DE1501628A1

DE1501628A1 - Waermeuebertrager

Info

Publication number: DE1501628A1
Application number: DE19661501628
Authority: DE
Inventors: Kaelin Dipl-Ing Werner
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1966-04-01
Filing date: 1966-04-09
Publication date: 1970-01-02
Also published as: US3616848A; FR1517231A; JPS5027232B1; DE1501628B2; NL6700258A; GB1184953A; CH454931A; DE1501634A1; DE1501634B2; NL6608178A; NL143687B; BE696162A; CH468608A; ES338702A1

Description

Abschrift fUr Offenlegung P 15 01 628.1-13 . l 501628

Gebrüder S u 1 ζ e r Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Wärmeübertrager

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager mit einem Rohrbündel, das aus mindestens einem schraubenförmig oder spiralförmig gewundenem Rohr besteht.

Bei den bisher bekannten Wärmeübertragern dieser Art wurden die Rohrwindungen durch Briden und Schrauben räumlich fixiert. Diese Befestigungsart ist kompliziert und mit grossem zeitlichem Aufwand verbunden, und sie ist deshalb teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmeübertrager zu schaffen, bei dem das Fixieren der Rohrwindungen mit einfachen Mitteln auf kostensparende Weise durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Rohrwindungen in mindestens drei über den Umfang verteilten Platten, die sich in etwa radial-axialen Ebenen des Rohrbündels erstrecken, gehaltert sind. Es hat sich gezeigt, dass es ohne Schwierigkeit möglich ist, die Rohrwindungen in die in den Halterungsplatten vorgebohrten Löcher einzubringen.

Für das Fixieren der Rohrwindungen in den Platten gibt es mehrere unterschiedliche Möglichkeiten. Eine sehr einfache Möglichkeit besteht darin, jeweils an der Stelle, an der eine Rohrwindung die Platte durchdringt, einen Keil zwischen Rohr und Lochwand zu treiben. Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden Keile verwendet, die zwischen Jeweils zwei Windungen eingeschoben und mit der benachbarten Platte fest verbunden werden, z.B. durch eine

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Heftschwelssung. Hierbei besteht der Vorteil der letztgenannten Möglichkeit, dass man mit weniger Keilen auskommt, weil mit einem Keil gleich zwei Windungen in der Platte fixiert werden.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung lassen sich die Rohrwindungen nach dem Einbringen in die Platten durch Verändern der relativen Lage einer Platte gegenüber einer anderen elastisch fixieren, sei es durch Aendern der Winkellage der Platten zueinander oder durch Aendern der axialen Lage der Platten gegeneinander. Bei dieser Fixierungsart lässt sich also mit einer Verstellbewe-" gung das gesamte Rohrbündel in den Platten festlegen.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht nach einer Ausführungsform der Erfindung darin, dass die Rohrwindungen nach dem Einbringen in die Platten durch Verändern der relativen Lage der Rohrwindungen zueinander elastisch fixiert sind. Hierbei wird also die Elastizität der Rohrwindungen selbst für ihre Fixierung in den Platten ausgenutzt. Dies kann in besonders vorteilhafter Weise dadurch geschehen, dass zwischen radial benachbarten Rohrwindungen ein sich in axialer Richtung erstreckender, diese Rohrwindungen

verspannender Stab angebracht ist, der gegebenenfalls noch mit den Rohrwindungen zusammenpassende Ausnehm-ungen aufweist. Es wird dabei dann jeweils zwischen zwei benachbarten Platten ein Stab eingeschoben, dessen Lage durch einen Querstab festgehalten wird, der an dem Stab und an der Stelle angeschweisst ist, an der die Flatten zusammentreffen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemässen Wärmeübertragers, das dadurch gekennzeichnet

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ist, dass zunächst das Rohrbündel durch schraubenförmiges Winden mindestens eines Rohres hergestellt vird und dass dann die Rohre des Bündels In die Platten eingeschraubt werden.

Ein anderes vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemässen Wärmeübertragers besteht darin, dass das Herstellen der Rohrwindungen und das Einbringen der Rohrwindungen in die Platten in einem Arbeitsgang erfolgen.

Einige AusfUhrungsbelspiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Flg. 1 eine Ansicht eines Wärmeübertragers nach der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht dieses Wärmeübertragers, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Mittel zum Fixieren der Rohre,

Fig. 4 eine Ansicht eines anderen Mittels zum Fixieren der Rohre, wobei die Rohre der Uebersichtlichkeit halber weggelassen sind,

Fig. 5 ein Mittel zum Fixieren der Rohre durch elastisches Verspannen der Rohrwindungen,

Fig. 6 die Draufsicht auf einen Teil eines Wärmeübertragers unter Anwendung des in Fig. 5 dargestellten Mittels,

Fig. 7 und 8 schematisch vereinfacht je in einer Draufsicht ein

Verfahren zum Herstellen von Wärmeübertragern nach der Erfin dung .

