SE518089C2 - Anordning vid en tubvärmeväxlare - Google Patents

Description

25 -fgw rusa; ..

H . 35 . 518 089 o | ø c o o ø u u o oo och benämnes oftast med ett gemensamt nšmn, s.k. bafflar. Då man enbart använder sig av vatten eller vattenånga som värmeöverföringsmedia, ställs få eller inga krav på utformningen av dessa bafflar, utom att de skall separera värmeöverföringsrören från varandra och förhindra att värmeöverföringsrören har kontakt med mantelrörets inre vägg.

Då man önskar att använda ett värmeväxlarelement regenerativt, ställs genast helt andra krav på ett hygieniskt utförande med full diskbarhet. l de fall då produkten innehåller fibrer eller små partiklar, såsom fruktjuicer, ökas kraven ytterligare. Försök har gjorts att utforma bafflarna, så att man får så avrundade ytor som möjligt, för att undvika att produktens fibrer eller partiklar ansamlas. Det har i praktiken dock visat sig svårt att få en sådan utformning av bafflarna. Det har också varit problem att få bafflarna att omsluta värmeöverföringsrören utan att det bildas fickor. Alla bafflar innebär mer eller mindre att någonting befinner sig vinkelrätt mot produktens strömningsriktning och därmed finns också alltid en risk för ansamling av partiklar eller fibrer, vilket kan äventyra rengöringen och ytterst ge upphov till produktionsstörningar.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning som håller värmeöverföringsrören åtskiljda från varandra och mantelrörets innervägg utan att utgöra ett hinder för den i mantelröret framströmmande produkten.

Detta och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att anordningen av den inledningsvis beskrivna typen, getts kännetecknen av att vid åtminstone ena änden av värmeöverföringsrören är anbragt en axiell kraft F.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen har vidare getts de av underkraven framgående kännetecknen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu närmare att beskrivas, med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka: Fig. 1 visar en sidovy, delvis i sektion av en tubvärmeväxlare med en anordning enligt uppfinningen. i Fig. 2 visar en sidovy, delvis i sektion av en del av en anordning enligt uppfinningen.

En tubvärmeväxlare 1 till vilket anordningen enligt uppfinningen kan användas, visas i Fig. 1. Tubvärmeväxlaren 1 består av ett eller flera värmeväxlarelement 2, av vilka två stycken visas i Fig. 1. Värmeväxlarelementen 2 är sammankopplade till bildandet av två stycken strömningssystem. Ett värmeväxlarelement 2 beståri huvudsak av ett antal värmeöverföringsrör 3, vilka är inneslutna i ett mantelrör 4. värmeöverföringsrören 3 är i båda ändar fastsatta i tubplattor 5 så att värmeöverföringsrören 3 och tubplattorna 5 utgör en flödesinsats 6. Två intill varandra liggande flödesinsatser 6 sammankopplas medelst böjar 14 till ett första flödessystem.

Detta första flödessystem användes vid konventionella tubvärmeväxlare 1 för en produkt. 10 15 20 25 f: 30 :lans i si» vi» . -..35 1,» n i 518 089 v u u u nu De värmeöverföringsrören 3 omgivanåe mantelrören 4 är i sin tur sammankopplade så att två intill varandra liggande mantelrör 4 förbindes radiellt med varandra genom en stos 7 på vardera mantelrör 4, eller med ett eventuellt mellanstycke. De sammankopplade mantelrören 4 utgör ett andra strömningssystem, vilket i konventionella tubvärmeväxlare 1 användes för ett värmeöverföringsmedia.

De flesta på marknaden förekommande tubvärmeväxlare har värmeväxlarelement 2 som har en längd av ca 6 meter. Om värmeöverföringsrören 3 och mantelröret 4 inte stöttas utmed denna längd kommer rören 3, 4 att ha ett nedhäng p.g.a. gravitationen. Värmeöverföringsrören 3 kommer att röra vid varandra och mantelrörets 4 innervägg. För att undvika detta stöttar man i konventionella tubvärmeväxlare 1 värmeöverföringsrören 3 med s.k. bafflar av olika utförande.

Bafflarnas funktion är beprövad och de fungerar tillfredsställande då det första strömningssystemet användes för en produkt och det andra för ett värmeöverföringsmedia.

Då man önskar att använda tubvärmeväxlaren 1 regenerativt kommer såväl det första, som det andra strömningssystemet att innehålla produkt. Det ena strömningssystemet, innehåller till tubvärmeväxlaren 1 inkommande, kall produkt och det andra systemet innehåller färdigbehandlad, upphettad produkt, eller omvänt. Detta innebär samtidigt att helt andra krav ställs på stöttningen av värmeöverföringsrören 3.

Moderna tubvärmeväxlare 1 har vanligen s.k. flytande ändar, d.v.s. tubplattorna 5 är i viss mån rörliga i förhållande till mantelrören 4, för att kompensera för den termiska utvidgning som förekommer i tubvärmeväxlaren 1. l anordningen enligt uppfinningen, fixeras värmeöverföringsrörens 3 ena ände, genom att tubplattan 5' hålls fast mot mantelrörets 4 ena ände 8. Vid värmeöverföringsrörens 3 andra ände är tubplattan 5" rörlig och mellan tubplattan 5" och mantelröret 4 finns anordnat ett tjäderpaket 9. Anordning enligt uppfinningen kan således med mycket små förändringar användas på redan befintliga tubvärmeväxlare 1 med flytande ändar. Anordningen är också användbar för andra typer av tubändar, för vilka dock en smärre ombyggnad kan erfordras.

