DE102004015775B4

DE102004015775B4 - Rohrbündelwärmeaustauscher

Info

Publication number: DE102004015775B4
Application number: DE200410015775
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Wilk Andreas; Dr.-Ing. Reitz Matthias
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: DE102004015775A1

Abstract

Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweigeteilt ausgeführten Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist, in denen Rohre in Bohrungen angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr umgebenden, zwischen den einzelnen Rohrböden angeordneten Dichtung eingedichtet sind, wobei der innere Rohrboden im Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des äußeren Rohrbodens, wobei die zweigeteilten Rohrböden lösbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der beiden Rohrböden (4, 5), wobei diese mit Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Heizrohre (11) versehen sind, die Durchgangsbohrungen auf einer Seite des Rohrbodens sacklochförmig erweitert ausgebildet und in diese Ringdichtungen (8) mit rechteckigem Querschnitt einsetzbar sind, und dass die ringförmige Dichtung (8) mittels des zweiten Rohrbodens (5) stopfbuchsenartig in die Sacklochbohrung (13) einpressbar ist, wobei sich ein Restraum (12) ergibt, dessen Höhe sich aus der Differenz von Ringbreite und Nuttiefe c ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeaustauscher mit Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist und in denen die Rohre in Bohrungen angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr umgebenen Dichtung eingedichtet sind.
Wärmetauscher für den hochkorrosiven Einsatz werden heutzutage aus Materialien wie Glas, Graphit, PTFE oder Siliziumcarbid für die Rohre bzw. Glas-Email oder PTFE-Auskleidungen fur Stutzen, Verteilerraum und Mantelraum hergestellt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Warmeaustauschern aus Metall, bei denen die Rohre mit den Rohrböden durch Einlöten, Schweißen oder Bördeln verbunden sind, ist dieses bei Einsatz von Glas- oder Siliziumcarbidrohren nicht möglich. Hierzu werden aufwendige Systeme zur Abdichtung benötigt. Insbesondere führt die vertikale Ausdehnung und die Kontraktion der Heizrohre zu Problemen.
Bekannt ist aus der DE 197 14 423 C2 ein Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweigeteilt ausgeführten Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist, in denen Rohre in Bohrungen angeordnet sind und jeweils mit Hilfe eines das Rohr umgebenden O-Ringes zwischen den einzelnen Rohrböden eingedichtet sind, wobei die Bohrungen auf der den Rohrböden zugewandten Seiten eine Fase zur Aufnahme des Dichtringes aufweisen.
Der Nachteil hieran ist, dass die beiden Rohrböden mit Fasen an den Durchgangsbohrungen ausgeführt sind und der O-Ring sich nicht stopfbuchsenartig verpressen läßt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, dass bei einem Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs genannten Art die Abdichtung der Rohre, vorzugsweise SiC-Rohre, in den zweigeteilten Rohrboden weiter zu verbessern, wobei eine Abdichtung nach dem Stopfbuchsenprinzip ermöglicht werden soll.
Aus DE 33 10 986 A1 ist ein Rohrbündelwärmeaustauscher bekannt mit jeweils auf einer Ein- und Austrittsseite einteilig ausgebildeten Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist. In dem Rohrboden sind Durchgangsbohrungen angeordnet, um Rohre aufzunehmen. Eine trapezförmige Dichtung ist zwischen dem Rohrboden und dem Rohr angeordnet.
CH 478 393 A offenbart einen Rohrbündelwärmeaustauscher, an dessen einem Ende ein mehrteiliger Rohrboden realisiert ist. In der Figur von CH 478 393 A besteht der eine Rohrboden aus einer oberen Rohrbodenplatte, einer Zwischenbodenplatte und einem zwischen der oberen Rohrbodenplatte und der Zwischenbodenplatte liegenden Kontrollraum, der durch ein die obere Rohrbodenplatte mit der Zwischenbodenplatte verbindendes Distanzstück gekoppelt ist und in dem eine Schraubenfeder-Dichtungsanordnung untergebracht ist.
Bekannt ist aus der DE 197 14 423 C2 ein Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweigeteilt ausgeführten Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist, in denen Rohre in Bohrungen angeordnet sind und jeweils mit Hilfe eines das Rohr umgebenden O-Ringes zwischen den einzelnen Rohrböden eingedichtet sind, wobei die Bohrungen auf der den Rohrböden zugewandten Seiten eine Fase zur Aufnahme des Dichtringes aufweisen.
Der Nachteil hieran ist, dass die beiden Rohrböden mit Fasen an den Durchgangsbohrungen ausgeführt sind und der O-Ring sich nicht stopfbuchsenartig verpressen lässt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, dass bei einem Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs genannten Art die Abdichtung der Rohre, vorzugsweise SiC-Rohre, in den zweigeteilten Rohrböden weiter zu verbessern, wobei eine Abdichtung nach dem Stopfbuchsenprinzip ermöglicht werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem der zweigeteilt ausgeführten Rohrböden, die mit Durchgangsbohrungen versehen sind, die Durchgangsbohrungen auf einer Seite des Rohrbodens sacklochförmig erweitert ausgebildet und in diese Ringdichtungen mit rechteckigem Querschnitt einsetzbar sind, und dass die ringförmige Dichtung mittels des zweiten Rohrbodens stopfbuchsenartig in die Sacklochbohrung einpressbar ist, wobei sich ein Restraum ergibt, dessen Höhe sich aus der Differenz von Ringbreite und Nuttiefe c ergibt. Die Sacklochbohrungen sind kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Breite a des Ringraumes um das einzudichtende Rohr größer und die Breite b des Ringraumes kleiner als die Breite der Ringdichtung ausgeführt ist.
Die ringförmige, einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Dichtung wird mittels des zweiten Rohrbodens stopfbuchsenartig in die Sacklochbohrung eingepresst, wobei sich ein Restraum ergibt, dessen Höhe sich aus der Differenz von Ringbreite und Nuttiefe c ergibt.
Der Restraum dient zur Aufnahme von Quell- und/oder Wärmedehnungsvolumina.
Durch die Ausführung der kegelstumpfförmigen Sacklochbohrung zur Aufnahme des Dichtrings wird gewährleistet, dass dieser immer mehr oder weniger gepresst wird und sich so das Dichtverhalten verbessert.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen
1 – Schnitt durch den erfindungsgemäßen Robrbundelwärmeaustauscher
2 – Ausschnitt aus dem Verteilerboden
3 – Dichtungsanordnung für ein Heizrohr
In der 1 ist ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeaustauscher dargestellt. Dieser besteht aus dem Mantel 1, dem Boden 2 mit Stutzen, einem Distanzstück 3 zur Schaffung eines Verteilerraumes, einem Verteilerboden mit den inneren 4 und äußeren 5 Rohrböden und den Heizrohren 11. Boden 2 und Mantel 1 sind üblicherweise verschraubt, wobei zur Schaffung des Verteilerraumes ein Distanzstück 3 zwischengesetzt wird.
In den 2 und 3 sind Einzelheiten des Rohrbündelwärmeaustauscher näher dargestellt.
Der Mantel 1 des Rohrbündelwärmeaustauscher ist mit einer PTFE-Auskleidung 10 versehen. Das Distanzstück 3 ist ebenfalls mit einer aus PTFE bestehenden Umhüllung 10 versehen. Gemäß der 2 sind der innere 4 und äußere 5 Rohrboden mittels der Schrauben 6 lösbar miteinander verbunden.
Der auf die Heizrohre 11 aufgeschobene Dichtring 8 gleitet mit seiner äußeren Fläche entlang der konisch ausgeführten Mantelfläche 9 der Sacklochbohrung 13 – 3 –. Durch Verschrauben des inneren und äußeren 5 Rohrbodens wird diese stopfbuchsenartig verpresst und dichtet das Heizrohr 11 gegenüber dem inneren Rohrboden 4 ab. Dabei bildet sich ein Restraum 12, dessen Höhe sich aus der Differenz von Ringbreite und Nuttiefe c ergibt. Der Restraum 12 dient zur Aufnahme von Quell- und/oder Wärmedehnungsvolumina.
Bei der Montage des Rohrbündelwärmeaustauschers werden die Heizrohre 11 auf der einen Seite mit dem zweigeteilten Rohrboden verbunden, indem zuerst die Heizrohre 11 in die im Durchmesser geringer als der Manteldurchmesser ausgebildeten inneren Rohrböden 4 gesteckt werden. Anschließend werden die Dichtringe 8 mit rechteckigem Querschnitt auf die Heizrohre 11 aufgesteckt und auf der einen Seite der zweite im Durchmesser größere Rohrboden 5 aufgeschoben. Durch Verschrauben der beiden Rohrböden 4 und 5 werden die Dichtringe 8 in die Sacklochbohrungen 13 gepresst und somit die Abdichtung hergestellt.
Dieses vormontierte Rohrbündel wird dann in den Mantel 1 des Rohrbündelwärmeaustauschers eingebracht und anschließend auf der anderen Seite des Rohrbodens 5 aufgesetzt, mit dem inneren Rohrboden 4 verschraubt und somit ebenfalls die Dichtheit zwischen den Heizrohren 11 und dem zweigeteilten Rohrboden hergestellt.
Die äußeren, im Durchmesser größer ausgebildeten Rohrböden 5 bilden gleichzeitig die Abdichtung zwischen Distanzstück 3 mit dem Boden 2 und dem Mantel 1 unter Bildung eines Verteilerraumes.
Bezugszeichenliste

