WO2005005906A2 - Rohrwärmetauschereinheit - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um einen Wärmeaustauscher zur gegenseitigen Übertragung von Energie von in Rohren (7, 8, 9) strömenden Medien, wobei die Rohre im Bereich des Wärmeüberganges nebeneinander durchgehend verlaufen und von einem Wärmeübertragungskörper (1) umgeben sind. Um die Rohre (7, 8, 9) einzeln austauschen zu können, ist der Wärmeübertragungskörper (1) aus passgenauer an die Aussenwände aller Rohre diese allseits umschliessend anlegbaren und miteinander verspannbaren Teilen aus gutwärmeleitendem Material gebildet.

Description

Rohrwärmetauschereinheit

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher zum gegenseitigen Übertragen von Energie von in Rohren strömenden Medien, wobei die Rohre im Bereich des Wärmeüberganges nebeneinander durchgehend verlaufen und von einem Wärmeübertragungskörper umgeben sind. Es können bei diesem System zwei oder mehrere Rohrleitungen verwendet werden. Das bietet den Vorteil mehrere hermetisch getrennte Kühl- oder Heizkreise mit einem Wärmetauscher zu realisieren. Derartige Anlagen bei welchen die Rohre in eine wärmeübertragende Masse eingegossen sind, sind bereits bekannt, haben jedoch den Nachteil, daß diese Wärmetauschereinheit bei Defekten, bzw. bei Verlegen eines der Rohre, als Ganzes auszutauschen ist. Außerdem ist diese Anlage bezüglich des Betriebs und der Erweiterbarkeit unflexibel. Weiters ist ein Betrieb des Wärmetauschers nach dem Gegenstrom-Prinzip nicht möglich. Bei zu heizenden Düsenkörpern ist es bereits bekannt, um den Außenmantel des Düsenkörpers herum verteilt Heizpatronen anzubringen, wobei die Heizpatronen in Rillen eines den Düsenkörper umschlingenden Metallmantels vorgesehen sind. Dieser liegt in dem zwischen den Rillen vorgesehenen Bereich am Außenmantel des Düsenkörpers an, wobei die Rillen einen halbzylmdrischen Boden und parallele Seitenflanken aufweisen. Die Tiefe der Rillen entspricht dem Durchmesser der einzulegenden Heizpatronen, die entlang einer Erzeugenden an dem zu beheizenden Rohr und mit dem halbzylindrischen gegenüberliegenden Mantelbereich an der Innenseite der Rillen anliegen. Es handelt sich dabei um eine Heizeinrichtung für Düsenkörper und nicht um einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärmeenergie von einem in einem Rohr strömenden Medium auf ein anderes in einem anderen Rohr strömendes Medium. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Ausbildung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ein Wärmetausch unter absolut getrennten Bedingungen möglich ist, was insbesondere für kontaminierte und/oder gefährliche Produkte, wie infektiöse Abwässer und dergleichen, erforderlich ist. Erfmdungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wärmeübertragungskörper aus paßgenau an die Außenwände der Rohre an die Außenwände aller Rohre 7,8,9 diese allseits umschließend anlegbaren und miteinander verpannbaren Teilen 2,3 aus gut wärmeleitendem Material gebildet ist. Damit kann der Wärmetauschkörper jederzeit von den Rohren abgenommen und die Rohre einzeln ausgetauscht werden, ohne dazu die anderen Rohre abnehmen bzw. ausbauen zu müssen. Vorteilhafterweise können die Rohre im Bereich des Wärmeübertragungskörpers zueinander parallel, vorzugsweise geradlinig parallel, verlaufen, was eine besonders einfache Ausführung des Wärmeübertragungskörpers ermöglicht. Dabei können die Rohre im Bereich des Wärmeübertragungskörpers in einer Ebene liegen, was eine sehr flache Bauweise ergibt. Der Wärmeübertragungskörper kann in bevorzugter Weise aus miteinander verspannbaren, insbesondere verschraubbaren, Halbschalen gebildet sein, in welchen in der einander zugewandten Flächen Ausnehmungen vorgesehen sind, deren Innenabmessungen den Außenabmessungen der in die jeweiligen Halbschalen reichenden Rohrbereiche entspricht. Damit wird ein gutes Anliegen des Wärmeübertragungskörpers an die Rohre erzielt, wobei auch eine entsprechende Pressung im Anlagebereich zwischen Wärmeübertragungskörper und Rohrwandung gegeben ist. Zur weiteren Erhöhung des Wärmeüberganges kann zwischen den Außenflächen der Rohre und den Innenflächen der Ausnehmungen eine den Wärmeübergang unterstützende Kontaktmasse vorgesehen sein. Schließlich können in Strömungsrichtung der Medien hintereinander mehrere getrennte Wärmeübertragungskörper angeordnet sein. Dadurch wird ein thermischer Kurzschluß zwischen Rohranfang und Rohrende der in den Wärmeübertragungselementen befindlichen Rohre vermieden, wodurch der Einsatz des Wärmetauschers im Gegenstromprinzip ermöglicht ist. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfmdungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung schaubildlich. Fig. 2 ist ein Schnitt entlang Ebene II-II der Fig. 1. Fig. 3 gibt einen der Teile des Wärmeübertragungskörpers im Schaubild wieder. Fig. 4 stellt eine Ausführungsvariante mit mehreren hintereinander gereihten Wärmeübertragungskörper dar. Mit 1 ist der Wärmeübertragungskörper allgemein bezeichnet, der aus zwei Halbschalen 2,3 besteht, die über Schrauben 4 miteinander verspannt sind. In den einander zugewandten Flächen 4,5 der Teile 2,3 des Wärmeübertragungskörpers 1 sind Ausnehmungen 6 vorgesehen [die Ausnehmung wurde nur für den unteren Teil 3 eingezeichnet], in welche Rohre 7,8,9 einlegbar sind. Diese Rohre liegen in den Ausnehmungen 6 paßgenau und unter entsprechender Vorspannung, um einen guten Wärmeübergang zwischen den Rohraußenwandungen und der Innenwandung der Ausnehmung 6 zu erzielen. In nicht dargestellter Weise kann zwischen den Außenwandungen der Rohre 7,8,9 und der Innenwandung der Ausnehmungen 6 noch eine den Wärmeübergang unterstützende Kontaktmasse vorgesehen sein. Derartige Massen sind handelsüblich. Im Betrieb fließt zum Beispiel in der Leitung 8 abzukühlende Flüssigkeit, welche die enthaltene Wärmeenergie auf die in den Rohren 7,9 strömende Flüssigkeit abgeben soll. Dabei wird über die Wandung des Rohres 8 die Wärmeenergie auf die Halbschalen 2,3 abgegeben, welche aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Materials z.B. Kupfer oder Aluminium, die enthaltene Wärmeenergie auf die Rohre 7,9 überträgt. Es könnte natürlich statt eines wärmeübertragenden Metalls auch ein entsprechend adaptierter Kunststoff vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Anordnung ist beim Ausführungsbeispiel anhand von drei Rohrleitungen gezeigt, sie könnte jedoch beliebig modulartig erweitert werden, wobei auch möglich ist, mehrere Rohrebenen vorzusehen, wodurch dann die zwischen den Rohrebenen befindlichen Teile des Wärmeübertragungskörpers nicht als Halbschalen ausgebildet sind, sondern als entsprechende profilierte Zwischenlagen, die auf beiden Seiten der jeweiligen nächsten Wärmeübertragungskörpem zugewandten Flächen entsprechende Ausnehmungen für Rohre aufweist. Wie in Fig. 4 wiedergegebenen ist es möglich, eine Mehrzahl von voneinandergetrennten Wärmeübertragungskörpem 1 hintereinander er den Rohrleitungen 7,8,9 vorzudrehen, wodurch bei im Gegenstromprinzip arbeitenden Wärmetauschern verhindert ist, daß die Wärmeleitung in den Wärmeübertragungskörpem parallel zur Strömungsrichtung der Medien erfolgt und damit die Wirkung der Wärmeübertragung beeinflußt. Das Zusammenspannen der Teile des Wärmeübertragunskörpers kann auch durch Klammem, Spannschellen oder dergleichen erfolgen. Da die Rohre im Bereich des Wärmeübertragungskörpers durchgehend sind, erfolgt weder eine Durchtrittsverringerung noch eine sonstige die Strömung behindernde Umlenkung, wenngleich auch zwecks Erhöhung der Verweilzeit innerhalb des Wärmeübergangskörpers die Rohre innerhalb dieses Bereiches schlangenlinienförmig verlegt sein können, wobei dann bevorzugt die Rohre schichtförmig übereinanderliegend verlaufen können. Diese Ausbildung ist nicht explizit dargestellt.

