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Rohr-Rohrboden-Verbindung für jeweils beide Rohrenden in einem Rohrbündelwärmetauscher
mit einem Mantelraum, zwei Rohrböden und den dahinterliegenden Verteilerkammern
Rohr-Rohrboden-Verbindungen für jeweils beide Rohrenden in einem Rohrbündelwärmetauscher
mit einem Mantelraum, zwei Rohrböden und den dahinterliegenden Verteilerkammern
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei den bekannten Ausführungsformen
sind zumeist die Rohrenden in entsprechende Rohrbodenbohrungen, oftmals nicht zylindrische
Rohrbodenbohrungen, eingewalzt oder durch Aufweiten klemmend befestigt. Die bekannten
Ausführungsformen sind insofern nicht frei von Nachteilen, als es erforderlich ist,
die Außenwand der an die Rohrböden angeschlossenen Verteilerkammern mit verschließbaren
Öffnungen zu versehen, um die Rohrböden zugänglich zu machen und die zum Einwalzen
der Rohre bzw. Aufweiten der Rohrenden erforderlichen Werkzeuge einführen und handhaben
zu können. Die Anordnung dieser Öffnungen in der den Rohrböden gegenüberliegenden
Wand der Verteilerkammer ist offenbar nachteilig und bedingt erhebliche Bearbeitungskosten.
Ein weiterer Nachteil ist in der Tatsache zu sehen, daß derart aufgebaute Wärmetauscher
in vollständig montiertem Zustand versandt, z. B. verschifft, werden müssen, da
die Rohre in den Rohrböden unlösbar befestigt sind und nicht etwa erst am Montageort
eingesetzt werden können. Hohe Transportkosten sind die Folge, wobei darüber hinaus
häufig die Größe der Wärmeaustauscher den Transportgegebenheiten angepaßt werden
muß und folglich nicht nach den verfahrenstechnischen oder wärmeaustauschtechnischen
Bedingungen frei konstruiert werden kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß
beim Transport die in die Rohrbodenbohrungen eingewalzten oder darin durch Aufweitung
festgehaltenen Rohre sich lösen und Undichtigkeiten auftreten.
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Ferner ist das Auswechseln von Rohren aufwendig, und sind dieselben
zur Reinigung nicht aus den Rohrböden zu entfernen.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist auf dem Rohrende eine
Buchse befestigt, die einen größeren Durchmesser, als die Heizrippen des Rohres
oder das abgeflachte Rohr besitzt, aufweist. Diese Buchse ist ebenfalls mit dem
Rohr oder allein durch Aufweiten in den Rohrbodenbohrungen befestigt. Für diese
Ausführungsform gelten daher die gleichen Nachteile, wie sie bei den vorgehend beschriebenen
Ausführungsformen angeführt sind.
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Ferner ist es bei einer der eingangs beschriebenen Ausführungsformen
bekannt, die Rohrbodenbohrungen mit einer oder mehreren ring- oder schraubenförmig
verlaufenden Nuten zu versehen und diese mit einer Dichtungsmasse auszufüllen. Bei
einer anderen bekannten Rohr-Rohrboden-Verbindung ist das glatte Rohr lediglich
unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes in einer besonders gestalteten Rohrbodenbohrung
gelagert. Bei dieser Ausführungsform ist die Aufnahme für den Dichtungsring einseitig
offen hin zur Verteilerkammer vorgesehen. Bei einem außenseitigen Einführen der
Rohre ist daher, ohne daß von der Innenseite der Verteilerkammer Widerlager zur
Halterung des Abdichtringes vorgesehen sind, niemals die Gewähr gegeben, daß der
Dichtungsring nicht durch das Rohr in die Verteilerkammer selbst hineingestoßen
wird. Ferner ist bei dieser bekannten Ausführungsform die axiale Verschiebbarkeit
der Rohre in keiner Weise begrenzt. Um dieses zu erreichen, ist es bekanntgeworden,
innenseitig zur Verteilerkammer in die Rohrbodenbohrungen eine mit einer axialen
Bohrung versehene Muffe einzuschrauben, die einerseits als Widerlager für die Rohrenden
dient und andererseits die Ringdichtung in der Bohrung festhält. Bei dieser Ausführungsform
ist es wiederum erforderlich, daß die Verteilerkammer gut zugänglich ist, um bei
einem Austausch der Rohre die
Gewindemuffen entfernen zu können.
Im übrigen sind derartige Gewindeteile, insbesondere bei der Verwendung von Dampf
und Wasser als die Rohredurchströmende Medien, besonders korrosionsanfällig, was
das Auswechseln der Rohre erheblich erschwert.
