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.
Tube bundles in heat exchangers with tubes that are long in relation to the tube diameter. The invention relates to a tube bundle in heat exchangers, for example remote evaporators, steam generators, preheaters, regenerators, gas heaters and the like, with tubes that are long in relation to the tube diameter.
Such tube bundles are used in heat exchanges for heating or cooling liquid and gaseous media.
In order to achieve the desired heat exchange in heat exchangers with long, thin tubes, it is necessary that the distances between the tubes are maintained in all operating conditions and that any tendency of the tubes to vibrate is prevented. On the other hand, it should be possible to remove damaged pipes individually and replace them with new ones.
In order to meet these different requirements, the mutual position of the tubes is secured by sleeves in a tube bundle according to the invention, which are combined to at least a latticework and are kept movable through the tubes and in an exchange of individual tubes of the bundle he is possible . The lattice can in turn be rigidly connected to the inside of the jacket of the.
Be connected to the heat exchanger. With such a tube bundle, the sleeves are not rigidly connected to the tubes, so that welding and similar connections between these parts are unnecessary.
Consequently, in connection with the securing of the tubes of the bundle in their mutual position, damage to the thin tubes by burning, injuries and the like can be avoided.
Because any rigid connection between the tubes and sleeves is avoided, each individual tube of the bundle can also be taken out and replaced with a new one. Since the latticework, which is built up from a number of sleeves, has no radial webs, the flow resistance caused by such a lattice is relatively small, and at the same time the danger is largely eliminated
that individual small pieces of metal break off and can be carried away by one of the heat exchanging media. Since no tightly fitting holders have to be pushed along pipes many meters long and no delicate welding work has to be carried out, pipe bundles according to the invention can also be produced cheaply.
Embodiments of the subject matter of the invention are illustrated, for example, in the accompanying drawings, namely:
1 shows a longitudinal section along line II of FIG. 2 through a countercurrent heat exchanger, although the tubes are not shown in section, and FIG. 2 shows, on a larger scale, a section along line II-II of FIG Part of this heat exchanger.
FIG. 8 shows a longitudinal section along line III III of FIG. 4 through part of a Cregenstrom heat exchanger in which the ring sleeves of one group of a grid are slotted and placed on the unslit sleeves of a second group of this grid. The tubes are not shown in section.
4 is a partial section on a larger scale along the line IV-IV of FIG. 3. FIG. 5 shows a longitudinal section along the line VV 'of FIG. 6 through part of a heat exchanger, in which the mutual spacing is maintained ring sleeves serving adjacent pipes are arranged offset in relation to one another in the longitudinal direction of the pipes,
the tubes not being shown in section.
6 is a part on a larger scale according to the line VI-VI of FIG. 5. In FIGS. 1 and 2, 1 denotes tubes of a tube bundle which are long in relation to their diameter, that is to say in which the ratio of The length to the outer diameter is greater than 100: 1.
A medium flows through these tubes 1, which flows to the heat exchanger through a connection 2 and flows out of the same through a connection 3.
A second medium flows to the heat exchanger through a connector 4, which medium flows around the tubes 1 and leaves the heat exchanger again through a connector 5. Uin the mutual from stood to secure the relatively long tubes 1, two latticework A and B, which are built up from ring sleeves, are provided.
Each of the latticework <I> A, B </I> has two groups 6, 7 of ring sleeves, the ring sleeves of group 6 being offset with respect to those of group 7 in the longitudinal direction of the tubes 1 so that the Group 6 see above group 7 of the relevant latticework <I> A </I> or. <I> B </I> is located.
As shown in Fig. 2, a ring sleeve of group 6 or group 7 is arranged concentrically to a tube 1 in each horizontal right and vertical row of tubes of the Bün dels alternately, with a larger free one between the respective ring sleeve and the bundle tube 1 in question Annular rough is left free.
Each tube 1 passes through a passage limited by four ring sleeves of a group, and is theoretically at four points <I> a, b, </I> c, d, -of these ring sleeves in relation to the neighboring tubes in dererfo-r: the situation held.
In this way, the prescribed distance between the various tubes 1 of a bundle can be maintained without it being necessary to somehow firmly connect the ring sleeves of the latticework A, B to the tubes 1. The latter are rather in a. movable and at any time an exchange of individual tubes 1 enabling way through ring sleeves of the group 6 respectively. 7 held.
The ring sleeves of each group 6 respectively. 7 of the latticework A, B, however, are rigidly connected to one another, - B. by welding, and each of the latticework <I> A, B </I> is with the jacket 8 of the Wärmeaus tausthers z. B. rigidly connected by welding. If necessary, the ring sleeves of the two groups 6, 7 of each lattice work A respectively. B; z. B, be rigidly connected to one another by welding.
There can also be a spacing between the two groups of a latticework in the longitudinal direction of the tubes. In this case each group is rigid. to be connected to the outer jacket.
The embodiment shown in Fig. 3 and 4 differs from that described in that the ring sleeves 9 of the upper group of the latticework C in their lower half with six slots running parallel to the axis of the bundle tubes 11 (only one of these slots is in Fig. 3 can be seen)
ver are seen so that they can be stuck on ring sleeves 10 of the lower group of this latticework C. In this case, the required rigid connection between the ring sleeves 9, 10 of the latticework is achieved by simply plugging the sleeves of one group onto those of the other group; -The sleeves therefore do not need to be welded to one another.
In this design, as shown in FIG. 4, theoretically most of the tubes 11 lie at three points e, f, g against tube sleeves 9 of the upper group and at three points <I> h;
i, k </I> against pipe sleeves 1.0 of the lower group of the latticework C, so that even in this case it is practically impossible for individual pipes 11 to evade their prescribed position. Two ring-shaped plates 13, 14, arranged in different levels, are used to fix the lattice works C to the jacket 12 of the heat exchanger.
which are welded to the jacket 12 and each of different lengths lugs 15, 16 respectively. 16 '(the shorter approaches of the lower plate 14 are not shown in FIGS. 3 and 4).
The shorter approaches of the two Plat th 13, 14 are respectively with the bundle radially to the outermost annular sleeves 9. 10 welded, whereby a rigid connection of the latticework C with the jacket 12 of the heat exchanger is made.
In. 5 and 6 denotes 18 'ring sleeves of a latticework D, the staircase-like - lie on top of each other without a fixed connection. They are based on the ring sleeves 18 on the periphery of the tube bundle; These latter sleeves are rigidly connected to the jacket 19 of the heat exchanger by sheet metal strips 20 (fix. 5).
Part of the tubes of the bundle, i.e. H. the tubes 17 '(fix. 6) are each arranged coaxially to one of the ring sleeves 18, with each of these tubes 17' at three different high points <I> 1, m, </I> 7a through three of the ring sleeves 18 is held in the required position.
The rest of the tubes of the bundle, i.e. H. the tubes 172 are passed through the outer wall of the surrounding and them at six different high points <I> o; p, </I> q, <I> r, s, t </I> the contacting ring sleeves <B> 18 </B> are held in their prescribed position.
If longitudinal slots are provided both in the lower half of an upper group and in the upper half of a lower group of ring sleeves of a latticework, the ring sleeves of the two groups can be plugged into one another so that the top and bottom ends of the ring sleeves of the two groups each come to rest in one plane, d. H.
the height of the latticework thus formed then corresponds to the height of a single ring sleeve.
The invention can be applied both to heat exchangers with horizontally and vertically arranged tube bundles.
The sleeves do not necessarily have to have a ring shape, as shown. So they can also be designed as a body of polygonal cross-section, the cross-section of sol cher body z. B. may have triangular or hexagonal shape.