DE102011107122A1 - Unterstützung für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterstützung - Google Patents

Unterstützung für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterstützung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schlägt eine Unterstützung (8) für Rohre (9) in einem Rohrbündelwärmetauscher (1) vor, wobei die Unterstützung (8) als ebenes Blech ausgebildet ist, mit Hauptflächen (14) auf abgewandten Seiten des Blechs und einer die Hauptflächen (14) verbindenden, umlaufenden Stirnfläche (12), wobei die Fläche der jeweiligen Hauptfläche (14) im Wesentlichen der lichten Querschnittsfläche eines Mantels (4) des Rohrbündelwärmetauschers (1) entspricht. Eine solche Unterstützung gewährleistet, die einzelnen Rohre zuverlässig in Position zu halten und zudem eine Strömungsform des Wärmeträgermediums, die den notwendigen Wärmeübergang gestattet, abestes zulässt. Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterstützung vor, und zwar mittels Plasma-, Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneidens der Öffnungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Unterstützung für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterstützung.
  • Rohre in Rohrbündelwärmetauschern benötigen bei größeren Längen Unterstützungen, die die Rohre zum einen in ihrer Position halten und zum anderen das Schwingen von langen Rohrabschnitten im Fluidstrom unterbinden.
  • In der Praxis werden in längs durchströmten, zylindrischen Rohrbündelwärmetauschern im Wesentlichen zwei gängige Arten von Unterstützungen eingebaut:
    • – Bei Unterstützungen in Form von Umlenkblechen handelt es sich um Bleche mit einer Anzahl von Bohrungen, durch die die Rohre hindurchgeschoben werden. Um eine Durchströmung des zylindrischen Wärmetauschermantels zu ermöglichen, gibt es in jedem Umlenkblech ein oder mehrere freie Flächen. Hierbei entspricht der lichte Querschnitt des Mantels des Rohrbündelwärmetauschers nicht der Fläche der jeweiligen Hauptfläche des Umlenkblechs, die deutlich geringer ist als die Querschnittsfläche des Mantels. Die Außenkontur, somit die umlaufende Stirnfläche des Umlenkblechs wird beispielsweise plasma-, wasserstrahl- oder lasergeschnitten, während die runden Löcher im Blech üblicherweise gebohrt werden. Das Bohren hat Vorteile bei der Maßgenauigkeit und beim Entgraten der Kanten.
    • – Unterstützungen, die als Gitterkonstruktionen ausgebildet sind, werden durch eine Vielzahl dünner Blechstreifen, Rundmaterial oder ähnlichem Material zusammengesetzt, die, sich kreuzend, in einem Rahmen angeordnet sind. Im Bereich dieses Rahmens ist die Gitterkonstruktion im Mantel des Rohrbündelwärmetauschers gelagert. Die Rohre werden in die so entstandene Gitterkonstruktion eingeschoben. Blechstreifen sind beispielsweise mit lasergeschnittenen Schlitzen versehen, die die Bleche miteinander verzahnen und so für Stabilität sorgen.
  • Der wesentliche verfahrenstechnische Unterschied der beiden Lösungen – Umlenkblech einerseits, Gitterkonstruktion andererseits – liegt in der Strömungsführung.
  • So werden die Bohrungen der Umlenkbleche möglichst klein gewählt, sodass ein Wärmeträgerfluid hier kaum hindurchtreten kann. Die freien Ausschnitte in hintereinanderliegenden Umlenkblechen werden derart angeordnet, dass die Strömung möglichst quer zu den Rohren verläuft. Im Vergleich zur Gitterkonstruktion ergibt sich ein besserer Wärmeübergang durch die höhere Verwirbelung des Fluids. Daraus ergibt sich aber auch ein höherer Druckverlust im Wärmetauscher.
  • Bei Gitterkonstruktionen kann die Strömung parallel zum Rohr durch die Gitter hindurchtreten, da die Gitteröffnungen um die Rohre freie Flächen bieten. Diese Längsströmung bietet zwar einen niedrigeren Druckverlust, jedoch auf Kosten des Wärmeübergangs.
