EP0196548B1 - Kompakt-Blockwärmetauscher aus imprägniertem Graphit - Google Patents

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EP0196548B1
EP0196548B1 EP86103697A EP86103697A EP0196548B1 EP 0196548 B1 EP0196548 B1 EP 0196548B1 EP 86103697 A EP86103697 A EP 86103697A EP 86103697 A EP86103697 A EP 86103697A EP 0196548 B1 EP0196548 B1 EP 0196548B1
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EP
European Patent Office
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block
bores
connection
connection plates
type condenser
Prior art date
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EP86103697A
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Walter Hummel
Hartmut Haeselbarth
Gerhard Dörr
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GEA Wiegand GmbH
Original Assignee
GEA Wiegand GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/02—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using water or other liquid as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B7/00—Combinations of two or more condensers, e.g. provision of reserve condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media

Definitions

  • the invention relates to a block capacitor with at least two, possibly impregnated, exchanger blocks made of graphite, each exchanger block having first through-bores between opposing first block sides and second through-bores between further opposite second block sides, the exchanger blocks being arranged one behind the other with mutual contact with the first Block sides and with the transition of the first bores into one another, connection plates being provided on the outer two first block sides of the block capacitor with distribution chambers for connection to the first bores and second connection plates being provided on the second block sides with distribution chambers for connection to the second bores.
  • FR-A-589 522 shows a block capacitor with a plurality of exchange blocks arranged side by side with mutual contact on the second block sides. A corresponding number of mutually independent first connection plates are separately fastened to the first block sides of the block capacitor. A change in the number of capacitor stages requires relatively complex assembly work.
  • DE-B-1 300 136 discloses a block capacitor with exchanger blocks arranged one behind the other, in which the two first connection plates, each having a single distributor chamber, are held together by tie rods.
  • the object of the invention is to provide a block capacitor of the type mentioned at the outset with simple modification of the number of stages.
  • the two first connection plates each have at least two mutually independent distribution chambers, and the first and second connection plates are each held together by tie rods, and in that a continuous steel plate is provided at both ends of the block capacitor for clamping the separate, each have a distribution chamber having plate parts existing two first connection plates with the help of the tie rods.
  • one of the distribution chambers forming the output of a first capacitor stage of one of the two first connection plates is connected via a compressor (jet pump) to a distribution chamber forming the input of a second capacitor stage of the respective other connection plate.
  • connection plates have deflections for the zigzag-like guidance of the exchange medium flowing through the second bores through these second bores.
  • the block capacitor 10 consists of two graphite blocks 12, 14 arranged vertically one above the other and bonded to one another, which form a uniform exchanger block.
  • First vertically extending through bores 16 pass through both graphite blocks 12 and 14.
  • second through bores 18 run horizontally through the two graphite blocks 12 and 14.
  • An upper first connecting plate 20 is provided on the upper side of the upper graphite block 14 and on the underside of the lower graphite blocks 12 a lower first connection plate 22. Both connection plates are connected to each other by tie rods 24 indicated in the figures with anchor nuts 26, whereby they exert a compression pressure on the two graphite blocks 12, 14.
  • first two connection plates 20, 22, a total of three distribution chambers 28, 30, 32 sealed against one another are formed, each with a connection flange 34, 36 and 38.
  • the distribution chamber 32 arranged at the top left in FIG condensing steam supplied conduct the connecting the two distribution chambers 32 together first bores 16 'to the lower distribution chamber 32 and out of the flange 38.
  • the first bores 16 'thus form a separate capacitor chamber.
  • the first bores 16 ′′ connecting the upper and lower distribution chambers 30 to one another form a further independent capacitor chamber.
  • the first bores 16 ′ ′′ connecting the distribution chambers 28 to one another finally form a further separate capacitor chamber.
  • the product emerging from the flange 38 at the bottom left in FIG. 2 can, if necessary after compression by a jet pump or by a mechanical compressor, in turn through the condenser chamber formed by the first bores 16 "and by the first bores 16 '" formed condenser chamber are performed.
  • the condensate formed in the respective condenser chamber is drained off through corresponding outlet connections 40 of the lower distributor chambers 32, 30, 28.
  • Exchanger means, in particular cooling water, is guided in a zigzag shape through the second bores 18.
  • second connection plates 50 are provided on those two vertical block sides in which the second bores 18 each open (block sides 48), which are connected to one another via tie rods 52 with nuts 54.
