Wärmetauscher mit Wärmetauscherschläuchen aus Kunststoff

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Aus der Strömungsmechanik ist es bekannt, dass durch die Ausbildung gegenläufiger Wirbel zylindrische Körper derart in Schwingung versetzt werden, dass die Körper selbst zu schwingen beginnen. In besonders kritischen Situationen kann die Ablösefrequenz der Wirbel auch in den Bereich der Eigenschwingung bzw. der Eigenfrequenz des Körpers fallen. Je größer die frei schwingende Länge von Rohren ist, d. h., je größer die Wärmetauscher sind, desto eher tritt das Problem der Schwingungsanregung auf. Besonders große Wärmetauscher kommen beispielsweise bei Rauchgas-Entschwefelungsanlagen von Kraftwerken zum Einsatz. Da die aggressiven Rauchgase die Wärmetauscherrohre angreifen können, bestehen diese aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff, insbesondere aus einem korrosionsfesten Kunststoff wie z. B. einem Fluorkunststoff, insbesondere Perfluoralkoxylalkan (PFA) oder modifizierten Polytetrafluorethylen (mod. PTFE), weshalb von Kunststoffschläuchen gesprochen wird. Da dieser Werkstoff eine geringere Festigkeit und Steifigkeit als Stahl besitzt, gerät er auch eher in Schwingungen. Zudem müssen die Schläuche von Zeit zu Zeit von Anhaftungen befreit werden. Das erfolgt mittels Wasser. Um das Reinigungsergebnis zu verbessern und um den Übertritt von Reinigungswasser in benachbarte Rohrbündel zu verhindern, ist der Wärmetauscher im Bereich von seitlichen Abhängungen mit Seitenwandfolien bestückt.

[0003] Durch die fluchtende Anordnung der Wärmetauscherschläuche in Kombination mit den Rauchgaskanalabmessungen können Schwingungen im Wärmetauscher auftreten. Dies äußert sich oftmals durch Brummen oder Dröhnen, das für den menschlichen Organismus unangenehm ist. Darüber hinaus ist es möglich, dass die mechanischen Schwingungen auf angrenzende Gewerke, wie z. B. auf Gehäuse oder Arbeitsbühnen übertragen werden. Je nach Intensität der Schwingungen können auch Beschädigungen an den Bauteilen auftreten. Die Schwingungen treten durch die Ausbildung von kármánschen Wirbelstraßen auf. Durch Einbau von Trennwänden (Antidröhnplatten oder auch Akustikfolien) wird die Ausbildung von kármánschen Wirbelstraßen gestört. Die Schwingungen werden dadurch in Frequenzbereiche außerhalb der Eigenfrequenz der Wärmetauscherschläuche verlagert. Die Trennwände werden zwischen zwei benachbarten Schlauchreihen eingebaut. Die Trennwände müssen ebenfalls, wie das Schlauchmaterial aus einem korrosions- und hitzebeständigen Material bestehen. Aus diesem Grunde wird als Konstruktionswerkstoff üblicherweise auch ein geeigneter Kunststoff eingesetzt. Bei einem geringen Schlauchabstand werden für die Trennwände dickere Folien (1,5 mm) eingesetzt. Bei z. B. 12 mm Abstand zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherschläuchen und einer dazwischen angeordneten Folie führen bereits kleinste Verformungen der Folie zu einem Kontakt zwischen der Folie und dem Wärmetauscherschlauch. Ein Kontakt zwischen den Schläuchen und den Folien sollte unter allen Umständen vermieden werden, weil die staubhaltige Atmosphäre in Kombination mit dem Reibkontakt an den Folien zu Abrasionen am Wärmetauscherschlauch und an den Akustikfolien führt. Die Abrasionen am Wärmetauscherschlauch führen langfristig zu einem Ausfall des Wärmetauschers.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit in Strömungsrichtung des Gasstroms angeordneten Folienelementen aufzuzeigen, der hinsichtlich der Steifigkeit der Folie verbessert ist, sodass die Reibung zwischen den Wärmetauscherschläuchen und den Folien reduziert bzw. vermieden wird.

[0005] Diese Aufgabe ist bei einem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] Der erfindungsgemäße Wärmetauscher umfasst mehrere vertikal verlaufende Wärmetauscherschläuche aus Kunststoff, die parallel zueinander in Reihen angeordnet sind und vorzugsweise in mehreren Ebenen durch Halteelemente im Abstand zueinander lageorientiert sind. Die Wärmetauscherschläuche sind dafür vorgesehen, von einem Gasstrom quer angeströmt zu werden. Es handelt sich z. B. um einen Wärmetauscher einer Rauchgasentschwefelungsanlage. In Strömungsrichtung des Gasstroms erstreckt sich wenigstens ein Folienelement, insbesondere als Seitenwand-Folienelement. Es ist im Höhenbereich zwischen zwei zueinander beabstandeten Halteelementen angeordnet. Das Folienelement wird von Aussteifungsmitteln lageorientiert. Diese Aussteifungsmittel durchsetzen die Halteelemente in gleicher Weise wie die Wärmetauscherschläuche.

