NO310945B1 - Anordning ved varmevekslerkonstruksjon, samt anvendelse derav - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved en varmevekslerkonstruksjon omfattende en i et ytterdeksel første krets med innløp og utløp for fremføring av et første fluid, og en andre krets med innløp og utløp for fremføring av et andre fluid, hvorved varme overføres mellom kretsene, idet den første krets omfatter et antall hule fluid-gjennomstrømbare ribber som side ved side er anordnet innvendig i den andre krets slik at det andre fluid strømmer i kontakt med ribbene for overføring av varmeenergi fra den ene fluid til det andre fluid.

Den nye varmevekslerkonstruksjon er særlig tiltenkt for anvendelse ved temperering av lastfluid ombord i et skip, ved varmeoverføring (varmeveksling) mellom et tempereringsfluid og lastfluidet. Særlig tenker en på de tilfeller hvor lasten skal varmes opp (eller holdes varm) hvor hettvann brukes som tempereringsfluid.

Oppfinnelsen har særlig befatning med håndtering av høyviskøse væskeformige laster, f.eks. råolje, brensel-oljer, molasser osv, som trenger tilførsel av varme for å holdes i en lett håndterbar og pumpbar tilstand. Det kan også forekomme at lasten selv må holdes innenfor et gitt temperaturområde, og at den derfor må tempereres hele tiden under transporten.

Oppfinnelsen vedrører også en særlig foretrukket anvendelse av anordningen.

For å gjennomføre ovennevnte prosess benyttes det idag varmevekslere, som f.eks. enten er mer eller mindre perma-nent anordnet ved tankbunnen som neddykkbare varmevekslere.

Alternativt kan varmeveksleren være montert oppe på skipsdekket og lasten pumpes i en krets fra lastetanken gjennom veksleren og i retur til tanken. Denne type veksler er i dag foretrukket siden den er lettere å kontrollere funksjonsmessig og det er lett å rengjøre og vedlikeholde vekslerplatene siden de er lettere tilgjengelige.

Formålet med den foreliggende•oppfinnelse er å frem-bringe et ytterligere forbedret varmevekslerapparat av den sistnevnte type, og som gir en enda bedre muligheter for inspeksjon av platene og rengjøring av disse.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved

at den første krets defineres av et sentralt i konstruksjonen forløpende rør, de hule ribber og et fordelingskammer som fordeler fluid fra den ene ende av røret og videre til hver av de enkelte hulribber, og

at den andre krets defineres stort sett av rørets ytterside, ribbene og konstruksjonens ytterdeksel.

Ytterligere trekk ved anordningen er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i kravene 2-7.

Ifølge oppfinnelsen anvendes anordningen i forbindelse med transport av høyviskøse laster på skip, såsom tankskip, for eksempel råolje, brenselolje, molasse-råstoffer, etc, for å holde slike laster ved en nødvendig temperatur, og hvor tempereringsfluidet er vanndamp ved høyere temperatur, eller hettvann.

Ifølge en foretrukket anvendelse er den høyviskøse last det andre fluid som ledes igjennom veksleren slik at den risler og omstrømmer ribbene, mens vanndamp er det første fluid som ledes igjennom hver av ribbeseksjonene via røret fordelingskammeret.

Ved å benytte veksleren på denne måte, kan et første fluid bringes til å strømme igjennom en innløpskanal i en

første retning, og videre igjennom en returkanal i en stort sett motsatt retning, og det andre fluid kan bringes til å strømme i en retning stort sett parallelt både med innløps-kanalen og returkanalen (dvs i begge retninger) og derved omstrømme tilførsels- og returkanalene, slik at det oppnås en best mulig effektiv varmeoverføring.

For å holde de ovennevnte laster ved en nødvendig temperatur anvendes det vanndamp med høyere temperatur, og driften av systemet reguleres slik at dampen kondenseres og avtrekkes som væske. Derved kan man utnytte den høye kon-denseringsvarme for omvandlingen fra damp til væske.

