EP0821212A2 - Wärmeaustauscher - Google Patents

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EP0821212A2
EP0821212A2 EP97109258A EP97109258A EP0821212A2 EP 0821212 A2 EP0821212 A2 EP 0821212A2 EP 97109258 A EP97109258 A EP 97109258A EP 97109258 A EP97109258 A EP 97109258A EP 0821212 A2 EP0821212 A2 EP 0821212A2
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EP
European Patent Office
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heat exchange
exchange tubes
tube
heat exchanger
area
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EP97109258A
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EP0821212B1 (de
EP0821212A3 (de
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Jean-Claude Hein
Johannes Gaugenmaier
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MG Technologies AG
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Metallgesellschaft AG
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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
    • F28D7/08—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • 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
    • F28D7/08—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G7/00—Cleaning by vibration or pressure waves

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with numerous flowed through by a cooling fluid, approximately parallel to each other trending heat exchange tubes in one of hot gas flow channel are arranged, each Heat exchange tube is wound.
  • the gases to be cooled in this type of heat exchanger often contain dust and various types of vapors that deposits and caking occur during operation form the outside of the heat exchange tubes. Such toppings heat transfer on the pipes deteriorate.
  • the invention has for its object coverings and Caking on the heat exchange tubes on simple and effective way to eliminate. This is achieved according to the invention in the heat exchanger of the type mentioned in that the heat exchange tubes are stationary in the area of their turns are held and the central area of the heat exchange tubes is in contact with a tap tube between the turns, where jerky movements of the knocking tube vibrations in the Generate heat exchange tubes. Solve through the vibrations the rubbers and fall off.
  • the knock pipe which vibrates in the Heat exchange tubes can be produced in various ways be trained.
  • the knock pipe advantageously runs in the Area of contact with the heat exchange tubes, for example perpendicular to the heat exchange tubes. This can cause bumps intense vibrations in the knocking tube generate the heat exchange tubes.
  • the knock pipe with the Heat exchange tubes is connected, but this connection is expedient to a stable arrangement even in continuous operation to have.
  • the knock pipe is wound several times and designed to be elastically movable, with impacts on it Turns are transferred to the heat exchange tubes.
  • the heat exchange tubes it is possible to only use the heat exchange tubes to initiate in sections.
  • the hot gases shown in cross section in FIG gas channel (1) with an upward flow has several inside Heat exchange tubes (2).
  • a single heat exchange tube (2) visible and it is in Fig. 2nd in its form with several turns (2a), (2b) and (2c) detect. They are in the area of the turns Heat exchange tubes (2) attached to supports (3), the self are connected again with vertical support tubes (4).
  • Figure 1 is the connection between the supports (3) and Heat exchange tubes (2) for better clarity not shown.
  • the heat exchange tubes (2) are in Connection with collecting chambers (6) and (7) for the inlet and Removal of cooling fluid, e.g. Water vapor, water, air or oil.
  • a tapping tube (8) which is shown in view in Figure 3, runs perpendicular to the heat exchange tubes (2) and is included coupled this.
  • the coupling exists from tabs (9) with the tapping tube (8) and a horizontal part of a heat exchange tube are welded.
  • the tabs are the better ones Not shown for clarity.
  • Tabs can e.g. B. sleeves can also be used.
  • both the support tubes (4) and the tapping tube (8) flowed through by cooling fluid be trained.
  • the tapping tube (8) has through its tortuous shape, see FIG. 3, a certain elasticity in Direction perpendicular to the heat exchange tubes (2).
  • the Knock tube is connected to a plunger (10) that goes through the wall of the channel (1) is led to the outside.
  • jerky Movements of the ram (10) e.g. by blows with a Hammer, be connected to the tapping tube (8)
  • Heat exchange tubes (2) perpendicular to their longitudinal axis triggered and thus set in short vibrations. This Vibrations cause the deposits on the Outside of the heat exchange tubes (2).
  • the knocking tube (8) from the outside can not only be mechanical but e.g. can also be done pneumatically or electromagnetically.
  • the tapping tube (8a) shown schematically in Figure 4 is wound several times and has several, led to the outside Ram (10).
  • the connection of this tap tube (8a) with the associated heat exchange tubes, which are analogous to FIG. 3 is left out in Figure 4.
  • tapping tube (8b) shown in FIG. 5 shows the guide of the kinked in the area of the turns (18) Tapping tube (8b).
  • This shape of the turns ensures that pushing a single plunger to vibrate in the Knock pipe leads that does not affect other areas of the Knock tube are transmitted. Otherwise they have Reference numerals in Figure 5 that previously explained Meaning.
  • the tapping of the heat exchange tubes according to the invention can for both horizontal and vertical flow Channels or boilers can be used.