  • the horizontal tie rods 52 do not run through the graphite blocks 12, 14, but rather on the front or rear side of the blocks 12, 14 at a short distance from them.
  • connection plate 50 on the right in FIG. 2 is provided with a connection flange 60, into which the cooling medium, in particular water, is introduced.
  • Deflector plates 62 (not shown in more detail) in both second connecting plates 50 ensure that the water is guided in a zigzag-like manner from bottom to top through all horizontal bores 18. The water is eventually drained to a flange 64 at the top of the left second port plate 50
  • the block capacitor 10 houses a plurality of capacitor stages, in the example shown three capacitor stages, with an extremely compact construction.
  • the number of stages is determined by the number of distribution chambers of the upper and lower first connection plates 20, 22.
  • the two connection plates 20 and 22 are each made up of three separate plate parts 70, 71 and 72, corresponding plate parts at the upper and lower ends of the plate capacitor through the vertical tie rods 24 be held together.
  • z. B. instead of the three-stage structure, only a two-stage structure, so you exchange appropriate plate parts, z. B. in that the plate parts 71 and 72 are replaced by a single plate part with a correspondingly enlarged distribution chamber.
  • a cleaning of the distribution chambers and the vertical first bores 16 is easy to carry out, since one only has to unscrew the plate parts 70, 71. and 72 in order to obtain direct access to both the distribution chambers and the vertical bores 16.
  • FIG. 5 shows a two-stage plate capacitor 110, installed in an arrangement with a total of three jet pumps 180, 182 and 184.
  • Components of the block capacitor 110 which correspond in function to those of the block capacitor 10 in FIGS. 1 to 4 are given the same reference numerals, respectively increased by the number 100.
  • the basic structure of the block capacitor 110 is the same as that of the block capacitor 10.
  • the two graphite blocks 112 and 114 are in turn clamped in the vertical direction between an upper and lower first connection plate 120 and 122 by means of tie rods 124 and nuts 126.
  • Second connection plates 150 on the left or right side of the block capacitor 110 in FIG. 5 are connected to one another via horizontal tie rods 152 with nuts 154.
  • a continuous d is between the top of the possibly two-part upper terminal block 114.
  • a continuous d. H. one-piece steel plate may be provided.
  • the steam to be condensed is first passed through the jet pump 180 and then fed to the second jet pump 182 via a manifold 192.
  • the flange corresponding to the lower flange 38 is laterally offset slightly to the right relative to the upper flange 138 and is directly connected to the suction inlet 194 of the third jet pump 184.
  • the output of jet pump 184 is connected to upper flange 136 of the second capacitor stage.
  • the output flange 136 of the second capacitor stage can be connected to a fourth jet pump 185.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Blockkondensator mit wenigstens zwei, ggf. imprägnierten, Austauscherblöcken aus Graphit, wobei jeder Austauscherblock erste Durchgangsbohrungen zwischen einander gegenüberliegenden ersten Blockseiten und zweite Durchgangsbohrungen zwischen weiteren einander gegenüberliegenden zweiten Blockseiten aufweist, wobei die Austauscherblöcke hintereinander angeordnet sind mit gegenseitiger Anlage an den ersten Blockseiten und mit Übergang der ersten Bohrungen ineinander, wobei an den äußeren beiden ersten Blockseiten des Blockkondensators Anschlußplatten vorgesehen sind mit Verteilerkammern zum Anschluß an die ersten Bohrungen und wobei an den zweiten Blockseiten zweite Anschlußplatten vorgesehen sind mit Verteilerkammern zum Anschluß an die zweiten Bohrungen.
  • Ein ausschließlich einstufiger Blockkondensator dieser Art ist aus der DE-A-1 800 062 bekannt. Die Art der Befestigung der Anschlußplatten am Blockkondensator ist nicht näher angegeben.
