CH636188A5

CH636188A5 - Spacer grid, consisting of a multiplicity of individual elements, on tubes or rods

Info

Publication number: CH636188A5
Application number: CH134279A
Authority: CH
Inventors: Hans Ecker
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1983-05-13
Also published as: DE2806807C2; DE2806807A1

Description

Die Erfindung betrifft ein aus einer Vielzahl von Einzelelementen bestehendes Abstandshaltergitter an Rohren oder Stäben, die parallel zueinander in einer Dreiecksteilung mit einem Mittenabstand t der Rohre oder Stäbe in einem überwiegend 40 geraden Bündel angeordnet sind und einen Aussendurchmesser d besitzen, wobei die Mittenabstände t und die Aussendurchmesser d der Beziehung t>2d genügen. The invention relates to a spacer grid consisting of a large number of individual elements on pipes or rods which are arranged parallel to one another in a triangular division with a center distance t of the pipes or rods in a predominantly 40 straight bundle and have an outside diameter d, the center distances t and The outer diameter d satisfies the relationship t> 2d.

Abstandshaltergitter für in Bündeln angeordnete Rohre bzw. Stäbe kommen vorwiegend in Dampferzeugern und Wär-45 metauschern bzw. bei Brennstoffelementen für Kernreaktoren zur Anwendung. Derartige Konstruktionen sind beispielsweise in den Offenlegungsschriften 21 45 509,25 50 932 und 26 59 634 beschrieben. Weitere Abstandshalter sind in den Auslegeschriften 20 61041,22 40 349,24 17 326 und 50 26 02 124 dargestellt. Ferner wird zum Stand der Technik noch auf die Zeitschriften «Nuclear Engineering International», April/Mai 1967, S. 61, und «Konstruktion» 25 (1973), Heft 4, Seite 128, verwiesen. Spacer grids for tubes or rods arranged in bundles are mainly used in steam generators and heat exchangers or for fuel elements for nuclear reactors. Such constructions are described, for example, in laid-open publications 21 45 509.25 50 932 and 26 59 634. Further spacers are shown in the designations 20 61041.22 40 349.24 17 326 and 50 26 02 124. For the state of the art, reference is also made to the magazines "Nuclear Engineering International", April / May 1967, p. 61, and "Konstruktion" 25 (1973), volume 4, page 128.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abstands-55 haltergitter der eingangs beschriebenen Bauart für Rohre oder Stäbe anzugeben, das hohen Anforderungen in Bezug auf Strömung und Wärmeübertragung, Festigkeit, Zuverlässigkeit und Korrosion genügt und sich zudem noch kostengünstig und einfach herstellen lässt. The object of the present invention is to provide a spacer 55 grid of the type described at the outset for pipes or rods which meets high requirements with regard to flow and heat transfer, strength, reliability and corrosion and which can also be produced inexpensively and easily.

60 Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Einzelelemente jeweils aus drei kreiszylindrischen Rohrstücken mit einem äusseren Radius a bestehen, die ohne Abstand voneinander in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet und miteinander verbunden sind, wobei die Mittelpunkte 65 der Rohrstücke jeweils auf den Seiten eines von drei Rohren oder Stäben gebildeten gleichseitigen Dreiecks liegen und jedes Rohrstück an eines der Rohre oder einen der Stäbe dieses Dreiecks angrenzt, zu dem zweiten Rohr oder Stab der gleichen 60 According to the invention, the object is achieved in that the individual elements each consist of three circular-cylindrical pipe sections with an outer radius a, which are arranged without a distance from one another in an equilateral triangle and connected to one another, the center points 65 of the pipe sections each on the sides of one of three tubes or rods are formed equilateral triangle and each tube piece is adjacent to one of the tubes or one of the rods of this triangle to the second tube or rod of the same

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Dreiecksseite aber einen Abstand aufweist, dass die Radien a der Rohrstücke nach der geometrischen Beziehung a = V 3,25t2 - 3d(2t - d) - l,5(t - d) Triangle side but has a distance that the radii a of the pipe sections according to the geometric relationship a = V 3.25t2 - 3d (2t - d) - l, 5 (t - d)

d festgelegt sind, wobei die Bedingungen b>a> — und b+a>d erfüllt sein müssen, und b der kürzeste Abstand zwischen dem Mittelpunkt eines Rohrstücks und dem Umfang des oben genannten zweiten ist, von dem Rohrstück beabstandeten Rohres oder Stabes ist, und dass jedes Rohr oder jeder Stab von drei zu verschiedenen Einzelelementen gehörenden Rohrstücken gehalten wird. d are defined, whereby the conditions b> a> - and b + a> d must be met, and b is the shortest distance between the center of a pipe section and the circumference of the above-mentioned second pipe or rod spaced from the pipe section, and that each pipe or rod is held by three pipe pieces belonging to different individual elements.

Die Festlegung der Radien a, durch deren Grösse der Aufbau des erfindungsgemässen Abstandhaltergitters im wesentlichen bestimmt wird, ergibt sich aus den beiden geometrischen Beziehungen t = 2r+a+b und (2a)2 = (a+r)2+(b+r)2— 2cos The definition of the radii a, the size of which essentially determines the structure of the spacer grid according to the invention, results from the two geometric relationships t = 2r + a + b and (2a) 2 = (a + r) 2+ (b + r ) 2-2 cos

60 °(a+r)(b+r) mit r = —- unter Einhaltung der oben ge- 60 ° (a + r) (b + r) with r = —- while observing the above

d nannten Nebenbedingungen b>a> — undb+a>d. d called constraints b> a> - and b + a> d.

