DD229281A3 - Rohrbuendelwaermeuebertrager mit einem am rohrboden angeordneten dehnungsausgleicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrbuendelwaermeuebertrager mit einem am Rohrboden angeordneten Dehnungsausgleicher, loesbaren geschlossenen Hauben und duennen Rohrboeden fuer hohe Druck- und Temperaturbelastungen und hohe Lastwechseln beim Betreiben. Ziel der Erfindung ist es, eine hermetische Abdichtung des Mantelraumes gegenueber dem Rohrraum durchzufuehren und temperatur- und werkstoffbedingte Laengenveraenderungen des Rohrbuendels bezogen auf den Gehaeusemantel auszugleichen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass innerhalb der geschlossenen Haube eine eigenstaendige Ringraumkammer angeordnet ist, die den Spalt zwischen dem Rohrboden und dem Mantelflansch ueberdeckt. Die Ringraumkammer besteht im wesentlichen aus einem Ringraumkammermantel, der einerseits direkt mit dem Mantelflansch oder mit dem Zwischenring druckdicht fest und andererseits ueber eine Flanschverbindung oder fest mit dem Dehnungsausgleicher und dieser wiederum direkt fest, ueber einen Anschlussflansch fest oder ueber eine Flanschverbindung mit dem Rohrboden druckdicht verbunden ist. Fig. 2

Description

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Sie findet in Anlagen der chemischen Industrie und in der Energietechnik Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

Es sind ein- und mehrflutige Rohrbündelwärmeübertrager mit festeingeschweißten Rohrboden nach TGL 38 027/01-04 bekannt, die zum Ausgleichen von Längenveränderungen zwischen Rohrbündel und Mantel, im Mantel einen Dehnungsausgleicher eingeschweißt haben. Diese Ausführung ist für einen Betrieb bei niedrigen und mittleren Drücken gegenüber der Atmosphäre und bei niedrigen und mittleren Temperaturen gut geeignet. Für hohe Parameter gegenüber der Atmosphäre stehen aus technischen Gründen keine Dehnungsausgleicher mehr zur Verfügung. Weiterhin erfordert diese Bauart infolge der Umleitung der Haubenkräfte über das Rohrbündel freitragende dicke Rohrboden. Darüber hinaus ist z. B. bei zu Ablagerungen bzw. zu Verschmutzungen neigenden Mantelraummedien das Herausziehen des Rohrbündels aus dem Gehäuse nicht möglich.

Eine weitere Ausführung sieht bei Rohrbündelwärmeübertragern für hohe Beanspruchungen innerhalb eines Gehäuses ein zieh— bares Schwimmkopfrohrbündel vor, an dessen Rohrboden innerhalb der geschlossenen Haube ein kegliger Schuß angeordnet ist, der über einen Dehnungsausgleicher und ein Verbindungsstück direkt mit dem Rohrstutzen verbunden ist.

Diese Ausführung ist für hohe Druckbeanspruchungen gut geeignet, erfordert jedoch infolge des Lastangriffes dicke Rohrboden, so daß ein erhöhter materieller und technologischer Aufwand zu verzeichnen ist. Darüber hinaus ist die Zugänglichkeit der Rohrboden bei eventuellen Beseitigungen von Rohrreißern nicht gewährleistet. Des weiteren muß bei Ermüdung des Dehnungsausglei— chers und einem notwendigen Austausch desselben das gesamte Rohrbündel mit dem entsprechenden Anbau aus dem Gehäusemantel herausgezogen und nach einem durchgeführten Austausch wieder neu eingeschoben werden, ohne dabei den Dehnungsausgleicher zu beschädigen.

