EP2762822B1

EP2762822B1 - Wärmetauscherelement und Wärmetauscheranordnung

Info

Publication number: EP2762822B1
Application number: EP13153690.6A
Authority: EP
Inventors: Josef Finnah
Original assignee: Molkerei Ammerland Eg
Current assignee: Mk-Prozesstechnik GmbH
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: EP2762822A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung umfassend ein Wärmetauscherelement mit einem Mantelrohr und einem Innenrohr, wobei das Mantelrohr und das Innenrohr zwei strömungstechnisch voneinander getrennte Kanäle bereitstellen, der Zufluss und der Abfluss des Innenrohrs an einander in Längsrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten des Wärmetauscherelements ausgebildet sind und der Zufluss und der Abfluss des Mantelsrohrs als voneinander in Längsrichtung des Wärmetauscherelements beabstandete Öffnungen in der Mantelfläche des Mantelrohrs ausgebildet sind.
Wärmetauscheranordnungen mit einem derartigen Wärmetauscherelement sind aus der US 4,497,365 A , der EP 0 686 822 A1 , der DE 10 2005 059463 B1 , der EP 1 742 006 B1 und der US 4,729,425 A bekannt. Es handelt sich hierbei um Vorrichtungen, welche einen indirekten Wärmeaustausch zwischen zwei durch die beiden strömungstechnisch voneinander getrennten Kanäle strömenden Fluiden bewirken. Ein erster Kanal ist zwischen dem Mantelrohr und dem Innenrohr ausgebildet. Ein zweiter Kanal ist im Innenrohr ausgebildet. Die beiden Kanäle sind strömungstechnisch durch die Innenrohrwand voneinander getrennt.
Gattungsgemäße Wärmetauscheranordnungen mit einem Wärmetauscherelement werden beispielsweise in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Als Anwendungsfall ist die Pasteurisierung von Milch zu nennen. Bei einem solchen Verfahren wird einerseits Milch durch das Innenrohr geführt und andererseits ein Wärmetauschmedium, wie beispielsweise Wasser, durch den zwischen dem Mantelrohr und dem Innenrohr ausgebildeten Kanal.
Aus dem Stand der Technik ist es ebenso bekannt, aus mehreren Wärmetauscherelementen eine Wärmetauscheranordnung zu bilden. Durch eine geeignete Zusammenschaltung mehrerer Wärmetauscherelemente kann eine gewünschte Behandlungsintensität, das heißt ein gewünschtes Maß an Wärmeaustausch, realisiert werden.
Die einzelnen Wärmetauscherelemente werden durch geeignete Verbindungsmittel strömungstechnisch miteinander verknüpft. Es hat sich herausgestellt, dass die Führung des Wärmeaustauschmediums in einer Wärmetauscheranordnung insbesondere im Bereich der Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen insofern kritisch ist, als es zu großen Temperaturschwankungen kommt und dadurch Wärmespannungen und gegebenenfalls Spannungsrisse in den verwendeten Bauteilen auftreten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wärmetauscheranordnung mit einem Wärmetauscherelement anzugeben, welche den vorstehend genannten Nachteilen entgegenwirkt und zudem Verbesserungen hinsichtlich der Montage mit sich bringt.
Die Aufgabe wird durch eine Wärmetauscheranordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß kommt eine Vielzahl von zuvor beschriebenen Wärmetauscherelementen zum Einsatz. Die Wärmetauscherelemente einer Wärmetauscheranordnung sind dabei miteinander gekoppelt. So kann jeweils der Abfluss des Innenrohrs eines ersten Wärmetauscherelements mit dem Zufluss des Innenrohrs eines zweiten, nachgeschalteten Wärmetauscherelements verbunden sein. Der Abfluss des Mantelrohrs eines ersten Wärmetauscherelements kann mit dem Zufluss des Mantelrohrs eines zweiten, nachgeschalteten Wärmetauscherelements verbunden sein. Verbindungselemente wie beispielsweise Rohrstücke, Schläuche und/oder dergleichen dienen der strömungstechnischen Verbindung der einzelnen Wärmetauscherelemente.
