WO2011089189A2 - Leitscheibenanordnung für einen wärmetauscher, wärmetauscher, verfahren zum herstellen eines wärmetauschers sowie aus- oder nachrüstkit für einen wärmetauscher - Google Patents

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WO2011089189A2
WO2011089189A2 PCT/EP2011/050770 EP2011050770W WO2011089189A2 WO 2011089189 A2 WO2011089189 A2 WO 2011089189A2 EP 2011050770 W EP2011050770 W EP 2011050770W WO 2011089189 A2 WO2011089189 A2 WO 2011089189A2
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exchanger core
guide
jacket
core
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Sören GÖTZ
Hans-Detlef Kotzian
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Sgl Carbon Se
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    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/14—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove

Definitions

  • the present invention relates to a Leitusionnan extract for a heat exchanger, a heat exchanger, in particular using the Leitusionnan extract invention, a method for producing a heat exchanger and a Ausrüstkit or for a heat exchanger.
  • the present invention relates to a Leitusionngerüst or Leitusionn system for a block heat exchanger.
  • heat exchangers are used for controlling the temperature of fluid media, be they essentially liquid or gaseous.
  • these may be so-called block heat exchangers which consist of a heat exchanger core and a jacket surrounding the core, the core having two types of bores, so-called longitudinal bores or vertical bores and so-called transverse bores, radial or horizontal bores.
  • the holes of the first type extend essentially in a first direction, for example in a longitudinal or extension direction Z of the heat exchanger core, and measure it completely.
  • the holes of the second type run substantially perpendicular to the direction Z of the bore of the first type and also completely through the heat exchanger core, but in a transverse or radial direction.
  • the holes of the first type and the second type do not communicate with each other.
  • the holes of the first kind are separated from a first d ium, usually by a produc tion or process med iu m, which is to temper, flows through.
  • the bores of the second type are flowed through by a second medium, often the service medium, which discharges or absorbs heat to and from the process fluid.
  • a jacket area or jacket space is formed, which is hermetically sealed relative to the holes of the first kind and with respect to the Med ium, which flows in these holes of the first kind.
  • the Leitusionnan extract is essenl in this iesem mantle space arranged and consists of Leitusionn to the vertical subdivision ung the mantle space in überraden krecht arranged compartments or vol umwenschnschnte as well as two or more longitudinal strips to the horizontal lower part of the sen krecht arranged compartments of the cloak room.
  • a cascade-shaped or terraced course of the flow for the second medium through the heat exchanger core is produced in cooperation with the holes of the second type.
  • the cross-countercurrent process results in particularly intimate thermal exchange of the first and second media without allowing this direct mechanical contact with one another. It is also important that the material of the heat exchanger core has a particularly high thermal conductivity. Graphite cores or graphite-based cores can be used here. However, other materials are also conceivable, but in each case the properties of the heat-exchanging media may have to be taken into account, eg with regard to their abrasiveness, their chemical aggressiveness, their temperature and other parameters that meet the requirements of the material structure of the heat exchanger core and also of the jacket and define the guide plates and the longitudinal strips.
  • the present invention provides a guide disk arrangement for a heat exchanger, in which a plurality of guide disks is provided, which are for guiding a in an associated heat exchanger, in the heat exchanger core of the associated heat exchanger and in the jacket region of the associated heat exchanger between the heat exchanger core and a heat exchanger core surrounding jacket of Heat exchanger in the funnelge- genstromhabilit flowing medium is formed.
  • a respective respective guide disk of the guide disk system is designed to be plugged on the heat exchanger core of the associated heat exchanger.
  • the guide disk arrangement can be formed simply by virtue of the fact that the individual guide disks of the guide disk arrangement are located at a corresponding position on the heat exchanger core of the guide disk assembly. ordered heat exchanger are infected. In this way, it is possible to reliably, without great personnel expenditure and without the need for mechanical assistance, to design the guide disk arrangement necessary for a heat exchanger by simply attaching the guide disks.
  • the respective ige Leitin is formed for releasable attachment to the heat exchanger core of the associated heat exchanger. Then there is also the possibility of exchanging individual guide disks of the guide disk arrangement or also the entire guide disk arrangement, e.g. during maintenance or cleaning work or when a defect occurs.
  • a respective guide plate can be formed in a plane or extension plane XY in a plate-like and planar manner with an upper side and a lower side in or parallel to the plane XY and have a region with a concave inner contour in or parallel to the plane XY.
  • the concave inner contour can be adapted in the shape and course of an outer contour, in particular convex, of a heat exchanger core of an associated predetermined heat exchanger and, in particular, be formed in a manner complementary to the shape and course of the outer contour of the associated heat exchanger core.
  • the guide disks of the Leitusionnsystems optimally adapted to the flow of the contour - ie the shape and geometry of the heat exchanger core of the associated heat exchanger.
  • a respective guide disk can have one or more first attachment means for attachment to the heat exchanger core of an associated heat exchanger. sen. This allows a particularly simple, but secure fastening when plugged into the heat exchanger core of the associated heat exchanger.
  • the one or more first attachment means can preferably be formed on the underside of a respective guide disk and additionally or alternatively of a long shape along or parallel to an extension direction Y.
  • the respective guide disk is suitable for being connected to the attachment means n z. B. to be introduced into associated service bores of the heat exchanger core of the associated heat exchanger.
  • the service bores on the heat exchanger core of the associated heat exchanger are present in any case and can therefore be used to connect the guide disks of the guide disk arrangement, so that no additional measures must be taken on the heat exchanger core in order to secure the guide disks.
  • modification of the heat exchanger core may be dispensed with, because the guide plates of the guide plate assembly are provided as such with all means for securing by plugging on the conventional heat exchanger core.
  • the one or more first Ansteckm ittel may be the same or the same acting, in particular as or m with identical pins or tubes or by other elements of Lzanl I extended shape.
  • the provision of several attachment means for a respective guide disc increases the stability of each individual guide disc in the condition affixed to the heat exchanger core.
  • the provision of pens or tubes forms a particularly simple measure, without the formation of compl ized mechanisms would be necessary.
  • a respective pin or a respective tube may be formed in its outer contour perpendicular to its extension direction Y in its outer contour corresponding to an inner contour of a service bore of the heat exchanger core of the predetermined associated heat exchanger. This measure ensures a particularly secure hold of the Ansteckschs in the service hole and thus a secure fit of a respective Leitusion the heat exchanger core of the associated heat exchanger.
  • a respective baffle may have an open shape, e.g. in the form of a section of a ring shape and in particular a half-ring shape having a first end and a second end, in particular each based on a circle, an ell ipse, a rectangle, a square or an N-corner, preferably of uniform shape.
  • Two or more vertical strips may be formed, which serve for the lateral boundary of the jacket region of the heat exchanger and for arrangement on the heat exchanger core of the assigned predetermined heat exchanger.
  • shear on its outer contour and perpendicular to the extension plane XY of a respective baffle are designed to extend and are in contact with the first and second ends of a respective baffle.
  • the vertical strips on the one hand subdivide the jacket region or jacket space laterally into corresponding volume sections and correspondingly provide the guide disks of the guide disk assembly with lateral support for their attachment to the heat exchanger core of the associated heat exchanger. This increases the stability of the Leitusionnan- order.
  • a respective baffle may have second clip means at its first and second ends.
  • the vertical strips may have recesses which are designed to receive the second attachment means and thus to contact the first and second ends of the guide disks.
  • a plurality of guide disks in the extension direction Z of the heat exchanger core and thus of the vertical strips can be arranged alternately and cascade-like on both sides of the vertical strips. These measures ensure, in connection with the geometry of the heat exchanger core of the associated heat exchanger, the formation of a cross countercurrent process.
  • the guide disks and / or the vertical strips can be wholly or partially formed with or from one or more materials from the group of materials which is formed from steel, stainless steel, tantalum, zirconium, plastics, in particular PTFE, PP, PE, PA6 , PA66, etc., PVDF, graphite, especially in non-impregnated form, and CFC materials.
  • the vertical strip can be subdivided in the extension direction Z in each case in the manner of a plug-in system into mutually releasably fastened to each other vertical subsections and so be adjustable in their overall length.
  • different heights of heat exchangers are taken into account.
  • Another aspect of the present invention is to provide a heat exchanger and in particular a block heat exchanger having a heat exchanger core and a jacket surrounding the heat exchanger core such that a shell region or shell space is formed between the heat exchanger core and the shell, between the shell and the heat exchanger core is a Leitusionnan Aunt invention for guiding a flowing in the heat exchanger, in the heat exchanger core and in the shell region or shell space in the cross-countercurrent flow medium formed.
  • An additional aspect of the present invention is to specify a method for producing a heat exchanger, in which a guide disk arrangement according to the invention is formed on an intended heat exchanger core of a heat exchanger by attaching the plurality of guide disks to the heat exchanger core.
  • an existing conventional guide disk arrangement can be removed before the guide disks of the guide disk arrangement according to the invention are plugged.
  • the possibility of retrofitting an existing heat exchanger with the novel guide disk arrangement is offered.
  • Schl enl I provides the present invention also an equipment or retrofit kit for a heat exchanger, consisting of a plurality of Leitschei- ben and vertical strips to form a Leitinnan extract invention to a heat exchanger core of an associated heat exchanger.
  • the invention relates to a new washer system for block heat exchangers.
  • the conventional or standard diffuser framework for example, for cylindrical block heat exchangers made of graphite is complex. It consists of a variety of D components. The arrangement is relatively expensive, difficult to assemble and can only be standardized to a limited extent. Among other things, these disadvantages are avoided by the invention of the disc system presented here.
  • One embodiment of the new diaphragm system consists of two components, the diaphragm segment or the guide plate and a vertical strip or mounting strip. Both the diaphragm segment and the mounting bar guide the medium through the service bores of the D BIock.
  • the Leitusionnsegmente be connected for example by connectors to the block of the heat exchanger core and in particular with the mounting bar.
  • On each segment for example, one or two solid or hollow cylinders can be attached, which can be plugged into the service bores of the blocks.