[0008] Es wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass die geringe Eigensteifigkeit der Folienelemente maßgeblich ursächlich für den abrasiven Kontakt zwischen den Wärmetauscherschläuchen und dem Folienelement ist und wesentlich zur Zerstörung der Wärmetauscherschläuche beiträgt. Theoretisch wäre es zwar möglich, dickwandigere und damit steifere artgleiche Folienelemente einzusetzen. Das würde jedoch den Materialeinsatz und -aufwand deutlich erhöhen. Die Verwendung besonders widerstandsfähiger und biegesteifer Werkstoffe würde andererseits bei einem Kontakt mit den Wärmetauscherschläuchen auch aufgrund unterschiedlicher Härte, Oberflächenstrukturen etc. zur Zerstörung der Wärmetauscherschläuche führen. Aus diesem Grund werden die Folienelemente mit Aussteifungsmitteln versehen, welche die Halteelemente durchsetzen. Bei diesen Folienelementen kann es sich um Seitenwandfolien und/oder Akustikfolien handeln.

[0009] Das kann einerseits heißen, dass die Halteelemente, die in einer rasterartigen Anordnung innerhalb des Schlauchbündels platziert sind, ausschließlich zur Fixierung des Aussteifungsmittels dienen. Die Aussteifungsmittel sind in diesem Fall Streben, welche sich zwischen aufeinander folgenden Halteelementen erstrecken.

[0010] Die bevorzugte Variante ist jedoch, dass die Aussteifungsmittel durch die Wärmetauscherschläuche selbst gebildet sind.

[0011] Bei beiden Varianten wird der Abstand des Folienelements zu den benachbarten Wärmetauscherschläuchen auch unter hoher thermischer Belastung gehalten. Bei einem Mittenabstand von z. B. 24 mm zwischen zwei benachbarten Reihen von Wärmetauscherschläuchen wird das Folienelement nun in die Rohrteilung eingegliedert. Die Anzahl der Versteifungen bestimmt die maximale Verformung der Folie quer zur Gasanströmung. Dadurch wird die Gefahr von Berührungen zwischen dem Folienelement und den Wärmetauscherschläuchen in einer benachbarten Reihe reduziert bzw. vermieden.

[0012] Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass bei großtechnischen Anlagen eine Vielzahl von Wärmetauscherschläuchen parallel geschaltet ist. Beispielsweise können je Rohrbündel 1.800 Wärmetauscherschläuche vorgesehen sein, die in einzelnen Reihen neben-/ hintereinander angeordnet sind. Durch ein Folienelement würde ein Halteelement für die Wärmetauscherschläuche zur Aufnahme der Folie genutzt werden, so dass durch die Aussteifungsmittel in Form von Streben etwa 50 Wärmetauscherschläuche entfallen müssten. Hierdurch sinkt zwar die Leistung des Wärmetauschers geringfügig, der Vorteil ist jedoch eine deutlich verbesserte Schwingungsdämpfung und Haltbarkeit der angrenzenden Wärmetauscherschläuche, so dass der Nachteil der reduzierten Leistung mehr als kompensiert wird.

[0013] Die Wärmetauscherleistung wird noch weniger reduziert, wenn die Aussteifung von den Wärmetauscherschläuchen selbst gebildet ist. In diesem Fall bleiben die Wärmetauscherschläuche an Ort und Stelle, nehmen aber nicht am Wärmeaustausch teil.

[0014] Die Anzahl kann geringfügig reduziert werden. Das unmittelbar mit den Wärmetauscherschläuchen in Kontakt stehende Folienelement hemmt zwar die freie Anströmung der betroffenen Wärmetauscherschläuche und reduziert zumindest auf einer Seite in gewissen Umfang auch den Wärmeaustausch, allerdings führt dieser Effekt zu noch geringeren Verlusten als bei Aussteifungsmitteln, die als separate Streben ausgeführt sind.

