DE1119884B - Rohrbuendel-Waermetauscher - Google Patents

Rohrbuendel-Waermetauscher

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Publication number
DE1119884B
DE1119884B DEL37146A DEL0037146A DE1119884B DE 1119884 B DE1119884 B DE 1119884B DE L37146 A DEL37146 A DE L37146A DE L0037146 A DEL0037146 A DE L0037146A DE 1119884 B DE1119884 B DE 1119884B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shell part
tube sheet
end chamber
tube bundle
circumference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEL37146A
Other languages
English (en)
Inventor
Johann Hinterhoelzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication of DE1119884B publication Critical patent/DE1119884B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/20Fastening; Joining with threaded elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Rohrbündel-Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmetauscher mit geradzahliger Durchflutungszahl des inneren Wärmeträgers, bei dem sich das aus U-förmig gebogenen Rohren und an einem Rohrboden befestigte Rohrbündel in einem Gehäuse befindet, welches aus einem topfförmigen Mantelteil und aus einer an diesem Mantelteil lösbar befestigten, in zwei oder mehrere Teilkammern aufgeteilten Endkammer zur Zuführung, Umlenkung und Abführung des inneren Wärmeträgers besteht.
  • Es ist bekannt, Rohrbündel-Wärmetauscher, bei denen der innere, durch die Rohre strömende Wärmeträger an derselben Seite zu- und abgeführt wird, mit nur einer in zwei oder mehrere Teilkammern unterteilten Endkammer auszuführen. Hierzu werden -die Rohre zugleich zur Umlenkung des inneren Wärmeträgers verwendet und zu diesem Zweck U-förmig ausgebildet. Dabei müssen die freien Enden dieser U-förmig verlaufenden Rohre jeweils an verschiedene Teilkammern der einen Endkammer angeschlossen sein. Der Vorteil dieser Bauweise ist, daß durch sie eine zweite Endkammer und ein zweiter Rohrboden eingespart wird und daß die gegenseitige Abdichtung der von den beiden Wärmeträgern durchflossenen Räume und die Abdichtung dieser Räume gegen den Außenraum durch den Fortfall einer zweiten Teilfuge an dem Mantelteil wesentlich vereinfacht wird.
  • Bei den bekannten Rohrbündel-Wärmetauschern werden die Rohrböden in die zwischen dem Mantelteil und der Endkammer gelegenen Teilfuge eingespannt. Ist entsprechend der beschriebenen Bauweise nur ein Rohrboden vorgesehen, so wird das Rohrbündel in nur einer Ebene gegenüber dem Gehäuse fixiert. Es besteht dann eine frei wärmebewegliche Befestigung dieses Rohrbündels gegenüber dem Gehäuse.
  • Die gesamte Dichtkraft, die zu einer möglichst vollkommenen Abdichtung der zwischen dem Rohrboden und den beiden Gehäuseteilen gelegenen Teilfugen erforderlich ist, wird bei dieser Anordnung durch Spannen geeigneter Spannteile aufgebracht. Im allgemeinen werden hierzu Dehnschrauben verwendet, die über den Umfang eines an dieser Teilfuge angeordneten Flansches verteilt sind. Wegen der Größe der erforderlichen Dichtkraft müssen sowohl diese Spannteile als auch die beiden Flanschhälften sehr stark ausgebildet sein, zumal durch diese Verspannung zwei Teilfugen zugleich abzudichten sind.
  • Da bei dieser Befestigungsart die Endkammern nicht von dem Mantelteil gelöst werden können, ohne daß die Fixierung des Rohrbündels verlorengeht, ist es erforderlich, an der Stirnseite der Endkammern eine Öffnung anzubringen, durch welche die zur Kontrolle und zum Reinigen der -Wärmeaustauschrohre erforderliche Zugänglichkeit zum Rohrboden hergestellt wird. Der Abschluß und die Abdichtung dieser Zugangsöffnung bereiten eine zusätzliche Erhöhung des Aufwandes zum Anfertigen solcher Rohrbündel-Wärmetauscher.
