DE19740883C1 - Heat exchanger containing pipes with reciprocating cleaning springs inside - Google Patents
Heat exchanger containing pipes with reciprocating cleaning springs insideInfo
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- F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the Features in the preamble of claim 1.
Wärmeaustauscher sind Apparate, die von zwei oder mehre ren gas-, dampfförmigen oder flüssigen Medien unter schiedlicher Temperatur durchströmt werden, von denen das wärmere Medium Wärme an das kältere Medium abgibt (Wärmeaustausch).Heat exchangers are devices that consist of two or more gaseous, vaporous or liquid media flow through different temperatures, of which the warmer medium gives off heat to the colder medium (Heat exchange).
Rekuperatoren werden häufig als Rohrbündelwärmetauscher gebaut. Hier sind die Medien durch eine feste Wand von einander getrennt, durch die Wärme durch Wärmeleitungen übertragen wird (Wärmeübergang). Die Rohrbündel setzen sich aus einer Vielzahl von Rohren zusammen, die in Rohr böden gehalten werden. Durch die Rohre wird das heiße Me dium geleitet, während auf deren Außenseite ein Tauschme dium, meist Wasser, geführt wird. Recuperators are often used as shell-and-tube heat exchangers built. Here are the media through a solid wall of separated from each other by the heat through heat conduction is transferred (heat transfer). Place the tube bundle composed of a variety of tubes that are in tube floors are kept. The hot Me dium, while on the outside there is a exchange meeting dium, mostly water.
Es ist bekannt, beispielsweise durch die DE 195 44 185 A1, in die Rohre längsgerichtete Reinigungselemente in Form von Reinigungsfedern einzugliedern, um die Wärmetau scherrohre von sich im Betrieb an den Innenflächen niederschlagenden Ablagerungen zu befreien.It is known, for example from DE 195 44 185 A1, longitudinal cleaning elements in the pipes Form of cleaning springs to incorporate the heat build-up shear tubes by themselves on the inner surfaces during operation to clear down deposits.
Die Reinigungsfedern können an einem Federende lose in den Rohren geführt oder beidseitig eingespannt sein. Zur Festlegung der Reinigungsfedern sind diese endseitig aus dem Rohrboden herausgeführt und in einer dem Rohrboden zugeordneten Federplatte gehalten.The cleaning springs can come loose at one end of the spring the pipes or be clamped on both sides. For Fixing the cleaning springs are these at the end led out of the tube sheet and in one of the tube sheet associated spring plate held.
Der Einsatz von Reinigungsfedern, welche als Turbulator in den Wärmetauscherrohren wirken, hat sich grundsätzlich bewährt. Jedoch kommt es durch die Festlegung der Reini gungsfedern in Bohrungen der Federplatte unvermeidbar zu einer Verringerung des Querschnitts der Bohrungen. Dies macht sich insbesondere am Ein- bzw. Ausgang ungünstig bemerkbar. Es kommt hierdurch zu einer Erhöhung des Druckverlustes und nachteiligen Veränderungen der Strö mungsverhältnisse.The use of cleaning springs, which act as a turbulator act in the heat exchanger tubes, has fundamentally proven. However, it comes down to the determination of the Reini inevitable springs in holes in the spring plate a reduction in the cross section of the holes. This makes itself particularly unfavorable at the entrance or exit noticeable. This leads to an increase in Pressure loss and adverse changes in flow conditions.
Auch die endseitige Gestaltung der Reinigungsfedern zur Festlegung ist aufwendig, wodurch sich die Fertigungs kosten der Reinigungsfedern erhöhen.Also the end design of the cleaning springs Determination is complex, which affects the manufacturing increase the cost of cleaning springs.
Durch die DE 29 52 169 A1 zählt eine Vorrichtung zum Ver hindern der Sediment-Ablagerungen in Steigrohren von Ver dampfern zum Stand der Technik, bei der in den Steigroh ren Schraubenfedern geführt sind, die in axialer Richtung motorisch hin und her bewegt werden. Die Schraubenfedern sind hierzu endseitig in einer Tragplatte aufgehängt, welche über einen Hubantrieb bewegt werden kann.DE 29 52 169 A1 counts a device for ver prevent sediment deposits in risers from Ver steamers to the state of the art, in the riser pipe ren coil springs are guided in the axial direction be moved back and forth by motor. The coil springs are suspended at the end in a support plate, which can be moved using a linear actuator.
