Wirmeaustauscher, insbesondere zur Verwendung in Molkereien. Die Erfindung bezieht sieh auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere zur Verwen dung in Molkereien, der unter Belassung von Durchflussspalten übereinandergelegte Ele mente aufweist.
Diese bekannten Wärmeaus- tauseher wurden bisher im allo-emeinen als Plattenaustauscher ausgebildet, die aus fest gegeneinandergepressten, ebenen Platten als Elementen mit dazwischengelegten Dichtun gen bestanden.
Die Durchströmkanäle waren dabei parallel zueinander hin- und hergeführt, derart, dass das strömende Mittel beim Errei chen eines Plattenendes jedesmal um<B>1800</B> um gelenkt und nun mit zur bisherigen entgegen gesetzten Strömungsrichtung zum andern Plattenende zurückgeführt und dort erneut umgelenkt wurde, bis es alle die Plattenbreite bedeckenden Kanäle durchströmt hatte.
Dabei waren die Kanalsysteme so angeordnet, dass jeweils auf der einen Seite einer Platte dais wärmeabgebende und auf ihrer andern Seite das wärmeaufnehmende Mittel floss. Die Ka näle selbst wurden dadurch gebildet, dass ent weder ein Teil der Platten einseitig mit die Kanäle begrenzenden Leisten oder Rippen versehen waren oder ein Teil der Platten mit aus ihnen ausgesparten Kanälen ausgestattet oder dass zwischen beiderseits ebenen Platten Dichtungen mit den Kanälen entsprechenden Ausschnitten eingelegt waren. Die in allen Fällen erforderlichen Dichtungen waren ent weder zwischen die Platten lose eingelegt oder auf sie aufgeklebt.
Da die ebenen Platten nur eine geringe Biegefestigkeit haben, anderseits aber durch den Druck der durchströmenden Medien stark auf Durchbiegung beansprucht werden, muss man sie aus einem Werkstoff von hoher Festigkeit herstellen und ihnen verhältnismä ssig grosse Wandstärken geben, wenn man nicht Gefahr lauf en will, dass die Platten sich nach der Seite des geringen Druckes durch biegen. Gemäss der Erfind-#ng sind die einzelnen Elemente des Wärmeaustausehers gleichartig gestaltete, koaxial ineinandergeschobene Töpfe.
Die höhere Formsteifigkeit der als Töpfe aus,-; gebildeten Elemente ermöglicht die Verwen dung sehr dünner Wandstärken, was sich nicht nur in einer Verbilligung der Herstel lungskosten, sondern auch in einer Verbesse rung des Wärmedurchgangs und damit in einer Verbesserung der Erhitzerleistung aus wirkt.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausfüh- rungsform dargestellt. Es zeigen- Fig. <B>1</B> einen axialen Längsschnitt durch einen vier Töpfe aufweisenden Wärmeaus, tauscher, Fig. 2 Draufsichten auf zwischen den Topfböden angeordnete Dichtungselemente, von denen,das unterste längs der Versteifung durchgeschnitten ist, Fig. <B>3</B> Draufsichten der Einzelteile eines solchen Dichtungzeielernentes,
mit teilweise ab gebrochenen, obern Diehtlippenteilen, Fig. 4 einen Axialschnitt #durch eines der Diehtungselemente in grösserem Massstab, <B>-</B> Fig. <B>5</B> eine Draufsicht auf ein Flansch- dichtungselement, Fig. <B>6</B> eine DrauTsicht auf die Blechein fassung dieses Dichtungselementes.
Ein auf der Zeichnung dargestellter Wärmeaustauscher hat als Elemente vier gleichartig gestaltete, gleichaehsig ineinander- geschobene Töpfe<B>1</B> bis 4. Die Seitenwände der innern Töpfe<B>1</B> bis<B>3</B> sind auf ihrer Aussenseite n-dt schraubenförmigen Führungs rippen<B>5</B> für die durchströmenden Medien versehen, damit die strömenden Medien einen möglichst langen Weg zwischen den Wärme- austauschflächen zurücklegen müssen. Es ergeben sich dadurch getrennte, schrauben förmig gewundene Kanäle.
Diese Kanäle bie ten im Vergleich züi den Umkehrkanälen der Plattenerhitzer nur einen ganz geringen Strö- mi-ulgswiderstand, und gestatten daher grosse Durchflussgeschwindigkeiten, die ihrerseits wieder verbesserte Wärmedurchgangszahlen ergeben, wodurch die Wärmeaastauscher sich kleiner bauen lassen. Der Topf 4 hat aussen einen glatten Mantel, könnte aber auch Rip pen aufweisen.
Die Rippen<B>5,</B> welche zugleich als Abstandhalter zwischen den Topfmänteln dienen und die Weite des Durchflussspaltes bestimmen, bestehen mit dee Topfmänteln aus einem Stück und sind daher bei Guss- töpfen angegossen, bei Blechtöpfen als Sie- ken ausgebildet.
