NO128785B

NO128785B -

Info

Publication number: NO128785B
Application number: NO461771A
Authority: NO
Inventors: T Onarheim
Original assignee: Bartz S Ind As
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1974-01-07
Also published as: DE2260820A1; DK139445B; FR2163704A1; SE378298B; DK139445C; FR2163704B1; GB1383690A

Description

Rør-varmeveksler. Tube heat exchanger.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en varmeveksler for indirekte oppvarming, tørking eller kjøling av mer eller mindre fuktige, faste eller halvfaste materialer, særlig for å oppnå dryssaktige eller pulverformete stoffer, omfattende et stillestående, tilnærmet horisontalt tørkekammer med minst ett i tørke-kammeret dreibart lagret varmevekslerlegeme bestående av en hul rotorstamme utstyrt med en rekke utadragende hullegemer som hver består av en skiveformet sats av til ringform eller delringform sammenløpende rør som tilføres en varme- eller kuldebærer. The present invention relates to a heat exchanger for indirect heating, drying or cooling of more or less moist, solid or semi-solid materials, in particular to obtain sprinkle-like or powdered substances, comprising a stationary, approximately horizontal drying chamber with at least one rotatably stored heat exchanger body in the drying chamber consisting of a hollow rotor shaft equipped with a number of protruding hollow bodies each of which consists of a disc-shaped batch of annular or sub-annular confluent tubes which are fed to a heat or cold carrier.

I norsk patentskrift nr. 122.742 er det beskrevet en varmeveksler av ovennevnte art, hvor det er tatt sikte på å kunne behandle stort sett vilkårlige faste og halvfaste materialer. Det er benyttet plateformete eller ringskiveformete hullegemer. In Norwegian patent document no. 122,742, a heat exchanger of the above-mentioned type is described, where the aim is to be able to process largely arbitrary solid and semi-solid materials. Plate-shaped or ring-shaped hole bodies are used.

Med den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på'å 'kunne behandle spesielle typer materialer med særlig høyt utbytte..Det tas særlig sikte på å behandle slike materialer som under bearbeiding eller etter endt bearbeiding foreligger i dryssaktig eller pulverformet stoff. Materiale av en slik art krever for det første stor kontaktflate med varmeveksleren for å kunne oppnå en ønsket rask behandling og for det annet kreves en mulighet til å oppnå lettvint sammenblanding av behandlete og ubehandlete andeler av materialet, slik at man oppnår et sluttprodukt med jevnt bear-beidete. partikler eller med jevn.konsistens. With the present invention, the aim is to be able to process special types of materials with a particularly high yield. The particular aim is to process such materials which, during processing or after completion of processing, are present in a sprinkle-like or powdery substance. Material of this kind requires, firstly, a large contact surface with the heat exchanger in order to achieve the desired rapid treatment and, secondly, it requires an opportunity to achieve easy mixing of treated and untreated parts of the material, so that a final product with a uniform bearing is obtained - worked. particles or with even.consistency.

På samme måte som en varmeveksler med dreibart varmevekslerlegeme av ringskivetypen vil en varmeveksler med roterende ring-legemer bygget av rør, i motsetning til en varmeveksler av tran-sportskruetypen, ikke gi stoffet en helt tvungen transport i aksial retning gjennom kammeret, men hovedsakelig holde stoffet i be-vegelse så det selv kan risle mellom rørene i ringlegemene, sam-tidig som ringlegemene også skaffer en avbremsing av materialet i aksial retning. In the same way as an annular disc heat exchanger, a rotary annular heat exchanger constructed of tubes, in contrast to a transport screw type heat exchanger, will not provide a completely forced transport of the material in the axial direction through the chamber, but will mainly hold the material in motion so that it can itself ripple between the pipes in the annular bodies, at the same time that the annular bodies also provide a slowing down of the material in the axial direction.