Das Abstandshaltergitter lässt sich mit besonderem Vorteil für Bereiche von Rohr- oder Stabbündeln verwenden, in denen die Rohre oder Stäbe gerade verlaufen. Seine Herstellung kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen, wobei die Wahl der Werkstoffe beliebig ist (z.B. Metalle, Keramik, Kunststoffe). The spacer grid can be used with particular advantage for areas of tube or rod bundles in which the tubes or rods run straight. It can be manufactured using various processes, and the choice of materials is optional (e.g. metals, ceramics, plastics).

Es kommen alle möglichen Formen für den Querschnitt des Gesamtbündels in Betracht, z.B. ein kreisförmiger oder auch ein rechteckiger Querschnitt, wobei die am Rand des Bündels befindlichen Einzelelemente dem Randverlauf angepasst sind. Das Gesamtbündel kann aus mehreren einzelnen Bündeln zu einem grösseren Bündel zusammengefasst sein, wobei auch Unterbrechungen auf dem Querschnitt zugelassen sind. All possible shapes are considered for the cross-section of the overall bundle, e.g. a circular or a rectangular cross section, the individual elements located on the edge of the bundle being adapted to the edge profile. The entire bundle can be combined from several individual bundles to form a larger bundle, interruptions in the cross section also being permitted.

Das erfindungsgemässe Abstandshaltergitter kann für Bündel verwendet werden, die beliebigen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind. Die Medien, die an den Rohren oder Stäben entlangströmen, können ebenfalls beliebig gewählt werden. Beim Einsatz der Abstandshaltergitter in Wärmetauscherrohrbündeln braucht nicht auf die Strömungsverhältnisse der in den Rohren und aussen an den Rohren strömenden Medien Rücksicht genommen zu werden; d.h. es spielt keine Rolle, ob der Wärmetauscher beispielsweise im Längsgegenstrom, Längs-, Kreuz- oder Querstrom des äusseren Mediums betrieben wird. The spacer grid according to the invention can be used for bundles which are exposed to any pressures and temperatures. The media that flow along the tubes or rods can also be selected as desired. When using the spacer grids in heat exchanger tube bundles, the flow conditions of the media flowing in the tubes and outside of the tubes need not be taken into account; i.e. it does not matter whether the heat exchanger is operated, for example, in a countercurrent, crosswise, cross or cross flow of the external medium.

Das erfindungsgemässe Abstandshaltergitter zeichnet sich durch eine Reihe von bedeutenden Vorteilen aus, die es in die Lage versetzen, den hohen Anforderungen gerecht zu werden. The spacer grid according to the invention is distinguished by a number of important advantages which enable it to meet the high requirements.

So wird durch das Gitter nur eine geringe Querschnittsverengung verursacht, und da der Querschnitt um die Rohre oder Stäbe herum frei ist, können die Rohre oder Stäbe gut umströmt werden, und es ist somit auch eine gute Wärmeübertragung möglich. Der Druckabfall ist sehr gering. Die Verengung des Querschnitts erfolgt gleichmässig und symmetrisch und in einer solchen Weise, dass die Strömung in eine bestimmte Richtung gezwungen wird. Only a small cross-sectional constriction is caused by the grid, and since the cross-section around the tubes or rods is free, the tubes or rods can be flowed around well, and therefore good heat transfer is also possible. The pressure drop is very low. The cross-section is narrowed evenly and symmetrically and in such a way that the flow is forced in a certain direction.

Durch die Verwendung des erfindungsgemässen Abstandshaltergitters ist eine gute Voraussetzung für eine schwingungsgünstige Lagerung der Rohre oder Stäbe gegeben, die an drei Punkten mit geringen, aber definierten Anlageflächen gehalten werden. Dabei sind die Rohre oder Stäbe quer zu ihrer Längsachse spielfrei gelagert, während sie sich in Richtung der Längsachsen frei ausdehnen können. Auftretende Kräfte werden quer zu den Längsachsen der Rohre oder Stäbe übertragen. Die kreiszylindrischen Rohrstücke besitzen wegen ihrer Zylinderform auch bei geringer Wandstärke eine grosse Steifigkeit. The use of the spacer grid according to the invention provides a good prerequisite for a vibration-favorable mounting of the tubes or rods, which are held at three points with small but defined contact surfaces. The tubes or rods are mounted free of play transversely to their longitudinal axis, while they can expand freely in the direction of the longitudinal axes. Forces are transmitted across the longitudinal axes of the pipes or rods. Because of their cylindrical shape, the circular-cylindrical pipe sections have great rigidity even with a small wall thickness.

Infolge der definierten 3-Punkt-Lagerung besteht nur eine geringe Gefahr des Festfressens zwischen den Rohren oder Stäben und den kreiszylindrischen Rohrstücken, und die Vorspann* und Reibungskräfte am Einzelrohr bzw. Einzelstab lassen sich gut berechnen. Die nächste Umgebung der Rohre oder Stäbe wird gut durchströmt, so dass sich an den Rohren oder Stäben keine Korrosionsprodukte ablagern können. As a result of the defined 3-point bearing, there is only a slight risk of seizing between the pipes or rods and the circular cylindrical pipe sections, and the preload * and frictional forces on the single pipe or single rod can be calculated easily. There is a good flow through the immediate vicinity of the pipes or rods, so that no corrosion products can be deposited on the pipes or rods.