1: Mantel
2: Boden
3: Distanzstück
4: innerer Rohrboden
5: äußerer Rohrboden
6: Schraube
7: Stahlkern
8: Dichtring
9: Mantelfläche
10: Umhüllung/Auskleidung aus PTFE
11: Heizrohre
12: Restraum
13: Sacklochbohrung

Claims

Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweigeteilt ausgeführten Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist, in denen Rohre in Bohrungen angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr umgebenden, zwischen den einzelnen Rohrböden angeordneten Dichtung eingedichtet sind, wobei der innere Rohrboden im Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des äußeren Rohrbodens, wobei die zweigeteilten Rohrböden lösbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der beiden Rohrböden (4, 5), wobei diese mit Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Heizrohre (11) versehen sind, die Durchgangsbohrungen auf einer Seite des Rohrbodens sacklochförmig erweitert ausgebildet und in diese Ringdichtungen (8) mit rechteckigem Querschnitt einsetzbar sind, und dass die ringförmige Dichtung (8) mittels des zweiten Rohrbodens (5) stopfbuchsenartig in die Sacklochbohrung (13) einpressbar ist, wobei sich ein Restraum (12) ergibt, dessen Höhe sich aus der Differenz von Ringbreite und Nuttiefe c ergibt.
Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklochbohrung (13) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite a des Ringraumes um das einzudichtende Rohr (11) größer und die Breite b des Ringraumes kleiner als die Breite der Ringdichtung (8) ausgeführt ist.