DE1096388B

DE1096388B - Heat exchanger with spherical end chambers and screw tube bundles

Info

Publication number: DE1096388B
Application number: DEST13016A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Manfred Siebker
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1957-10-03
Filing date: 1957-10-03
Publication date: 1961-01-05

Description

Wärmetauscher mit kugelschaligen Endkammern und Schraubenrohrbündel Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher mit Kugel- oder kugelkalottenförmigen Kammern und Rohrbündeln.Heat exchanger with spherical end chambers and screw tube bundle The invention relates to heat exchangers with a spherical or spherical cap shape Chambers and tube bundles.

Kugel- oder kugelkalottenförmige Rohrkammern ermöglichen bekanntlich geringe Wandstärken und vermeiden Spannungsanhäufungen. Als, nachteilig ergibt sich jedoch, daß die Raumrichtung jedes einzelnen Rohres von denen der anderen Rohre verschieden ist, wenn man nicht Bohrungen verwenden will, die die Kugelfläche schräg durchbrechen und daher Nachteile der Fertigung und insbesondere der Spannungsverteilung mit sich bringen. Man sah bisher in der Praxis keine Möglichkeit, große Rohrbündel mit enger Teilung von einer kugelförmigen oder kugelkalottenförmigen Kammer in eine andere zu führen, ohne die einzelnen Rohre beim Einführen in die Kammerbohrungen zu verformen oder zu verbiegen. Letzteres bedeutet aber in jedem Falle eine ungünstige Verfahrensweise, die leicht ein Verecken der einzuführenden Rohrenden mit sich bringt, insbesondere wenn die Rohre schraubenförmige Gestalt haben.It is known that spherical or spherical cap-shaped tube chambers make this possible low wall thicknesses and avoid stress accumulation. As, disadvantageous, it turns out however, that the spatial direction of each individual tube differs from that of the other tubes is different if you do not want to use holes that incline the spherical surface break through and therefore disadvantages of production and especially of stress distribution entail. So far, no possibility of large tube bundles has been seen in practice with a narrow division from a spherical or spherical cap-shaped chamber into a to guide others without inserting the individual tubes into the chamber bores to deform or bend. The latter means in any case an unfavorable one Procedure that easily causes the pipe ends to be inserted to become warped, especially when the tubes are helical in shape.

Erfindungsgemäß werden die Mängel der bekannten Lösungen dadurch vermieden, daß man die schraubenförmig gewundenen und an den Enden jeweils senkrecht zur Kammerwand abgebogenen Rohre so ausrichtet, daß die Windungsachse ihrer Schraubenform durch die Mittelpunkte der Kugeloberflächen der beiderseitigen Rohrkammern verläuft, und daß die Schraubenwindungszahl für jedes Rohr Einhalb plus 1\u11 oder beliebig viele Ganze beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die beiden geraden Enden eines jeden Heizflächenrohres parallel zueinander verlaufen.According to the invention, the shortcomings of the known solutions are avoided by that you have the helically wound and at the ends perpendicular to the chamber wall aligns bent tubes so that the winding axis passes through its helical shape the centers of the spherical surfaces of the tube chambers on both sides runs, and that the number of screw turns for each pipe is one and a half plus 1 \ u11 or any number Whole amounts. In this way it is achieved that the two straight ends of one each heating surface tube run parallel to each other.

Weiterhin wird nach der Erfindung vorgesehen, daß die Länge dieser geraden Enden mindestens gleich der Summe der Wandstärken der Kammern an den Eintrittsstellen der Rohre ist. Auf diese Weise wird es möglich, die Rohre ohne bleibende Verformung in die für sie vorgesehenen Bohrungen der beiden kugelförmig gekrümmten Kammern einzuführen. Dabei wird jedes Rohr zunächst in die ihm zugedachte radiale Bohrung auf dem zugehörigen Lochkreis der einen Kammer so weit hindurchgesteckt, bis das andere Ende durch Drehung vor die raumparallele Bohrung in der zweiten Kammer gebracht werden kann.Furthermore, it is provided according to the invention that the length of this straight ends at least equal to the sum of the wall thicknesses of the chambers at the entry points the pipes is. In this way it becomes possible to use the pipes without permanent deformation into the holes provided for them in the two spherically curved chambers to introduce. Each tube is first inserted into the radial bore intended for it on the corresponding bolt circle of one chamber until the the other end brought by rotation in front of the parallel hole in the second chamber can be.