Weitere gute Eigenschaften des erfindungsgemässen Ab-5 standshaltergitters sind seine Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Dauerhaltbarkeit. Jedes Einzelelement ist aus besonders einfachen und bewährten Grundelementen, nämlich den kreiszylindrischen Rohrstücken, zusammengesetzt, deren Verbindung mit zuverlässigen Mitteln möglich ist. Es ergibt sich dabei io ein geometrisch klarer Gesamtaufbau, der auch statisch übersichtlich ist und dessen Kräftespiel sich leicht analysieren lässt. Other good properties of the spacer grid according to the invention are its reliability, availability and durability. Each individual element is composed of particularly simple and proven basic elements, namely the circular cylindrical tube pieces, the connection of which is possible with reliable means. The result is a geometrically clear overall structure that is also statically clear and whose play of forces can be easily analyzed.

Die Herstellungskosten für das erfindungsgemässe Abstandshaltergitter können niedrig gehalten werden, da eine Massenfertigung der Einzelelemente aus konventionellem 15 Halbzeug mit vorhandenen Einrichtungen und Werkzeugen möglich ist. Das gesamte Gitter kann in bekannten Vorrichtungen und mit angemessenem Aufwand masshaltig zusammengebaut werden, wobei sich die günstigste Verbindungsart wählen lässt. The production costs for the spacer grille according to the invention can be kept low, since mass production of the individual elements from conventional semi-finished products is possible with existing equipment and tools. The entire grid can be assembled to size in known devices and with reasonable effort, it being possible to choose the cheapest type of connection.

20 Die kreiszylindrischen Rohrstücke können über das gesamte Gitter gleiche Länge besitzen; sie können aber auch verschiedene Längen aufweisen und beliebig über den Gitterquerschnitt angeordnet sein. 20 The circular cylindrical pipe sections can have the same length over the entire grid; however, they can also have different lengths and can be arranged as desired over the grid cross section.

Die Anordnung der kreiszylindrischen Rohrstücke in dem 25 Gitter kann vorteilhafterweise so getroffen sein, dass ihre Längen von der Mitte des Gitters her zum Rand hin kontinuierlich oder stufenartig abnehmen. Diese Längenvariation kann auf einer der beiden Stirnseiten des Abstandshaltergitters oder auch auf seinen beiden Stirnseiten vorgesehen sein. Durch die Län-30 genabstufung der kreiszylindrischen Rohrstücke wird erreicht, dass die Beanspruchung des Abstandshaltergitters durch Reibungskräfte gering gehalten werden kann. The arrangement of the circular cylindrical pipe pieces in the grid can advantageously be such that their lengths decrease continuously or in steps from the center of the grid to the edge. This length variation can be provided on one of the two end faces of the spacer grid or also on its two end faces. The gradation of the length of the circular-cylindrical pipe sections means that the stress on the spacer grating due to frictional forces can be kept low.

Die Wandstärke der kreiszylindrischen Rohrstücke kann frei gewählt werden, so dass Einfluss auf die Steifigkeit der Ein-35 zelelemente genommen werden kann. Über die Wandstärke der Rohrstücke kann auch die Vorspannung bestimmt werden, die auf die einzelnen Rohre oder Stäbe des Bündels ausgeübt werden soll. Die Rohre oder Stäbe sollen möglichst unter federnder Vorspannung gehalten werden. Durch Wahl der entsprechen-40 den Wandstärke lässt sich die Spannwirkung der Einzelelemente gut vorausberechnen. Für die Ermittlung der Reibungskräfte ergibt sich ebenfalls ein einfaches Berechnungsmodell. Sind die Rohr- oder Stabbündel in zwei voneinander beabstandeten Ebenen durch erfindungsgemässe Abstandshaltergitter gehal-45 tert, so lässt sich ein Einspannungsmoment erzeugen und damit eine gute Einspannungswirkung erzielen. Durch die Einspan-nung erhöhen sich die Eigenfrequenzen der Rohre und Stäbe, was dazu führt, dass grössere Abstände zwischen den Abstands-haltergittern der Bündel vorgesehen sein können. 50 Zweckmässigerweise sind die kreiszylindrischen Rohrstücke an ihren Berührungsstellen mit den Rohren oder Stäben des Bündels unter Berücksichtigung der gewünschten Vorspannung auf die Rohre oder Stäbe spangebend bearbeitet. Die Rohrstük-ke werden zunächst - bei Zugrundelegung eines kleineren 55 Durchmessers der Rohre oder Stäbe - zusammengebaut und darauf durch spangebende Bearbeitung auf das gewünschte Mass gebracht. Auf diese Weise lässt sich eine bessere Masshal-tigkeit erzielen. Der für den Zusammenbau zugrunde zu legende Durchmesser der Bündelrohre oder -Stäbe ergibt sich aus 60 dem Aussendurchmesser d dieser Rohre oder Stäbe, vermindert um die zweifache die radiale Vorspannung erzeugende Strecke sowie um die zweifache radiale Zugabe für die spangebende Bearbeitung. The wall thickness of the circular cylindrical pipe sections can be chosen freely, so that the rigidity of the individual elements can be influenced. The pretension that is to be exerted on the individual tubes or rods of the bundle can also be determined via the wall thickness of the tube pieces. The pipes or rods should be kept under spring tension as far as possible. By choosing the appropriate wall thickness, the tensioning effect of the individual elements can be calculated well in advance. A simple calculation model also results for the determination of the frictional forces. If the tube or rod bundles are held in two spaced-apart planes by spacer grids according to the invention, a clamping moment can be generated and thus a good clamping effect can be achieved. The clamping increases the natural frequencies of the tubes and rods, which means that larger distances between the spacer grids of the bundles can be provided. 50 The circular cylindrical tube pieces are expediently machined at their points of contact with the tubes or rods of the bundle, taking into account the desired prestress on the tubes or rods. The pipe pieces are first assembled - based on a smaller 55 diameter of the pipes or rods - and then cut to the desired size by machining. In this way, better dimensional accuracy can be achieved. The diameter of the bundle tubes or rods to be used for the assembly results from 60 the outside diameter d of these tubes or rods, reduced by twice the distance generating the radial prestress and by twice the radial addition for machining.

