DE959917C - Gleich- oder Gegenstrom-Waermetauscher in Blockform - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 14. MÄRZ 1957

B 26904 1a117^ff

Es ist bekannt, beim Wärmetausch korrodierender Medien Graphit als Werkstoff für Wärmetauscher zu verwenden. Solche Wärmetauscher waren in Platten-, Röhren- oder auch Blockform ausgebildet. Bei den Plattenwärmetauschern liegen insgesamt sehr lange Dichtungsflächen vor. Bei den Röhrenwärmetauschern müssen die Rohre in die Böden eingekittet oder stopfbüchsartig eingedichtet werden. Blockwärmetauscher bzw. -kühler waren

ίο bisher aus Blöcken mit beiderseits durchgehenden Bohrungen ausgebildet, wobei auf die durchbohrten Stirnflächen Zwischenstücke zur Schaltung der Bohrungen in warme und kalte und auf diese wiederum Hauben aufgekittet oder aufgedichtet waren, oder bei denen die durchgehenden Bohrungen einseitig durch Stopfen verschlossen waren. Alle diese Bauweisen haben den großen Nachteil sehr umfangreicher Dichtungsflächen, die meist noch im Innern des Wärmetauschers, also während des Betriebes unkontrollierbar, angeordnet waren. Die Unzugänglichkeit der im Innern angeordneten Dichtungsflächen hatte häufig zur Folge, daß schon bei der Herstellung insbesondere die gekitteten Dichtungsflächen nicht völlig dicht waren, so daß die Wärmetauscher oft nicht brauchbar waren oder häufig im Betrieb undicht wurden. Dadurch konnten beide Medien zusammenkommen, gegenseitig reagieren oder Korrosionen verursachen und Betriebsstörungen hervorrufen, so daß die Apparate ausgewechselt werden mußten.

Es wurde nun gefunden, daß man die geschilderten. Schwierigkeiten vermeidet, wenn man für die Wärmetauscher für Gleich- oder Gegenstrom, die insbesondere aus mit Kunstharz getränktem Graphit oder mit Graphit gefüllten Preßmassen oder Gießharz bestehen, ein oder mehrere blockförmige Elemente anwendet und innerhalb der Elemente die Strömungswege für die beiden wärrnetauschenden Medien parallel und spiegelbildlich ohne jegliche ίο Kitt- oder Dichtstelle zwischen beiden Medien anordnet. Vorteilhaft werden die Elemente als viereckige Blöcke und die Strömungswege als Kanäle und Verbindungskanäle ausgestaltet und die Kanäle als untereinander parallele Bohrungen ausgebildet und für das eine Medium von der einen Stirnseite aus bis in die Nähe der gegenüberliegenden Stirnseite, aber nicht durch, diese hindurchgehend, angeordnet. Die Bohrungen werden an ihren in der Nähe der nicht durchbrochenen Stirnseite liegenden Enden durch parallel zu 'den Stirnseiten verlaufende, diese ebenfalls nicht durchbrechende und aus einer oder zwei gegenüberliegenden Seitenwänden austretende Verbindungskanäle verbunden. Die Strömungswege für das andere Medium werden von der as anderen Stirnseite her spiegelbildlich zu den ersten Sfrömungswegen angeordnet. Vorteilhaft ist es, die Kanäle beider Systeme abwechselnd hintereinander oder kreuzweise anzubringen. Man kann aber ebensogut in den Elementen die Strömungswege für die beiden Medien als voneinander getrennte flache, glatte oder gerippte Taschen ausbilden, wobei dann an den geschlossenen Enden dieser Taschen aus einer oder beiden Seitenwänden Verbindungskanäle austreten. Die Strömungswege für die beiden Medien werden von den beiden Stirnseiten her spiegelbildlich zueinander angeordnet. Die erstbeschriebene Bauart eignet sich insbesondere, wenn ein oder beide Medien unter Druck, vor allem unter verschiedenem Druck, stehen, während die zweite Bauart für unter gewöhnlichem Druck oder unter gleichem Druck stehende Medien geeignet ist. Auf diese Weise sind zwei Strömung«systeme geschaffen, die sich an keiner einzigen Stelle gegenseitig durchdringen oder irgendwie voneinander durch Dich-♦5 tungs- oder Kittstellen getrennt sind. Das eine Medium, z. B. das warme, tritt in der oberen Stirnfläche in die nach unten führenden Strömungswege ein und verläßt diese durch den oberhalb der un- - teren Stirnfläche verlaufenden, in eine oder zwei Seitenwände mündenden Verbindungskanal. Das andere Medium tritt von unten in die nach oben führenden Strömungswege des anderen 'Systems und verläßt diese durch die oben ebenfalls seitlich austretenden Verbindungskanäle. Die Stirnflächen bzw. die in den Seitenwänden austretenden Verbindungskanäle werden durch Hauben, deren Dichtungen von außen zugänglich sind und an denen sich Anschlußstutzen befinden, verschlossen. Mehrere Elemente können aber auch mit ihren Stirnflächen aufeinandergesetzt werden, so daß die Strömungswege des einen Elementes die Fortsetzung der Strömungswege des anderen Elementes bilden. Dabei werden dann die an den Seitenwänden befindlichen Hauben systemweise durch Verbindungsstücke zusammengeschlossen. Die von den Stirnflächen ausgehenden Strömungswege und die Zwischenkanäle können gebohrt werden, oder sie können beim Pressen eines Blockes gleich mit hineingepreßt werden, oder sie können beim Gießen eines Blockes eingegossen werden, es können aber auch die Strömungswege anders hergestellt sein als die Zwischenkanäle. Bei der einfachen symmetrischen Form eines viereckigen Blockes läßt sich sehr einfach eine Panzerung anordnen, so daß diese Bauart besonders vorteilhaft für unter Druck stehende Medien zu verwenden ist. Bei vielen in einer Reihe angeordneten und durch einen Verbindungskanal verbundenen Kanälen kann durch Einbau von Drosselungen eine gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Kanäle leicht bewirkt werden. Die parallele Anordnung der Strömungswege ermöglicht sowohl Gleich- als auch Gegenstrom-Wärmetausch.

