DE2329182B2

DE2329182B2 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE2329182B2
Application number: DE19732329182
Authority: DE
Inventors: John Andrew Menlo Park Abbott; Samuel Alfred Saratoga Mencacci
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1975-08-21
Also published as: DE2329182A1

Description

2525th

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem von einer zu erwärmenden Flüssigkeit durchsetzten Behälter und einem in dem Behälter drehbar angeordneten Rohrsystem zum Durchleiten eines Heizfluids, welches Rohrsystem besteht aus zwei in gegenüberliegenden Stirnplatten des Behälters um eine gemeinsame Achse drehbar gelagerten, hohlen Wellen, von jeder der hohlen Wellen nach außen verlaufenden, rohrförmigen Speichen und geraden, in Abstand und parallel zu der Drehachse liegenden, die Speichen beider Wellen miteinander verbindenden Rohren.The invention relates to a heat exchanger with a liquid to be heated through Container and a pipe system rotatably arranged in the container for the passage of a heating fluid, which pipe system consists of two in opposite end plates of the container around a common one Axis rotatably mounted, hollow shafts, from each of the hollow shafts extending outwards, tubular spokes and straight, spaced apart and parallel to the axis of rotation, the spokes of both Tubes connecting shafts.

Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der US-PS 17 40 192 bekannt. Die bei dem bekannten Wärmetauscher verwendeten Rohre haben einen kreisförmigen Querschnitt. Es hat sich gezeigt, daß beim Drehen derartiger Rohre auf der Rückseite der Rohre ein Hohlraum in dem Produkt aufgrund der Bewegungsgeschwindigkeit der Rohre und der Viskosität des Produkts entsteht. Ein dünner Film des Produkts haftet auf der heißen rückwärtigen Seite der Rohre im Bereich dieses Hohlraums an. und es besteht die Gefahr, daß dieser Film anbrennt und beispielsweise Nahrungsmittelprodukten einen unerwünschten Geschmack erteilt.Such a heat exchanger is known from US Pat. No. 1,740,192. The one in the known heat exchanger The tubes used have a circular cross-section. It has been shown that when turning such Pipes on the back of the pipes create a cavity in the product due to the speed of movement the pipes and the viscosity of the product. A thin film of the product adheres to it the hot rear side of the tubes in the area of this cavity. and there is a risk that this film burns and, for example, gives food products an undesirable taste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der obigen Art zu schaffen, bei dessen Rohre eine Überhitzung auf der dem hinter den Rohren liegenden Hohlraum zugewandten Seite und ein Anbrennen des Produkts in diesem Bereich vermieden wird.The invention is therefore based on the object of creating a heat exchanger of the above type its tubes overheating on the side facing the cavity behind the tubes and burning of the product in this area is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmetauscher der obigen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohre einen etwa dreieckigen Querschnitt mit in bezug auf die Drehung um die Achse vorlaufender Spitze aufweisen und in bezug auf die Richtung ihrer Bewegung um die Achse in eine vorn liegende Heizfluidleitung und eine hinten liegende Luftkammer unterteilt sind.This object is achieved according to the invention by a heat exchanger of the above type, which is characterized by is that the tubes have an approximately triangular cross-section with respect to the rotation about the axis have leading tip and with respect to the direction of their movement about the axis in a front lying heating fluid line and a rear air chamber are divided.

Die erfindungsgemäße Luftkammer führt dazu, daß die Rohre auf der rückwärtigen Seite aufgrund der Isolierungswirkung der Luft weniger stark erhitzt werden, ⁶S so daß ein Anbrennen des Produkts vermieden werden kann. Die erfindungsgemäßen, im Querschnitt dreieckigen Rohre, die nur aus ebenen Flächen bestehen, sindThe air chamber according to the invention has the result that the tubes are heated less strongly on the rear side due to the insulating effect of the air, ⁶ S so that burning of the product can be avoided. The tubes according to the invention, triangular in cross section and consisting only of flat surfaces, are

verhältnismäßig einfach herzustellen.relatively easy to manufacture.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert In the following, preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers.F i g. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a heat exchanger according to the invention.

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2 2 in F i g. 1. . .F i g. 2 shows an enlarged section along FIG Line 2 2 in FIG. 1. . .

Fig.3 zeigt einen Querschnitt einer Ausfuhrungsform eines Rohres.3 shows a cross section of an embodiment of a pipe.

F i g. 4 ist eine Seitenansicht eines drehbaren Heizelements zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.F i g. 4 is a side view of a rotatable heating element illustrating a modified one Embodiment of the invention.

