DE1029016B

DE1029016B - Kompensation mit Abdichtung fuer Roehrenwaermeaustauscher

Info

Publication number: DE1029016B
Application number: DED23762A
Authority: DE
Inventors: Alfred Behrens; Gerhard Jaekel
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1956-09-06
Filing date: 1956-09-06
Publication date: 1958-04-30
Also published as: US2965358A; GB813085A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Kompensation mit Abdichtung für Röhrenwärmeaustauscher, dessen zu zwei Bündeln zusammengefaßte Rohre in einem festen Gehäuse beweglich gelagert sind und von dem wärmeabgebenden Medium quer angeströmt werden, während das wärmeaufnehmende Medium, nachdem es das erste Bündel durchströmt hat, über eine Umlenkhaube in das zweite Bündel geführt wird. Die Erfindung besteht darin, daß die durch die Wärmeausdehnung hervorgerufene Verschiebung zwischen dem festen Gerüst und den beweglichen Teilen des Wärmeaustauschers in jeder Bewegungsrichtung durch Dichtungen aufgenommen wird, die durch Federdruck anpreßbar sind und in einer Führung auf und ab gleiten können. Die nicht durch Federdruck aufnehmbare, parallel zu den Rohrplatten erfolgende Wärmedehnung der Umlenkhaube wird erfindungsgemäß durch ein aufgeschnittenes Rohr kompensiert, das als elastisches Ausgleichsstück wirkt. Der Federdruck auf die Dichtungen ist über Tragbalken durch Federn und Anpreßleisten regelbar, ebenso wie eine verschiebbare Lagerung unterschiedliche Dehnungen der Tragbalken und der Rohrplatte ausgleicht.

Es ist bekannt, die parallel zu einer Ebene auftretende Wärmedehnung von Wärmeaustauschern durch V- oder U-förmige Metallkompensatoren aufzunehmen und den Eintritt von Außenluft an den Verschiebungsstellen beweglicher Bauteile der Lufterhitzer gegenüber den festen Bauteilen durch eingepreßte Dichtungen zu verhindern. Nach längerem Gebrauch erwies es sich jedoch immer wieder, daß eine derartige Dichtung den auftretenden Beanspruchungen infolge der wechselnden Bewegungsrichtungen bei Erwärmung und Abkühlung nicht Rechnung tragen konnte. Auch die üblichen Kompensatoren zeigten in der Praxis nach längerer Betriebszeit Undichtigkeiten an den Nahtstellen. Wenn diese Nachteile schon bei normalen Betriebsverhältnissen auftreten, so mußten diese sich summieren, wenn ein Wärmeaustauscher unter Überdruck betrieben werden mußte. Wenn, wie bei einem auftretenden Betriebsfall, das durchströmende, wärmeaufnehmende Medium mit Drücken von 6000 mm Wassersäule durch den Wärmeaustauscher geleitet werden mußte, war es notwendig, neue Mittel und Wege zu suchen, um die aufgetretenen Nachteile zu beseitigen.

Gemäß der Erfindung wird die Kompensation durch ein im Wärmeaustauscherbau neues Bauelement aufgenommen und die Abdichtung an den gegeneinander verschiebbaren Stellen durch bewegliche Dichtungen, die in Führungen angeordnet sind, sicher bewirkt. Durch die zuverlässige Trennung des wärmeübertragenden Mediums von der Außenluft wird der Gütegrad des erfindungsgemäßen Röhrenwärmeaustauschers Kompensation mit Abdichtung
für Röhrenwärmeaustauscher

Anmelder:

Deutsche Babcock & Wilcox-

Dampfkessel -Werke Aktien-Gesellschaft,

Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Alfred Behrens und Gerhard Jäkel,

Oberhausen (RhJd.),
sind als Erfinder genannt worden

erhöht und infolge der längeren Betriebszeit die wirtschaftlichen Bedingungen beim Betriebe eines solchen Lufterhitzers verbessert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und vereinfacht dargestellt. Es bedeutet