  • Um diese Nachteile zu umgehen, wird in der vorliegenden Erfindung eine Konstruktion vorgeschlagen, durch die eine Selbstabdichtung der an den Rohrboden angrenzenden Innenräume und dieser Innenräume gegen den Außenraum erreicht und die Anordnung einer zusätzlichen Zugangsöffnung überflüssig wird.
  • Die Erfindung besteht darin, daß ein ungeteilter Ring von keilförmigem Querschnitt zwischen entsprechend abgeschrägten Auflageflächen am äußeren Umfang des Rohrbodens einerseits und am Umfang des zu diesem Rohrboden gerichteten Durchbruches der Endkammer oder am inneren Umfang des Mantelteils andererseits eingelegt ist und daß dieser Keilring durch die aus dem Druckunterschied zwischen den beiden Wärmeträgern herrührenden und auf den Rohrboden wirkenden Längskraft so gegen eine radiale Ringfläche an dem Mantelteil oder an der Endkammer gepreßt wird, daß dieser Keilring den Innenraum der Endkammer gegen den Innenraum des Mantelteils und zugleich die Teilfuge zwischen diesen Teilen abdichtet und darüber hinaus das Rohrbündel gegenüber dem Gehäuse fixiert.
  • Bei Ausführung eines Rohrbündel-Wärmetauschers nach der Erfindung braucht von den an der Gehäuseteilfuge angeordneten Spannteilen nur noch die aus dem Druckunterschied zwischen dem Innenraum der Endkammer und des Mantelteils herrührende Längskraft übertragen, jedoch nicht mehr die zum Abschluß der Teilfuge notwendige Dichtkraft aufgebracht zu werden. Die Spannteile und die beiden Flanschhälften können also wesentlich schwächer bemessen werden, als dies bei den bekannten Ausführungen möglich ist.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den ungeteilten Keilring durch einen am äußeren Umfang des Rohrbodens angeordneten Gewindering auf die an diesem Umfang liegende abgeschrägte Auflagefläche aufzupressen. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Rohrboden auch beim Fehlen eines Druckunterschiedes gegenüber dem Mantelteil fixiert bleibt. Dadurch wird es im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen möglich, die Endkammer zur Kontrolle oder zur Reinigung der Rohre von dem Mantelteil zu lösen, ohne daß die Befestigung der Einbauteile an dem Mantelteil verlorengeht. Eine gesonderte Zugangsöffnung an der Endkammer wird also nicht mehr benötigt.
  • Die Konstruktion gemäß der Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
  • Fig. 1 zeigt die Ausführung für den Fall, daß der durch die Endkammer und die Rohre strömende Wärmeträger unter einem höheren Druck steht als der äußere Wärmeträger.
  • Die in Fig. 2 abgebildete Ausführung ist für den umgekehrten Fall vorgesehen.
  • Die zur Aufnahme des ungeteilten Keilringes 1 dienenden abgeschrägten Auflageflächen 21 und 41 bzw. 51 sind einerseits an dem äußeren Umfang des die Rohre 3 tragenden Rohrbodens 2 und andererseits an dem inneren Umfang entweder der Endkammer 4 (Fig. 1) oder des Mantelteils 5 (Fig. 2) des Wärmetauschers angebracht. Im ersten Fall, also bei nach innen gerichtetem Druckgefälle, preßt die auf den Rohrboden 2 nach innen wirkende Längskraft den Keilring 1 so gegen die an dem Mantelteil 5 angeordnete radiale Ringfläche 6, daß durch die Flächenpressung zwischen dem Keilring 1 und dem Mantelteil s eine sichere Abdichtung zwischen dem Innenraum 53 des Mantelteils und dem Außenraum A zustande kommt. Die Abdichtung dieses Innenraumes 53 gegen den Innenraum 43 der Endkammer 4 erfolgt an der abgeschrägten Auflagefläche 21, die ebenfalls durch die aus dem Druckunterschied herrührende Längskraft fest auf die kegelige Gegenfläche am Keilring gepreßt wird. Der Innenraum 43 der Endkammer 4 wird durch die feste Auflage des Keilringes an der Auflagefläche 41 gegen den Außenraum A abgedichtet.
