DE1109723B

DE1109723B - Senkrecht angeordneter Waermetauscher ohne Rohrplatten

Info

Publication number: DE1109723B
Application number: DEH33320A
Authority: DE
Inventors: Andre Huet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-05-21
Filing date: 1958-05-20
Publication date: 1961-06-29
Also published as: GB883593A; FR71599E; GB848282A; BE566112A; CH347211A; FR1175619A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen senkrecht angeordneten Wärmetauscher ohne Rohrplatten, in welchem die Austauscherrohre an Rohrleitungen angeschlossen sind, die mit zwei im Innern des Mantels miteinander fluchtend angeordneten Sammlern, nämlich einem Eingangssammler und einem Ausgangssammler, verbunden sind, während weitere, an die Sammler angesetzte Leitungen für die Zu- und Abführung des durch die Rohre fließenden Mediums durch die Mantelböden des Austauschers treten.

Bei bekannten Wärmetauschern der genannten Art sind entweder die Sammler selbst mit den Mantelböden fest verbunden und von diesen gehalten, oder die Sammler sind mittels je einer angesetzten, kurzen und starren Leitung mit dem Mantelboden verbunden und ortsfest gehalten. Diese Arten der Anordnung der Sammler besitzen den Nachteil, daß der Ausgleich von Dehnungsunterschieden nur durch die Austauscherrohre selbst erfolgen kann. Die Austauscherrohre sind jedoch die bereits thermisch am stärksten beaufschlagten Teile des Wärmetauschers und werden durch den Ausgleich der Dehnungsunterschiede noch zusätzlich belastet. Diese Belastung der Austauscherrohre kann jedoch große Gefahren mit sich bringen, z. B. bei der Verwendung eines Wärmetauschers der eingangs genannten Art in einer Kernenergieanlage, in der auf jeden Fall eine durch Undichtigkeiten an den Austauscherrohren mögliche Mischung des einen Mediums mit dem anderen vermieden werden muß.

Bei einem anderen bekannten Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist vorgesehen, daß die Sammler verschiebbar in den Mantelböden gelagert sind. Bei einem Wärmetauscher dieser genannten Art besteht zwar keine Bruchgefahr der Austauscherrohre, wohl jedoch die Gefahr, daß die zum Abdichten der Sammler gegen die Mantelböden vorgesehenen Dichtungseinrichtungen versagen. Zur Verwendung in einer Kernenergieanlage oder in einer thermischen Anlage, in der das das Mantelrohr durchströmende Medium unter einem beträchtlichen Druck steht, ist dieser Wärmetauscher daher ebenfalls nicht geeignet.

Die Erfindung bezweckt, hier Abhilfe zu schaffen, und sieht vor, daß die Leitungen zwischen den Sammlern und den Mantelböden als Schleifen oder Spiralen ausgebildet sind und daß die Mantelböden mit in der Längsachse des Wärmetauschers gerichteten Anschlußstutzen für das die Rohre umspülende Medium versehen sind.

Diese Maßnahme bietet den Vorteil, daß die Austauscherrohre entlastet werden und somit die Bruchgefahr bzw. die Gefahr eines Auftretens von Un-

Senkrecht angeordneter Wärmetauscher
ohne Rohrplatten

Anmelder:
Andre Huet, Paris

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. Mai, 31. Mai und 7. August 1957

Andre Huet, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

dichtigkeiten, besonders an den Schweißnähten der Austauscherrohre, stark vermindert wird. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß der für die Halterung der Sammler bei bekannten Wärmeaustauschern der eingangs genannten Art benötigte Platz an den Mantelböden frei wird und die Anschlußstutzen für das die Rohre umspülende Medium mit der Längsachse des Wärmetauschers fluchtend an diesem frei gewordenen Platz angeordnet werden können. Die Strömung dieses Mediums kann dann, abweichend von den bekannten Wärmetauschern der eingangs genannten Art, ohne Richtungsänderung und demzufolge mit wesentlich verminderten Strömungsverlusten in den Wärmetauscher ein- und austreten.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Achsschnitt durch den Austauscher nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II des Austauschers,

Fig. 3 schematisch die Abflußvorrichtung des in Fig. 1 dargestellten Austauschers,

Fig. 4 und 5 in größerem Maßstab zwei abgeänderte Ausführungsformen eines Teiles des Abflußrohres des oberen Sammlers,

Fig. 6 eine ähnliche Ausführung der Fig. 1 mit einer Reinigungsvorrichtung und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6.

