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Die Erfindung betrifft einen Rohrregister-Wärmetauscher mit einer Einlasskammer sowie einer Auslasskammer für ein erstes Medium, insbesondere Dampf, welche über eine Anzahl von dicht in ihre Endwandungen eingesetzten Wärmetauscherflächen für ein zweites Medium tragenden Austauscherrohren verbunden sind, wobei zur Vermeidung von Wärmespannungen zwischen den Kammern und den Austauscherrohren zumindest eines der Enden jedes der Austauscherrohre in Längsrichtung der Austauscherrohre verschiebbar gegenüber der jeweiligen Endwandung gelagert ist und mit einer im Endbereich des Austauscherrohres gelegenen Dichteinheit abgedichtet ist.
Rohrregister-Wärmetauscher mit mehreren Austauscherrohren besitzen nur eine beschränkte Lebensdauer, insbesondere dann, wenn sie unbeweglich angeordnet sind, d. h., wenn Dampfeinlassbzw. Dampfauslasskammern an die Austauscherrohre angeschweisst sind und keine unterschiedliche Wärmedehnung für die Austauscherrohre zulassen.
Das derzeit übliche Einschweissen der Austauscherrohre nebeneinander zwischen zwei gegenüberliegenden Böden bzw. Endwandungen der Einlass- bzw. Auslasskammern führt infolge von Ungleichheiten in der Luftströmung der Verschmutzung, der Dampfzufuhr und in der Kondensation zu ungleichen Wärmeausdehnungen, welche lokale Schubspannungen in den Schweissnähten hervorrufen und zum Reissen der Schweissnähte führen können. Solche Spannungen werden auch bereits bei der Herstellung durch das schrittweise Einschweissen der Austauscherrohre eingebracht. Dies hat zur Folge, dass Dampfwärmetauscher mit der Zeit undicht werden.
Aus der GB-PS Nr. l, 517, 061 ist ein Rohrlcessel-Wärmetauscher bekannt, bei welchem es darauf ankommt, durch gezielten Einbau von Federrohren eine Abdichtung eines ersten Mediums (flüssiges Natrium) gegenüber der Atmosphäre zur erreichen. Die Heizrohre für das zweite Medium gehen dabei, da es sich um ein geschlossenes System handelt, ohne Federrohre glatt durch den Tauscher hindurch, wobei das zweite Medium nicht mit dem Kessel in Berührung kommt.
(Siehe unter anderem auch die DE-PS Nr. 2705195 und die US-PS Nr. 4, 192, 374.)
Ziel der Erfindung ist es, bei Rohrregister-Wärmetauschern mit gegenüberliegenden Kammern, bei welchen Wärmespannungen, welche bei dieser Bauart besonders bei rostfreiem Material zwischen den Rohren des zweiten Mediums untereinander auftreten, durch entsprechende Massnahmen im Rohr des zweiten Mediums auszugleichen und somit Undichtheiten zwischen dem zweiten und ersten Medium zu verhindern. Das zweite Medium berührt dabei die Kammer bzw. die Kesselaussenwand nicht.
Dieses Ziel wird bei einem Rohrregister-Wärmetauscher der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die zur Abdichtung gegen das zweite Medium vorgesehene Dichteinheit von einem an der Endwandung und am verschiebbaren Ende des Austauscherrohres, gegebenenfalls unter Verwendung von an der Endwandung und/oder am Austauscherrohr befestigten, insbesondere angeschweissten Zwischenstücken, z. B. Rohrhüllen, angeschweissten, an sich bekannten federnden bzw. elastisch verformbaren metallischen Federrohr bzw. einer metallischen Federmuffe, insbesondere aus Edelstahl, gebildet ist.
Durch die Abdichtung und Befestigung der Austauscherrohre in den Kammern wird ein Ausgleich der Wärmedehnungen der einzelnen Austauscherrohre untereinander zugelassen, das Reissen von Schweissnähten vermieden und durch die Vermeidung von Wärmespannungen eine dauerhaft sichere Abdichtung zwischen dem zweiten und ersten Medium bei Wärmetauschern mit gegenüberliegenden Kammern gewährleistet.
Vorteilhaft ist es, wenn bei einer in der Endwandung eingeschweissten Rohrhülle, in der das Austauscherrohr gleitend geführt ist, welches mit seinem Ende ins Innere der jeweiligen Kammer ragt, an diesem Ende, insbesondere bündig damit, ein das Austauscherrohr umgebender Rohrstutzen angeschweisst ist, und dass die einander gegenüberliegenden Enden des Rohrstutzens und der Rohrhülle mit den jeweiligen Enden der Federmuffe bzw. des Federrohres verschweisst sind. Damit ergibt sich eine einfach verstellbare Anordnung zum Abdichten und zum Ausgleich der Längendehnungen.