  • In beiden Fällen muß der Keilring so eingebaut sein, daß sich sein Querschnitt in Richtung des Druckgefälles erweitert. Dementsprechend muß bei nach außen gerichtetem Druckgefälle die radiale Ringfläche 6 zur Abdichtung gegen den Außenraum A an der Stirnseite der Endkammer 4 angeordnet werden. Ähnlich wie im ersten Fall kommt die gegenseitige Abdichtung der beiden Innenräume 43 und 53 und die Abdichtung dieser Innenräume gegen den Außenraum A durch Anpressen des Keilringes an den Auflageflächen 21, 51 und 6 zustande.
  • Durch den am äußeren Umfang des Rohrbodens angeordneten Gewindering 7 wird eine zusätzliche, von der Höhe des Druckunterschiedes unabhängige Fixierung des Rohrbodens 2 an dem Mantelteil 5 erzielt.
  • Die Spannteile sind bei den beiden Ausführungsbeispielen in Form von Dehnschrauben 8 ausgeführt. Sowohl die Dehnschrauben als auch die beiden Flanschhälften 44 und 54 können im Vergleich zu den bekannten Konstruktionen derartiger Wärmetauscher wesentlich schwächer bemessen werden, da sie nur noch die aus dem Druckunterschied zwischen den Innenräumen 43 und 53 der Endkammer 4 und des Mantelteils 5 herrührende Kraft zu übertragen haben.
  • Zur Aufteilung der Endkammer 4 in zwei oder mehrere Teilkammern 46 sind die Zwischenwände 45 vorgesehen.
  • Diese Konstruktion eignet sich besonders für Hochdruck-Wärmetauscher, wie beispielsweise Hochdruck-Speisewasservorwärmer für Dampfkraftanlagen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Rohrbündel-Wärmetauscher mit geradzahliger Durchflutungszahl des inneren Wärmeträgers, bei dem sich das aus U-förmig gebogenen Rohren und an einem Rohrboden befestigte Rohrbündel in einem Gehäuse befindet, welches aus einem topfförmigen Mantelteil und aus einer an diesem Mantelteil lösbar befestigten, in zwei oder mehrere Teilkammern aufgeteilten Endkammer zur Zuführung, Umlenkung und Abführung des inneren Wärmeträgers besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungeteilter Ring (1) von keilförmigem Querschnitt zwischen entsprechend abgeschrägten Auflageflächen (21 oder 41) am äußeren Umfang des Rohrbodens (2) einerseits und am Umfang des zu diesem Rohrboden gerichteten Durchbruches der Endkammer (4) oder am inneren Umfang des Mantelteils (5) andererseits eingelegt ist und daß dieser Keilring durch die aus dem Druckunterschied zwischen den beiden Wärmeträgern herrührenden und auf den Rohrboden wirkenden Längskraft so gegen eine radiale Ringfläche (6) an dem Mantelteil oder an der Endkammer gepreßt wird, daß dieser Keilring den Innenraum (43) der Endkammer gegen den Innenraum (53) des Mantelteils und zugleich die Teilfuge zwischen diesen Teilen abdichtet und darüber hinaus das Rohrbündel gegenüber dem Gehäuse fixiert.
  2. 2. Rohrbündel-W ärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ungeteilte Keilring (1) durch einen am äußeren Umfang des Rohrbodens (2) angeordneten Gewindering (7) auf die an diesem Umfang liegende abgeschrägte Auflagefläche (21) aufgepreßt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2561753A1 (fr) * 1984-03-23 1985-09-27 Commissariat Energie Atomique Generateur de vapeur, notamment pour reacteur nucleaire a eau pressurisee
FR2636416A1 (fr) * 1988-09-14 1990-03-16 Wojtyniak Bernard Technique originale de fabrication des echangeurs thermiques et de montage de leur faisceau de tubes
CN111854507A (zh) * 2020-08-28 2020-10-30 华电重工股份有限公司 一种间接空冷系统的连接结构及连接方法

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US4683112A (en) * 1984-03-23 1987-07-28 Commissariat A L'energie Atomique Steam generator, particularly for pressurized water nuclear reactor
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