Bei dem aus der EP 0 219 882 B1 bekannten Vorschlag zum Reinigen der Innenflächen von Wärmetauscherrohren werden Reinigungsfedern durch Einblasen eines zusätzlichen Druckgases in Schwingung versetzt. Die oberen Federenden der Reinigungsfedern ragen aus den Wärmetauscherrohren hinaus und sind am Einblasrohr starr festgelegt.In the proposal known from EP 0 219 882 B1 Clean the inside surfaces of heat exchanger tubes Cleaning springs by blowing an additional one Compressed gas vibrated. The upper ends of the spring the cleaning springs protrude from the heat exchanger tubes out and are rigidly fixed to the injection pipe.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher durch Ver besserung der Lagefixierung der Reinigungsfedern anlagen technisch weiter zu entwickeln.The invention is therefore based on the prior art based on the task of a heat exchanger by Ver improvement of the position fixing of the cleaning springs to develop technically.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruchs 1.According to the invention, this object is achieved in the Features of claim 1.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, die Bohrun gen der Federplatte mit einem Innengewinde zu versehen, in welche die Endabschnitte der Reinigungsfedern einge dreht sind. Die Enden der Reinigungsfedern sind hierzu zumindest in ihren Endabschnitten schraubenlinienförmig ausgebildet und weisen eine der Gewindesteigung des Innengewindes entsprechende Steigung auf.The core of the invention is the measure, the bore to be provided with an internal thread towards the spring plate, into which the end sections of the cleaning springs are inserted turns. The ends of the cleaning springs are for this at least in its end sections helical trained and have one of the thread pitch of Internal thread corresponding pitch.
Besonders vorteilhaft ist das Innengewinde eingängig und selbsthemmend, wobei der Steigungswinkel klein ist. Die Tiefe des Innengewindes ist auf die Drahtstärke der Rei nigungsfedern abgestimmt. Der Innendurchmesser des Endab schnitts der Reinigungsfedern entspricht dann dem Kern durchmesser des Gewindes, so dass der freie Querschnitt der Bohrung durch die Reinigungsfedern nicht beeinträch tigt wird.The internal thread is particularly advantageous and self-locking, the pitch angle is small. The Depth of the internal thread is based on the wire gauge of the rei adjustment springs matched. The inside diameter of the endab Section of the cleaning springs then corresponds to the core diameter of the thread so that the free cross section the bore through the cleaning springs does not affect is done.
Die Festlegung der Reinigungsfedern in der Federplatte ist betriebssicher. Aufgrund ihrer Einfachheit ist sowohl der Fertigungs- als auch der Montageaufwand gering. Dies führt zu einer Reduzierung der Anlagekosten.The definition of the cleaning springs in the spring plate is reliable. Because of their simplicity, both the manufacturing and assembly costs are low. This leads to a reduction in investment costs.
Die Reinigungsfedern sind einfach zu montieren und im Be darfsfall auch demontierbar. Besonders vorteilhaft ist, daß der Querschnitt der Bohrungen in der Federplatte frei ist. Sowohl die Anströmung als auch die Abströmung wird nicht behindert.The cleaning springs are easy to assemble and in the loading can also be dismantled if necessary. It is particularly advantageous that the cross section of the holes in the spring plate is free is. Both the inflow and the outflow will not disabled.
Die Formgebung der Reinigungsfedern im Längenbereich außerhalb der Endabschnitte ist variabel. Unter Verände rung der Parameter, Anzahl, Winkel, Radius, Steigung der Spiralgänge entstehen optimal angepaßte Reinigungsfedern. Für die Praxis bietet sich neben einer durchgehend schraubenlinienförmig bzw. gedrallt ausgeführten Reini gungsfeder eine kreuzgedrallte Reinigungsfeder an. Die Reinigungsfedern sorgen für turbulente Innen- und Außen strömungen mit einer Erhöhung der Wärmeübertragungs leistung. The shape of the cleaning springs in the length range outside of the end sections is variable. Under changes tion of the parameters, number, angle, radius, slope of the Spiral passages create optimally adapted cleaning springs. In practice, there is also a continuous one helical or twisted Reini a cross-twisted cleaning spring. The Cleaning springs ensure turbulent inside and outside currents with an increase in heat transfer power.
Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 sind die freien Drahtenden der Reinigungsfedern auf der dem Rohrboden ab gewandten Außenseite der Federplatte aus den Bohrungen herausgeführt und unter radialer Erstreckung an der Außenseite zur Anlage gebracht.According to the features of claim 2 are the free Wire ends of the cleaning springs on the tube sheet facing outside of the spring plate from the holes led out and under radial extension on the Brought to the outside.
