Claims (3)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Rohrbündel-Wärmeaustauscher, der im wesentlichen aus Glas besteht, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Rohrboden (4) aus Metall aufweist, der gegen aggressive Medien widerstandsfähige Oberflächenbereiche besitzt, und dass der Rohrboden (4) zumindest an diesen Oberflächenbereichen mit Kunststoff (5) umhüllt ist.1. Tube bundle heat exchanger, which consists essentially of glass, characterized in that it has a tube plate (4) made of metal, which has surface areas that are resistant to aggressive media, and that the tube plate (4) is covered with plastic (5 ) is enveloped.
2. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Tetrafluoräthylen-Copolymer ist.2. Tube bundle heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plastic is tetrafluoroethylene copolymer.
3. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrboden (4) aus Stahl besteht.3. Tube bundle heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the tube sheet (4) consists of steel.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher, der im wesentlichen aus Glas besteht.The present invention relates to a shell and tube heat exchanger consisting essentially of glass.
Bei den im chemischen Apparatebau aus Metall hergestellten Rohrbündel-Wärmetauschern werden die Enden der Innenrohre zur Abdichtung üblicherweise in die Rohrböden eingewalzt oder eingeschweisst. Bei der Verwendung von Glas-In-nenrohren mussten andere Abdichtungen entwickelt werden.In the case of tube bundle heat exchangers made of metal in chemical apparatus construction, the ends of the inner tubes are usually rolled or welded into the tube sheets for sealing. When using inner glass tubes, other seals had to be developed.
Rohrbündel-Wärmetauscher aus Glas werden vorzugsweise dort eingesetzt, wo sich ein oder zwei chemisch aggressive oder korrosionsfördernde Medien im Wärmetausch befinden.Tube bundle heat exchangers made of glass are preferably used where one or two chemically aggressive or corrosive media are in the heat exchange.
Zur Zeit sind hauptsächlich drei Methoden für die Abdichtung der Enden von Glas-Innenrohren in den Rohrböden üblich, welche jedoch mit steigender Nennweite des Mantels wesentliche Nachteile aufweisen.There are currently three main methods for sealing the ends of glass inner tubes in the tube sheets, which, however, have significant disadvantages as the nominal diameter of the shell increases.
So ist bereits vorgeschlagen worden, stahlemaillierte doppelte Rohrböden so gegeneinander zu verspannen, dass zwischen den beiden Böden und um die Innenrohre liegende, einzeln angeordnete Gummimanschetten die Abdichtung zwischen Glas-Innenrohr und Rohrboden bewirken.It has already been proposed to brace steel-enamelled double tube sheets against one another in such a way that individually arranged rubber sleeves lying between the two sheets and around the inner tubes bring about the sealing between the glass inner tube and the tube sheet.
Der Nachteil bei diesem Verfahren liegt darin, dass die Emailschicht des Rohrbodens an unterschiedlichen Stellen verschieden dick ist, und dass diese Toleranzen nur von einer Gummidichtung ausgeglichen werden können, die jedoch in ihrer chemischen Resistenz weit unter der von Email und Glas liegt.The disadvantage of this method is that the enamel layer on the tube sheet has different thicknesses at different points, and that these tolerances can only be compensated for by a rubber seal, which, however, is far below that of enamel and glass in terms of its chemical resistance.
Bekannt sind auch bereits Rohrbündel-Wärmetauscher mit Rohrböden aus Keramik.Shell and tube heat exchangers with ceramic tube sheets are already known.
Zwischen dem aus zwei Keramikplatten bestehenden, doppelten Rohrboden wird eine gelochte Gummiplatte gelegt,A perforated rubber plate is placed between the double tube sheet, which consists of two ceramic plates.
durch welche die Glas-Innenrohre gesteckt sind. Beim Zusammenspannen dieser beiden Keramikböden wird der Gummi derart verformt, dass zwischen dem Glas-Innenrohr und dem Gummi, zwischen den beiden Rohrböden, eine Abdichtung erfolgt.through which the inner glass tubes are inserted. When these two ceramic bases are clamped together, the rubber is deformed in such a way that a seal is created between the glass inner tube and the rubber, between the two tube bases.