  • Die FR-A-589 522 zeigt einen Blockkondensator mit mehreren nebeneinander angeordneten Austauscherblöcken mit gegenseitiger Anlage an den zweiten Blockseiten. Eine entsprechende Vielzahl von einander unabhängigen ersten Anschlußplatten ist an den ersten Blockseiten des Blockkondensators jeweils gesondert befestigt. Eine Abänderung der Kondensator-Stufenzahl erfordert relativ aufwendige Montagearbeiten. Schließlich ist aus der DE-B-1 300 136 ein Blockkondensator mit hintereinander angeordneten Austauscherblöcken bekannt, bei welchem die jeweils eine einzige Verteilerkammer aufweisenden beiden ersten Anschlußplatten über Zuganker zusammengehalten sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Blockkondensator der eingangs genannten Art mit einfacher veränderbarkeit der Stufenzahl anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden ersten Anschlußplatten jeweils wenigstens zwei voneinander unabhängige Verteilerkammern aufweisen, und die ersten und zweiten Anschlußplatten jeweils durch Zuganker zusammengehalten sind, und daß jeweils eine durchgehende Stahlplatte an beiden Enden des Blockkondensators vorgesehen ist zum Zusammenspannen der aus gesonderten, jeweils eine Verteilerkammer aufweisenden Plattenteilen bestehenden beiden ersten Anschlußplatten mit Hilfe der Zuganker.
  • Ferner wird vorgeschlagen, daß eine der den Ausgang einer ersten Kondensatorstufe bildenden Verteilerkammern einer der beiden ersten Anschlußplatten über einen Verdichter (Strahlpumpe) mit einer den Eingang einer zweiten Kondensatorstufe bildenden Verteilerkammer der jeweils anderen Anschlußplatte verbunden ist. Auf diese Weise erhält man unter Beibehaltung kompakten Aufbaus einen Blockkondensator mit wenigstens zwei Kondensatorstufen mit unterschiedlichen Kondensatorstufen-Drücken auf Grund des integrierten Verdichters.
  • Ferner wird vorgeschlagen, daß die zweiten Anschlußplatten Umlenkungen aufweisen zur zick-zack-artigen Führung des durch die zweiten Bohrungen strömenden Austauschermediums durch diese zweiten Bohrungen. Diese Maßnahmen ergeben den Vorteil, daß auf der Wasserseite des Apparats eine größere Anzahl von Durchläufen durch die Austauscherblöcke erreicht wird. Dies führt zu höheren Geschwindigkeiten des Austauschermediums und damit zu besserem Wärmeübertrag.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert:
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht, teilweise herausgebrochen, eines Blockkondenstors (Blickrichtung in Fig. 2);
    • Fig. 2 eine Vorderansicht des Blockkondensators gemäß Fig. 1 (Blickrichtung I in Fig. 2);
    • Fig. 3 die andere Seitenansicht des Blockkondensators mit abgenommener seitlicher Anschlußplatte (Blickrichtung 111 in Fig. 1);
    • Fig. 4 eine Draufsicht auf den Blockkondensator gemäß Fig. 1 (Blickrichtung IV) und
    • Fig. 5 eine Gesamtansicht des mit Strahlpumpen versehenen Blockkondensators in einer abgewandelten Ausführungsform.
  • Der Blockkondensator 10 gemäß Figuren 1 bis 4 besteht aus zwei vertikal übereinander angeordneten und miteinander verklebten Graphitblöcken 12,14, die einen einheitlichen Austauscherblock bilden. Erste vertikal verlaufende Durchgangsbohrungen 16 durchlaufen beide Graphitblöcke 12 und 14. Zwischen diesen ersten Durchgangsbohrungen verlaufen in horizontaler Richtung zweite Durchgangsbohrungen 18 durch die beiden Graphitblöcke 12 und 14. An der Oberseite des oberen Graphitblocks 14 ist eine obere erste Anschlußplatte 20 vorgesehen und an der Unterseite des unteren Graphitblocks 12 eine untere erste Anschlußplatte 22. Beide Anschlußplatten sind durch in den Figuren angedeutete Zuganker 24 mit Ankermuttern 26 miteinander verbunden, wobei sie einen Kompressionsdruck auf die beiden Graphitblöcke 12, 14 ausüben. In beiden ersten Anschlußplatten 20, 22 sind, in Gegenüberstellung, insgesamt drei gegeneinander abgedichtete Verteilerkammern 28, 30, 32 ausgebildet jeweils mit einem Anschlußflansch 34, 36 und 38. Wird beispielsweise der in Fig. 2 links oben angeordneten Verteilerkammer 32 über den durchmessergrößten Flansch 38 kondensierender Dampf zugeführt, so leiten die die beiden Verteilerkammern 32 miteinander verbindenden ersten Bohrungen 16' diese zur unteren Verteilerkammer 32 und aus dem Flansch 38 heraus. Die ersten Bohrungen 16' bilden somit eine gesonderte Kondensatorkammer. Entsprechenderweise bilden die die obere und untere Verteilerkammer 30 miteinander verbindenen ersten Bohrungen 16" eine weitere unabhängige Kondensatorkammer. Die die Verteilerkammern 28 miteinander verbindenden ersten Bohrungen 16'" schließlich bilden eine weitere gesonderte Kondensatorkammer.
