DE1023060B - Rohrboden fuer Waermetauscher - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Wärmetauscher mit Rohrbündeln sind bisher .so gebaut, daß die Rohre in runde Öffnungen der Rohrböden eingewalzt, eingeschweißt oder eingelötet sind. Dabei muß aus Festigkeits- und technologischen Gründen eine gewisse Mindest-Stegstärke zwischen den Öffnungen eingehalten werden, woraus sich folgende Nachteile ergeben:

1. Die Geschwindigkeit der um die Rohre strömenden Flüssigkeit und damit der Wärmeübergang ist infolge des erforderlichen lichten Mindestabstandes zwischen den Rohren nach oben begrenzt, da dieser Abstand den Durchflußquerschnitt im wesentlichen bestimmt.

2. Wegen des erforderlichen Rohrabstandes kann das Füllvolumen des Raumes zwischen den Rohren unter einen verhältnismäßig großen Betrag nicht herabgesetzt werden, was bei teuren Flüssigkeiten von großer Bedeutung ist.

Eine bekannte Bauart, die den letztgenannten Nachteil zu vermeiden sucht, verzichtet auf einen eigentlichen Rohrboden. Hierbei werden nur die Rohrenden sechskantförmig erweitert, diese Erweiterungen wabenförmig aneinandergelegt und an den Stirnseiten untereinander verschweißt. Diese Bauart hat jedoch den Nachteil, daß die Rohre im Bündel nur durch eine Schweißnaht miteinander verbunden sind und daß es sehr schwer möglich ist, einzelne Rohre auszutauschen. Schon das Entfernen der Schweißnaht um ein Sechskant ist schwierig, weil dabei eine Vertiefung entsteht; ein Brennschnitt ist sogar unmöglich.

Das Einpassen eines Ersatzrohres gelingt nur. wenn dieses in seinen sechskantigen Enden mit dem ausgebauten Rohr genau übereinstimmt, was Sonderrohre mit besonders engen Fertigungstoleranzen erfordert.

Eine andere bekannte Ausführungsform von Rohrbündeln in Wärmetauschern ohne Rohrboden besteht darin, daß man um die Rohrenden Manschetten legt und diese miteinander verschweißt. Diese Bauart ist auf Rohre mit quadratischem oder Reehteekquerschnitt, allenfalls mit gerundeten Ecken, beschränkt. Bei runden oder ovalen Rohren bleiben erhebliche Zwischenräume, die durch Schweißgut auszufüllen sind, so daß ein Rohrboden praktisch nur aus Schweißgut entsteht.

Ferner bestand ein Vorschlag darin, den Rohrboden als Gitterrost auszubilden und die dort hineingesteckten Wärmetauscherrohre mit diesem zu verschweißen. Auch diese Bauart ist nur für Rohre mit länglich-rechteckigem Querschnitt und damit für geringe Druckunterschiede zwischen den wärmetauschenden Medien geeignet.

Bekannt sind ferner Wärmetauscher, bei denen die Rohrboden für Wärmetauscher

Anmelder:

Dipl.-Ing. Siegfried Gödl,
Linz/Donau (Österreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. tectin. J. Reitstötter, Patentanwalt, München 15, Haydnstr. 5

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 18. Oktober 1S64

Dipl.-Ing. Siegfried Gödl, Linz/Donau (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

in die Böden eingeschweißten Rohre über dieselben vorstehen. Auf die vorstehenden Enden sind Formstücke aufgesteckt. Diese Formstücke bilden jedoch keinen tragenden Rohrboden, sondern dienen lediglich als Leitkörper zur Herabminderung des Strömungswiderstandes.

