DE1134397B - Stehender Doppelrohrwaermeaustauscher mit innenliegenden Verbindungsrohren zwischen Mantelraum und Deckelraeumen - Google Patents

Description

• Stehender Doppelrohrwärmeaustauscher mit innenliegenden Verbindungsrohren zwischen Mantelraum und Deckelräumen Beim Betrieb von Wärmeaustauschern, die durch Kondensatanstau geregelt werden, ergeben sich aus cler Betriebsweise heraus zwei Probleme: 1. Um die Trägheit des Regelvorganges möglichst gering zu halten, muß der Dampf- bzw. Kondensatraum des Wärmeaustauschers so klein wie möglich gehalten werden.
• 2. Weil auf der Dampfseite kein Regelorgan eingebaut ist, steht hier dauernd die hohe Dampftemperatur an. Aus diesem Grunde kann es vorkommen, daß sich bei nicht sachgemäßer Ausbildung der oberen Partien am Wasseraustrittsstutzen Stauungen ergeben, die zur Verdampfung und damit zu heftigen Schlägen führen.
• Diese Anstauungen müssen daher auf alle Fälle durch entsprechende konstruktive Maßnahmen vermieden werden. In diesem Zusammenhang wurden bisher folgende Lösungen bekannt: a) eine Vorrichtung zur Erhöhung der Regelgeschwindigkeit durch Kondensatstau in Rohren stehender Wärmeaustauscher, bestehend aus Profilstäben oder Profilrohren, die in die dampfdurchflossenen Rohre eingelegt sind; b) zentraler Austritt dicht unter der Rohrscheibe in einen ringförmigen Außenmantel, an welchem der Austrittsstutzen angebracht ist; in anderen Fällen hat man den ringförmigen Austrittsmantel nach innen verlegt; c) schräg angeordnete obere Rohrscheibe oder Schrägstellung des Wärmeaustauschers, wodurch die sich bildenden Dampfblasen nach oben abgeführt werden; d) stehender Wärmeaustauscher mit als Doppelrohre ausgebildeten Rohren, bei denen die kürzeren Außenrohre in zwei Rohrscheiben und die längeren Innenrohre in je einer weiteren, darüber oder darunter befindlichen Rohrscheibe angebracht sind und der mittlere Mantelraum mit dem unteren Deckelraum durch ein Rohr verbunden ist; e) die Verbindung der unteren oder oberen Deckelkammer mit dem Mantel durch mehrere Rohre am äußeren Umfang der Rohrböden.
• Es sind darüber hinaus ohne Bezugnahme auf den Gedanken, durch entsprechende Mittel den Kondensatinhalt im Wärmeaustauscher zu verringern und dadurch die Regelung durch Kondensatstau trägheitsarmer zu machen, als jeweils einzelne konstruktive Maßnahmen mit anderer Zielsetzung bekannt: f) die gleitbare Ausbildung der inneren Rohrböden; g) die Befestigung der Innenrohre durch Stopfbüchsenverschraubungen in der unteren Rohrscheibe; h) die Ausgleichung der unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen Mantel und Rohren durch einen Kompensator.
• Gegenüber dem bereits nach a) bis h) Bekannten handelt es sich bei dem Erfindungsgegenstand um einen stehenden Doppelrohrwärmeaustauscher, bei dem eine äußerst wirksame Regelung mittels Kondensatanstauung durch die sinnvolle Kombination von, wie vorstehend erörtert, zum Teil im einzelnen bekannten Maßnahmen erfolgt. Es handelt sich erfindungsgemäß um einen in Abb. 1 im Längsschnitt dargestellten stehenden Doppelrohrwärmeaustauscher, bei dem die kürzeren Außenrohre 1 in zwei Rohrböden 6 und 6' und die längeren Innenrohre 2 in je einem weiteren, darüber bzw. darunter befindlichen, am Mantel befestigten Rohrboden 3 und 4 angebracht sind und der Mantelraum 11 mit dem unteren Deckelraum 13 durch die untere Zwischenkammer 8 hindurch mittels Rohren verbunden ist. Dieser Doppelrohrwärmeaustauscher weist außer den Kombinationsmerkmalen folgende wesentlichen Vorteile auf: 1. Während bei den bisher bekannten Maßnahmen zur Verringerung des Kondensatinhaltes im Wärmeaustauscher das Verdräängerprinzip angewandt wird, bei dem die Verdrängerkörper in Gestalt von Vierkantstäben bzw. Vierkantrohren nicht am Wärmeaustausch beteiligt sind, werden beim Erfindungsgegenstand die Verdrängerkörper am Wärmeaustausch beteiligt. Dadurch ergibt sich eine wesentlich kompaktere Form des Wärmeaustauschers.
• 2. Die bisher bekannten Maßnahmen zur Verhinderung von Wärmestauungen bestehen darin, das Wasser bei Kondensatstauregelungen zwar an höchster Stelle, jedoch immer noch seitlich abzuführen. Bei vorstehendem Erfindungsgegenstand wird jedoch das abströmende Wasser an höchster Stelle senkrecht nach oben abgeführt, wodurch eine Bildung von Dampfblasen, die sonst zu unliebsamen Schlägen führen, äußerst wirksam verhindert wird.
• Zwischen den Rohrscheiben des ersten und zweiten Rohrbündels bilden sich kleine Kammern. In die obere Kammer 7 wird der Dampf d eingeführt, aus der unteren Kammer 8 wird das Kondensat k entnommen, während das aufzuwärmende Wasser teils durch die Innenrohre, teils durch den Mantelraum des ersten Rohrbündels geführt wird.