Die kreiszylindrischen Rohrstücke jedes Einzelelementes 65 sind vorteilhafterweise durch Punkt- oder Heftschweissung miteinander verbunden. Auf die gleiche Weise können die kreiszylindrischen Rohrstücke jedes Einzelelementes auch mit ihren benachbarten Rohrstücken anderer Einzelelemente verbunden The circular cylindrical tube pieces of each individual element 65 are advantageously connected to one another by spot or tack welding. In the same way, the circular cylindrical tube pieces of each individual element can also be connected to their adjacent tube pieces of other individual elements

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sein. Die Schweissstellen befinden sich vorzugsweise an den Be- märkreislaufkomponenten eines gasgekühlten Hochtempera- be. The welding points are preferably located on the mixing circuit components of a gas-cooled high-temperature

rührungspunkten zwischen zwei kreiszylindrischen Rohr- turreaktors gehören. touch points between two circular cylindrical tubular reactor.

stücken. Die Figuren zeigen im einzelnen : pieces. The figures show in detail:

Die Punkt- oder Heftschweissungen können in einer einzi- Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Abstandshaltergit- The spot or tack welds can be shown in a single FIG. 1 cross section through a first spacer grid.

gen Horizontalebene vorgenommen sein, und zwar an den obe- s ter für ein Dampferzeuger-Rohrbündel, be made towards the horizontal plane, specifically at the top for a steam generator tube bundle,

ren oder unteren Enden der kreiszylindrischen Rohrstücke. Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Figur 1, ren or lower ends of the circular cylindrical tube pieces. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1,

Ebensogut ist es möglich, in zwei Horizontalebenen Punkt- oder Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie A-A der Figur 2 in It is equally possible to point in two horizontal planes or FIG. 3 a longitudinal section along the line A-A of FIG

Heftschweissungen vorzusehen. Die Schweissstellen befinden verkleinertem Massstab, To provide tack welds. The welds are on a smaller scale,

sich dann jeweils an den oberen und den unteren Enden der Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 2 im Aufriss, verkleinert kreiszylindrischen Rohrstücke. io dargestellt, Then, at the upper and lower ends of FIG. 4, a detail of FIG. 2 in elevation, reduces the size of circular cylindrical tube pieces. illustrated io

Zweckmässigerweise besitzen die kreiszylindrischen Rohr- Fig. 5 eine Variante dieser Einzelheit, ebenfalls im Aufriss, 5 have a variant of this detail, likewise in elevation,

stücke in ihrer Mantelfläche im Bereich zwischen den beiden Fig. 6 einen Querschnitt durch ein zweites Abstandshalter- pieces in their lateral surface in the area between the two FIG. 6 a cross section through a second spacer

Stellen der Punkt- oder Heftschweissungen eine Reihe von gitter, ausschnittsweise dargestellt, Place the spot or tack welds a series of grids, shown in sections,

länglichen Ausnehmungen, um die Aufnahme von Momenten in Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Einzelelement des Ab- elongated recesses in order to accommodate moments in FIG. 7 a longitudinal section through a single element of the

der Ebene des Abstandshaltergitters zu ermöglichen. is standshaltergitters nach der Linie B-B der Fig. 6, to allow the level of the spacer grid. is grid for grids according to the line B-B of FIG. 6,

Eine andere Möglichkeit, die kreiszylindrischen Rohrstücke Fig. 8 einen Querschnitt durch dieses Einzelelement nach miteinander zu verbinden, besteht darin, jeweils drei ein Drei- der Linie C-C der Fig. 7, Another possibility of connecting the circular cylindrical tube pieces FIG. 8 to one another through a cross section through this individual element is to use three to three lines C-C of FIG. 7,

eck bildende Rohrstücke durch eine Spannhülse zusammenzu- Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein Einzelelement eines halten, die an drei Stellen ihres Umfangs von unten her ge- dritten Abstandshaltergitters, wobei der Schnitt ebenfalls nach schlitzt ist. Jedes der drei zusammengehörigen Rohrstücke ist in 20 der Linie B-B der Fig. 6 geführt ist. Fig. 9 hold a longitudinal section through a single element of one, the third spacer grid at three points on its circumference, the section also slitting. Each of the three related pipe pieces is guided in line B-B of FIG. 6.

zwei dieser Schlitze eingeschoben. Fig. 10 einen Querschnitt durch dieses Einzelelement nach two of these slots are inserted. Fig. 10 shows a cross section through this single element

Alle Spannhülsen können mit den zugehörigen kreiszylin- der Linie D-D der Figur 9, All adapter sleeves can be connected with the associated circular cylinder line D-D in FIG.

drischen Rohrstücken verschweisst sein, wobei die Schweissnäh- Fig. 11 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbei- 11, a cross section through a fourth embodiment is shown in FIG.

te—vorzugsweise nur im unteren Teil der Spannhülsen—zwi- spiel des Abstandshaltergitters, ausschnittsweise dargestellt, te — preferably only in the lower part of the clamping sleeves — between the spacer grid, shown in sections,

sehen den Rändern der Schlitze in den Spannhülsen und den 25 Fig. 12 eine Gesamtansicht eines beliebigen Abstandshal- see the edges of the slots in the clamping sleeves and the Fig. 12 an overall view of any spacer

Rohrstücken verlaufen. tergitters gemäss der Erfindung, Pieces of pipe run. tergitters according to the invention,

