EP0094910B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Wärmetauschern - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents
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- F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
- F28G1/16—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
Definitions
- the present invention relates to a method for cleaning a heat exchanger for the recovery of heat from an exhaust air stream, which consists of tubes with fins or fins through which a heat carrier flows.
- heat exchangers with finned tube bundles or finned tube batteries are mostly used, the fins or fins being arranged at a very short distance (e.g. 2 to 5 mm) from one another on the tubes in order to enable a sufficient increase in the exchange area.
- the impurities in the exhaust air stream generally form a coating adhering to the fins or ribs, which impairs the heat recovery and has to be removed with great effort.
- the heat exchanger usually has to be removed.
- the object of the invention is to enable a complete cleaning of the fins or ribs in heat exchangers through which exhaust air flows, with less effort, in particular without removing the heat exchanger.
- This object is achieved according to the invention with a method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that during operation of the heat exchanger with nozzles moving back and forth along its exhaust air inlet side, first a cleaning liquid and then a flushing liquid in the direction of the exhaust air flow against the fins or ribs of the Sprayed heat exchanger and the used liquid is discharged below the heat exchanger.
- the invention also relates to a device for carrying out this method, which is characterized by a spray device with at least one nozzle tube with a plurality of spray nozzles for spraying the cleaning liquid, which is arranged to be movable back and forth along the air inlet side of the heat exchanger.
- the cleaning according to the invention by spraying the cleaning liquid along the exhaust air inlet side of the heat exchanger in the direction of the exhaust air flow, enables effective cleaning of the fins by the cleaning liquid during operation in that the liquid sprayed along the exhaust air inlet side exits in the exhaust air stream until it exits the heat exchanger is carried and allows a complete cleaning of the fins or fins.
- Practice has also shown that in the case of large heat exchangers for heat recovery from the exhaust air from commercial kitchens, such cleaning without operation requires additional operation for several years with undiminished performance.
- FIG. 1 In a room 1 provided with forced ventilation, for example in a kitchen with a stove 2, an extractor hood 3 and a supply air distributor 4 are shown in FIG. 1. From the extractor hood 3, the extracted air passes through an exhaust air duct 5 to a heat exchanger 6 with a series-connected heat exchanger battery 6a, 6b, 6c with a droplet separator 7. The droplet separator 7 is provided with a drain 7a secured against backflow. A fan 8 draws in the exhaust air in the manner described and releases it into the open air U outside the house H.
- fresh air is sucked in from the free U by a second fan 9 and is fed to the supply air distributor 4 via a filter 10, a second heat exchanger battery 11 for preheating the air, a controlled air heater 12 and a supply air duct 13.
- the heat exchanger battery 6a, 6b, 6c in the exhaust air path is connected via lines 14, 15 to the heat exchanger battery 11 in the supply air path.
- a Pump 16 serves to promote the flow of the heat transfer medium.
- a heat exchanger 30 for recovering the thermal energy from the exhaust air is arranged in an exhaust air duct 29.
- This heat exchanger 30 can be the first from the battery 6a, 6b, 6c in FIG. 1 and consists of a large number of parallel fins 31 which are pierced by a pipe system with a number of parallel pipes 32.
- the fins 31 are held on their circumference in a housing 33 with practically the same cross section as the upstream exhaust air duct 29.
- Another housing part 40 is inserted in the exhaust air path between the exhaust air duct 29 and the housing 33 of the heat exchanger 30.
- This housing part 40 contains a cleaning device for the fins 31 of the heat exchanger 30.
- a carriage 41 is guided with two pairs of guide rollers 42 on an upper guide rail 43 across the entire width of the housing 33.
- the carriage 41 is supported on a lower guide rail 44 by buffers 47.
- the carriage 41 carries a vertically arranged nozzle tube 45 with several, for example four, spray nozzles 46 distributed over its length.
- the nozzle tube 45 is fed by a washing controller (20, 22, FIG. 2), which will be described later, via a hose 48.
- the carriage 41 is driven to and fro by a gear motor 49 via a coupling 50.
- the gear motor 49 is held by means of a holding bracket 51 on the broken-off rear wall 52 of a washing housing 59, which is attached laterally to the housing 40 of the heat exchanger 30 .
- a conveyor belt 53 which can be a toothed belt, for example, is stretched over the entire displacement length of the slide 41.
- the drive disk 54 is fastened on the output shaft 55 of the clutch 50 and the deflection disk 56 is rotatably supported in a U-shaped holder 57.
- the U-shaped holder 57 which rests on a carrier 58, is rigidly connected to the two guide rails 43, 44.