Weitere Verbesserungen sind in der Form bekanntgeworden, daß in einem Falle zylindrische Rohrmanschetten auf den Rohrboden aufgeschweißt sind, in welche die darin eingeführten Rohrenden von außen eingewalzt sind, und daß nach einem anderen Vorschlag die Rohrenden mit stirnseitig aufsitzenden Ringen versehen sind, deren über den Rohrumfang vorragende Teile Sechskante bilden, die beim Zusammenfügen eine Fläche ergeben. Im ersteren Falle kann auf einen Rohrboden nicht verzichtet werden, was zu einem unerwünscht hohen Mindestabstande der Rohre voneinander zwingt, im anderen Falle dagegen besitzen die miteinander verbundenen Rohrenden keine hohe Elastizität, und ein mehrmaliges leichtes Austauschen auch einzelner Rohre ohne Auflösung des Gesamtverbandes, bei geringem Gewicht und einfachem Zusammenbau, ist nicht möglich.

Erfindungsgemäß wird daher ein Rohrboden vorgesehen, der nur aus teilweise sechskantförmig aufgeweiteten zylindrischen Rohrstutzen besteht, die, mit den Mehrkantflächen aneinandergelegt und miteinander verschweißt, einen Rohrboden ergeben, dessen Dicke bzw. Biegungsfestigkeit der Höhe der miteinander verschweißten Sechskantstirnseiten entspricht. Aus solchen Einzelelementen zusammengesetzte Platten bilden Rohrböden beispielsweise von

709 850/303

Wärmetauschern od. dgl, mit Rohrbündeln, wobei die kreisrunden Rohrteile dieser Plattenelemente nach dem Einbau der Rohrboden voneinander abgewendet liegen. Die Wärmetauscherrohre od. dgl. werden nun in die miteinander korrespondierenden, d. h. koaxial 5 liegenden runden Öffnungen dieser Bodenelemente wie in jeden anderen Rohrboden eingezogen und deren Ränder mit den in gleicher Ebene oder nur wenig tiefer liegenden Rändern der Rohrstutzen mit Stirnnaht bzw. Kehlnaht verschweißt.

Die angedeuteten erfindungsgemäßen Elemente können durch Aufweiten von Rohrstücken oder durch Ziehen aus Blechronden als Massenartikel leicht und billig hergestallt werden. Außer der Sechskantform ist auch noch die Ausbildung als Vierkant oder Dreikant möglich.

Eines dieser Einzelelemente ist in Fig. 1 der Zeichnung im Aufriß und in Fig. 2 im Grundriß dargestellt;

Fig. 3 und 4 zeigen ebenfalls im Auf- und Grundriß den Zusammenbau dieser Elemente zu Rohrboden mit den eingezogenen Röhren 3.

1 ist der zylindrische Teil und 2 der zu einem Sechskant aufgeweitete Teil der Rohrstutzen. Die Höhe 6 des Sechskants und 7 des zylindrischen Teiles können nach Bedarf variieren. Durch die Länge von 6 bestimmt sich nach dem Zusammenschweißen mittels der Schweißnähte 8 und 9 die für die Biegefestigkeit des Rohrbodens maßgebliche, gedachte Dicke desselben. Sie ist gegeben durch die Größe des Rohrbodens und durch den Druck im Apparat. Der Abstand der einzelnen Rohre des Rohrbündels voneinander ist durch die Differenz zwischen dem Durchmesser 4 des zylindrischen Teiles 1 und der Schlüsselweite 5 des Mehrkantteiles, also durch den Grad der Aufweitung, und zusätzlich durch die Wandstärke dieses Rohrstückes gegeben. Im Extremfalle ist 4 gleich 5, wobei der Abstand beispielsweise der Wärmetauscherrohre des Bündels voneinander der doppelten Wandstärke der Rohrstutzen allein entspricht. Dieser letztere Fall ist von Bedeutung, wenn mit teuren Umlaufflüssigkeiten gearbeitet werden muß oder wenn diese größere Durchlaufgeschwindigkeit haben sollen.