Abb. 1 Längsschnitt durch einen Röhrenwärmeaustauscher,

Abb. 2 Querschnitt nach Abb. 1,

Abb. 3 vergrößerter Längsschnitt durch die Umlenkhaube gemäß Abb. 1,

Abb. 4 Schnitt durch die Abdichtung an der Festseite des Röhrenwärmeaustauschers, und zwar an der Stelle der Lagerung des Tragbalkens,

Abb. 5 Schnitt durch die Abdichtung an der Losseite des Röhrenwärmeaustauschers, und zwar an einer Tragbalkenlagerung,

Abb. 6 Schnitt entlang der Linie a-a der Abb. 5,

Abb. 7 Schnitt durch die Abdichtung an der Festseite des Röhrenwärmeaustauschers, und zwar im Abschnitt zwischen den Tragbalkenlagerungen.

Bei dem in Abb. 1 dargestellten Röhrenwärmeaustauscher bekannter Bauart strömt das wärmeaufnehmende Medium über den Zuführungskanal 1 in die Rohre 2, über die Umlenkhaube 3, die Rohre 4 und den Abführungskanal 5 zu der weiteren Verbrauchsstelle. Das wärmeabgebende Medium strömt in Richtung der Pfeile 6-6 durch die waagerecht angeordneten Rohre 4 und 2. Die Rohre 2 und 4 sind beiderseits durch Ziehen, Walzen oder Schweißen in den an der Umlenkhaube angeordneten Rohrplatten 7' und 7" und den an den Kanälen angeordneten Rohrplatten 8' und 8" befestigt. Die durch die Verbindung der Rohre 2 und 4 mit den Rohrplatten 7" bzw. 8" und T bzw. 8'

8W 508/224

Losseite in diagonaler Richtung beweglich angeordnet werden muß. Ein Schnitt durch die Dichtungen der Festseite ist in den Abb. 4 und 7, durch die Dichtungen an der Losseite in den Abb. 5 und 6 dar-5 gestellt.

Gegenüber dem kälteren Gerüst, das aus den Doppel-U-Eisen 13 bzw. 14 gebildet ist, hat die wärmere Rohrplatte 8" bzw. 8' das Dehnungsspiel 28, das durch Plattengröße und Plattentemperatur bestimmt

Zuführungskanal 1 für das wärmeaufnehmende Medium fest verbunden und durch entsprechende Profilstähle 29, 30 und 31 auch die Führung für die Dichtungsentstehenden Rohrbündel sind in einem Gerüst gelagert, von dem zur Vereinfachung der Darstellung in
Abb. 1 lediglich die unteren Doppel-T-Träger 9 und
10, die oberen Doppel-T-Träger 11 und 12 und die
doppelten U-Eisen 13 der unteren und die doppelten
U-Eisen 13 der unteren und die doppelten U-Eisen 14
der oberen Festseite sowie die U-Eisen 15 der
unteren und 16 der oberen Losseite dargestellt sind.
Die Abdichtung an der Festseite wird durch Dichtungspackungen 17 und an der Losseite durch die io wird. Wie es aus Abb. 7 ersichtlich ist, ist mit der schräg angebrachten Dichtungspackungen 18 vorge- Rohrplatte 8' (bzw. 8") der Abführungskanal 5 bzw. nommen. Die Dehnung in der Umlenkhaube 3 wird
durch ein geschlitztes Rohr 19 aufgenommen, das die
Umlenkhaube vollständig umgibt und an den Ecken
viertelkreisförmig abgerundet ist, um die Elastizität 15 packung 17. des Rohres auch an diesen Stellen zu wahren. Die Dichtungspackung 17 wird über einen Trag-