Anstelle der direkten Schweissverbindung zwischen den Fig. 13 eine Variante eines solchen Gitters, ebenfalls im Instead of the direct weld connection between FIG. 13, a variant of such a grid, also in

Spannhülsen und den kreiszylindrischen Rohrstücken können Aufriss, Adapter sleeves and the circular cylindrical pipe sections can

zur Halterung der Rohrstücke in den Spannhülsen auch Ringe Fig. 14 eine weitere Variante des erfindungsgemässen Abvorgesehen sein, die jeweils auf das untere Ende der Spannhül- 3" standshaltergitters. 14, a further variant of the invention according to the invention can be provided for holding the pipe pieces in the clamping sleeves, each on the lower end of the clamping sleeve 3 "support grid.

sen aufgesteckt und mit ihnen verschweisst sind. In den Figuren 1 bis 4 ist ein Wärmetauscher dargestellt, der are attached and welded to them. In Figures 1 to 4, a heat exchanger is shown, the

Es ist vorteilhaft, die Ringe so auszubilden, dass sie sich auf im wesentlichen aus einem von einem Mantel 1 umgebenen ihrer Innenseite konusartig nach oben erweitern. Die Spannhül-. Rohrbündel 2 besteht. Dieses setzt sich aus einer Vielzahl von sen sind unten etwas aufgeweitet, so dass beim Aufsetzen der parallel angeordneten Geradrohren 3 zusammen, die einen It is advantageous to design the rings in such a way that they widen upwards in a cone-like manner essentially from an inner side surrounded by a jacket 1. The adapter sleeve. Pipe bundle 2 exists. This is made up of a large number of sen are slightly expanded at the bottom, so that when the straight tubes 3 arranged in parallel are put together, the one

Ringe auf die Spannhülsen eine Vorspannung in den drei durch 35 Aussendurchmesser d besitzen. Sie sind in einer Dreiecksteilung eine Spannhülse verbundenen Rohrstücken erzeugt wird. Zu- angeordnet und haben einen Mittenabstand t, der der Bezie- Rings on the adapter sleeves have a preload in the three by 35 outer diameter d. They are created in a triangular division of an adapter sleeve connected pipe pieces. Allocated and have a center distance t that the reference

mindest erhalten die Rohrstücke durch diese Massnahmen ei- hung t>2d genügt. at least the pipe sections get t> 2d sufficient.

nen Festsitz in den Spannhülsen. Die Rohre 3 werden von einem Abstandshaltergitter 4 ge- tight fit in the adapter sleeves. The tubes 3 are held by a spacer grid 4

Die Herstellung des erfindungsgemässen Abstandshaltergit- halten, das aus einer grossen Zahl von Einzelelementen 5 zu- The manufacture of the spacer grid according to the invention, which consists of a large number of individual elements 5

ters kann auf verschiedene Art erfolgen. 40 sammengefügt ist. Jedes Einzelelement 5 besteht aus drei kreis- ters can be done in different ways. 40 is put together. Each individual element 5 consists of three circular

Eine erste Herstellungsmöglichkeit besteht darin, die kreis- zylindrischen Rohrstücken 6, die bei diesem Ausführungsbei- A first production possibility consists in the circular-cylindrical pipe pieces 6, which in this embodiment

zylindrischen Rohrstücke auf gleiche Länge bzw. die gewünsch- spiel gleiche Länge aufweisen, wie aus der Fig. 3 ersichtlich. Am te Länge zu schneiden und sie im Grundriss auf einer Vorrich- Rand des Wärmetauschers sind die Rohrstücke 6 so ausgebildet, have cylindrical pipe sections of the same length or the desired length, as can be seen from FIG. 3. At the te length to cut and the floor plan on a Vorrich- edge of the heat exchanger, the pipe pieces 6 are formed so

tung anzuordnen, wobei die Bündelrohre oder -Stäbe durch dass sie sich dem Mantel 1 anpassen. device to arrange, the bundle tubes or rods by adapting to the jacket 1.

Dorne (mit etwas kleinerem Durchmesser als die Bündelrohre 45 Die drei Rohrstücke 6 jedes Einzelelementes 5 sind ohne oder -Stäbe zur Erzeugung der Vorspannung) simuliert werden. Abstand voneinander in einem gleichseitigen Dreieck angeord- Mandrels (with a somewhat smaller diameter than the bundle tubes 45, the three tube pieces 6 of each individual element 5 are without or rods for generating the prestress) can be simulated. Spaced from each other in an equilateral triangle

Darauf werden die kreiszylindrischen Rohrstücke durch Punkt- net und besitzen einen äusseren Radius a. Sie sind in zwei Hori- The circular cylindrical pipe sections are then dotted and have an outer radius a. They are in two hori-

oder Heftschweissung zu einem Gitter zusammengefügt. zontalebenen I und II durch Punkt- oder Heftschweissung mit- or tack welding to a grid. zonal planes I and II by spot or tack welding

Dieses Herstellungsverfahren lässt sich dahingehend variie- einander verbunden, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. In dieser Figur ren, dass die Einzelelemente im Ganzen vorgefertigt werden, so ist auch zu erkennen, dass die kreiszylindrischen Rohrstücke 6 This manufacturing method can be linked to one another in a variety of ways, as can be seen from FIG. 4. In this figure, that the individual elements are prefabricated as a whole, it can also be seen that the circular cylindrical tube pieces 6

d.h. dass drei kreiszylindrische Rohrstücke als Einheit herge- in ihrer Mantelfläche im Bereich zwischen den beiden Schweiss- i.e. that three circular cylindrical pipe pieces as a unit in their lateral surface in the area between the two welding

stellt, beispielsweise gegossen werden. Der Zusammenbau des stellen 8 mehrere längliche Ausnehmungen 7 aufweisen. Mit provides, for example, be cast. The assembly of the body 8 has several elongated recesses 7. With