Nachteilig wirkt sich hier die Einschränkung des Wärmetau-sches auf einseitig korrosive Medien wegen der Resistenz zu Gummi aus.The limitation of the heat exchange to media that are corrosive on one side has a disadvantage here because of the resistance to rubber.
Bei dem Versuch, diese Nachteile zu vermeiden, wurde eine dünne PTFE-Lochscheibe zwischen eine der beiden Keramik-Rohrplatten und die gelochte Gummischeibe gelegt. Die Löcher dieser PTFE-Lochscheibe sind ausgehalst, so dass sich das PTFE an die äussere Oberfläche der Glas-Innenrohre anlegt und aussen von den Löchern der Gummischeibe umschlossen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass beim Zusammenpressen der beiden Keramikplatten die gelochte Gummischeibe zwar verformt wird, dass diese Verformungskraft aber nicht ausreicht, um auch die Aushalsungen der gelochten dünnen PTFE-Scheibe dichtend auf die Glas-Innenrohre zu pressen.In an attempt to avoid these disadvantages, a thin PTFE perforated disc was placed between one of the two ceramic tube plates and the perforated rubber disc. The holes in this PTFE perforated disc are collared so that the PTFE lies against the outer surface of the inner glass tube and is surrounded on the outside by the holes in the rubber disc. However, it has been shown that when the two ceramic plates are pressed together, the perforated rubber disc is deformed, but that this deformation force is not sufficient to also press the necks of the perforated thin PTFE disc tightly onto the inner glass tubes.
Ein weiterer Nachteil dieser Abdichtmethode liegt darin, dass alle Dichtstellen gleichzeitig in ihrer Gesamtheit unter Druck gesetzt werden, ohne Rücksicht auf die unterschiedlichenAnother disadvantage of this sealing method is that all sealing points are pressurized simultaneously in their entirety, regardless of the different ones
Toleranzen der Löcher in der Gummi-Lochscheibe sowie die sehr unterschiedlichen Toleranzen in den Aussendurchmessern der Glas-Innenrohre.Tolerances of the holes in the perforated rubber disc and the very different tolerances in the outer diameters of the inner glass tubes.
In der DT-OS 2 326 365 werden Wärmetauscher beschrie-5 ben, die einen doppelten Rohrboden aufweisen, der aus einer Glasplatte oder einer emaillierten Metallplatte besteht, welche jeweils mit einer Stahlplatte zum Rohrboden verschraubt oder verklebt ist.DT-OS 2 326 365 describes heat exchangers which have a double tube plate consisting of a glass plate or an enamelled metal plate which is screwed or glued to a steel plate to form the tube plate.
Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, io dass wegen der Stahlplatte und den eingesetzten, PTFE-um-mantelten Weichstoffringen der Wärmetauscher nur einseitig mit aggressiven Medien gefahren werden kann.The disadvantage of this known arrangement is that because of the steel plate and the PTFE-encased soft material rings used, the heat exchanger can only be operated with aggressive media on one side.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde im DT-GM 7 404 716 vorgeschlagen, jedes Glas-Innenrohr einzeln in ei-15 nem Rohrboden aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) mit einer Dichtschnur aus intermolekular gesintertem PTFE abzudichten. Hierdurch wurde erreicht, dass Glas-Rohrbündel-Wärmetauscher auch zum Wärmetausch von zwei aggressiven Medien eingesetzt werden können.In order to avoid these disadvantages, it was proposed in DT-GM 7 404 716 to seal each inner glass tube individually in a tube sheet made of polytetrafluoroethylene (PTFE) with a sealing cord made of intermolecularly sintered PTFE. This means that glass tube bundle heat exchangers can also be used to exchange heat between two aggressive media.