Die Wärmetauscheranordnung weist dabei zwei Verbindungsrohre auf, welche quer zu den Wärmetauscherelementen verlaufen und strömungstechnisch jeweils mit einer der Öffnungen in der Mantelfläche jedes der Wärmetauscherelemente verbunden sind. Die Verbindungsrohre können im Querschnitt kreisrund ausgebildet sein. Die Verbindungsrohre sind bevorzugt zylindrisch ausgebildet. Die Verbindungsrohre sind zumindest abschnittsweise hohl. Sie weisen einen als Strömungskanal dienenden Innenraum auf. Der Innenraum jedes Verbindungsrohrs ist mit jeweils einer der Öffnungen in der Mantelfläche der Wärmetauscherelemente verbunden. Dies bedeutet, dass eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Innenraum des Verbindungsrohrs und dem zwischen dem Mantelrohr und dem Innenrohr ausgebildeten Kanal des Wärmetauscherelements besteht. Mithilfe des Verbindungsrohrs können zwei Wärmetauscherelemente strömungstechnisch miteinander verbunden werden. Der zwischen Mantelrohr und Innenrohr ausgebildete Kanal eines ersten Wärmetauscherelements ist durch die Öffnungen in der Mantelfläche mit dem Innenraum des Verbindungsrohrs verbunden. Dieser ist wiederum über die Öffnung in der Mantelfläche des anderen Wärmetauscherelements mit dessen zwischen Mantelrohr und Innenrohr ausgebildeten Kanal verbunden. Die Wärmetauscherelemente können parallel zueinander ausgerichtet sein. Die Verbindungsrohre und die Wärmetauscherelemente bilden ein Gitter.
Erfindungsgemäß weisen die Verbindungsrohre radiale Durchgangslöcher auf, in welche Durchgangslöcher die Wärmetauscherelemente eingeschoben sind. Der innere Querschnitt der Durchgangslöcher entspricht vorzugsweise dem Grundquerschnitt der Wärmetauscherelemente. Auf diese Weise können die Wärmetauscherelemente in einfacher Weise in die Durchgangslöcher der Verbindungsrohre eingeschoben werden. Die zueinander korrespondierenden Querschnitte sorgen dafür, dass der Übergangsbereich zwischen den Verbindungsrohren und den Wärmetauscherelementen aus sich selbst heraus bereits gegen den Austritt von im Wärmetauscher geführten Fluiden ausreichend dicht ist. Selbstverständlich können zusätzliche Maßnahmen wie Dichtungen, stoffschlüssige Verbindungen und/oder dergleichen vorgesehen werden, um die Verbindung noch dichter zu machen.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht insbesondere in der sehr einfachen Möglichkeit zur Montage der Wärmetauscheranordnung. Die einzelnen Wärmetauscherelemente müssen lediglich in die Durchgangslöcher der Verbindungsrohre eingeschoben werden. Gegebenenfalls sind keine weiteren Maßnahmen zur Verbindung der Verbindungsrohre mit den Wärmetauscherelementen erforderlich.
Der Zufluss und der Abfluss des Innenrohrs der Wärmetauscherelemente sind an einander in Längsrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten des Wärmetauscherelements ausgebildet. Der Zufluss und der Abfluss des Mantelrohrs sind als voneinander in Längsrichtung des Wärmetauscherelements beabstandete Öffnungen in der Mantelfläche des Mantelrohrs ausgebildet.
Die Wärmetauscherelemente sind nach außen durch das eine Mantelfläche bereitstellende Mantelrohr einerseits und mit Bezug auf die Mantelfläche als Grundflächen dienende Stirnseiten andererseits begrenzt. Bei dem Zufluss beziehungsweise Abfluss handelt es sich um einen strömungstechnischen Zugang zu dem Innenrohr beziehungsweise Mantelrohr. Der Zufluss und der Abfluss des Innenrohrs sind im Bereich der Stirnseiten des Wärmetauscherelements ausgebildet. Die Stirnseiten erstrecken sich radial zur Längsachse des Wärmetauscherelements. Durch die Ausbildung des Zufluss und des Abfluss an den beiden Stirnseiten des Wärmetauscherelements kann das Innenrohr über seine gesamte Länge geradlinig durchströmt werden. Ein durch das Innenrohr strömendes Fluid wird nicht umgelenkt, auch nicht im Bereich des Zufluss und des Abfluss.