  • Das aus dem Flansch 38 links unten in Fig. 2 austretende Produkt kann, ggf. nach Verdichtung durch eine Strahlpumpe oder durch einen mechanischen Verdichter, der Reihe nach durch die von den ersten Bohrungen 16" gebildete Kondensatorkammer und die von den ersten Bohrungen 16'" gebildete Kondensatorkammer geführt werden. Das in der jeweiligen Kondensatorkammer gebildete Kondensat wird durch entsprechende Ablaufstutzen 40 der unteren Verteilerkammern 32, 30, 28 abgeleitet. Durch die zweiten Bohrungen 18 wird Austauschermittel, insbesondere Kühlwasser, zick-zack-förmig geführt. Hierzu sind an denjenigen beiden vertikalen Blockseiten, in denen die zweiten Bohrungen 18 jeweils ausmünden (Blockseiten 48) zweite Anschlußplatten 50 vorgesehen, die über Zuganker 52 mit Muttern 54 miteinander verbunden sind. Ebenso wie die bereits erwähnten, lediglich in Fig. 2 angedeuteten Zuganker 24, verlaufen auch die horizontalen Zuganker 52 nicht durch die Graphitblöcke 12, 14 sondern an der Vorderseite bzw. Rückseite der Blöcke 12, 14 mit geringem Abstand zu diesen.
  • Die in Fig. 2 rechte zweite Anschlußplatte 50 ist mit einem Anschlußflansch 60 versehen, in welchen das Kühlmedium, insbesondere Wasser, eingeleitet wird. Nicht näher dargestellte Umlenkbleche 62 in beiden zweiten Anschlußplatten 50 sorgen dafür, daß das Wasser zick-zack-artig von unten nach oben durch sämtliche horizontalen Bohrungen 18 geführt wird. Das Wasser wird schließlich zu einem Flansch 64 am oberen Ende der linken zweiten Anschlußplatte 50 abgeleitet
  • Aus Vorstehendem ergibt sich, daß der Blockkondensator 10 bei äußerst kompaktem Aufbau mehrere Kondensatorstufen, im dargestellten Beispiel drei Kondensatorstufen, beherbergt. Die Stufenzahl wird durch die Anzahl der Verteilerkammern der oberen und der unteren ersten Anschlußplatten 20, 22 festgelegt. Um einfachen, modulartigen Aufbau mit der möglichkeit leichter Abänderung der Stufenzahl zu gewährleisten, sind die beiden Anschlußplatten 20 und 22 aus jeweils drei gesonderten Plattenteilen 70, 71 und 72 aufgebaut, wobei einander entsprechende Plattenteile am oberen und unteren Ende des Plattenkondensators durch die vertikalen Zuganker 24 zusammengehalten werden. Möchte man z. B. anstelle des dreistufigen Aufbaus lediglich einen zweistufigen Aufbau, so tauscht man entsprechende Plattenteile um, z. B. dadurch, daß man die Plattenteile 71 und 72 durch jeweils ein einziges Plattenteil mit entsprechend vergrößerter Verteilerkammer ersetzt.
  • Eine Reinigung der Verteilerkammern sowie der vertikalen ersten Bohrungen 16 ist leicht durchführbar, da man die Plattenteile 70, 71. und 72 lediglich abzuschrauben braucht, um unmittelbaren Zugang sowohl zu den Verteiler kammern als auch zu den vertikalen Bohrungen 16 zu erhalten.
  • Dementsprechend problemlos ist der Zugang zu den horizontalen Bohrungen 18 sowie zu den Verteilerkammern bzw. Umlenkplatten innerhalb der seitlichen Anschlußplatten 50.
  • Fig. 5 zeigt einen lediglich zweistufigen Plattenkondensator 110, eingebaut in eine Anordnung mit insgesamt drei Strahlpumpen 180, 182 und 184. Bauelemente des Blockkondensators 110 die ihrer Funktion nach solchen des Blockkondensators 10 in den Figuren 1 bis 4 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern, jeweils vermehrt um die Zahl 100, versehen.