[0015] Die Aussteifungsmittel in Form von Streben sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie sich leicht an den Halteelementen fixieren lassen. Die Halteelemente besitzen Führungselemente in Form von Öffnungen zum Durchführen der Wärmetauscherschläuche. Aus diesem Grund sind die Streben zylindrisch ausgebildet. Sie greifen durch diese Öffnungen und besitzen eine Ummantelung. Die Ummantelung besteht vorzugsweise aus demselben Werkstoff wie die Wärmetauscherschläuche. In einer ersten bevorzugten Weiterbildung besitzen die Streben innen ein Stützprofil oder werden durch Füllstoffe verstärkt. Das Stützprofil soll eine höhere Steifigkeit besitzen als die Ummantelung. Die Ummantelung dient vielmehr zum Schutz des Stützprofils vor korrosiven Einflüssen des Gasstroms. Es kann sich bei dem Stützprofil um einen nicht-metallischen oder um einen metallischen Einsatz, insbesondere einen Draht, handeln. Der Draht ist von der Ummantelung aus Kunststoff, insbesondere aus Fluorkunststoff, umgeben. Das Stützprofil hat die Funktion, die Ummantelung von innen auszusteifen, insbesondere wenn diese eine relativ geringe Wanddicke besitzt. Anderseits soll das Stützprofil auch nicht zu schwer sein. Daher kommen als Stützprofil auch Kunststoffe, insbesondere glasfaserverstärkte Kunststoffe in Frage. Stützprofile aus Nicht-Eisen-Metallen, wie z.B. Aluminium, sind aufgrund des geringeren Gewichts ebenso geeignet.

[0016] In einer alternativen Ausführungsform umfassen die Aussteifungsmittel in Form von Streben eine Ummantelung, wobei innerhalb der Ummantelung kein im Wesentlichen starres Stützprofil angeordnet ist, sondern ein Füllstoff. Der Füllstoff besteht aus einer fließ- oder rieselfähigen Masse. Dieser Füllstoff muss die Ummantelung nicht vollständig ausfüllen. Bei dem Füllstoff kommt es maßgeblich auf seine Gewichtskraft an. Das heißt, er soll ein so hohes Gewicht haben, dass die flexible Ummantelung gestreckt wird und aufgrund der Streckung der Ummantelung eine Aussteifung bewirkt wird. Bei diesem Lösungsansatz kann der Füllstoff im Wesentlichen einzig und allein nach seinem spezifischen Gewicht ausgewählt werden. Er besitzt vorzugsweise ein größeres spezifisches Gewicht als die Ummantelung selbst. Insbesondere ist die Masse des Füllstoffes wenigstens so groß wie die Masse der ihn umgebenen Ummantelung. Besonders kostengünstig sind mineralische Füllstoffe, wie z.B. Sand. Selbstverständlich können auch andere geeignete Werkstoffe mit hoher Dichte, wie z.B. Metalle in Betracht gezogen werden. Die Ummantelung muss nicht zwangsläufig vollständig mit dem Füllstoff gefüllt werden. Beispielsweise kann eine Füllhöhe von einem Drittel der Gesamtlänge der Ummantelung ausreichen, um die Ummantelung zu strecken und für eine hinreichende Steifigkeit des Aussteifungsmittels zu sorgen. Vorzugsweise beträgt das Gewicht des Füllstoffes das ein- bis zweifache des Gewichts der umgebenden Ummantelung.

[0017] Die Enden der Ummantelung können zusätzlich verschlossen sein. Die verschlossenen Enden können zugleich zur Fixierung der Ummantelung und damit der Streben dienen. Hierzu können die verschlossenen Enden soweit im Durchmesser vergrößert sein, dass die Enden nicht durch die Halteelemente rutschen. Da es sich um Wärmetauscherschläuche aus Kunststoff in hängender Anordnung, das heißt im Wesentlichen in vertikaler Orientierung, handelt, hängen die einzelnen Streben gewissermaßen an den oberseitig angeordneten Halteelementen und werden durch die Enden der Ummantelung am Durchrutschen durch die Halteelemente gehindert.

[0018] Während die Verbindung zwischen den Streben und den Halteelementen formschlüssig erfolgt, kann das Folienelement insbesondere stoffschlüssig mit dem Aussteifungsmittel verbunden sein. Es kann insbesondere mit den Aussteifungsmitteln verschweißt sein. Das Verschweißen von Fluorkunststoffen ist insbesondere bei modifizierten PTFE-Werkstoffen, wie TFM, möglich. Aber auch die Fluorkunststoffe MFA und PFA können schweißtechnisch verbunden werden. Das Verschweißen des Folienelements erfolgt entweder im oberen Bereich, so dass eine Wärmeausdehnung nach unten möglich ist, oder aber alternativ im mittleren Bereich zwischen zwei Halteelementen. Der mittlere Bereich ist definiert als der Bereich, der von 40 % bis 60 % des vertikalen Abstands zwischen zwei Halteelementen reicht.