Die Höhe der schraubenför migen Durchflusskanäle ist also nicht wie bis her bei Plattenaustausehern von der im Laufe der Zeit wechselnden Höhe von nachgiebigen Dichtungen abhängig, sondern einzig lind al lein durch die genau festlegbare Höhe der starren Leitrippen, die ihrerseits die Druck festigkeit der Topfwände erhöhen. Die vier Töpfe sind an ihrem offenen, in Fig. <B>1</B> untern Ende mit -Flanschen<B>6</B> bis<B>9</B> versehen, die unter Zwischenschaltung eines Druekrings10 mittels Spannknaggen <B>11</B> gegeneinander so wie gegen ein Traggestell 12 gezogen werden.
Die Topfböden<B>13</B> bis<B>16</B> werden unter Zwi- sehenschaltung einer Driiekplatte <B>17</B> mittels einer Spannmutter<B>18,</B> die auf das Ende eine,9 axial angeordneten Zugankers<B>19</B> ge- sehraubt ist, gegen eine z#veite Druekseheibe 20 gezogen, die auf einem Bund 21 des Zug ankers abgestützt ist. Das untere Ende des Zugankers ist mittels einer zweiten Spann mutter 22 an dem TragCrestell 12 befesti-t.
<B>C</B> n Während der Boden<B>13</B> des innersten Topfes geschlossen ist, sind die Topfböden 14,<B>15</B> und<B>16</B> mit vorzugsweise kreisrunden Aus schnitten<B>23</B> für den Durchtritt der im Wärmeaustausch stehenden Medien versehen. Die Topfflanschen<B>6</B> bis<B>9</B> und die Topf böden<B>13</B> bis<B>16</B> erhalten zweekmässig eine etwas -grössere )Vandstärke als die durch die Rippen<B>5</B> versteiften Topfmäntel<B>1</B> bis 4. Dichtungselemente 24,<B>25</B> und<B>26,</B> welche zwischen den Topfböden eingespannt sind, dichten die Strömungswege der beiden Me dien gegeneinander ab.
Jedes dieser Dich tungselemente hat, wie die Fig. 2,<B>3</B> und 4 zeigen, eine Versteilungsplatte <B>27,</B> die bei der vormigsweisen Verwendung in Molkereien zweekmässig aus nichtrostendem Stahl be steht und mit einem Ausschnitt<B>28</B> für den Zuganker<B>19</B> sowie mit einem zweiten Aus schnitt<B>29</B> für den Durchtritt eines Medi-tiii-L-, versehen ist.
Der Ausschnitt<B>29</B> wird von einem kreisförinioen DiehtLiii-srin- <B>30</B> und der äussere T-Tmfang der Versteifungsplatte <B>27</B> von einem ungefähr ovalen, grösseren Dich tungsring<B>31</B> eingefasst. Beide Diehtungs- ringe <B>300</B> und<B>31</B> sind auf ihrer der Verstei fungsplatte<B>27</B> zugekehrten Seite mit einer Nut<B>32</B> versehen, deren Ränder die Verstei fungsplatte umgTeifen,
so dass die Diehtungs- ringe mitder Platte ein formstarres Einbau element bilden. Auf ihren von den Verstei fungsplatten abgekehrten Seiten sind die Dichtungsringe mit Diehtlippen <B>33</B> versehen (Fig. 4),
die bei nicht gepressten Dichtungen etwas über deren Oberflächen hinausragen und sich daher beim Festspannen der Topf böden fest gegen diese anlegen und durch den Druck des abzudiehtenden 'Mediums selbst tätig verstärkt gegen die Dichtilächen.an-e- 0 presst werden. Zwischen die Topfflansche<B>6</B> bis<B>9</B> sind ebenfalls Dielitungselemente ein gespannt, von denen eines in Fig. <B>5</B> in klei nerem Massstab dargestellt ist.
Jedes dieser Dichtungselemente besteht aus einer der Planseliform angepassten Versteifungsplatte <B>35,</B> die mit einem kleinen Kreisaussehnitt <B>36</B> und mit einem grossen, ovalen Ausschnitt<B>37</B> versehen ist, von denen der letztere die in #Fig. <B>6</B> gestrichelt angedeuteten Mäntel der Töpfe<B>1,</B> 2 oder<B>3</B> -umfasst. Der kleine Aus schnitt<B>36</B> nimmt eine Kreisringdichtung <B>38,</B> der grosse Ausschnitt<B>37</B> einen ovalen Dich tungsring<B>39</B> auf, die in gleicher Weise aus gebildet,<B>d.</B> h.
mit einer Nut und Diehtlippen versehen, und in der gleichen Weise mit der Versteifungsplatte<B>35</B> verbunden sind, wie dies im Zusammenhang mit den Bodenülich- tun-en 24 bis<B>26</B> beschrieben wurde.
Die Diehtungselemente sind so gegenein ander versetzt angeordnet (siehe insbesondere Fig. <B>1</B> und 2), dass das durch den obern Ein- lassstutzen 40 eintretende Medium, z. B. Dampf, durch die Dichtungsringe<B>30</B> der bei den Dichtungselemente 24 und<B>26</B> verhindert wird, in die Durchflussspalte zwischen den Töpfen<B>3</B> und 4 bzw. <B>1.</B> und 2 einzutreten.