Die mit Längsrippen b versehenen Rohre a des Wärmeaustauschers sind an einen Eintrittssammler c

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Claims

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und einen Austrittssammler d angeschlossen. Diese verhindern, daß ein zu starker Fluß zwischen den

Sammler besitzen entlang ihren Erzeugenden ange- beiden Sammlern c und d entsteht; oder das Rohr r"

brachte Rohrstutzen e, f, an die die gebogenen besitzt statt dessen, ganz gleich an welcher Stelle, eine

Enden g der Rohre α angeschlossen sind, die die Einschnürung ν (Fig. 5), die ebenso wirkt wie das

Schweißverbindungen der Rohre an den Anschluß- 5 Loch der Scheidewand u.

stutzen von den durch die Unterschiede in der Wie ersichtlich, gestattet die Vorrichtung einen

Wärmeausdehnung entstehenden Beanspruchungen Austausch zwischen zwei Medien: ein äußeres, das in

entlasten. Pfeilrichtung F strömt, und eines, das im Innern der

Es ist zu bemerken, daß der Durchmesser der Rohre α strömt. Die Medien können in Gegenstrom Rohre α zwischen dem Ende h der gerippten Zone io oder in Gleichstrom fließen. Die von den Tempe- und dem Anschluß an den Sammler kleiner als im raturunterschieden abhängigen Ausdehnungsunterübrigen Teil ist, so daß diese Rohrteile biegsamer schiede können in weitem Maße aufgenommen wersind und die Dehnungsunterschiede leichter aus- den, da die Verbindungen mit den Sammlern bieggleichen, bar sind. Die in die Wände der Sammler c und d ein-

Der Eintrittssammler c wird mit dem Medium, das 15 geschmiedeten Rohrstutzen haben einen Querschnitt,

im Innern der Rohre strömen soll, durch zwei Lei- der das Ausströmen des in ihrem Innern befindlichen

tungen i¹, i² gespeist, die zu einem einzigen Rohr 7 Mediums erleichtert, so daß der Strömungsverlust im

vereinigt sind, das mit seinem axialen Anschluß- Innern der Vorrichtung so klein wie möglich ist.

stutzen des Eintrittssammlers c verschweißt ist. Eine Ebenso können die auf den Rohren α vorgesehenen

entsprechende Anordnung ist für die Leitungen am 20 Rippen mit Wellungen versehen und so ausgebildet

Austrittssammler d vorgesehen, aber die Austritts- oder angeordnet sein, daß der Strömungsverlust beim

rohre g¹ und g² weisen am unteren Teil des Samm- äußeren Medium herabgesetzt wird,

lersd mehrere Dehnungsunterschiede aufnehmende Für den Fall, daß das die Rohre umspülende

Windungen r auf, bevor sie den Boden m durch- Medium Verunreinigungen enthält, die sich auf der

queren. 25 Oberfläche der Rohre α ablagern könnten, ist eine

Das ganze Rohrsystem ist in einem zylindrischen Reinigungsvorrichtung vorgesehen, die hauptsächlich

Gehäuse k enthalten, das durch die Böden I, m abge- aus einem Düsen-Ringrohr w besteht, das durch das

schlossen wird. Die Böden I und m weisen jeweils in Rohr t' mit einem unter Druck strömenden Reini-

ihrer Mitte einen Anschlußstutzen η größeren Durch- gungsmittel in Pfeilrichtung A gespeist wird, um die

messers auf, durch den in Pfeilrichtung F das die 30 in gestrichelten Linien in Fig. 6 angedeuteten Reini-

Rohre α umspülende Medium hindurchströmt. Die gungsmittelstrahlen zu erhalten, die alle Rohre a in

Eintrittsleitungen i¹, i² und die Austrittsleitungen g¹ zu ihren Achsen paralleler Richtung besprühen,

und g- für das die Rohre α durchfließende Medium Wenn die Rohre α zu lang sind, um von allen Rei-

durchqueren die Böden I, m des Sammlers mittels an nigungsstrahlen über die ganze Länge des Aus-

die Rohre angeschweißter und gebogener Anschluß- 35 tauschers hin wirksam genug erreicht zu werden,