[0019] Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich auch Aufhängungen der Folienelemente durch Haken oder Klemmungen und ähnliche Bauteile an der oberseitigen Halteranordnung möglich, die entweder dafür vorgesehen sind, unmittelbar das Folienelement klemmzuhalten, oder entsprechende Aufnahmen zur Eingliederung von Halteelementen, wie zum Beispiel für Haken oder für Clipse, aufweisen.

[0020] Die erfindungsgemäßen Folienelemente können je nach Schwingungsverhältnissen des Wärmetauschers mehrfach in jeder Ebene angeordnet sein. Eine Ebene bezeichnet den vertikalen Bereich zwischen zwei übereinander angeordneten Halteelementen.

[0021] Die Wärmetauscherschläuche können beiderseits der Folienelementen angeordnet sein, so dass sich die Folienelemente gewissermaßen im mittleren Bereich des Wärmetauschers befinden. Denkbar ist aber auch eine Anordnung, bei welcher die Wärmetauscherschläuche nur auf einer Seite eines Folienelements angeordnet sind. Hierbei handelt es sich nicht zwingend um eine randseitige Anordnung, denn es ist möglich, mehrere derartiger Wärmetauscher parallel nebeneinander zu errichten, so dass der einzelne Wärmetauscher mit seinen Wärmetauscherschläuchen zwar nur auf einer Seite des Folienelements angeordnet ist, andererseits aber sich Wärmetauscherschläuche benachbarter Wärmetauscher unmittelbar anschließen. Die Folienelemente können daher auch die Funktion haben, einzelne Bereiche des Schlauchbündels des Wärmetauschers von anderen Bereichen desselben Wärmetauschers oder eines benachbarten Wärmetauschers abzugrenzen.

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1

in perspektivischer Ansicht einen Teilbereich eines Wärmetauschers in einer ersten Ausführungsform;

Figur 2

in perspektivischer Ansicht einen Teilbereich eines Wärmetauschers in einer zweiten Ausführungsform;

Figur 3

eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers in einer dritten Ausführungsform;

Figur 4

in vergrößerter Darstellung eine Aussteifungselement im Teilschnitt;

Figur 5

eine Seitenansicht eines Folienelements und

Figur 6

eine weitere perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers in einer weiteren Ausführungsform.

[0023] Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von einem Teilbereich eines Wärmetauschers 1. Der Wärmetauscher 1 ist zum Beispiel ein Rauchgaswärmetauscher. Der Wärmetauscher 1 besitzt beispielsweise eine Breite von 2 m und eine Höhe von 12 m. Mehrere dieser Wärmetauscher 1 können in Modulbauweise nebeneinander angeordnet sein, so dass sich Gesamtbreiten von zum Beispiel 10 m ergeben. Wärmetauscher 1, die z. B. bei Rauchgasentschwefelungsanlagen von Kraftwerken eingesetzt werden, sind starken korrosiven Einflüssen ausgesetzt. Die Wärmetauscherschläuche 2 bestehen daher aus Kunststoff. Vorzugsweise handelt es sich um einen Fluorkunststoff, insbesondere PTFE, MFA, PFA oder TFM. Der Kunststoff besitzt aufgrund der erhöhten Betriebstemperaturen eine reduzierte Steifigkeit. Zudem ist der Werkstoff vergleichsweise teuer. Daher sollen letztendlich auch zur Verbesserung des Wärmeübergangs nicht zu große Wandstärken verbaut werden. Aus diesem Grund sind die Wärmetauscherschläuche 2 durch Halteelemente 3 geführt. Die Halteelemente 3 bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff und sind in mehreren Höhenebenen angeordnet. Bei einem möglichen Ausführungsbeispiel trägt der Mittenabstand zwischen zwei Halteelementen 24 mm. Die Halteelemente 3 erstrecken sich horizontal in Strömungsrichtung S des Gasstrom G. Sie sind an sich quer zur Strömungsrichtung S erstreckenden Tragrohren 4 und Tragprofilen 5 befestigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde nur eine kleinere Anzahl der Halteelemente 3 sowie der Wärmetauscherschläuche 2 dargestellt. In der praktischen Ausgestaltung erstrecken sich die Halteelementen 3 in Wesentlich größerer Anzahl beiderseits der dargestellten Wärmetauscherschläuche 2. Auch sind viele der Tragrohre 4 und Trägerprofile 5 übereinander angeordnet, beispielsweise in vertikalen Abständen von 50 cm bis 60 cm. Im Rahmen der Erfindung wird von mehreren Ebenen gesprochen.