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Abstract

Der Wärmeaustauscher besitzt zahlreiche, von einem Kühlfluid durchströmten, etwa parallel zueinander verlaufende Wärmeaustauschrohre (2), die in einem von heißem Gas durchströmten Kanal (1) angeordnet sind. Jedes Wärmeaustauschrohr (2) ist mehrfach gewunden. Im Bereich ihrer Windungen sind die Wärmeaustauschrohre (2) ortsfest gehalten. Der Bereich der Wärmeaustauschrohre zwischen den Windungen steht mit einem Klopfrohr (8) in Berührung, wobei ruckartige Bewegungen des Klopfrohrs (8) Schwingungen in den Wärmeaustauschrohren (2) erzeugen. Das Klopfrohr (8) kann mit den Wärmeaustauschrohren (2) verbunden sein. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit zahlreichen, von einem Kühlfluid durchströmten, etwa parallel zueinander verlaufenden Wärmeaustauschrohren, die in einem von heißem Gas durchströmten Kanal angeordnet sind, wobei jedes Wärmeaustauschrohr gewunden ist.
Die in Wärmeaustauschern dieser Art zu kühlenden Gase enthalten oftmals Staub und auch verschiedenartige Dämpfe, so daß sich während des Betriebs Ablagerungen und Anbackungen auf der Außenseite der Wärmeaustauschrohre bilden. Solche Beläge auf den Rohren verschlechtern den Wärmeübergang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Beläge und Anbackungen auf den Wärmeaustauschrohren auf einfache und wirksame Weise zu beseitigen. Erfindungsgemäß gelingt dies beim Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art dadurch, daß die Wärmeaustauschrohre im Bereich ihrer Windungen ortsfest gehalten sind und der Mittelbereich der Wärmeaustauschrohre zwischen den Windungen mit einem Klopfrohr in Berührung steht, wobei ruckartige Bewegungen des Klopfrohrs Schwingungen in den Wärmeaustauschrohren erzeugen. Durch die Schwingungen lösen sich die Beläge und fallen ab.
Das Klopfrohr, das die Schwingungen in den Wärmeaustauschrohren erzeugt, kann auf verschiedenartige Weise ausgebildet sein. Vorteilhafterweise verläuft das Klopfrohr im Bereich der Berührung mit den Wärmeaustauschrohren etwa senkrecht zu den Wärmeaustauschrohren. Dadurch können Stöße auf das Klopfrohr intensive Schwingungen und Vibrationen in den Wärmeaustauschrohren erzeugen.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das Klopfrohr mit den Wärmeaustauschrohren verbunden ist, doch ist diese Verbindung zweckmäßig, um eine auch im Dauerbetrieb stabile Anordnung zu haben. Üblicherweise ist das Klopfrohr mehrfach gewunden und elastisch bewegbar ausgebildet, wobei Stöße auf seine Windungen auf die Wärmeaustauschrohre übertragen werden. Dabei ist es möglich, die Wärmeaustauschrohre auch nur abschnittsweise anzustoßen.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Wärmeaustauschers werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
  • Figur 1 einen Horizontalschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 durch einen vertikal durchströmten Gaskanal mit Wärmeaustauschrohren und einem Klopfrohr in der Sicht von oben,
  • Figur 2 einen vertikalen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1,
  • Figur 3 einen vertikalen Schnitt nach der Linie III-III in den Figuren 1 und 2
  • Figur 4 eine Sicht analog zu Figur 3 auf eine Variante eines Klopfrohrs in schematischer Darstellung und
  • Figur 5 ein Klopfrohr, das mit zwei Wärmeaustauschrohren zusammenwirkt, in perspektivischer Darstellung.
    • Der in Figur 1 im Querschnitt dargestellte, von heißen Gasen aufwärts durchströmte Gaskanal (1) weist im Innern mehrere Wärmeaustauschrohre (2) auf. Im senkrechten Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1 durch den Kanal (1) wird ein einzelnes Wärmeaustauschrohr (2) sichtbar und es ist in Fig. 2 in seiner Form mit mehreren Windungen (2a), (2b) und (2c) zu erkennen. Im Bereich der Windungen sind die Wärmeaustauschrohre (2) an Auflagern (3) befestigt, die selbst wieder mit vertikalen Tragrohren (4) verbunden sind. In Figur 1 ist die Verbindung zwischen den Auflagern (3) und den Wärmeaustauschrohren (2) der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Die Wärmeaustauschrohre (2) stehen in Verbindung mit Sammelkammern (6) und (7) für die Zu- und Abfuhr von Kühlfluid, z.B. Wasserdampf, Wasser, Luft oder Öl.
    Ein Klopfrohr (8), das in Ansicht in Figur 3 dargestellt ist, verläuft senkrecht zu den Wärmeaustauschrohren (2) und ist mit diesen gekoppelt. Im vorliegenden Fall besteht die Kopplung aus Laschen (9), die mit dem Klopfrohr (8) und einem etwa horizontal verlaufenden Teil eines Wärmeaustauschrohr verschweißt sind. In Figur 1 sind die Laschen der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Anstelle von Laschen können z. B. auch Hülsen verwendet werden.
    Ebenso wie die Wärmeaustauschrohre können sowohl die Tragrohre (4) als auch das Klopfrohr (8) von Kühlfluid durchflossen ausgebildet sein. Das Klopfrohr (8) besitzt durch seine gewundene Form, vergl. Figur 3, eine gewisse Elastizität in Richtung senkrecht zu den Wärmeaustauschrohren (2). Mit dem Klopfrohr ist ein Stößel (10) verbunden, der durch die Wand des Kanals (1) nach außen geführt ist. Durch stoßartige Bewegungen des Stößels (10), z.B. durch Schläge mit einem Hammer, werden die mit dem Klopfrohr (8) verbundenen Wärmeaustauschrohre (2) senkrecht zu ihrer Längsachse angestoßen und dadurch in kurze Schwingungen versetzt. Diese Schwingungen bewirken das Ablösen von Belägen auf der Außenseite der Wärmeaustauschrohre (2). Das ruckartige Bewegen des Klopfrohrs (8) von außen kann nicht nur mechanisch sondern z.B. auch pneumatisch oder elektromagnetisch erfolgen.
    Das in Figur 4 schematisch dargestellte Klopfrohr (8a) ist mehrfach gewunden und weist mehrere, nach außen geführte Stößel (10) auf. Die Verbindung dieses Klopfrohrs (8a) mit den zugehörigen Wärmeaustauschrohren, die analog zu Figur 3 zu denken ist, wurde in Figur 4 weggelassen. Durch Anstoßen von nur einem von mehreren vorhandenen Stößein (10) können nur einzelne Bereiche der Wärmeaustauschrohre in Schwingungen versetzt und dadurch abgereinigt werden.
    Die in Figur 5 darstellte Variante eines Klopfrohrs (8b) zeigt die im Bereich der Windungen (18) abgeknickte Führung des Klopfrohrs (8b). Durch diese Form der Windungen wird erreicht, daß das Anstoßen eines einzelnen Stößels zu Vibrationen im Klopfrohr führt, die nicht auch auf andere Bereiche des Klopfrohrs übertragen werden. Im übrigen haben die Bezugsziffern in Figur 5 die bereits zuvor erläuterte Bedeutung.
    Die erfindungsgemäße Klopfung der Wärmeaustauschrohre kann sowohl für horizontal als auch für vertikal durchströmte Kanäle oder Kessel verwendet werden.