stutzen o. kann man, sobald die Reinigung aufhört, eine zusätz-

Die beiden Sammler c und d sind axial mittels liehe Vorrichtung anbringen. Hierzu werden dann einer Zugstange ρ miteinander verbunden, die bei- die Rohre α über eine gewisse Höhe von den Rippen spielsweise von einem in der Achse der Vorrichtung befreit, wie unter der Linie VII-VII der Fig. 6 geverlaufenden Rohr gebildet wird und dazu dient, die 40 zeigt ist, und an dieser Stelle werden Reinigungs-Ausrichtung der Sammler miteinander zu gewähr- düsen χ angebracht, die vorzugsweise im Innern der leisten und zugleich übermäßige Beanspruchung der hohlen Zugstange ρ liegen. Die Düsen χ werden Verbindungen der Rohre α mit den Sammlern zu ver- durch ein vorzugsweise durch das Innere der Zugmeiden. Die ganze Einheit kann dann mittels der stange ρ laufendes und vom Eingangsrohr t' abge-Leitungen i¹, /² und des Bodens Z aufgehängt werden; 45 zweigtes Rohr V mit einer unter Druck strömenden in horizontaler Richtung könnten auch Querverbin- Reinigungsflüssigkeit versorgt,
düngen zwischen den Rohren« des Bündels ange- So werden in Höhe des Querschnittes VII-VII bracht sein, die gegebenenfalls die gewünschten Ab- neue Reinigungsstrahlen auf die Rohre α und zwistände und Zwischenräume für den Fall, daß der sehen die Rohre α gerichtet, wobei das Fehlen der Sammler sehr lang ist, aufrechterhalten. 50 Rippen an dieser Stelle das Eindringen des Reini-

Ist die Einrichtung lotrecht angebracht und der gungsmittels zwischen den Rohren und das in strich-

Sammler c der Eintrittssammler für ein dampf- punktierten Linien in Fig. 6 und 7 gezeigte Zurück-

förmiges und in den Rohren kondensierendes prallen erleichtert.

Medium, so wird der Sammler c mittels eines kleinen Wie ersichtlich, hindert die Strahlvorrichtung χ im

Rohres r" geleert, das durch das Innere des als Zug- 55 Innern der Zugstange nicht das Abströmen des äuße-

stange ρ dienenden Rohres verlaufen kann. Eine oder ren Mediums F während des normalen Betriebs des

mehrere Ausdehnungswindungen r¹ sind an diesem Austauschers.
Rohr r" vorgesehen, das, wie aus Fig. 3 ersichtlich,

im Innern des unteren Sammlers d endet, oder am PATENTANSPRÜCHE·
Ende des Rohres ρ abgezweigt werden und am Aus- 60

trittsrohr q¹ enden kann, wie in strichpunktierten 1. Senkrecht angeordneter Wärmeaustauscher

Linien s dargestellt ist. ohne Rohrplatten, in welchem die Austauschrohre

Ebenso ist für den unteren Sammler d ein Ent- an Rohrleitungen angeschlossen sind, die mit zwei

leerungsrohr t am unteren Teil mit einem Ausgang im Innern des Mantels miteinander fluchtend an-

durch das Austrittsrohr φ vorgesehen. 65 geordneten Sammlern, einem Eingangssammler

Für den Fall, daß das Entleerungsrohr r" in den und einem Ausgangssammler, verbunden sind, unteren Sammler d mündet, ist in ihm (Fig. 4) eine während weitere an die Sammler angesetzte Lei-Blende u mit einem kleinen Loch vorgesehen, um zu tungen für die Zu- und Abführung des durch die

Rohre fließenden Mediums durch die Mantelböden des Austauschers treten, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leitungen (Z¹, P, r) zwischen den Sammlern (c, d) und den Böden (Z, m) des Mantels (k) als Schleifen oder Spiralen ausgebildet sind und daß die Böden (/, m) des Mantels (k) mit in der Längsachse des Wärmeaustauschers gerichteten Anschlußstutzen (rc) für das die Rohre umspülende Medium versehen sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 für ein dampfförmiges, beim Durchströmen der Rohre kondensierendes Medium, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sammlern (c, d) Kondensatentleerungsrohre 0", i) angebracht sind, wobei diese Rohre eine Zwischenwand («) oder eine Einschnürung (v) enthalten können.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2 mit einer mit Düsen versehenen Reinigungsvorrichtung für die Rohre, die teilweise mit Längsrippen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die am Eingang des Wärmeaustauschers angebrachte Reinigungsvorrichtung (f, v') mehrere in Achsrichtung der Rohre gerichtete Reinigungsdüsen (s) besitzt und gegebenenfalls mit einer zweiten Vorrichtung mit Reinigungsdüsen (w) ausgestattet ist, die dort angebracht sind, wo der Wirkungsbereich der ersten aufhört, und zwar an einer Stelle der Rohre (ä) des Austauschers, wo diese keine Rippen mehr besitzen, wobei diese zweite Düsenvorrichtung vorzugsweise im Innern einer hohlen Zugstange (p) angebracht ist, die den Eintrittsund Austrittssammler des Austauschers zusammenhält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 341 382;
französische Patentschrift Nr. 1134 494;
britische Patentschriften Nr. 477 680, 664 927;
USA.-Patentschriften Nr. 1125 758, 1892778,
538 701, 2 745 639.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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