• Erfindungsgemäß wird durch Einbau einer Anzahl Rohre 5 in die Rohrscheiben 3 und 6 bzw. 4 und 6' eine Verbindung zum Kaltwasserraum 13, Raum 11 und Warrnwasseraustrittsraum 12 hergestellt.
• Auf diese Weise nimmt ein Teil des bei e in den Raum 13 eintretenden und durch die Rohre 5 im Raum 11 aufsteigenden Wassers über die Außenrohre 1 am Wärmeaustausch teil und gelangt mit dem in den Innenrohren 2 erwärmten Wasser in den Warmwasseraustrittsraum 12.
• Zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche und zur Einhaltung eines gleichbleibenden Abstandes zwischen Außenrohr 1 und Innenrohr 2 können die Innenrohre mit Längsrippen 14 versehen werden (Abb. 2).
• Außerdem sind die Rohrscheiben 6 und 6' für die Befestigung der Außenrohre als Gleitkolben ausgebildet. Ferner sind für die Rohre 2 in der unteren Rohrscheibe 4 Stopfbüchsverschraubungen vorgesehen, damit man den Apparat an der Einbaustelle bei Reparaturen bequem auseinandernehmen kann. Will man auf ein Auseinandernehmen des Wärmeaustauschers im Zuge einer überholung auf der Baustelle verzichten, so kann man von der Anordnung der Rohrscheiben 6 und 6' als Gleitkolben absehen. In diesem Falle genügt es, wenn man die mittleren Rohrscheiben 6 zwischen den Mantelflanschen fest einbaut und zur Behebung von Wärmespannungen im System zwischen diesen Scheiben im Mantel einen Kompensator 9 vorsieht. Es kann dann auch auf die Stopfbüchsverschräubung der Innenrohre in der unteren Rohrscheibe 4 verzichtet werden.
• Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kombination ist gewährleistet, daß 1. der Dampf- bzw. Kondensatraum sehr klein wird, da der Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr sehr schmal sein kann; auch die beiden Kammern 8 und 9 können bei zweckmäßiger Ausbildung von Dampf- und Kondensatstutzen, z. B. in elliptischer Form, geringe Höhe und damit geringes Volumen erhalten; 2. Verdampfungserscheinungen auf der Wasserseite in der Nähe der Dampfkammer nicht auftreten, da durch die erfindungsgemäß beanspruchten Verbindungsröhrchen 5 zwischen Mantelraum 10 und der oberen Wasserkammer 12 eine Stauung an der Rohrscheibe zur Dampfkammer 7 verhindert wird.
• Bei dem erfindungsgemäß beanspruchten Doppelrohrwärmeaustauscher zur Regelung mittels Kondensatanstauung ist die Wirkungsweise folgende: Bei Erreichen der gewünschten Vorlauftemperatur schließt das Regelventil in der Kondensatleitung. Infolgedessen staut sich das Kondensat in dem hierfür vorgesehenen Raum, bestehend aus unterer Kammer, dem Ringraum zwischen den inneren und äußeren Rohren sowie in der oberen Kammer, an. Da dieser Raum bei der geschilderten Konstruktion sehr klein gehalten wird, erfolgt die Regelung nahezu trägheitslos, weil sich das Kondensat sehr schnell anstaut und die Heizfläche abdeckt.
• Die eingangs der Beschreibung geschilderten Probleme, nämlich die Geringhaltung der Trägheit des Regelvorganges und die Vermeidung von zu Verdampfungen führenden Stauungen, in deren Folge heftige Schläge auftreten, werden durch den erfindungsgemäß beanspruchten Wärmeaustauscher einwandfrei gelöst.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stehender dampfbeheizter Doppelrohrwärmeaustauscher, bei dem die kürzeren Außenrohre in zwei Rohrböden und die längeren Innenrohre in je einem weiteren, darüber bzw. darunter befindlichen, im Mantel befestigten Rohrboden angebracht sind und der Mantelraum mit dem unteren Deckelraum durch die untere Zwischenkammer hindurch mittels Rohren verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Der Mantelraum (11) ist nicht nur mit dem unteren Deckelraum (13), sondern auch mit dem oberen Deckelraum (12) durch die obere Zwischenkammer (7) hindurch verbunden, und zwar durch mehrere Rohre (5) am äußeren Umfang der Rohrböden; b) in an sich bekannter Weise ist der Heizdampf in die obere Zwischenkammer (7) einleitbar und das Kondensat der unteren Zwischenkammer (8) entnehmbar, und es ist Regelung durch Kondensatstau vorgesehen; c) in an sich bekannter Weise befindet sich die Zuführung (e) für den gesamten, ungeteilten Strom des zu beheizenden Wassers am unteren Deckelraum und die Abführung (a) am oberen Deckelraum; d) in an sich bekannter Weise werden die unter= schiedlichen Wärmedehnungen zwischen Rohren und Mantel dadurch ausgeglichen, daß die inneren Rohrböden (6; 6') als Gleitkolben ausgebildet und die Innenrohre im Boden mittels Stopfbüchsen beweglich angebracht sind, oder, daß im Mantel (10) ein Kompensator (9) vorgesehen ist.
2. 2. Stehender dampfbeheizter Doppelrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (1) zur Vergrößerung der Wärmeaustauschf(äche und zur Distanzierung gegenüber dem Außenrohr (2) außen mit Längsrippen (14) versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 661805, 72 491; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1795 751; österreichische Patentschriften Nr. 17 097, 1224; USA.-Patentschriften Nr. 2196 683, 1024 641.