Im weiteren Ausbau des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, die Ein- und Austrittsstellen der Rohre auf konzentrischen Kreisen anzuordnen, deren Mittelpunkte auf der Verbindungslinie der beiden Kugelmittelpunkte liegen. Die zu gleichen Kreisen gehörenden Rohre erhalten dann völlig gleiche Form.In the further development of the subject matter of the invention, the To arrange entry and exit points of the pipes on concentric circles, their Center points lie on the line connecting the two centers of the sphere. The too Pipes belonging to the same circles then have the same shape.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, die Innenrohre des Rohrbündels mit einer größeren Zahl von Schraubenwindungen zu biegen als die außenliegenden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Länge bzw. der Strömungswiderstand der inneren und der äußeren Rohre angenähert gleich werden, und daß die Steifigkeit der Innenrohre kaum größer ist als die der Außenrohre.The invention also provides for the inner tubes of the tube bundle to bend with a greater number of screw turns than the outer ones. In this way it is achieved that the length or the flow resistance of the inner and that of the outer tubes become approximately equal, and that the rigidity of the inner tubes is hardly larger than that of the outer tubes.

Vor allem wird man bei erfindungsgemäßen Wärmetauschern Rohre von der Spiralwindungszahl 11/z und 1/z benutzen, von denen die letzteren ohne jede Schwierigkeit von außen dem Bündel hinzugefügt werden können, ohne daß vorher ein Ineinanderstecken der Rohrgruppen notwendig ist.In the case of heat exchangers according to the invention, in particular, tubes are made from of spiral turns 11 / z and 1 / z, the latter of which without any Difficulty from the outside can be added to the bundle without a previous one Inserting the tube groups into one another is necessary.

In der Zeichnung ist ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung als Ausführungsbeispiel dargestellt.The drawing shows a heat exchanger according to the invention as an exemplary embodiment shown.

Im Rohrraum 1 des Wärmetauschers sind schraubenförmige Rohre 2 zwischen Sammlern 3 und 4 mit kugelförmiger Anschlußfläche angeordnet. Die beiderseitigen Enden 5 und 5 a jedes Rohres sind auf einer Länge, die mindestens der zweifachen Wandstärke der Sammler entspricht, gerade ausgeführt und verlaufen außerdem parallel zueinander, wie auch die entsprechenden Lochachsen 6 und 6 a in den Kammern 3 und 4 parallel verlaufen.In the tube space 1 of the heat exchanger, helical tubes 2 are between Collectors 3 and 4 arranged with a spherical connection surface. The mutual Ends 5 and 5 a of each tube are on a length that is at least twice Wall thickness of the collector corresponds, straight and also run parallel to each other, as well as the corresponding hole axes 6 and 6 a in the chambers 3 and 4 run parallel.

Beim Einbau der Rohre wird jedes Rohrende 5 in das jeweilige Loch 6 so weit eingeführt und gedreht, daß das Rohrende 5 a unmittelbar vor der Bohrung 6 a in der Kammer 4 liegt. Anschließend wird das Rohrende 5 a durch Verschieben des Rohres 2 parallel zu den Lochachsen 6 und 6a in den Sammler 4 eingeführt. Der Ausbau erfolgt sinngemäß.When installing the pipes, each pipe end 5 is in the respective hole 6 inserted and rotated so far that the pipe end 5 a immediately in front of the hole 6 a is in the chamber 4. Then the pipe end 5 a by moving of the tube 2 is introduced into the collector 4 parallel to the hole axes 6 and 6a. Of the Expansion takes place accordingly.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Heat exchanger with tubes opening into a spherical shell-shaped wall part of the two end chambers, the ends of which are bent perpendicular to the chamber wall, characterized in that the tubes are so helically wound around the straight line connecting the two spherical shell centers as a screw axis that the number of screw turns for each pipe is one and a half plus zero or any number of integers.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the length of the two straight ends running parallel to one another in space of each Pipe is at least equal to the sum of the wall thicknesses of the two pipe end chambers.

3. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the input and Exit points of the pipes on concentric circles on the chambers around the connecting line of the two centers of the sphere.

4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tubes of the tube bundle have more screw turns than the outer ones.

5. Heat exchanger according to one of the preceding claims; characterized in that the pipe ends on the inner surface of the chambers with these are welded.

6. A method for producing a heat exchanger according to one of the Prior claims, characterized in that each of the heating surface tubes initially in a hole in the hole circle belonging to it of a chamber is inserted so far will, until it is possible, the other end without deforming the screw tube, so by pure rotation, in front of the corresponding hole in the same spatial direction on the other Bring chamber by partially pulling the tube out of the first chamber this is then introduced into the corresponding hole in the second chamber.