CH246794A - Rohrbündel in Wärmeaustauschern mit im Verhältnis zum Rohrdurchmesser langen Rohren. - Google Patents

Description

  Rohrbündel in     Wärmeaustauschern        mit    im Verhältnis zum Rohrdurchmesser  langen Rohren.    Die     Erfindung    betrifft ein Rohrbündel in       Wärmeaustauschern,    zum Beispiel Verdamp  fern, Dampferzeugern,     Vorwärmern,        Regeene-          ratoren,    Gaserhitzern und     dergl.,    mit im Ver  hältnis zum     Rohrdurchmesserlangen    Rohren.

    Solche Rohrbündel kommen     in        Wärmeaustau-          sehem    zum     Erhitzen    oder     Kühlen    von flüssi  gen und     gasförmigen        Mitteln    zur     Verwendung.     



  Um in     Wärmeaustauschern    mit     langen,          dünnen    Rohren den     angestrebten    Wärmeaus  tausch zu erzielen, ist -es erforderlich, dass die  Abstände     zwischen    den Rohren bei allen Be  triebsverhältnissen gewahrt bleiben und jede       Neigung    der Rohre zum Schwingen     unter-          bunden    wird. Anderseits sollten sich schad  haft gewordene Rohre einzeln ausbauen und  durch neue ersetzen lassen.  



  Um     diesien        verschiedenen    Forderungen zu  genügen, ist bei     einem    Rohrbündel gemäss  der     Erfindung    die gegenseitige Lage der  Rohre durch Hülsen gesichert, die zu minde  stens einem     Gitterwerk    vereinigt sind und  durch die Rohre beweglich und in     einer        einen     Austausch einzelner Rohre des Bündels er  möglichenden Weise gehalten     sind.    Das     Git-          terwerk        kann    seinerseits starr mit der Innen  seite des Mantels des.

       Wärmeaustauschers    ver  bunden     sein.    Bei einem solchen Rohrbündel       sind    somit die Hülsen nicht starr mit den  Rohren     verbunden,    so     dass        Schweiss,-    und     äh.n-          licbe        Verbindungen    zwischen diesen     Teilen     entbehrlich sind.

   Folglich lassen sich, im     Zu-          sammenhange    mit der Sicherung der     Rohre    des    Bündels in ihrer gegenseitigen Lage, Beschä  digungen der dünnen Rohre durch Verbren  nen, Verletzen und     dergl.    vermeiden.

       Weil     jede starre Verbindung     zwischen    den     Rohren     und Hülsen     vermieden    ist, lässt sich ferner  jedes einzelne Rohr des Bündels herausneh  men und durch     ein    neues     ersetzen.    Da das  aus einer Anzahl Hülsen sich     aufbauende-          Gitterwerk    keine radialen Stege aufweist, so  ist der durch ein solches Gitter     bedingte     Strömungswiderstand     verhältnismässig    klein,  und     zugleich    ist auch weitgehend die Gefahr  behoben,

   dass     einzelne    kleine     Metallstücke    ab  brechen und von dem einen der     wärmeaus-          tauschenden    Medien     mitgerissen    werden kön  nen. Da keine eng     anliegenden    Halter über  viele Meter lange Rohre entlang zu schieben  und keine heiklen     Schweissarbeiten        auszu-          führen        sind,    so lassen sich     Rohrbündel    nach  der     Erfindung    zudem billig herstellen.  



  Auf den     beiliegenden        Zeichnungen    sind  Ausführungsformen des     Erfindungsgegen-          standes        beispielsweise        veranschaulicht,        und     zwar zeigt:

         Fig.    1     einen    Längsschnitt nach er Linie       I-I    der     Fig.    2     durch        einen        Gegenstrom-          Wärmeaustauseher,    wobei die Rohre jedoch  nicht im Schnitt gezeigt sind, und       Fig.    2 in grösserem Massstab einen Schnitt  nach der Linie     II-II    der     Fig.    1 durch einen  Teil dieses     Wärmeaustauschers.     



       Fig.    8 zeigt     einen        Längsschnitt    nach der  Linie     III        III    der     Fig.    4 durch einen Teil      eines     Cregenstrom-Wärmeauetauschers,    bei  dem die Ringhülsen einer Gruppe     eines    Git  terwerkes geschlitzt und auf die     ungeschlitz-          ten    Hülsen     einer    zweiten Gruppe     dieses          Gitterwerkes    gesteckt sind. Die     Rohre    sind  nicht im     Schnitt    gezeigt.  