Die Umlenkhaube, die in einem vergrößerten Längs- balken 32, der als I-Träger oder U-Träger ausgebildet schnitt in Abb. 3 dargestellt ist, dient zur Führung sein kann, durch die Federn 33 und Anpreßleisten 34 des gasförmigen Mediums in dem Wärmeaustauscher. auf die abzudichtende Fläche zwischen dem festen Die seitlichen Rohrplatten T und 7" des Rohrbündels 4 20 Gerüst, das aus den Doppel-U-Trägern 14 gebildet und 2 sind in den auf dem unteren Doppel-T-Träger 9 wird, und der beweglichen Fläche des Winkelträgers gelagerten U-Eisen 20 und den auf dem oberen Doppel- 30 gepreßt. Bei der Ausdehnung der Rohrplatte 8' im T-Träger 11 gelagerten U-Eisen 21 auf dem Trag- Betrieb verschiebt sich die Dichtungspackung 17 gerüst gelagert. Sie erfahren, wie es aus den in Abb. 2 gegenüber dem U-Träger 14. Die aus Asbest mit gezeichneten Pfeilen ersichtlich ist, nach oben und 25 Metallgewebe bestehende Dichtungspackung 17 benach beiden Seiten eine Wärmeausdehnung während hält ihre Elastizität und Form auch bei höheren des Betriebes des Wärmeaustauschers. Die seitliche Druckunterschieden infolge der auf sie wirkenden Dehnung in Richtung der Pfeile ist bei der Umlenk- Feder 33 und ist auch bei höheren Druckunterschieden haube 3 und den Rohrplatten T und 7" annähernd voll wirksam. Der Tragbalken 32 ist, wie aus Abb. 4 gleich. In senkrechter Richtung dagegen muß die 30 genauer zu entnehmen ist, mit der Rohrplatte 8' außer-Umlenkhaube 3 gegenüber den Rohrplatten 7' und 7" halb des Abführungskanals 5 an dem Profilstahl 31 wegen der Zwischenlagerung der Rohrplatte 7' eine durch Schweißung oder Verschraubung befestigt, unterschiedliche Wärmedehnung aufnehmen. Dazu Durch Bolzen 35 mit Gewinde 36 kann die Mutter 37 ist, um gleichzeitig die hohen Drücke des durch- mehr oder weniger stark angezogen werden, um den strömenden Mediums aufnehmen zu können, als 35 Federdruck auf die Dichtungspackung 17 auch wäh-Kompensation erfindungsgemäß ein geschlitztes Rohr rend des Betriebes zu erhöhen. Die in Ausdehnungs-19 eingebaut, das, wie erwähnt, die beiden Teile der
Umlenkhaube gasdicht verbindet.

Abgesehen von den durch die Wärmedehnung hervorgerufenen Beanspruchungen erfahren die ebenen 40
Wandungen der Umlenkhaube 3 große Belastungen
durch den Druck des wärmeabgebenden Mittels, die
sich besonders durch den hohen Innendruck auf die
Wandungen 22 und 23 ungünstig auf das geschlitzte
Rohr 19 auswirken. Sie würden ein Auseinanderziehen 45 die eine seitlich geneigte Lage der Dichtungsflächen des geschlitzten Rohres 19 bewirken, wenn nicht vor- 39 und 40 ergibt. Auf diesen bewegt sich die Dichgesehen wäre,, diese Belastung von der Kompensation tungspackung in gleicher Weise, wie es bei der Beabzuleiten. Dazu dienen die auf den Umfang ver- wegung der Dichtungspackung 17 auf der Festseite teilten Ankerstäbe 24, die an den Festpunkten 25 und beschrieben wurde. Die Neigung der beiden Dichangreifen und entsprechend der Innendruck- 50 tungsflächen 39 und 40 ergibt sich durch die Flächenbelastung der Wandungen 22 und 23 nach Anzahl und ausdehnung der Rohrplatte 7' bzw. 7" und ihrer VerGröße dimensioniert werden. Dadurch wird erreicht, Schiebung in Richtung der Längsachse der Rohre 2 daß das als Kompensation dienende geschlitzte Rohr bzw. 4. Die in Abb. 6 gezeigte verschiebbare Lagenur eine Belastung erfährt, die ein Zusammen- rung 38 ermöglicht es, in gleicher Weise wie bei der drücken dieses Rohres bewirkt. Das Rohr ist ent- 55 Festseite unterschiedliche Dehnungen des Tragbalkens sprechend der Wärmedehnung der Flächen 27 und 28 32 und der Rohrplatte T auszugleichen. Der Federder Umlenkhaube 3 zu bemessen. Die Wärmedehnung druck kann auch hier wieder durch Anziehen der der Fläche 27 geht von den unteren Festpunkten 25 Mutter 37' auf dem Gewinde 36' des Bolzens 35' ein- bzw. dem U-Eisen 20 aus, während die des Flächen- reguliert werden. Die Verbindung des Tragbalkens 32 abschnittes 28 durch die Lage des U-Eisens 21 und 60 mit den Rohrplatten durch Bolzen 35 erfolgt zweckdes Fixpunktes 26 bestimmt wird. mäßigerweise mindestens an den Eckpunkten des