Gemäss Flg. 1 und 2 besteht der als Ganzes mit 1 bezeichnete Wärmeübertrager im wesentlichen aus je zwei Rohrwindungen 2 und 3 und vier Platten 4,5,6,7, die etwa rechtwinklig zueinander stehen und im Zentrum des Wärmeübertragers miteinander verschwelest sind.

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Die Rohrwindungen 2 und 3 haben unterschiedlich grossen Radius. Den Radien und den Windungsabstanden entsprechend sind die vier Platten 4,5,6,7 mit Löchern versehen, die einen etwas grösseren Durchmesser aufweisen als der Aussendurchmesser der Rohre.

Zum Fixieren der Rohrwindungen 2 in der Platte 4 sind Keile 9 vorgesehen, die zwischen je zwei Windungen eingeschoben und mit der benachbarten Platte 4 verschweisst sind. Entsprechende und in gleicher Weise befestigte Keile 8 befinden sich zwischen jeweils zwei Rohrwindungen an der Platte 7. Desgleichen sind auch die Rohr-W windungen 2 in den Platten 5 und 6 fixiert sowie die Rohrwindungen 3 in allen vier Platten, was hier der UebersichtHenkelt halber nicht näher dargestellt ist.

Das in Flg. 3 gezeigte Mittel zum Fixieren der Rohre, von denen der Einfachheit halber nur zwei dargestellt sind, besteht aus einer die Platte 7 übergreifend en Gabel 40, die auf der Platte auf und ab beweglich 1st. Am oberen Ende der Gabel 40 ist eine Schraube 42 vorgesehen, mit der diese Bewegung durchgeführt werden kann. Wenn die Schraube 42 sich nur soweit im Muttergewinde befindet, dass sie nicht in den Innenraum der Gabel hineinragt, so dass die Platte den Raum der Gabel ganz ausfüllen kann, decken sich die in der Gabel und in der Platte befindlichen, die Rohre aufnehmenden Löcher. Durch Anziehen der Schraube 42 wird die Gabel 40 angehoben, wobei, wie Fig. 3 zeigt, die Rohre sich an die Wand der Löcher in der Gabel einerseits und des zugehörigen Loches in der Platte andererseits anlegen, so dass auf diese Weise die Rohre gegeneinander fixiert sind. Das in Fig. 3 gezeigte Mittel wird an Jeder Platte vorgesehen. Beim Einschrauben der Rohre in die Platten werden die

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Rohre gleichzeitig in die Gabeln eingeschraubt.

Es ist auch möglich, die Gabel so auszubilden, dass sie mehrere radial nebeneinander liegende Windungen erfassen und fixieren kann, so dass nicht fUr jede axiale Lochreihe eine Gabel vorgesehen werden muss.

Die Fig. 4 zeigt die Fixierungsmöglichkeit durch axiales Verändern der gegenseitigen Lage der Platten. In einem die Platten 4 und 6 verbindenden Steg 10 ist eine Schraube 11 vorgesehen, die nach dem Einbringen der Rohrwindungen angezogen wird und dabei die Platten 4 * und 6 einerseits gegenüber den Platten 5 und 7 andererseits axial verschiebt, wobei dann die Rohre in den Löchern fixiert werden.

Gemäss Fig. 5 besteht das Mittel zum Fixieren der Rohrwindungen in den Platten aus einem Stab 15, der Über seine Länge auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit Ausnehmungen 16 versehen ist, die dem Radius der Rohre angepasst sind und deren Abstand a dem Windungsabstand der Rohre entspricht. Der Abstand b zwischen den Ausnehmungen 16 ist grosser als der radiale Abstand c zwischen den Rohrwindungen 2 und 3. Das Fixieren der Rohrwindungen geschieht dadurch, dass der Stab 15 zwischen den Windungen 2 und 3 zunächst so eingeschoben wird, dass er rechtwinklig zu der in Fig. 6 gezeichneten Stellung steht. Wenn der Stab 15 sich auf der richtigen Höhe befindet, wird er um seine Längsachse um 90 ° gedreht, so dass die Ausnehmungen 16 sich an die Rohrwindungen 2 und 3 anlegen. Dabei werden diese Windungen in radialer Richtung elastisch verspannt, weil der Abstand b grosser ist als der Abstand c, so dass die Rohrwindungen 2 und 3 in den Platten 6 und 7 fest an die Lochwand ge-

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drückt werden. Zur Sicherung des Stabes 15 in der in Fig· 6 gezeichneten Lage wird an diesen ein Querstab 17 angeschweisst, der mit den Platten 6 und 7 an der Stelle verschweisst ist, an der diese Platten zusammentreffen.