- the holder 57 can thus be moved by means of a pressure on the guide rails 43, 44.
- the guide rails 43, 44 are fastened by means of set screws in a known manner in shaft brackets (not shown) which are supported and held on the washing housing 59 and can be shortened or lengthened.
- the two ends of the toothed belt 53 are flanged to a cam 62, projecting outward perpendicular to the run.
- An upper driver pin 60 fastened to the slide 41 is arranged at the height of the upper run 53a of the toothed belt 53 and a lower drive pin 61, which is also fastened to the slide 41, is aligned with the height of the lower run 53b.
- the cam 62 hangs first on the upper driving pin 60 and thus pushes the slide 41 up to the deflection plate 56 and slides under the upper driving pin 60 as a result of the rounding of the deflection plate 56 and shortly thereafter engages on the lower driving pin 61 and pushes the slide 41 back to the drive pulley 54, where the same process is repeated.
- Fig. The carriage 41 is shown pulled out to the left in the drawing, therefore the lower driver pin 61 is outside the engagement with the cam 62, namely in the housing part 40, which is arranged next to the heat exchanger 30.
- the state of the nozzles 46 can thus be checked by means of a service access or an inspection opening.
- the slide can be moved sufficiently so that any maintenance work can be carried out in an area outside the heat exchanger 30, so that neither the ventilation has to be switched off nor the heat exchanger has to be removed.
- the bottom 40a of the housing 40 can be inclined so that the cleaning liquid can run off in the direction toward the heat exchanger 30, from where it can then be conducted away via the drain 7a, as shown in FIG. 1.
- FIG. 2 An arrangement for operating the device according to FIG. 3 is shown in FIG. 2.
- the arrangement comprises an electrical control 20, a liquid preparation 22 and the washing device with the slide 41, the nozzle tube 45, the feed hose 48, furthermore the drive with a geared motor 49, the drive pulley 54, the deflection pulley 56 and the toothed belt 53 upper guide rail 43 and the heat exchanger 30.
- the electrical control 20 comprises a manual switch 201 with positions “0” - “on” - “automatic”. In the “on” position, a control current reaches motor protection switch 204, which closes the circuit to geared motor 49. Furthermore, a control current is also opened to a solenoid valve 224 in a water line 225 for hot water, as a result of which, via the opened valve 222, hot water with detergent sucked in from the detergent container 223 via a jet pump 226 reaches the feed line 227 to the cleaning device and thus to the spray nozzles 46. This position primarily serves to control and adjust the nozzles and the displacement path.
- control current is supplied to the two time switches 202 when the relay 203 is closed.
- the operation of the ventilation system is monitored with the relay 203, so that no cleaning takes place when the ventilation system is not in operation.
- the two timers 202 periodically switch between "washing” and “rinsing” by Closing the valve 222 and opening the valve 221 bridges the jet pump 226. If the heat exchanger is very dirty, the cleaning device can work continuously. Or several parallel nozzle tubes 56 can be provided on the slide 41. With an additional timer, cleaning can also be set to special times of the day. If, as shown in FIG.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Wärmetauschers für die Rückgewinnung von Wärme aus einem Abluftstrom, der aus von einem Wärmeträger durchflossenen Rohren mit Lamellen oder Rippen besteht.
- Der Einsatz von umfangreichen Wärmetauschern mit sehr grossen Austauschflächen ist im allgemeinen erforderlich, um die wirtschaftliche Rückgewinnung von Wärme aus grossen Abluftmengen zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden meistens Wärmetauscher mit lamellierten Rohrbündeln bzw. Rippenrohrbatterien eingesetzt, wobei die Lamellen oder Rippen in sehr geringem Abstand (z. B. 2 bis 5 mm) von einander auf den Rohren angeordnet sind, um eine ausreichende Vergrösserung der Austauschfläche zu ermöglichen.
- Die Verunreinigungen im Abluftstrom bilden jedoch im allgemeinen einen auf den Lamellen oder Rippen haftenden Belag, der die Wärmerückgewinnung beeinträchtigt und mit grossem Arbeitsaufwand entfernt werden muss. Hierzu muss der Wärmetauscher in aller Regel ausgebaut werden.
- Da dies einen erheblichen Wartungsaufwand für die Reinigung der zahlreichen stark verschmutzten Lamellen oder Rippen erfordert, wird die Reinigung im allgmeinen auf die Nachtzeit verlegt, um beispielsweise bei der Wärmerückgewinnung aus Abluft von Hotelküchen, den Küchenbetrieb nicht zu stören.