Stoffets transport i aksial retning i kammeret er således i en varmeveksler av rør-ringtypen, i motsetning til varmeveksleren av ringskivetypen, mulig ikke bare ved at det mellom ytteromkretsen på det roterende varmevekslerlegeme og det omkringliggende varme-vekslerkammer finnes en rikelig stor passasje for stoffet, men også ved passasje mellom de ringformete eller delringformete rør. Blanding av stoffet og en omfattende omrøring kan i varmeveksleren av rør-ringtypen eventuelt også foregå ved hjelp av skovler som er festet til ytteromkretsen av ringlegemene. Skovlene er fortrinnsvis regulerbare for å kunne oppnå, den nødvendige regulering av mat-erialtransporten i aksial retning. The transport of the substance in the axial direction in the chamber is thus in a tube-ring type heat exchanger, in contrast to the annular disk type heat exchanger, possible not only because there is a sufficiently large passage for the substance between the outer circumference of the rotating heat exchanger body and the surrounding heat exchanger chamber, but also when passing between the annular or semi-annular pipes. Mixing of the substance and extensive stirring can possibly also take place in the heat exchanger of the tube-ring type with the help of paddles which are attached to the outer circumference of the annular bodies. The vanes are preferably adjustable in order to achieve the necessary regulation of the material transport in the axial direction.

Med den foreliggende oppfinnelse tas det sikte på å kunne oppnå særlig stor varmeovergang mellom det dreibare varmevekslerlegeme og det stoff som skal oppvarmes henholdsvis nedkjøles, og dermed oppnås en sterkt konsentrert heteflate. En ytterligere økning i varmevekslerflaten kan oppnås ved å utføre varmevekslerkammeret på kjent måte med varme- henholdsvis kjølekappe.'Den fore-' liggende oppfinnelse er Imidlertid hovedsakelig'rettet mot løs-ninger vedrørende det dreibare varmevekslerlegeme. With the present invention, the aim is to be able to achieve a particularly large heat transfer between the rotatable heat exchanger body and the substance to be heated or cooled, and thus a highly concentrated heating surface is achieved. A further increase in the heat exchanger surface can be achieved by designing the heat exchanger chamber in a known manner with a heating or cooling jacket. The present invention is, however, mainly aimed at solutions concerning the rotatable heat exchanger body.

Med den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på å' komme frem til en løsning hvor varmetilførselén til, henholdsvis varme-tilførselen fra rør-ringlegemene i varmevekslerlegemet kan:skje på særlig effektiv måte ved hjelp av en aktuell varmebærer eller kuldebærer som bringes til på en kontrollerbar måte å sirkulere gjennom varmevekslerlegemet. Dette gir mulighet for å oppnå nøy-aktig regulering av stofftemperaturen og dermed stor fleksibili-tet i driften. With the present invention, the aim is to arrive at a solution where the heat supply to, or the heat supply from, the tube-annular bodies in the heat exchanger body can take place in a particularly efficient way by means of a relevant heat carrier or cold carrier which is brought to a controllable way to circulate through the heat exchanger body. This gives the opportunity to achieve precise regulation of the material temperature and thus great flexibility in operation.