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Eine andere bekannte Ausführungsform, bei der eine Muffe als Verbindungsstück
zwischen Rohr und Rohrboden vorgesehen ist und die Muffe in der Rohrbodenwandbohrung
und das Rohr in der Muffe sitzt, weist zwar den Vorteil auf, daß die Rohre vom Mantelraum
her einsetz- und herausnehmbar sind. Jedoch besitzt diese Ausführungsform einen
komplizierten und in fertigungstechnischer Hinsicht mit einem erheblichen Aufwand
verbundenen Aufbau. So muß einerseits an dem einen Rohrende ein konisches Mundstück
mit einem Widerlager befestigt werden, dem an dem entsprechenden Rohrboden außenseitig
eine einen konischen Einführungstrichter aufweisende Muffe zugeordnet ist. Die Abdichtung
erfolgt mittels eines auf dem Mundstück angeordneten Dichtungsringes. Die dem anderen
Rohrende zugeordnete und an dem anderen Rohrboden befestigte Muffe erfordert eine
derartige Formgebung, daß eine Verschwenkbarkeit des Rohres in dieser Muffe gegeben
ist. Auf dem Rohr ist im Bereich des Rohrendes ein Widerlager für eine Feder befestigt,
die eine auf dem Rohrende angeordnete und die Muffe übergreifende Dichtungskappe
mit eingelegtem Dichtungsmittel gegen dieselbe drückt. Diese Ausführungsform bedingt
daher in fertigungstechnischer Hinsicht die Anordnung eines besonderen Mundstückes
auf dem einen Rohrende und die Anordnung eines Widerlagers im Bereich des anderen
Rohrendes sowie eine unterschiedliche und komplizierte Ausbildung der diesen Rohrenden
zugeordneten Muffen, die Anbringung von Druckfedern und eine besondere Ausbildung
der für die Abdichtung erforderlichen Kappe.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Rohr-Rohrboden-Verbindung
für jeweils beide Rohrenden in einem Rohrbündelwärmetauscher mit einem Mantelraum,
zwei Rohrböden und den dahinterliegenden Verteilerkammern so auszubilden, daß einsetz-
und herausnehmbare Rohre vom Mantelraum her einfuhrbar sind und sich damit Montageöffnungen
in den Verteilerkammern erübrigen sowie dieses mit den einfachsten Mitteln zu überreichen.
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Die Erfindung betrifft eine Rohr-Rohrboden-Verbindung für jeweils
beide Rohrenden in einem Rohrbündelwärmetauscher mit einem Mantelraum, zwei Rohrböden
und den dahinterliegenden Verteilerkammern, bei der eine Muffe als Verbindungsstück
zwischen Rohr und Rohrboden vorgesehen ist und die Muffe in der Rohrbodenbohrung
und das Rohr in der Muffe sitzt. Die Erfindung besteht darin, daß a) zwischen Rohrbodenbohrung
und Muffe sowie zwischen Muffe und Rohr eine Gleitpassung vorgesehen ist, b) die
Muffe in den Passungsflächen außen und innen je eine Umfangsnut mit Ringdichtung,
an ihrem rohrseitigen Ende einen Anschlag gegen den Rohrboden und in ihrer Bohrung
einen Ansatz gegen das Rohrende aufweist, c) jedes Rohr kürzer als der lichte Abstand
zwischen den Mantelraumstirnseiten zweier zum gleichen Rohr gehöriger Muffen ist,
wenn diese bis zum Anschlag gegen die Rohrböden eingeschoben sind, d) die Rohre
und Muffen in einer die Wärmedehnungen zulassenden Weise axial festgelegt sind.
Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung ist zwischen Rohrboden und Anschlag
ein Distanzhalter abnehmbar befestigt.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß bei einfachster Ausbildung einsetz- und herausnehmbare Rohre vom Mantelraum
her in einfachster Weise in die Rohrböden einsetzbar sind. Überraschend ist dabei,
daß glatte Rohre und Bohrungen in den Rohrböden Verwendung finden und lediglich
eine zur Aufnahme des Rohres geeignete Muffe mit einem Anschlag, z. B. einem Bund
für den Rohrboden und zwei Ausnehmungen für Ringdichtungen, erforderlich ist, die
eine für beide Rohrenden gleichbleibende Ausführung aufweisen. Zugänge zu den Verteilerkammern,
komplizierte Ausbildungen an den Rohrenden und der Muffe für zusätzliche Elemente,
wie Andruckfedern, Verschlußkappen und Schweißnähte oder dergleichen Maßnahmen zur
Befestigung der Muffe am Rohrboden erübrigen sich somit vollkommen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine Rohr-Rohrboden-Verbindung nach der Erfindung
in einem Schnitt längs der Rohrachse.
