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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in
einem dem Wärmetauscher vorgeschalteten, zylindrischen Gehäuse mit zwei Paaren jeweils
einander gegenüberliegenden und übereinander einmündenden Kühlwasserzu- und -ableitungsstutzen
in Höhe zwischen den beiden Stutzenpaaren eine drehbare Scheibe mit zwei einander
gegenüberliegenden, viertelkreisförmigen Siebdurchlässen horizontal angeordnet ist,
an der oberhalb und unterhalb jeweils entlang der Kante zwischen den Siebdurchlässen
und den massiven Scheibensektoren je eine vertikal verlaufende, zueinander um 90"
versetzt angeordnete Platte befestigt ist.
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Mit einer derartigen Vorrichtung kann also durch jeweiliges Drehen
des Einsatzes in jeweils 90"-Schritten die Strömungsrichtung im nachgeschalteten
Wärmetauscher umgekehrt werden. Gleichzeitig werden die vom Siebeinsatz zurückgehaltenen
Schmutzstoffe bei Umkehr der Strömungsrichtung wieder mit ausgeschwemmt, da die
Siebeinsätze entsprechend der Stellung der Scheibe nach oben oder nach unten durchströmt
werden.
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Um den freien Strömungsquerschnitt durch die Siebflächen nicht zu
sehr zu vermindern, können die Siebdurchlässe auch aus kegelförmigen Siebflächen
in Form eines Vollkegel-Viertelausschnittes oder aus in der jeweiligen Kammer schräggestellten,
ebenen Siebplatten und daran anschließenden horizontalen Siebabschnitten bestehen,
wobei die offenen Seitenflächen auf der einen Seite durch die Platte und auf der
anderen Seite durch zusätzliche Wände geschlossen sind.
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Um zu verhindern, daß sich aus dem der Vorrichtung zugeführten Kühlwasser
abgeschiedene Verunreinigungen zwischen den Außenkanten der Platten und der Gehäuseinnenwandung
verklemmen, ist es ferner zweckmäßig, wenn entlang des Umfanges der Scheibe ein
zumindest nach unten über die Scheibe hinausragender Ring mit geringem Abstand zur
Gehäuseinnenwandung angeordnet ist. Dabei soll sich der Ring höchstens über die
Höhe des Gehäuses zwischen den unteren und den oberen Kühlwasserstutzen erstrecken.
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Um ferner Leckagen von einer Strömungsseite zur anderen und eine
Vermischung des zuströmenden und des abströmenden Kühlwassers weitgehend zu unterbinden,
kann jede Platte an ihrer Außenkante mit einer umlaufenden, elastischen Dichtung
versehen sein. Diese Dichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem elastischen Band,
das in Drehrichtung gesehen auf der jeweiligen Rückseite der Platten befestigt ist
und dessen freies Ende in Drehrichtung abgebogen an der Gehäuseinnenwandung anliegt.
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Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise
eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen F i
g. lA u. B einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit schematischer
Andeutung des Gesamtkreislaufes; F i g. 2A u. B perspektivische Ansichten der Siebscheibe
und der aufgesetzten Platten innerhalb des Gehäuses in zwei verschiedenen Stellungen;
F i g. 3 eine kegelförmige Ausbildung der Siebsektoren; F i g. 4 eine pyramidenförmige
Ausbildung der Siebsektoren; F i g. 5 einen Querschnitt durch eine Plattenkante
mit einer Dichtung entsprechend der Schnittlinie V-V nach Fig.lund und F i g. 6A
- D den Strömungsverlauf innerhalb des Gehäuses je nach Stellung der Siebscheibe.
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Wie aus den Fig. lA und B sowie Fig.2 zu ersehen ist, weist die Vorrichtung
1 ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, in dessen Innern etwa auf halber Höhe eine Scheibe
3 horizontal angeordnet ist, die um eine Achse 4 gedreht werden kann. Diese Scheibe
3 weist zwei einander gegenüberliegende, viertelkreisförmige Siebdurchlässe 5 und
6 auf, während die beiden übrigen, vierteikreisförmigen Segmente 7 und 8 massiv
ausgebildet sind. Auf der Oberseite der Scheibe 3 ist vertikal eine Platte 10 und
auf der Unterseite eine Platte 11 angeordnet, wobei beide Platten 10 und 11 zueinander
um 90" versetzt sind.