       Fig.    4 ist ein     Teilschnitt        in,    grösserem  Massstab nach der Linie     IV-IV    der     Fig.    3.       Fig.    5 zeigt einen Längsschnitt nach der       Linie        V-V'    der     Fig.    6 durch einen Teil  eines     Wärmeaustausohers,    bei dem die zur  Wahrung des     gegenseitigen        Abstanden    be  nachbarter Rohre dienenden Ringhülsen in  bezug aufeinander in -der     Längsrichtung    der  Rohre versetzt angeordnet sind,

   wobei die  Rohre nicht im Schnitt gezeigt     sind.     



       Fig.    6 ist ein Teils     hnitt    in grösserem       Massstab    nach der Linie     VI-VI    der     Fig.    5.       In    den     Fig,    1 und 2 bezeichnet 1 Rohre  eines Rohrbündels, die im     Verhältnis    zu  ihrem Durchmesser lang sind, das heisst bei       denen    das Verhältnis von Länge zu     Aussen-          dürchmesser    grösser als 100:1 ist.

   Diese  Rohre 1 werden von     einem        Mittel    durch  strömt, das durch einen     Stutzen    2 dem     Wär-          meaustauscher    zu- und durch einen Stutzen 3  aus demselben abfliesst.

   Durch     einen    Stutzen  4 fliesst dem     Wärmeaustauscher    ein     zweites          Medium    zu, das die Rohre 1 umströmt und  den     Wärmeaustauscher    wieder durch     einen          Stutzen    5 verlässt.     Uin    den gegenseitigen Ab  stand der     verhältnismässig    langen Rohre 1 zu  sichern,     sind    zwei     Gitterwerke    A und B, die  sich aus     Ringhülsen    aufbauen, vorgesehen.

    Jedes der     Gitterwerke   <I>A, B</I> weist zwei  Gruppen 6, 7 von     Ringhülsen    auf, wobei die       Ringhülsen    der     Gruppe    6 in bezug auf die  jenigen der Gruppe 7 in der     Längsrichtung     der Rohre 1 derart versetzt angeordnet sind,  dass die Gruppe 6 sieh über der Gruppe 7 des       betreffenden    Gitterwerkes<I>A</I>     bezw.   <I>B</I> befin  det.

   Wie     in        Fig.    2 gezeigt, ist in jeder waag  rechten und     senkrechten    Rohrreihe des Bün  dels     äbwechsluugsweise    eine Ringhülse der  Gruppe 6     bezw:    der Gruppe 7 konzentrisch  zu einem Rohr 1 angeordnet, wobei zwischen  der betreffenden     Ringhülse    und dem betref  fenden     Bündelrohr    1 ein grösserer freier Ring-    rauen     freigelassen    ist.

   Dabei durchquert jedes  Rohr 1     einen    von vier Ringhülsen einer       Gruppe        begrenzten        Durchlass,    und wird dabei,  theoretisch an vier Stellen<I>a, b,</I> c, d,     -von    die  sen     Ringhülsen    in bezug auf die benachbar  ten Rohre in     dererfo-r:derlichenLage    gehalten.

    Auf diese Weise     lässt    sich der vorgeschriebene  Abstand zwischen den     verschiedenen    Rohren  1 eines Bündels wahren, ohne dass, es erfor  derlich     ist,    die     Ringhülsen    der Gitterwerke  A, B     irgendwie    fest mit den Rohren 1 zu       verbinden.    Letztere werden vielmehr in     einer.     beweglichen und jederzeit     einen    Austausch  einzelner Rohre 1     ermöglichenden    Weise  durch     Ringhülsen    der Gruppe- 6     bezw.    7 ge  halten.

   Die Ringhülsen jeder Gruppe 6     bezw.     7 der Gitterwerke A, B     sind    dagegen unter  einander starr verbunden,- z. B. durch Ver  schweissen, und auch jedes der     Gitterwerke     <I>A, B</I> ist mit dem     Mantel    8 des Wärmeaus  tausthers z.     B.    durch Verschweissen starr ver  bunden. Erforderlichenfalls können     auchnoch     die     Ringhülsen    der zwei Gruppen 6, 7 jedes       Gitterwerkes    A     bezw.    B; z.     B,        durch    Ver  schweissen, miteinander starr verbunden sein.  