Hierdurch wird eine zuverlässige axiale Sicherung der Reinigungsfedern in der Federplatte gewährleistet. Auch unter dynamischen Pulsations- und Schwingungsbewegungen der Reinigungsfedern wird ein Lösen der Schraubverbindung vermieden.This ensures reliable axial securing of the Cleaning springs in the spring plate guaranteed. Also under dynamic pulsation and vibration movements the cleaning springs will loosen the screw connection avoided.
Im einfachsten Falle genügt es, die letzte Windung der Reinigungsfeder bzw. deren freies Ende aufzubiegen.In the simplest case, the last turn of the Bend the cleaning spring or its free end.
Die Reinigungsfedern sorgen für eine zuverlässige Abreinigung der Wärmetauscherrohre im Betrieb. Unter der Einwirkung der durch das umströmende Medium wirkenden äußeren Kräfte oder einer Fremderregung verformen sich die Reinigungsfedern elastisch und geben die dabei aufgenommene Arbeit bei der Entlastung durch Rückfederung wieder ab. Es kommt dann zu Längs- und Querschwingungen der Reinigungsfedern, wobei die Innenwände der Wärmetauscherrohre von Ablagerungen und Schmutz befreit werden. Die Reinigungswirkung besteht sowohl in einer Schab- als auch in einer Pulsations- oder Schlagwirkung.The cleaning springs ensure a reliable Cleaning the heat exchanger tubes during operation. Under the Influence of those acting through the flowing medium external forces or external excitement deform the cleaning springs are elastic and give them Work started in relief through springback off again. Longitudinal and transverse vibrations then occur the cleaning springs, the inner walls of the Deposits and dirt are removed from the heat exchanger tubes become. The cleaning effect consists of both Scraper as well as in a pulsation or impact effect.
Um die Reinigungswirkung zu unterstützen, kann nach dem Merkmal des Anspruchs 3 eine elastische Abstützung der Federplatte am Rohrboden vorgesehen sein. Diese kann bei spielsweise durch Zwischenschaltung von Federelementen mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Art reali siert werden.To support the cleaning effect, after the Feature of claim 3 an elastic support of the Spring plate may be provided on the tube sheet. This can be done at for example by interposing spring elements mechanical, hydraulic or pneumatic type reali be settled.
Bei einer Bewegung der Federplatte werden die Bewegungen der Reinigungsfedern dann zusätzlich durch eine Longitu dinalbewegung überlagert, so dass es zu einer intensiven Bewegung der Reinigungsfedern und damit zur Reinigung kommt.When the spring plate moves, the movements the cleaning springs then additionally by a longitu dinal movement overlaid, making it an intense one Movement of the cleaning springs and thus for cleaning is coming.
Die gelösten Partikel werden mit dem strömenden Medium ausgetragen. Stillstandszeiten bzw. Betriebsunterbrechun gen für Reinigungsarbeiten werden minimiert. Eine Überdi mensionierung von Wärmeaustauschern, um hierdurch den sich während des Betriebs einstellenden Leistungsrückgang infolge der Verschmutzung zu kompensieren, ist nicht er forderlich.The dissolved particles become with the flowing medium carried out. Downtimes or business interruptions Cleaning work is minimized. An overdi dimensioning of heat exchangers to thereby performance decline occurring during operation to compensate for the pollution is not him conducive.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrie ben. Es zeigen:The invention is based on a in the drawing Solutions described embodiments described in more detail ben. Show it:
Fig. 1 im vertikalen Querschnitt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher Fig. 1 in vertical cross section a section of a heat exchanger according to the invention
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt II der Fig. 1 und Fig. 2 in an enlarged view the detail II of Fig. 1 and
Fig. 3 ebenfalls in vergrößerter Darstellung den Auschnitt III der Fig. 1. Fig. 3 is also an enlarged representation of the excerpt of Figure III. 1,.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Rohrbündel wärmetauscher 1. Heißes Abgas wird von der hier nicht dargestellten Eintrittsseite durch ein von einer Vielzahl von Tauscherrohren 2 gebildetes Rohrbündel geleitet. Der Übersicht halber ist hier nur ein Tauscherrohr 2 gezeigt. Über eine Austrittskammer 3 des Wärmetauschergehäuses 4 wird das Abgas der weiteren Entsorgung zugeführt. Fig. 1 shows a section of a tube bundle heat exchanger 1. Hot exhaust gas is passed from the inlet side, not shown here, through a tube bundle formed by a plurality of exchanger tubes 2 . For the sake of clarity, only one exchanger tube 2 is shown here. The exhaust gas is supplied for further disposal via an outlet chamber 3 of the heat exchanger housing 4 .