[0024] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in wenigstens einer Ebene, vorzugsweise allen Ebenen, wenigstens ein Folienelement 6 angeordnet ist. Das Folienelement 6 besteht vorzugsweise auch aus einem Fluorkunststoff. Es besitzt eine Dicke von vorzugsweise 1 mm bis 3 mm und Abmessungen von ca. 500 mm in der Höhe und mindestens 1.000 mm in der Länge. Das Folienelement 6 erstreckt sich in Strömungsrichtung S.

[0025] Das Besondere an dem Folienelement 6 ist, dass es von Aussteifungsmitteln 7 durchsetzt ist. Die Aussteifungsmittel 7 erstrecken sich in der Bildebene vertikal. Die Anzahl der Aussteifungsmittel 7 richtet sich im Wesentlichen nach der Ausdehnung des Folienelementes 6. Die seitliche Ausdehnung des Folienelementes 6 muss in derart begrenzt werden, dass ein Kontakt mit den benachbarten Wärmetauscherschläuchen 2 sicher ausgeschlossen ist. Konkret werden in dieser Ausführungsvariante die Aussteifungsmittel 7 von den Wärmetauscherschläuchen 2 gebildet. Das bedeutet, dass sich die Aussteifungsmittel 7 selbst durch die Halteelemente 3 erstrecken, und zwar durch dieselben Führungselemente in Form von Öffnungen, die auch für die Wärmetauscherschläuche 2 vorgesehen sind. Die Öffnungen in den Halteelementen 3, die eigentlich zur Aufnahme der Wärmetauscherrohre 2 vorgesehen sind, dienen damit gleichzeitig zur Fixierung der Aussteifungsmittel 7.

[0026] Die Verbindung zwischen den Aussteifungsmitteln 7 und dem Folienelement 6 erfolgt über Taschen 8 in den Folienelementen 6. Die Taschen 8 werden durch zwei parallel zueinander verlaufende Schlitze 9, 10 gebildet. Diese Schlitze 9, 10 verlaufen bei diesem Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung S. Die Länge der Schlitze 9, 10 ist so gewählt, dass das Folienelement 6 in entgegengesetzte Richtungen ausgestellt werden kann, so dass der Wärmetauscherschlauch 2 in seiner Funktion als Aussteifungsmittel 7 durch die Öffnungen im Bereich der Schlitze 9, 10 geführt werden kann. Dadurch umschließt das Folienelement 6 das Aussteifungsmittel 7 beiderseits. Figur 1 zeigt, dass jedes Aussteifungsmittel 7 mehrere, in Vertikalrichtung aufeinander folgende Taschen 8 durchsetzt. Aus Figur 1 ist ferner zu erkennen, dass neben den von den dargestellten Wärmetauscherschläuchen 2 durchsetzten Taschen 8 zusätzlich weitere Taschen 8 im oberen Bereich des Folienelements 6 vorhanden sind, die noch nicht mit Aussteifungsmitteln 7 besetzt sind. Diese Taschen 8 dienen zur Aufnahme andersartiger Aussteifungsmittel 7, wie sie in den Figuren 2 bis 4 erläutert werden. Das Folienelement 6 eignet sich mithin zur Aufnahme unterschiedlicher Aussteifungsmittel 7.

[0027] Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers 1. Es werden bei Figur 2 die zu Figur 1 eingeführten Bezugszeichen weiter verwendet, soweit identische oder im Wesentlichen identische Bauteile bezeichnet werden.

[0028] Figur 2 zeigt wiederum einen Wärmetauscher 1, der sich von der Bauform der Figur 1 dadurch unterscheidet, dass die Aussteifungsmittel 7a anders konfiguriert sind. Es handelt sich nicht um Wärmetauscherschläuche 2, sondern um eigenständige Aussteifungsmittel 7a in Form von Streben. Diese Aussteifungsmittel 7a haben nicht die Funktion, am Wärmeaustausch teilzunehmen, sondern lediglich die Funktion, das Fol'ienelement 6 auszusteifen. Die Aussteifungselemente 7a durchsetzen aber ebenfalls, in gleicher Weise wie in Figur 1 die Wärmetauscherschläuche 2, die Öffnungen in den Halteelementen 3 in vertikaler Richtung. Auch die äußeren Abmessungen der Aussteifungsmittel 7a sind bis auf die Länge identisch. Aus der Schnittdarstellung ist jedoch zu erkennen, dass das Aussteifungsmittel 7a ein verschlossenes Ende 11 besitzt. Anders als bei der Ausführungsform der Figur 1, wo die Wärmetauscherschläuche 2 sich in Bildebene weiter nach oben erstrecken, enden die Aussteifungsmittel 7a der Figur 2 an der dargestellten Position. Sie durchsetzen jeweils nur ein Folienelement 6 vollständig. Bei der Ausführungsform der Figur 1 kann ein einzelner Wärmetauscherschlauch 2 mehrere Folienelemente 6 in unterschiedlichen Ebenen durchsetzen.