       Zwischen    den zwei Gruppen eines     Gitter-          werken    kann in der     Längsrichtung    der Rohre  auch ein Abstand vorhanden sein. In diesem  Falle     ist        jede    Gruppe starr. mit dem Aussen  mantel zu verbinden.  



  Die     in        Fig.    3     und    4 gezeigte Ausführungs  form unterscheidet sich von der     beschriebenen     dadurch, dass die     Ringhülsen    9 der     obern     Gruppe des     Gitterwerkes    C     in    ihrer untern  Hälfte mit     sechs    parallel zur Achse der     Büu-          delrohre    11     verlaufenden        Schlitzen    (nur einer  dieser     Schlitze    ist     in        Fig.    3 ersichtlich)

   ver  sehen     sind,    so     dass        sie-    sich auf     Ringhülsen    10  der     untern    Gruppe dieses     Gitterwerkes    C  stecken     lassen.        In    diesem Falle wird     somit     die erforderliche starre     Verbindung    zwischen  den     Ringhülsen    9, 10 des     Gitterwerkes    ledig  lich dadurch erzielt, dass die Hülsen der     eineu     Gruppe auf die der andern Gruppe gesteckt  werden; -die Hülsen brauchen somit nicht  auch noch miteinander verschweisst zu wer  den.

   Bei dieser Bauart liegen, wie     in.        Fig.    4  gezeigt,     theoretisch    die     meisten    der Rohre 11      an drei Stellen e, f, g gegen Rohrhülsen 9 der       obern        Gruppe        und    an drei     Stellen   <I>h;

   i, k</I>  gegen Rohrhülsen 1.0 der     untern        Gruppe    des       Gitterwerkes    C an, so dass auch in diesem  Falle ein Ausweichen     einzelner    Rohre 11 aus  ihrer     vorgeschriebenen    Lage     praktisch    ver  unmöglicht     ist.        Zum    Festmachen des Gitter  werkes C am     Mantel    12 des     Wärmeaustau-          schers        dienen    zwei in verschiedenen Ebnen  angeordnete, ringförmige     Platten    13, 14,

   die  an den Mantel 12 angeschweisst     sind    und je  verschieden lange Ansätze 15, 16     bezw.    16'  (die kürzeren Ansätze der     untern        Platte    14  sind in den     Fig.    3 und 4 nicht     gezeigt)    auf  weisen.

   Die     kürzeren        Ansätze    der zwei Plat  ten 13, 14     sind        mit    am Bündel radial zu  äusserst     befindlichen        Ringhülsen    9     bezw.    10  verschweisst, wodurch eine starre     Verbindung     des     Gitterwerkes    C mit dem     Mantel    12 des       Wärmeaustauschers    hergestellt     ist.     



       In.    den     Fig.    5 und 6 bezeichnet 18' Ring  hülsen eines Gitterwerkes D, die treppenartig  - ohne feste     Verbindung        untereinander      aufeinander liegen. Sie stützen sich dabei auf  die an der     Peripherie    des Rohrbündels be  findlichen     Ringhülsen    18. ab; wobei diese  letzteren Hülsen durch Blechstreifen 20  (Fix. 5) starr mit dem Mantel 19 des     Wär-          meaustauschers    verbunden sind.

   Ein Teil der  Rohre des Bündels, d. h. die     Rohre    17'  (Fix. 6),     sind    je     koaxial    zu     einer    der Ring  hülsen 18     angeordnet,    wobei     jedes    dieser  Rohre 17' an     drei    verschieden hoch gelegenen       Stellen   <I>1, m,</I>     7a    durch drei der     Ringhülsen    18  in der erforderlichen Lage gehalten wird.

   Der  Rest der Rohre des Bündels, d. h. die Rohre  172, werden durch die, Aussenwand von sie  umgebenden und sie an     sechs    verschieden  hoch gelegenen Stellen<I>o; p,</I>     q,   <I>r, s, t</I> be  rührenden Ringhülsen<B>18</B>     inihrer    vorgeschrie  benen Lage gehalten.  



