DE1119885B - Heat exchange device with scraper blade shaft - Google Patents

Description

Wärmetauschvorrichtung mit Schabeklingenwelle Die Erfindung betrifft eine mit Schabeklingenwelle ausgerüstete Wärmetauschvorrichtung, wie sie insbesondere zum kontinuierlichen Behandeln von flüssigem oder halbplastischem Gut, z. B. Margarine, Speiseeis, Erdnußbutter, Schmierfett, Süßwaren, Triglyzeridölen und Detergentien, geeignet ist. Auch kann eine derartige Vorrichtung als Reaktionsbehälter für kontinuierlichen Betrieb verwendet werden, um die verschiedensten chemischen Reaktionen, z. B. die Sulfonierung und Polymerisation, durchzuführen, bei denen es erwünscht ist, den betreffenden Substanzen während des Reaktionsschrittes Wärme zuzuführen oder Wärme aus den Substanzen abzuführen.Scraper Blade Shaft Heat Exchanger The invention relates to a heat exchange device equipped with a scraper blade shaft, such as those in particular for the continuous treatment of liquid or semi-plastic material, e.g. B. margarine, Ice cream, peanut butter, grease, confectionery, triglyceride oils and detergents, suitable is. Such a device can also be used as a reaction vessel for continuous Operation used to carry out a wide variety of chemical reactions, e.g. B. the Sulfonation and polymerization to carry out where it is desirable to use the to add heat or heat to the substances concerned during the reaction step to be removed from the substances.

Kontinuierlich arbeitende Wärmetauscher mit Schabeklingenwelle, bei der das zu behandelnde Material einen Ringraum passiert, der durch eine von Kanälen für das Wärmetauschmittel umgebenen ummantelten Zylinder und eine zylindrische Kammerwand und eine innerhalb dieser umlaufenden Schabeklingenwelle begrenzt wird, sind bekannt. Bei diesen Vorrichtungen ist die Welle gleichachsig mit der Längsachse der zylindrischen Kammer drehbar gelagert und unterstützt Schabeklingen, die beweglich gelagert sind und beim Drehen der Welle an der zylindrischen Kammerwand entlang schaben. Die Kammerwand bildet dabei die eigentliche Wärmetauschfläche. Die Schabeklingen sind in Umfangsrichtung verteilt und in axialer Richtung im gegenseitigen Abstand und sich teilweise überlappend angeordnet und werden durch das die Kammer passierende Medium in Anlage an der Kammerwand gehalten.Continuously operating heat exchangers with scraper blade shaft the material to be treated passes through an annular space through one of channels for the heat exchange medium surrounded jacketed cylinder and a cylindrical chamber wall and one that is confined within this rotating scraper blade shaft are known. In these devices, the shaft is coaxial with the longitudinal axis of the cylindrical Chamber rotatably mounted and supports scraper blades that are movably mounted and scrape along the cylindrical wall of the chamber as the shaft rotates. The chamber wall forms the actual heat exchange surface. The scraper blades are circumferential distributed and in the axial direction at a mutual distance and partially overlapping arranged and are brought into contact with the chamber wall by the medium passing through the chamber held.

Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis in einigen Fällen der Wirkungsgrad derartiger Wärmetauschvorrichtungen relativ gering ist. Wenn beispielsweise in der ringförmigen Kammer eines solchen Wärmetauschers sehr zähflüssige oder klebfähige Stoffe behandelt werden, ist zum Antreiben der Schabeklingenwelle eine ziemlich hohe Antriebsleistung nötig. Außerdem wird die zum Drehen der Schabeklingenwelle geleistete Arbeit weitgehend in Wärme umgesetzt, die sich dem zu behandelnden Material mitteilt. Bei Arbeitsvorgängen, bei denen das Material gekühlt wird, muß diese auf die mechanische Arbeitsleistung zurückzuführende Wärme ebenfalls aus dem Erzeugnis abgeführt werden, so daß die Kühlleistung der Vorrichtung entsprechend größer sein muß, wodurch praktisch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung vermindert wird.It has been shown that in practice in some cases the efficiency such heat exchange devices is relatively small. For example, if in the annular chamber of such a heat exchanger very viscous or sticky Fabrics are treated is quite a bit of driving the scraper blade shaft high drive power required. It is also used to rotate the scraper blade shaft Work done largely converted into heat, which is applied to the material to be treated notifies. In operations in which the material is cooled, this must be the heat to be attributed to the mechanical work also comes from the product are discharged, so that the cooling capacity of the device can be correspondingly greater must, thereby practically reducing the performance of the device.