[0029] Das Aussteifungsmittel 7a der Figur 2 in Form einer Strebe besitzt außenseitig eine rohrförmige Ummantelung 12. Die Ummantelung 12 umhüllt ein innenseitiges Stützprofil 13. Bei dem Stützprofil 13 kann es sich um einen Draht oder einen Stab handeln. Das Stützprofil 13 ist insbesondere metallisch und kann durch die außenliegende Ummantelung 12 allseitig vor korrosiven Gasen geschützt werden. Die Ummantelung 12 besteht vorzugsweise aus demselben Werkstoff wie die Wärmetauscherschläuche 1, insbesondere aus einem Fluorkunststoff. Bevorzugt handelt es sich um einen schweißbaren Fluorkunststoff. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist das Ende 11 der Ummantelung 12 durch einen Stopfen 15 verschlossen.

[0030] Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt eine Alternative, bei welcher das Ende 11 abgeplattet ist.

[0031] Figur 4 zeigt dieses Ausführungsbeispiel in vergrößerter Darstellung. Das Abplatten des oberen Endes 11 hat den Vorteil, dass das Ende 11 verbreitert ist. Der Durchmesser ist größer als der Durchmesser der von der Ummantelung 12 durchsetzten Öffnung in den Halteelementen 3, so dass das Aussteifungsmittel 7a nicht durch das Halteelement 3 rutschen kann. Das untere Ende 14 ist durch einen Stopfen 15 verschlossen.

[0032] Figur 3 zeigt, wie die unteren Enden 14 in Taschen 8 des Folienelements 6 eingreifen. Unterhalb der Tasche 8 befindet sich ein weiterer Schlitz 16 in Strömungsrichtung S des Gases G. Dadurch kann das Folienelement 6 sich bis zu dem Schlitz 16 seitlich quer zur Strömungsrichtung ausstellen und sich an das rohrförmige Aussteifungsmittel 7a anschmiegen.

[0033] Figur 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines Folienelements 6 in einer Seitenansicht. Im oberen Bereich befinden sich Aussparungen für das Tragrohr 4 bzw. das Tragprofil 5, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Wesentliches Merkmal des Folienelements 6 sind die Taschen 8, von denen mehrere in Hochrichtung aufeinander folgend angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind es vier Taschen 8 je Aussteifungsmittel 7. Im oberen Bereich ist noch zusätzlich jeweils eine weitere Tasche 8 vorgesehen. Diese Tasche 8 ist versetzt zu den erstgenannten Taschen 8 angeordnet. Sie dient zur Aufnahme der unteren Enden 11 von Aussteifungsmitteln, die in einer darüber liegenden Ebene ein weiteres Folienelement 6 halten.

[0034] Figur 6 zeigt schließlich eine Variante, die eine Kombination der Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 darstellt. In der vorderen Bildebene ist eine Fixierung von Folienelementen 6a mittels Aussteifungsmitteln 7a vorgesehen. Die Aussteifungsmittel 7a sind als Streben konfiguriert, die sich nur zwischen zwei aufeinander folgenden Halteelementen 3 erstrecken. Wie vorstehend geschildert, durchsetzen die Aussteifungsmittel 7a die eigentlich für die Wärmetauscherschläuche 2 vorgesehenen Öffnungen in den Halteelementen 3. Die Aussteifungsmittel 7a enden kurz oberhalb bzw. kurz unterhalb der jeweiligen Halteelemente 3, so dass die jeweilige von den Halteelementen 3 begrenzte Ebene komplett durchsetzt wird und das Folienelement 6a gehalten und ausgesteift wird.

[0035] In den darüber liegenden und darunter liegenden Folienelementen 6a sind zu diesem Zweck randseitig zusätzliche Taschen 8 ausgebildet, die zur Aufnahme der Enden 11 der Halteelemente 3 dienen. Diese Variante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der Figur 2.

[0036] In der Bildebene hinten befindet sich an demselben Wärmetauscher 1 die Variante der Figur 1. Das heißt, die Aussteifungsmittel 7 sind keine separaten Streben, sondern sind von den Wärmetauscherschläuchen 2 selbst gebildet. Die Wärmetauscherschläuche 2 erstrecken sich wiederum durch die Taschen 8. Es ist im Rahmen der Erfindung mithin möglich, unterschiedliche Aussteifungsmittel 7, 7a in einem Wärmetauscher miteinander zu kombinieren.