En stor fordel med konstruksjonen ifølge oppfinnelsen

er det at ytterdekselet lettvint kan løsnes og løftes oppad, og man har full tilgang til å inspisere ribbene visuelt, og man kan lett bedømme behovet for rengjøring eller vedlikehold.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til vedlagte figurer, hvori: Figur 1 viser skjematisk i perspektiv oppkoplingen av vekslerkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen i et system hvor last fra en lastetank ledes igjennom veksleren for temperering og deretter returneres til tanken. Figur 2a og 2b viser et tverrsnitt delvis i riss av vekslerkonstruksjonen fra to sider, dvs innbyrdes 90° for-skjøvet, for å vise den indre konstruksjon og de utvendige synlige innløp/utløp for tempereringsfluid hhv. last fluid. Figur 3 viser et langsgående tverrsnitt av en tempe-reringsribbe som er montert inne i vekslerhuset. Figur 4 viser et tverrsnitt av ribbekonstruksjonen. Under henvisning til figur 1 er det her vist et skjematisk perspektiv av oppkoplingen av vekslerkonstruksjonen 10 (f.eks. oppe på et skipsdekk. En ledning 12 inkludert en ikke vist pumpe, leder oppad fra en lastetank med en last 14 i skipet. Ledningen 12 kan utgjøre selve lasteledningen eller losseledningen for den last som tanken/skipet fører, omfatter fortløpende plasserte stengeventiler 16,18.

En omløpsledning 2 0 er koplet inn på hovedledningen 12

i punktene 22,34 (figur 1) som har en gitt innbyrdes av-stand. I denne omløpsledningen er vekslerkonstruksjonen 10 innkoplet for å kunne avtrekke og temperere lasten ved be-hov. Oppstrøms og nedstrøms for vekslerkonstruksjonen 10 (dvs på hver side av denne) er det på omløpsledningen 2 0 innsatt stengeventiler 26,32. For drenering av lastfluid fra nederst i konstruksjonen 10 leder en grenledning 3 0

innbefattende en stengeventil 28 inn på hovedledningen 12 ved et tilkoplingspunkt 24.

Ledning 40 inkludert en stengeventil 42 er tilkoplet vekslerkonstruksjonen 10 for tilførsel av hetefluid. Mellom ventilen 44 og veksleren 10 er det tilkoplet en ledning 44 inkludert en stengeventil 4 6 for å kunne tilføre trykkfluid (luft) som benyttes til å blåse heteelementene for tempereringsfluid. En annen ledning 50 inkludert en stengeventil 52 er tilkoplet vekslerkonstruksjonen 10 for å avlede fluidet som er benyttet til å temperere lastfluidet.

Når lasten skal losses og veksleren ikke er i bruk, stenges ventilene 26,28 og 32, mens ventilen 18 står åpen. Når last skal tempereres, stenges ventilen 18 mens ventilene 26, og 32 åpnes for fri gjennomsirkulering av lastfluid gjennom veksleren 10 ved hjelp av hovedpumpen (ikke vist) for lasting/lossing. Samtidig startes tilførselen av tempereringsfluid gjennom ledningskretsen 40,50.

Som det framgår av figur 1 og de øvrige figurene, ledes lastfluidet inn i bunnen veksleren for så å ledes/strømme opp igjennom denne og ut i toppen-av veksleren. Temperer-ingsf luidet ledes inn i bunnen, og videre (adskilt fra lasten) oppad gjennom veksleren, ledes nedad igjen (dvs motstrøms i forhold til lastfluidet) og så ut i.bunnen av veksleren stort sett i samme nivå som fluidet ledes inn.

På figur 2a og 2b viser to ulike tverrsnitt, delvis i riss, av vekslerkonstruksjonen, dvs innbyrdes 90° for-skj øvet.

Vekslerkonstruksjonen ifølge 2a og 2b består av tre hoveddeler, en sokkelseksjon 60, en tempererings-ribbe-seksjon 62 og et ytterdeksel 64.