Gitters erfolgt dann wie oben beschrieben. den ihnen benachbarten Rohrstücken anderer Einzelelemente Grating is then carried out as described above. the adjacent pipe sections of other individual elements

Es besteht auch die Möglichkeit, grössere Teile des Gitters sind die Rohrstücke 6 jedes Einzelelements ebenfalls durch oder das gesamte Gitter aus einem Guss herzustellen. 55 Punkt- oder Heftschweissung verbunden, wie aus der Fig. 2 zu There is also the possibility of producing larger parts of the grid, the tube pieces 6 of each individual element also through or the entire grid from a single cast. 55 spot or tack welding connected, as in FIG. 2

_ ,. . , ersehen ist. Die Einzelelemente 5 bilden eine Dreiecksteilung. Schliesslich können die vorgefertigten oder die nach dem ersten Verfahren hergestellten Rohrstücke nach Zusammenbau Die kreiszylindrischen Rohrstücke 6 jedes Einzelelements 5 _,. . , is seen. The individual elements 5 form a triangular division. Finally, after assembly, the prefabricated pipe sections or the pipe sections produced by the first method can be the circular cylindrical pipe sections 6 of each individual element 5

des Gitters noch an den Stellen, die zur Anlage an die Rohre sind in der Weise angeordnet, dass ihre Mittelpunkte jeweils auf oder Stäbe des Bündels kommen, spangebend bearbeitet wer- 60 den Seiten eines von drei Bündelrohren 3 gebildeten gleichseiti- of the grid are still machined at the points that are in contact with the tubes in such a way that their center points come in each case on or rods of the bundle, the sides of one of three bundle tubes 3 formed on the same side.

den, um eine bessere Masshaltigkeit zu erzielen. gen Dreiecks liegen. Jedes Rohrstück grenzt unmittelbar an ei- to achieve better dimensional accuracy. lie towards the triangle. Each piece of pipe borders directly on

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele und einige ïf de\r R°fr\3 di^s Dreiecks an, während es zu dem zweiten weitere Einzelheiten des Abstandshaltergitters gemäss der Er- Rol"i df Sleichen Dreiecksseite einen Abstand b aufweist, des- In the drawing there are four exemplary embodiments and some ïf de \ r R ° fr \ 3 di dis triangle, while it has a distance b from the second further details of the spacer grid according to the Err Rol "i df Sichten triangle side,

findung schematisch dargestellt. Dabei handelt es sich um Ab- sen Bedeutung aus der Fig. 2 hervorgeht. Die Radien a der standshaltergitter, die als Rohrhalterungen für die in einem « ßezSun R°hrStUCke 6 genUg6n der geometnschen Bündel mit kreisförmigem Querschnitt angeordneten Gerad- the invention is shown schematically. This is the absence of meaning from FIG. 2. The radii a of the support grid, which are used as pipe supports for the straight bundles with a circular cross-section, arranged in a «ßezSun R ° hrSTUCke 6 genUg6n.

röhre eines Dampferzeugers dienen, und zwar für dessen End- serve a steam generator tube, and that for the final

Überhitzer. Der Dampferzeuger kann beispielsweise zu den Pri- a = V3,25t — 3d(2t — d) — l,5(t — d), Superheater. The steam generator can, for example, for the Pri = V3.25t - 3d (2t - d) - l, 5 (t - d),

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für deren Gültigkeitsbereich die Nebenbedingungen b>a> — und b+a>d bestehen. for the scope of validity there are the secondary conditions b> a> - and b + a> d.

Jedes Rohr 3 des Wärmetauschers wird von drei kreiszylindrischen Rohrstücken 6 gehalten, die zu verschiedenen Einzelelementen 5 gehören. Mit Hilfe verschiedener Schraffuren ist dieser Sachverhalt an einem der in Fig. 1 dargestellten Geradrohre 3 verdeutlicht. Die zu einem Einzelelement 5 gehörenden drei Rohrstücke 6 weisen jeweils die gleiche Schraffur auf. Each tube 3 of the heat exchanger is held by three circular cylindrical tube pieces 6, which belong to different individual elements 5. With the aid of different hatching, this fact is illustrated on one of the straight tubes 3 shown in FIG. 1. The three pipe sections 6 belonging to a single element 5 each have the same hatching.

Die Fig. 5 zeigt eine Variante des erfindungsgemässen Abstandshaltergitters. Hier sind die Einzelelemente 5 des Gitters 4 aus kreiszylindrischen Rohrstücken 9 zusammengefügt, die nur durch eine Punkt- oder Heftschweissung miteinander verbunden sind. Die Schweisstellen 10 liegen am oberen Ende der kreiszylindrischen Rohrstücke 9 in der Horizontalebene III. Ausnehmungen in der Mantelfläche der Rohrstücke 9 sind hier nicht vorgesehen. 5 shows a variant of the spacer grid according to the invention. Here, the individual elements 5 of the grid 4 are assembled from circular cylindrical tube pieces 9, which are connected to one another only by spot or tack welding. The welding points 10 lie at the upper end of the circular cylindrical tube pieces 9 in the horizontal plane III. Recesses in the outer surface of the tube pieces 9 are not provided here.

