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Wärmeaustauscher zur Temperaturregelung von Härteflüssigkeiten Die
Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur Temperaturregelung von Härteflüssigkeiten,
bei dem Kühlregister und Umlaufpumpe zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind.
Es ist üblich, derartige Anordnungen mit einem Mantel zu versehen, der für die Härteflüssigkeit
einen definierten Strömungskanal bietet, innerhalb dessen sich der Wärmeaustauscher
(Kühlregister oder Heizregister) befindet. Die normale Anordnung ist nun so, daß
das Pumpenlaufrad oder der Propeller die Härteflüssigkeit von unten nach oben durch
den Wärmeaustauscher hindurchsaugt. Diese Anordnung wurde deswegen gewählt, weil
hierdurch die Gefahr eines Mitreißens von Luft verringert wird. Diese üblichen Anordnungen
neigen zur Verschmutzung des Kühlregisters, was bisher für eine unvermeidbare Eigenschaft
gehalten wurde. Es ist weiterhin eine Anordnung mit horizontalen Strömungskanälen
bekannt, bei denen von außen gekühlt und von innen geheizt werden kann. Bei dieser
horizontalen Strömung wird eine temperaturbedingte Schichtung erhalten. Die heißeste
Härteflüssigkeit sammelt sich oben, während die kältere Härteflüssigkeit nach unten
geht. Ein abwärts drückendes Pumpenrad oder ein abwärts drückender Propeller kann
an dieser Temperaturschichtung nichts ändern, da er sich an einem Ende der genannten
horizontalen Kanäle befindet. Außerdem tritt auch bei einer solchen Anordnung auf
den zum Wärmeaustausch benutzten Rohren die erwähnte Ansammlung von Verunreinigungen
auf.
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Gemäß der Erfindung wird nun das Pumpenrad oder der Propeller senkrecht
über dem Kühlregister angeordnet und derart mit dem Antrieb gekuppelt,
daß
die Härteflüssigkeit von oben nach unten durch das Kühlregister hindurchströmt.
Es wurde festgestellt, daß durch eine derartige Strömungsrichtung die Verschmutzungsgefahr
ganz wesentlich herabgesetzt wurde. Offenbar erhält man innerhalb des Wärmeaustauschkörpers
heftigere und unregelmäßigere Strömungen, die eine Ablagerung von Schmutz od. dgl.
im Bereich des Wärmeaustauschers verhindern. Da nun der Wärmeaustauschkörper der
empfindlichste Teil der Anordnung ist, wird hierdurch die Überwachung vereinfacht,
und die Lebensdauer wird erhöht.
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Pumpenlaufrad oder Propeller befinden sich vorteilhaft auf derselben
Seite wie der Antrieb, so daß auf diese Weise eine lange Pumpenwelle erspart wird.
Zweckmäßig liegen beide Teile oberhalb des Wärmeaustauschkörpers.
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Um insbesondere bei schäumenden Härteflüssigkeiten ein Mitreißen von
Luft zu verhindern, können verschiedene Hilfsmittel benutzt werden. Es bewährten
sich insbesondere feste oder umlaufende Führungsflächen für die Härteflüssigkeit,
wobei diese Führungsflächen in die Härteflüssigkeit eintauchen und die Entnahme
der Härteflüssigkeit an einer Stelle sichern, an der ein Mitreißen von Luft unmöglich
ist. Die Führungsfläche wird vorzugsweise als Hohlkörper ausgebildet, dessen Rand
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Der Hohlkörper begrenzt den Einzugstrichter
des -Flüssigkeitsspiegels auf der Innenseite. Die feste oder rotierende Führungsfläche
wird in angemessenem Abstand oberhalb der Eintrittsöffnung in das Laufrad angeordnet
und bewirkt ein nahezu horizontales Einströmen in das Laufrad; gegebenenfalls kann
auch die Kombination einer festen Führungsfläche, durch welche die Antriebswelle
geführt wird, mit einer darüber oder darunter angeordneten rotierenden Führungsfläche
von Vorteil sein. Ein oben offener Hohlkegel bietet bei gedrängter, raumsparender
Bauweise als Führungsfläche Vorteile, wenn der Rand der Fläche sich oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels befindet. Hierbei wird insbesondere eine Anordnung des Antriebsmotors
in unmittelbarer N ähe des Flüssigkeitsspiegels ermöglicht, ohne daß das Motorlager
durch die meist hochtemperierte Flüssigkeit berührt wird.
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Falls man keine Flüssigkeitskühlung benutzen will, können Luftzu-
und -ableitungsstutzen mit einem eingebauten Kühlluftgebläse angeordnet sein. Das
Kühlluftgebläse ist vorzugsweise ein Druckgebläse. Vorzugsweise werden für die Luftkühlung
horizontale Rohre benutzt, die im Innern von der Kühlluft durchflossen werden.