Eine weitere Schwierigkeit besteht bei zähflüssigen und stark klebenden Stoffen darin, daß sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung verringert, da sich auf der Wärmeübertragungsfiäche ruhende Schichten ausbilden. Normalerweise kann man den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung dadurch erhöhen, daß man dafür sorgt, daß die Wärmeübertragungsfläche häufiger abgeschabt wird; dies kann z. B. dadurch geschehen, daß man die Drehzahl der Schabeklingenwelle erhöht. Allerdings bedingt dies eine Steigerung des Leistungsbedarfs. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich bei stark klebenden und zähflüssigen Stoffen dadurch, daß diese Stoffe das Bestreben zeigen, an der Schabeklingenwelle festzukleben und sich in Form eines einheitlichen Körpers zusammen mit der Welle zu drehen, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung ebenso wie die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung herabgesetzt wird.A further difficulty arises with viscous and strongly adhesive ones Substances in it that the efficiency of the device is reduced because of the heat transfer surface form static layers. Usually you can increase the efficiency of heat transfer by making sure that the heat transfer surface is scraped off more frequently; this can e.g. B. happen by that one increases the speed of the scraper blade shaft. However, this requires one Increase in power requirements. Another difficulty arises with strong sticky and viscous substances in that these substances show the tendency to to stick to the scraper blade shaft and take the form of a single body rotate along with the shaft, increasing the efficiency of heat transfer as well as the performance of the device is degraded.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der genannten Art zu schaffen, der auch unter ungünstigen Verhältnissen einen großen Wirkungsgrad besitzt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schabek#ngenwelle in der zylindrischen Kammer außermittig angeordnet ist, derart, daß die Wand der zylindrischen Kammer und die Oberfläche der Schabeklingenwelle einen allgemeinen ringförmigen Raum bilden, dessen radiale Abmessungen in Umfangsvorrichtung variieren. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Exzentrizität der Sehabeklingenwelle in bezug auf die Längsachse der- Kammer so groß ist, d'aß die Breite des ringförmigen Raumes im der Zone- maximaler Breite mindestens eineinhalbmal so groß ist wie in der Zone minimaler Breite.It is the object of the invention to provide a heat exchanger of the type mentioned to create a high degree of efficiency even under unfavorable conditions owns. This object is achieved according to the invention in that the scraper edge shaft is arranged eccentrically in the cylindrical chamber, such that the wall of the cylindrical chamber and the surface of the scraper blade shaft a general Form annular space, the radial dimensions of which vary in the circumferential device. It has proven to be particularly advantageous if the eccentricity of the sight blade shaft with respect to the longitudinal axis of the chamber is so great that the width of annular space in the zone - maximum width at least one and a half times as large is like in the zone of minimum width.

Die außermittige Lagerung der Schabeklingenwelle innerhalb der zylindrischen Wärmetauschkammer führt zur Bildung einer ringförmigen Behandlungskammer mit veränderlicher radialer Breite. Die Schabeklingen, die auf der Schabeklingenwelle montiert sind, werden durch die behandelnden Stoffe gegen die Wandung der Kammer gedrückt. Durch die veränderliche Weite des ringförmigen Hohlraumes werden die beweglich auf der Schabeklingenwelle montierten Schabeklingen in eine schwingende Bewegung versetzt, so daß sie zusätzlich zur Drehbewegung, die durch die Schabeklingenwelle auf sie übertragen wird, eine federnde Hin- und Herbewegung durchführen. Diese zusätzliche federnde Bewegung der Schabeklingen und das dadurch erfolgende Zusammendrücken und Auseinanderfließen der zu behandelnden Stoffe bewirken ein erheblich intensiveres Kneten und Mischen dieser Stoffe, als dies mittels der bekannten Wärmetauscher möglicht ist. Diese verbesserte Misch- und Knetwirkung erhöht die Wärmetauschwirkung merklich, da die zu behandelnden Stoffe einen viel innigeren Kontakt mit der Wärmetauschfläche haben. Der neue Wärmetauscher weist fernerhin den Vorteil auf, daß sich die Masse auch unter sehr ungünstigen Verhältnissen nicht mehr als einheitlicher Körper mit der Schabeklingenwelle drehen kann.The off-center bearing of the scraper blade shaft within the cylindrical Heat exchange chamber leads to the formation of an annular treatment chamber with variable radial width. The scraper blades mounted on the scraper blade shaft are pressed against the wall of the chamber by the substances being treated. By the variable width of the annular cavity will be movable on the Scraper blade shaft mounted scraper blades set in a swinging motion, so that they are in addition to the rotary motion caused by the scraper blade shaft on them is transmitted, perform a resilient reciprocating motion. This additional resilient movement of the scraper blades and the resulting compression and The substances to be treated flowing apart cause a considerably more intensive effect Kneading and mixing these substances as this is possible by means of the known heat exchangers is. This improved mixing and kneading effect increases the heat exchange effect noticeably, because the substances to be treated have a much closer contact with the heat exchange surface to have. The new heat exchanger also has the advantage that the mass even under very unfavorable conditions no longer as a single body the scraper blade shaft can rotate.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using several exemplary embodiments.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter Teilschnitt, der erkennen läßt, auf welche Weise die Schabeklingen befestigt sind; Fig.4 ist ein Fig.2 ähnelnder Querschnitt, zeigt jedoch eine abgeänderte Ausbildungsform der Schabeklingenwelle und der Anordnung der Schabeklingen; Fig.5 ist ein ebenfalls Fig.2 ähnelnder Querschnitt, zeigt jedoch eine weitere abgeänderte Ausbildungsform der Schabeklingen und der Klingenbefestigungsmittel; Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der Halterung für eine der Klingen nach Fig. 5.Fig. 1 is a longitudinal section through a preferred embodiment a heat exchanger according to the invention; Fig. 2 is a cross section taken along the line 2-2 in Figure 1; Fig. 3 is an enlarged partial section, the shows how the scraper blades are attached; Fig.4 is a 2 shows a similar cross-section, but shows a modified embodiment of the scraper blade shaft and the arrangement of the scraper blades; Figure 5 is a cross-section similar to Figure 2, however, shows a further modified form of the scraper blades and the Blade fasteners; Fig. 6 is a perspective view of the bracket for one of the blades according to FIG. 5.

