DE3143088A1 - Waermeaustauscher aus flexiblen waermeaustauscherelementen - Google Patents

Waermeaustauscher aus flexiblen waermeaustauscherelementen

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DE3143088A1
DE3143088A1 DE19813143088 DE3143088A DE3143088A1 DE 3143088 A1 DE3143088 A1 DE 3143088A1 DE 19813143088 DE19813143088 DE 19813143088 DE 3143088 A DE3143088 A DE 3143088A DE 3143088 A1 DE3143088 A1 DE 3143088A1
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Germany
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heat exchanger
elements
exchanger elements
end plates
housing
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Withdrawn
Application number
DE19813143088
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English (en)
Inventor
Dieter Dipl.-Wirtsch.-Ing. 6232 Bad Soden Disselbeck
Wolfgang 6232 Bad Soden Schmidt
Alois 6000 Frankfurt Skubella
Michael Dr. 6233 Kelkheim Ulrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/04Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/162Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using bonding or sealing substances, e.g. adhesives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Wärmeaustauscher aus flexiblen Wärmeaustauscherelementen
  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von flexiblen Wärmeaustauscherelementen mit Zu- und Abführvorrichtungen für Wärmeaustauschermedien und mit Spannvorrichtungen für die Wärmeaustauscherelemente.
  • Bekannt sind Wärmeaustauscher aus metallischen Werkstoffen, die aus einem oft zylinderförmigen Gehäuse mit zwei Stirnplatten bestehen, zwischen welchen rohr- oder plattenförmige Wärmeaustauscherelemente befestigt sind. Die Zu- und Ableitung der Wärmeaustauschermedien erfolgt von den Stirnseiten für das eine Medium und durch Zu- und Ableitungen an den Seiten des meist rohrförmigen Gehäuses für das andere Wärmeaustauschermedium. Bei dieser Sorte Wärmeaustauscher erheben sich keine Probleme mit dem Spannen der einzelnen Wärmeaustauscherelemente, weil sie durch die metallischen Werkstoffe natürliche Festigkeit besitzen.
  • Bekannt sind auch flexible Wärmeaustauscherelemente, die aus einem beidseitig beschichteten Abstandhaltergewebe und Zu- und Ableitungen für das Wärmeaustauschermedium bestehen (DE-OS 2 714 901). Diese haben für bestimmte Anwendungsgebiete hervorragende Eigenschaften, insbesondere ist ihre Biegsamkeit für viele Verwendungszwecke von großem Vorteil. Wenn sie jedoch zu größeren Einheiten zusammengefaßt werden sollen, in welchen eine Vielzahl von ihnen mehr oder weniger parallel zueinander in einem Gehäuse liegen, so erhebt sich das Problem, sie ohne Behinderung des durchfließenden Wärmeaustauschermediums in gespanntem Zustand zu halten. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn auch das Gehäuse des Wärmeaustauschers nicht aus Metall, sondern aus Kunststoff besteht.
  • Die Erfindung hat dieses Problem bei einem Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Wärmeaustauscherelemente an ihren beiden Enden in Schlitze in jeweils einer gemeinsamen Stirnplatte des Wärmeaustauschers geklebt sind, und daß sie mit Hilfe der Stirnplatten gehalten werden.
  • Bevorzugt werden die beiden Stirnplatten durch zwischen ihnen nach außen drückende Vorrichtungen gespannt gehalten.
  • Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher und seine Funktionsweise werden am besten anhand der Figuren 1 und 2 erklärt.
  • Figur 3 zeigt einen Teil der cpannvorrichtung für die Wärmeaustauscherelemente.
  • In den Figuren bedeuten: 1 Gehäuse, 2,2' Flansch, 3, 3' Stirnplatte, 4 Abstützvorrichtung, 5 Wärmeaustauscherelement, 6 Zuführstutzen, 7 Abführstutzen, 8 Zuführstutzen, 9 Abführstutzen, 10, 10' Dichtungen, 11, 11' O-Ringe,12,12' Schlitze, 13, 13' Deckel, 14 Zwischenraum, 15 Zwischenraum, 16, 16' äußerer Stützring, 17, 17' innerer Stützring, 18, 18' äußerer Führungsbolzen, 19, 19' innerer Führungsbolzen, 20 geteilter Aufhängering, 21 Spiraldruckfedern, 22 Streckzone, 23 Druckmuttern, 24, 24' VerschluB- bzw. Streckschrauben, 25, 25' Verschlußmuttern.
  • Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher, und zwar in Richtung I , I von Figur 2, Figur 2 gibt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher entlang II , II von Figur 1 wieder, Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher, und zwar in Richtung III -III von Figur 4. Figur 4 gibt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher entlang IV -IV von Figur 3 wieder.
  • Gehäuse 1 kann aus metallischen Werkstoffen bestehen, bevorzugt wird es aber aus Kunststoff gefertigt sein.
  • Es ist entweder rohrförmig oder von rechteckigem Querschnitt. Am Ende des meist rohrförmigen Gehäuses 1 sind die Flansche 2 angebracht, die gemeinsam mit Deckel 13 und 13', äußeren Stützringen 16 und 16', inneren Stützringen 17, 17', Dichtungen 10, Verschlußschrauben 24 und Verschlußmuttern 25 für einen dichten Verschluß des Wärmeaustauschers sorgen.
  • Von Stirnplatte 3 zu Stirnplatte 3' erstrecken sich die Wärmeaustauscherelemente 5, welche in Schlitzen 12 der Stirnplatten 3 und 3' befestigt sind. Das Befestigen erfolgt durch Verkleben oder Verschweißen der mit Kunststoff beschichteten Wärmeaustauscherelemente 5 mit dem Wandmaterial der Schlitze 12 in den Stirnplatten 3 und 3'. Bevorzugt besteht das Beschichtungsmaterial der Wärmeaustauscherelemente 5 und das Material der Stirnplatten 3 und 3' aus demselben Kunststoff, so daß hervorragende Haftungen zwischen Wärmeaustauscherelementen und Stirnplatte erzielt werden.
  • Zwischen die Stirnplatten 3 und 3' werden die Abstützvorrichtungen 4 eingebracht. Auch sie können vorteilhaft wieder aus demselben Kunststoffmaterial wie Gehäuse 1, Stirnplatten 3 und 3' und die Beschichtung der Wärmeaustauscherelemente 5 bestehen. Der Zwischenraum zwischen Stirnplatten 3 und 3' sowie Gehäuse 1 muß ebenfalls durch Dichtungen abgedichtet werden, bevorzugt sind hier O-Ringe 11, 11'.
  • Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers soll im folgenden an Hand von Figuren 1 und 2 am Wärmeaustausch zwischen zwei Wärmeaustauschermedien im Gegenstrom erklärt werden.
  • Das eine Wärmeaustauschermedium tritt durch den Zuführstutzen 6 zunächstin den Zwischenraum 15 zwischen Deckel 13' und Stirnplatte 3' ein und verteilt sich in diesem Zwischenraum 15. Von diesem aus durchströmt es die Wärmeaustauscherelemente 5 und verläßt diese wieder, um in den Zwischenraum 14 zwischen Stirnplatte 3 und Deckel 13 einzutreten,welchen es in Richtung Abführstutzen 7 verläßt. Durch Abführstutzen 7 verläßt es ebenfalls den Wärmeaustauscher. Im Gegenstrom zu diesem Wärmeaustauschermedium fließt ein zweites. Es tritt in den Wärmeaustauscher durch den Zuführstutzen 8 ein, umspült innerhalb des Gehäuses 1 die Wärmeaustauscherelemente 5 von außen, tauscht mit dem ersten Wärmeaustauschermedium Wärme aus und verläßt das Gehäuse 1 wieder durch den Abführstutzen 9. Durch den besonders vorteilhaften Aufbau der Wärmeaustauscherelemente 5, welche vollflächig durchströmte, beidseitig beschichtete Doppelgewebe mit Abstandhalterfäden sind, findet ein intensiver Wärmeaustausch zwischen beiden Wärmeaustauschermedien statt. Die Abstützvorrichtungen 4 bewirken, daß die Wärmeaustauscherelemente 5 stets gut gespannt sind und sich nicht berühren, wodurch der Wärmeübergang verschlechtert würde.
  • Figur 2 zeigt, daß beispielsweise bei einem rohrförmigen Wärmeaustauscher die Abstützvorrichtung 4 gleichzeitig zum Ausfüllen vorhandener Toträume dienen kann.