F i g. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 4.F i g. Figure 5 shows an enlarged cross-section taken along line 5-5 in Figure. 4th

Gemäß F i g. 1 umfaßt ein Wärmetauscher 10 einen Behälter 11 mit einem Einlaß 12, durch den die zu erwärmende Flüssigkeit eintritt, und einem Auslaß 13, durch den die erhitzte Flüssigkeit abgegeben wird. Der Behälter weist vorzugsweise die Form eines Hohlzylinders auf, der durch linke und rechte Stirnplatten 14 und 15 verschlossen ist. Lagerbuchsen 16 und 17 in der linken und rechten Stirnplatte bilden Wellen-Durchgangsöffnungen. According to FIG. 1, a heat exchanger 10 comprises a container 11 having an inlet 12 through which the to be heated Liquid enters, and an outlet 13 through which the heated liquid is discharged. Of the Container preferably has the shape of a hollow cylinder, which is formed by left and right end plates 14 and 15 is closed. Bearing bushes 16 and 17 in the left and right end plates form shaft through-openings.

Die hohle Welle 20 ist in der Lagerbuchse 16 in der linken Stirnplatte 14 um eine Achse 21 drehbar gelagert, und rohrförmige Speichen 22, 23, 24 gehen von der hohlen Welle nach außen aus und sind mit einer Ringleitung 25 verbunden. Eine Anzahl von Rohren 26 erstreckt sich von der Ringleitung 25 aus parallel zu der Achse 21 zu einer zweiten Ringleitung 27. Rohrförmige Speichen 28, 29 und 30 verbinden die Ringleitung 27 mit einet hohlen Welle 31, die in der Lagerbuchse 17 gelagert ist. Jede rohrförmige Speiche weist einen länglichen Querschnitt auf und ist derart geneigt, daß sie die Flüssigkeit innerhalb des Behälters 11 in Richtung des Pfeiles 32 bei einer normalen Drehung der Wellen bewegt. The hollow shaft 20 is rotatably mounted about an axis 21 in the bearing bush 16 in the left end plate 14, and tubular spokes 22, 23, 24 extend outwardly from the hollow shaft and are connected to a Ring line 25 connected. A number of tubes 26 extend from the ring main 25 parallel to the Axis 21 to a second ring line 27. Tubular spokes 28, 29 and 30 connect the ring line 27 with a hollow shaft 31 which is mounted in the bearing bush 17. Each tubular spoke has an elongated one Cross-section and is inclined so that they the liquid within the container 11 in the direction of the Arrow 32 moves with a normal rotation of the shafts.

In der Darstellung der F i g. 2 dreht sich die Welle 31 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles 33, und jedes Rohr 26 weist einen dreieckigen Querschnitt auf. Durch diese Querschnittsform wird verhindert, daß die Rückseite der Rohre überhitzt wird und das Produkt dort anbrennt. Jede rohrförmige Speiche 28, 29, 30 ist entsprechend einer Spiralbahn von der Ringleitung 27 aus gekrümmt, die sich nach rückwärts entgegen der Drehrichtung erstreckt und im wesentlichen radial auf die Welle 31 zuläuft. Diese Krümmung der Speichen gestattet es, das Kondensat des erhitzten Fluids, das sich am Boden der Ringleitung 27 sammelt, durch die rohrförmigen Speichen der Welle 31 zuzuleiten und damit aus dem Wärmetauscher abzuführen.In the illustration of FIG. 2 the shaft 31 rotates counterclockwise in the direction of arrow 33, and each tube 26 has a triangular cross-section. This cross-sectional shape prevents the back of the tubes and the product from being overheated burns there. Each tubular spoke 28, 29, 30 is corresponding to a spiral path from the ring line 27 from curved, which extends backwards against the direction of rotation and essentially radially the shaft 31 is tapering. This curvature of the spokes allows the condensate of the heated fluid that collects at the bottom of the ring line 27 to be fed through the tubular spokes of the shaft 31 and thus discharge from the heat exchanger.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform weist das Rohr 26 einen etwa dreieckigen Querschnitt auf und umfaßt eine Luftkammer 366 im hinteren Bereich zur Isolierung dieses Bereichs gegenüber der Wärme in der Heizfluidleitung 36a.In the case of the in FIG. 3, the tube 26 has an approximately triangular cross-section and includes an air chamber 366 at the rear to isolate that area from the heat in the heating fluid line 36a.