Wider Erwarten konnte festgestellt werden, daß man dann, wenn man die Schabeklingenwelle nicht konzentrisch mit der zylindrischen Wärmeübertragungswand einer ringförmigen Wärmetauschkam- ; mer, sondern derart exzentrisch anordnet, daß die Schabeklingen bei jeder Umdrehung der Schabeklingenwelle Schwenkbewegungen nach innen und außen ausführen, nicht nur eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades der Wärmeübertragung erzielt, sondern daß man auch eine geringere mechanische Leistung benötigt, um die Welle zu drehen. Dies ist sehr überraschend, denn man sollte erwarten, daß eine erhebliche zusätzliche Arbeitsleistung erforderlich sein müßte, um die Schabeklingen während. jeder Umdrehung der Welle nach innen und außen zu schwenken. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß die zusätzliche mechanische Durcharbeitung bei vielen Vorgängen, z. B. bei der Herstellung von Emulsionen, beim Mischen von zwei Stoffen, bei Belüftungs- bzw. Begasungsvorgängen u. dgl., eine sehr günstige Wirkung ausübt, so daß sich hochwertigere Produkte sowie bis jetzt nicht erzielbare Produkte erzeugen-lassen.Contrary to expectations, it was found that if you the scraper blade shaft is not concentric with the cylindrical heat transfer wall an annular heat exchange chamber; mer, but so eccentrically arranged that the scraper blades after swiveling movements with each revolution of the scraper blade shaft run inside and outside, not just a significant improvement in efficiency the heat transfer achieved, but that one also has a lower mechanical performance needed to turn the shaft. This is very surprising because one should expect that considerable additional work would have to be required to achieve the Cockroach blades during. pivot inwards and outwards every revolution of the shaft. In addition, it has been shown that the additional mechanical work-through in many processes, e.g. B. in the production of emulsions, in the mixing of two substances, for ventilation or fumigation processes and the like, a very favorable one Has an effect, so that higher quality products and so far not achievable Have products produced.

Einweiterer sich hierbei ergebenderVorteil besteht darin, daß die Gefahr, daß sich das zu behandelnde Material zusammen mit der Rührwerkswelle dreht, praktisch dadurch ausgeschaltet wird, daß der sich verengernde Bereich, durch den sich die Masse hindurchdrehen muß, d. h. der Bereich, in dem der Abstand zwischen der Welle und der Wandung des Wärmetauscherrohres am kleinsten ist, ein starkes Hindernis für das zu behandelnde Material darstellt, das bestrebt ist, sich zusammen mit der Welle zu drehen.Another advantage here is that the Danger of the material to be treated rotating together with the agitator shaft, is practically eliminated by the fact that the narrowing area through the the mass must turn through, d. H. the area in which the distance between the shaft and the wall of the heat exchanger tube is the smallest, a strong one Represents an obstacle to the material to be treated, which tends to come together to rotate with the shaft.

Eine bevorzugte Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist in Fig. 1 bis 3 dargestellt. Der Wärmetauscher 10 umfaßt ein lang gestrecktes Wärmetauscherrohr 11, dessen Enden an zwei ringähnlichen Bauteilen 12 bzw. 13 befestigt sind. Diese Bauteile dienen auch als Unterstützung für ein zweites konzentrisches Rohr 14 von etwas größerem Durchmesser als das Wärmetauscherrohr 11, die zusammen einen Ringraum 15 zum Aufnehmen eines Wärmetauschmittels, wie Wasser, Sole, Ammoniak oder Dampf, bilden. Das Rohr 14 ist von einer Isolation 16 umgeben, die in einen zylindrischen äußeren Mantel 17 eingeschlossen ist. Ferner sind Rohrstutzen 18 und 20 vorgesehen, mittels deren das Wärmetauschmittel in den Ringraum 15 eingeführt bzw. aus ihm abgezogen werden kann.A preferred embodiment of a heat exchanger according to the invention is shown in FIGS. The heat exchanger 10 comprises an elongated heat exchanger tube 11, the ends of which are attached to two ring-like components 12 and 13, respectively. These components also serve as a support for a second concentric tube 14 of slightly larger diameter than the heat exchanger tube 11, which together form an annular space 15 for receiving a heat exchange medium such as water, brine, ammonia or steam. The tube 14 is surrounded by an insulation 16 which is enclosed in a cylindrical outer jacket 17. Furthermore, pipe stubs 18 and 20 are provided, by means of which the heat exchange medium can be introduced into the annular space 15 or withdrawn from it.