  • Der Druckverlust in einem Wärmetauscher ist eine wichtige Kenngröße, da sie die später im Betrieb genötigte Pumpenleistung und damit die Betriebskosten beschreibt. Es wird darum in der Regel versucht, für die benötigte Wärmeaustauschleistung einen Wärmetauscher zu entwerfen, der einen möglichst niedrigen Druckverlust aufweist.
  • Die bekannten Unterstützungen für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher weisen diverse Nachteile auf:
    • – In den freien Ausschnitten der Umlenkbleche werden die Rohre nicht unterstützt. Um die gleiche ungestützte Rohrlänge zu erhalten, wie bei der Verwendung von Gittern, müssen also doppelt so viele Umlenkbleche eingesetzt werden, wie Gitter. Die Folge ist eine extreme Vergrößerung des Druckverlusts im Rohrbündel.
    • – Im Vergleich zum Umlenkblech haben Gitter einen wesentlich höheren fertigungstechnischen Aufwand, da zunächst die Einzelteile auf ein entsprechendes Maß gebracht werden müssen und dann ein Zusammenbau notwendig ist.
    • – Bei großen Abständen der Rohre zueinander, also bei einer großen Rohrteilung, sind Gitter zum Teil nicht einsetzbar. Hier müssen sonst extrem dicke Bleche für die Gitter verwendet werden, damit der stützende Kontakt zwischen zwei benachbarten Rohren durch das Blech hergestellt werden kann.
    • – Auch sehr kleine Rohrabstände setzen dem Gitter Grenzen, wenn der Abstand zwischen den Rohren nur sehr dünne Stützbleche zulässt und dadurch die Gitterstabilität nicht mehr gegeben ist.
    • – Je schwerer das Rohrbündel, desto stabiler muss die Verbindung des Gitters zum Gitterrahmen ausgeführt werden. Ebenso muss der Gitterrahmen selbst biegesteif sein, da er das Bündelgewicht trägt. Ein stabiler Rahmen führt zu einem etwas größeren Durchmesser des Gitters, verglichen mit einem entsprechenden Umlenkblech. Damit entsteht ein ungewollter Freiraum um das Rohrbündel herum, der eine Bypass-Strömung ermöglicht.
    • – Das herkömmliche Gitter hat Schwächen bei sehr großen und damit schweren Bündeln. Hier können unberohrte Gitterfelder verformt werden, wenn zu dünne Gitterbleche eingesetzt werden, oder auch der Rahmen kann sich in ungestützten Bereichen durchbiegen, was zusätzliche Rahmenversteifungen erfordert.
  • Die Kombination von Umlenkblechen und Gittern im Wechsel ist möglich. Hierdurch kann bereits der Druckverlust deutlich gesenkt werden, ohne dass dabei ganz auf die vorteilhafte Queranströmung des Bündels durch die Umlenkbleche verzichtet werden muss. Es bleibt aber der Nachteil der teuren Gitterfertigung sowie des störenden Gitterrahmens.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Unterstützung für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und insbesondere eine Strömungsform des Wärmeträgermediums gewährleistet, die den notwendigen Wärmeübergang ermöglicht, aber gleichzeitig eine Minimierung des Strömungsverlustes zulässt. Die einzelnen Rohre sollen von der Unterstützung zuverlässig in Position gehalten werden. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für die Unterstützung anzugeben.
  • Die Erfindung schlägt eine Unterstützung für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher vor, wobei die Unterstützung als ebenes Blech ausgebildet ist, mit Hauptflächen auf abgewandten Seiten des Blechs und einer die Hauptfläche verbindenden umlaufenden Stirnfläche, wobei die Fläche der jeweiligen Hauptfläche im Wesentlichen der lichten Querschnittsfläche eines Mantels des Rohrbündelwärmetauschers entspricht, sowie das Blech, im Wesentlichen im Bereich der gesamten, jeweiligen Hauptfläche, mit das Blech durchsetzenden Öffnungen versehen ist, wobei zumindest ein Teil der Öffnungen der Aufnahme der in der Unterstützung gelagerten Rohre des Rohrbündelwärmetauschers dient.