  • the fastening strip can be designed in variable length. It can also be extended and / or by a plug-in system.
  • the diaphragm segments and / or the fastening strips can be made of a wide variety of materials (eg carbon steel, stainless steel, special metals, PTFE, PP, PE, PA6, PAG6 or other plastics).
  • the new diaphragm system has the following advantages in particular:
  • FIGURES is a perspective and partially sectioned side view of an embodiment of a heat exchanger according to the invention in the form of a block heat exchanger using a Leitusionnan angel invention. shows a portion of a heat exchanger in the form of a block heat exchanger in modular form according to the invention using an embodiment of the Leitusionnan angel invention. show in schematic and partially cut 39°. Top view of another embodiment of a heat exchanger according to the invention in the form of a block heat exchanger using an embodiment of the Leitusionnan angel invention, wherein the heat exchanger core has a circular cylindrical basic shape. show in schematic and partially cut 39°.
  • FIG. 6A-E show various views of a baffle for one embodiment of the baffle arrangement according to the invention for use in a block heat exchanger with a heat exchanger core based on a circular cylindrical basic shape.
  • FIGS. 7A-E show various views of a baffle for one embodiment of the baffle assembly of the invention for use in a block heat exchanger having a heat exchanger core based on a parallelepiped
  • Fig. 8A-D show various side views of an embodiment of a fastening strip, as used in an embodiment of the guide disk assembly according to the invention.
  • Fig. 9A, 9B show a schematic and partially sectioned side view of another fastening strip, as it can be used in one embodiment of the Leitusionnan angel invention, namely explaining the various mounting pieces for attaching the guide plates on the mounting bar.
  • heat exchanger 1 0 are generally addressed as a block heat exchanger 1 0 and have, inter alia, a heat exchanger core 20 made of a material particularly suitable for the heat transfer material, for. made of graphite.
  • Such block heat exchangers 10 are frequently used in the chemical industry and process engineering, in particular when heat exchange processes are to be carried out in connection with corrosive media.
  • process media or product media which are to be subjected to a heat treatment are distinguished from so-called service media, which serve as heat source or sink in the heat treatment step or tempering step.
  • service media which serve as heat source or sink in the heat treatment step or tempering step.
  • cylindrical block modules 1 are arranged concentrically above one another inside a jacket 30 and accordingly form the heat exchanger core 20 of the heat exchanger 1 0 as a whole.
  • the heat exchanger core 20 and consequently the block block Modules 1 have along their extension direction Z longitudinal bores 2 or longitudinal channels 2, which, if individual modules 1 are provided, communicate across modules. In this respect, the modules 1 are constructed approximately the same.
  • transverse channels 4 are provided, which are also referred to as service holes 4, with the
  • volume sections or compartments connect the shell region or shell space 30 'on opposite sides of the shell 30.
  • the first medium M1 usually flows through the process medium or product medium which is to be subjected to a thermal treatment, be it heating or cooling.
  • a thermal treatment be it heating or cooling.
  • the transverse channels 4 then flows as a second medium M2, the service medium, which serves to heat or heat the product or process medium M 1.
  • transverse channels 4 which are arranged in superimposed planes and adjacent rows parallel to each other, open, as already mentioned above, in the shell region or shell space 30 'between the shell 30 and the heat exchanger core 20th
  • the jacket region 30 'or jacket space 30' is subdivided by a Leitusionnan- order 40 into individual sections, volume sections or compartments. In each case, transverse channels 4 open into these volume sections of the jacket space 30 '.
  • Each volume portion of the shell space 30 ' extends over a plurality of rows and levels of transverse channels 4.
  • the service medium M2 passes through an inlet 9 provided laterally in the shell, in FIG. 1 at the lower end of the heat exchanger 20 of outside in the shell space 30 'and there filled in operation, first a first volume portion which is bounded by a portion of the Leitusionnan angel 40.
  • the Leitusionnan angel 40 prevents by its geometry a further flow of the service medium in the shell space 30 '.
  • the service medium M2 is deflected into the transverse channels 4 opening into this volume section and thus from a vertical flow direction in the direction Z into a flow direction extending transversely thereto along the extension direction Y.
  • the service medium M2 After flowing through the first group of transverse channels 4 in this volume section, the service medium M2 then passes into the first opposing volume section of the jacket space 30 '. There, it is again deflected by the selected geometry of the Leitusionnan angel 40 and forced to flow through a next group in this volume section of necessarilyterender transverse channels 4 in the horizontal opposite direction.
  • the service medium M2 as it flows through the jacket space 30 'and the transverse channels 4 of the heat exchanger core 20, the entire heat exchanger core 20 from the service medium, in FIG. 1 from bottom to top and alternately from right to left and from left to right, flows through and thereby redirected several times such that product medium M1 and M2 service medium almost cross several times and in an intense heat exchange, mediated by the material of the heat exchanger core 20 advised.
  • the service medium M2 leaves the jacket space 30 'by means of an outlet 8 for the service medium M2 which is again provided laterally.
  • product or process medium M1 and service medium M2 it is also generally possible to speak of a first medium M1 and a second medium M2. Although the respective roles are usually assigned in the manner described above, this is not absolutely necessary.
  • the process bores 2 or longitudinal channels 2 in an upper and in a lower head piece 5o or 5u are merged into respective chambers.
  • the flow directions of the media M1 and M2 can also be reversed, in which case the corresponding functions of the inlets 8 and 9 and the corresponding chambers are interchanged.
  • the head pieces 5u and 5o may also be formed with a plurality of sub-chambers.
  • joints between block modules 1 arranged one above the other can be arranged. occur, which may optionally be partially or completely closed with seals 3, for example made of PTFE.
  • the jacket area 30 'or space 30' with the actual jacket 30 is anchored over or on the base plate 14.
  • a flat gasket 1 5 or round seal 1 5 may be provided for sealing between the base plate 14 and the lower head piece 5u. This can e.g. consist of an elastomer.
  • a tension can be applied (for example via the upper head piece 5o), while the actual jacket 30 is freely movable downwards through the round seal 15 and sealed off at the upper head piece 5o by a further round seal.
  • a tension is formed, which also takes into account the different thermal expansion of the different materials and compensates.
  • FIG. 1 also shows the vertical strips 60 or 60-1 and 60-2, on which, in addition to the fastening of the guide disks 50 directly by attachment to the heat exchanger core 20, the guide disks 50 also have their first and second ends 53-5. 1 and 53-2 are mounted in order, in cooperation with the vertical strips 60, 60-1, 60-2, to subdivide the jacket space 30 'into volume sections, in alternating cascading form for realizing the cross-countercurrent flow between the two media M 1 and M2.
  • the heat exchanger core 20 has the shape of a vertical circular cylinder.
  • the holes or channels 2 for the product or process medium M1 run perpendicular in the FIG. 1 and thus parallel to the axis of symmetry or extension axis Z of the underlying basic body for the heat exchanger core 1 0, näml I the vertical Kreiszyl inder.
  • Fig. 2 is a schematic and perspective side view of a portion of a heat exchanger core 20 of a heat exchanger 10 as described in connection with FIG. 1 has been described.
  • This section can also be understood as a single block module 1, with a plurality of modules 1 connected vertically one behind the other in the extension direction Z then forming the entire heat exchanger core 20 of the associated heat exchanger 10.
  • This section or the module 1 already have corresponding guide plates 50, which are connected via first Anstecksch 54, which are arranged on the underside 50u of the respective guide disc 50 in the service holes 4, which can be understood as horizontal channels or holes, and on the other hand, are supported by their ends 53-1 and 53-2 and the second clip-on means 55 provided there on the recesses 62 of a provided vertical strip 60, 60-1, 60-2.
  • the inner contour 50i of the respective guide disk 50 is adapted to the outer contour 20a of the heat exchanger core 20.
  • the heat exchanger core 20 and its module 1 have the shape of a vertical circular cylinder with a symmetry axis Z, to which also the parallel vertical channels or holes 2 are formed for the process medium M1.
  • the outer contour 50a of the guide disk 50 extends concentrically to the inner contour 50i, ie it is also formed in a circular or annular shape on the basis of a circular shape, but the outer contour 50a can also have any other possible shape and, for example, an inner contour of the jacket 30 of a given order heat exchanger follow 1 0, even if this should not have a circular cylindrical shape.
  • the Fig. 3A to 3D show an embodiment of a heat exchanger 1 0 according to the invention using a Leitusionnan angel 40 according to the invention, wherein the heat exchanger 1 0 and the associated heat exchanger core 20 is again based on a vertical and nikzyl indhari shape.
  • the Fig. 3A and 3C are partially sectioned side views.
  • the views of FIG. 3B and 3D are sectional plan views in a direction parallel to the extending direction Z of the heat exchanger.
  • the respective sectional planes are references to the respective figures indicated by the axes A-A, B-B, C-C and D-D. 3A to 3D in which these sections are used.
  • the outer shell is again formed by a jacket 30.
  • the inner region is formed by the heat exchanger core 20, which extends as the heat exchanger 1 0 as a whole in the extension direction Z.
  • the heat exchanger core 20 is formed in the extension direction Z with the vertical bores 2 or channels 2 for the first medium M1 or product medium M1.
  • the heat exchanger core 20 Perpendicular to the extension direction Z and thus in the direction of extension Y, the heat exchanger core 20 horizontal channels 4 or holes 4, which are also referred to as service holes 4 and serve the transport of the second medium M2 or M2 service medium.
  • This second medium or service medium M2 is introduced via a lower inlet 8 via an inlet e for the second medium M2 or service medium M2 and discharged via an outlet 9 provided in the upper area via the outflow a for the second medium M2 or service medium M2.
  • a jacket region or jacket space 30 ' is formed between the heat exchanger core 20 and the jacket 30, in which second medium M2 or service medium M2 flows from below to above from the inlet 8 to the outlet 9.
  • the jacket region 30 'or jacket space 30' is subdivided into volume sections or compartments 31 by the intended guide disk arrangement 40, which is formed by the actual guide disks 50 and the vertical strips 60. Due to the selected alternating and cascading arrangement of the guide disks 50 with respect to the vertical strips 60 of the cross-countercurrent of the second medium M2 with respect to the first medium M1 is real .
  • the second medium M2 first flows through the service bores 4 from right to left from the first compartment into the second compartment, then fills up the second compartment, then from left to right again flows into the third compartment on the right, so that in such a cascaded course from top to bottom and from right to left or from left to right, all compartments of the shell space 30 'and the service holes 4 communicating with the compartments follow one another be flowed through until the second medium M2 appears at the outlet 9 provided above in the outflow a.
  • the flow of heat is exchanged relative to the first medium or product medium M 1, i. delivered or recorded. It can be seen in FIG.
  • the Fig. 4A to 4D show - similar to FIG. 3A to 3D - a modified form of a heat exchanger 1 0 according to the invention with the Leitusionnan Aunt 40 according to the invention, with an otherwise analog structure and the same function, however, a cuboid base body is provided both for the heat exchanger core 20 and for the jacket 30.
  • the guide disks 50 are adapted in their open shape and thus their inner contour 50i of the cuboid shape and thus have a polygonal course, which follows the outer contour 20a of the heat exchanger core 20 and the inner contour of the jacket 30.
  • the Fig. FIGS. 5A to 7E show various embodiments of guide disks 50 for the guide disk assembly 40 according to the invention, each of which has the form of plates 53.
  • the idlers 50 and the underlying plates 53 are in the shape of a ring portion or a ring portion based on a circular shape.
  • Such guide disks 50 can For example, in the embodiments for the heat exchanger 1 0, which in Figs. 1 to 3D are used.
  • the plate 53 of the guide disc 50 of the embodiment of FIG. FIGS. 7A to 7E show the shape of a closed polygon with right angles, quasi on the basis of a rectangular shape and can thus be used in a heat exchanger 10 according to FIGS. 4A to 4D are used.
  • the plate 53 underlying the respective guide disk 50 has an upper side 50o and a lower side 50u, with the first Anstecksch 54 are attached to the latter in the form of pins or tubes.
  • the respective inner contours 50i and outer contours 50a are approximately identical in form and concentric with one another and adapted for adaptation to the respective outer contour 20a of the heat exchanger core 20 of the associated heat exchanger 10.
  • the guide disks 50 and the respective underlying plates 53 have first and second ends 53-1 and 53-2, respectively, on which recesses at the outermost ends, here in the outer region, second fastening means 55 are realized, which are designed to be in the associated vertical strips or fixing strips 60 are inserted into corresponding recesses 61 for plugging.
  • the first and second Anstecksch 54 and 55 on the one hand and the service holes 4 on the heat exchanger core 20 of the associated heat exchanger 1 0 and the recesses 61 on the vertical bar or mounting bar 60 corresponding dimensions and in their positioning in height suitable dimensions, so that at Connecting the guide plate 50 with the first attachment means 54 in the service holes 4, the second attachment means 55 at the first and second ends 53-1 and 53-2 in the respective recess 61 of the mounting strips 60 fit.
  • the Fig. FIGS. 6A to 7E show the respective guide disks 50 in different views. The respective cutting planes or planes of view are indicated by corresponding lines AA to DD in the figures.
  • Fig. 8A to 9B show various embodiments for the vertical strips or fastening strips 60 of the guide plate assembly 40.
  • the vertical strips or fastening strips 60 extend parallel to the extension direction Z of the heat exchanger core 20 of the associated heat exchanger 10.
  • the fixing strip 60 each on the side alternately alternating recesses 61 which are dimensioned so that they are with the first and second Ends 53-1 and 53-2 of the baffle 50 can be contacted by receiving the second fastening means 55 provided there.
  • FIGs. 9A and 9B is also schematically illustrated how the guide plates 50 of the Leitusionnan angel 40 can be inserted with their first and second ends 53-1 and 53-2 and the second fastening means 50 provided therein in the recesses 61 of the fixing strips 60 by insertion, wherein Figures 9A and 9B show the system and assembly in the unplugged and plugged states, respectively. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitscheibenanordnung (40) für einen Wärmetauscher (10), einen Wärmetauscher (10) unter Verwendung einer Leitscheibenanordnung (40), ein Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher (10) sowie einen Nachrüstkit zum Nachrüsten eines Wärmetauschers (10). Die erfindungsgemäße Leitscheibenanordnung (40) weist eine Mehrzahl von Leitscheiben (50) auf, die zur Führung eines im Wärmetauscher (10), im Wärmetauscherkern (20) und im Mantelbereich (30') zwischen Wärmetauscherkern (20) und einem dem Wärmetauscherkern (20) umgebenden Mantel (30) im Kreuzgegenstromverfahren strömenden Mediums (M1, M2) ausgebildet sind. Eine jeweilige Leitscheibe (50) ist zum Anstecken am Wärmetauscherkern (20) ausgebildet.

Description

Leitscheibenanordnung für einen Wärmetauscher, Wärmetauscher, Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers sowie Aus- oder Nachrüstkit für einen Wärmetauscher GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitscheibenanordnung für einen Wärmetauscher, einen Wärmetauscher, insbesondere unter Verwendung der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung, ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers sowie einen Aus- oder Nachrüstkit für einen Wärmetauscher. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Leitscheibengerüst oder Leitscheibensystem für einen Blockwärmetauscher.
H INTERGRUN D DER ERFINDU NG
In der Verfahrenstechnik und insbesondere in der chemischen Verfahrenstechnik werden zur Temperierung fluider Medien, seien diese im Wesentlichen flüssig oder gasförmig, Wärmetauscher eingesetzt. Insbesondere kann es sich dabei um so genannte Blockwärmetauscher handeln, die aus einem Wärme- tauscherkern und einem den Kern umgebenden Mantel bestehen, wobei der Kern zwei Arten von Bohrungen aufweist, so genannte Längsbohrungen oder vertikale Bohrungen und so genannte Querbohrungen, radiale oder horizontale Bohrungen . Dabei erstrecken sich die Bohrungen der ersten Art im Wesentlichen in einer ersten Richtung, z.B. in einer Längs- oder Erstreckungs- richtung Z des Wärmetauscherkerns und durchmessen diesen vollständig . Die Bohrungen der zweiten Art laufen im Wesentlichen senkrecht zur Richtung Z der Bohrung der ersten Art und durchmessen den Wärmetauscherkern ebenfalls vollständig, aber in einer Querrichtung oder Radialrichtung . Die Bohrungen der ersten Art und der zweiten Art kommunizieren nicht miteinander. Im Betrieb werden die Bohrungen der ersten Art von einem ersten Me- d ium, in der Regel von einem Produ kt- oder Prozessmed iu m, welches zu temperieren ist, durchströmt. Die Bohrungen der zweiten Art werden von einem zweiten Med ium, oft dem Servicemed ium durchströmt, welches der Abgabe oder Aufnahme von Wärmemenge an das bzw. von dem Prozessmed iu m d ient.
Häufig wird über die Ausgestaltung der Geometrie des Mantels, welcher den Wärmetauscherkern umschl ießt, sowie durch Vorsehen eines so genannten Leitscheibensystems oder Leitscheibengerüsts, welche im Folgenden allge- mein als Leitscheibenanordnung bezeichnet werden , ein Kreuzgegenstrom der beiden Medien in Bezug aufeinander erzeugt. Dabei wird zwischen dem Mantel und dem Wärmetauscherkern ein Mantel bereich oder Mantelraum gebildet, der gegenüber den Bohrungen der ersten Art und gegenüber dem Med ium , welches in diesen Bohrungen der ersten Art strömt, hermetisch abgeschlossen ist.
Die Leitscheibenanordnung ist im Wesentl ichen in d iesem Mantelraum angeordnet und besteht aus Leitscheiben zur sen krechten Unterteil ung des Mantelraums in übereinander sen krecht angeordnete Kompartimente oder Vol umen- abschn itte sowie aus zwei oder mehr Längsleisten zur horizontalen Unterteil ung der sen krecht angeordneten Kompartimente des Mantelraums. Durch eine vertikal kaskad iert versetzte Anordnung der Leitscheiben erg ibt sich im Zusammenwirken m it den Bohrungen der zweiten Art ein kaskadenförm iger oder terrassenförmiger Verlauf der Strömung für das zweite Med ium durch den Wärmetauscherkern .
Das Kreuzgegenstromverfahren führt zu einem besonders inn igen thermischen Austausch der ersten und zweiten Med ien , ohne dass d iesen ein direkter mechan ischer Kontakt m iteinander gestattet wird . Dabei ist auch von Wichtigkeit, dass das Material des Wärmetauscherkerns eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Es bieten sich hier Graphitkerne oder auf Graphit basierende Kerne an. Denkbar sind jedoch auch andere Materialien, wobei jedoch jeweils gegebenenfalls die Eigenschaften der unter Wärmeaustausch stehenden Medien zu berücksichtigen sind, z.B. hinsichtlich ihrer Abrasivität, ihrer chemischen Aggressivität, ihrer Temperatur und weiterer Parameter, die die Anforderungen an das Materialgefüge des Wärmetauscherkerns und auch des Mantels sowie der Leitscheiben und der Längsleisten definieren.
Problematisch bei bekannten Leitscheibenanordnungen ist, dass diese beim Aufbau eines Blockwärmetauschers mit erheblichem Arbeitsaufwand am Wärmetauscherkern montiert und dann vom Mantel umgeben werden müssen. Da typische Wärmetauscher eine Höhe von mehreren Metern erreichen können, um den Anforderungen an Durchsatz und Wärmeaustauschwirkungsgrad zu entsprechen, müssen nach dem Zusammenbau des aus den Leitscheiben und den Längsleisten bestehenden Leitscheibengerüsts Vorkehrungen getroffen werden, um das fertig aufgebaute Leitscheibengerüst am Wärmetauscherkern, nämlich diesen im Wesentlichen umgebend, anzubringen. In der Regel sind dazu mehrere Personen und häufig auch entsprechende Hebevorrichtungen, z.B. Kräne oder dergleichen, notwendig. Zusätzlich ist ein nicht unerheblicher zeitlicher Aufwand nötig, weil beim Anbringen des Leitscheibengerüsts am bestehenden Wärmetauscherkern Schäden am Kern selbst und am Gerüst der Leitscheibenanordnung unbedingt vermieden werden müssen, so dass sich ein robuster Umgang beim Anbringen des Leitscheibengerüsts am Wärmetauscherkern in der Regel verbietet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leitscheibenanordnung für einen Wärmetauscherkern, einen Wärmetauscher, ein Verfahren zum Her- stellen eines Wärmetauschers sowie einen Austausch- oder Nachrüstkit für einen Wärmetauscher anzugeben, bei welchen die Montage der Leitscheibenanordnung auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise mit einem mögl ichst geringen Aufwand an Zeit, Personal und Zusatzeinrich- tungen erreicht werden kann .
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Leitscheibenanordnung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner werden zur Lösung der Aufgabe ein Wärmetauscher, ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers sowie ein Nachrüstkit für einen Wärmetauscher in den Patentansprüchen 14, 1 5 und 17 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Leitscheibenanordnung für einen Wär- metauscher, bei welcher eine Mehrzahl von Leitscheiben vorgesehen ist, die zur Führung eines in einem zugeordneten Wärmetauscher, im Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers und im Mantelbereich des zugeordneten Wärmetauschers zwischen Wärmetauscherkern und einem dem Wärmetauscherkern umgebenden Mantel des Wärmetauschers im Kreuzge- genstromverfahren strömenden Mediums ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist eine jeweil ige Leitscheibe des Leitscheibensystems dabei zum Anstecken am Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers ausgebildet.
Das bedeutet, dass entgegen dem bisherigen Vorgehen, nachdem z.B. die Leitscheibenanordnung als Leitscheibengerüst vormontiert wird, um dann nach der Vormontage unter vergleichsweise hohem Aufwand und gegebenenfalls unter Anwendung maschineller Hilfe, z.B. durch Einsatz eines Krans, über den Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers gestülpt werden muss, erfindungsgemäß die Leitscheibenanordnung einfach dadurch ausgebildet werden kann, dass die einzelnen Leitscheiben der Leitscheibenanordnung an einer entsprechenden Position am Wärmetauscherkern des zu- geordneten Wärmetauschers angesteckt werden . Auf diese Art und Weise ist es mögl ich, zuverlässig, ohne großen Personalaufwand und ohne die Notwendigkeit maschineller Unterstützung die bei einem Wärmetauscher notwendige Leitscheibenanordnung durch einfaches Anstecken der Leitscheiben auszubil- den .
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die jeweil ige Leitscheibe zum lösbaren Anstecken am Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers ausgebildet ist. Dann näml ich besteht auch die Mögl ichkeit, einzelne Leit- Scheiben der Leitscheibenanordnung oder auch die gesamte Leitscheibenanordnung auszutauschen, z.B. bei Wartungs- oder Reinigungsarbeiten oder beim Auftreten eines Defekts.
Eine jeweilige Leitscheibe kann in einer Ebene oder Erstreckungsebene XY sich plattenartig und planar erstreckend mit einer Oberseite und einer Unterseite in oder parallel zur Ebene XY ausgebildet sein und in oder parallel zur Ebene XY einen Bereich mit einer konkaven Innenkontur aufweisen .
Die konkave Innenkontur kann in Form und Verlauf einer - insbesondere kon- vexen - Außenkontur eines Wärmetauscherkerns eines zugeordneten vorbestimmten Wärmetauschers angepasst und insbesondere in zur Form und zum Verlauf der Außenkontur des zugeordneten Wärmetauscherkerns komplementärer Art und Weise ausgebildet sein . Auf diese Art und Weise werden die Leitscheiben des Leitscheibensystems optimal zur Strömungsführung an die Kontur - also die Form und Geometrie - des Wärmetauscherkerns des zugeordneten Wärmetauschers angepasst.
Eine jeweilige Leitscheibe kann ein oder mehrere erste Ansteckmittel zum An- stecken am Wärmetauscherkern eines zugeordneten Wärmetauschers aufwei- sen . Dies ermögl icht ein besonders einfaches, jedoch sicheres Befestigen beim Anstecken am Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers.
Die ein oder mehreren ersten Ansteckmittel können vorzugsweise an der Un- terseite einer jeweil igen Leitscheibe und zusätzl ich oder alternativ von längl icher Gestalt entlang einer oder parallel zu einer Erstreckungsrichtung Y ausgebildet sein . Dadurch eignet sich d ie jeweil ige Leitscheibe dazu , mit den Ansteckmittel n z. B. in zugeordnete Servicebohrungen des Wärmetauscherkerns des zugeordneten Wärmetauscher eingeführt zu werden . Die Servicebohrun- gen am Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers sind ohnehin vorhanden und können also zum Anstecken der Leitscheiben der Leitscheibenanordnung verwendet werden , so dass keine zusätzl ichen Maßnahmen am Wärmetauscherkern ergriffen werden müssen , um d ie Leitscheiben zu befestigen .
Daher bietet sich unter Umständen auch ein Nachrüsten bereits bestehender Wärmetauscher an .
Darüber hinaus kann bei der Herstell ung des gesamten Wärmetauschers auf eine Mod ifi kation des Wärmetauscherkerns verzichtet werden , weil die Leitscheiben der Leitscheibenanordnung als solche sämtl iche Mittel zum Befestigen durch Anstecken am herkömml ichen Wärmetauscherkern bereitgestellt sind . Es können also auch herkömml iche Wärmetauscherkerne weiter verwendet werden .
Die einen oder mehreren ersten Ansteckm ittel können gleich oder gleich wirkend ausgebildet sein , insbesondere als oder m it identischen Stiften oder Röhrchen oder mittels anderer Elemente von längl ich erstreckter Gestalt. Das Vorsehen mehrerer Ansteckmittel für eine jeweil ige Leitscheibe erhöht d ie Stabil ität jeder einzel nen Leitscheibe im am Wärmetauscherkern angesteckten Zustand . Darüber hinaus bildet das Vorsehen von Stiften oder Röhrchen eine besonders einfache Maßnahme, ohne dass das Ausbilden kompl izierter Mechanismen nötig wäre.
Werden Röhrchen als Ansteckmittel vorgesehen, so ergibt sich darüber hinaus, dass die zum Anstecken der Leitscheibe jeweils eingesetzten Servicebohrungen des Wärmetauscherkerns des zugeordneten Wärmetauschers nicht vollständig verschlossen werden, sondern auch noch ihren Beitrag zum Wär- meaustausch zwischen Servicemedium und Prozessmedium leisten können .
Ein jeweiliger Stift oder ein jeweiliges Röhrchen können im Schnitt senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung Y in ihrer Außenkontur entsprechend einer Innenkontur einer Servicebohrung des Wärmetauscherkerns des vorbestimmten zugeordneten Wärmetauschers ausgebildet sein . Diese Maßnahme gewährleistet einen besonders sicheren Halt des Ansteckmittels in der Servicebohrung und somit einen sicheren Sitz einer jeweil igen Leitscheibe am Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers. Eine jeweilige Leitscheibe kann eine offene Form aufweisen z.B. in Form eines Ausschnitts aus einer Ringform und insbesondere eine Halbringform mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, insbesondere jeweils auf der Grundlage eines Kreises, einer Ell ipse, eines Rechtecks, eines Quadrats oder eines N-Ecks, vorzugsweise von gleichmäßiger Form. Durch eine entspre- chende Auswahl der Form ist ein besonders inniger Kontakt der Innenkontur einer jeweiligen Leitscheibe an der Außenkontur eines jeweiligen Wärmetauscherkerns des zugeordneten Wärmetauschers gewährleistet.
Es können zwei oder mehr Vertikalleisten ausgebildet sein, die der lateralen Begrenzung des Mantelbereichs des Wärmetauschers dienen und zur Anordnung am Wärmetauscherkern des zugeordneten vorbestimmten Wärmetau- schers an dessen Außenkontur und senkrecht zur Erstreckungsebene XY einer jeweiligen Leitscheibe verlaufend ausgebildet sind und mit den ersten und zweiten Enden einer jeweiligen Leitscheibe in Kontakt stehen. Die Vertikalleisten unterteilen zum einen den Mantelbereich oder Mantelraum lateral in entsprechende Volumenabschnitte und geben den Leitscheiben der Leitscheibenanordnung entsprechend Gelegenheit, sich zusätzlich zum Anstecken am Wärmetauscherkern des zugeordneten Wärmetauschers lateral mit ihren Enden abzustützen. Dies erhöht die Stabilität der Leitscheibenan- Ordnung.
Eine jeweilige Leitscheibe kann an ihren ersten und zweiten Enden zweite Ansteckmittel aufweisen. Die Vertikalleisten können Ausnehmungen aufweisen, die zur Aufnahme der zweiten Ansteckmittel und somit zum Kontaktieren der ersten und zweiten Enden der Leitscheiben ausgebildet sind.
Diese Maßnahmen erhöhen weiter die Stabilität der Leitscheibenanordnung im angesteckten Zustand der Leitscheiben, da eine zusätzliche Möglichkeit des Ansteckens und Abstützens in sicherer Art und Weise nicht nur im zentralen Bereich durch die ersten Ansteckmittel sondern auch im peripheren Bereich durch die zweiten Ansteckmittel an der Vertikalleiste ermöglicht sind. Es können zwei Vertikalleisten in Erstreckungsrichtung Z des zugeordneten Wärmetauscherkerns eines zugeordneten Wärmetauschers vorgesehen sein.