An den Bauteilen 12 und 13 sind Abschlußplatten 21 bzw. 22 so befestigt, daß sie mit abdichtender Wirkung an den Enden des Wärmetauscherrohres 11 angreifen. Die beiden Stirnplatten 21 und 22 sind jeweils mit einem Lager 23 bzw. 24 für die Enden 25 und 27 der Schabeklingenwelle 26 versehen.End plates 21 and 22 are fastened to the components 12 and 13 in such a way that they engage the ends of the heat exchanger tube 11 with a sealing effect. The two end plates 21 and 22 are each provided with a bearing 23 and 24 for the ends 25 and 27 of the scraper blade shaft 26.

Die Schabeklingenwelle 26 begrenzt zusammen mit dem Wärmetauscherrohr 11 eine ringförmige Kammer 28. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß diese Kammer eine variierende Breite besitzt und seine Breite im unteren Teil von Fig. 2 nur etwa halb so groß ist wie im oberen Teil von Fig. 2. Dies beruht darauf, daß die Schabeklingenwelle 26 gegenüber dem Wärmetauscherrohr 11 exzentrisch gelagert ist.The scraper blade shaft 26 delimits together with the heat exchanger tube 11, an annular chamber 28. From Fig. 2 it can be seen that this chamber is a has varying width and its width in the lower part of FIG. 2 is only approximately is half as large as in the upper part of Fig. 2. This is due to the fact that the scraper blade shaft 26 is mounted eccentrically with respect to the heat exchanger tube 11.

Der dickere Mittelabschnitt der Schabeklingenwelle 26 trägt mehrere kippbar gelagerte Schabeklingen 30. Die Anordnung zum Unterstützen dieser Schabeklingen bei der bevorzugten Ausbildungsform ist am besten aus Fig. 3 zu ersehen. Die Hinterkante jeder Schabeklinge 30 besitzt mehrere Ausschnitte 31 zum Aufnehmen von an der Schabeklingenwelle 26 befestigten Stiften oder Bolzen 32. Letztere sind, wie bei 33 angedeutet, ebenfalls mit Ausschnitten bzw. Einkerbungen versehen, um radiale Bewegungen der Hinterkanten der Schabeklingen 30 zu verhindern. Gemäß Fig. 3 können die Schabeklingen somit ungehindert Schwenkbewegungen längs des Kreisbogens 34 ausführen. Um die Schabeklingen in ihrer Lage zu halten, sind mehrere Stifte 35 vorgesehen, die durch Schlitze 36 in den Schabeklingen hindurchragen. Diese Stifte 35 sind ebenso wie die Stifte 32 vorzugsweise in die Schabeklingenwelle 26 eingeschraubt, so daß man sie entfernen kann, wenn es erforderlich wird, Schabeklingen oder Stifte auszutauschen. Die Vorderkanten 37 der Schabeklingen 30 sind in der aus Fig.3 ersichtlichen Weise abgeschrägt, so daß eine schneidenähnliche Kante entsteht, mittels deren die Innenfläche des Wärmetauscherrohres 11 abgeschabt werden kann, um sie von dem dem Wärmeaustausch ausgesetzten Material zu befreien. Die in Fig. 2 und 3 durch die Pfeile 38 angedeutete Drehrichtung der Schabeklingenwelle 26 ist so gewählt, daß sich die scharfen Kanten der Schabeklingen kontinuierlich in Richtung der Pfeile 38 bewegen.The thicker central portion of the scraper blade shaft 26 carries several tiltably mounted scraper blades 30. The arrangement for supporting these scraper blades in the preferred embodiment is best seen in FIG. The trailing edge each scraper blade 30 has a plurality of cutouts 31 for receiving on the scraper blade shaft 26 attached pins or bolts 32. The latter are, as indicated at 33, also provided with cutouts or notches to allow radial movements of the trailing edges the scraper blades 30 to prevent. According to FIG. 3, the scraper blades can thus Carry out pivoting movements along the circular arc 34 without hindrance. To the scraper blades to hold in place, a plurality of pins 35 are provided through slots 36 protrude in the scraper blades. These pins 35 are the same as the pins 32 preferably screwed into scraper blade shaft 26 for removal can, if necessary, replace scraper blades or pens. The leading edges 37 of the scraper blades 30 are in the manner shown in Fig.3 beveled, so that a blade-like edge is created, by means of which the inner surface of the heat exchanger tube 11 can be scraped to remove it from the heat exchange to free exposed material. The indicated in FIGS. 2 and 3 by the arrows 38 The direction of rotation of the scraper blade shaft 26 is chosen so that the sharp edges move the scraper blades continuously in the direction of arrows 38.