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Sie verlaufen dabei jeweils entlang der Kante zwischen den Siebdurchlässen
5 und 6 und den massiven Scheibensektoren 7 und 8. Durch die untere Platte 11 werden
damit im Gehäuse 2 zwei untere Kammern 12 und 13 und durch die obere Platte 10 zwei
obere Kammern 14 und 15 abgeteilt.
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In Höhe der beiden unteren Kammern 12 und 13 weist das Gehäuse 2
einander gegenüberliegend einen Kühlwasserzuführungsstutzen 16 und einen Kühlwasserabführungsstutzen
17 auf, während in Höhe der oberen Kammern 14 und 15 ebenfalls einander gegenüberliegend
und genau über den unteren Stutzen 16 und 17 ein Kühlwasserableitungsstutzen 18
und ein Kühlwasserückleitungsstutzen 19 vorgesehen sind.
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Das Kühlwasser für den schematisch angedeuteten Wärmetauscher 20
mit den Kühlrohren 21, denen jedem ein Reinigungskörper in Form einer zunächst in
einer Auffanghülse 22 gehalterten Bürste 23 zugeordnet ist, strömt nun von einer
nicht näher dargestellten Kühlwasserquelle über den Stutzen 16 in die untere Kammer
12, von hier nach oben durch den Siebdurchlaß 5 in die Kammer 14 und verläßt das
Gehäuse 2 durch den Stutzen 18 zum Wärmetauscher 20. Nach Einlauf in die Eintrittskammer
24 werden von der Strömung die Bürsten 23 erfaßt, durch die Wärmetauscherrohre 21
gepreßt und in der Austrittskammer 25 von den dort auf die Rohre 21 aufgesetzten
Auffanghülsen 26 wieder aufgefangen. Durch die Bürsten 23 werden dabei etwa vorhandene
Ablagerungen aus den Rohren 21 mitgenommen bzw. eine Ablagerung an der Innenwandung
der Rohre überhaupt verhindert. Das aufgewärmte Kühlwasser strömt dann nach Verlassen
der Austrittskammer 25 über den Stutzen 19 in die obere Kammer 15 des Gehäuses 2
und von hier über den Siebdurchlaß 6 in die untere Kammer 13, von wo das Kühlwasser
dann über den Stutzen 17 das Gehäuse 2 verläßt und abfließt.
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Wenn jetzt die Scheibe 3 um 90" im Uhrzeigersinn gedreht wird, so
ergibt sich eine Stellung innerhalb des Gehäuses, wie das aus F i g. 2B ersichtlich
ist. Danach strömt das Kühlwasser über den Stutzen 16 immer noch in die Kammer 12;
die obere Kammer 14, die über das Sieb 5 mit der unteren verbunden ist, liegt jetzt
aber hinter dem Stutzen 19. Dadurch ist eine Umlenkung der Kühlwasserströmung derart
erreicht, daß das das Gehäuse 2 über den Stutzen 19 verlassende Kühlwasser zunächst
in die Kammer 25 des Wärmetauschers 20 strömt, die hier in den Auffanghülsen 26
lagernden Bürsten 23 erfaßt und durch die Rohre 21 auf die andere Seite in die Auffanghülsen
22 drückt. Von hier strömt das Kühlwasser über den Stutzen 18 jetzt in die Kammer
15 im Gehäuse 2 und dann über den Siebdurchlaß 6 in die untere Kammer 13 und verläßt
das Gehäuse 2 über den Stutzen 17.
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Damit ist also ohne Unterbrechung der Kühlwasserströmung auf einfache
Weise eine Umschaltung der Strömungsrichtung innerhalb der Wärmetauscherrohre möglich.
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Durch die Anordnung der Siebdurchlässe 5 und 6 in der Scheibe 3 werden
damit auch sicher gröbere Verunreinigungen im ankommenden Kühlwasser zurückgehalten.