Es kann eine Mehrzahl von Leitscheiben in der Erstreckungsrichtung Z des Wärmetauscherkerns und somit der Vertikalleisten alternierend und kaskadenartig beidseitig der Vertikalleisten angeordnet sein. Diese Maßnahmen gewährleisten im Zusammenhang mit der Geometrie des Wärmetauscherkerns des zugeordneten Wärmetauschers die Ausbildung eines Kreuzgegenstromverfahrens. Die Leitscheiben und/oder die Vertikalleisten können ganz oder teilweise mit oder aus einem oder mehreren Material ien aus der Gruppe von Material ien ausgebildet sein, die gebildet wird von Stahl, Edelstahl, Tantal, Zirkon, Kunststoffen, insbesondere PTFE, PP, PE, PA6, PA66 usw., PVDF, Graphit, insbesondere in nicht imprägnierter Form, und CFC-Werkstoffen . Diese Maßnah- men gewährleisten eine optimale Auswahl und Anpassung der Materialeigenschaften an die thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen, die auf die Leitscheibenanordnung beim Einsatz im zugeordneten Wärmetauscher auftreten . Die Vertikalleiste kann in Erstreckungsrichtung Z jeweils nach Art eines Stecksystems in von einander lösbar aneinander befestigbare vertikale Unterabschnitte unterteilt ausgebildet und so in ihrer Gesamtlänge einstellbar sein . So kann auf eine einfache Art und Weise verschiedenen Bauhöhen von Wärmetauschern Rechnung getragen werden .
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher und insbesondere einen Blockwärmetauscher zu schaffen, der einen Wärmetauscherkern und einen Mantel aufweist, welcher den Wärmetauscherkern derart umgibt, dass zwischen dem Wärmetauscherkern und dem Mantel ein Mantelbereich oder Mantelraum gebildet wird, wobei zwischen dem Mantel und dem Wärmetauscherkern eine erfindungsgemäße Leitscheibenanordnung zur Führung eines im Wärmetauscher, im Wärmetauscherkern und im Mantelbereich oder Mantelraum im Kreuzgegenstromverfahren strömenden Mediums ausgebildet ist. Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers anzugeben, bei welchem an einem vorgesehenen Wärmetauscherkern eines Wärmetauschers eine erfindungsgemäße Leitscheibenanordnung durch Anstecken der Mehrzahl von Leitschei- ben am Wärmetauscherkern ausgebildet wird .
Dabei kann bei einem bestehenden Wärmetauscher eine bestehende herkömml iche Leitscheibenanordnung entfernt werden, bevor die Leitscheiben der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung angesteckt werden . Hier bie- tet sich also die Möglichkeit an, einen bestehenden Wärmetauscher mit der neuartigen Leitscheibenanordnung umzurüsten .
Schl ießl ich schafft die vorliegende Erfindung auch einen Ausrüst- oder Nach- rüstkit für einen Wärmetauscher, bestehend aus einer Mehrzahl von Leitschei- ben und Vertikalleisten zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung an einem Wärmetauscherkern eines zugeordneten Wärmetauschers.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend nochmals mit anderen Worten beleuchtet:
Die Erfindung betrifft insbesondere ein neues Leitscheibensystem für Blockwärmetauscher. Das herkömml iche oder Standardleitscheibengerüst z.B. für zyl indrische Blockwärmetauscher aus Graphit ist komplex. Es besteht aus einer Vielzahl von D Komponenten . Die Anordnung ist vergleichsweise teuer, schwer montierbar und kann nur in begrenztem Umfang standardisiert werden . Unter anderem diese Nachteile werden durch die Erfindung des hier vorgestellten Leitscheibensystems vermieden . Eine Ausführungsform des neuen Leitscheibensystems besteht aus zwei Komponenten, dem Leitscheibensegment oder der Leitscheibe und ei- nerDVertikalleiste oder Befestigungsleiste. Sowohl das Leitscheibensegment als auch die Befestigungsleiste leiten das Medium durch die Servicebohrungen desD BIocks. Die Leitscheibensegmente werden z.B. durch Steckverbindungen mit dem Block des Wärmetauscherkerns und insbesondere mit der Befestigungsleiste verbunden . An jedem Segment können hierzu z.B. ein bis zwei Voll- oder Hohlzylinder angebracht, die in die Servicebohrungen der Blöcke eingesteckt werden können .
Die Befestigungsleiste kann in variabler Länge ausgeführt sein . Sie kann auch und/oder durch ein Stecksystem verlängerbar sein .
Die Leitscheibensegmente und/oder die Befestigungsleisten können aus verschiedensten Materialen (z. B. C-Stahl, Edelstahl, Sondermetallen, PTFE, PP, PE, PA6, PAG6 oder anderen Kunststoffen) gefertigt sein . Das neue Leitscheibensystem hat insbesondere unter anderem folgende Vorteile:
1 . ) Es ist einfach und robust.
2. ) Es ist standardisierbar und führt so zu einer Kostenreduktion .
3.) Es ist einfach zu montieren, zu demontieren und zu pflegen, d .h . es entsteht Kunden- bzw. Wettbewerbsvorteil
4.) Es lässt sich durch Massenproduktion herstellen, dies führt ebenfalls zu einer Kostenreduktion
Diese und weitere Aspekte werden auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen erläutert: REIBUNG DER FIGUREN ist eine perspektivische und teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Form eines Blockwärmetauschers unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung . zeigt einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Form eines Blockwärmetauschers in Modulform unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung . zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenbzw. Draufsicht eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Form eines Blockwärmetauschers unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung, wobei der Wärmetauscherkern eine kreiszylindrische Grundform besitzt. zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenbzw. Draufsicht eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Form eines Blockwärmetauschers unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung, wobei der Wärmetauscherkern eine quaderförmige Grundform besitzt. zeigen in einer Drauf- bzw. Seitenansicht Details einer Ausführungsform einer Leitscheibe, wie sie bei der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung Verwendung findet. Fig . 6A - E zeigen verschiedene Ansichten einer Leitscheibe für eine Aus- führungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung für die Verwendung in einem Blockwärmetauscher mit einem Wärmetauscherkern auf der Grundlage einer kreiszylindrischen Grundform.
Fig . 7A - E zeigen verschiedene Ansichten einer Leitscheibe für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung für die Verwendung in einem Blockwärmetauscher mit einem Wärmetauscherkern auf der Grundlage einer quaderförmige
Grundform.
Fig . 8A - D zeigen verschiedene Seitenansichten einer Ausführungsform einer Befestigungsleiste, wie sie bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung Verwendung findet.
Fig . 9A, 9B zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine andere Befestigungsleiste, wie sie bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung Verwendung finden kann, und zwar unter Erläuterung der verschiedenen Montagestücke zum Befestigen der Leitscheiben an der Befestigungsleiste.
DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorl iegenden Erfindung beschreiben. Sämtl iche Ausführungsformen der Erfindung und auch ihre technischen Merkmale und Eigenschaften können einzeln isoliert oder wahlfrei zusammengestellt miteinander beliebig und ohne Einschränkung kombiniert wer- den . Strukturell und/oder funktionell gleiche, ähnliche oder gleich wirkende Merkmale oder Elemente werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall wird eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale oder Elemente wiederholt.
Zunächst wird auf die Zeichnungen im Allgemeinen Bezug genommen. Dabei werden als erstes der grundlegende Aufbau und das Funktionsprinzip eines Blockwärmetauschers und des damit im Zusammenhang stehenden Leitscheibensystems erörtert, insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig . 1 sowie 3A bis 4D, aus welchen insbesondere die Strömungsverhältnisse in den hier angesprochenen Wärmetauschern hervorgehen .
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Leitscheibensystem 40 stehenden Wärmetauscher 1 0 werden im Allgemeinen auch als Blockwärmetauscher 1 0 angesprochen und weisen unter anderem einen Wärmetauscherkern 20 aus einem für den Wärmeübertrag besonders geeigneten Material auf, z.B. aus Graphit. Derartige Blockwärmetauscher 1 0 werden häufig in der chemischen Industrie und Verfahrenstechnik eingesetzt, und zwar insbesondere dann, wenn Wärmeaustauschprozesse in Zusammenhang mit korrosiven Medien durchzuführen sind. Gewöhnl ich werden dabei Prozessmedien oder Produktmedien, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden sollen, von so genannten Servicemedien unterschieden, die als Wärmequelle oder Senke im Wärmebehandlungsschritt oder Temperierschritt dienen . Diese Produkt- oder Prozessmedien einerseits und die Servicemedien andererseits werden in einem so genannten Kreuzgegenstrom ohne direkten Kontakt zueinander durch einen entsprechenden Wärmetauscher 1 0 geführt.
Auf einer Grundplatte 14 sind innerhalb eines Mantels 30 z.B. zylindrische Blockmodule 1 konzentrisch übereinander angeordnet und bilden entspre- chend als Ganzes den Wärmetauscherkern 20 des Wärmetauschers 1 0. Der Wärmetauscherkern 20 und mithin die gegebenenfalls vorgesehenen Block- module 1 weisen entlang ihrer Erstreckungsrichtung Z Längsbohrungen 2 oder Längskanäle 2 auf, die, sofern Einzelmodule 1 vorgesehen sind, modulübergreifend kommunizieren . Insofern sind die Module 1 in etwa gleichartig aufgebaut.
Im Wesentlichen senkrecht zu diesen Längskanälen 2 sind Querkanäle 4 vorgesehen, die auch als Servicebohrungen 4 bezeichnet werden, mit den
Längsbohrungen 2 nicht kommunizieren, sondern ausschl ießlich Volumenabschnitte oder Kompartimente den Mantelbereich oder Mantelraum 30' auf gegenüberliegenden Seiten des Mantels 30 verbinden .
Durch die Längskanäle 2 strömt als erstes Medium M 1 üblicherweise das Prozessmedium oder Produktmedium, welches einer thermischen Behandlung, sei dies einer Erwärmung oder einer Abkühlung, unterzogen werden soll . Durch die Querkanäle 4 fließt dann als zweites Medium M2 das Servicemedium, welches der Entwärmung oder Erwärmung des Produkt- oder Prozessmediums M 1 dient.