richtung verschiebbare Lagerung 38 (s. auch Abb. 6) für die Losseite gleicht unterschiedliche Dehnungen des Tragbalkens 32 und der Rohrplatte T aus.

Während sich die Rohrplatten 8' und 8" nur in zweidimensionaler Richtung ausdehnen, erfahren die Rohrplatten T und 7" auch eine Bewegung in seitlicher Richtung. Daraus ergibt sich, wie es die Abb. 5 zeigt, eine schräg nach oben gerichtete Komponente,

Wie es aus der Abb. 1 ersichtlich ist, bewegen sich die Rohrplatten 8' und 8" der Festseite in zweidimensionale Richtung, nämlich nach beiden Seiten und nach oben. Die Rohrplatten 7' und 7" der Losseite 65 dagegen werden infolge der Erwärmung der Röhrenbündel 2 und 4 zusätzlich in Richtung auf die Umlenkhaube 3, also in dreidimensionaler Richtung bewegt. Dementsprechend hat die Abdichtung an der Festseite senkrecht zu erfolgen, während die an der 70

Wärmeaustauschers.

Claims

Patentansprüche:

1. Kompensation mit Abdichtung für Röhrenwärmeaustauscher, dessen zu zwei Bündeln zusammengefaßte Rohre in einem festen Gehäuse beweglich gelagert sind und von dem wärmeabgebenden Medium quer angeströmt werden, während das wärmeaufnehmende Medium, nachdem es das

erste Bündel durchströmt hat, über eine Umlenkhaube in das zweite Bündel geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Wärmedehnung hervorgerufene Verschiebung zwischen dem festen Gerüst und den beweglichen Teilen des Wärmeaustauschers in axialer und diagonaler Bewegungsrichtung durch mittels Federdruck anpreßbare und bewegliche Dichtungen aufgenommen und die parallel zu den Rohrplatten erfolgende Wärmedehnung der Umlenkhaube durch ein aufgeschnittenes Rohr als elastisches Ausgleichsstück in der Umlenkhaube kompensiert ist.

2. Kompensation mit Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrplatten, der Führungskanal für das wärmeaufnehmende Medium und die Führungen für die Dichtungen miteinander starr verbunden sind und sich gegenüber dem Gerüst bewegen können.

3. Kompensation mit Abdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen über Tragbalken durch Federn und Anpreßleisten anpreßbar sind.

4. Kompensation mit Abdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Anpreßdruckes der Dichtungen durch die Verstellbarkeit der auf einzelnen Bolzen gehalterten Tragbalken regelbar ist.

5. Kompensation mit Abdichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb des Wärmeaustauschers unter Überdruck die Zugkräfte in der Umlenkhaube durch Anker aufgenommen und von dem Kompensationsrohr lediglich die durch Wärmedehnung hervorgerufenen Kräfte aufgenommen sind.

6. Kompensation mit Abdichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen für die Dichtungen in Richtung der sich aus sämtlichen Kräften ergebenden Resultierenden angeordnet sind.

7. Kompensation mit Abdichtungen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeschnittene Rohr um die ganze Umlenkhaube gelegt und an den Ecken viertelkreisförmig ausgebildet ist.

8. Kompensation mit Abdichtungen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Dehnungen der Tragbalken und der Rohrplatten durch verschiebbare Lagerungen ausgleichbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen