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Dokumentenidentifikation DE4400070C1 27.04.1995
Titel Wärmetauscher
Anmelder Schmidt'sche Heissdampf GmbH, 34123 Kassel, DE
Erfinder Jekerle, Jiri, Dipl.-Ing., 34225 Baunatal, DE
DE-Anmeldedatum 04.01.1994
DE-Aktenzeichen 4400070
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.04.1995
IPC-Hauptklasse F28G 7/00
IPC-Nebenklasse F28D 7/10   
Zusammenfassung Um die von staubhaltigen, heißen Gasen durchströmten Innenrohre eines aus Doppelrohrregistern gebildeten Wärmetauschers zu reinigen, wobei der Ringraum zwischen den Innen- und Außenrohren des Doppelrohrregisters mit Abstandshaltern versehen und von Kühlmedium durchströmt ist, werden die Außenrohre der einzelnen Rohrregister durch Schlagstangen auf mindestens einer Ebene miteinander verbunden, wobei auf der Mittelachse der Schlagstangen, der Ringraum mit Stiften versehen ist, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und mit den Außenrohren verbunden sind und im Ringraum bis auf einen Abstand von ca. 1 mm von den Innenrohren hineinragen, wobei das Ende des Stiftes dem Querschnittsprofil des Innenrohres angepaßt ist und die Außenrohre jeweils mit Überrohren an ihren Enden versehen, die an den Ein- bzw. Austrittssammlern befestigt sind und der Ringraum zwischen dem Außenrohr und dem Überrohr mit schwingungsdämpfendem Material gefüllt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur gleichzeitigen Kühlung von staubhaltigen, heißen Gasen und Verdampfung eines Kühlmediums, der aus mehreren nebeneinander, im wesentlichen lotrecht angeordneten Doppelrohrregistern gebildet ist, die an ihren oberen und unteren Enden, im Bereich der jeweiligen Ein- und Austrittssammler für das Kühlmedium miteinander verbunden sind, wobei die Innenrohre der Rohrregister von den zu kühlenden, staubhaltigen, heißen Gasen und der Ringraum zwischen den Innen- und Außenrohren, der mit Abstandshaltern versehen ist, vom Kühlmedium durchströmt sind.

Derartige Wärmetauscher oder sogenannte Spaltgaskühler finden häufig in der Verfahrenstechnik Anwendung, haben jedoch den Nachteil, daß die bisher bekannten Ausführungen eine kontinuierliche Reinigung der verschmutzten, gasführenden Innenrohre des Doppelrohrregisters nicht ohne weiteres zulassen. Um eine Reinigung bei den bekannten Ausführungen durchzuführen, muß die Anlage abgeschaltet und Teile davon abmontiert werden, um die verschmutzten Innenrohre zu reinigen. Hierdurch ist die Ausfallzeit der Anlage durch die Reinigungsarbeit entsprechend lang und die Wirtschaftlichkeit der Anlage deswegen stark beeinträchtigt.

Es ist durch die DE-PS 19 29 474 und DE-OS 22 17 005 bei der Verwendung von Doppelrohren bekannt geworden, daß der Ringspalt zwischen den inneren und äußeren Rohren mittels Abstandshaltern, die im großem Abstand über die Länge des Doppelrohres verteilt werden, konstant gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, bei dem die geschilderten Nachteile vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs bezeichneten, bekannten Gattung der Wärmetäuscher, gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 niedergelegt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine kontinuierliche Reinigung der Innenrohre des Doppelrohrregisters während des Betreibens der Anlage gewährleistet und dadurch die Verfügbarkeit und folglich die : Wirtschaftlichkeit der Anlage erheblich erhöht.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Fig. 1 bis 5 näher erläutert:

Fig. 1, zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie &min;A&min;-&min;A&min; in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie &min;B&min;-&min;B&min; in Fig. 2,

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Doppelrohr mit an dem Außenrohr befestigten Stiften,

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Doppelrohr, wobei die Stifte auf einem Ring befestigt sind, der mit dem Innenrohr verbunden ist.

Der Wärmetauscher in den Fig. 1 bis 5 ist aus mehreren nebeneinander, im wesentlichen lotrecht angeordneten Doppelrohrregistern 1 gebildet, die an ihren oberen und unteren Enden im Bereich eines Ein- und Austrittssammlers 10, 11 miteinander befestigt sind. Die Innenrohre 3 der Doppelrohrregister 1 werden von staubhaltigen, heißen Gasen eines nicht dargestellten Ofens von unten nach oben durchströmt, die durch einen Stutzen 7 einer Gaseintrittskammer 8 zugeführt und durch einen Stutzen 13 einer Gasaustrittskammer 9 abgeführt werden. Die Ringräume 4 zwischen dem Innen- und Außenrohr 3, 2 sind mit auf der Mittelachse von Schlagstangen 6 angeordneten Stiften 5 versehen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und auf den Außenrohren 2 befestigt sind. Die Stifte 5 ragen bis auf einen Abstand von ca. 1 mm von der Außenwand des Innenrohres 3 in den Ringraum 4 hinein, wobei ihre freien Enden dem Querschnittsprofil des Innenrohres 3 angepaßt sind. Die Ringräume 4 sind vom Kühlmedium durchströmt das als Wasser durch den Einstrittssammler 10 zugeführt und als Dampf durch den Austrittssammler 11 abgeführt wird.