Der Dampf wird vielmehr gezwungen, den Spalt zwischen den Töpfen 2 und<B>3</B> zu durch strömen, worauf der grosse Diehtungsring <B>39</B> des 7wisehen den Topfflanschen<B>7</B> und<B>8</B> an geordneten Diehtungselementes den Dampf zwingt, durch den untern Auslassstutzen 41 abzuströmen. LTnigekehrt wird das durch den untern Einlassstatzen 42 eintretende andere Medium, z. B.
Milch, durch den kleinen Dicht-Lin,-sring <B>38</B> des zwischen den Topf flanschen<B>7</B> und<B>8</B> angeordneten Diehtungs- elementes <B>35, 38, 39</B> verhindert, in den DureIlflussraumi zwischen den Töpfen 2 und<B>3</B> zu gelangen.
Es wird vielmehr durch die gro ssen Diehtumrsringe <B>39</B> der zwischen den Flansehen <B>8</B> und<B>9</B> bzw. <B>6</B> und<B>7</B> angeordneten Diehtungselemente gezwungen, zwischen den Töpfen<B>1</B> und 2 sowie<B>3</B> und 4 durehzLtströ- inen, wobei das Medi-Lim Milch durch die Topfwände 2 und<B>3</B> die Würme des zwischen diesen Wänden strömenden Mediums Dampf aufnimmt.
Danach wird das Medium, Milch durch die Aussendiehtungsringe <B>31</B> der Dich- tungseleinente 24 und <B>26</B> und die Ausschnitte <B>23</B> der Topfböden gezwungen, in der Pfeil- riehtung 44 durch den Auslassstutzen 43 ab zufliessen. Der Wärmeaustausüher kann nach Lösen der Knaggen <B>11</B> und der obern Spann mutter<B>18</B> leicht auseinanderaenommen wer den, indem man die Töpfe<B>1</B> bis 4 vonein ander abzieht.
Die Dichtungseleinente <B>27, 30,</B> <B>31</B> und<B>35, 38, 39</B> bilden dabei leicht zu hand habende Einbauelemente, weil die Dichtungs ringe durch die Versteifungsplatten form starr festoehalten werden. A-Lieh können die einfachen Diehtungsringe <B>30, 31, 38</B> und<B>39,</B> die z. B. aus Gummi bestehen, leicht ersetzt werden, wenn sie nach längerem Gebrauch schadhaft werden sollten.
Durch die beschrie bene Anordnung wird erreicht, dass der auf die grossen '#Värmeal-istauseiifläehen wirkende Druck der strömenden Medien bei zylindri- sehen Topfwänden vollständig, bei schwach konisehen Topfwänden zum grössten Teil ra dial gerichtet ist, so dass die in Richtung der Topfachse zusammengespannten Dichtungen n<B>kn</B> nur den verhältnismässig geringen Druck auszuhalten haben, den die Medien auf die kleinen Topfböden und die schmalen End flanschen ausüben.
Es genügt daher zu ihrem Dichthalten schon eine leichte Vorspannkraft. Die Dichtungen sind gegen den auf sie wir kenden innern oder äussern -Cberdruek der Medien unempfindlich und müssen nicht wie bisher durch erhöhte Fläeheiianpressung auf den Diehtungsfläehen festgehalten werden. Demgelgenüber erribt sieh bei den bekannten Plattenaustausehern schon bei mässigen.
Plat tengrössen eine grosse Kraft, weil der<B>hy-</B> draulische Druck auf der ganzen Platten- fläehe in der gleichen Riehtung wirkt, näm- lieh senkreeht zur Plattenebene. So ergibt sieh z.
B. schon bei einer Plattengrösse von nur<B>0,5</B> m2 und einem Flüssigkeitsdriiek von <B>12</B> kg/e-ni2 eine Gesamtkraft von<B>15 000 kg.</B> Diese grosse Kraft muss von dem Gestell des Wärmeaastauschers, seinen Spannvorrielitun- gen und vor allem auch von den Dichtungen aufgenommen werden, die dadurch sehr hoch beansprucht sind und sehr stabile und schwere Konstruktionen verlangen. Insbeson dere verlieren die Dichtungen unter dem ho hen Druck, mit dem die Platten gegenein- audergepresst werden müssen, in kurzer Zeit ihre Elastizität und werden flach zusammen gedrückt.
Hierdurch aber verkleinert sich zwangläufig der Durehflussq-Lierschmtt zwi- sehen den Platten, so dass der Durchfluss- widerstand grösser wird. Zudem aber neigen die Dichtungen, die ohnedies der Hitze des wärmeabgebenden Mittels ausgesetzt sind, bei dem hohen Anpressdr-Lick zum Ankleben an den Platten. Sie werden dann bei dem zum Reinigen der Wärmeaustauscher erforder lichen Auseinandernehmen der Platten leicht zerstört.