Beidseitig sind die Tauscherrohre 2 mit ihren Enden in Rohrböden gelagert, von denen hier der abgasaustrittssei tige Rohrboden 5 dargestellt ist. Durch einen Gehäuseman tel 6 wird ein Mantelweg für das auf der Außenseite der Tauscherrohre 2 geführte Tauschermedium gebildet. Mit 7 ist ein Leitblech für das die Tauscherrohre 2 im Betrieb umspülende Tauschermedium bezeichnet. Ferner erkennt man einen Abgangsstutzen 8 für das Tauschermedium.The ends of the exchanger tubes 2 are supported on both sides in tube sheets, of which the exhaust gas tube sheet 5 shown here is shown. A casing path for the exchange medium guided on the outside of the exchanger tubes 2 is formed by a housing tel 6 . 7 with a baffle for the exchanger medium washing around the exchanger tubes 2 is designated. Furthermore, one can see an outlet connection 8 for the exchange medium.
Jedes Tauscherrohr 2 ist in Längsrichtung mindestens zum überwiegenden Teil seiner Länge von einer Reinigungsfeder 9 durchsetzt. An einem Rohrende 10 ist die Reinigungsfe der 9 aus dem Tauscherrohr 2 herausgeführt und mit ihrem Endabschnitt 11 an einer im Wärmetauschergehäuse 4 ange ordneten Federplatte 12 festgelegt. Das andere Ende der Reinigungsfeder 10 ist lose im Tauscherrohr 2 geführt.Each exchanger tube 2 is penetrated in the longitudinal direction at least for the most part of its length by a cleaning spring 9 . At a pipe end 10 , the Reinigungsfe 9 is led out of the exchanger tube 2 and fixed with its end portion 11 to a spring plate 12 arranged in the heat exchanger housing 4 . The other end of the cleaning spring 10 is loosely guided in the exchanger tube 2 .
Wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, stützt sich die Federplatte 12 mit Abstand zum Rohrboden 5 an diesem über Federelemente 13 elastisch ab.As shown in FIG. 3 in particular, the spring plate 12 is elastically supported at a distance from the tube sheet 5 by means of spring elements 13 .
Hierzu ist die Federplatte 12 an Bolzen 14 lageverschieb lich gehalten. Die Bolzen 14 sind mit einem Ende 15 an der Rohrplatte 5 festgelegt. In der Praxis sind vorzugs weise drei Bolzen 14 vorgesehen. Die Federplatte weist mit den Bolzen 14 korrespondierende Durchbrechungen 16 auf, so dass sie auf die Bolzen 14 geschoben werden kann. Zwischen Rohrboden 5 und Federplatte 12 ist eine erste Feder 17 eingegliedert. Auf der dem Rohrboden 5 abgewand ten Außenseite 18 der Federplatte 12 ist eine zweite Feder 19 vorgesehen, welche an einer Stützscheibe 20 ihren hinteren Anschlag findet. Mit Hilfe einer auf einen Gewindeabschnitt der Bolzen 14 verlagerbaren Schrauben mutter 21 wird die Anordnung lagefixiert und vorgespannt.For this purpose, the spring plate 12 is held on pins 14 position shift Lich. The bolts 14 are fixed at one end 15 to the tube plate 5 . In practice, three bolts 14 are preferred. The spring plate has the bolt 14 corresponding openings 16, so that it can be pushed onto the bolt fourteenth A first spring 17 is incorporated between the tube sheet 5 and the spring plate 12 . On the tube sheet 5 facing th outside 18 of the spring plate 12 , a second spring 19 is provided, which finds its rear stop on a support plate 20 . With the help of a shiftable on a threaded portion of the bolt 14 screw nut 21 , the arrangement is fixed in position and preloaded.
Die Reinigungsfedern 9 sind mit ihren Endabschnitten 11 in Bohrungen 22 der Federplatte 12 gehalten (siehe hierzu insbesondere Fig. 2). Die Bohrungen 22 weisen jeweils ein Innengewinde 23 auf, in welche die schraubenlinien förmig ausgebildeten Endabschnitte 11 der Reinigungsfe dern 9 eingedreht sind. Die Federwindungen entsprechen hierzu zumindest im Endabschnitt 11 der Gewindesteigung der Innengewinde 23. Die Gewindetiefe entspricht der Drahtstärke der Reinigungsfedern 9, so dass der Innen durchmesser bzw. der freie Durchtrittsquerschnitt der Bohrung 22 frei bleibt und durch die Reinigungsfeder 9 nicht beeinträchtigt wird.The cleaning springs 9 are held with their end sections 11 in bores 22 of the spring plate 12 (see in particular Fig. 2). The bores 22 each have an internal thread 23 , into which the helically shaped end sections 11 of the cleaning feeders 9 are screwed. For this purpose, the spring windings correspond at least in the end section 11 to the thread pitch of the internal thread 23 . The thread depth corresponds to the wire thickness of the cleaning springs 9 , so that the inside diameter or the free passage cross section of the bore 22 remains free and is not affected by the cleaning spring 9 .