  • Erfindungsgemäß ist die Unterstützung somit ausschließlich aus dem Blech gebildet, womit die Unterstützung keinen separaten Rahmen benötigt, der das Blech im Bereich der umlaufenden Stirnfläche lagert und überdies der Befestigung am Mantel des Rohrbündelwärmetauschers dient. Vielmehr ist die Unterstützung so gestaltet, dass sie im Wesentlichen den lichten Querschnitt des Mantels des Rohrbündelwärmetauschers einnimmt. Insbesondere ist die Unterstützung in den Mantel eingepasst, sodass nur ein geringer Spalt zwischen Unterstützung und Mantel vorhanden ist.
  • Die Stirnfläche, die die dem Mantel zugewandte Kontur der Unterstützung bildet, kann eben oder gestuft ausgebildet sein, je nach der Einbausituation der Unterstützung im Mantel. Es können auch radiale Einschnitte in der Unterstützung im Bereich der Stirnfläche, zwecks optimierter Lagerung der Unterstützung im Mantel, vorgesehen sein. Wesentlich ist, dass die jeweilige Hauptfläche, bis nahezu an den Mantel, grundsätzlich zur Ausbildung von Öffnungen in der Unterstützung zur Verfügung steht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Unterstützung für die Rohre ist somit gleichermaßen geeignet für Rohrbündel mit großen oder kleinen Rohrabständen. Der Abstand zwischen den äußeren Rohren und dem das Bündel umschließenden zylindrischen Mantel kann minimal sein. Damit wird die Randgängigkeit des Wärmeträgermediums minimiert, das heißt, die unerwünschte Strömung von Fluid außerhalb des Rohrbündels wird verhindert. Hierzu ist es zum einen nötig, die äußeren Rohrreihen möglichst nah am Mantel zu positionieren, zum anderen muss der Spalt zwischen Unterstützung und Mantel minimal sein.
  • Die Ausbildung der Unterstützung als Blech gewährleistet bereits durch Wahl einer geeigneten Blechstärke eine ausreichende Stabilität der Unterstützung, sodass auch große Stützabstände bei sehr schweren Bündeln realisiert werden können.
  • Vorteilhaft weist das Blech eine Loch- und/oder Gitterstruktur auf. Die Öffnungen sind somit insbesondere als Lochöffnungen und/oder als Gitteröffnungen ausgebildet.
  • Bei der erfindungsgemäßen Unterstützung ist es somit nicht erforderlich, im Randbereich der Unterstützung einen störenden Rahmen zu verwenden. Außerdem werden die freien Flächen nicht, wie bei Umlenkblechen, durch Abschneiden des Blechs erzeugt, sondern durch das Einbringen von kleineren Öffnungen in das Blech, das im Wesentlichen den gesamten Mantelquerschnitt einnimmt.
  • Die neue Gestaltung verbindet damit alle positiven Eigenschaften des Umlenkblechs mit den Vorteilen des Gitters. Um den Druckverlust zu minimieren, kann der Flächenanteil mit der Gitterstruktur erhöht werden. Im Extremfall erhält man so die freie Durchtrittsfläche eines reinen Gitters, wobei sich diese Gitterstruktur über den gesamten Mantelquerschnitt erstreckt.
  • Damit lassen sich sowohl die Strömungsform des Umlenkblechs als auch die Strömungsformen des Gitters realisieren: Ein auf der gesamten Fläche gleichmäßig mit Öffnungen versehenes Gitterblech führt zur Längsströmung im Apparat, wie bei einem Gitter. Wird nur ein Teil der Fläche ausgeschnitten, so wird bei einer wechselseitigen Anordnung der freien Fläche eine Querdurchströmung des Bündels erzwungen, wie bei einem Umlenkblech. Trotzdem sind alle Rohre, auch in den freien Flächen, gestützt, was beim Umlenkblech nicht der Fall ist.