Im Betrieb wird ein Heizfluid wie Dampf durch die Welle 20 in Richtung des Pfeiles 37 geleitet. Der Dampf strömt durch die Welle 20, durch die rohrförmigen Speichen 22, 23 und 24, die Ringleitung 25, die Rohre 26, die Ringleitung 27, die rohrförmigen Speichen 28,29 und 30 und die Welle 31 und tritt durch diese aus dem Wärmetauscher 10 aus. Die zu erwärmende Flüssigkeit tritt in den Behälter 11 durch den Einlaß 12 ein und strömt zu dem Auslaß 13 aufgrund eines Druckunterschiedes. Dabei entwickelt sich eine Strömung in Richtung des Pfeiles 32 aufgrund der Form der rohrförmi-In operation, a heating fluid such as steam is passed through the shaft 20 in the direction of arrow 37. The steam flows through the shaft 20, through the tubular spokes 22, 23 and 24, the ring line 25, the tubes 26, the ring line 27, the tubular spokes 28, 29 and 30 and the shaft 31 and emerges through this from the Heat exchanger 10 from. The liquid to be heated enters the container 11 through the inlet 12 and flows to the outlet 13 due to a pressure difference. A current develops in the direction of arrow 32 due to the shape of the tubular

gen Speichea Die Drehung der Wellen 20 und 31 bewirkt, daß die Rohre 26 in einer Kreisbahn um die Achse 21 umlaufen, und die Wärme wird von den Rohren auf die Flüssigkeit innerhalb des Behälters übertragen. Aufgrund der Isolierung der nachlaufenden Rohrseiten wird verhindert, daß ein Fluss"gkeitsfilm auf diesen rückwärtigen Seiten anbrenntgen Speecha The rotation of shafts 20 and 31 causes that the tubes 26 revolve in a circular path around the axis 21, and the heat is from the tubes transferred to the liquid inside the container. Due to the insulation of the trailing pipe sides prevents a flux film on these back sides

Aufgrund der etwa parallelen Ausrichtung des Rohres 26 in bezug auf die Achse 21 folgt jedes buntere Ende jedes Rohres einer geraden Linie. Dadurch wird die Herstellung der Rohre mit dreieckigem Querschnitt und isolierendem rückwärtigem Bereich erleichtert.Due to the approximately parallel alignment of the tube 26 with respect to the axis 21, each colored one follows End of each pipe in a straight line. This enables the manufacture of the tubes with a triangular cross-section and an insulating rear area.

Eine abgewandelte Ausführungsform ist in F i g. 4 und 5 gezeigt Ein drehbares Heizelement 50 (F i g. 4) umfaßt eine hohle WeUe 41, von der rohrförmige Speichen 42,43 und 44 ausgehen. Rohre 45 erstrecken sich parallel zu der Drehachse der Welle zu rohrförmigen Speichen 46,47 und 48 (F i g. 5), die von einer rohrförmigen Welle 49 ausgehen, die mit der rohrförmigen Welle 41 ausgerichtet ist. Nach F i g. 5 sind die Rohre 45 zur Verbindung der rohrförmigen Speichen in unterschiedlichen Radialabständen vo.: der Welle 49 angeordnet Dadurch werden die Rohre 45 in dem geschlossenen Wärmetauscher-Behälter versetzt, so daß die Möglichkeit der Bildung von Leerstellen entlang einer kreisförmigen Bahn innerhalb der erwärmten Flüssigkeit wegen unzureichenden Abstands zwischen den Rohren vermieden wird.A modified embodiment is shown in FIG. 4 and 5, a rotatable heating element 50 (FIG. 4) is shown. comprises a hollow shaft 41 from which tubular spokes 42, 43 and 44 go out. Tubes 45 extend parallel to the axis of rotation of the shaft to be tubular Spokes 46, 47 and 48 (Fig. 5) supported by a tubular Exit shaft 49 which is aligned with tubular shaft 41. According to FIG. 5 are the pipes 45 for connecting the tubular spokes at different radial distances from the shaft 49 As a result, the tubes 45 are displaced in the closed heat exchanger container, so that the possibility of voids forming along a circular path within the heated Liquid is avoided due to insufficient spacing between the pipes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Heat exchanger with a container penetrated by a liquid to be heated and S a pipe system rotatably arranged in the container for the passage of a heating fluid, which Pipe system consists of two opposite end plates of the container around a common Axis rotatably mounted, hollow shafts, tubular shafts extending outward from each of the hollow shafts Spokes and straight, spaced apart and parallel to the axis of rotation, the spokes tubes connecting both shafts, characterized in that the tubes (26, 45) have an approximately triangular cross-section with a leading one with respect to the rotation about the axis (21) Have point and with respect to the direction of their movement about the axis (21) in a front lying heating fluid line (36a) and a rear air chamber (36ύ) are divided.