Wie man dabei aus F i g. 2A und B ersieht, wird bei einer Drehung um 18£ - ausgehend
von der Stellung nach Fig. 2A - das Sieb 5 dann von oben nach unten durchströmt,
so daß Verunreinigungen, die sich vorher in der Kammer 12 angesammelt hatten, vom
abfließenden Kühlwasser wieder mit ausgespült werden.
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Um dabei zu verhindern, daß sich diese Verunreinigungen an der Außenkante
der Scheibe 3 oder an den
Außenkanten der unteren Platte 11 gegen
die Gehäuseinnenwandung verklemmen oder in die benachbarte Kammer gelangen, ist
- wie aus F i g. 1A und B zu ersehen ist - entlang des Umfanges der Scheibe 3 ein
Ring 30 im geringen Abstand zur Gehäusewandung angeordnet. Es ist dabei ausreichend,
wenn sich der Ring 30 nur nach unten in Richtung der Kammern 12 und 13 erstreckt,
da sich im wesentlichen nur hier Verunreinigungen ansammeln; er kann aber auch -
wie in der Zeichnung dargestellt - symmetrisch nach oben und unten verlaufen. Dieser
Ring 30 sollte dabei aber nicht höher sein als die geschlossene Gehäusewandung zwischen
den beiden unteren Stutzen 16 und 17 und den beiden oberen Stutzen 18 und 19, um
den freien Durchströmquerschnitt nicht einzuengen.
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Da bei einer vertikal zur Strömungsrichtung verlaufenden Siebfläche
bis zu 50% des freien Strömungsquerschnittes durch die Siebstege abgesperrt werden
können, kann es zweckmäßig sein, das Sieb schrägzustellen, um somit einen größeren
Durchtrittsquerschnitt zu erhalten.
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Dazu ist in F i g. 3 der Siebbereich oberhalb der Scheibe 3 gezeigt,
bei der die in der ebenen Projektion viertelkreisförmigen Siebdurchlässe als kegelförmige
Siebflächen 40 und 41 ausgebildet sind, und zwar jeweils als Viertelausschnitte
eines Vollkegels. Die eine Seitenfläche der Viertelkegel 40 und 41 wird durch die
Platte 10 begrenzt, während die anderen Seitenflächen durch zusätzliche Wände 42
und 43 geschlossen sind.
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In F i 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Siebplatten
aus einem in der jeweiligen Kammer schräggestellten, ebenen Sieb 45 und 47 und einem
horizontalen Siebabschnitt 46 und 48 bestehen, die den jeweiligen Viertelkreis abdecken.
Auch hier sind die offenen Seitenflächen durch zusätzliche Wände 49 und 50 abgedeckt.
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Darüber hinaus ist es noch zweckmäßig, die einzelnen Kammern gegeneinander
zusätzlich abzudichten, um Leckagen oder eine Querströmung des ankommenden und des
abfließenden Kühlwassers zu verhindern. Dazu sind die Platten 10 und 11 auf ihren
umlaufenden, außenliegenden Kanten gegen die Gehäuseinnenwandung sowie den Deckel
31 und den Boden 32 des Gehäuses 2 mit einer umlaufenden, elastischen Dichtung 33
versehen.
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Wie sich dazu aus dem Querschnitt nach F i g. 5 ergibt, ist jeweils
in Drehrichtung gesehen auf der Rückseite der Platte 10 bzw. 11 eine Dichtung in
Form eines elastischen Bandes 33 - beispielsweise aus einem flexiblem Kunststoff
oder Gummi oder einem anderen Elastomer - mittels eines Haltebleches 34 durch Verschrauben
oder eine ähnliche Halterung befestigt.
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Das freie Ende 35 dieser Dichtung 33 ist gegen die Drehrichtung der
Platte 10 abgebogen und liegt schleifend an der Gehäuseinnenwandung 2 an. Diese
Dichtung kann dabei auch in nicht näher dargestellter Weise aus einem flexiblem
Stahlblech bestehen, dessen Dichtkante eine Gleitschicht, beispielsweise in Form
von PTFE, aufweist.