  • Für die Form der Ausschnitte im Umlenkblech gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Die Wahl der Form beeinflusst aber maßgeblich die Fertigungskosten. Insbesondere können glatte, rautenförmige Ausschnitte besonders kostengünstig erstellt werden. Die rautenförmigen Stege können statt glatt mit zusätzlichen Ansatzpunkten versehen sein. In diesem Fall dienen nicht glatte Stege, sondern die Ansatzpunkte der Lagerung eines eingesteckten Rohres.
  • Bei Ausbildung der Löcher im Blech mittels Lochöffnungen wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Blech im Bereich der jeweiligen Öffnung einen Ringabschnitt zur Bildung der Öffnung aufweist. Dieser Ringabschnitt ist über mehrere außen mit dem Ringabschnitt verbundene Stege gelagert. Der Ringabschnitt dient der Lagerung eines die Öffnung durchsetzenden Rohres.
  • Mit der frei wählbaren Ausschnittform lassen sich sowohl Rohrbündel mit kleinen als auch mit großen Rohrabständen abstützen. Damit ist diese Lösung wesentlich universeller einsetzbar als das klassische Gitter.
  • Hergestellt wird die erfindungsgemäße Unterstützung insbesondere mittels Plasma-, Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden. Vorzugsweise wird mittels Plasma-, Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden die Unterstützung insgesamt hergestellt. Dies bedeutet, dass mittels des jeweiligen genannten Schneidverfahrens nicht nur die Öffnungen hergestellt werden, sondern das Blech auch im Bereich der Stirnfläche geschnitten wird. Die Stirnfläche ist unter dem Aspekt der Anpassung an die Innenkontur und Lagerung im Mantel zu beschneiden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüche, der Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es stellt dar:
  • 1 einen Rohrbündelwärmetauscher mit Unterstützungen, veranschaulicht in einem Längsschnitt, bei stark vereinfachter Darstellung,
  • 2 ein erstes, grundsätzliches Ausführungsbeispiel der bei dem Rohrbündelwärmetauscher Verwendung findenden Unterstützung,
  • 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III in 2,
  • 4 ein zweites, grundsätzliches Ausführungsbeispiel der bei dem Rohrbündelwärmetauscher Verwendung findenden Unterstützung,
  • 5 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V in 4,
  • 6 ein drittes, grundsätzliches Ausführungsbeispiel der bei dem Rohrbündelwärmetauscher Verwendung findenden Unterstützung,
  • 7 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VII in 6,
  • 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII in 6,
  • 9 bis 11 unterschiedliche Gestaltungen der Öffnungen in für Teilbereiche dargestellten Unterstützungen.
  • In 1 ist stark vereinfacht ein Rohrbündelwärmetauscher 1 veranschaulicht. Dieser weist zwei endseitige Böden 2 und 3 und einen zwischen diesen angeordneten zylindrischen Mantel 4 auf. Im Bereich des einen Bodens 2 ist der Mantel mit einem Zulaufstutzen 5 für kaltes Fluid versehen. Auf der diametral zum Zulaufstutzen befindlichen Seite des Mantels 4 ist dieser im Bereich des Bodens 3 mit einem Ablaufstutzen 6 für das durch den Einlaufstutzen 5 in den Rohrbündelwärmetauscher 1 geleitete Fluid versehen. Senkrecht zur Längsmittelachse 7 des Mantels 4 sind im Rohrbündelwärmetauscher 1 eine Vielzahl von Unterstützungen 8 angeordnet, die parallel, aber beabstandet zueinander positioniert sind. Gezeigt sind vier Unterstützungen 8, wobei der Rohrbündelwärmetauscher 1 mit wesentlich mehr solcher parallel zueinander angeordneter Unterstützungen 8 versehen ist. Die jeweilige Unterstützung 8 ist als ebenes Blech ausgebildet. Die umlaufende Stirnfläche ist der Innenkontur des Mantels 4 angepasst. Um die jeweilige, als ebenes Blech ausgebildete Unterstützung 8 sprachlich zu definieren, sind die abgewandten Seiten des Blechs als Hauptflächen und die die beiden Hauptflächen verbindende umlaufende Außenfläche als Stirnfläche bezeichnet. Diese Stirnfläche kann aus den vorgenannten Gründen durchaus profiliert sein.
