Temperierbarer Tank

Abstract

 Ein Tank ist zur Beheizung oder Kühlung seines Inhalts mit Temperiermedium-Strömungskanälen versehen, die als vom Tankmantel 12 getrennte Längskanäle 13 mit in sich geschlossenem Hohlprofil ausgeführt sind. Die Längskanäle 13 sind an ihren beiden Enden mit in Umfangsrichtung des Tankmantels 12 verlaufenden Sammelkanälen 14 zu einem in Innern kommunizierenden Kanalsystem verbunden. Dieses Kanalsystem läßt sich mit einer generell wannenartigen Struktur getrennt vom Tank fertigen und nach Einlegen des Tanks durch eine den gesamten Aufbau umgebende Isolierung 16, 17 am Tank festlegen und in dichter Nähe am Tankmantel 12 halten.

Beschreibung

[0001] Die Temperierung von Tanks geschieht herkömmlich dadurch, daß ein Temperiermedium durch Kanäle geleitet wird, die durch am Tankmantel angeschweißte Halbrohre gebildet sind. Handelt es sich bei der Temperierung um eine Beheizung, so wird als Temperiermedium gewöhnlich Dampf verwendet. Diese Konstruktion ist beispielsweise aus DE-B1 1 223 132, DE-U1 8 800 536 und DE-A1 4 117 273 bekannt.

[0002] Aus DE-U1 1 960 929 ist ferner ein temperierbarer Tank bekannt, bei dem ein Teil des Tankmantels selbst von schraubenförmig gewickelten Vierkantrohren gebildet ist, die miteinander verschweißt und möglicherweise zusätzlich an der Innenseite schweißplattiert sind.

[0003] Bei den bekannten Konstruktionen ergibt sich zwar wegen der Tatsache, daß ein Teil des Kanalprofils vom Tankmantel selbst gebildet wird, ein sehr guter Wärmeaustausch zwischen Temperiermedium und Tankinhalt. In anderer Hinsicht sind die bekannten Gestaltungen aber problematisch.

[0004] So bergen die erheblichen Schweißnahtlängen zwischen den Halbprofilen und dem Tankmantel die Gefahr von Leckstellen in sich. An Leckstellen austretendes Temperiermedium führt zu Korrosion am Tankmantel und beschädigt die den Tankmantel samt Kanälen umgebende Isolierung.

[0005] Dabei können solche Leckstellen nicht nur bei der ersten Fertigung auftreten, bei der sie sich noch relativ leicht feststellen und beheben lassen; wesentlich problematischer ist es, wenn sie erst später infolge von Spannungen zwischen Kanal und Tankmantel auftreten. Derartige Spannungen können aus mechanischer Beanspruchung im Betrieb, die zu vorübergehenden oder dauerhaften Verformungen des Tankmantels führen, oder aus örtlichen Temperaturunterschieden resultieren, beispielsweise wenn ein zunächst verhältnismäßig kalter Tank infolge einer Störung des Versorgungssystems plötzlich mit zu heißem Dampf beaufschlagt wird.

[0006] Ferner ist das Verschweißen unterschiedlicher Materialien unerwünscht oder gar unmöglich. Dies ist dann zu beachten, wenn der Tank aus einem speziellen Werkstoff besteht.

[0007] Auch stellt die Verschweißung der Kanäle mit dem Tankmantel nicht nur einen erheblichen Fertigungsaufwand dar, sondern läßt sich an nicht mehr neuen Tanks infolge Verschmutzung und/oder Verformung des Tankmantels nachträglich nur schwierig vornehmen, so daß eine Nachrüstung von älteren Tanks mit einem Heiz- bzw. Kühlsystem kaum in Frage kommt.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen temperierbaren Tank anzugeben, bei dem die geschilderten Probleme mindestens teilweise vermieden sind. Eine speziellere Aufgabe kann darin gesehen werden, einen mit geringem Fertigungsaufwand herstellbaren und unempfindlichen temperierbaren Tank anzugeben.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1. Danach ist jeder Temperiermedium-Strömungskanal als ein vom Tankmantel getrenntes Rohr aus einem in sich geschlossenen Hohlprofil gebildet. Es kann aus einem fertigen Profilrohr bestehen, so daß Schweißarbeit außer an den Anschlußenden nicht erforderlich ist. Gleichzeitig entfällt die Gefahr von undichten Stellen infolge von Schweißfehlern und thermisch oder mechanisch bedingten Spannungen.