Im Gegensatz dazu ist der Zufluss und der Abfluss des Mantelrohrs, das heißt des zwischen der Innenoberfläche des Mantelrohrs einerseits und der Außenoberfläche des Innenrohrs andererseits ausgebildeten Kanals, in der Mantelfläche des Mantelrohrs ausgebildet. Dies bedeutet, dass das ansonsten ebenfalls in Längsrichtung durch das Wärmetauscherelement strömende Fluid beim Zufluss und Abfluss, insbesondere um 90 Grad, umgelenkt wirkt.
Der Zufluss und der Abfluss des Mantelrohrs sind als Öffnungen in der Mantelfläche ausgebildet. Öffnung meint eine Durchbohrung, eine Ausnehmung, einen Durchbruch oder dergleichen in der Rohrwand des Mantelrohrs. Öffnung meint, dass dem Mantelrohr an diesen Stellen Material fehlt. Die Öffnungen sind zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente vorzugsweise materialabtragend im ansonsten gleichförmigen Mantelrohr ausgebildet. Im Bereich einer Öffnung ist dem Mantelrohr kein Material hinzugefügt.
Bevorzugt ist zumindest eines der Wärmetauscherelemente dergestalt ausgebildet, dass das Mantelrohr über seine gesamte Längserstreckung ein und denselben Grundquerschnitt aufweist. Nur die Bereiche, in welchen die Öffnungen in der Mantelfläche ausgebildet sind, weisen einen Alternativquerschnitt auf. Bei einer Projektion des Mantelrohrs in Draufsicht auf eine Stirnseite weist das Mantelrohr immer den Grundquerschnitt auf, d.h. den Querschnitt einer nicht im Bereich einer Öffnung liegenden Querschnittsebene des Mantelrohrs. Der Alternativquerschnitt überragt also bei einer solchen Projektion in keinem Fall den Grundquerschnitt in radialer Richtung mit Bezug auf die Längsachse des Wärmetauscherelements. Der Alternativquerschnitt liegt vollständig innerhalb des Grundquerschnitts. Der Grundquerschnitt definiert die maximale Kontur des Alternativquerschnitts. Die Öffnungen sind ausschließlich durch ein Weglassen von Material der Rohrwand des Mantelrohrs, nicht jedoch durch ein Hinzufügen von Material gebildet.
Aufgrund dieser Ausbildung kann das erfindungsgemäße Wärmetauscherelement durch ein Durchgangsloch hindurch geschoben werden, welches Durchgangsloch einen zum Grundquerschnitt des Mantelrohrs korrespondierenden Innenquerschnitt aufweist. Wie anhand der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung noch aufgezeigt werden wird, ermöglicht das erfindungsgemäße Wärmetauscherelement einen Einschub in ein Verbindungsrohr, wobei in die Öffnungen der Mantelfläche des Mantelrohrs dann vollständig innerhalb des Verbindungsrohrs liegt. Ein durch das Verbindungsrohr geleitetes Fluid kann dann durch die Öffnung in den zwischen dem Mantelrohr und dem Innenrohr gebildeten Kanal des Wärmetauscherelements strömen. Gleichzeitig bewirken der Querschnitt des Durchgangslochs des Verbindungsrohrs einerseits und der Grundquerschnitt des Mantelrohrs andererseits, dass zwischen dem Verbindungsrohr und dem Mantelrohr eine Art Passung ausgebildet werden kann, so dass diese Verbindung dicht ist und dort kein Fluid austreten kann.