  • Die Unterstützung 8 ist mit einer Vielzahl von das Blech durchsetzenden Öffnungen versehen. Ein Teil der Öffnungen dient der Lagerung von Rohrbündeln, während die verbleibenden Öffnungen dem Durchströmen des Fluids, das über den Zulaufstutzen 5 in den Rohrbündelwärmetauscher 1 einströmt und aus dem Ablaufstutzen 6 ausströmt, dient. In der schematischen Darstellung gemäß der 1 sind nur zwei U-förmig gestaltete Rohre 9 veranschaulicht, die im Bereich ihrer Enden mit dem Boden 3 verbunden sind. Der Boden 3 ist mit einem Zulaufstutzen 10 und einem Ablaufstutzen 11 versehen. Heißes Fluid wird durch den Zulaufstutzen 10 in die Rohre 9 gefördert, im Rohrbündelwärmetauscher 1, konkret im Bereich des Mantels 4 durch das kalte Fluid abgekühlt und verlässt die Rohre 9 durch den Ablaufstutzen 11.
  • In der Praxis weist ein Rohrbündelwärmetauscher eine Vielzahl von Rohren auf, beispielsweise mehrere hundert Rohre 9 mit einer geringen Nennweite. Diese werden von den Unterstützungen 8 unterstützt.
  • Die Ausbildung der Unterstützungen 8 gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen sind in den 2 bis 8 veranschaulicht. 9 bis 11 zeigen das Zusammenwirken von Öffnung bzw. Öffnungen in der Unterstützung 8 mit einem in eine Öffnung der Unterstützung 8 eingesteckten Rohr 9.
  • Den Ausführungsformen gemäß der 2 bis 7 ist gemeinsam, dass die als ebenes Blech ausgebildete Unterstützung 8 im Wesentlichen kreisförmig ist und im Bereich der umlaufenden Stirnfläche 12 diese über den Umfang verteilt Rücksprünge 13 aufweist, die formschlüssig mit nicht veranschaulichten Vorsprüngen am Mantel 4 zusammenwirken. Die jeweilige Unterstützung 8 nimmt somit nahezu den lichten Querschnitt des Mantels 4 ein, sodass nur ein geringer Spalt zwischen der Stirnfläche 12 der Unterstützung 8 und der Innenwandung des Mantels 4 gebildet ist.
  • Mit der Bezugsziffer 14 ist die sichtbare Hauptfläche der Unterstützung 8 bezeichnet. Die parallel zu dieser Hauptfläche auf der anderen Seite der Unterstützung 8 befindliche Hauptfläche ist nicht einsehbar und nicht beziffert.
  • Bei der Ausführungsform gemäß der 2 und 3 weist die Unterstützung 8 nahezu über deren gesamte Hauptfläche 14, somit bis dicht an die Stirnfläche 12 reichend, eine Vielzahl im Wesentlichen rautenförmiger Öffnungen 15 auf, die dicht an dicht angeordnet sind. Hierbei ist das Blech mit Stegen 16 zur Bildung der rautenförmigen Öffnung 15 versehen. Gebildet werden die Stege 16 durch Schneiden der Unterstützung 8, insbesondere durch Plasma-, Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden, sodass nur die Stege 16 in den Bereichen, wo die Öffnungen 15 zu schaffen sind, verbleiben. Insbesondere erfolgt das ganze Bearbeiten der jeweiligen Unterstützung 8 mittels eines der genannten Schneidverfahren, somit auch die Bearbeitung der Unterstützung 8 im Bereich der Stirnfläche 12 mit den Rücksprüngen 13.