Die auftretenden Fliehkräfte und der Widerstand des zu behandelnden Materials bewirken, daß die zugeschärften Kanten 37 der Schabeklingen 30 ständig in Berührung mit der Innenfläche des Wärmeübertragerrohres 11 gehalten werden, und infolge der exzentrischen Anordnung der Schabeklingenwelle 26 gegenüber dem Wärmeübertragungsrohr 11 bewegen sich die Enden 37 der Schabeklingen gegenüber der Umfangsfläche der Schabeklingenwelle 26 ständig nach innen und nach außen. In Fig. 2 erkennt man, d'aß sich die Kante der untersten Schabeklinge in unmittelbarer Nähe der Außenfläche der Schabeklingenwelle 26 befindet, während die oberste Schabeklinge 30 gegenüber der Außenfläche der Schabeklingenwelle erheblich divergiert.The occurring centrifugal forces and the resistance of the to be treated Material cause the sharpened edges 37 of the scraper blades 30 continuously be held in contact with the inner surface of the heat exchanger tube 11, and due to the eccentric arrangement of the scraper blade shaft 26 with respect to the heat transfer tube 11 move the ends 37 of the scraper blades with respect to the peripheral surface of the scraper blade shaft 26 constantly inwards and outwards. In Fig. 2 it can be seen that the edge is the lowest scraper blade in the immediate vicinity of the outer surface of the scraper blade shaft 26, while the uppermost scraper blade 30 is opposite the outer surface of the scraper blade shaft diverges considerably.

Die Öffnungen 40 bzw. 41 in den Abschlußplatten 21 bzw. 22 ermöglichen es, die zu behandelnde Masse kontinuierlich in die Ringkammer 28 einzuleiten und es wieder aus ihm abzuziehen. Vorzugsweise wird die Öffnung 40 als Einlaß und die Öffnung 41 als Aüslaß verwendet, so d'aß man die Kammer 28 leicht entleeren kann; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Da es gewöhnlich erwünscht ist, die Vorrichtung unter einem Überdruck zu betreiben, ist eine hier nicht gezeigte Pumpe vorgesehen, mittels deren das zu behandelnde Material kontinuierlich zu dem Einlaß 40 gefördert wird.The openings 40 and 41 in the end plates 21 and 22 enable the mass to be treated to be continuously introduced into the annular chamber 28 and withdrawn from it again. Preferably, port 40 is used as an inlet and port 41 is used as an outlet so that chamber 28 can be easily emptied; however, this is not absolutely necessary. Since it is usually desired to operate the device under an overpressure, a pump, not shown here, is provided, by means of which the material to be treated is continuously conveyed to the inlet 40.

Vorzugsweise sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Reihen von Schabeklingen jeweils um 90° gegeneinander versetzt, und gemäß Fig. 1 sind keine lückenlosen Reihen von Schabeklingen vorhanden, sondern zwischen den einzelnen Schabeklingen einer Reihe sind Abstände vorhanden, die etwas kleiner sind als die Länge einer Klinge. Ferner sind diejenigen Schaheklingen, welche zu Reihen von Klingen gehören, die gegenüber den benachbarten Reihen jeweils um 90° versetzt sind, so angeordnet, daß sie die Schabeklingen der benachbarten Reihen überlappen. Es besteht somit Gewähr dafür, daß die Schabeklingen 30 an der gesamten Innenfläche des Wärmetauscherrohres 11 mit einer Schabwirkung angreifen, obwohl zwischen den einander benachbarten Schabeklingen ein und derselben Reihe Lücken vorhanden sind. Bei der Drehbewegung der Schabeklingenwelle 26 wirkt jede der Schabeklingen 30 ähnlich wie ein Pflug und schiebt das Material vor sich her. Das Material setzt seinerseits der Wirkung der einzelnen Schabeklingen einen Widerstand entgegen, und es neigt dazu, aufzureißen, so daß sich Teile des Materials an beiden Seiten jeder Schabeklinge vorbeibewegen, um danach von der Vorderseite der nächstfolgenden Schabeklinge erfaßt zu werden, woraufhin sich der Vorgang wiederholt. Dieses ständige Unterteilen der Masse, das noch durch die schwingenden Bewegungen der Schabeklingen verstärkt wird, führt erfahrungsgemäß nicht nur zu einer sehr intensiven Durchmischung, sondern auch zu einer Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der Wärmeübertragung. Die Vorteile der Erfindung kommen besonders eindrucksvoll bei der Verwendung von sich überlappenden Schabeklingen zur Geltung, die in der beschriebenen Weise gegeneinander gestaffelt angeordnet sind; in manchen Fällen jedoch, in denen keine besonders starke Mischwirkung erforderlich ist, kann es erwünscht sein, Reihen von Schabeklingen vorzusehen, die sich lückenlos über die ganze Länge der Schabeklingenwelle 26 erstrecken. Winkelabstände von 90° zwischen den Reihen von Schabeklingen werden bei Aggregaten mit kleineren Abmessungen bevorzugt, und zwar bis zu einem Durchmesser des Wärmetauscherrohres 11 von etwa 200 mm, während es bei größeren Aggregaten vorgezogen wird, eine größere Zahl von Schabeklingenreihen vorzu-_ sehen, die in kleineren Winkelabständen angeordnet sind; bei einer Vorrichtung, deren Wärmetauscherrohr einen Durchmesser von etwa 600 mm besitzt, ist es z. B. zweckmäßig, zwölf Schabeklingenreihen in Winkelabständen von je 30° vorzusehen, um die Drehzahl der Schabeklingenwelle niedrig zu halten.As can be seen from FIG. 2, the rows of scraper blades are preferably offset from one another by 90 °, and according to FIG the length of a blade. Furthermore, those sheep blades which belong to rows of blades which are offset by 90 ° with respect to the adjacent rows are arranged in such a way that they overlap the scraper blades of the adjacent rows. There is thus assurance that the scraper blades 30 engage the entire inner surface of the heat exchanger tube 11 with a scraping action, even though one and the same row there are gaps between adjacent scraper blades. As the scraper blade shaft 26 rotates, each of the scraper blades 30 acts like a plow and pushes the material in front of it. The material in turn opposes the action of the individual scraper blades and it tends to tear open, so that parts of the material move past both sides of each scraper blade to be grasped by the front of the next scraper blade, whereupon the process is repeated . This constant subdivision of the mass, which is reinforced by the oscillating movements of the scraper blades, not only leads to a very intensive mixing, but also to an increase in the overall efficiency of the heat transfer. The advantages of the invention come into their own particularly impressively when using overlapping scraper blades which are staggered in relation to one another in the manner described; in some cases, however, in which a particularly strong mixing action is not required, it may be desirable to provide rows of scraper blades which extend without gaps over the entire length of the scraper blade shaft 26. Angular distances of 90 ° between the rows of scraper blades are preferred for units with smaller dimensions, namely up to a diameter of the heat exchanger tube 11 of about 200 mm, while for larger units it is preferred to provide a larger number of scraper blade rows that are arranged at smaller angular intervals; in a device whose heat exchanger tube has a diameter of about 600 mm, it is z. B. useful to provide twelve scraper blade rows at angular intervals of 30 ° to keep the speed of the scraper blade shaft low.