Der Vorteil eines derartigen Wärmetauscherelements besteht daher in einer besonders einfachen Möglichkeit, dieses beim Einsatz in der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung zu montieren, nämlich durch bloßes Einschieben in ein entsprechendes Gegenstück. Mit Erreichen einer Endlage ist dann bereits eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Mantelrohr und dem Gegenstück hergestellt. Durch das direkte Einschieben des Wärmetauscherelements in ein Durchgangsloch eines Verbindungsrohrs kann zudem auf zusätzliche Verbindungsmittel verzichtet werden, welche beim Betrieb einer Wärmetauscheranordnung aufgrund von Wärmespannungen zu Spannungsrissen neigen könnten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegen zumindest bei einer der Wärmetauscherelemente der Zufluss und der Abfluss des Mantelrohrs einander in Radialrichtung des Wärmetauscherelements gegenüber. Bei einem horizontal ausgerichteten Wärmetauscherelement kann somit vorgesehen sein, dass der Zufluss des Mantelrohrs von oberhalb und der Abfluss des Mantelrohrs nach unterhalb erfolgt. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Durchströmen des Wärmetauscherelements alleine durch Schwerkrafteinfluss auf das im Kanal zwischen dem Mantelrohr und dem Innenrohr strömende Fluid erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente die Öffnungen durch Materialabtrag im Mantelrohr ausgebildet. Als Grundkörper für das herzustellende Mantelrohr kann beispielsweise ein handelsübliches und mit einer durchgehenden Rohrwand ausgestattetes Rohr verwendet werden. Die Öffnungen können dann durch Materialabtrag in diesem Rohr ausgebildet werden. Die Öffnungen können beispielsweise in das Rohr gefräst oder gebohrt werden. Entscheidend ist, dass die Öffnungen im Mantelrohr lediglich durch eine Wegnahme von Material im Vergleich zu einem durchgängigen Rohr, nicht hingegen durch ein Hinzufügen von Material gebildet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente wenigstens ein weiteres Innenrohr vorgesehen, wobei die Innenrohre als Rohrbündel angeordnet sind. Bei einem derartigen Wärmetauscherelement handelt es sich um einen Rohrbündelwärmetauscher. Der Vorteil besteht darin, dass durch die Mehrzahl von im Mantelrohr angeordneten Innenrohren die Oberfläche, an welcher ein Wärmetransfer zwischen den beiden strömungstechnisch voneinander getrennten Kanälen erfolgt, vergrößert ist. Die Innenrohre können allesamt parallel zueinander angeordnet sein. Die Innenrohre können zudem parallel zum Mantelrohr angeordnet sein. Ein Innenrohr kann koaxial zum Mantelrohr angeordnet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente das Mantelrohr im Querschnitt kreisrund. Das Mantelrohr ist bevorzugt als Kreiszylinder ausgebildet. Der kreisrunde Querschnitt hat den Vorteil, dass sich die im Betrieb des Wärmetauscherelements einstellenden Lasten durch Drücke, Wärmespannungen und/oder dergleichen ideal auf die Oberfläche des Mantelrohrs verteilen. Auch das bzw. die Innenrohr(e) können im Querschnitt kreisrund ausgebildet sein.
Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung besteht in einer besonders einfachen Montage. Die einzelnen Wärmetauscherelemente müssen lediglich mit den Verbindungsrohren verbunden werden. Dadurch lässt sich eine Wärmelauscheranordnung mit dem Grunde nach beliebiger Größe herstellen. Die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung ist zudem besonders stabil, da ausschließlich im Querschnitt kreisrunde Komponenten verwendet werden können. Diese haben den zuvor bereits beschriebenen Vorteil, dass die im Betrieb auftretenden Drücke und Lasten, insbesondere auch durch Wärmespannungen, optimal von den Bauteilen aufgenommen werden können.
Die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung ist nach dem Baukastenprinzip herstellbar. Es steht ein System mit einer Vielzahl von Wärmetauscherelementen und Verbindungsrohren zur Verfügung, wobei alle Komponenten nach dem Baukastenprinzip miteinander kombinierbar sind. Es können auch mehrere Einheiten aus jeweils zwei Verbindungsrohren und einer Vielzahl von Wärmetauscherelementen miteinander gekoppelt werden. Für jeden Anwendungsfall kann eine optimale Wärmetauscheranordnung ausgebildet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Verbindungsrohre aus einzelnen, in Längsrichtung zusammenfügbaren Rohrelementen gebildet. Die Verbindungsrohre können modular aufgebaut werden. Je nach erforderlicher Anzahl an Wärmetauscherelementen kann eine entsprechende Anzahl von Rohrelementen