Sokkelseksjonen 60 danner en hovedsakelig lukket husdel, med en sideåpning 66 som er forbundet med et sentralt rom 68 inne i huset, hvilket rom 68 videre er forbundet med en øvre sirkelformig åpning 70 i huset. Et rør 72 for temp-ereringsf luid leder i en bueform oppad fra en sideveis i huset plassert innløpsåpning 74. Innløpsåpningen 74 er plassert 90° forskjøvet i huset 60 i forhold til lastfluid-innløpsåpningen 66. En øvre seksjon av huset danner et perifert lukket ringrom 76 med et sideveis anordnet utløp 78 for avledning av tempereringsfluid videre gjennom ledning 50 (figur 1) . Oventil i huset er det utformet et antall åpninger for sammenføyning med de nedre ender av et tilsvarende antall ovenfor plasserte hule tempereringsribber. På figurene 2a, 2b er vist kun de to diametralt motsatte ribber 84, 84. Alle de hule tempereringsribber avgir tempereringsfluid nedad til ringrommet 7 6 og videre ut til ledningen 50.

Røret 72 leder i en bueform sentralt gjennom åpningen 70 i huset og rager oppad og inn til et øverst beliggende husformet kammer 80. Kammerets 80 underside omfatter et antall åpninger hvortil den øvre ende av de tilsvarende (nevnt i forrige avsnitt) antall hule tempereringsribber er tettende tilkoplet. Tempereringsribbene er anordnet i radi-ell orientering ut fra den sentrale langsgående akse 82.

Ribbene danner således en stjerneform med radielle stråler. Som vist på figur 4 er det anordnet 60 ribber. Ribbene monteres opprettstående med sin ene langsgående sidekant inntil det sentrale vertikale røret 74/73 . Ribbene trenger ikke festes til røret 74/73, for med jevne mellom-rom er det anordnet støttebånd (vist ved 86, 88, 90, 92) langsmed ribbesettets ytre periferi for å holde ribbe-settet sammen. Ribbene innmonteres derimot (innspent) imellom undersiden av det øvre husformete kammer 8 0 og oversiden på sokkelen. Denne enheten danner således en stabil konstruksjon.

Utenpå denne konstruksjon tres/settes nå et rørformet ytterdeksel 64. Den nedad åpne dekseldel omfatter en ringformet flens 102 som på tettende måte (med skrueforbindelser), sammenføyes til en motsvarende ringformet flens 104 øverst på den husformete sokkeldel. Den øvre seksjon'av ytterdekselet omfatter en sideveis rettet åpning 100 for avledning av lastfluid som er ferdig temperert og som er forbundet.med ledningen 20 ifølge figur 1. Åpningen 100 og ledningen (røret) 20 omfatter motsvarende tilpassede flenser med huller for innsetting av sammenføyningsskruer.

Når lastfluidet skal tempereres fungerer systemet som følger. Lastfluidet ledes gjennom ledningen 2 0 inn i huset 60 gjennom åpningen 66, inn i kammeret 68 og videre oppad imellom de hule tempereringsribbene slik det er vist med de bølgete linjene 94,96 på hver side av senterlinjen.

Tempereringsfluidet ledes fra ledningen 40, inn igjennom det bueformete røret 72 og videre oppad gjennom det vertikale røret 73 til fordelingskammeret, hvor fluidet fordeles radialt utover i kammeret og videre aksielt nedad igjennom de (60 stk) hule tempereringsribbene, videre ut i den perifere ringkanal 76 og til slutt ut igjennom ledningen 50.

Dersom det er nødvendig med overhaling eller rengjøring av ribbene, f.eks. som følge av avleiringer på ribbeover-flåtene, kan ytterdekselet lettvint løsnes og løftes oppad, og man har full tilgang til innmaten. Det er kun nødvendig å løsne ledningen/røret 2 0 fra koplingen til den nedre husdel 60, og den øvre grendel 2 0 fra koplingen til den øvre dekseldel 64.