Es hat sich gezeigt, d'aß die Schabeklingen eine verhältnismäßig geringe Länge aufweisen und vorzugsweise nicht länger sein sollen als der Durchmesser des Wärmetauscherrohres, wenn man bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die günstigsten Ergebnisse erzielen will. Beispielsweise zeigt es sich bei einem Wärmetauscher nach Fig. 1 bis 3, bei welcher das Wärmetauscherrohr 11 einen Durchmesser von etwa 150 mm und eine Länge von etwa 1200 mm besitzt, daß sich optimale Ergebnisse einztellen, wenn die Länge der einzelnen Schabeklingen etwa 140 mm beträgt. Bei kürzeren Schabeklingen mit einer Länge von etwa 70 mm waren die Ergebnisse bezüglich des Wärmeüberganges nahezu ebensogut, doch erwiesen sich längere Schabeklingen, z. B. solche mit einer Länge von etwa 270 mm, entschieden als weniger günstig.It has been shown that the scraper blades are relatively small Have length and should preferably not be longer than the diameter of the Heat exchanger tube, if one of the cheapest in the device according to the invention Wants to achieve results. For example, it shows up in a heat exchanger 1 to 3, in which the heat exchanger tube 11 has a diameter of approximately 150 mm and a length of about 1200 mm, that optimal results can be achieved, when the length of the individual scraper blades is about 140 mm. With shorter scraper blades with a length of about 70 mm, the results were in terms of heat transfer almost as good, but longer scraper blades, e.g. B. those with a Length of about 270mm, decidedly less affordable.

Ferner hat es sich gezeigt, daß das durch die Lage der Lager 23 und 24 bestimmte Ausmaß der Exzentrizität der Ringkammer 28 einen kritischen Faktor darstellt und daß diese Exzentrizität dann, wenn die Vorteile der Erfindung vollständig ausgenutzt werden sollen, derart sein muß, d'aß der Abstand zwischen der Schabeklingenwelle und der Innenfläche des Wärmetauscherrohres 11 im Bereich des größten gegenseitigen Abstandes etwa zwei- bis dreimal so groß sein muß wie die entsprechende Abmessung im Bereich des kleinsten Abstandes. Vorteilhafte Ergebnisse lassen sich allerdings mit einem Verhältnis bis herab zu 1,5: 1 und bis hinauf zu 5 : 1 erzielen.Furthermore, it has been found that the degree of eccentricity of the annular chamber 28 determined by the position of the bearings 23 and 24 is a critical factor and that this eccentricity must be such if the advantages of the invention are to be fully exploited the distance between the scraper blade shaft and the inner surface of the heat exchanger tube 11 in the region of the greatest mutual distance must be approximately two to three times as large as the corresponding dimension in the region of the smallest distance. Advantageous results can, however, be achieved with a ratio down to 1.5: 1 and up to 5: 1.

Wenn die Exzentrizität unter der vorstehend angegebenen Untergrenze liegt, wird das Mitnehmen der Masse durch die Schabeklingenwelle offenbar nicht in einem ausreichenden Maße verhindert, und die Schabeklingen werden nicht so stark hin- und hergeschwenkt, daß als Begleiterscheinung eine Knetwirkung ausgeübt wird.When the eccentricity is below the lower limit specified above is, the taking of the mass by the scraper blade shaft is apparently not prevented to a sufficient extent, and the scraper blades do not become as strong swung back and forth that a kneading effect is exerted as a concomitant phenomenon.