  • Der Grundaufbau des Blockkondensators 110 ist der gleiche, wie der des Blockkondensators 10. Die beiden Graphitblöcke 112 und 114 sind wiederum in vertikaler Richtung zwischen einer oberen und unteren ersten Anschlußplatte 120 und 122 mittels Zuganker 124 und Muttern 126 eingespannt. Zweite Anschlußplatten 150 an der linken bzw. rechten Seite des Blockkondensators 110 in Fig. 5 sind über horizontale Zuganker 152 mit Muttern 154 miteinander verbunden. Um gleichmäßige Vorspannung zu erhalten, ist zwischen der Oberseite des ggf. zweiteiligen oberen Anschlußblocks 114 eine durchgehende d. h. einstückige, mit Randösen 186 versehene Stahlplatte 188 vorgesehen, an deren Oberseite sich wiederum die Muttern 126 abstützen. Dementsprechend kann auch am unteren Ende des Blockkondensators 110 eine durchgehende d. h. einstückige Stahlplatte vorgesehen sein.
  • Der zu kondensierende Dampf wird als erstes durch die Strahlpumpe 180 geführt und anschließend über einen Krümmer 192 der zweiten Strahlpumpe 182 zugeführt. Diese mündet in den Flansch 138, welcher dem Flansch 38 in Fig. 2 entspricht. Der dem unteren Flansch 38 entsprechende Flansch ist in Fig. 5 seitlich etwas nach rechts gegenüber dem oberen Flansch 138 versetzt und ist unmittelbar mit dem Ansaug-Eingang 194 der dritten Strahlpumpe 184 verbunden. Der Ausgang der Strahlpumpe 184 ist mit dem oberen Flansch 136 der zweiten Kondensatorstufe verbunden. Der Ausgangsflansch 136 der zweiten Kondensatorstufe kann an eine vierte Strahlpumpe 185 angeschlossen sein.

Claims (4)

1. Blockkkondensator mit wenigstens zwei, ggf. imprägnierten Austauscherblöcken (12, 14; 112, 114) aus Graphit, wobei jeder Austauscherblock erste Durchgangsbohrungen (16) zwischen einander gegenüberliegenden ersten Blockseiten und zweite Durchgangsbohrungen (18) zwischen weiteren einander gegenüberliegenden zweiten Blockseiten aufweist, wobei die Austauscherblöcke hintereinander angeordnet sind mit gegenseitiger Anlage an den ersten Blockseiten und mit Übergang der ersten Bohrungen (16) ineinander, wobei an den äußeren beiden ersten Blockseiten des Blockkondensators (10; 110) Anschlußplatten (20, 22; 129,122) vorgesehen sind mit Verteilerkammern zum Anschluß an die ersten Bohrungen (16), und wobei an den zweiten Blockseiten zweite Anschlußplatten (50; 150) vorgesehen sind mit Verteilerkammern zum Anschluß an die zweiten Bohrungen (18),
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden ersten Anschlußplatten (20, 22; 120, 122) jeweils wenigstens zwei voneinander unabhängige Verteilerkammern (28, 30, 32) aufweisen, und die ersten und zweiten Anschlußplatten (20, 22; 120, 122; 50, 150) jeweils durch Zuganker (24, 52; 124,152) zusammengehalten sind, und daß jeweils eine durchgehende Stahlplatte (188) an beiden Enden des Blockkondensators (110) vorgesehen ist zum Zusammenspannen der aus gesonderten, jeweils eine Verteilerkammer (28, 30, 32) aufweisenden Plattenteilen (70, 71, 72) bestehenden beiden ersten Anschlußplatten (120, 122) mit Hilfe der Zuganker (124).
2. Blockkondensator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine der den Ausgang einer ersten Kondensatorstufe bildenden Verteilerkammern einer der beiden ersten Anschlußplatten über einen Verdichter (Strahlpumpe 184) mit einer den Eingang einer zweiten Kondensatorstufe bildenden Verteilerkammer der jeweils anderen Anschlußplatte verbunden ist.
3. Blockkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweiten Anschlußplatten (50) Umlenkungen (62) aufweisen zur zick-zack-artigen Führung des durch die zweiten Bohrungen (18) strömenden Austauschermediums durch diese zweiten Bohrungen (18).
4. Blockkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austauscherblöcke (12, 14; 112,114) miteinander verklebt sind.
EP86103697A 1985-03-19 1986-03-19 Kompakt-Blockwärmetauscher aus imprägniertem Graphit Expired EP0196548B1 (de)

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