In den Figuren 6 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Abstandshaltergitters gemäss der Erfindung dargestellt, dessen Aufbau aus Einzelelementen und Rohrstücken dem des ersten Ausführungsbeispiels gleicht. Die kreiszylindrischen Rohrstücke 11 sind hier jedoch nicht zusammengeschweisst, sondern es werden jeweils drei ein Dreieck bildende Rohrstücke 11 durch eine Spannhülse 12 zusammengehalten. Die Spannhülse 12 weist an drei Stellen ihres Umfangs von unten her eingearbeitete Schlitze 13 auf, in die die drei Rohrstücke 11 eingeschoben sind. Jedes Rohrstück 11 sitzt dabei in zwei Schlitzen 13 der Spannhülse 12. FIGS. 6 to 8 show a second exemplary embodiment of the spacer grid according to the invention, the structure of which consists of individual elements and pieces of pipe that is the same as that of the first exemplary embodiment. However, the circular cylindrical tube pieces 11 are not welded together here, but rather three tube pieces 11 forming a triangle are held together by an adapter sleeve 12. The clamping sleeve 12 has at three points on its circumference from below slots 13 into which the three pipe pieces 11 are inserted. Each tube piece 11 is seated in two slots 13 of the clamping sleeve 12.

Die Rohrstücke 11 werden jeweils von einem Spannring 14 in der betreffenden Spannhülse 12 gehalten. Dieser ist auf das untere Ende der Spannhülse 12, das über die Rohrstücke 11 hinausragt, aufgesteckt und mittels einer Schweissnaht 15 mit der Spannhülse 12 verbunden. The pipe sections 11 are each held by a clamping ring 14 in the relevant clamping sleeve 12. This is plugged onto the lower end of the clamping sleeve 12, which projects beyond the pipe pieces 11, and connected to the clamping sleeve 12 by means of a weld seam 15.

Alle Spannringe 14 erweitern sich innen konusartig nach oben, wie die Fig. 7 zeigt. Die Spannhülsen sind unten aufgewei* tet, um dem zugehörigen Spannring einen festen Sitz zu geben. All clamping rings 14 expand conically on the inside, as shown in FIG. 7. The clamping sleeves are widened at the bottom to give the associated clamping ring a firm fit.

Die Spannhülsen 12 sind nicht nur an solchen Rohrstücken 11 vorgesehen, die zu einem Einzelelement 5 zusammengefügt sind, sondern sie verbinden alle Gruppen aus je drei Rohrstük-ken, die zusammen ein gleichseitiges Dreieck bilden. The clamping sleeves 12 are not only provided on those tube pieces 11 which are joined together to form an individual element 5, but they connect all groups of three tube pieces, which together form an equilateral triangle.

Die Figuren 9 und 10 zeigen ein Einzelelement 5 eines dritten Abstandshaltergitters gemäss der Erfindung, bei dem die kreiszylindrischen Rohrstücke 16 ebenfalls mittels einer Spannhülse 17 zusammengehalten werden. Sie sind dabei in Schlitze 18 eingeschoben. Ein Spannring ist bei diesem Einzelelement jedoch nicht vorgesehen. Um die Rohrstücke 16 in ihrer Posi-5 tion zu fixieren, sind sie durch eine Schweissnaht 19 direkt mit der Spannhülse 17 verbunden. FIGS. 9 and 10 show a single element 5 of a third spacer grid according to the invention, in which the circular cylindrical tube pieces 16 are also held together by means of an adapter sleeve 17. They are inserted into slots 18. However, a clamping ring is not provided for this single element. In order to fix the pipe sections 16 in their position, they are connected directly to the clamping sleeve 17 by a weld seam 19.

Bei dem in der Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Abstandshaltergitters sind die kreiszylindrischen Rohrstücke 20 an den Stellen ihres Umfangs, mit io denen sie an den Geradrohren 3 des Wärmetauschers anliegen, spangebend bearbeitet. Um eine bestimmte Vorspannung auf die Geradrohre 3 auszuüben und eine gute Masshaltigkeit innerhalb des Gitters zu erzielen, wird beim Zusammenbau des Abstandshaltergitters ein kleinerer Radius r' für die Rohre 3 15 zugrundegelegt, der sich von dem wirklichen Radius r der Rohre 3 um einen Betrag e (für die radiale Vorspannung) sowie um einen weiteren Betrag f unterscheidet, der die Materialabtragung bei der spangebenden Bearbeitung berücksichtigt. Die spangebende Bearbeitung wird nach dem Zusammenbau des 20 Abstandshaltergitters vorgenommen. Sie ermöglicht es, ein genaues Mass einzuhalten. In the exemplary embodiment of the spacer grid according to the invention shown in FIG. 11, the circular cylindrical tube pieces 20 are machined at the locations of their circumference with which they rest on the straight tubes 3 of the heat exchanger. In order to exert a certain prestress on the straight tubes 3 and to achieve a good dimensional stability within the grid, a smaller radius r 'for the tubes 3 15 is used when assembling the spacer grid, which is different from the actual radius r of the tubes 3 by an amount e (for the radial preload) and by a further amount f, which takes material removal into account during machining. The machining is carried out after the assembly of the 20 spacer grid. It makes it possible to maintain an exact level.

In den Figuren 12,13 und 14 sind verschiedene Gesamtansichten von Abstandshaltergittern dargestellt, die sich in der Länge der kreiszylindrischen Rohrstücke unterscheiden. Sie 25 sind nur als Beispiele gedacht, da die Längen der Rohrstücke in beliebiger Weise über das gesamte Gitter variieren können. FIGS. 12, 13 and 14 show various overall views of spacer grids, which differ in the length of the circular cylindrical tube pieces. They are only intended as examples, since the lengths of the pipe sections can vary in any way over the entire grid.

In der Fig. 12 nehmen die kreiszylindrischen Rohrstücke 21 von der Mitte des Gitters 22 her stufenartig in ihrer Länge ab. Diese Abstufung ist nur auf der unteren Seite des Gitters 22 30 vorgesehen. In FIG. 12, the circular cylindrical tube pieces 21 gradually decrease in length from the center of the grid 22. This gradation is only provided on the lower side of the grille 22 30.