Weiterhin ist nach der DE-AS 1243706 ein Expansionselement an einem Rohrbündelwärmeübertrager bekannt, das eine elastische

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dichte Verbindung zwischen dem Behältermantel und dem Rohrboden herstellt, wobei die Dicke des Rohrbodens etwa der Rohrwanddicke entspricht und eine Berührung bis nahe an den Rand des Rohrbodens- vorgesehen ist. Das Expansionselement enthält im wesentlichen eine als ein erster Ring in der Längsachse des Bündels verlaufende elastische Trennwand, wobei der eine Rand des ersten Ringes über ein starres Zwischenstück mit dem Rand des Rohrbodens und der andere Rand über einen Ringflansch mit Behältermantel verbunden ist. Die entstehenden Ringflächen sind dabei einander derart zugeordnet, daß die wirkenden Kräfte sich gegenseitig ausgleichen.

Diese Ausführung ist für eine hohe Druckbeanspruchung bei geringem Materialaufwand gut geeignet. Bei hohen medialen Beanspruchungen und temperaturbedingten Längenverschiebungen in Verbindung mit hohen zyklischen Lastwechseln beim Betreiben des Apparates ist ein häufiges Austauschen des Dehnungsausgleichers erforderlich. Dabei muß der Dehnungsausgleicher am hinteren Ring vom Gehäusemantel abgetrennt und nach einem Austausch mit diesem erneut verschweißt werden. Durch das Trennen und erneute Verschweißen des Ringes wird der Gehäusemantel, der mit einem hohen Druck gegenüber der Atmosphäre beaufschlagt ist, stark beansprucht. Bei hochwarmfesten Werkstoffen führt diese Verfahrensweise bis zur Zerstörung des Druckmantels. Weiterhin ist bei Medien, die den Mantelraum verschmutzen bzw. zu Ablagerungen am Rohrbündel führen, ein Herausziehen des Rohrbündels erst möglich, wenn der Dehnungsausgleicher von seinem hinteren Ring, der am Behältermantel angeordnet ist, abgetrennt worden ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei Rohrbündelwärmeübertragern für hohe Druck- und Temperaturbelastungen und hohen Lastwechseln beim Betreiben eine hermetische Abdichtung des Rohrraumes gegenüber dem Mantelraum zu schaffen, temperatur- und werkstoffbedingte Längenveränderungen des Rohrbündels gegenüber dem Gehäusemantel auszugleichen, Dehnungsausgleicher und Rohrboden unter visueller Begutachtung auf ihre Dichtheit

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überprüfbar zu gestalten. Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeübertrager soll sowohl für saubere als auch für zu Verschmutzungen und Ablagerungen neigende Medien einsetzbar sein. Dabei wird eine Reparaturfreundlichkeit bei Rohrreißern und insgesamt ein guter Wärmeaustauscheffekt angestrebt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt dabei die technische Aufgabe zugrunde, einen Rohrbündelwärmeübertrager mit einem am Rohrboden angeordneten Dehnungsausgleicher zu schaffen, der mit lösbaren Hauben, eingeschweißtem oder ziehbarem Rohrbündel und dünnen Rohrböden, die bis nahe an ihren Umfang berohrt sind, ausgerüstet ist, dabei eine leichte Austauschbarkeit des Dehnungsausgleichers gewährleistet, ohne dabei die gegenüber der Atmosphäre hochb'elasteten Apparateteile zu beeinflussen. Der Anschluß des Dehnungsausgleichers erfolgt über Anschlußflansche derart, daß die einander zugeordneten Ringflächen in einer reaktionskraftentladenden Art einander angepaßt sind, wobei ein zwischen Hauben— und Mantelflansch angeordneter Zwischenring verwendet wird. Der Rohrbündelwärmeüber— trager ist für hohe Drücke gegenüber der Atmosphäre und hohe Temperaturen sowie für große Lastwechsel beim Betreiben vorgesehen. Dabei ist die Auslegung nur für die Belastung gegen den Differenzdruck zwischen den Medien von Rohr- und Mantelraum vorzunehmen und nicht gegen den Absolutdruck eines der Medien gegen die Atmosphäre.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß innerhalb der geschlossenen Haube eine eigenständige Ringraumkammer angeordnet ist, die einen Spalt zwischen dem Rohrboden und dem Mantelflansch überdeckt, wobei ein Ringraumkammermantel einerseits direkt mit dem Mantelflansch oder mit dem Zwischenring druckdicht fest und andererseits über eine Flanschverbindung oder mit dem Dehnungsausgleicher und dieser wiederum direkt fest mit dem Rohrboden oder über den Anschlußflansch fest bzw. über eine Flanschverbindung druckdicht mit dem Rohrboden verbunden ist.