zusammengefügt werden, um so insgesamt ein Verbindungsrohr zu schaffen. Die Montage ist denkbar einfach, da die einzelnen Verbindungsrohre beispielsweise lediglich ineinander gesteckt werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Rohrelemente eines Verbindungsrohrs mit einem Spannmittel zusammengehalten. Es kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Rohrelemente lediglich ineinander gesteckt werden. Der sichere Zusammenhalt wird dann durch das Spannmittel hergestellt. Das Spannmittel dient der Ausbildung einer Zugkraft, welche die jeweils äußeren Elemente eines Verbindungsrohres zusammenhält. Bei dem Spannmittel kann es sich um eine Gewindestange handeln. Die Gewindestange ist im Bereich der jeweils äußeren Rohrelemente eines Verbindungsrohrs mit Muttern fixiert. Durch Anziehen der Muttern kann die in der Gewindestange wirkende Zugkraft auf die Rohrelemente erhöht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Zufluss des Innenrohrs des einen Wärmetauscherelements mit dem Abfluss des Innenrohrs des anderen Wärmetauscherelements strömungstechnisch verbunden. Die Kanäle der Innenrohre können auf diese Weise seriell hintereinander geschaltet werden. Eine derartige Wärmetauscheranordnung umfasst zum einen eine Vielzahl seriell hintereinander geschalteter Kanäle zwischen Mantelrohr und Innenrohr und zum anderen eine serielle Hintereinanderschaltung der strömungstechnischen Kanäle der Innenrohre der Wärmetauscherelemente. Die effektive Übertragungsstrecke der Wärmetauscheranordnung kann auf diese Weise beliebig eingestellt werden. Zur

(weiter auf Seite 8 der ursprünglichen Beschreibung)

Verbindung können geeignete Verbindungsmittel verwendet werden. Es können beispielsweise U-förmige Rohrelemente eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:

Figur 1:: perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung;
Figur 2:: schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauscherelements;
Figur 3:: eine Detailansicht eines Rohrverbinders der Wärmetauscheranordnung gemäß Figur 1 mit transparenten Mantelrohren;
Figur 4:: die Darstellung gemäß Figur 3 mit intransparenten Mantelrohren;
Figur 5:: die Darstellung gemäß Figur 3 mit einem durchgehenden Verbindungsrohr;
Figur 6:: der Gegenstand gemäß Figur 3 in einer alternativen Darstellung;
Figur 7:: eine Draufsicht auf ein Verbindungsrohr der Vorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 8:: eine Frontalansicht auf die miteinander verbundenen Wärmetauscherelemente der Vorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 9:: eine Detailansicht auf die unteren Rohrverbinder der Vorrichtung gemäß Figur 1; und
Figur 10:: eine Detailansicht auf die oberen Rohrverbinder der Vorrichtung gemäß Figur 1.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung 10. Diese weist eine Vielzahl von Wärmetauscherelementen 1 auf. Die Wärmetauscherelemente 1 sind parallel zueinander ausgerichtet. Die Wärmetauscherelemente 1 sind jeweils endseitig mit Verbindungsrohren 11 verbunden. Die beiden Verbindungsrohre 11 verlaufen rechtwinklig zu den Wärmetauscherelementen 1.
Figur 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauscherelements 1. Dieses weist ein Mantelrohr 2 und innerhalb des Mantelrohrs 2 befindliche Innenrohre 3 auf. Das Mantelrohr 2 ist im Querschnitt kreisrund ausgebildet. Das Mantelrohr 1 weist eine Mantelfläche und zwei als Stirnseiten 5 dienende Grundflächen auf.
Das Innenrohr 3 weist an den beiden Stirnseiten 5 einen Zulauf beziehungsweise Ablauf auf. Das Innenrohr 3 ist in Längsrichtung 6 des Wärmetauscherelements 1 geradlinig durchströmbar.
In dem Mantelrohr 2 sind zwei Öffnungen 7 ausgebildet. Die Öffnungen 7 sind voneinander in Längsrichtung 6 beabstandet. Die Öffnungen 7 liegen zudem mit Bezug auf die Radialrichtung 9 des Wärmetauscherelements 1 einander gegenüber. Die Öffnungen 7 stellen den Zulauf beziehungsweise den Ablauf eines zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Innenrohr 3 ausgebildeten Strömungskanals dar.
Das Mantelrohr 2 weist einen Durchmesser 8 auf. Der Durchmesser 8 ist über die gesamte Längserstreckung des Mantelrohrs 2 konstant. Lediglich im Bereich der Öffnungen 7 ist das Mantelrohr 2 in seinem ansonsten kreisförmigen Grundquerschnitt unterbrochen. Die Öffnungen 7 zeichnen sich dadurch aus, dass sie ausschließlich durch Weglassen von Material ausgebildet sind. Dies bedeutet, der Durchmesser 8 ist im Bereich der Öffnungen 7 niemals größer als der Durchmesser 8 der sonstigen Bereiche des Mantelrohrs 2.