Das zu behandelnde Material wird kontinuierlich über den Einlaßstutzen 40 in die Ringkammer 28 hineingepumpt und verläßt diese den Ringraum über den Auslaßstutzen 41. Infolge der intensiven mechanischen Mischwirkung ist der in der Vorrichtung auftretende Druckabfall gewöhnlich ziemlich gering, doch wird es vorgezogen, mit- relativ hohen Einlaßdrücken im Bereich von etwa 1,4 bis etwa 28 kg/cmz zu arbeiten, um das Auftreten von Kavitation zu verhindern und ein stetiges Durchströmen der Vorrichtung zu gewährleisten. Das Wärmetauschmittel tritt über den Rohrstutzen 18 in die Vorrichtung ein, durchströmt den Raum 15 innerhalb des Mantels 14 und verläßt die Vorrichtung über den Austrittsstutzen 20. Gegebenenfalls können in dem von dem Mantel umschlossenen Raum 15 geeignete Umlenkmittel od. dgl. vorgesehen sein, um das Strömen desWärmetauschmittels zu beeinflussen. Bei kleineren Aggregaten mit einem Durchmesser bis, zu etwa 250 mm läuft die Schabeklingenwelle 26 mit einer Geschwindigkeit von zwischen etwa 50 und etwa 100 Umdrehungen in der Minute in der Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles 38 um; ein hier nicht gezeigter Motor treibt die Welle über ihre Verlängerung 25 an. Bei großen Aggregaten mit zahlreichen Reihen von Schabeklingen kann man mit niedrigeren Drehzahlen arbeiten.The material to be treated is continuously pumped into the annular chamber 28 via the inlet port 40 and leaves the annular space via the outlet port 41. Due to the intensive mechanical mixing action, the pressure drop occurring in the device is usually quite small, but it is preferred to be relatively high To work inlet pressures in the range of about 1.4 to about 28 kg / cmz in order to prevent the occurrence of cavitation and to ensure a steady flow through the device. The heat exchange medium enters the device via the pipe socket 18, flows through the space 15 within the jacket 14 and leaves the device via the outlet connection 20 To influence flows of the heat exchange medium. In the case of smaller units with a diameter of up to about 250 mm, the scraper blade shaft 26 rotates at a speed of between about 50 and about 100 revolutions per minute in the direction of the arrow 38 shown in FIG. 2; a motor not shown here drives the shaft via its extension 25. In the case of large units with numerous rows of scraper blades, you can work at lower speeds.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Anordnung zum Unterstützen der Schabeklingen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Schabeklingen nicht durch aus der Schabeklingenwelle herausragende Stifte gehalten, sondern die Hinterkanten 50 der Schabeklingen 51. werden von V-förmigen Schlitzen 52 in der Außenfläche der Schabeklingenwelle 53 selbst aufgenommen. Die Schabeklingen 51 sind somit gegenüber der Schabeklingenwelle 53 schwenkbar, und sie arbeiten weitgehend in der gleichen Weise wie die Schabeklingen 30 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3. Um die Klingen 51 in den Schlitzen 52 festzuhalten, sind herausnehmbare Stifte 54 vorgesehen, die durch Schlitze 56 in den Schabeklingen hindurch ragen und ebenso wirken wie die Stifte 35, die bei der Anordnung nach Fig. 3 in die Schlitze 36 eingreifen. Wie bei dem weiter oben beschriebenen bevorzugt en Ausführungsbeispiel sind die Schabeklingen vorzugsweise gestaffelt angeordnet. Die Ausbildungsform nach Fig.4 erweist sich besonders dann als zweckmäßig, wenn eine verhältnismäßig große Exzentrizität gewünscht wird, und durch die Unterbringung des größeren Teiles jeder Schabeklinge innerhalb der Umfangsfläche der Schabeklingenwelle 53 ist es möglich, die Welle so anzuordnen, daß sich ihre Umfangsfläche an der engsten Stelle des Ringraumes in einem sehr geringen Abstand von der Innenfläche des Wärmeübertragerrohres 11 befindet. Wie bereits erwähnt, verhindert das Engerwerden des Durchtrittsquerschnitts in dieser Zone des geringsten Abstandes, daß das zu behandelnde Material von der Schabeklingenwelle mitgenommen wird.Figure 4 shows a modified arrangement for supporting the scraper blades. In this embodiment, the scraper blades do not come out of the scraper blade shaft protruding pins held, but the trailing edges 50 of the scraper blades 51. are formed by V-shaped slots 52 in the outer surface of the scraper blade shaft 53 recorded himself. The scraper blades 51 are thus opposite to the scraper blade shaft 53 pivotable, and they work in much the same way as the scraper blades 30 in the embodiment of FIGS. 1 to 3. To the blades 51 in the slots 52, removable pins 54 are provided through slots 56 in the scraper blades protrude through and act just like the pins 35 that at 3 engage in the slots 36. Like the one above The preferred embodiment described, the scraper blades are preferably staggered. The embodiment according to Figure 4 is particularly evident then as useful when a relatively large eccentricity is desired, and by accommodating the greater part of each scraper blade within the peripheral surface The scraper blade shaft 53, it is possible to arrange the shaft so that their Circumferential surface at the narrowest point of the annular space at a very small distance from the inner surface of the heat exchanger tube 11 is located. As already mentioned, prevents the passage cross-section from becoming narrower in this zone of the smallest Distance that the material to be treated is taken along by the scraper blade shaft will.