- Die Reinigung der zahlreichen Lamellen oder Rippen von umfangreichen Wärmetauschern dieser Art mit mehreren hintereinander geschalteten Rohrreihen für die Wärmerückgewinnung aus einem stark verschmutzten Abluftstrom mit hohem Durchsatz stellt daher besonders schwierige Probleme.
- Da die im Abluftstrom aus Grossküchen oder gewerblichen Räumen befindlichen festen oder dampfförmigen, oft klebrigen Verunreinigungen an den zahlreichen, in sehr kleinem Abstand von wenigen Millimetern nebeneinanderliegenden und damit schwer zugänglichen Flächen der Lamellen oder Rippen einen schwer entfernbaren Belag bilden, ist eine vollständige Reinigung der gesamten, sehr grossen Wärmeaustauschfläche für eine befriedigende Wärmerückgewinnung unerlässlich. Die Reinigung der zahlreichen Lamellen oder Rippen ist jedoch insofern besonders problematisch, als infolge des sehr geringen Abstandes zwischen den Lamellen oder Rippen sowie ihrer relativ grossen Entfernung von der Aussenseite des Wärmetauschers, ihre Oberfläche sehr schwer zugänglich ist.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vollständige Reinigung der Lamellen bzw. Rippen in von Abluft durchströmten Wärmetauschern mit weniger Aufwand, insbesondere ohne Ausbau des Wärmetauschers zu ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, dass während des Betriebs des Wärmetauschers mit entlang dessen Ablufteintrittsseite hin- und herbewegten Düsen zuerst eine Reinigungsflüssigkeit und darauf eine Spülflüssigkeit in Richtung des Abluftstroms gegen die Lamellen oder Rippen des Wärmetauschers gesprüht und die verbrauchte Flüssigkeit unterhalb des Wärmetauschers abgeleitet wird.
- Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die sich kennzeichnet durch eine Sprühvorrichtung mit wenigstens einem Düsenrohr mit mehreren Sprühdüsen zum Sprühen der Reinigungsflüssigkeit, die entlang der Lufteintrittsseite des Wärmetauschers hin- und herbeweglich angeordnet ist.
- Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemässe Reinigung, durch Sprühen der Reinigungsflüssigkeit entlang der Ablufteintrittsseite des Wärmetauschers in Richtung des Abluftstroms eine wirksame Reinigung der Lamellen durch die Reinigungsflüssigkeit während des Betriebs dadurch ermöglicht, dass die entlang der Ablufteintrittsseite gesprühte Flüssigkeit im Abluftstrom bis zum Austritt aus dem Wärmetauscher mitgeführt wird und eine vollständige Reinigung der Lamellen oder Rippen erlaubt. Die Praxis hat ferner gezeigt, dass bei grossen Wärmetauschern für die Wärmerückgewinnung aus Abluft von Grossküchen eine solche Reinigung ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand den Betrieb während mehreren Jahren mit unverminderter Leistung ermöglicht.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematisch dargestellte Lüftungsanlage für eine Küche mit einem Wärmetauscher, um die Wärme der Abluft auf die Zuluft zu übertragen,
- Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Reinigung eines Wärmetauschers für den Betrieb in einer Anlage nach Fig. 1 mitSteuer-und Speisegeräten, und
- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Reinigungsvorrichtung bei einem Lamellen-Wärmetauscher.
- In einem mit forcierter Lüftung versehenen Raum 1, beispielsweise in einer Küche mit Kochherd 2, ist in Fig. 1 eine Abzugshaube 3 und ein Zuluftverteiler 4 dargestellt. Von der Abzugshaube 3 gelangt die abgesaugte Luft durch einen Abluftkanal 5 zu einem Wärmetauscher 6 mit einer in Reihe geschalteten Wärmetauscherbatterie 6a, 6b, 6c mit Tropfenabscheider 7. Der Tropfenabscheider 7 ist mit einem rücklaufgesicherten Ablauf 7a versehen. Ein Ventilator 8 saugt die Abluft über den beschriebenen Weg an und gibt sie ins Freie U ausserhalb des Hauses H ab.
- An einer andern Stelle wird mit einem zweiten Ventilator 9 Frischluft vom Freien U angesaugt und über einen Filter 10, eine zweite Wärmetauscherbatterie 11 zur Vorwärmung der Luft, einen gesteuerten Lufterhitzer 12 und einen Zuluftkanal 13 dem Zuluftverteiler 4 zugeführt.
- Die Wärmetauscherbatterie 6a, 6b, 6c im Abluftweg ist über Leitungen 14, 15 mit der Wärmetauscherbatterie 11 im Zuluftweg verbunden. Eine Pumpe 16 dient zur Förderung des Flusses des Wärmeleitmediums.