    Claims (4)

    1. Wärmeaustauscher mit zahlreichen, von einem Kühlfluid durchströmten, etwa parallel zueinander verlaufenden Wärmeaustauschrohren, die in einem von heißem Gas durchströmten Kanal angeordnet sind, wobei jedes Wärmeaustauschrohr gewunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschrohre im Bereich ihrer Windungen ortsfest gehalten sind und der Bereich der Wärmeaustauschrohre zwischen den Windungen mit einem Klopfrohr in Berührung steht, wobei ruckartige Bewegungen des Klopfrohrs Schwingungen in den Wärmeaustauschrohren erzeugen.
    2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfrohr im Bereich der Berührung mit den Wärmeaustauschrohren etwa senkrecht zu den Wärmeaustauschrohren verläuft.
    3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfrohr mit den Wärmeaustauschrohren verbunden ist.
    4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfrohr mehrfach gewunden und elastisch bewegbar ausgebildet ist.
    EP97109258A 1996-07-27 1997-06-07 Wärmeaustauscher Expired - Lifetime EP0821212B1 (de)

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    DE19630482 1996-07-27

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    EP0821212A2 true EP0821212A2 (de) 1998-01-28
    EP0821212A3 EP0821212A3 (de) 1998-09-16
    EP0821212B1 EP0821212B1 (de) 2001-12-05

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