[0037] Die beiden Varianten haben gemeinsam, dass das Folienelement 6 im Wesentlichen in der von den Halteelementen 3 vorgegebenen Ebene für die Wärmetauscherschläuche 2 bzw. Aussteifungsmittel 7, 7a angeordnet ist. Durch Verschweißung der Folienelemente 6, 6a mit den Aussteifungsmitteln 7, 7a, insbesondere im mittleren Bereich zwischen zwei Halteelementen 3, das heißt in einem Bereich, der etwa 40 % bis 60 % des Abstandes zwischen zwei Halteelementen 3 entspricht, kann erreicht werden, dass sich das Folienelement 6, 6a nach oben und unten, das heißt gleichmäßig, ausdehnt und dadurch Spannungen innerhalb des Folienelements 6, 6a vermieden werden. Die Anzahl der Aussteifungsmittel 7, 7a limitiert die seitliche Auslenkung der Folienelemente 6, 6a durch Wärmedehnung.

[0038] Figur 6 zeigt darüber hinaus, dass die Halteelemente 3 beiderseits des Folienelements 6a angeordnet sein können bzw. die Wärmetauscherschläuche 2 in den Halteelementen 3 dementsprechend beiderseits des Folienelements 6a verlaufen können. Denkbar ist auch eine Konfiguration, bei welcher die Wärmetauscherschläuche 2 nur auf einer Seite des Folienelements 6 angeordnet sind, wie es beispielsweise in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist.

Bezugszeichen:

[0039] 

1 -

Wärmetauscher

2 -

Wärmetauscherschlauch

3 -

Halteelement

4 -

Tragrohr

5 -

Tragprofil

6 -

Folienelement

6a -

Folienelement

7 -

Aussteifungsmittel

7a -

Aussteifungsmittel

8 -

Tasche

9 -

Schlitz

10 -

Schlitz

11 -

Ende

12 -

Ummantelung

13 -

Stützprofil

14 -

Ende

15 -

Stopfen

16 -

Schlitz

G -

Gasstrom

S -

Strömungsrichtung

Ansprüche

1. Wärmetauscher, umfassend mehrere vertikal verlaufende Wärmetauscherschläuche (2) aus Kunststoff, die parallel zueinander in Reihen angeordnet sind und durch Halteelemente (3) im Abstand zueinander lageorientiert sind, wobei die Wärmetauscherschläuche (2) dafür vorgesehen sind, von einem Gasstrom (G) quer angeströmt zu werden und wobei sich in Strömungsrichtung (S) des Gasstroms (G) wenigstens ein Folienelement (6, 6a) erstreckt, das im Höhenbereich zwischen zwei zueinander beabstandeten Halteelementen (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Aussteifungsmittel (7, 7a) das wenigstens eine Folienelement (6, 6a) lageorientieren, wobei die Aussteifungsmittel (7, 7a) die Halteelemente (3) durchsetzen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungsmittel (7) von den Wärmetauscherschläuchen (2) gebildet sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungsmittel (7a) als Streben ausgeführt sind, welche sich zwischen aufeinander folgenden Halteelementen (3) erstrecken.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungsmittel in Form von Streben eine Ummantelung (12) umfassen, wobei in der Ummantelung (12) ein Stützprofil (13) angeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungsmittel in Form von Streben eine Ummantelung (12) umfassen, wobei der von der Ummantelung (12) umgebene Raum zumindest teilweise einen Füllstoff umgibt.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein größeres spezifisches Gewicht als die Ummantelung besitzt.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff einen mineralischen Werkstoff und/oder ein Metall enthält.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Füllstoffes wenigstens der Masse der Ummantelung entspricht.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, die Ummantelung (12) aus demselben Werkstoff besteht wie die Wärmetauscherschläuche (2).

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Enden (11) der Ummantelung (12) verschlossen sind.

11. Wärrnetauscherrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die verschlossenen Enden (11) so weit im Durchmesser vergrößert sind, dass die Enden (11) nicht durch die Haltelemente (3) rutschen.

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienelement (6) stoffschlüssig mit dem Aussteifungsmittel (7, 7a) verbunden ist.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienelement (6, 6a) in einem Bereich von 40 % bis 60 % des Abstands zwischen zwei Halteelementen (3) stoffschlüssig mit dem Aussteifungsmittel (7, 7a) verbunden ist.

14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherschläuche (2) beiderseits der Folienelemente (6, 6a) angeordnet sind.

15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherschläuche (2) auf nur einer Seite eines Folienelements (6, 6a) angeordnet sind.