- Derartige Anlagen sind heute sehr gebräuchlich, um die Energie, die in der Abluft enthalten ist, wenigstens teilweise wieder zu nutzen. Da die Lamellen der Wärmetauscherbatterien 6a, 6b, 6c relativ rasch verschmutzen, müssen sie oft gereinigt werden. Für diese Reinigung ist eine Sprühvorrichtung, die im Detail in Fig. 3 dargestellt ist, verwendet.
- In einem Abluftkanal 29 ist ein Wärmetauscher 30 zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus der Abluft angeordnet. Dieser Wärmetauscher 30 kann der erste aus der Batterie 6a, 6b, 6c in Fig. 1 sein und besteht aus einer grossen Anzahl paralleler Lamellen 31, die von einem Rohrsystem mit einer Anzahl paralleler Rohre 32 durchstossen werden. Die Lamellen 31 sind an ihrem Umfang in einem Gehäuse 33 mit praktisch demselben Querschnitt wie der stromaufwärtige Abluftkanal 29 gehaltert.
- Im Abluftweg ist zwischen dem Abluftkanal 29 und dem Gehäuse 33 des Wärmetauschers 30 ein weiterer Gehäuseteil 40 eingesetzt. Dieser Gehäuseteil 40 beinhaltet eine Reinigungsvorrichtung für die Lamellen 31 des Wärmetauschers 30.
- Ein Schlitten 41 ist mit zwei Paaren Führungswalzen 42 auf einer oberen Führungsschiene 43 über die ganze Breite des Gehäuses 33 verschiebbar geführt. An einer unteren Führungsschiene 44 ist der Schlitten 41 durch Puffer 47 abgestützt. Der Schlitten 41 trägt ein vertikal angeordnetes Düsenrohr 45 mit mehreren, beispielsweise vier auf dessen Länge verteilt angeordneten Sprühdüsen 46. Das Düsenrohr 45 wird von einer Waschsteuerung (20, 22, Fig. 2), die später beschrieben wird, über einen Schlauch 48 gespeist.
- Der Antrieb des Schlittens 41 zur Hin- und Herbewegung erfolgt mit einem Getriebemotor 49 über eine Kupplung 50. Der Getriebemotor 49 ist mittels eines Haltewinkels 51 an der abgebrochen gezeichneten Hinterwand 52 eines Waschgehäuses 59, das seitlich am Gehäuse 40 des Wärmetauschers 30 befestigt ist, gehaltert. Über die ganze Verschiebelänge des Schlittens 41 ist ein Förderband 53 gespannt, das beispielsweise ein Zahnriemen sein kann. Die Antriebsscheibe 54 ist auf der Abtriebswelle 55 der Kupplung 50 befestigt und die Umlenkscheibe 56 ist in einer U-förmigen Halterung 57 drehbar gehaltert. Die U-förmige Halterung 57, die auf einem Träger 58 aufliegt, ist starr mit den beiden Führungsschienen 43, 44 verbunden. Zum Spannen des Zahnriemens 53 kann somit die Halterung 57 mittels eines Druckes auf die Führungsschienen 43, 44 verschoben werden. Dazu sind die Führungsschienen 43, 44 in nicht dargestellten, am Waschgehäuse 59 abgestützten und gehalterten Wellenböcken mittels Stellschrauben in bekannter Weise befestigt und können verkürzt oder verlängert werden.
- Damit der Getriebemotor 49 nicht umgesteuert werden muss, sind die beiden Enden des Zahnriemens 53 senkrecht zum Trum nach aussen abstehend zu einem Nocken 62 zusammengeflanscht. Ein am Schlitten 41 befestigter oberer Mitnehmerbolzen 60 ist in der Höhe des oberen Trums 53a des Zahnriemens 53 angeordnet und ein unterer Mitnehmerbolzen 61, der ebenfalls am Schlitten 41 befestigt ist, ist auf die Höhe des unteren Trums 53b ausgerichtet. Auf diese Weise hängt der Nokken 62 zuerst am oberen Mitnehmerbolzen 60 an und stösst damit den Schlitten 41 bis zur Umlenkscheibe 56 und gleitet infolge der Rundung der Umlenkscheibe 56 unter dem oberen Mitnehmerbolzen 60 hindurch und greift kurz darauf am unteren Mitnehmerbolzen 61 an und stösst den Schlitten 41 bis zur Antriebsscheibe 54 zurück, wo sich derselbe Vorgang wiederholt.