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In den F i g. 6A bis 6D sind schematisch noch einmal die Strömungen
durch die einzelnen Kammern sowie die Umkehrung der Strömungsrichtung durch Drehen
der
Scheibe 3 erläutert. Dabei zeigt die obere Reihe jeweils die Stellung der Platte
10 und der Siebdurchbrüche 5 und 6 und die untere Reihe die Stellung der Platte
11 mit den dadurch abgetrennten Kammern.
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F i g. 6A gebe zunächst die Grundstellung bei Verdrehwinkel 0° entsprechend
der Stellung nach F i g. 2A an. Nach dem unteren Bild strömt das frische Kühlwasser
über den Stutzen 16 in die untere Kammer 12, von hier nach oben durch das Sieb 5
in die Kammer 14 und von hier über den Stutzen 18 durch den Wärmetauscher 20 zurück
über den Stutzen 19 in die obere Kammer 15. Nach Durchströmen des Siebes 6 gelangt
das Kühlwasser in die untere Kammer 13 und verläßt die Vorrichtung über den Stutzen
17.
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Nach Drehen der Scheibe 3 um 90" ergibt sich eine Stellung entsprechend
F i g. 6B, die der von F i g. 2B entspricht. Das Kühlwasser strömt hier über den
Stutzen 16 ebenfalls noch der Kammer 12 und über das Sieb der Kammer 14 zu; durch
die erfolgte Drehung steht diese Kammer 14 jetzt aber in Verbindung mit dem Stutzen
19, so daß das Kühlwasser den Wärmetauscher 20 von der anderen Seite durchströmt
und somit die Strömungsrichtung umgekehrt ist. Das aufgewärmte Kühlwasser fließt
dann über den Stutzen 18 in die Kammer 15 und von hier nach unten über das Sieb
6 in die Kammer 13, von wo es das Gehäuse über den Stutzen 17 verläßt.
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Bei einer weiteren Drehung um 900 - also um 1800 gegenüber der Ausgangsstellung
- ergibt sich ein Strömungsverlauf entsprechend F i g. 6C. Jetzt tritt das Kühlwasser
über den Stutzen 16 in die Kammer 13 ein und strömt von hier durch das Sieb 6 in
die Kammer 15 und über den Stutzen 18 in den Wärmetauscher 20 wieder in der ursprünglichen
Richtung. Nach Verlassen des Wärmetauschers 20 fließt das Kühlwasser durch die Kammer
14, das Sieb 5 und die Kammer 12 wieder über den Stutzen 17 ab. Bei dieser Stellung
werden auch die Verunreinigungen, die sich vorher bei Stellung 0° und 90" in der
Kammer 12 niedergeschlagen hatten, mit dem abströmenden Kühlwasser wieder mit ausgetragen.
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Bei einer weiteren Drehung um 900 - also um 270° gegenüber der Ausgangsstellung
- strömt entsprechend F i g.6D das frische Kühlwasser zunächst in Kammer 13, von
hier über das Sieb 6 in die Kammer 15, die jetzt mit dem Stutzen 19 in Verbindung
steht, und von hier wieder in umgekehrter Strömungsrichtung durch den Wärmetauscher
20. Der Rückfluß erfolgt über die Kammer 14, das Sieb 5, die untere Kammer12 und
den Stutzen 17.
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Nach einer weiteren Drehung um 90" ist die Ausgangsstellung entsprechend
F i g. 6A wieder erreicht.
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Mit der beschriebenen Vorrichtung ist also auf einfache Weise eine
Umkehrung der Strömungsrichtung des Kühlwassers durch den Wärmetauscher unter gleichzeitiger
Reinigung dieses Kühlwassers möglich.
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Die Weiterschaltung in jeweils 90°-Schritten kann dabei vollautomatisch
in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen, wodurch jedesmal die Reinigungskörper
von einer Seite auf die andere der Wärmetauscherrohre befördert werden und damit
eine sichere Reinigung der Rohre gewährleistet ist.