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Zur Erleichterung der Reinigung und Überwachung des Wärmeaustauschkörpers
und gegebenenfalls des Pumpenlaufrades oder des Propellers wird der Innenraum des
Führungsmantels zweckmäßig dadurch zugänglich gemacht, daß der das Kühlelement umschließende
Mantel an der Behälterwandseite offen ist. Während der Benutzung dient an dieser
Seite die Behälterwand zur Strömungsführung, so daß keine Störungen der Strömung
auftreten. Nimmt man jedoch das Kühlelement aus dem Behälter heraus, so liegt die
Seite offen, und man hat einen unmittelbaren Zugang zu allen Teilen.
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Der Wärmeaustauscher ist mit dem Pumpensatz zweckmäßig dergestalt
verbunden, daß er vom Pumpensatz gelöst und ausgetauscht werden kann. Der Antrieb
des Pumpensatzes erfolgt entweder durch einen direkt mit der Kreiselradwelle gekuppelten
Motor oder bei beschränkten Bauhöhen mittels Kettenantrieb durch einen außerhalb
des Behälters liegenden Motor, mit obenliegendem Antriebsrad.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für den Gegenstand der
Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. i einen vertikalen Schnitt durch
eine Ausführungsform mit umlaufender ebener Scheibe, Fig. 2 einen ebenfalls vertikalen,
aber senkrecht zur Fig. i genommenen Schnitt durch eine andere Ausführungsform mit
kegelstumpfförmiger Scheibe, Fig. 3 eine Ausführungsform ähnlich Fig. i mit anders
angeordnetem Motor und Fig. q. und 5 Anordnungen mit Luftkühlung.
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In Fig. i ist eine Wasserkühlung angenommen. Der Behälter i ist bis
zur Fläche 2 mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Auf dem Rand 3 des Behälters ist das Kühlaggregat
aufgehängt. Der Mantel dieses Kühlaggregates besteht aus einem Oberteil einem Mittelteil
5 und einem Austrittsteil 6. Der Oberteil q. weist die Befestigungsmittel auf, z.
B. eine den Rand 3 übergreifende Lasche 7, und trägt den Motor B. Die Motorwelle
9 durchsetzt die feststehende, in den Flüssigkeitsspiegel eintauchende Scheibe io
und trägt unterhalb dieser feststehenden Scheibe eine umlaufende Scheibe i i. Unterhalb
der umlaufenden Scheibe i i befindet sich das Pumpenrad 12, welches in einer durch
die Ringwand 14 gebildeten Einschnürung liegt. Die Flüssigkeit kann durch ein Sieb
15 in den Raum eintreten, in dein sich die umlaufende Scheibe i i befindet. Durch
das Pumpenrad 12 wird die Flüssigkeit in den mittleren Teil 5 gefördert, der bei
16 lösbar mit dem oberen Teil verbunden ist. Innerhalb dieses Teiles 5 befinden
sich die Kühlrohre 17. An den mittleren Teil 5 ist wiederum leicht lösbar bei i9
das Endstück 6 angeschlossen, welches eine verjüngte, nach der Seite gerichtete
Austrittsöffnung 2o aufweist, vor der sich die zu kühlenden Teile befinden können.
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Die Fig. 2 zeigt einen zur Fig. i senkrechten Schnitt, und es sind
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. An die Seiten des Mittelteiles
5 sind Wasserzuführungskammern 2i und 22 angeschlossen, die durch Rohrstutzen 23
und 24. an einen Wasserkreislauf angeschlossen sind. An die Stelle der feststehenden
Scheibe io und der umlaufenden ebenen Scheibe i i ist hier eine kegelstumpfförmige
Scheibe 25 getreten, deren oberer Rand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 2 liegt.
Diese Scheibe stellt einen Rotationshohlkörper dar und begrenzt den Ansaugtrichter
der Flüssigkeit.
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Die Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. i, jedoch ist der Motor
8 auf die andere Seite der Behälterwand
i gelegt. Die Motorachse
g a ist über eine gekapselte Kette 26 od. dgl. mit der Pumpenradachse 9 b gekuppelt.
Man erhält auf diese Weise eine geringere Bauhöhe.
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Die Fig. 4 gibt die Ausbildung des Kühlaggregates der Fig. 2 für Luftkühlung
wieder. Die Kühlluft wird durch ein vom Motor 3o angetriebenes Gebläse 31 durch
den Krümmer 32 angesaugt und mittels des Stutzens 33 in die Zuführungskammer 34
gefördert. Von dort tritt sie durch die Rohre 17 in die Abführungskammer 35 und
entweicht durch den Stutzen 36. Krümmer 32 und Stutzen 36 endigen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels.
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Auch bei der Anordnung gemäß Fig. 4 kann noch an Bauhöhe gespart werden,
wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Hier ist der Motor 30 nach unten gehängt,
und der Stutzen 33 ist über die Behälterwand i herübergebogen. Man bedient sich
also eines hängenden Motors mit vertikaler Welle.