  Wenn sowohl in der     untern    Hälfte einer       obern    Gruppe als auch     in    der     obern    Hälfte  einer     untern    Gruppe von Ringhülsen     eines          Gitterwerkes        Längsschlitze    vorgesehen wer  den, so     lassen    sich die     Ringhülsen    der zwei       Gruppen    so     ineinandexstecken,    dass die obern  und     untern    Enden der Ringhülsen der    zwei Gruppen je     in.    einer Ebene zu liegen       kommen,    d. h.

       die    Höhe des dabei gebildeten       Gitterwerkes    entspricht dann der Höhe einer  einzelnen     Ringhülse.     



  Die     Erfindung        lässt    sich sowohl bei     Wär-          meaustauschern    mit     liegend    als auch solchen  mit stehend     angeordneten        Rohrbündeln    an  wenden.  



  Die Hülsen brauchen nicht, wie gezeigt,       unbedingt        Ringform    zu haben. So können sie  auch als     Körper    von vieleckigem     Querschnitt     ausgebildet sein, wobei der     Querschnitt    sol  cher Körper z. B. Dreieck- oder     Sechseckform          aufweisen    kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Rohrbündel in Wärmeaustauschern mit im Verhältnis zum Rohrdurchmesser langen Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass die ge genseitige Lage der Rohre durch zu minde stens einem Gitterwerk vereinigte Hülsen ge sichert ist, durch welche die Rohre beweglich und in einer einen Austausch einzelner Rohre des Bündels ermöglichenden Weise gehalten sind. - UNTERANSPRüCHE 1.

   Rohrbündel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Gitterwerk starr mit der Innenseite des Mantels des Wär- meaustauschers verbunden ist. 2. Rohrbündel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass sich das Gitter werk aus. mindestens zwei Gruppen von Hül sen zusammensetzt. 3. Rohrbündel nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen der einzelnen Gruppen unter sich starr verbunden sind. 4.

   Rohrbündel nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 2 und 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass auch noch die Gruppen des Gitterwerkes unter sich starr verbunden sind. 5. Rohrbündel nach Patentanspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die zwei Gruppen von Hülsen in der Längsrichtung der Rohre in bezug aufeinander versetzt sind. 6.

   Rohrbündel nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 2 und 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass von den Rohren des Bün dels nur jedes zweite zu einer Ringhülse der einen Gruppe konzentrisch angeordnet ist und die betreffenden Rohre, mit Ausnahme der an der Aussenperipherie des Bündels gelege nen, je einen durch die Aussenwandungen von vier Ringhülsen der andern Grüppen be grenzten Raum. durchqueren,

   so dass jedes Bündelrohr von vier zugeordneten Hülsen in dem erforderlichen Abstand in bezug auf die benachbarten Rohre des Bündels gehalten wird (Fix. 1 und 2). 7: Rohrbündel nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 2 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Teil der Bündelrohre sie koaxial umgebende Ringhülsen durch quert, wobei diese Hülsen treppenartig und ohne feste Verbindung untereinander aufein ander liegen und sich gegenseitig auf die an der Peripherie des Bündels befindlichen Ringhülsen abstützen,

   welch letztere ihrer seits fest mit dem Mantel des Wärmeaustau- schers verbunden sind, und dass jedes dieser Bündelrohre gegen die Aussenwand von drei zugeordneten Ringhülsen anliegt, während die übrigen Bündelrohre, zu denen keine Ringhülse koaxial angeordnet sind, je gegen die Aussenwand von sechs zugeordneten Ring hülsen anliegen (Fix. 5 und 6). B.

   Rohrbündel nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 2 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass in der untern Hälfte der obern Gruppe von Hülsen sechs Längs schlitze angebracht sind, so dass sich diese Hülsen auf diejenigen der untern Gruppe aufstecken lassen (Fix. ss und 4).

   9. Rohrbündel nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet; dass in der untern I1älfteeiner obern Gruppe und in, der obern Hälfte einer untern Grüppe von Hülsen eine gleiche Anzahl von Längs schlitzen angebracht ist, so dass sich die zwei Gruppen so ineinanderstecken lassen, dass,

   die Höhe des dabei gebildeten Gitterwerkes der Höhe einer Hülse entspricht. 10. Rohrbündel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Hülsen als Körper von vieleckigem Querschnitt ausge bildet sind. 11. Rohrbündel nach Patentanspruch und Unteranspruch 10; dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Hülsen Dreieckform aufweist. 12.

   Rohrbündel nach Patentanspruch und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Hülsen Sechseckform aufweist.