Pra britisk patentskrift 854-371 er det kjent en rørvarme-veksler hvor en rotorstamme er dannet av et indre tilførselsrør og et konsentrisk anbragt, ytre. Det er vist rørsatser i form av et enkelt ringrør hvis ene ende er forbundet med tilførselsrøret og hvis motsatte ende er forbundet med avløpsrøret. Langs rotorstammen er hver annen rørsats anbragt på den ene side av rotorstammen og de øvrige rørsatser anbragt på motstående side av rotorstammen, slik at to påfølgende rørsatser sett i tverrsnitt løper tilnærmet 8-tallformet. Med et slikt rørsatsarrangement oppnår man en forholdsvis dårlig konsentrert heteflate og en for lettvint transport av materiale gjennom åpningene i de ringformete rørsatser. Videre har man en fare for at visse rørsatser kan bli satt mere eller mindre ut av bruk som følge av opptredende strømningsforhold i tilførselsrøret og/eller avløpsrøret, idet hver rørsats er parallellforbundet enkeltvis og på rekke og rad med tilførselsrøret og avløpsrøret og varmebæreren naturligvis vil strømme den korteste vei med den minste motstand. Det er der-for vanskelig å sikre en effektiv og jevnest mulig strømning av varmebæreren gjennom samtlige rørsatser. According to British patent document 854-371, a tube heat exchanger is known where a rotor stem is formed by an inner supply tube and a concentrically placed, outer one. Pipe sets are shown in the form of a single ring pipe, one end of which is connected to the supply pipe and the opposite end of which is connected to the drain pipe. Along the rotor stem, every other tube set is placed on one side of the rotor stem and the other tube sets are placed on the opposite side of the rotor stem, so that two consecutive tube sets seen in cross-section run approximately in a figure-8 shape. With such a tube bundle arrangement, a relatively poorly concentrated heating surface is achieved and a too easy transport of material through the openings in the annular tube bundles. Furthermore, there is a risk that certain pipe sets may be put more or less out of use as a result of occurring flow conditions in the supply pipe and/or drain pipe, as each pipe set is connected in parallel individually and in a row with the supply pipe and drain pipe and the heat carrier will naturally flow the shortest path with the least resistance. It is therefore difficult to ensure an efficient and even possible flow of the heat carrier through all sets of pipes.

Med den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på, selv With the present invention, one aims at, itself

med mere omfattende rørsatser, det vil si rørsatser med større total heteflate, å oppnå en jevnere og sikrere strømning av varmebæreren eller kuldebæreren regnet i rørvarmevekslerens lengderetning slik at varmevekslingen kan foregå på bedre kontrollert måte i hele varmevekslerens lengderetning. with more extensive pipe sets, i.e. pipe sets with a larger total heating surface, to achieve a smoother and safer flow of the heat carrier or coolant calculated in the longitudinal direction of the tube heat exchanger so that the heat exchange can take place in a better controlled manner throughout the length of the heat exchanger.

Rørvarmeveksleren ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved The tubular heat exchanger according to the invention is characterized by

at rørene i hver skiveformet sats er parallellforbundet med felles, radialt løpende tilførsels- og avløpsrør og at hver sats på i og for seg kjent måte kommuniserer med nabosatsen via en forbindelseskanal anbragt utvendig på rotorstammen, idet den første sats har tilførselsrøret forbundet med en tilførselsanordning i rotorstammen og den siste sats har avløpsrøret forbundet med en avløpsanordning i rotorstammen. that the pipes in each disc-shaped set are connected in parallel with common, radially running supply and drain pipes and that each set communicates in a manner known in and of itself with the neighboring set via a connecting channel placed externally on the rotor stem, the first set having the supply pipe connected to a supply device in the rotor stem and the last batch has the drain pipe connected to a drain device in the rotor stem.

Varmeveksleren med rør-ringlegemer kan fortrinnsvis innrettes til å virke kontinuerlig ved at stoff mates inn i ene enden av varmevekslerkammeret og tas ut igjen i den andre enden, men kan også innrettes for chargevis kjøring ved å utelate eller ved å nøy- The heat exchanger with tube-annular bodies can preferably be arranged to operate continuously by material being fed into one end of the heat exchanger chamber and taken out again at the other end, but can also be arranged for batch operation by omitting or by

tralisere skovlsystemet. tralize the vane system.

Ytterligere trekk vil fremgå av den etterfølgende beskri-velse under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et forenklet aksialsnitt gjennom en varm-veksler ifølge, oppfinnelsen. Further features will appear from the following description with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a simplified axial section through a heat exchanger according to the invention.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II i fig. 1 . Fig. 2 shows a section along the line II-II in fig. 1.

Fig. 3 viser et alternativt utførelseseksempel, vist i et snitt tilsvarende til fig. 2. Fig. 3 shows an alternative design example, shown in a section corresponding to fig. 2.