  • Grundsätzlich können zur Bildung der Öffnungen 15 glatte, rautenförmige Stege 16 vorgesehen sein, wie es für das Detail in 9 veranschaulicht ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 2 und 3, insbesondere veranschaulicht an der vergrößerten Darstellung gemäß 3, weisen die rautenförmigen Stege 16 zusätzliche Ansatzpunkte 17 auf, wie sie auch der Ausschnittsdarstellung gemäß 10 zu entnehmen sind.
  • Der 9, mit den veranschaulichten glatten, rautenförmigen Stegen 16, ist zu entnehmen, dass ein Rohr 9, veranschaulicht nur für einen kurzen Rohrabschnitt, in eine Öffnung 15 der Unterstützung 8 eingeschoben ist und hierbei der Außendurchmesser des Kreisquerschnitt aufweisenden Rohres 9 so bemessen ist, dass bei Auflegen des Rohres 9 auf den beiden unteren Stegen 16 dieser Öffnung ein geringer Spalt zwischen dem Rohr 9 und den beiden oberen Stegen 16 dieser Öffnung 15 verbleibt.
  • 10 veranschaulicht den Einsatz eines solchen Rohres 9, das in die Öffnung 15 mit den rautenförmig angeordneten Stegen 16 eingeschoben ist, wobei, bezogen auf die jeweilige Öffnung 15 jeder Steg 16 mit einem Ansatzpunkt 17 versehen ist. Im Bereich der oben zusammenlaufenden Stege 16 weisen diese die beiden Ansatzpunkte 17 auf und im Bereich der unten zusammenliegenden beiden anderen Stege 16 weisen diese die beiden anderen Ansatzpunkte 17 auf. Demzufolge liegt das Rohr 9 unten auf den beiden unteren Ansatzpunkten 17 dieser Öffnung 15 auf und kontaktiert entweder die beiden Ansatzpunkte 17 im oberen Bereich dieser Öffnung 15 oder es ist das Rohr 9 oben mit geringem Spalt bezüglich dieser Ansatzpunkte 17 positioniert.
  • Die 9 und 10 veranschaulichen, dass zwischen dem Rohräußeren und den Stegen 16 der Öffnung 15, die das Rohr 9 durchsetzt, ein Restquerschnitt in der Öffnung 15 verbleibt, der von Fluid durchströmt werden kann.
  • Grundsätzlich kann jede der rautenförmigen Öffnungen 15 ein Rohr 9 aufnehmen. Je nach Anwendungsfall wird aber nur ein Teilbereich der Hauptfläche 14 der Unterstützung 8 von Rohren 9 durchsetzt, beispielsweise die Hälfte oder zwei Drittel der Hauptfläche 14.
  • Die zweite Ausführungsform gemäß der 4 und 5 verdeutlicht eine von der rautenförmigen Ausbildung der Öffnungen 15 in der Unterstützung 8 abweichende Gestaltung der Öffnungen 15. So weist das Blech Ringabschnitte 18 zur Bildung der Öffnungen 15 auf. Jeder Ringabschnitt 18 ist über mehrere außen mit dem Ringabschnitt 18 verbundene Stege 19, beispielsweise zwei oder vier Stege 19 gelagert, und zwar in einem benachbarten Ringabschnitt 18 oder in dem der Stirnfläche 12 zugewandten Randbereich der Unterstützung 8. Der jeweilige Ringabschnitt 17 dient der Lagerung eines die Öffnung im Ringabschnitt 18 durchsetzenden Rohres 9. Bei diesem Rohr handelt es sich insbesondere um ein Rohr mit kreisrundem Durchmesser, wobei dieses Rohr 9 den Ringabschnitt 18 mit geringem Radialspiel durchsetzt. Aufgrund der Stege 19 zwischen den Ringabschnitten 18 verbleibt zwischen den Ringabschnitten 18 bzw. den Ringabschnitten und dem der Stirnfläche 12 zugewandten Bereich der Unterstützung 8 ein Öffnungsquerschnitt, der durch die Vielzahl von Öffnungen 20 gebildet ist, sodass durch diese Öffnungen 20 Fluid durch die Unterstützung 8 strömen kann.
