Kompakt-Blockwärmetauscher aus imprägniertem Graphit

Abstract

 Ein Blockkondensator (10) mit wenigstens einem, ggf. imprägnierten Austauscherblock (12, 14) aus Graphit, weist wenigstens zwei voneinander unabhähgige Kondensatorkammern auf. Erste Durchgangsbohrungen (16) verbinden einander gegenüber-liegende erste blockseiten, an welchen Anschlußplatten (20, 22) mit Verteilerkammern (28, 30, 32) vorgesehen sind, welche durch Zuganker (24) zusammenge- halten sind. Zweite Durchgangsbohrungen (18) verbinden weitere einander gegenüberliegende Blockseiten, an welchen zweite Anschlußplatten (50) mit Verteilerkammern vorgesehen sind, die ebenfalls durch Zuganker (52) zusammenge-halten werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kompakt-Blockwärmetauscher aus imprägniertem Graphit, im wesentlichen geeignet zur Verwendung als Kondensator zum Kondensieren von Wasserdampf und anderen Dämpfen im Vakuum, wobei die Kondensation in verschiedenen Kammern bei unterschiedlichen Drücken stattfindet.

[0002] Solche kondensatoren werden in korrosionsgeschützten Dampfstrahl-Vakuumpumpen verwendet, durch die aggresive Medien aus Vakuum abgesaugt und gegen die atmosphäre gefördert werden, wobei sichergestellt sein muß, daß in der Austrittskammer des Kondensators die Inertgase mit anhängenden physikalisch bedingtem Dampfanteil vom Kondensat einwandfrei getrennt werden.

[0003] Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieser Erfordernisse folgende Apparate verwendet werden:

1. Röhrenkondensatoren aus imprägniertem Graphit.

2. Blockkondensatoren mit rechteckigen Blöcken aus imprägniertem Graphit.

3. Blockkondensatoren mit runden Blöcken aus imprägniertem Graphit.

4. Plattenkondensatoren aus imprägniertem graphit.

5. Ringnut-Kondensatoren aus imprägniertem graphit .

[0004] Bei Verwendung derartiger Apparate als Kondensatoren in Dampfstrahl-Vakuumpumpen ist es erforderlich, mehrere einzelne Apparate gleicher Bauart produktseitig (verbunden durch die einzelnen Dampfstrahler) evtl. auch wasserseitig hintereinander zu schalten. Plattenkondensatoren und Ringnut-Kondensatoren können außerdem nicht mechanisch gereinigt werden, sondern müssen bei Verschmutzung chemisch gereinigt werden. Außerdem läßt sich eine Reparatur am Aufstellungsort nur bedingt oder gar nicht ausführen, da die einzelnen graphitteile miteinander verklebt sind und sich nur im Herstellerwerk mittels einer Trennvorrichtung (Säge) wieder voneinander trennen lassen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Graphitwärmetauscher als Vakuumkondensator für Dampfstrahl-Vakuumpumpen zu schaffen, der die einzelnen, unter verschiedenen Drücken stehenden Kondensatoren durch einen Kompaktapparat ersetzt, und bei dem die einzlenen Kondensatoren auf der Vakuumseite und auf der Wasserseite nach Demontage zugänglich sind und gereinigt werden können.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß zweiseitig gebohrte, rechteckige Graphitblöcke zusammen mit oberen und unteren Ein- und Austrittskammern mit Hilfe von Stahlplatten, in denen sich die Umlenkungen der Wasserseite befinden, und mit Hilfe von Stahlzugankern miteinander verbunden werden. Dadurch entsteht ein Kompaktapparat mit mehreren Kondensatorkammern, in denen bei Betrieb als Vakuumkondensator verschiedene Vakua herrschen können.

[0007] Um einen solchen Apparat auch im Betreibungsort durch das Personal des Betreibers mechanisch reinigen und raparieren zu können, ist der Apparat so aufgebaut, daß die erforderlichen Graphit- und Stahlteile nur mit Dichtungen und Stahlzugankern miteinander verbunden sind, und daß eine Demontage und Wiedermontage mit.üblichen Werkzeugen erfolgen kann.

[0008] Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf der Wasserseite des Apparates eine größere Anzahl von Durchgängen durch entsprechende Ausarbeitung der seitlichen Umlenkplatten aus Stahl erreicht werden. Dies führt zu höheren Geschwindigkeiten des Kühlmediums im Vergleich zu den herkömmlichen Blockapparaten.

[0009] Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ist der geringe Platzbedarf des kompakten Apparates.

[0010] Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert:

[0011] Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht, teilweise herausgebrochen, des erfindungegemäßen Blockkondenstors (Blickrichtung I in Fig. 2);

Fig. 2 eine Vorderansicht des Blockkonkensators gemäß Fig. 1 (Blickrichtung I in Fig. 2);

Fig. 3 die andere Seitenansicht des Blockkondensators mit abgenommener seitlicher Anschlußplatte (Blickrichtung III in Fig. 1);

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Blockkondensator gemäß Fig. 1 (Blickrichtung IV) und

Fig. 5 eine Gesamtansicht des mit Strahlpumpen versehenen Blockkondensators in einer abgewandelten Ausführungsform.

[0012] Der Blockkondensator 10 gemäß Figurgen 1 bis 4 besteht aus zwei vertikal übereinander angeordneten und miteinander verklebten Graphitblöcken 12, 14, die einen einheitlichen Austauscherblock bilden. Erste vertikal verlaufende Durchgangsbohrungen 16 durchlaufen beide Graphitblöcke 12 und 14. Zwischen diesen ersten Durchgangsbohrungen verlaufen in horizontaler Richtung zweite Durchgangsbohrungen 18 durch die beiden Graphitblöcke 12 und 14. An der Oberseite des oberen Graphitblocks 14 ist eine obere erste Anschlußplatte 20 vorgesehen und an der Unterseite des unteren Graphitblocks 12 eine untere erste Anschlußplatte 22. Beide Anschlußplatten sind durch in den Figuren angedeutete Zuganker 24 mit Ankermuttern 26 miteinander verbunden, wobei sie entsprechend einen Kompensionsdruck auf die beiden Graphitblöcke 12, 14 ausüben. In beiden ersten Anschlußplatten 20,22 sind, in Gegenüberstellung, insgesamt drei gegeneinander abgedichtete Verteilerkammern 28,30,32 ausgebildet jeweils mit einem Anschlußflansch 34,36 und 38. Wird beispielsweise der in Fig. 2 links oben angeordneten Verteilerkammer 32 über den durchmessergrößten Flansch 38 kondensierender Dampf zugeführt, so leiten die die beiden Verteilerkammern 32 miteinander verbindenden ersten Bohrungen 16' diese zur unteren Verteilerkammer 32 und aus dem Flansch 38 heraus. Die ersten Bohrungen 16' bilden somit eine gesonderte Kondensatorkammer. Entsprechenderweise bilden die die obere und untere Verteilerkammer 30 miteinander verbindenen ersten Bohrungen 16" eine weitere unabhängige Kondensatorkammer. Die die Verteilerkammern 28 miteinander verbindenden ersten Bohrungen 16''' schließlich bilden eine weitere gesonderte Kondensatorkammer. Das aus dem Flansch 38 links unten in Fig. 2 austretende

[0013] Produkt kann, ggf. nach Verdichtung durch eine Strahlpumpe oder durch einen mechanischen Verdichter, der Reihe nach durch die von den ersten Bohrungen 16" gebildete Kondensatorkammer und die von den ersten Bohrungen 16''' gebildete Kondensatorkammer geführt werden. Das in der jeweiligen Kondensatorkammer gebildete Kondensat wird durch entsprechende Ablaufstutzen 40 der unteren Verteilerkammern 32,30,28 abgeleitet. Durch die zweiten Bohrungen 18 werden Austauschermittel, insbesondere Kühlwasser, zick-zack-förmig geführt. Hierzu sind in denjenigen beiden vertikalen Blockseiten, in denen die zweiten Bohrungen 18 jeweils ausmünden (Blockseiten 48) zweite Anschlußplatten 50 vorgesehen, die über Zuganker 52 mit Muttern 54 miteinander verbunden sind. Ebenso wie die bereits erwähnten, lediglich in Fig. 2 angedeuteten Zuganker 24, verlaufen auch die horizontalen Zuganker 52 nicht durch die Graphitblöcke 12,14 sondern and er Vorderseite bzw. Rückseite der Blöcke 12,14 mit geringem Abstand zu diesen.

[0014] Die in Fig. 2 rechte zweite Anschlußplatte 50 ist mit einem Anschlußflansch 60 versehen, in welchen das Kühlmedium, insbesondere Wasser, eingeleitet wird. Nicht näher dargestellte Umlenkbleche 62 in beiden zweiten Anschlußplatten 50 sorgen dafür, daß das Wasser zick-zack-artig von unten nach oben durch sämtliche horizontalen Bohrungen 18 geführt wird. Das Wasser wird schließlich zu einem Flansch 64 am oberen Ende der linken zweiten Anschlußplatte 50 abgeleitet.

[0015] Aus Vorstehendem ergibt sich, daß der Blockkondensator 10 bei äußerst kompaktem Aufbau mehrere Kondensatorstufen, im dargestellten Beispiel drei Kondensatorstufen, beherbergt. Die Stufenzahl wird durch die Anzahl der Verteilerkammern der oberen und der unteren ersten Anschlußplatten 20, 22 festgelegt. Um einfachen, modulartigen Aufbau mit der Möglichkeit leichter Abänderung der Stufenzahl zu gewährleisten, sind die beiden Anschlußplatten 20 und 22 aus jeweils drei gesonderten Plattenteilen 70, 71 und 72 aufgebaut, wobei einander entsprechende Plattenteile am oberen und unteren Ende des Plattenkondensators durch die vertikalen Zuganker 24 zusammengehalten werden. Möchte man z.B. anstelle des dreistufigen Aufbaus lediglich einen zweistufigen Aufbau, so tauscht man entsprechende Plattenteile um, z.B.dadurch,daß man die Plattenteile 71 und 72 jeweils ein einziges Plattenteil mit entsprechend vergrößerter Verteilerkammer besetzt.