Rørvarmeveksleren som vist i fig. 1 og 2 består av et ytre stillestående tilnærmet horisontalt hus 10. Huset er i den ene ende forsynt med et inntak 11 for stofftilførsel. I den motsatte ende er der en åpning 12 for uttak av ferdig behandlet stoff. Denne åpning kan på kjent måte være utstyrt for regulering av stoffni vået. The tube heat exchanger as shown in fig. 1 and 2 consist of an outer, stationary, approximately horizontal housing 10. The housing is provided at one end with an intake 11 for material supply. At the opposite end there is an opening 12 for withdrawal of finished material. This opening can be equipped in a known manner for regulating the wetness of the fabric.

Sentralt i huset 10 er det anbrakt et dreibart opplagret varmevekslerlegeme som drives utenfra på kjent måte med et pas-sende driftsarrangement. Varmevekslerlegemet 13 omfatter en hul rotorstamme 14, til hvis ytterflate det i visse avstander er festet en rekke radialt utadragende hullegemer 15 som hvert er bygget opp av en rekke innbyrdes konsentriske, halvringformete rør 16a og 16b, som hvert strekker seg over nesten 180° og som fyller størsteparten av husets 10 tverrsnitt og som sammen med radialt løpende rør 17a, 17b danner en stort sett skiveformet rørsats. Samtlige halvringrør 16a og 16b i hvert legeme er ved endene tilsluttet et tilnærmet radialt stillet rør 17a og 17b som går fra rotorstammen og ut til ytterperiferi av hullegemet. Røret 17a tjener som tilførselsrør for varme- henholdsvis kuldebærer, mens røret 17b tjener som bortledningsrør. In the center of the housing 10, a rotatably stored heat exchanger body is placed, which is operated from the outside in a known manner with a suitable operating arrangement. The heat exchanger body 13 comprises a hollow rotor stem 14, to the outer surface of which a number of radially projecting hollow bodies 15 are attached at certain distances, each made up of a number of mutually concentric, semi-ring-shaped tubes 16a and 16b, each of which extends over almost 180° and which fills most of the cross-section of the housing 10 and which, together with radially running pipes 17a, 17b, forms a largely disc-shaped set of pipes. All half-ring tubes 16a and 16b in each body are connected at their ends to an approximately radially arranged tube 17a and 17b which runs from the rotor stem out to the outer periphery of the hollow body. The pipe 17a serves as a supply pipe for heat and coolant, respectively, while pipe 17b serves as a discharge pipe.

Av fig. 1 fremgår det som vist med piler 18a og 18b at varme- og kjølebæreren strømmer inn i rotorstammen 14 gjennom den hule akseltapp og ledes ved hjelp aySkilleplaten 19 via en åpning 20 i rotorstammen 14 inn i et tilførselsrør 17a i et første hullegeme 15 i rekken av hullegemer og ledes derfra ut i begge om-dreiningsretninger i parallell som vist med piler 18a gjennom halvririgrørene 16a og 16b, hvoretter varme— og kjølebæreren samles fra begge retninger som vist med piler 18b i bortlednings-røret 17b og ledes ved hjelp av utvendige kanaler 2.1. utvendig på rotorstammen i serie fra' hullegeme 15 til-hullegeme 15. Kanalen 21 dannes av halve rørtverrsnitt som er fastsveiset til rotor-, c i/ammen. Fra det siste hullegeme i..rekken av, legemer- ledes varme-eller kuldebæreren via en åpning 22 tilbake til rotorstammen. From fig. 1 it is clear, as shown with arrows 18a and 18b, that the heat and cooling medium flows into the rotor stem 14 through the hollow axle pin and is guided by means of the separating plate 19 via an opening 20 in the rotor stem 14 into a supply pipe 17a in a first hollow body 15 in the series of hole body and is led out from there in both directions of rotation in parallel as shown by arrows 18a through the half-pipes 16a and 16b, after which the heat and cooling medium is collected from both directions as shown by arrows 18b in the outlet pipe 17b and is led by means of external channels 2.1 . on the outside of the rotor stem in series from hole body 15 to hole body 15. The channel 21 is formed by half pipe cross-sections which are welded to the rotor frame. From the last hollow body in the series, the heat or cold medium is led via an opening 22 back to the rotor stem.