Die Querkanäle 4, die in übereinander liegenden Ebenen und nebeneinander stehenden Reihen parallel zueinander angeordnet sind, münden, wie das oben bereits erwähnt wurde, im Mantelbereich oder Mantelraum 30' zwischen dem Mantel 30 und dem Wärmetauscherkern 20.
Der Mantelbereich 30' oder Mantelraum 30' wird durch eine Leitscheibenan- Ordnung 40 in einzelne Abschnitte, Volumenabschnitte oder Kompartimente unterteilt. In diese Volumenabschnitte des Mantelraums 30' münden jeweils Querkanäle 4 ein . Ein jeder Volumenabschnitt des Mantelraums 30' erstreckt sich über mehrere Reihen und Ebenen von Querkanälen 4. Im Betrieb tritt das Servicemedium M2 durch einen seitlich im Mantel vorgesehenen Einlass 9, in der Fig . 1 am unteren Ende des Wärmetauschers 20 von außen in den Mantelraum 30' ein und füllt dort im Betrieb zunächst einen ersten Volumenabschnitt, der von einem Teil der Leitscheibenanordnung 40 begrenzt wird . Die Leitscheibenanordnung 40 verhindert durch ihre Geometrie ein Weiterströmen des Servicemediums im Mantelraum 30'. Durch die ge- wählte Anordnung der Leitscheiben 50 und der vorgesehenen Vertikalleisten 60 der Leitscheibenanordnung 40 wird das Servicemedium M2 in die in diesem Volumenabschnitt einmündenden Querkanäle 4 und somit von einer senkrechten Strömungsrichtung in der Richtung Z in eine quer dazu verlaufende Strömungsrichtung entlang der Erstreckungsrichtung Y umgelenkt. Nach Durchströmen der ersten Gruppe von Querkanälen 4 in diesem Volumenabschnitt tritt das Servicemedium M2 dann in den dem ersten gegenüberl iegenden Volumenabschnitt es Mantelraums 30' über. Dort wird es durch die gewählte Geometrie der Leitscheibenanordnung 40 wiederum umgelenkt und zum Durchströmen einer nächsten Gruppe in diesem Volumenabschnitt ein- mündender Querkanäle 4 in der horizontalen Gegenrichtung gezwungen .
Auf diese Art und Weise entsteht eine kaskadenartige Bewegung der Strömung des Servicemediums M2, wobei abwechselnd in den Volumenabschnitten des Mantelraums 30' eine senkrechte Strömungsrichtung parallel zur Rich- tung Z und alternierend dazwischen eine horizontale Strömungsrichtung parallel zur Richtung Y in den Querkanälen 4 erfolgt.
Auf diese Art und Weise wird das Servicemedium M2 beim Durchströmen des Mantelraums 30' und der Querkanäle 4 des Wärmetauscherkerns 20 der ge- samte Wärmetauscherkern 20 vom Servicemedium, in der Fig . 1 von unten nach oben und alternierend von rechts nach links und von links nach rechts, durchströmt und dabei derart mehrfach umgelenkt, dass sich Produktmedium M1 und Servicemedium M2 quasi mehrfach kreuzen und in einen intensiven Wärmeaustausch, vermittelt durch das Material des Wärmetauscherkerns 20, geraten . Arn oberen Ende des Wärmetauschers 1 0 verlässt das Servicemedium M2 den Mantelraum 30' durch einen wiederum seitlich vorgesehenen Auslass 8 für das Servicemedium M2. Statt der Begriffe Produkt- oder Prozessmedium M1 und Servicemedium M2 kann auch allgemein von einem ersten Medium M1 und einem zweiten Medium M2 gesprochen werden . Die jeweiligen Rollen sind zwar übl icherweise in der oben beschriebenen Art und Weise zugeordnet, jedoch ist dies nicht zwingend erforderl ich .
Für den Einstrom E und den Ausstrom A des ersten oder Prozessmediums M1 werden die Prozessbohrungen 2 oder Längskanäle 2 in einem oberen und in einem unteren Kopfstück 5o bzw. 5u zu jeweil igen Kammern zusammengeführt.
Die Strömungsrichtungen der Medien M1 und M2 können auch umgekehrt werden, wobei sich dann die entsprechenden Funktionen der Einlässe 8 und 9 und der entsprechenden Kammern vertauschen . Es ist jedoch dabei entscheidend, dass die beiden Medien M1 und M2 im Gegenstrom zueinander geführt werden, so dass kaltes und heißes Medium nicht von derselben Seite her in den Wärmetauscher 1 0 eingeleitet werden . Dies würde dem Wärmetauschwirkungsgrad abträglich sein und darüber hinaus gegebenenfalls zu hohe Temperaturdifferenzen in den mit den Medien M1 und M2 in Kontakt tretenden Werkstoffen führen .
Die Kopfstücke 5u und 5o können auch mit mehreren Teilkammern ausgebildet sein .
Je nach Ausführungsform und Geometrie können, insbesondere bei Modul- bauweise Fugen zwischen übereinander angeordneten Blockmodulen 1 auf- treten, die gegebenenfalls mit Dichtungen 3, z.B. aus PTFE teilweise oder vollständig verschlossen sein können .
Der Mantelbereich 30' oder -räum 30' mit dem eigentl ichen Mantel 30 ist über bzw. auf der Grundplatte 14 verankert. Zur Abdichtung zwischen Grundplatte 14 und dem unteren Kopfstück 5u kann eine Flachdichtung 1 5 oder Runddichtung 1 5 vorgesehen sein . Diese kann z.B. aus einem Elastomer bestehen .
Zur weiteren Abdichtung kann (z.B. über das obere Kopfstück 5o) eine Ver- Spannung vorgenommen werden, während der eigentliche Mantel 30 frei bewegl ich durch die Runddichtung 1 5 nach unten und durch eine weitere Runddichtung nach oben am oberen Kopfstück 5o abgedichtet wird . Über Schraubfedern wird eine Verspannung ausgebildet, die auch die unterschiedliche thermische Ausdehnung der verschiedenen Material ien berücksichtigt und ausgleicht.
All diese Aspekte sind insbesondere im Zusammenhang mit der Fig . 1 zu sehen, jedoch auch im Zusammenhang mit den weiteren Figuren, insbesondere den Fig . 3A bis 4D erkennbar.
In der Fig. 1 sind auch die Vertikalleisten 60 bzw. 60-1 und 60-2 zu sehen, an welchen, neben der Befestigung der Leitscheiben 50 direkt durch Anstecken am Wärmetauscherkern 20, die Leitscheiben 50 auch mit ihren ersten und zweiten Enden 53-1 und 53-2 angebracht sind, um dadurch im Zusammenwir- ken mit den Vertikalleisten 60, 60-1 , 60-2 den Mantelraum 30' in Volumenabschnitte zu unterteilen, und zwar in alternierend kaskadierender Form zur Realisierung des Kreuzgegenstroms zwischen den beiden Medien M 1 und M2.
In der Fig . 1 besitzt der Wärmetauscherkern 20 die Form eines senkrechten Kreiszylinders. Es sind jedoch auch andere Grundformen denkbar. Die Bohrungen oder Kanäle 2 für das Produkt- oder Prozessmedium M1 verlaufen senkrecht in der Fig . 1 und somit parallel zur Symmetrieachse oder Erstreckungsachse Z des zugrunde l iegenden Grundkörpers für den Wärmetauscherkern 1 0, näml ich des senkrechten Kreiszyl inders. Fig . 2 ist eine schematische und perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts eines Wärmetauscherkerns 20 eines Wärmetauschers 10 wie er im Zusammenhang mit Fig . 1 beschrieben wurde. Dieser Abschnitt kann auch als einzelnes Blockmodul 1 aufgefasst werden, wobei eine Mehrzahl vertikal in der Erstreckungsrichtung Z hintereinander geschalteter Module 1 dann den gesamten Wärmetauscherkern 20 des zugeordneten Wärmetauschers 1 0 bildet.
Dieser Abschnitt oder das Modul 1 weisen bereits entsprechende Leitscheiben 50 auf, die über erste Ansteckmittel 54, die an der Unterseite 50u der jeweiligen Leitscheibe 50 angeordnet sind, in den Servicebohrungen 4, die auch als horizontale Kanäle oder Bohrungen aufgefasst werden können, angesteckt sind und sich andererseits über ihre Enden 53-1 und 53-2 und den dort vorgesehenen zweiten Ansteckmitteln 55 an den Ausnehmungen 62 einer vorgesehenen Vertikalleiste 60, 60-1 , 60-2 abstützen .
Zu erkennen ist auch, dass die Innenkontur 50i der jeweil igen Leitscheibe 50 der Außenkontur 20a des Wärmetauscherkerns 20 angepasst ist. In diesem Fall besitzen der Wärmetauscherkern 20 bzw. dessen Modul 1 die Form eines senkrechten Kreiszylinders mit einer Symmetrieachse Z, zu welcher auch pa- rallel die vertikalen Kanäle oder Bohrungen 2 für das Prozessmedium M1 ausgebildet sind .
Die Außenkontur 50a der Leitscheibe 50 verläuft konzentrisch zur Innenkontur 50i, ist also auch kreisförmig oder ringförmig auf der Grundlage einer Kreis- form ausgebildet, jedoch kann die Außenkontur 50a auch jede bel iebige andere Form aufweisen, und z.B. einer Innenkontur des Mantels 30 eines zuge- ordneten Wärmetauschers 1 0 folgen, auch wenn diese keine kreiszylindrische Gestalt haben sollte.
Die Fig . 3A bis 3D zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 0 unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung 40, wobei dem Wärmetauscher 1 0 und dem damit verbundenen Wärmetauscherkern 20 wieder eine senkrechte und kreiszyl indrische Gestalt zugrunde liegt. Die Fig . 3A und 3C sind teilweise geschnittene Seitenansichten . Die Ansichten der Fig . 3B und 3D sind geschnittene Draufsichten in einer Richtung parallel zur Erstreckungsrichtung Z des Wärmetauschers. Die jeweiligen Schnittebenen sind durch die Achsen A-A, B-B, C-C und D-D angedeuteten Verweisen auf die jeweiligen Fig . 3A bis 3D in denen diese Schnitte Verwendung finden .