[0016] Eine Reinigung der Verteilerkammern sowie der vertikalen ersten Bohrungen 16 ist leicht durchführbar, da man die Plattenteile 70,71, und 72 lediglich abzuschrauben braucht, um unmittelbaren Zugang sowohl zu den Verteilerkammern als auch zu den vertikalen Bohrungen 16 zu erhalten.

[0017] Dementsprechend problemlos ist der Zugang zu den horizontalen Bohrungen 18 sowie zu den Verteilerkammern bzw. Umlenkplatten innerhalb der seitlichen Anschlußplatten 50.

[0018] Fig. 5 zeigt einen lediglich zweistufigen Plattenkondensator 110, eingebaut in eine Anordnung mit insgesamt drei Strahlpumpen 180, 182 und 183. Bauelemente des Blockkondensators 110 die ihrer Funktion nach solchen des Blockkondensators 10 in den Figuren 1. bis 4 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern, jeweils vermehrt um die Zahl 100, versehen.

[0019] Der Grundaufbau des Blockkondensators 110 ist der gleiche, wie der des Blockkondenators 10. Die beiden Graphitblöcke 112 und 114 sind wiederum in vertikaler Richtung zwischen einer oberen und unteren ersten Anschlußplatte 120 und 122 mittels Zuganker 124 und Muttern 126 eingespannt. Zweite Anschlußplatten 150 an der linken bzw. rechten Seite des Blockkondensators 110 in Fig. 5 sind über horizontale Zuganker 152 mit Muttern 154 miteinander verbunden. Um gleichmäßige spannung zu erhalten, ist zwischen der Oberseite des ggf. zweiteiligen oberen Anschlußblocks 114 eine durchgehende, mit Randösen 186 versehene Stahlplatte 188 vorgesehen, an deren Oberseite sich wiederum die Muttern 126 abstützen. Dementsprechend kann auch am unteren Ende des Blockkondensators 110 durchgehende Stahlplatte vorgesehen sein.

[0020] Der zu kondensierende Dampf wird als erstes durch die Strahlpumpe 180 geführt und anschließend über einen Krümmer 192 der zweiten Strahlpumpe 182 zugeführt. Diese mündet in den Flansch 138, welcher dem Flansch 38 in Fig. 2 entspricht. Der dem unteren Flansch 38 entsprechende Flansch ist in Fig. 5 seitlich etwas nach rechts gegenüber dem oberen Flansch 138 versetzt und ist unmittelbar mit dem Ansaug-Eingang 194 der dritten Strahlpumpe 184 verbunden. Der Ausgang der Strahlpumpe 184 ist mit dem oberen Flansch 136 der zweiten Kondensatorstufe verbunden. Der Ausgangsflansch 136 der zweiten Kondensatorstufe kann an eine vierte Strahlpumpe 185 angeschlossen sein.

Ansprüche

1. Blockkondensator mit wenigstens einem, ggf. imprägnierten, Austauscherblock aus Graphit,
dadurch gekennzeichnet ,
daß der wenigstens eine Austauscherblock erste_-Durchgangsbohrungen zwischen zwei einander gegenüberliegenden ersten Blockseiten und zweite Durchgangsbohrungen zwischen weiteren einander gegenüberliegenden zweiten Blockseiten aufweist, daß an beiden ersten Blockseiten vorzugsweise durch Zuganker zusammengehaltene Anschlußplatten vorgesehen sind jeweils mit wenigstens einer Verteilerkammer zum Anschluß an die ersten Bohrungen, und daß an beiden zweiten Blockseiten zweite, vorzugsweise durch Zuganker zusammengehaltene Anschlußplatten vorgesehen sind jeweils mit wenigstens einer Verteilerkammer zum Anschluß an die zweiten Bohrungen.

2. Blockkondensator nach Anspruch 1 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß der Austauscherblock wenigstens zwei voneinander unabhängige, ggf. von jeweils einem Teil der ersten Bohrungen gebildete Kondensatorkammern aufweist.

3. Blockkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anschlußplatten jeweils wenigstens zwei gegeneinander abgedichtete Verteilerkammern aufweisen,die über die ersten Bohrungen ausschließlich mit der entsprechenden Verteilerkammer der jeweils anderen Anschlußplatte verbunden sind.

4. Blockkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweiten Anschlußplatten Umlenkungen aufweisen zur zick-zack-artigen Führung des durch die zweiten Bohrungen strömenden Austauschermediums durch die zweiten Bohrungen.

5. Blockkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Austauscherblock aus wenigstens zwei aneinander anliegenden Graphitblöcken mit ineinander übergehenden ersten oder zweiten Bohrungen aufweist.

6. Das die Graphitblöcke miteinander verklebt sind.

Zeichnung