Der Innendurchmesser 4 des zylindrischen Teiles 1 der beschriebenen Rohrbodenelementei entspricht mit geringem Spiel dem Außendurchmesser der einzuziehenden Rohre 3. Die Länge 7 des Rohrstutzens 1 bestimmt die Zahl der Möglichkeiten des Ausiveehselns der eingezogenen Rohre 3, da hierbei jeweils ein wenig vom frei stehenden Rand beider miteinander verschweißten Rohre samt der Schweißnaht durch Abmeißeln oder Brennschnitt entfernt werden muß.

Bei vorsichtiger Arbeitsweise und genügender Länge des frei stehenden Endes ist somit ein mehrmaliges Auswechseln auch einzelner Rohre durch Abtragen des Randes, Herausziehen des alten Rohres. Einziehen des neuen Rohres und Verschweißen desselben mit dem Stumpf von 1 möglich. Bei 10 und 11 in Fig. 3 ist dieser Vorgang durch je eine strichpunktierte Linie angedeutet. Wenn es sich also um Apparate mit großem Materialverschleiß handelt, können diese Rohrstutzen 1 gegebenenfalls entsprechend größere Länge aufweisen.

Außer durch Schweißnähte 8 und 9 können die erfmdungsgemäßen Elemente nach Fig. 1 auch durch Fiartlötung oder durch Widerstandsschweißung, gegebenenfalls auch durch A^Tietung in Verbindung mit Lötung, miteinander verbunden werden, wobei in diesen Fällen mit Vorzug die ganzen Sechskantflächen miteinander verlötet oder verschweißt werden.

Der Randring 14 in Fig. 3 kann gegenüber Rohrböden aus Blech wesentlich dünner sein, da er nur verhältnismäßig geringe Randspannungen aufzunehmen hat. Er wird an der Anschlußkante 15 entsprechend der Außenkontur der Einzelelemente spanhebend oder durch Brennschnitt bearbeitet und mit den anliegenden Elementen durch Lötung oder Schweißung verbunden. Einer Vergütung nach Fertigstellung des erfindungsgemäßen Rohrbodens steht nichts im Wege.

Von den Vorteilen der beschriebenen neuen Rohrboden seien beispielsweise folgende erwähnt:

Der Abstand der Röhren voneinander kann bis auf die doppelte Wandstärke der Elemente verringert werden. Infolge der Auflösung der Rohrbodenbleche in aneinandergereihte Mehrkante ist der Boden verhältnismäßig elastischer als ein Blechboden und kann daher unterschiedlichen Wärmedehnungen der Wärmetauscherrohre od. dgl. gut folgen, wodurch Spannungsrisse¹ vermieden werden. Die Auswechslung der Rohre ist einfach durchzuführen und kann auch an der gleichen Stelle mehrfach wiederholt werden. Eine Gewichtserhöhung gegenüber gewöhnlichen flachen Rohrboden tritt praktisch nicht auf, da die Einzelelemente zufolge ihrer besseren statischen Eigenschaften aus dünnerem Blech bestehen können.

Claims (3)

PATENTANSPKOcHE:

1. Rohrboden für Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Vielzahl von einzelnen Rohrstücken (1, Z) besteht, deren eines Ende (1) zylindrisch ist und die Wärmetauscherrohre (3) aufzunehmen hat und deren anderes Ende (2) zu einem Mehrkant aufgeweitet ist. dessen Flächen im Zusammenbau aneinanderliegen und die an diesen Flächen oder an den Kanten miteinander dicht verschweißt oder verlötet sind (8, 9).

2. Rohrboden nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Enden (1) der Einzelelemente (1, 2) in den beiden einander gegenüberliegenden Rohrboden voneinander abgewendet sind.

3. Einzdelement für den Rohrboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrkantteil desselben als Dreikant oder Vierkant, vorzugsweise aber als Sechskant ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Xr. 953 456; deutsche Patentanmeldung G 8343 Ia/17 f (bekamitü"c;macht am 0. August 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 7OJ 850/303 1.53