Außerhalb des Bereiches der Schlagstangen 6 ist der Ringraum 4 mit Abstandshaltern 18 versehen, die die Breite eines Ringspaltes 12 zwischen dem Innen- und Außenrohren 3, 2 konstant halten.

Für die mechanische Reinigung der von den staubhaltigen, heißen Gasen beaufschlagten Flächen der Innenrohre 3 sind die Außenrohre 2 der einzelnen Rohrregister 1 durch die Schlagstangen 6 miteinander verbunden, die auf halber Höhe zwischen den Sammlern 10, 11 angeordnet sind. Bei mehreren Ebenen von Schlagstangen 6 sind die Abstände zwischen diesen etwa das Zweifache des Abstandes zwischen dem Sammler 10 bzw. 11 und der Schlagstange 6.

Durch eine Klopfvorrichtung 16 werden die Schlagstangen 6 gestoßen. Die Bewegung der Schlagstange 6 wird durch eine Stoßplatte 17, die auf dem anderen Ende der Schlagstange 6 angeordnet ist, begrenzt. Durch die Stifte 5 wird der Schlagimpuls über das Außenrohr 2 auf das Innenrohr 3 übertragen. Durch die begrenzte Bewegungsfreiheit der Schlagstange 6 wird eine große Auslenkung und somit auch die damit verbundene Biegespannung in den Innen- und Außenrohren 3, 2 vermieden. Die relativ hohe Steifigkeit des Doppelrohrregisters 1 und der hohe Doppelschlag lassen im Innenrohr 3 hochfrequente Schwingungen entstehen, die zu hohen Beschleunigungswerte auf der Innenseite des Innenrohres 3 führen.

Da die Schwingungen des Außenrohres 2 eher unerwünscht sind, sind beide Enden der Außenrohre 2 mit Überrohren 19 und der Ringraum 15 zwischen dem Außenrohr 2 und dem Überrohr 19 mit einem schwingungsdämpfendem Material 20 ausgefüllt.

Der Wärmetauscher kann in einer vertikalen sowie auch in einer horizontalen Lage mit einem kleinen Neigungswinkel im Gleich- oder Gegenstrom versehen werden.

Alternativ können im Ringraum 4 auch Stifte 22, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, auf einem Innenrohr 3 oder auf einem Ring 21 (Fig. 5) befestigt werden, der wiederum auf einem Innenrohr 3 befestigt wird. Die Stifte 22 ragen bis auf einen Abstand von ca. 1 mm von der Innenwand des Außenrohres 2 in den Ringraum 4 hinein, wobei ihre freien Enden dem Querschnittsprofil des Außenrohres 2 angepaßt sind.

Bezugszeichenliste

1 Doppelrohrregister

2 Außenrohr

3 Innenrohr

4 Ringraum

5 Stifte

6 Schlagstange

7 Stutzen

8 Gaseintrittskammer

9 Gasaustrittskammer

10 Eintrittssammler

11 Austrittssammler

12 Ringspalt

13 Stutzen

15 Ringraum

16 Klopfvorrichtung

17 Stoßplatte

18 Abstandshalter

19 Überrohr

20 Schwingungsdämpfendes Material

21 Ring

22 Stifte


Anspruch[de]
  1. 1. Wärmeaustauscher zur gleichzeitigen Kühlung von staubhaltigen, heißen Gasen und Verdampfung eines Kühlmediums, der aus mehreren nebeneinander, im wesentlichen lotrecht angeordneten Doppelrohrregistern gebildet ist, die an ihren oberen und unteren Enden, im Bereich der jeweiligen Ein- und Austrittssammler für das Kühlmedium miteinander verbunden sind, wobei die Innenrohre der Rohrregister von den zu kühlenden, staubhaltigen, heißen Gasen und der Ringraum zwischen den Innen- und Außenrohren, der mit Abstandshaltern versehen ist, vom Kühlmedium durchströmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) die Außenrohre (2) der einzelnen Rohrregister (1) durch Schlagstangen (6) auf mindestens einer Ebene miteinander verbunden sind.
    2. b) auf der Mittelachse der Schlagstangen (6) der Ringraum (4) mit Stiften (5, 22) versehen ist, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und deren eines Ende fest verbunden und deren zweites Ende im Ringraum (4) von den Außenrohren (2) bzw. Innenrohren (3) ca. 1 mm beabstandet ist, wobei die Enden der Stifte (5, 22) dem Querschnittsprofil der Außen- bzw. Innenrohre (2, 3) angepaßt sind,
    3. c) die Außenrohre (2) an ihren Enden jeweils mit Überrohren (19) versehen sind, die an den Ein- bzw. Austrittssammlern (10) bzw. (11) befestigt sind und der Ringraum (15) zwischen dem Außenrohr (2) und dem Überrohr (19) mit schwingungsdämpfendem Material (20) gefüllt ist.
  2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (5) mit den Außenrohren (2) Verbunden sind.
  3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (22) auf einem Ring (21) befestigt sind, der mit dem Innenrohr (3) verbunden ist.
  4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (22) mit den Innenrohren (3) verbunden sind.
  5. 5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schlagstangen (6) die Außenrohre (2) eine verstärkte Rohrwand aufweisen.






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