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In der Figur ist eine Rohr-Rohrboden-Verbindung eines Rohrbündelwärmetauschers
dargestellt. Derartige Wärmetauscher bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus
zwei Verteilerkammern, die durch eine Vielzahl von Rohren 1 verbunden sind. An den
Rohren 1 sind im Ausführungsbeispiel Lamellen 2 angeordnet, die die wirksamen Wärmeaustauschflächen
vergrößern. Durch die Rohre 1 strömt ein Heiz- oder Kühlmittel, welches im Wärmeaustausch
mit einem zweiten Medium, z. B. Luft, steht, welches außen an den Rohren 1 vorbeiströmt.
Erfindungsgemäß ist jedes Rohr 1 an seinen beiden Rohrenden über eine Muffe 4 an
den Rohrboden 3 angeschlossen. Die Muffe 4 ist gleitbar in eine Rohrbodenbohrung
eingesetzt und durch eine Ringdichtung 5, z. B. einen O-Ring, abgedichtet, der seinerseits
in eine Rille oder Eindrehung der Außenfläche der Muffe eingeleitet ist. Diese Muffe
4 besitzt an einem Ende einen Flansch, der einen Anschlag 6 bildet. Der Anschlag
verhindert, daß die Muffe 4 von der Rohrseite her in die Verteilerkammer gestoßen
werden kann. Bei der Montage wird, wenn die Verteilerkammern mit den Rohrböden aufgestellt
sind, die Muffe 4 in die Rohrbodenbohrung soweit wie möglich eingeschoben. Der Anschlag
6 liegt dann gegen den Rohrboden 3 an. Dann wird das einzusetzende Rohr 1 der genau
vorgegebenen Länge in eine mit der Achse der Muffe koaxiale Lage gebracht und die
Muffe 4 zurückgezogen, bis das Rohrende gegen einen Ansatz 7 im Innern der Muffe
stößt. Die Ringdichtung 8, z. B. ebenfalls ein O-Ring, der sich in der Rille in
der inneren Fläche der Muffe befindet, dichtet gegen das eingeführte Rohr 1 ab.
Da der innere Durchmesser der Muffe 4, beginnend von dem Ansatz 7, auf den Rohrdurchmesser
eingezogen ist, bildet die Muffe 4 mit dem eingeschobenen Rohr 1 eine durchgehende
glatte Strömungsoberfläche, so daß das Medium mit geringem
Strömungswiderstand
durch Muffe und Rohr strömen kann. Im allgemeinen sind die Rohre 1 in der Mitte
an einer Unterstützung angeschlossen, während beide Verteilerkammern mit den Rohrböden
fest montiert sind. Nichtsdestoweniger können wegen der beschriebenen Anordnung
der Muffen 4 und der Rohre 1 diese letzteren unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen
sich frei ausdehnen oder zusammenziehen. Die Ringdichtungen 5 und 8 der Muffe 4
sind dabei so angeordnet, daß die Dichtwirkung trotz derartiger Wärmedehnung der
Rohre 1 erhalten bleibt.
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Auch der Austausch defekter Rohre läßt sich bei dem erfindungsgemäßen
Aufbau auf einfache Weise verwirklichen, und zwar wird zu diesem Zweck die Muffe
4 in den Rohrboden 3 so weit wie möglich eingestoßen, nämlich bis der Anschlag 6
gegen den Rohrboden 3 anliegt, so daß das Rohr 1 herausgenommen und ein neues Rohr
eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist auf einfache Weise und z. B. in eben
dieser Weise auch eine einfache Reinigung der Rohre 1 möglich. Obwohl die
Muffe 4
mit ihrem Ansatz 7 gegen das zugeordnete Rohr drückt, und zwar bei
Betrieb des Röhrenwärmetauschers mit erheblichen Kräften, die aus dem in der Verteilerkammer
herrschenden Druck resultieren, der beispielsweise 250 atü oder mehr beträgt, ist
es unter Umständen von Bedeutung, die Muffen 4 gegen eine Verschiebung in Richtung
auf die zugeordnete Verteilerkammer hin zu sichern. Hierzu können nicht gezeichnete
Distanzhalter vorgesehen sein, die abnehmbar auf die Muffe 4 zwischen dem Anschlag
6 und dem Rohrboden 3 aufgesetzt sind. Selbstverständlich muß ein solcher Distanzhalter
so dimensioniert sein, daß die beschriebenen Bewegungen, die zum Ausgleich von Wärmedehnungen
der Rohre erforderlich sind, nicht blockiert werden.