In Fig. 5 und 6 ist eine andere Anordnung der Schabeklingen dargestellt. In diesem Falle sind die Schabeklingen 61 nicht flach, sondern sie sind in der Nähe ihrer Vorderkante unter einem kleinen Winkel abgebogen, um den Winkel zu verkleinern, unter dem die Vorderkante 62 der Klinge an der Wandung des Wärmetauscherrohres 11 angreift. Diese Ausbildungsform erweist sich in manchen Fällen als zweckmäßig, wenn der Angriffswinkel der Klingenschneide anderenfalls so groß sein würde, daß die Gefahr besteht, daß sich die Schneide in die Wandung des Wärmetauscherrohres eingräbt. Außerdem ist in Fig. 5 und 6 eine etwas andere Art der Anbringung der Schabeklingen vorgesehen. Die Hinterkanten der Schabeklingen sind mit Wülsten 63 versehen, die von abgerundeten Aussparungen 64 in den Befestigungsbolzen 65 aufgenommen werden. In eine hier nicht gezeigte seichte Nut des Wulstes 63 greift eine Halteschraube 66 ein, die Bewegungen der Schabeklinge 61 in Richtung ihrer Längsachse gegenüber den Befestigungsbolzen 65 verhindert. Diese gebogene Klingenfortn. kann auch bei den beschriebenen Anordnungen nach Fig. 3 und 5 verwendet werden, wenn mit kleineren Angriffswinkeln der Schabeklingen gearbeitet werden soll.In Figs. 5 and 6, another arrangement of the scraper blades is shown. In this case, the scraper blades 61 are not flat, but they are close by their leading edge bent at a small angle to reduce the angle, below which the front edge 62 of the blade on the wall of the heat exchanger tube 11 attacks. This form of training proves to be useful in some cases if the angle of attack of the blade edge would otherwise be so large that the There is a risk that the cutting edge digs into the wall of the heat exchanger tube. Also in Figures 5 and 6 there is a slightly different way of attaching the scraper blades intended. The trailing edges of the scraper blades are provided with beads 63 which be received by rounded recesses 64 in the fastening bolt 65. A retaining screw engages in a shallow groove, not shown here, of the bead 63 66 a, the movements of the scraper blade 61 in the direction of its longitudinal axis opposite the fastening bolt 65 prevents. This curved blade fortn. can also with the described arrangements of FIGS. 3 and 5 are used, if with smaller ones Attack angles of the scraper blades should be worked.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmetauschvorrichtung mit einer langgestreckten zylindrischen Kammer, die von Strömungskanälen für ein Wärmetauschmittel umgeben ist und einer innerhalb der Kammer drehbar gelagerten Schabeklingenwelle, auf der in Umfangsrichtung verteilt und in axialer Richtung gegeneinander versetzt und sich überlappend angeordnete Schabeklingen derart beweglich gelagert sind, daß sie bei Drehung der Welle an der Wand der zylindrischen Kammer entlang schaben, dadurch gekennzeichnet, daß die Schabeklingenwelle in der zylindrischen Kammer außermittig angeordnet ist, derart, daß die Wand der zylindrischen Kammer und die Oberfläche der Schabeklingenwelle einen allgemeinen ringförmigen Raum bilden, dessen radiale Abmessungen in Umfangsrichtung variieren. PATENT CLAIMS: 1. Heat exchange device with an elongated cylindrical chamber surrounded by flow channels for a heat exchange medium and a scraper blade shaft rotatably mounted within the chamber on which distributed in the circumferential direction and offset from one another in the axial direction and each other overlapping scraper blades are mounted movably so that they at Rotation of the shaft to scrape along the wall of the cylindrical chamber, thereby characterized in that the scraper blade shaft is eccentric in the cylindrical chamber is arranged such that the wall of the cylindrical chamber and the surface the scraper blade shaft form a general annular space, the radial Dimensions vary in the circumferential direction. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität der Schabeklingenwelle in bezug auf die Längsachse der Kammer so groß ist, daß die Breite des ringförmigen Raumes in der Zone maximaler Breite mindestens eineinhalbmal so groß ist wie in der Zone minimaler Breite. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 589 350.2. Apparatus according to claim 1, characterized characterized in that the eccentricity of the scraper blade shaft with respect to the longitudinal axis the chamber is so large that the width of the annular space in the zone is maximal Width is at least one and a half times as large as in the minimum width zone. In References considered: U.S. Patent No. 2,589,350.