  • Der 4 ist zu entnehmen, dass die Unterstützung 8 im Bereich der gesamten Hauptfläche 14 mit den Ringabschnitten 18, den Stegen 19 und den Öffnungen 15, 20 versehen ist. Auch in diesem Fall können alle Ringabschnitte 18 oder nur ein Teil der Ringabschnitte 18 die Rohre 9 aufnehmen, je nach den gewünschten Durchströmverhältnissen des Fluids im Bereich der Unterstützung 8 bzw. der Unterstützungen.
  • 11 veranschaulicht für das Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 die Anordnung eines Rohres 9, veranschaulicht für einen Rohrabschnitt in einem Ringabschnitt 18. Die anderen Ringabschnitte 18 können entsprechend ein Rohr 9 aufnehmen.
  • Die Ausführungsform gemäß der 6 bis 8 veranschaulicht einen vertikal dreigeteilten Bereich der jeweiligen Unterstützung 8. Die Unterstützung 8 ist über im Wesentlichen deren gesamte Hauptfläche 14 mit Löchern versehen, die somit Öffnungen 15 zur Aufnahme der Rohre 9 bilden. Die Öffnungen 15 sind kreisrund gestaltet und regelmäßig angeordnet, wie es sich auch aus der vergrößerten Darstellung gemäß 7 ergibt. In den Bereichen rechts und links hingegen sind zusätzlich zwischen benachbarten Lochanordnungen Aussparungen, demnach weitere Öffnungen 20, vorgesehen, ähnlich den Öffnungen, die bei der Ausführungsform gemäß der 4 und 5 vorgesehen sind. Diese Öffnungen 20 dienen dem Durchströmen von Fluid durch die Unterstützung 8. Dieses Detail ergibt sich anschaulich aus der vergrößerten Darstellung gemäß 8.
  • Die Ausführungsform nach den 2 und 3 veranschaulicht somit ein komplett durchströmbares Blech mit Rauten, die Ausführungsform gemäß der 4 und 5 ein komplett durchströmbares Blech mit Ringen, schließlich die Ausführungsform gemäß der 6 bis 8 nur ein in beiden äußeren Bereichen durchströmbares Blech, dort wo die Ringabschnitte 18, die von den Öffnungen 20 umgeben sind, vorgesehen sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rohrbündelwärmetauscher
    2
    Boden
    3
    Boden
    4
    Mantel
    5
    Zulaufstutzen
    6
    Ablaufstutzen
    7
    Längsmittelachse
    8
    Unterstützung
    9
    Rohr
    10
    Zulaufstutzen
    11
    Ablaufstutzen
    12
    Stirnfläche
    13
    Rücksprung
    14
    Hauptfläche
    15
    Öffnung
    16
    Steg
    17
    Ansatzpunkt
    18
    Ringabschnitt
    19
    Steg
    20
    Öffnung

Claims (15)

  1. Unterstützung (8) für Rohre (9) in einem Rohrbündelwärmetauscher (1), wobei die Unterstützung (8) als ebenes Blech ausgebildet ist, mit Hauptflächen (14) auf abgewandten Seiten des Blechs und einer die Hauptflächen (14) verbindenden, umlaufenden Stirnfläche (12), wobei die Fläche der jeweiligen Hauptfläche (14) im Wesentlichen der lichten Querschnittsfläche eines Mantels (4) des Rohrbündelwärmetauschers (1) entspricht, sowie das Blech, im Wesentlichen im Bereich der gesamten, jeweiligen Hauptfläche (14), mit das Blech durchsetzenden Öffnungen (15, 20) versehen ist, wobei zumindest ein Teil der Öffnungen (15, 20) der Aufnahme der in der Unterstützung (8) gelagerten Rohre (9) des Rohrbündelwärmetauschers (1) dient.
