape of the cover (part 8, picture 2) and is pushed evenly in front of all plate tube openings with the webs until the cooling air flow is correct. Another way of regulating the cooling air is to regulate the cooling air flow using a metal strip in each plate tube via a common shaft (comb-shaped throttling). This method has the advantage that with throttle strips that are deep into the plate tubes, additional turbulence is generated in the cooling air flow, which improves the heat transfer of the cooling air. A cost-effective and very effective way of regulating this is to insert simple turbulators into the plate tubes. Turbulators are metal strips of a specific shape and curvature that throttle the cooling air flow and improve the heat transfer through air turbulence. They must be fixed in the plate tubes.

S= SchwadenS= swath

L= KühlluftL= cooling air

K= Kondensat 2.K= condensate 2.

1 Plattenrohre 4 Mischkammer 7 Halterung ^1 Plate tubes 4 Mixing chamber 7 Bracket ^

2 Auslafi-Demister 5 Gebläse 8 Abdeckung2 Outlet demister 5 Fan 8 Cover

3 Einlaß -Demister 6 Plattenrohr-Halterunq3 Inlet demister 6 Plate pipe holder

1 Waffenrohr, geschraubf, genietef1 gun barrel, screwed, riveted

2 Plattenrohr, gefalzt2 Plate tube, folded

3 Eine Hälfte abgekantet3 One half bevelled

4 Beide Hälften abgekantet4 Both halves bevelled

5 Gefalzt5 Folded

6 Sicke zur Versteifung6 reinforcement bead

Claims

Dr. SAMERSKI ( Nl RMI I! ( IIN!K Ml I I IX HNOi(X, Il N Utility Model Claims

1. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors, characterized in that the washing system exhaust air (steam) flows through a heat exchanger which is cooled by the air flowing through.

2. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claim 1, characterized in that the steam and the cooling air flow in the same direction through the heat exchanger and are sucked in by only one fan.

3. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-2, characterized in that the cooling surfaces consist of two plates mounted together, of which at least one plate is bent so that a tubular flow cross-section (plate tube) is created.

4. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing solutions according to claims 1-3, characterized in that all individual parts of the steam condenser are made of sheet metal. The individual parts are mainly screwed, riveted or folded. The tightness is achieved by seals, sealing compounds or sealing adhesives. Welding is only carried out in a few places where safety has priority or, for example, where roll welding is cost-effective.

5. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-4, characterized in that the steam must flow through a droplet separator (demister) which is installed in the inlet before entering the heat exchanger.

6. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-5, characterized in that the steam must flow through a droplet separator before leaving the heat exchanger (before entering the mixing chamber).

7. Schwadenkondensator mit Wärmerückgewinnung für Waschanlagen mit Waschlaugen nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftmenge durch den Wärmeaustauscher mit einer leicht verstellbaren Einrichtung wie Kulisse vor den Plattenrohren, fingerförmige Klappen in den Plattenrohren etc. den geforderten Mengen angepasst werden kann.7. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-6, characterized in that the amount of cooling air through the heat exchanger can be adjusted to the required amounts using an easily adjustable device such as a backdrop in front of the plate tubes, finger-shaped flaps in the plate tubes, etc.

8. Schwadenkondensator mit Wärmerückgewinnung für Waschanlagen mit Waschlaugen nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftmenge durch den Wärmeaustauscher mit in die Plattenrohre eingeschobenen Turbulatoren aus Blechstreifen geregelt wird.8. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-7, characterized in that the cooling air quantity is regulated by the heat exchanger with turbulators made of sheet metal strips inserted into the plate tubes.

9. Schwadenkondensator mit Wärmerückgewinnung für Waschanlagen mit Waschlaugen nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwadenmenge durch den Wärmeaustauscher mit einer leicht verstellbaren Drosselklappe im Ansaugstutzen geregelt werden kann.9. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-8, characterized in that the steam quantity can be regulated by the heat exchanger with an easily adjustable throttle valve in the intake manifold.

10. Schwadenkondensator mit Wärmerückgewinnung für Waschanlagen mit Waschlaugen nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwadenmenge durch den Wärmeaustauscher durch einen mehr oder weniger strömungsdichten Tropfenabscheider (Demister) im Ansaugstutzen (Drosselung) geregelt wird.10. Steam condenser with heat recovery for washing systems with washing liquors according to claims 1-9, characterized in that the amount of steam through the heat exchanger is regulated by a more or less flow-tight droplet separator (demister) in the intake port (throttling).