Bei dem Herstellungsverfahren des Wärmeübertragers gemäss Fig. 7 wird das gerade Rohr beim Herstellen der Rohrwindungen in die Platten 4,5,6,7 eingebracht. Das Winden des Rohres geschieht durch ein System von drei Walzen 20, zwischen denen das in Richtung des Pfeiles 21 zugeführte gerade Rohr 22 durchläuft. Gemäss Fig. 7 wird das Rohr 22 zu einer Schraubenwendel konstanten Durchmessers und konstanten Windungsabstandes verformt. Wenn die innerste Lochreihe der vier Platten gefüllt ist, wird die nächste Lochreihe auf die gleiche Art durch ein zweites Rohr gefüllt, wobei dann entsprechend dem anderen Krümmungsradius der Abstand der Walzen 20 verstellt wird.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Verfahren werden die Rohrwindungen ebenfalls in einem Arbeitsgang mit dem Einbringen in die Platten erzeugt. Hier haben die Rohrwindungen jedoch Spiralform. Das in Richtung des Pfeiles 24 zugeführte gerade Rohr 25 durchläuft zunächst ein Walzensystem 26, das dem Rohr 25 eine solche Krümmung gibt, dass es die drei Platten 4,5,6, durchdringt. In Bewegungsrichtung der Rohrwindung hinter der Platte 6 ist ein zweites Walzensystem 27 angeordnet, das dem gewundenen Rohr eine weitere Krümmung erteilt, die so bemessen ist, dass der Rohranfang die Platten 7, 4 und 5 durchdringt. Hinter der Platte 5 ist ein drit-' tes Walzensystem 28 vorgesehen, das dem Rohr nochmals eine neue Krümmung gibt. Auf diese Welse können Wärmeübertrager alt spiral-

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förmigen Rohrwindungen hergestellt werden, die entweder in einer zur Zeichenebene parallelen Ebene verlaufen oder auch auf einer Kegelfläche liegen.

Während die Rohrbündel der Wärmeübertrager nach den Fig. 1, 2 und 7 hauptsächlich von einem Wärmetransportmittel in axialer Richtung umströmt werden, v^rden die Rohrbündel der Wärmeübertrager gemäss Flg. 8 im wesentlichen radial durchströmt.

Bei dem Wärmeübertrager nach Flg. 7 1st überdies gezeigt, dass die Platten an einem zylindrischen Verdrängungskörper 30 befestigt sind. i

Es ist auch Bögllch, die Rohre in den Platten durch Schwelssen zu fixieren, wozu gegebenenfalls schon Heftschwelssungen genügen*

Während in den beschriebenen Wärmeübertragern jeweils vier Platten über den Umfang verteilt angeordnet sind, ist es auch möglich, erfindungsgemässe Wärmeübertrager mit nur drei oder auch mehr als vier Platten herzustellen, je nach Grosse der Wärmeübertrager. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, die Platten ungleichmässig über den Umfang verteilt anzuordnen.

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmeübertrager mit einem Rohrbündel, das aus mindestens einem schraubenförmig oder spiralförmig gewundenen Rohr besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen in mindestens drei über den Umfang verteilten Platten, die sich in etwa radial-axialen Ebenen des Rohrbündels erstrecken, gehaltert sind.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten an einem zentralen zylindrischen Körper befestigt sind.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen nach dem Einbringen in die Platten durch Verändern der relativen Lage einer Platte gegenüber einer anderen elastisch fixiert sind.

4. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen dadurch fixiert sind, dass die Winkellage der Platten zueinander verändert wird.

5. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen dadurch fixiert sind, dass die axiale Lage der Platten gegeneinander verändert wird.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen nach dem Einbringen in die Platten durch Verändern der relativen Lage der Rohrwindungen zueinander elastisch fixiert sind.

7. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen dadurch fixiert sind, dass zwi-

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sehen radial benachbarten Rohrwindungen ein sich in axialer Richtung erstreckender, diese Rohrwindungen verspannender Stab angebracht ist.

8. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab mit den Rohrwindungen zusammenpassende Ausnehmungen aufweist.

9. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwindungen nach dem Einbringen in die Platten durch Anbringen zusätzlicher Mittel an den Platten fixiert sind.

10. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel durch Keile gebildet sind, die zwischen jeweils zwei Windungen eingeschoben und mit der benachbarten Platte fest verbunden werden.

11. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Keil und Platte aus einer (Heft-) Schweissung besteht.

12. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Rohrbündel durch schraubenförmiges Winden mindestens eines Rohres hergestellt wird und dass dann die Rohre des Bündels in die Platten eingeschraubt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der Rohrwindungen und das Einbringen der Rohrwindungen in die Platten in einem Arbeitsgang erfolgen.

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