En slik fremstilt vekslerkonstruksjon har eksempelvis en totalvekt på 3 00 kg, mens dekselet har en vekt på 70 kilo. Derved kan dekselet lettvint fjernes ved at det løftes opp av f.eks. to personer. Om ønskelig kan dekselet løftes av ved hjelp av en kran, og settes ned ved siden av konstruksjonen, og man har full adgang til å bedømme til-standen til den indre ribbekonstruksjonen.

Med den nye og enklere vekslerkonstruksjon er det følgelig gjort et stort fremskritt ved at den nå lettvint

kan vedlikeholdes og rengjøres, også på dekket et skip som befinner seg langt fra nærmeste verksted. Veksleren ifølge oppfinnelsen har en konstruksjon som gjør den i stand til å føre store volumer lastvæske igjennom over korte tidsrom,

såsom opptil 2-300 m^ væske pr. time. Den er derfor særlig velegnet for de tilfeller hvor lasten kun trenger en mindre oppvarming, såsom noen grader, ved passering gjennom veksleren.

Den måte å drive apparatet, som er beskrevet i det ovenstående, representerer den mest rasjonelle måte. Ifølge en modifisert driftsmåte, er det selvsagt også mulig å drive apparatet ved at fluidløpene kjøres motsatt vei, samt å drive apparatet for kjøleformål av en lastvæske. Det er også mulig at lastfluid og tempereringsfluidet kan bytte plass i kretsene.

Claims (6)

1. Anordning ved varmevekslerkonstruksj on omfattende en i et ytterdeksel (64) første krets med innløp og utløp for fremføring av et første fluid, og en andre krets med innløp og utløp for fremføring av et andre fluid, hvorved varme overføres mellom kretsene, idet den første krets omfatter et antall hule fluid-gjennomstrømbare ribber (84) som side ved side er anordnet innvendig i den andre krets slik at det andre fluid strømmer i kontakt med ribbene for over-føring av varmeenergi fra den ene fluid til det andre fluid, karakterisert ved at den første krets defineres av et sentralt i konstruksjonen forløpende rør (73) , de hule ribber (84) og et fordelingskammer (80) som fordeler fluid fra den ene ende av røret og videre til hver av de enkelte hulribber, at den andre krets defineres stort sett av rørets (73) ytterside, ribbene (84) og konstruksjonens ytterdeksel (64) .

2 . Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at ribbene (84) i den første krets er anordnet opprettstående med sin ene langsgående sidekant inntil det sentrale vertikale rør (74,73), slik at de rager radialt utad fra det sentralt forløpende rør (73).

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at ribbene (84) montert inntil det sentrale vertikale rør (74,73) danner i tverrsnitt et stjerneformet mønster.

4. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at vekslerens andre fluidkrets avgrenses av dekseldelen (64) og ribbe/rør-seksjonen (84,73), og dekseldelens (64) ene endeparti er fluidforbundet med husdelen (60), mens dekseldelens (64) andre endeparti er fluidforbundet med utløpet (100) fra vekseleren.

5. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at vekslerens første fluidkrets er innrettet til å lede overhetet damp igjennom det sentrale rør (73), og videre via fordelingskammeret (80) og inn i hver av ribbeseksjonene (84), mens lastfluidet som skal tempereres, ledes i den andre fluidkrets inn i veksleren via husdelen (60) og videre igjennom dekseldelen slik at den risler og omstrømmer ribbene (84), og ledes ut gjennom utløpet (100).

6. Anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at dekseldelen er løsgjørbart sammenføyet med husdelen, såsom ved hjelp av skrueforbindelser.

7- Anvendelse av anordningen ifølge de foregående patent-krav, i forbindelse med transport av høyviskøse laster på skip, såsom tankskip, for eksempel råolje, brenselolje, molasse-råstof f er, etc, for å holde slike laster ved en nødvendig temperatur, og hvor tempereringsfluidet er vanndamp ved høyere temperatur, eller hettvann.

8- Anvendelse i samsvar med krav 8, hvor den høyviskøse last er det andre fluid som ledes igjennom veksleren slik at den risler og omstrømmer ribbene, mens vanndamp er det første fluid som ledes igjennom hver av ribbeseksjonene via røret (73) fordelingskammeret (80) .