[0010] Sorgt man dafür, daß das Rohr nahe dem Tankmantel gehalten wird, was in der bevorzugter Ausgestaltung nach Anspruch 10 durch eine den Tankmantel umgebende Isolierlage geschieht, so läßt sich ein ausreichender Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Tankinhalt erreichen. Selbst bei streckenweise fehlender direkter Berührung zwischen Kanal und Tankmantel ist der Wärmeaustausch im wesentlichen auf den Tankmantel und damit auf den Tankinhalt beschränkt, da die umgebende Isolierung einen anderweitigen Wärmeaustausch behindert.

[0011] Bei der in Anspruch 2 angegebenen Querschnittsform des Kanals steht eine besonders große Fläche zum Wärmeaustausch mit dem Tank zur Verfügung.

[0012] Die Maßnahmen der Ansprüche 3 und 4 sind für intensiven Wärmeaustauch günstig.

[0013] In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 5 bis 7 kann die gesamte Temperiereinrichtung für sich vorgefertigt, sodann an die Abmessungen des jeweiligen Tanks angepaßt und als Einheit am Tank angebracht werden. Dies gestattet eine einfachere Handhabung bei der Fertigung und ermöglicht außerdem die gleichzeitige Fertigung von Tank und Temperiersystem. Die in Anspruch 9 angegebene Gestaltung ist insofern günstig, als die Biegung von Rohren mit Kreisquerschnitt unproblematisch ist.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Figur 1

eine Seitenansicht eines temperierbaren Tanks, und

Figur 2

einen Querschnitt durch den Tank nach Figur 1.

[0015] Der in der Zeichnung dargestellte Tank weist einen aus einem zylindrischen Teil 10 und zwei Tankböden 11 aufgebauten Tankmantel 12 auf.

[0016] Parallel zur Tankachse verlaufen über im wesentlichen die gesamte Länge des zylindrischen Mantelteils 10 mehrere - im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 fünf - Temperiermedium-Längskanäle 13, die an ihren beiden Enden mit jeweils einem Sammelkanal 14 verbunden sind. Die beiden Sammelkanäle 14 verlaufen in Umfangsrichtung des Tanks in dessen unteren Bereich über einen Winkel von weniger als 180°. Sie weisen jeweils einen Stutzen 15 zur Zu- bzw. Abführung des Temperiermediums auf.

[0017] Bei dem Temperiermedium kann es sich um ein Kühlmittel, z.B. Kühlwasser, oder um ein Heizmittel, z.B. Dampf, handeln.

[0018] Jeder Längskanal 13 besteht aus einem vom Tankmantel 12 getrennten Vierkantrohr mit in sich geschlossenem Hohlprofil. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist das Profil der Längskanäle 13 rechteckig, wobei die zum Tankmantel 12 tangential verlaufenden Seiten des Profils länger sind als die senkrecht dazu stehenden Seiten, um die dem Tankmantel 12 zugewandte und für den Wärmeaustausch in erster Linie maßgebliche Fläche möglichst groß zu machen.

[0019] Die dem Tankmantel 12 zugewandte Fläche des Längskanals 13 ist in Axialrichtung des Tanks eingeknickt (in der Zeichnung nicht dargestellt), so daß sie den Tankmantel 12 längs zweier Linien berühren kann und eine noch dichtere Anordnung des Längskanals 13 am Tankmantel 12 mit entsprechend verbessertem Wärmeübergang ermöglicht. Aus dem gleichen Grund kann ferner der Zwischenraum zwischen Längskanal 13 und Tankmantel 12 mit einem (ebenfalls nicht gezeigten) wärmeleitenden Material, einer sogenannten Wärmeleitpaste oder einem Wärmeleitzement, ausgefüllt werden.