  2. Unterstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungen (15) zur Aufnahme von Rohren (9) im geringen Abstand zur Stirnfläche (12) angeordnet sind, insbesondere die Öffnungen (15) für die äußere Rohrreihe (9, 9) im geringen Abstand zur Stirnfläche (12) angeordnet sind.
  3. Unterstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech eine Loch- und/oder Gitterstruktur aufweist.
  4. Unterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (15, 20) als Lochöffnungen und/oder als Gitteröffnungen ausgebildet sind.
  5. Unterstützung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Öffnungen (15, 15; 20, 20) des Gitters ein Steg (16; 19), insbesondere ein Steg (16; 19) konstanter Stärke angeordnet ist.
  6. Unterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech auf seiner gesamten jeweiligen Hauptfläche (14) gleichmäßig mit den Öffnungen (15, 20) versehen ist.
  7. Unterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Öffnungen (15) rautenförmig oder rund sind.
  8. Unterstützung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech glatte, rautenförmige Stege (16) zur Bildung der rautenförmigen Öffnung (15) aufweist, wobei Stege (16) der Lagerung eines die Öffnung (15) durchsetzenden Rohres (9), insbesondere der Lagerung eines Rohres (9) mit kreisrundem Außendurchmesser dienen.
  9. Unterstützung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech rautenförmige Stege (16) mit zusätzlichen Ansatzpunkten (17) zur Bildung der Öffnung (15) aufweist, wobei Ansatzpunkte (17) der Lagerung eines die Öffnung (15) durchsetzenden Rohres (9), insbesondere der Lagerung eines Rohres (9) mit kreisrundem Außendurchmesser dienen.
  10. Unterstützung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Öffnung (15) zugewandten vier Stege (16) der Raute mit einem Ansatzpunkt (17) versehen ist und das Rohr (9) in dieser Öffnung (15) zugeordneten Ansatzpunkten (17) gelagert ist.
  11. Unterstützung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech einen Ringabschnitt (18) zur Bildung einer Öffnung (15) aufweist, wobei der Ringabschnitt (18) über mehrere außen mit dem Ringabschnitt (18) verbundene Stege (19) gelagert ist, wobei der Ringabschnitt (18) der Lagerung eines die Öffnung (15) durchsetzenden Rohres (9), insbesondere der Lagerung eines Rohres (9) mit kreisrundem Durchmesser, das den Ringabschnitt (18) mit geringem Radialspiel durchsetzt, dient.
  12. Unterstützung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (18) über den Steg (19) mit einem benachbarten Ringabschnitt (18) oder einem benachbarten Steg (19) des Blechs verbunden ist.
  13. Unterstützung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich der jeweiligen Hauptfläche (14) erste Löcher (15), insbesondere kreisrunde Löcher (15), und der Restbereich der Hauptfläche (12) zweite Löcher (15), insbesondere rautenförmige Löcher (15) aufweist, oder die jeweilige Hauptfläche (12) nur erste Löcher (15) aufweist.
  14. Unterstützung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teilbereich zwei Drittel bis drei Drittel der jeweiligen Hauptfläche (14) beträgt.
  15. Verfahren zum Herstellen einer gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 14 ausgebildeten Unterstützung (8) mittels Plasma-, Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden der Öffnungen (15, 20), insbesondere der Öffnungen (15, 20) und der Stirnfläche (12).
DE201110107122 2011-07-12 2011-07-12 Unterstützung für Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Unterstützung Withdrawn DE102011107122A1 (de)

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CN114543555A (zh) * 2022-01-25 2022-05-27 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种换热单元与换热器

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WO2014207013A1 (en) 2013-06-28 2014-12-31 Casale Sa A shell and tube equipment with a baffle structure for supporting the tubes
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