Claims

1. Heat exchanger comprising a plurality of vertically-extending heat exchanger tubes (2) made of plastic, which are arranged in parallel in rows and are position-oriented by retaining elements (3) at a distance from one another, wherein the heat exchanger tubes (2) are arranged in order to be flowed over transversely by a gas stream (G), and wherein there is at least one foil element (6, 6a) in the flow direction (S) of the gas stream (G), which is arranged at the height region between two retaining elements (3) spaced apart, characterised in that reinforcement means (7, 7a) orients at least one foil element (6, 6a), wherein the reinforcement means (7, 7a) reinforce the retaining elements (3).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterised in that the reinforcement means (7) are formed from the heat exchanger tubes (2).

3. Heat exchanger according to claim 1, characterised in that the reinforcement means (7a) are constructed as struts, which extend between successive retaining elements (3).

4. Heat exchanger according to claim 3, characterised in that the reinforcement means in the form of struts include a casing (12), wherein a support profile (13) is arranged in the casing (12).

5. Heat exchanger according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the reinforcement means in the form of struts include a casing (12), wherein the space surrounded by the casing (12) at least partially encloses a filler.

6. Heat exchanger according to claim 5, characterised in that the filler has a higher specific weight than the casing.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterised in that the filler comprises a mineral material and/or a metal.

8. Heat exchanger according to one of the claims 5 to 7, characterised in that the mass of the filler is at least equal to the mass of the casing.

9. Heat exchanger according to one of the claims 4 to 8, characterised in that the casing (12) is made of the same material as the heat-exchanger tubes (2).

10. Heat exchanger according to any one of the claims 4 to 9, characterised in that the ends (11) of the casing (12) are sealed.

11. Heat exchanger tube according to claim 10, characterised in that the sealed ends (11) are so far enlarged in diameter that the ends (11) do not slide through the retaining elements (3).

12. Heat exchanger according to one of the claims 1 to 11, characterised in that the foil element (6) is firmly bonded with the reinforcement means (7, 7a).

13. Heat exchanger according to claim 12, characterised in that the foil element (6, 6a) is firmly bonded with the reinforcement means (7, 7a) in a range from 40% to 60% of the distance between two retaining elements (3).

14. Heat exchanger according to one of the claims 1 to 13, characterised in that the heat exchanger tubes (2) are arranged on both sides of the foil elements (6, 6a).

15. Heat exchanger according to one of the claims 1 to 14, characterised in that the heat exchanger tubes (2) are arranged on only one side of a foil element (6, 6a).

Revendications

1. Échangeur de chaleur, comprenant plusieurs tuyaux échangeurs de chaleur (2) en plastique, qui s'étendent verticalement et qui sont agencés en rangées parallèlement les uns aux autres et sont orientés à une certaine distance les uns des autres par des éléments de support (3), les tuyaux échangeurs de chaleur (2) étant prévus pour être soumis à un écoulement transversal d'un flux de gaz (G) et au moins un élément en feuille (6, 6a) qui est agencé en hauteur entre deux éléments de support (3) distants les uns des autres s'étendant dans la direction d'écoulement (S) du flux de gaz (G), caractérisé en ce que des moyens de renfort (7, 7a) orientent l'au moins un élément en feuille (6, 6a), les moyens de renfort (7, 7a) croisant les éléments de support (3).

2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renfort (7) sont formés par les tuyaux échangeurs de chaleur (2).

3. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renfort (7a) sont réalisés sous forme de montants qui s'étendent entre des éléments de support (3) successifs.

4. Échangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de renfort sous forme de montants comprennent une enveloppe (12), un profilé de soutien (13) étant agencé dans l'enveloppe (12).

5. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de renfort sous forme de montants comprennent une enveloppe (12), l'espace entouré par l'enveloppe (12) entourant au moins une matière de remplissage.

6. Échangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière de remplissage a un poids spécifique supérieur à celui de l'enveloppe.

7. Échangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière de remplissage contient une matière minérale et/ou un métal.

8. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la masse de la matière de remplissage correspond au moins à la masse de l'enveloppe.

9. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe (12) est constituée du même matériau que les tuyaux échangeurs de chaleur (2).

10. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que des extrémités (11) de l'enveloppe (12) sont fermées.

11. Échangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les extrémités fermées (11) sont tellement agrandies en diamètre que les extrémités (11) ne glissent pas à travers les éléments de support (3).

12. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'élément en feuille (6) est assemblé par liaison de matière au moyen de renfort (7, 7a).

13. Échangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément en feuille (6, 6a) est assemblé par liaison de matière au moyen de renfort (7, 7a) dans une zone allant de 40% à 60% de la distance entre deux éléments de support (3).

14. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les tuyaux échangeurs de chaleur (2) sont agencés des deux côtés des éléments en feuille (6, 6a).

15. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les tuyaux échangeurs de chaleur (2) sont agencés seulement d'un côté d'un élément en feuille (6, 6a).

Zeichnung