Fjäderpaketet 9 består i den föredragna utföringsformen av uppfinningen av ett antal tallriksfjädrar 10 placerade mellan två stycken plattor 11, 12. Plattorna 11, 12 hàlles samman medelst genomgående bultar (ej visade i bild) för att underlätta montering och demontering av tjäderpaketet 9. Bultarna har ingen funktion under det att fjäderpaketet 9 är monterat på tubvärmeväxlaren 1. Fjäderpaketet 9 kan också bestå av andra typer av fjädrar, såsom skruvfjädrar. Fjäderpaketet 9 med sina tallriksfjädrar 10 ger också möjlighet att kompensera för värmeväxlarelementets 2 termiska utvidgning. Alternativt kan kraften F åstadkommas enbart medelst bultar som spännes till önskad grad. Detta alternativ ger dock ingen möjlighet för att kompensera för värmeväxlarelementets 2 termiska rörelser. 10 15 20 25 rä; S0 n i » »in i l ~~ 35 i . l 1 518 089 | n u v u u I ø n on Fjäderpaketet 9 ger en viss förutbestämd kraft F. Kraften bestämmes av antalet tallrikstjädrar 10 och deras dimension på en viss given sträcka L. Kraften F anbringas således axiellt på en flödesinsats 6. Den kraft F som anbringas skall vara tillräcklig för att hålla värmeöverföringsrören 3 sträckta, så att de inte vidrör varandra eller att de nuddar mantelrörets 4 innervägg. I den föredragna utföringsformen anbringas kraften F medelst ett tjäderpaketet 9 i värmeöverföringsrörens 3 ena ände. Alternativt kan kraften F fördelas så att tjäderpaket 9 monteras i båda ändar av värmeöverföringsrören 3.

En för stor kraft F medför onödiga pàkänningar i värmeöverföringsrörens 3 infästningar i tubplattorna 5 och en för liten kraft F innebär att värmeöverföringsrören 3 inte hålls åtskilda på ett önskat sätt. En för stor kraft kan också resultera i oönskade "katapulteffekter" vid montering och demontering och därmed risk för personskador.

Den kraft F som erfordras, beror på värmeöverföringsrörens 3 egenvikt, d.v.s. dimension och godstjocklek. Beräkningar har visat att många på marknaden förekommande tubvärmeväxlare 1 har värmeöverföringsrör 3 som erfordrar en kraft av ca 1000 N per värmeöverföringsrör 3 för att dessa skall hållas i sträckt läge på en normal tublängd av 6 meter.

På en konventionell tubvärmeväxlare 1 ger de långa tublängderna också ett visst nedhäng på mantelröret 4. Detta brukar vanligen kompenseras genom att man använder sig av ett mittstöd 13. Den föredragna utföringsformen medger dock ett visst nedhäng på mantelröret 4 och kraften F som anbringas per värmeöverföringsrör 3 kan således minskas till det läge där man inte har någon beröring mellan värmeöverföringsrör 3 och mantelrör 4. Ett eventuellt mittstöd 13, på tubvärrneväxlarelementet 2 anpassas till ett eventuellt nedhäng.

En ovan beskriven anordning enligt uppfinningen ger således en tubvärmeväxlare 1 där inga s.k. bafflar erfordras för att hålla värmeöverföringsrören 3 åtskilda från varandra och från mantelrörets 4 innervägg. Detta ger en fri passage av vätska i mantelröret 4 och i de fall man önskar att använda tubvärmeväxlaren 1 regenerativt, finns det ingenting som hindrar produkten att förflytta sig kring och mellan värmeöverföringsrören 3. Speciellt för produkter som innehåller partiklar eller fibrer, såsom fruktjuicer eller liknande, ger anordningen enligt uppfinningen en möjlighet att använda tubvärmeväxlaren 1 regenerativt utan att riskera att fibrerna ansamlas på de hindrande ytor som bafflarna utgör. Anordningen ger också full diskbarhet i tubvärmeväxlarens 1 båda strömningssystem.

Som framgått av ovanstående beskrivning åstadkommas med föreliggande uppfinning, en anordning som medger att använda en tubvärmeväxlare regenerativt utan att bafflar utgör hinder i produktens strömningsriktning. Frånvaron av bafflar möjliggör också att s.k. svåra produkter, d.v.s. produkter med fibrer eller partiklar, kan utnyttja tubvärmeväxlaren regenerativt.

Claims (4)

10 15 20 518 089 5 PATENTKRAV

1. Anordning vid en tubvärmeväxlare (1) av den typ som har ett antal värmeöverföringsrör (3) omslutna av ett mantelrör (4) och där värmeöverföringsrören (3) i båda sina ändar är fast infästa i tubplattor (5), av vilka åtminstone en tubplatta (5”) är rörlig i förhållande till mantelröret (4), kännetecknad därav att på den rörliga tubplattan (5") är anbringat en axiell kraft F, anordnad att sträcka värmeöverföringsrören (3).

2. Anordning i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att kraften F åstadkommes medelst ett fiäderpaket (9).

3. Anordning i enlighet med patentkravet 2, kännetecknad därav att fiäderpaketet (9) består av ett antal tallriksfiädrar (1 O).

4. Anordning i enlighet med något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav att kraften F är cirka 1000 N per värmeöverföringsrör (3).