  • Das die Wärmeaustauscherelemente umschließende Gehäuse 1 kann je nach mechanischer und chemischer Belastung aus unlegiertem Stahl, aus technischem Stahl, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Polytetrafluorethylen oder ähnlichen Kunststoffen bestehen.
  • Das Gewebe der Wärmeaustauscherelemente 5 besteht je nach Anforderungen an seine Eigenschaften aus Polyestern, Polyamiden, Polytetrafluorethylen, Glas oder ähnlichen Fadenmaterialien; vorzugsweise aus Monophilen dieser Materialien. Die Beschichtung dieser Doppelgewebe mit Abstandhalterfäden besteht aus Kunststoffen oder Gummi.
  • Ebenso wie das Gehäuse 1 ist üblicherweise auch Stirnplatte 3 und Stirnplatte 3' aus Kunststoffen gefertigt. Stirnplatten 3 und 3' bestehen entweder aus einem einzigen Stück oder aus mehreren Teilen. Wenn sie aus mehreren Teilen bestehen, muß für starre Verbindung dieser einzelnen Teile gesorgt werden.
  • Im folgenden werden zunächst noch Figuren 3 und 4 näher erläutert.
  • Zwischen die Stirnplatten 3 und 3' werden die Abstützvorrichtungen 4 und 4' eingebracht. Sie werden durch die inneren Führungsbolzen 19, 19' gehalten. Da sich die Wärmeaustauscherelemente 5 bei erhöhter Mediums temperatur der Länge nach ausdehnen, muß der Stützkäfig, bestehend aus Stirnplatten 3, 3' und Abstützvorrichtungen 4 und 4', flexibel gestaltet werden. Dies wurde bei der vorliegenden Erfindung derart gelöst, daß die Stirnplatte 3 durch den geteilten Aufhängering 20 am Gehäuse 1 befestigt wird.
  • Die Ausdehnung der Wärmeaustauscherelemente 5 wird dann durch ein Senken der Stirnplatte 3' durch ihr eigenes Gewicht ausgeglichen. Durch die inneren Führungsbolzen 19, 19' sowie die äußeren Führungsbolzen 18, 18' werden dann die Stirnplatten 3 und 3' sowie die Abstützvorrichtungen 4 in ihrer ursprünglichen Lage gehalten.
  • Figur 5 zeigt ein Beispiel für eine äußere Spannvorrichtung für die Wärmeaustauscherelemente 5.Figur 5 gibt nur den unteren Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder, der obere, nicht dargestellte Teil ist identisch mit dem nach Fig. 3. Der Stützkäfig, bestehend aus Stirnplatten 3, 3' und Abstützvorrichtungen 4 für die Wärmeaustauscherelemente ist wiederum mit dem geteilten Aufhängering 20 an der Stirnplatte 3 aufgehängt. Der Stützkäfig für die Wärmeaustauscherelemente ist bis auf Stirnplatte 3' wie bei der Innenspannvorrichtung (Figuren 3 und 4) ausgebildet. Die Stirnplatte 3' ist hier als Flanschring ausgebildet.
  • Sie bildet nun mit dem äußeren Stützring 16', Deckel 13' sowie Dichtung 10' den unteren Abschluß des inneren Austauscherraumes. Die dafür verwendeten Verschlußschrauben 24'haben einen verlängerten Schaft. Auf diesem wird der untere Flansch 2' geführt. Durch Einbau von Druckfedern, hier Spiraldruckfedern 21, auf die Schraubenschäfte können das Gehäuse 1 und der Stützkäfig gegeneinander verschoben werden und gleichen somit die Verlängerung der Wärmeaustauscherelemente aus. Dieser Ausgleich kann durch die Druckmuttern 23 nachgestellt werden.
  • Leerseite

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCHE 1. Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von flexiblen Wärmeaustauschereementen mit Zu- und Abführvorrichtungen für Wärmeaustauschermedien und mit Spannvorrichtungen für die Wärmeaustauscherelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherelemente an ihren beiden Enden in Schlitze in jeweils eine gemeinsame Stirnplatte des Wärmeaustauschers geklebt sind, und daß sie mit Hilfe der Stirnplatten gespannt gehalten werden1 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatten durch zwischen Ihnen nach außen drückende Abstützvorrichtungen gespannt gehalten werden.
DE19813143088 1981-10-30 1981-10-30 Waermeaustauscher aus flexiblen waermeaustauscherelementen Withdrawn DE3143088A1 (de)

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