DE3128497A1 - "waermeaustauscher" - Google Patents

"waermeaustauscher"

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Karl-Heinz 3212 Gronau Funke
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/003—Multiple wall conduits, e.g. for leak detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3227—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators for radiators

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Description

Wärmeaustauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei solchen bekannten Rohrbündel-Wärmeaustauschern sind die beiden wärmeaustauschenden Medien durch die Rohrwandungen der Wärmeübertragungsrohre getrennt, so daß ein Mischen der Medien unter normalen Voraussetzungen nicht möglich ist. Im Falle eines Durchbruches eines der Wärmeübertragungsrohre, beispielsweise durch Korrosion, gelangt das druckhöhere Medium, in den Kreislauf des anderen Mediums, was katastrophale Folgen haben kann.'So kann beispielsweise Öl ins Kühlwasser gelangen, was zur ümweltverschmutzuny führt; es kann aber auch umgekehrt Wasser beispielsweise in den Hydraulik- oder Schmierölkreislauf gelangen, was zur Störung oder Beschädigung der Anlagen oder Maschinen führen kann.
Wärmeaustauscher werden beispielsweise bei der Wärmerückgewinnung eingesetzt. Soweit Brauchwasser erwärmt werden soll, so muß zum Schutz von Mensch und Tier sichergestellt
-5-
sein, daß beim Durchbruch eines Wärmeübertragungsrohres öle. Chemikalien oder andere Stoffe, die die Wärme an das Brauchwasser abgeben sollen, nicht in die Brauchwasserleitung gelangen können.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Falle eines Schadens oder Bruches an einem Wärmeübertragungsrohr das eine Medium nicht in den Kreislauf des anderen Mediums gelangen kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann das normalerweise das Wärmeübertragungsrohrbündel (hier Außenrohrbündel) durchfließende Medium durch das Innenrohrbündel geleitet werden, so daß zwischen diesem Medium und dem den Mantelraum des Wärmeaustauschers durchfließenden Medium das Außenrohrbündel und der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohrbündel liegen. Hierdurch ist die Gefahr vermieden, daß bei einem Durchbruch eines der jetzt sozusagen als "Wärmeübertragungsrohr" dienenden Innenrohre eine Vermischung der beiden Medien erfolgen kann. Der erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeaustauscher ist damit ein echter Sicherheitswärmeaustauscher, der äußerst störungssicher ist und damit vorzüglich z.B. bei der Wärmerückgewinnung zur Brauchwassererwärmung eingesetzt werden kann.
-6-
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Vorteilhafte und zweckmäßige konstruktive Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2, 3, 4 und angegeben.
Zur Verbesserung der Wärmeübertragung ist die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 vorgesehen.
Das gemäß Anspruch 5 vorgesehene Wärmeübertragungsmittel, das insbesondere einen Wärmekontakt zwischen den Innen- und Außenrohren herstellen soll, kann, wie im Anspruch 6 angegeben, flüssig, pulver- oder granulatförmig sein oder eine Mischung daraus.
Die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 dient dazu, Schäden durch zu starke Ausdehnung des Wärmeübertragungsmittels zu vermeiden.
Infolge eines Durchbruches eines Wärmeübertragungsrohres (eines Innenrohres) hervorgerufene Druckerhöhung in dem das Wärmeübertragungsmittel enthaltenden Raum kann durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 1o als Defekt ermittelt werden.
Die Erfindung soll nun anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeaustauscher 2, der zwei feste
Rohrböden-4, 6 und einen dazwischen angeordneten, mit den Rohrböden fest verbundenen Mantel 8 aufweist. Zwischen den Rohrboden ist ein erstes Rohrbündel angeordnet, von dem ein Rohr 1o dargestellt ist. Das erste Rohrbündel ist von im Mantelraum 11 des Wärmeaustauschers angeordneten Umlenkblechen umgeben.
Die Rohre 1o münden beidseitig in Kammern 12 und 14.
Innerhalb des ersten Rohrbündels ist ein zweites Rohrbündel angeordnet, dergestalt, daß in jedem Rohr 1o des ersten Rohrbündels ein Innenrohr 16 des zweiten Rohrbündels angeordnet ist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres 1o, so daß sich die Außenwand des Innenrohres nicht mit der Innenwand des äußeren Rohres 1o berührt.
Das Innenrohr-Rohrbündel ist beidseitig ebenfalls in Rohrböden 18 und 2o angeordnet, wobei die Rohrboden 4 bzw. 6 der äußeren Rohre 1o und die Rohrböden 18 bzw. 2o der inneren Rohre 16 die Kammern 12 bzw. 14 begrenzen. Die Kammern 12 und 14 stehen mit den ringförmigen Zwischenräumen 22 zwischen den Rohren 1o und 16 in Verbindung.
Die Zwischenräume 22 und die Kammern 12 und 14 sind mit einem Wärmeübertragungsmittel gefüllt, das flüssig, pulver- oder granulatförmig oder eine Mischung daraus sein kann.
Die inneren Rohre 16 münden beidseitig in Kammern 24 und 26. Die Kammer 26 ist als Umlenkkammer ausgebildet,
unä die Kammer 24 ist aufgeteilt in eine Einlaß- und Auslaßkammer mit entsprechendem Einlaß- und Auslaßstutzen. Die Ausbildung kann aber auch so sein, daß die Kammer 24 eine Einlaßkammer ist mit einem Einlaßstutzen 28 und die Kammer 26 die Auslaßkammer mit einem Auslaßstutzen (nicht dargestellt).
Der Mantelraum 11 wird über Ein- und Auslaßstutzen 27 und 29 von einem ersten Medium durchflossen, während die Rohre 16 des zweiten Rohrbündels von einem zweiten Medium durchflossen werden. Beim Einsatz zur Wärmerückgewinnung, beispielsweise zur Erwärmung von Brauchwasser, durchströmt das Brauchwasser das zweite Rohrbündel 16, während das wärmeabgebende Medium, beispielsweise heißes Kompressoröl, den Mantelraum Π durchfließt. Bei anderen Medien ist es auch möglich, das wärmeabgebende Medium durch das Rohrbündel 16 fließen zu lassen.
Um der Ausdehnung des Wärmeübertragungsmittels im Zwischenraum 22 und den Kammern 12 und 14 Rechnung zu tragen, weist die eine Kammer, hier die Kammer 14, einen Anschlußstutzen 3o für ein Ausdehnungsgefäß 32 auf. Ferner ist an eine Kammer, hier an die Kammer 12, ein Drucksensor 34 angeschlossen. Dieser dient dazu, im Falle eines Durchbruchs eines der inneren Wärmeübertragungsrohre 16 die entstehende Druckerhöhung in dem mit dem Wärmeübertragungsmittel gefüllten Raum als Defekt anzuzeigen und dann die Anlage abzuschalten.
— 9 —
Da das Wärmeübertragungsmittel in der Regel einen schlechteren Wärmedurchgangswert hat als das für die Wärmeaustauscherrohre verwendete Material, ist der Abstand zwischen den inneren Rohren 16 des Innenrohrbündels und den äußeren Rohren Io des Außenrohrbündels möglichst klein zu halten.
Jo-.
rseit
L θ e r s e i t e