An den beiden Stirnseiten 5 können Flansche 4 angebracht werden. Die Flansche 4 können stoffschlüssig mit dem Mantelrohr 2 und/oder dem Innenrohr 3 verbunden werden. Die Flansche 4 dienen einer Verbindung des Wärmetauscherelements 1 mit anderen Komponenten der Wärmetauscheranordnung 10.
Auch anhand der übrigen Figuren 3 bis 10 wird deutlich, dass die Wärmetauscherelemente 1 in einfacher Weise in Durchgangslöcher 19 der Verbindungsrohre 11 gesteckt werden können. Anschließend können die Flansche 4 an den Stirnseiten 5 der Wärmetauscherelemente 1 angeordnet werden. Die Innenrohre 3 der einzelnen Wärmetauscherelemente 1 können beispielsweise durch Verwendung von Rohrverbindern 15 strömungstechnisch miteinander verbunden werden. Auf diese Weise können die Innenrohre 3 der einzelnen Wärmetauscherelemente 1 seriell zusammengeschaltet werden.
Die Verbindungsrohre 11 bestehen aus einzelnen, miteinander verbindbaren Rohrelementen 12. Die Verbindungsrohre 11 können durch eine beliebige Anzahl an Rohrelementen 12 in beliebiger Länge ausgebildet werden.
Die Verbindungsrohre 11 sind innen hohl. Die Wärmetauscherelemente 1 sind derart in die Verbindungsrohre 11 eingeschoben, dass die Öffnungen 7 in dem Mantelrohr 2 vollständig im Inneren des jeweiligen Verbindungsrohrs 11 angeordnet sind. Dies geht beispielsweise aus der Darstellung nach Figur 4 hervor. Der hohle Innenraum der Verbindungsrohre 11 sorgt auf diese Weise für eine strömungstechnische Verbindung zwischen zwei Wärmetauscherelementen 1, nämlich den zwischen Mantelrohr 2 und Innenrohr 3 ausgebildeten Kanälen der beiden Wärmetauscherelemente 1. Auf diese Weise kann ein Fluid, beispielsweise das Wärmetauschermedium, von einem Wärmetauscherelement 1 zum nächsten strömen.
Die von den Innenrohren 3 des Wärmetauscherelements 1 bereitgestellten Strömungskanäle sind von dem Kanal zwischen Mantelrohr 2 und Innenrohr 3 getrennt. In den Innenrohren 3 kann das Prozessmedium, beispielsweise zu pasteurisierende Milch, geführt werden. Die Innenrohre 3 sind im Bereich der Flansche 4 zugänglich. Jeweils benachbarte Wärmetauscherelemente 1 können mithilfe eines Rohrverbinders 15 strömungstechnisch miteinander verbunden werden. Hierzu weist der Rohrverbinder 15 zwei Flansche 18 auf. Die Flansche 18 können mit den jeweiligen Flanschen 4 der Wärmetauscherelemente 1 verbunden werden.
Auf diese Weise wird eine Wärmetauscheranordnung 10 geschaffen, bei der einerseits die jeweils zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Innenrohr 3 ausgebildeten Kanäle der Wärmetauscherelemente 1 seriell miteinander verschaltet sind und andererseits die Innenrohre 3 der entsprechenden Wärmetauscherelemente 1 ebenfalls seriell miteinander verschaltet sind. Auf diese Weise lassen sich Wärmetauscheranordnungen 10 in beliebiger Dimension, d.h. beliebiger Leistungsfähigkeit herstellen.
Die Verbindungsrohre 11, beziehungsweise die jeweils äußeren Rohrelemente 12, können mithilfe von Deckeln 14 fluiddicht verschlossen werden. Zudem können die einzelnen Rohrelemente 12 mithilfe von Gewindestangen 13 und Muttern 25 miteinander verbunden werden. Hierzu weisen die jeweils äußeren Rohrelemente 12 einen Flansch 24 auf, durch welchen die Gewindestange 13 geführt ist und welcher als Widerlager dient. Durch Anziehen von auf die Gewindestange geschraubten Muttern 25 kann die die einzelnen Rohrelemente 12 zusammenhaltende Zugkraft variiert werden.