Eine günstige konstruktive Gestaltung der Erfindung sieht vor, daß die lichte Weite des Anschlußflansches, der den Dehnungs-

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kompensator mit dem Rohrboden verbindet, zum Rohrboden hin zunimmt.

Ausführungsbei spiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: einen einflutigen Rohrbündelwärmeübertrager mit geschlossenen Hauben

Fig. 2: Einzelheit Z entsprechend Fig. 1 Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeübertrager 1 ist für hohe Drücke und hohe Temperaturen und eine hoch belastbare Fahrweise mit hohen Lastwechselfolgen vorgesehen. Dabei ist im Gehäusemantel 2 das Rohrbündel 3 mit einem zwischen dem Rohrboden 7 und dem Mantelflansch 5 vorgesehenen Ringspalt angeordnet. Dieser Spalt wird von der in die geschlossene Haube 4 hineinragenden Ringraumkammer 8 überdeckt. Die Ringraumkammer 8 wird, wie Fig.-2 zeigt, außen im wesentlichen von dem Zwischenring 14, der über Dichtungen und Schraubverbindungen mit dem Mantelflansch 5 und dem Haubenflansch 6 verbunden ist und dem Ringraumkammermantel und den sich daran radial nach innen erstreckenden und als Kam— merabschluß dienenden Außenflansch 12 gebildet. Der Ringraum— kammermantel 13 ist mit dem Zwischenring 14 oder direkt mit dem Mantelflansch 5 druckdicht fest verbunden. Am Außenflansch 12 ist der Innenflansch 11 über eine Dichtung 15 lösbar angeordnet, so daß der Innenflansch 11 zusammen mit dem Dehnungsausgleicher und dem Anschlußflansch 9 die Innenseite der Ringraumkammer 8 bildet. Dabei ist der Anschlußflansch 9 nahe dem Rand des Rohrbodens 7 vorgesehen, um eine volle Berührung des Rohrbodens 7 zu gewährleisten und gute Wärmeaustauscheffekte zu erzielen. Die lichte Weite des Anschlußflansches 9 nimmt zum Rohrboden 7 hin zu, damit das Rohrraummedium, insbesondere aus den Rohren, die sich nahe dem Umfang des Rohrbodens 7 befinden, ungehindert austreten kann sowie eine Reaktionskraftentlastung des Rohrbodens erfolgt. Die Ringraumkammer 8 besitzt die Aufgabe, eine absolute Trennung zwischen dem Mantelraummedium und dem Rohrraummedium durchzuführen und Längenveränderungen zwischen dem Rohrboden

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und dem Gehäusemantel 2, die temperatur- und/oder werkstoffbedingt sein können, aufzunehmen.

Dabei bewegt sich der Anschlußflansch 9 am Rohrboden 7 entweder auf den Außenflansch 12 zu oder von ihm weg. Treten bei Rohrbündelwärmeübertragern 1 keine sehr großen Längenveränderungen zwischen dem Rohrbündel 3 und dem Gehäusemantel 2 auf und wird keine leichte Austauschbarkeit des Dehnungsausgleichers 1.0 gefordert, so entspricht es der erfinderischen Lösung, die Verbindung Zwischenring 14 und Mantelflansch 5 und/oder die stirnseitige Verbindung von Außenseite zu Innenseite der Ringraumkammer 8, die von dem Außenflansch und dem Innenflansch 11 gebildet wird, fest auszuführen. Bei kritischen Betriebsparametern empfiehlt es sich, die Verbindung Dehnungsausgleicher 10 und Anschlußflansch 9 bzw. die Verbindung Anschlußflansch 9 und Rohrboden 7 lösbar zu gestalten, um auf diese Weise den Dehnungsausgleicher 10 als Bausatz komplett auszutauschen.