Bei dem in der Fig. 13 gezeigten Abstandshaltergitter 24 sind die unteren Enden der kreiszylindrischen Rohrstücke 23 in einer horizontalen Ebene angeordnet, während ihre oberen Enden von der Mitte des Gitters 24 her zum Rand hin eine schiefe 35 Ebene bilden (in der Seitenansicht gesehen) ; d.h. die Längen der kreiszylindrischen Rohrstücke 23 nehmen kontinuierlich ab. In the spacer grid 24 shown in FIG. 13, the lower ends of the circular cylindrical tube pieces 23 are arranged in a horizontal plane, while their upper ends form an inclined plane from the center of the grid 24 towards the edge (seen in the side view); i.e. the lengths of the circular cylindrical tube pieces 23 decrease continuously.

Die Fig. 14 zeigt schliesslich ein Abstandshaltergitter 26, bei dem auf beiden Seiten eine stufenartige Änderung der Längen 40 der kreiszylindrischen Rohrstücke 25 erfolgt, und zwar nehmen die Rohrstücke 25 von der Mitte des Gitters 26 her zum Rand hin in ihrer Länge ab. FIG. 14 finally shows a spacer grid 26, in which the lengths 40 of the circular cylindrical pipe pieces 25 are changed stepwise on both sides, namely the pipe pieces 25 decrease in length from the center of the grid 26 towards the edge.

9 Blatt Zeichnungen 9 sheets of drawings

Claims

636 188

2nd

PATENT CLAIMS

1. A plurality of individual elements spacer grid on tubes or rods, which are arranged parallel to each other in a triangular division with a center distance t of the tubes or rods in a predominantly straight bundle and have an outer diameter d, the center distances t and the outer diameter d satisfy the relationship t> 2d, characterized in that the individual elements (5) each consist of three circular cylindrical tube pieces

(6,9,11,16,20,21,23,25) with an outer radius a, which are arranged without a distance from each other in an equilateral triangle and connected to each other, the center points of the pipe sections (6,9,11, 16, 20, 21, 23, 25) each lie on the sides of an equilateral triangle formed by three tubes (3) or rods, and each piece of tube (6, 9, 11, 16, 20, 21, 23, 25) is connected to one of the Pipes (3) or one "of the bars of this triangle is adjacent, but is at a distance from the second tube (3) or bar of the same triangle side that the radii a of the pipe pieces (6,9,11,16,20,21,23 , 25) according to the geometric relationship a = V 3.25t2 - 3d (2t - d) - l, 5 (t - d)

are specified, whereby the conditions b> a> and b + a> d must be fulfilled, and b the shortest distance between the center point of a pipe section (6,9,11,16,20,21,23,25) and the circumference of the above-mentioned second pipe (3) or rod spaced from the pipe section (6,9,11,16,20,21,23,25), and that each pipe (3) or each rod from three to different individual elements ( 5) belonging pipe pieces (6,9,11,16,20,21,23,25) is held.

2. Spacer grid according to claim 1, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (6) over the entire grid (4) have the same length.

3. Spacer grid according to claim 1, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (21,23,25)

vary in length over the entire grid (22,24,26).

4. Spacer grid according to claim 3, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (21, 23, 25) decrease continuously or step-like in length from the center of the grid (22, 24, 26) towards the edge.

5. Spacer grid according to claim 4, characterized in that the continuous or step-like decrease in the lengths of the circular cylindrical tube pieces (21, 23) is provided on one of the two end faces of the spacer grid (22, 24).

6. Spacer grid according to claim 4, characterized in that the continuous or step-like decrease in the lengths of the circular cylindrical tube pieces (25) is provided on both end faces of the spacer grid (26).

7. Spacer grid according to claim 1, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (20) are machined at their points of contact with the tubes (3) or rods of the bundle (2).

8. Spacer grid according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (6, 9) of each individual element (5) are connected to one another by spot or tack welding.

9. Spacer grid according to claim 8, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (6,9) of each individual element (5) are also connected to their neighboring tube pieces (6,9) of other individual elements (5) by spot or tack welding.

10. Spacer grid according to claim 8 or 9, characterized in that the spot or tack welds in a horizontal plane III, namely at the upper or lower

Ends of the circular cylindrical tube pieces (9) are made.

11. Spacer grid according to claim 8 or 9, characterized in that the spot or tack welds in s two horizontal planes (1,11), namely at the upper and lower ends of the circular cylindrical tube pieces (6).

12. Spacer grid according to claim 11, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (6) in it

lo rer lateral surface in the area between the two points (8) of the spot or tack welds have a number of elongated recesses (7).

13. Spacer grid according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the circular cylindrical tube pieces (11, 16) are connected to one another by clamping sleeves (12, 17) which are slotted at three points along their circumference , wherein in each case three tube pieces (11, 16) forming a triangle are held together by an adapter sleeve (12, 17) and each of these tube pieces (11, 16) is inserted into two of the 20 slots (13, 18).

14. Spacer grid according to claim 13, characterized in that all clamping sleeves (17) are welded to the associated circular cylindrical tube pieces (16).

15. Spacer grid according to claim 14, characterized ge-25 indicates that the circular cylindrical tube pieces (11)

are held by a ring (14) in the clamping sleeve (12) which is attached to the lower end of the clamping sleeve (12) and welded to it.

16. Spacer grid according to claim 15, characterized in that all rings (14) widen upwards in a cone-like manner and the clamping sleeves (12) are widened at the bottom.

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