Por å drive varme- eller kuldebæreren gjennom systemet med ønsket hastighet forutsettes på kjent måte å anvende en pumpe med reguleringsutstyr for mengderegulering og temperaturregulering. Dette utstyr er ikke'vist på fig. 1. In order to drive the heat or cold carrier through the system at the desired speed, it is assumed in the known manner to use a pump with regulation equipment for quantity regulation and temperature regulation. This equipment is not shown in fig. 1.

Av fig. 3 som viser en alternativ utførelse- av hullegemene 15a, fremgår at varme- og kuldebæreren 18a fra kanalen 21a for-deles i parallell til en flerhet av ringformete rør 16 som hvert strekker seg over nesten 360° og som fyller størsteparten av husets 10 tverrsnitt. Varme- eller kuldebæreren 18b samles igjen fra rørene 16 i bortledningsrøret 17b og ledes via kanal 21b til neste hullegeme i rekken. From fig. 3, which shows an alternative embodiment of the hollow core 15a, it appears that the heat and cold carrier 18a from the channel 21a is distributed in parallel to a plurality of ring-shaped tubes 16, each of which extends over almost 360° and which fills most of the cross-section of the housing 10. The heat or cold carrier 18b is collected again from the pipes 16 in the outlet pipe 17b and is led via channel 21b to the next hollow body in the series.

Medium-inntak og -uttak til og fra den hule rotorstamme Medium intake and outlet to and from the hollow rotor stem

kan skje enten som vist i fig. 1 ved motsatte ender av rotorstammen eller ved en og samme ende ved hjelp av i og for seg kjente, hule akseltapper. Videre kan rotorstammens hulrom på i og for seg kjent måte være avdelt på tvers, slik at man kan oppnå to sek-sjoner med separat sirkulasjon av to varmebærere eller kulde-bærere med ulike temperaturnivå. can happen either as shown in fig. 1 at opposite ends of the rotor stem or at one and the same end by means of per se known, hollow shaft pins. Furthermore, the cavity of the rotor shaft can be divided transversely in a manner known per se, so that two sections with separate circulation of two heat carriers or cold carriers with different temperature levels can be achieved.

Claims

1. Heat exchanger for indirect heating, drying or cooling of more or less moist, solid or semi-solid materials, in particular to obtain sprinkle-like or powdery substances, comprising a stationary, approximately horizontal drying chamber with at least one rotatably stored heat exchanger body (13) in the drying chamber consisting of a hollow rotor stem (14) equipped with a number of protruding hollow bodies (15) each of which consists of a disc-shaped set of annular or sub-annular converging tubes (16a, 16b; 16) which are supplied with a heat or cold carrier, characterized in that the tubes (16a , 16b; 16) in each disc-shaped batch is connected in parallel with common, radially running supply and drain pipes (17a, 17b) and that each batch communicates in a known manner with the neighboring batch via a connecting channel (21; 21a, 21b) placed externally on the rotor stem (14), the first set having the supply pipe (17a) connected to a supply device in the rotor stem (14) and the last set having the drain pipe (17b) for bound with a drainage device in the rotor stem (14).

2. Heat exchanger in accordance with claim 1, characterized in that the pipes (16a, 16b) in each disk-shaped batch run semi-ring-shaped over approximately 180° and fill the main part of the cross-sectional area of the drying chamber.

3. Heat exchanger in accordance with claim 1, characterized in that the pipes (16) in each disk-shaped batch run in a ring shape over approximately 360° and fill the main part of the cross-sectional area of the drying chamber.