Wenngleich diese Wärmetauscher vorzugsweise aus Graphit oder graphithaltigen Werkstoffen hergestellt werden, so lassen sich hierzu doch auch sehr gut andere Werkstoffe, die in Blockform hergestellt werden können, wie z. B. Steinzeug oder Porzellan, mit großem Vorteil verwenden.

An Hand der Zeichnung sei an zwei Beispielen der neue Wärmetauscher näher erläutert.

Abb. ι stellt die Aufsicht auf die Stirnfläche eines nach vorliegender Erfindung gebauten Blockwärmetauschers dar. Darin bedeutet 1 das viereckige Element, 2 die von dieser Stirnseite aus bis in die Nähe der anderen Stirnseite gehenden, diese aber nicht durchdringenden Kanäle, 3 sind die Kanäle, die von der anderen Stirnseite her bis nahe an die gezeichnete Stirnfläche herankommen, diese aber nicht durchdringen. Die Abb. 2 zeigt den Schnitt durch drei aufeinandergesetzte Elemente, der durch Kanäle 2, welche von dem einen Medium durchströmt werden, hindurchgelegt ist. 4 sind die Verbindungskanäle, die die Kanäle 2 miteinander verbinden und durch die Seitenwände nach außen führen, S die Hauben, die auf die Seitenwände über die Zwischenkanäle 4 gesetzt sind, 6 die Hauben, die die Stirnflächen der Elemente an ihren Enden überdecken, und 7 sind Übergangsstücke, die die Hauben 5 von zwei Elementen miteinander verbinden. Die Abb. 3 zeigt einen parallel zu dem Schnitt der Abb. 2 liegenden Schnitt durch die Kanäle 3, durch die das andere Medium hindurchfließt. Die Pfeile 9 und 10 in den beiden Abb. 2 und 3 deuten die beiden gegenläufigen Durchflußrichtungen der beiden Medien an. In die Kanäle des oberen Systems "5 in Abb. 2 sind kleine kurze Röhrchen 8 eingeschraubt, die als· Drosseln wirken und eine gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Kanäle bezwecken.