[0020] Jeder der beiden Sammelkanäle 14 ist aus einem Rohr mit Kreisquerschnitt geformt und mit den Längskanälen 13 verschweißt, so daß sich ein im Innern zusammenhängendes, aus den Längskanälen 13, den Sammelkanälen 14 und den Anschlußstutzen 15 bestehendes Rohrsystem ergibt.

[0021] Dieses Rohrsystem kann zunächst als ebenes Gebilde vorgefertigt und verschweißt werden, wobei die Sammelkanäle 14 anschließend entsprechend der Krümmung des Tanks gebogen werden. Alternativ können vorgebogene Sammelkanäle 14 mit den Längskanälen 13 und den Anschlußstutzen 15 verschweißt werden.

[0022] Eine besonders einfache Fertigung ergibt sich, wenn jeder Sammelkanal 14, wie in Figur 2 dargestellt, aus mehreren für sich vorgebogenen Rohrstücken mit Kreisquerschnitt besteht, die zwischen jeweils benachbarte Längskanäle 13 geschweißt werden.

[0023] In das so fertiggestellte Rohrsystem wird der Tank eingelegt, woraufhin der gesamte Aufbau mit einer Isolierlage 16 umgeben wird. Die Isolierschicht ihrerseits wird an ihrer Außenseite mit einem dünnen Blechmantel 17 umgeben. Die Isolierung 16, 17 hat nicht nur die Aufgabe, den Wärmeaustausch mit der Umgebung zu behindern, sondern auch die Längskanäle 13 in möglichst innigem Kontakt mit dem Tankmantel 12 zu halten. Vor dem Aufbringen der Isolierung 16, 17 kann das Rohrsystem zusätzlich mittels (nicht gezeigten) Spannbändern oder sonstigen geeigneten Klemmelementen an den Tankmantel 12 angedrückt werden.

Ansprüche

1. Temperierbarer Tank mit am Tankmantel (12) angeordneten Kanälen (13), die an Zu- und Abführleitungen für ein Temperiermedium anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (13) aus einem vom Tankmantel (12) getrennten Rohr mit in sich geschlossenem Hohlprofil besteht.

2. Tank nach Anspruch 1, wobei jeder Kanal (13) aus einem Vierkantrohr besteht, dessen tangential zum Tankmantel (12) verlaufende Seiten länger sind als die dazu senkrechten Seiten.

3. Tank nach Anspruch 2, wobei die dem Tankmantel (12) zugewandte Wand des Vierkantrohrs in Axialrichtung des Tanks eingeknickt ist.

4. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen Tankmantel (12) und der ihm zugewandten Wand des Längskanals (13) ein wärmeleitendes Material angeordnet ist.

5. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mehreren parallel zur Tankachse verlaufenden Längskanälen (13), die an ihren beiden Enden in jeweils einen in Umfangsrichtung des Tanks verlaufenden Sammelkanal (14) münden.

6. Tank nach Anspruch 5, wobei die Sammelkanäle (14) über höchstens 180° des Tankumfangs verlaufen und mit den Längskanälen (13) eine den Tank aufnehmende wannenartige Struktur bilden.

7. Tank nach Anspruch 6, wobei die Längskanäle (13) gerade sind und die Sammelkanäle (14) den Tank in seinem zylindrischen Mantelteil (10) umgeben.

8. Tank nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Sammelkanäle (14) aus Rohren mit Kreisprofil gebildet sind.

9. Tank nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Sammelkanäle (14) entsprechend der Krümmung des Tankmantels (12) gebogen sind.

10. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kanäle (13) durch eine den Tank umgebende Isolierung (16, 17) in Berührung mit dem Tankmantel (12) gehalten sind.

Zeichnung