Zu erkennen ist jeweils der vertikale Verlauf des Wärmetauschers 1 0 vom unteren Kopfbereich 5u mit dem Auslass 7 und dem Ausstrom A für das erste Medium M1 oder Produktmedium M1 bis zum oberen Kopfbereich 5o mit dem Einlass 6 und dem Einstrom E für das erste Medium oder Produktmedium M 1 .
Die äußere Hülle wird wiederum durch einen Mantel 30 gebildet. Der innere Bereich wird vom Wärmetauscherkern 20 gebildet, der sich wie der Wärmetauscher 1 0 als Ganzes in der Erstreckungsrichtung Z erstreckt. Der Wärmetauscherkern 20 ist in Erstreckungsrichtung Z mit den vertikalen Bohrungen 2 oder Kanälen 2 für das erste Medium M1 oder Produktmedium M1 ausgebildet.
Senkrecht zur Erstreckungsrichtung Z und damit in der Erstreckungsrichtung Y weist der Wärmetauscherkern 20 horizontale Kanäle 4 oder Bohrungen 4 auf, die auch als Servicebohrungen 4 bezeichnet werden und dem Transport des zweiten Mediums M2 oder Servicemediums M2 dienen . Dieses zweite Medium oder Servicemedium M2 wird über einen unteren Einlass 8 über einen Ein- strom e für das zweite Medium M2 oder Servicemedium M2 eingelassen und über einen im oberen Bereich vorgesehenen Auslass 9 über den Ausstrom a für das zweite Medium M2 oder Servicemedium M2 ausgelassen .
Zwischen dem Wärmetauscherkern 20 und dem Mantel 30 wird aufgrund der gewählten Geometrie ein Mantelbereich oder Mantelraum 30' gebildet, in welchem das zweite Medium M2 oder Servicemedium M2 hier von unten nach o- ben vom Einlass 8 zum Auslass 9 strömt.
Dabei wird der Mantelbereich 30' oder Mantelraum 30' durch die vorgesehene Leitscheibenanordnung 40, die gebildet wird von den eigentl ichen Leitscheiben 50 und den Vertikalleisten 60 in Volumenabschnitte oder Kompartimente 31 unterteilt. Durch die gewählte alternierende und kaskadierende Anordnung der Leitscheiben 50 in Bezug auf die Vertikalleisten 60 wird der Kreuzgegenstrom des zweiten Mediums M2 in Bezug auf das erste Medium M1 real isiert. Das bedeutet, dass nach dem Einströmen des zweiten Mediums M2 durch den Einlass 8 das zweite Medium M2 zunächst durch die Servicebohrungen 4 von rechts nach links vom ersten Kompartiment ins zweite Kompartiment strömt, dann nach oben das zweite Kompartiment anfüllt, dann wieder von links nach rechts in das dritte Kompartiment auf der rechten Seite strömt, so dass in einem derartigen kaskadierten Verlauf von oben nach unten und von rechts nach links bzw. von links nach rechts sämtliche Kompartimente des Mantelraums 30' und die mit den Kompartimenten kommunizierenden Serviceboh- rungen 4 aufeinander folgend durchströmt werden, bis das zweite Medium M2 am oben vorgesehenen Auslass 9 im Ausstrom a erscheint. Während des Strömens wird Wärmemenge relativ zum ersten Medium oder Produktmedium M 1 ausgetauscht, d .h . abgegeben oder aufgenommen . Zu erkennen ist in der Fig . 3A das Vorhandensein der ersten Ansteckmittel 54 an der Unterseite 50u der jeweil igen Leitscheiben 50. Diese ersten Ansteck- mittel 54 sind bis zu einer gewissen Tiefe in die Servicebohrungen 4 eingeführt, sitzen dort passgerecht und haltern die Leitscheiben 50 in der Leitscheibenanordnung 40. In der Fig . 3C ist zu erkennen, dass darüber hinaus die ersten und zweiten Enden 53-1 und 53-2 der als Platte 53 ausgebildeten jeweiligen Leitscheibe 50 in Ausnehmungen 62 der Vertikalleiste 60 aufgenommen sind . Dabei bildet also der vorderste Bereich der ersten und zweiten Enden 53-1 und 53-2 der als Platten 53 ausgebildeten Leitscheiben 50 ein zweites Ansteckmittel 55, welches in den jeweiligen Ausnehmungen 62 der Vertikalleisten 60 aufgenommen wird und dem peripheren Abstützen der Leitscheiben 50 im Mantelbereich 30' dient.
Die Fig . 4A bis 4D zeigen - ähnlich wie die Fig . 3A bis 3D - eine abgewandelte Form eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 0 mit der erfindungsgemäßen Leitscheibenanordnung 40, wobei bei ansonsten analogem Aufbau und gleicher Funktion, jedoch ein quaderförmiger Grundkörper sowohl für den Wärmetauscherkern 20 als auch für den Mantel 30 vorgesehen ist. Entsprechend sind auch, wie dies aus den Fig . 4B und 4D hervorgeht, die Leitschei- ben 50 in ihrer offenen Form und somit ihrer Innenkontur 50i der Quaderform angepasst und besitzen somit einem polygonartigen Verlauf, welcher der Außenkontur 20a des Wärmetauscherkerns 20 und der Innenkontur des Mantels 30 folgt. Die Fig . 5A bis 7E zeigen verschiedene Ausführungsformen von Leitscheiben 50 für die erfindungsgemäße Leitscheibenanordnung 40, wobei diese jeweils die Form von Platten 53 aufweisen .
Bei den Ausführungsformen 5A bis 6E besitzen die Leitscheiben 50 und die zugrunde l iegenden Platten 53 die Form eines Ringabschnitts oder Ringausschnitts auf der Grundlage einer Kreisform. Derartige Leitscheiben 50 können z.B. in den Ausführungsformen für den Wärmetauscher 1 0, die in den Fig . 1 bis 3D dargestellt sind, verwendet werden .
Dagegen hat die Platte 53 der Leitscheibe 50 der Ausführungsform der Fig . 7A bis 7E die Form eines geschlossenen Polygonzugs mit rechten Winkeln, quasi auf der Grundlage einer Rechteckform und kann somit bei einem Wärmetauscher 10 gemäß den Fig . 4A bis 4D verwendet werden .
In sämtlichen Fällen besitzen die der jeweiligen Leitscheibe 50 zugrunde lie- gende Platte 53 eine Oberseite 50o und eine Unterseite 50u, wobei an letzterer jeweils die ersten Ansteckmittel 54 in Form von Stiften oder Röhrchen angebracht sind . Die jeweiligen Innenkonturen 50i und Außenkonturen 50a sind in etwa formgleich und konzentrisch zueinander ausgebildet und zur Anpassung an die jeweilige Außenkontur 20a des Wärmetauscherkerns 20 des zu- geordneten Wärmetauschers 1 0 angepasst.
Die Leitscheiben 50 und die jeweils zugrunde liegenden Platten 53 besitzen erste und zweite Enden 53-1 bzw. 53-2, an welchen über Ausnehmungen an den äußersten Enden, hier im Außenbereich, zweite Befestigungsmittel 55 realisiert sind, die dazu ausgebildet sind, in den zugeordneten vertikalen Leisten oder Befestigungsleisten 60 in entsprechende Ausnehmungen 61 zum Anstecken eingeführt zu werden .
Dabei besitzen die ersten und zweiten Ansteckmittel 54 bzw. 55 einerseits und die Servicebohrungen 4 am Wärmetauscherkern 20 des zugeordneten Wärmetauschers 1 0 und die Ausnehmungen 61 an der vertikalen Leiste oder Befestigungsleiste 60 entsprechende Abmessungen und in ihrer Positionierung in der Höhe geeignete Dimensionierungen, so dass beim Anstecken der Leitscheibe 50 mit den ersten Befestigungsmitteln 54 in den Servicebohrungen 4 die zweiten Befestigungsmittel 55 an den ersten und zweiten Enden 53-1 und 53-2 auch in die jeweil ige Ausnehmung 61 der Befestigungsleisten 60 passen . Die Fig . 6A bis 7E zeigen die jeweiligen Leitscheiben 50 in verschiedenen Ansichten . Die jeweiligen Schnittebenen oder Ansichtsebenen sind durch entsprechende Linien A-A bis D-D in den Figuren angedeutet.
Die Fig . 8A bis 9B zeigen verschiedene Ausführungsformen für die vertikalen Leisten oder Befestigungsleisten 60 der Leitscheibenanordnung 40.
In der Anwendung verlaufen die vertikalen Leisten oder Befestigungsleisten 60 parallel zur Erstreckungsrichtung Z des Wärmetauscherkerns 20 des zugeordneten Wärmetauschers 1 0.
Entsprechend der vorgesehenen alternierend kaskadierenden Anordnung der anzusteckenden Leitscheiben 50 der Leitscheibenanordnung 40 weist entlang der Erstreckungsrichtung Z der vertikalen Leisten oder Befestigungsleisten 60 die Befestigungsleiste 60 jeweils sich auf der Seite alternierend abwechselnde Ausnehmungen 61 auf, die so dimensioniert sind, dass sie mit den ersten und zweiten Enden 53-1 und 53-2 der Leitscheibe 50 durch Aufnahme der dort vorgesehenen zweiten Befestigungsmittel 55 in Kontakt treten können .