Die Verbindungsrohre 11 können Flansche 22 aufweisen. An diese Flansche 22 können die Einlässe beziehungsweise Auslässe für die Wärmetauscheranordnung 10 zu durchströmende Medien angelegt werden.
Die gesamte Wärmetauscheranordnung 10 kann auf einem Gestell 17 angeordnet werden. Auf dem Gestell 17 kann eine Befestigungsplatte 23 vorgesehen sein, auf welcher die Verbindungsrohre 11 und gegebenenfalls weitere Komponenten montiert werden können.
Figur 6 zeigt die Verbindung zweier Rohrelemente 12 eines Verbindungsrohrs 11. Die beiden Rohrelemente 12 sind unter Zwischenordnung einer in den Figuren nicht näher dargestellten Dichtungsanordnung aneinander angeordnet. Bei dieser Dichtungsanordnung kann es sich beispielsweise um eine Flachdichtung handeln, die zwischen Flanschen 20, 21 benachbarter Rohrelemente 12 angeordnet ist. Im endmontierten Zustand ist die Dichtungsanordnung zwischen den Flanschen 20 und 21 benachbarter Rohrelemente 12 zusammengedrückt, so dass eine austauschermediumsseitige Abdichtung sicher gewährleistet ist.
An einem in Schwerkraftrichtung unteren Ende der Wärmetauscheranordnung 10 kann ein Umlenkelement 16 vorgesehen sein. Dieses lenkt den senkrecht durch das Verbindungsrohr 11 fließenden Fluidstrom um 90 Grad um. An einem Flansch des Umlenkelements 16 kann ein entsprechender Abfluss, beispielsweise in Form eines Schlauches, angeordnet werden.

Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscherelement
2: Mantelrohr
3: Innenrohr
4: Flansch
5: Stirnseite
6: Längsrichtung
7: Öffnung
8: Durchmesser
9: Radialrichtung
10: Wärmetauscheranordnung
11: Verbindungsrohr
12: Rohrelement
13: Gewindestange
14: Deckel
15: Rohrverbinder
16: Umlenkelement
17: Gestell
18: Flansch
19: Durchgangsloch
20: Flansch
21: Flansch
22: Flansch
23: Befestigungsplatte
24: Flansch
25: Mutter

Claims

Wärmetauscheranordnung umfassend ein Wärmetauscherelement (1) mit einem Mantelrohr (2) und einem Innenrohr (3), wobei das Mantelrohr (2) und das Innenrohr (3) zwei strömungstechnisch voneinander getrennte Kanäle bereitstellen, der Zufluss und der Abfluss des Innenrohres an einander in Längsrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten (5) des Wärmetauscherelements ausgebildet sind und der Zufluss und der Abfluss des Mantelrohrs als voneinander in Längsrichtung des Wärmetauscherlements beabstandete Öffnungen (7) in der Mantelfläche des Mantelrohrs (2) ausgebildet sind, gekennzeichnet durch eine Vielzahl der vorgenannten Wärmetauscherelemente und durch zwei Verbindungsrohre (11), welche quer zu den Wärmetauscherlementen verlaufen und strömungstechnisch jeweils mit einer der Öffnungen (7) in der Mantelfläche jedes der Wärmetauscherlemente verbunden sind, wobei die Verbindungsrohre (11) radiale Durchgangslöcher (19) aufweisen, in welche Durchgangslöcher die Wärmetauscherelemente eingeschoben sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente (1) der Zufluss und der Abfluss des Mantelrohrs einander in Radialrichtung des Wärmetauscherelements gegenüberliegen.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente die Öffnungen (7) durch Materialabtrag im Mantelrohr ausgebildet sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Innenrohr (3) bei zumindest einem der Wärmetauscherelemente (1), wobei die Innenrohre als Rohrbündel angeordnet sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem der Wärmetauscherelemente das Mantelrohr (2) im Querschnitt kreisrund ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsrohre (11) aus einzelnen, in Längsrichtung zusammenfügbaren Rohrelementen (12) gebildet sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (12) eines Verbindungsrohrs mit einem Spannmittel (13) zusammengehalten sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherelemente (1) parallel zueinander ausgerichtet sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufluss des Innenrohrs (3) des einen Wärmetauscherelements mit dem Abfluss des Innenrohrs des anderen Wärmetauscherelements strömungstechnisch verbunden ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsrohre (11) im Querschnitt kreisrund sind.