Zur axialen Lagefixierung einer Reinigungsfeder 9 ist das freie Drahtende 24 auf der dem Rohrboden 5 abgewandten Aussenseite 18 der Federplatte 12 aus der Bohrung 22 her ausgeführt und umgebogen, so dass es unter radialer Er streckung an der Aussenseite 18 zur Anlage kommt. Hier durch wird ein Lösen oder Durchdrehen des Endabschnittes 11 der Reinigungsfeder 9 zuverlässig vermieden.For the axial position fixing of a cleaning spring 9 , the free wire end 24 is designed and bent on the outside 18 of the spring plate 12 facing away from the tube sheet 5 from the bore 22 , so that it stretches radially against the outside 18 . By loosening or spinning the end portion 11 of the cleaning spring 9 is reliably avoided.
Die kraft- und formschlüssige Schraubverbindung gewähr leistet eine zuverlässige Festlegung und Führung des Endabschnitts 11 in der Federplatte 12. Hierdurch wird auch ein Verhaken bzw. Verkanten der Endabschnitte 11 in der Federplatte 12 vermieden, wie dies teilweise bei der bislang üblichen ösen- oder hakenartigen Festlegung fest gestellt wurde.The non-positive and positive screw connection ensures reliable fixing and guiding of the end section 11 in the spring plate 12 . This also avoids jamming or canting of the end sections 11 in the spring plate 12 , as has been established in part in the eyelet-like or hook-like fixing that has been customary to date.
11
- Rohrbündelwärmetauscher
- Shell and tube heat exchangers
22nd
- Tauscherrohr
- exchanger tube
33rd
- Austrittskammer
- exit chamber
44th
- Wärmetauschergehäuse
- heat exchanger housing
55
- Rohrboden
- tube sheet
66
- Gehäusemantel
- Housing jacket
77
- Leitblech
- baffle
88th
- Abgangsstutzen
- outlet connection
99
- Reinigungsfeder
- cleaning spring
1010th
- Ende von - end of
22nd
1111
- Endabschnitt von - end section of
99
1212th
- Federplatte
- spring plate
1313
- Federelemente
- spring elements
1414
- Bolzen
- Bolt
1515
- Ende von - end of
1414
1616
- Durchbrechung
- breakthrough
1717th
- Feder
- Feather
1818th
- Aussenseite von - outside of
1212th
1919th
- Feder
- Feather
2020th
- Stützscheibe
- support disc
2121
- Schraubenmutter
- nut
2222
- Bohrung in - drilling in
1212th
2323
- Innengewinde
- Inner thread
2424th
- Drahtende von - wire end of
99
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997140883 DE19740883C1 (en) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | Heat exchanger containing pipes with reciprocating cleaning springs inside |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE19740883C1 true DE19740883C1 (en) | 1999-02-25 |
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| DE1997140883 Expired - Fee Related DE19740883C1 (en) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | Heat exchanger containing pipes with reciprocating cleaning springs inside |
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| DE (1) | DE19740883C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT505295B1 (en) * | 2007-07-12 | 2008-12-15 | Kwb Kraft Und Waerme Aus Bioma | firing unit |
Citations (3)
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| DE2952169A1 (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-02 | Serck Gmbh, 2000 Hamburg | METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING SEDIMENT DEPOSITION IN RISING PIPES OF EVAPORATORS |
| EP0219882B1 (en) * | 1985-10-25 | 1988-12-14 | Etablissements NEU Société Anonyme dite: | Process and automatic cleaning device for gaseous fluids |
| DE19544185A1 (en) * | 1995-11-28 | 1997-06-05 | Renzmann Und Gruenewald Gmbh | Industrial heat exchanger with tube bundle inserts |
-
1997
- 1997-09-16 DE DE1997140883 patent/DE19740883C1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GEA RENZMANN & GRUENEWALD GMBH, 55569 MONZINGE, DE |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150401 |