In den Abb. 4, 5, 6 ist ein Wärmetauscher aus iao Elementen mit Taschen dargestellt. Darin bedeuten 1 die Elemente, 11 und 12 die Taschen für die beiden Medien, 4 die Verbindungskanäle, die das Medium durch die Seitenwände weiterleiten, 5, 6, 7, 9 und 10 die gleichen Gegenstände wie bei den Abb. 1 bis 3. In der Abb. 5 ist speziell ein Querschnitt

durch eine Tasche 11 und in der Abb. 6 ein dazu parallel liegender Querschnitt durch eine Tasche 12 dargestellt.

Durch diese Ausführungsart wird mit. Sicherheit vermieden, daß, solange der Blockwerkstoff unbeschädigt ist, beide Medien irgendwie miteinander in Berührung kommen können. Jegliche Undichtigkeit an >einer Dicht- oder Kittstelle kann sich nur so auswirken, daß das betreffende Medium ins Freie tritt, wo es gefahrlos abgeführt werden kann.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Gleich- oder Gegenstrom-Wärmetauscher in Blockform, insbesondere aus mit Kunstharz getränktem Graphit oder mit Graphit gefüllten Preßmassen oder Gießharz, mit parallel angeordneten Strömungswegen für die beiden wärmeaustauschenden Medien, dadurch gekennzeichnet,

   ao daß innerhalb der den Wärmetauscher bildenden

   blockförmigen Elemente (1) die parallelen, aus Kanälen (2) und Verbindungskanälen (4) bestehenden Strömungswege für die beiden wärmetauschenden Medien von zwei Stirnseiten der Elemente her spiegelbildlich zueinander und ohne jegliche Kitt- oder Dichtstelle zwischen beiden Medien angeordnet sind.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 mit aus viereckigen Blöcken bestehenden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (2) als untereinander parallele Bohrungen ausgebildet und für das eine Medium von der einen Stirnseite bis in die Nähe der gegenüberliegenden Stirnseite, aber nicht durch diese hindurchgehend, angeordnet sind, und daß die Bohrungen an ihrem Ende durch parallel zu den Stirnseiten verlaufende und aus einer oder zwei gegenüberliegenden Seitenwänden austretende Verbindungskanäle (4) verbunden sind.
3. . 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Bohrungen beider Systeme reihenweise oder kreuzweise abwechselnd angeordnet sind.
4. 4. Wärmetauscher nach Anspruch ι mit aus viereckigen Blöcken bestehenden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege als flache, glatte oder gerippte Taschen (11, 12) ausgebildet und für das eine Medium von der einen Stirnseite bis in die Nähe der gegenüberliegenden Stirnseite, aber nicht durch diese hindurchgehend, angeordnet sind, und daß an ihrem geschlossenen Ende aus einer oder zwei gegenüberliegenden Seitenwänden Verbindungskanäle (4) austreten.
5. S- Wärmetauscher gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Stirnseiten und über die Verbindungskanäle in den Seitenwänden in an sich bekannter Weise Hauben (6 und 5) für die Zu- und Abfuhr der wärmetauischenden Medien gesetzt sind.
6. 6. Wärmetauscher gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr solcher Elemente mit ihren Stirnflächen aufeinandergesetzt und die entsprechenden Hauben der Verbindungskanäle durch Übergangsstücke (7) miteinander verbunden sind.
7. 7. Wärmetauscher gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege in an sich bekannter Weise durch Bohren, Pressen oder Umgießen, gegebenenfalls unter Anwendung mehrerer dieser Verfahren, hergestellt sind.
8. 8. Wärmetauscher gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente und gegebenenfalls die Hauben und Übergangsstücke gepanzert sind.
9. 9. Wärmetauscher gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege zum Zweck gleichmäßiger Beaufschlagung in an sich bekannter Weise mit Drosselungen (8) versehen sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 901422, 866491, 653;

   Chemical Engineering, Juni 1953, S. 237, 238.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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