Die Erfindung besitzt gegenüber anderen Lösungen folgende wesentliche Vorteile:

Die Grundkonstruktion für einflutige Rohrbündelwärmeübertrager mit geschlossenen Hauben und dünnen Rohrboden kann beibehalten werden. Sie ist bei festen und ziehbaren Rohrbündeln einsetzbar. Dabei können die Rohrboden bis nahe an ihren Umfang berohrt werden, so daß ein guter Wärmeaustauscheffekt erreicht wird. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung eines Dehnungsausgleichers ermöglicht eine Belastung der Abdichtteile bis auf den Zwischenring nur gegen den Differenzdruck zwischen dem Mantelraummedium und dem Rohrraummedium. Ermüdete Dehnungsausgleicher können leicht ausgewechselt werden, ohne Apparateteile, die gegenüber der Atmosphäre hochbelastet sind zu beschädigen. Zu den Rohrboden besteht eine gute Zugänglichkeit. Druckproben des Mantelraumes können ohne Hauben ausgeführt werden.

Bei Rißstellen zwischen einem festeingeschweißten Rohrboden und einem Man.telflansch, die durch unzulässige Beanspruchungen entstanden sind, wie z. B. durch unvorhergesehene hohe zyklische Lastwechsel, kann die Erfindung mühelos unter Beibehaltung der Apparatekonzeption nachgerüstet werden.

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch:

   1. Rohrbündelwärmeübertrager mit einem am Rohrboden angeordneten Dehnungsausgleicher und lösbaren geschlossenen Hauben, mit eingeschweißtem oder ziehbarem Rohrbündel und dünnen vollberohrten Rohrboden für hohe Drücke gegenüber.der Atmosphäre und hohen Temperaturen sowie hohen Lastwechseln beim Betreiben unter Differenzdruck zwischen Mantel- und Rohrraum, wobei der Anschluß des Dehnungsausgleichers über Anschlußflansche derart erfolgt, daß die einander zugeordneten Ringflächen in einer reaktionskraftentlastenden Art einander angepaßt sind, unter Verwendung eines zwischen einem Hauben- und einem Mantelflansch angeordneten Zwischenrings, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb der geschlossenen Haube (4) eine eigenständige Ringraumkammer (8), einen Spalt zwischen dem Rohrboden (7) und dem Mantelflansch (5) überdeckend, angeordnet ist, wobei ein Ringraumkammermantel (13) einerseits direkt mit dem Mantel— flansch (5) oder mit dem Zwischenring (14) druckdicht fest und andererseits über die Planschverbindung (11, 12) oder fest mit dem Dehnungsausgleicher (10) und dieser wiederum direkt fest, über einen Anschlußflansch (9) fest oder über eine Flanschverbindung mit dem Rohrboden (7) druckdicht verbunden ist.
2. 2. Rohrbündelwärmeübertrager nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die lichte Weite des Anschlußflansches (9) zum Rohrboden (7) hin zunimmt.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrbündelwärmeübertrager mit einem am Rohrboden angeordneten Dehnungsausgleicher, der geeignet ist, den Rohrraum gegenüber dem Mantelraum bei hohen Drücken gegenüber der Atmosphäre und hohen Temperaturen hermetisch abzudichten und dabei temperatur- und werkstoffbedingte Längenveränderungen des Rohrbündels, bezogen auf den Behältermantel, in Verbindung mit hohen Lastwechseln auszugleichen.