Bevorzugt ist es, wenn der Rohrstutzen und die Rohrhülle aus Edelstahl bestehen, insbesondere dann, wenn Medien höherer Temperaturen eingesetzt werden. Unter Rohrregister-Wärmetauschern der eingangs genannten Art werden Kühl- und Heizeinrichtungen aller Art verstanden, in denen ein Medium in Wärmeaustausch mit einem andern Medium gebracht wird, sei es zur Aufheizung oder Abkühlung, z. B. zum Kondensieren desselben. Insbesondere wird die Erfindung für Rohrregi- ster-Wärmetauscher für Dämpfe mit hohen Temperaturen eingesetzt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein
Schnitt durch einen erfindungsgemässen Wärmetauscher dargestellt ist.
In der Zeichnung ist ein Rohrregister-Wärmetauscher dargestellt, der eine Einlasskammer--l-- und eine Auslasskammer --2-- für ein Medium besitzt. Dieses Medium wird von der Einlasskam- mer --1-- in die Auslasskammer --2-- über Austauscherrohre --4-- geleitet, die mit Wärmetausch- lamellen --5-- versehen sind und gegebenenfalls von einem Gebläse (nicht dargestellt) angeblasen werden. Das Medium kann beim Durchströmen durch die Austauscherrohre--4--abgekühlt, z. B. kondensiert, oder auch erhitzt werden, je nach dem Zweck des Wärmetauschers.
Jeweils ein Ende eines Austauscherrohres --4-- kann, wie bei --9-- gezeigt, in der Endwan- dung --3-- der Einlass- oder Auslasskammer starr befestigt bzw. eingeschweisst werden. Das jeweils andere Ende jedes Austauscherrohres --4-- ist jedoch gegenüber der jeweiligen Endwan- dung --3-- beweglich bzw. verschiebbar angeordnet. Hiezu kann, wie bei --10-- gezeigt, das Austauscherrohr --4-- gleitend in einer Rohrhülle --6-- geführt werden, die seinerseits in der jeweiligen Endwandung ---3-- der Einlass- oder Auslasskammer starr befestigt bzw. eingeschweisst ist.
Am Ende des Austauscherrohres --4--, das in die jeweilige Einlass- bzw. Auslasskammer ragt, ist bündig ein Rohrstutzen --7-- befestigt bzw. angeschweisst. An den freien Enden der Rohrhülle --6-- und des Rohrstutzens --7-- sind die Enden eines Federrohres, insbesondere aus Edelstahl, befestigt bzw. angeschweisst, mit dem Längenänderungen der Austauscherrohre --4-ausgleichbar sind.
Es ist durchaus möglich, ein Ende jedes der Austauscherrohre --4-- mit der federnden Abdichtung oder auch beide Enden mit der federnden Dichteinheit zu versehen.
Es besteht die Möglichkeit, auf den Rohrstutzen--7--und/oder auf die Rohrhülle--6-- zu verzichten und sodann das Federrohr --8-- am Austauscherrohr --4--, das in der End- wand --3-- gleitend geführt ist und an der Endwandung --3-- direkt zu befestigen bzw. anzuschweissen, wie bei --12-- dargestellt.
Es wird bemerkt, dass es auch möglich ist, dass die Austauscherrohre --4-- vor der jeweiligen Endwandung --3-- enden und die fehlende Austauscherrohrlänge durch ein Federrohr ersetzt wird, das am Austauscherrohr --4-- und der Endwandung --3-- befestigt bzw. angeschweisst ist, wie beispielsweise bei --11-- näher dargestellt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohrregister-Wärmetauscher mit einer Einlasskammer sowie einer Auslasskammer für ein erstes Medium, insbesondere Dampf, welche über eine Anzahl von dicht in ihre Endwandungen eingesetzten Wärmetauscherflächen für ein zweites Medium tragenden Austauscherrohren verbunden sind, wobei zur Vermeidung von Wärmespannungen zwischen den Kammern und den Austauscherrohren zumindest eines der Enden jedes der Austauscherrohre in Längsrichtung der Austauscherrohre verschiebbar gegenüber der jeweiligen Endwandung gelagert ist und mit einer im Endbereich des Austauscherrohres gelegenen Dichteinheit abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Abdichtung gegen das zweite Medium vorgesehene Dichteinheit (6,7, 8) von einem an der Endwandung (3) und am verschiebbaren Ende des Austauscherrohres (4),
gegebenenfalls unter Verwendung von an der Endwandung (3) und/oder am Austauscherrohr (4) befestigten, insbesondere angeschweissten Zwischenstücken (6,7) z. B. Rohrhüllen, angeschweissten, an sich bekannten federnden bzw. elastisch verformbaren metallischen Federrohr bzw. einer metallischen Federmuffe (8), insbesondere aus Edelstahl, gebildet ist.