In den Fig . 9A und 9B wird schematisch darüber hinaus dargestellt, wie die Leitscheiben 50 der Leitscheibenanordnung 40 mit ihren ersten und zweiten Enden 53-1 und 53-2 und den dort vorgesehenen zweiten Befestigungsmitteln 50 in die Ausnehmungen 61 der Befestigungsleisten 60 durch Einschieben eingesteckt werden können, wobei die Fig. 9A und 9B das System und die Anordnung im nicht eingesteckten bzw. im eingesteckten Zustand zeigen. Bezugszeichenliste
1 Wärmetauschermodul , Blockmodul eines Wärmetauscherkerns oder Wärmetauscherblocks
2 Längskanal oder -bohrung, vertikaler Kanal , vertikale Bohrung, Kanal/Bohrung für Prozessmedium, Prozessbohrung
3 Dichtung
4 Querkanal , Querbohrung, Radial kanal , Radialbohrung, Kanal/Bohrung für Servicemedium, Servicebohrung
4i Innenkontur des Querkanals 4, der Querbohrung 4, des Radial kanals 4, der Radialbohrung 4, des Kanals 4/der Bohrung 4 für das zweite o- der Servicemedium M2, der Servicebohrung 4
5 Kopfstück
5o oberes Kopfstück
5u unteres Kopfstück
6 Einlass für das Prozessmedium/erste Medium M1
7 Auslass für das Prozessmedium/erste Medium M 1
8 Einlass für das Servicemedium/zweite Medium M2
9 Auslass für das Servicemedium/zweite Medium M2
1 0 Wärmetauscher, Blockwärmetauscher
14 Grundplatte
1 5 Randdichtung, Runddichtung
20 Wärmetauscherkern
20a Außenkontur des Wärmetauscherkerns 20
30 Mantel
30' Mantelbereich, Mantelraum, Zwischenraum zwischen Mantel 30 und Wärmetauscherblockkern 20
40 Leitscheibenanordnung
50 Leitscheibe
50a Außenkontur
50i Innenkontur 50o Oberseite
50u Unterseite
53 Platte
53-1 erstes Ende
53-2 zweites Ende
54 erstes Ansteckmittel , Stift, Röhrchen
55 zweites Ansteckmittel, Vorsprung, Zapfen
60 vertikale Leiste, Vertikalleiste, Befestigungsleiste
60-1 erste Vertikalleiste/Befestigungsleiste
60-2 zweite Vertikalleiste/Befestigungsleiste
61 Ausnehmung
A Ausstrom erstes Medium/Prozessmedium M1
a Ausstrom zweites Medium/Servicemedium M2
E Einstrom erstes Medium/Prozessmedium M1
e Einstrom zweites Medium/Servicemedium M2
M1 erstes Medium/Prozessmedium
M2 zweites Medium/Servicemedium
X (erste) Erstreckungsrichtung der ersten Befestigungsmittel 54 in der oder parallel zu der Erstreckungsebene X
XY Erstreckungsebene der Leitscheiben 50
Y (zweite) Erstreckungsrichtung der ersten Befestigungsmittel 54 in der oder parallel zu der Erstreckungsebene XY
Z Erstreckungsrichtung / Symmetrieachse des Wärmetauscherkerns/der Prozessbohrungen

Claims

Patentansprüche
1 . Leitscheibenanordnung (40) für einen Wärmetauscher (1 0),
welche eine Mehrzahl von Leitscheiben (50) aufweist, die zur Führung eines im Wärmetauscher (1 0) im Wärmetauscherkern (20) und im Mantelbereich (30') zwischen Wärmetauscherkern (20) und einem den Wärmetauscherkern (20) umgebenden Mantel (30) im Kreuzgegenstromverfahren strömenden Mediums (M1 , M2) ausgebildet sind, und
bei welcher eine jeweilige Leitscheibe (50) zum Anstecken am Wärme- tauscherkern (20) bzw., bei kleinen Scheibenabmessungen, an den vertikalen Begrenzungsleisten, ausgebildet ist.
2. Leitscheibenanordnung (40) nach Anspruch 1 ,
wobei eine jeweil ige Leitscheibe (50) zum lösbaren Anstecken am Wär- metauscherkern (20) ausgebildet ist.
3. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Leitscheibe (50) in einer Ebene (XY) sich plattenartig und planar erstreckend mit einer Oberseite (50o) und einer Unterseite (50u) in oder parallel zur Ebene (XY) ausgebildet ist und in oder parallel zur Ebene (XY) einen Bereich mit einer konkaven Innenkontur (50i) aufweist.
4. Leitscheibenanordnung (40) nach Anspruch 3,
wobei die konkave Innenkontur (50i) in Form und Verlauf einer - insbe- sondere konvexen - Außenkontur (20a) eines Wärmetauscherkerns (20) zugeordneten vorbestimmten eines zugeordneten Wärmetauschers (1 0) angepasst ist, insbesondere in zur Form und zum Verlauf der Außenkontur (20a) des zugeordneten Wärmetauscherkerns (20) komplementärer Art und Weise.
5. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine jeweil ige Leitscheibe (50) ein oder mehrere erste Ansteckmittel (54) zum Anstecken am Wärmetauscherkern (20) aufweist.
6. Leitscheibenanordnung (40) nach Anspruch 5,
wobei die ein oder mehreren ersten Ansteckmittel (54) an der Unterseite
(50u) einer jeweiligen Leitscheibe (50) und von längl icher Gestalt entlang einer oder parallel einer Erstreckungsrichtung (Y) ausgebildet sind .
7. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 oder 6,
wobei die einen oder mehreren ersten Ansteckmittel (54) gleich oder gleich wirkend ausgebildet sind, insbesondere als oder mit identischen Stiften oder Röhrchen .
8. Leitscheibenanordnung (40) nach Anspruch 7,
wobei ein jeweil iger Stift oder ein jeweil iges Röhrchen im Schnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (Y) in ihrer Außenkontur (54a) entsprechend einer Innenkontur (4i) einer Servicebohrung (4) des Wärmetauscherkerns (20) vorbestimmten und zugeordneten Wärmetauschers (1 0) aus- gebildet sind .
9. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Leitscheibe (50) eine offene Form aufweist in Form eines Ausschnitts aus einer Ringform und insbesondere eine Halbringform mit einem ersten Ende (53-1 ) und einem zweiten Ende (53-2), insbesondere jeweils auf der Grundlage eines Kreises, einer Ellipse, eines Rechtecks, eines Quadrats oder eines N-Ecks, vorzugsweise von gleichmäßiger Form .
1 0. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr Vertikalleisten (60, 60-1 , 60-2) ausgebildet sind, die der lateralen Begrenzung des Mantelbereichs (30') des Wärmetauschers (1 0) dienen und zur Anordnung am zugeordneten vorbestimmten Wärmetauscherkern (20) an dessen Außenkontur (20a) und senkrecht zur Ebene (XY) der jeweiligen Leitscheibe (50) ausgebildet sind und mit den ersten und zweiten Enden (53-1 , 53-2) in Kontakt stehen .
1 1 . Leitscheibenanordnung (40) nach Anspruch 1 0,
wobei eine jeweilige Leitscheibe (50) an ihren ersten und zweiten Enden (53-1 , 53-2) zweite Ansteckmittel (55) aufweist und
wobei die Vertikalleisten (60, 60-1 , 60-2) Ausnehmungen (61 ) aufweist, die zur Aufnahme der zweiten Ansteckmittel (55) und somit zum Kontaktieren der ersten und zweiten Enden (53-1 , 53-2) der Leitscheiben (50) ausgebildet sind .
1 2. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 0 oder 1 1 , bei welcher zwei Vertikalleisten in Erstreckungsrichtung (Z) des zugeordneten Wärmetauscherkerns (20) eines zugeordneten Wärmetauschers (1 0) vorgesehen sind und
bei welcher eine Mehrzahl von Leitscheiben (50) in der Erstreckungsrichtung (Z) des Wärmetauscherkerns (20) und somit der Vertikalleisten alter- nierend und kaskadenartig beidseitig der Vertikalleisten (60, 60-1 , 60-2) angeordnet sind .
1 3. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 0 bis 1 2,
bei welcher die Vertikalleiste in Erstreckungsrichtung (Z) jeweils nach Art eines Stecksystems in von einander lösbar aneinander befestigbare vertikale Unterabschnitte unterteilt ausgebildet und so in ihrer Gesamtlänge einstellbar ist.
14. Leitscheibenanordnung (40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Leitscheiben (50) und/oder die Vertikalleisten (60, 60-1 ,
60-2) ganz oder teilweise mit oder aus einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe von Materialien ausgebildet sind, die gebildet wird von Stahl, E- delstahl, Tantal, Zirkon, Kunststoffen, insbesondere PTFE, PP, PE, PA6, PA66 usw., PVDF, Graphit, insbesondere in nicht imprägnierter Form, und CFC- Werkstoffen .
1 5. Wärmetauscher (10), insbesondere Blockwärmetauscher,
mit einem Wärmetauscherkern (20) und einem Mantel (30), welcher den Wärmetauscherkern (20) derart umgibt, dass zwischen dem Wärmetauscherkern (20) und dem Mantel (30) ein Mantelbereich (30') gebildet wird,
wobei zwischen dem Mantel (30) und dem Wärmetauscherkern (20) eine
Leitscheibenanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Führung eines im Wärmetauscher (1 0), im Wärmetauscherkern (20) und im Mantelbereich (30') im Kreuzgegenstromverfahren strömenden Mediums (M 1 , M2) ausgebildet ist.
1 6. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers (1 0),
bei welchem an einem vorgesehenen Wärmetauscherkern (20) eine Wärmetauschers (1 0) eine Leitscheibenanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durch Anstecken der Mehrzahl von Leitscheiben (50) am Wärmetauscherkern (20) ausgebildet wird.
1 7. Verfahren nach Anspruch 1 6,
bei welchem bei einem bestehenden Wärmetauscher (1 0) eine bestehende herkömml iche Leitscheibenanordnung entfernt wird, bevor die Leitscheiben (50) eingesteckt werden .
1 8. Ausrüst- oder Nachrüstkit für einen Wärmetauscher (1 0),
bestehend aus einer Mehrzahl von Leitscheiben (50) und Vertikalleisten (60) zur Ausbildung einer Leitscheibenanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 an einem Wärmetauscherkern (20) eines zugeordneten Wärmetauschers (1 0).
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