Claims (9)

Patentansprüche
1.) Wärmeaustauscher mit einem Wärmeübertragungsrohrbündel, das beabstandet von einem Mantel umgeben ist, mit Umlenkblechen versehen und in seitlichen Rohrboden abgedichtet angeordnet ist, die mit dem Mantel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wärmeübertragungsrohren (1o) des Rohrbündels Innenrohre (16) eines weiteren vom Rohrbündel (1o) getrennten Rohrbündels angeordnet sind, die in seitlichen Rohrboden (18, 2o) abgedichtet angeordnet sind und wärmemäßig in Wirkverbindung mit den Rohren (1o) stehen.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1", dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrboden (4, 6) des Außenrohrbündels (1o) und die Rohrboden (18, 2o) des Innenrohrbündels (16) Kammern (12, 14) begrenzen.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Innenrohre (16) kleiner ist als der Innendurchmesser der Außenrohre (1o) und daß die Außenwandung des Innenrohres mit geringem Abstand zu der
Dr.K./H.
-2-
Innenwandung der Außenrohre angeordnet ist.
4. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Innenrohren
(16) und den Außenrohren (1o) gebildete Zwischenraum (22) mit den Kammern (12, 14) in Verbindung steht.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (22) und die Kammern (12, 14) mit einem Wärmeübertragungsmittel gefüllt sind.
6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsmittel flüssig, pulver- oder granulatförmig oder eine Mischung daraus ist.
7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (16) in Kammern (24, 26) münden.
8. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (16) und die zugeordneten Kammern (24, 26) von einem ersten Medium und der die Außenrohre (1o) umgebende Mantelraum (11) von einem zweiten Medium durchflossen wird.
9. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kammern (12, 14) ein
-J-
Ausdehnungsgefäß (J2) angescJilossen ist.
1o. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2, 4, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kammern (12, 14) ein Drucksensor (34) angeschlossen ist.
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