- In Fig. ist der Schlitten 41 nach links in der Zeichnung hinausgezogen dargestellt, daher befindet sich der untere Mitnehmerbolzen 61 ausserhalb des Eingriffes mit dem Nocken 62, nämlich im Gehäuseteil 40, das neben dem Wärmetauscher 30 angeordnet ist. Damit kann der Zustand der Düsen 46 duch einen Servicezugang oder eine Inspektionsöffnung kontrolliert werden. Wie aus dieser Fig. 3 deutlich erkennbar ist, lässt sich der Schlitten genügend verschieben, damit sich irgendwelche Unterhaltsarbeiten in einem Gebiet ausserhalb des Wärmetauschers 30 durchführen lassen, so dass weder die Belüftung abgestellt, noch der Wärmetauscher ausgebaut werden muss. In üblicher Weise kann der Boden 40a des Gehäuses 40 geneigt sein, damit die Reinigungsflüssigkeit in Richtung gegen den Wärmetauscher 30 ablaufen kann, von wo sie dann, wie in Fig. 1 dargestellt, über den Abfluss 7a wegleitbar ist.
- Eine Anordnung zum Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 3 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Anordnung umfasst eine elektrische Steuerung 20, eine Flüssigkeitsaufbereitung 22 und die Waschvorrichtung mit dem Schlitten 41, dem Düsenrohr 45, dem Zuführschlauch 48, ferner dem Antrieb mit Getriebemotor 49, der Antriebsscheibe 54, der Umlenkscheibe 56 und dem Zahnriemen 53. Ebenfalls dargestellt sind die obere Führungsschiene 43 und der Wärmetauscher 30.
- Die elektrische Steuerung 20 umfasst einen Handschalter201 mit Stellungen «0»-«Ein»-«Automat». In der Stellung «Ein» gelangt ein Steuerstrom zum Motorschutzschalter 204, der den Stromkreis zum Getriebemotor 49 schliesst. Ferner wird auch ein Steuerstrom an ein Magnetventil 224 in einer Wasserleitung 225 für Warmwasser geöffnet, wodurch über das geöffnete Ventil 222 Warmwasser mit aus dem Waschmittelbehälter 223 über eine Strahlpumpe 226 angesaugtem Waschmittel an die Zuleitung 227 zum Reinigungsgerät und damit zu den Sprühdüsen 46 gelangt. Diese Stellung dient in erster Linie der Kontrolle und Einstellung der Düsen und des Verschiebeweges.
- Auf Stellung «Automat» des Schalters 201 wird den beiden Zeitschaltern 202 bei geschlossenem Relais 203 Steuerstrom zugeführt. Mit dem Relais 203 wird der Betrieb der Lüftungsanlage überwacht, damit keine Reinigung stattfindet, wenn die Lüftungsanlage nicht in Betrieb ist. Die beiden Zeitschalter 202 schalten periodisch zwischen «Waschen» und «Spülen» um, indem durch Schliessen des Ventils 222 und Öffnen des Ventils 221 die Strahlpumpe 226 überbrückt wird. Bei einer starken Verschmutzung der Wärmetauscher kann das Reinigungsgerät im Dauerbetrieb arbeiten. Oder es können mehrere parallele Düsenrohre 56 am Schlitten 41 vorgesehen sein. Mit einem zusätzlichen Zeitschalter kann die Reinigung auch auf besondere Tageszeiten eingestellt werden. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, mehrere Wärmetauscher 6a, 6b, 6c in Reihe hintereinander angeordnet sind, kann für jeden Wärmetauscher eine Reinigungsanlage vorgesehen sein, wobei auch denkbar wäre, dass in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Wärmetauschern beidseitig arbeitende Reinigungsvorrichtungen mit zwei Düsenrohren vorgesehen werden könnten.
Claims (2)
1. Verfahren zum Reinigen eines Wärmetauschers (30) für die Rückgewinnung von Wärme aus einem Abluftstrom, der aus von einem Wärmeträger durchflossenen Rohren (32) mit Lamellen (31) oder Rippen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Wärmetauschers (30) mit entlang dessen Ablufteintrittsseite hin- und herbewegten Düsen (46) zuerst eine Reinigungsflüssigkeit und darauf eine Spülflüssigkeit in Richtung des Abluftstroms gegen die Lamellen (31) oder Rippen des Wärmetauschers (30) gesprüht und die verbrauchte Flüssigkeit unterhalb des Wärmetauschers (30) abgeleitet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sprühvorrichtung mit wenigstens einem Düsenrohr (45) mit mehreren Sprühdüsen (46) zum Sprühen der Reinigungsflüssigkeit, die entlang der Lufteintrittsseite des Wärmetauschers (30) hin-und herbeweglich angeordnet ist.
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