Claims

Patentansprüche

1. Wärmetauscher zum gegenseitigen Übertragen von Energie von in Rohren strömenden Medien, wobei die Rohre im Bereich des Wärmeüberganges nebeneinander durchgehend verlaufen und von einem Wärmeübertragungskörper umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertragungskörper (1) aus paß genau an die Außenwände aller Rohre (7,8,9) diese allseits umschließend anlegbaren und miteinander verpannbaren Teilen (2,3) aus gut wärmeleitendem Material gebildet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (7,8,9) im Bereich des Wärmeübertragungskörpers (1) zueinander parallel, vorzugsweise geradlinig parallel, verlaufen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (7,8,9) im Bereich des Wärmeübertragungskörpers (1) in einer Ebene liegen.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertragungskörper (1) aus miteinander verspannbaren, insbesondere verschraubbaren, Halbschalen (2,3) gebildet ist, in deren einander zugewandten Flächen (4,5) Ausnehmungen (6) vorgesehen sind, deren Innenabmessungen den Außenabmessungen der in die jeweiligen Halbschalen reichenden Rohrbereiche (7,8,9) entsprechen.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Außenflächen der Rohre (7,8,9) und den Innenflächen der Ausnehmungen (6) eine den Wärmeübergang unterstützende Kontaktmasse vorgesehen ist.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung der Medien hintereinander mehrere getrennte Wärmeübertragungskörper (1) angeordnet sind.