20 Jedoch muss man bei Verwendung von Glasplatten oder emaillierten Metallplatten in Wärmetauschern grösserer Nennweiten bereits Vorkehrungen treffen, um den unzulässigen Durchbiegungen gelochter Rohrplatten zu begegnen. Auch bei der Verwendung von Rohrböden aus PTFE zeigt sich bei Rohr-25 bündel-Wärmetauschern mit grossen Nennweiten eine unzulässige Durchbiegung der Rohrböden.20 However, when using glass plates or enamelled metal plates in heat exchangers of larger nominal diameters, precautions must be taken to counteract the impermissible deflections of perforated tube plates. Even when using tube sheets made of PTFE, in the case of tube bundle heat exchangers with large nominal widths, there is an unacceptable deflection of the tube sheets.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rohrboden für Glas-Rohrbündel-Wärmetauscher zu schaffen, der den Anforderungen an Druck und Temperatur bei grossen Nenn-30 weiten genügt, d.h., der sich nicht durchbiegt, jedoch die getrennte Abdichtung jedes einzelnen Glas-Innenrohres gestattet, während der Wärmetausch von zwei aggressiven Medien möglich ist.The object of the present invention is to create a tube plate for glass-tube bundle heat exchangers that meets the pressure and temperature requirements for large nominal widths, i.e. that does not sag, but allows each individual glass inner tube to be sealed separately , while the heat exchange of two aggressive media is possible.
Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, 35 dass der Rohrbündel-Wärmeaustauscher ein Rohrboden aus Metall aufweist, der gegen aggressive Medien widerstandsfähige Oberflächenbereiche besitzt, und dass der Rohrboden zumindest an diesen Oberflächenbereichen mit Kunststoff umhüllt ist.The object is achieved according to the invention in that the tube bundle heat exchanger has a metal tube sheet which has surface areas which are resistant to aggressive media, and that the tube sheet is encased with plastic at least in these surface areas.
Vorzugsweise wird hierfür Stahl mit PFA-Umhüllung ver-40 wendet, wobei die Oberfläche am Rohrboden-Aussendurch-messer ohne PFA-Überzug bleiben kann. PFA ist ein thermoplastisches Tetrafluoräthylen-Copolymer. Diese Ausführung kann sich insbesondere bei grossen Nennweiten bewähren.Steel with a PFA coating is preferably used for this purpose, whereby the surface on the outside diameter of the tube sheet can remain without a PFA coating. PFA is a thermoplastic tetrafluoroethylene copolymer. This design can prove particularly useful with large nominal widths.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 45 beiliegenden Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines zusammengebauten Rohrbündel-Wärmetauschers.Fig. 1 shows the side view of an assembled tube bundle heat exchanger.
Fig. 2 stellt einen Teillängsschnitt durch den Rohrbündel-Wärmetauscher im Bereich von Einzelheit Z aus Fig. 1 dar. so Der Rohrbündel-Wärmeaustauscher besteht aus einem Glasmantel 1, Glasinnenrohren 2, Hauben 3 und Metall-Rohrboden 4 mit fest aufgebrachter Kunststoffumhüllung 5, PTFE-Gewindebuchse 6 und einer Dicht-Schnur 7 aus intermolkular gerecktem PTFE.2 shows a partial longitudinal section through the tube bundle heat exchanger in the area of detail Z from FIG. 1 -Threaded bushing 6 and a sealing cord 7 made of intermolecularly stretched PTFE.
55 Der Rohrboden 4 besteht aus einer ebenen Metallplatte mit Löchern zur Aufnahme der Glas-Innenrohre. Diese Metall-Platte ist rundum, d.h. auch in den Löchern, allseits mit Kunststoff umhüllt, so dass die aggressiven Medien nur mit Kunststoff in Berührung kommen können; lediglich die Oberflächen 8,9 m und 10 der Metall-Platte können ohne Kunststoff-Umhüllung bleiben.55 The tube sheet 4 consists of a flat metal plate with holes for accommodating the inner glass tubes. This metal plate is covered with plastic all around, i.e. also in the holes, so that the aggressive media can only come into contact with plastic; only the surfaces 8.9 m and 10 of the metal plate can remain without plastic covering.
Zur Verstärkung des Kunststoffes im Bereich der sich gegenüberliegenden Dichtungen 11 sind die Metallplatten zusätzlich mit Löchern 12 versehen, damit beide Kunststoffseiten ge-65 genseitig durch den Kunststoff in den Löchern gehalten werden.To reinforce the plastic in the area of the opposing seals 11, the metal plates are additionally provided with holes 12 so that both plastic sides are held in the holes by the plastic on the opposite side.
CC
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings