DE1501688B1 - Tube bundle heat exchanger with an annular head chamber - Google Patents
Tube bundle heat exchanger with an annular head chamberInfo
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Description
bei hohen Drücken des durch die Kopfkammer strö- io abgebogene Teil dieses Schenkels im wesentlichenat high pressures that part of this leg which is bent in a flow through the head chamber essentially
menden Mediums die Kopfkammerwandungen sehr stark ausgebildet werden müssen, um den in der Kammer auftretenden hohen Belastungen standhalten zu können. Hierdurch wird ein sehr teurer und viel Platz beanspruchender Aufbau verursacht.Menden medium, the head chamber walls must be very strong to the in the Chamber to be able to withstand high loads. This makes a very expensive and a lot Space-consuming construction caused.
Um diesem Mangel zu begegnen, wurden bereits Wärmetauscher mit ringförmigen Kopfkammern bekannt, wobei sowohl eckige als auch kreisförmige Querschnitte verwendet wurden. Aus fertigungs-To counter this deficiency, heat exchangers with ring-shaped head chambers have already been known, both angular and circular cross-sections were used. From manufacturing
gewählt ist.is chosen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown schematically.
F i g. 1 bis 4 zeigen Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kopfkammer. F i g. 1 to 4 show sections through different embodiments of the head chamber according to the invention.
Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Wärmetauscher besteht im wesentlichen aus einem zylin-The in the F i g. 1 and 2 shown heat exchanger consists essentially of a cylindrical
senkrecht auf der konischen Kopfkammerseite steht. Infolge der einfachen Form der Rohre sind sowohl
die Montage des Wärmetauschers als auch seine Instandhaltung verhältnismäßig einfach und schnell
15 zu bewerkstelligen. Das gleiche gilt auch für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, gemäß der der
eine Ringabschnitt der Kopfkammer mit einer einzigen ebenen Fläche ausgestattet ist, von der die
U-förmigen Rohre senkrecht abgehen, wobei für die technischen Gründen wurden diese Kopfkammern in 20 entsprechenden Bohrungen in dem einen Ringabzwei
Ringabschnitte aufgeteilt, die mittels Bolzen und schnitt in an sich bekannter Weise die Dreieckteilung
Flanschen miteinander verbunden wurden. Daher
konnte bei Verwendung einer Hochdruckflüssigkeit
in der Kopfkammer der Durchmesser des inneren
Flansches nicht unter ein gewisses Maß verkleinert 25
werden, wenn den Druckbelastungen zuverlässig
widerstanden werden sollte. Dies ist ein erheblicher
Mangel der bekannten Anordnungen, weil die ringförmige Kopfkammer gedrängte radiale Abmessungen
bei gleichzeitiger Möglichkeit zur Aufnahme 30 drischen Mantel 10, der an einem Ende wie üblich
einer maximalen Anzahl von Rohren aufweisen muß. durch einen gewölbten Boden verschlossen und am
Es ist also erstrebenswert, bei Beibehaltung eines anderen Ende mit einer Kopfkammer 1 versehen ist,is perpendicular to the conical head chamber side. As a result of the simple shape of the tubes, both the assembly of the heat exchanger and its maintenance can be carried out relatively easily and quickly. The same also applies to a further embodiment of the invention, according to which the one ring section of the head chamber is equipped with a single flat surface from which the U-shaped tubes extend vertically, for technical reasons these head chambers were in 20 corresponding holes in the a ring divided into two ring sections, which were connected to one another by means of bolts and cut the triangular division flanges in a manner known per se. Therefore
could when using a high pressure fluid
in the head chamber the diameter of the inner one
Flange not reduced below a certain amount 25
be reliable when the pressure loads
should be resisted. This is a significant one
Deficiency of the known arrangements, because the annular head chamber compact radial dimensions with the simultaneous possibility of receiving 30 threshing jacket 10, which must have a maximum number of tubes at one end as usual. closed by a curved bottom and at the end it is therefore desirable, while maintaining a different end, to be provided with a head chamber 1,
von der sich Rohrbündel 2 in den Mantelraum erstrecken. Der Wärmetauscher ist stehend angeordnet, wobei die Kopfkammer 1 sich am unteren Ende befindet.from which the tube bundle 2 extend into the shell space. The heat exchanger is arranged upright, the head chamber 1 being at the lower end.
Die Kopfkammer 1, die im wesentlichen als Ringwulst mit einem Ringraum 28 ausgebildet ist, besteht aus zwei Ringabschnitten 1 α und 1 b, deren anein-The head chamber 1, which is essentially designed as an annular bead with an annular space 28, consists of two ring sections 1 α and 1 b,
durchmesser bei guter Ausführbarkeit einer Schweiß- 40 ander angrenzende Ringflächen 5, 6 so angeordnet Verbindung zwischen den beiden Ringabschnitten sind, daß sie zusammen mit der Mittellinie des Ringermöglicht wird.diameter with good feasibility of a weld 40 adjacent ring surfaces 5, 6 arranged in this way Connection between the two ring sections are made possible together with the center line of the ring will.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden aneinander angrenzenden
Ringflächen, an denen die Ringabschnitte miteinander verbunden sind, so angeordnet sind, daß sie
zusammen mit der Mittellinie des Ringraumes auf einer gedachten kegelstumpfförmigen Fläche liegen,
wobei die Verbindung der Ringabschnitte in an sich bekannter
führt ist.The object is achieved according to the invention in that the two adjacent ring surfaces, on which the ring sections are connected to one another, are arranged so that they lie together with the center line of the ring space on an imaginary frustoconical surface, the connection of the ring sections in on better known
leads is.
großen Rohrbefestigungsbereiches auf der Kopfkammer den inneren Durchmesser des Ringwulstes oder Ringes klein zu halten.large pipe fastening area on the head chamber, the inner diameter of the annular bead or to keep the ring small.
Ausgehend vom eingangs angeführten bekannten Wärmetauscher mit geteilter ringförmiger Kopfkammer liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszubilden, daß ein kleiner innerer Ringraumes 28 auf einer gedachten kegelstumpfförmigen Fläche liegen, wobei die Verbindung der Ringabschnitte als Schweißverbindung ausgeführt ist.Based on the known heat exchanger with a split annular head chamber mentioned at the beginning The invention is based on the object of designing it so that a small inner annular space 28 lie on an imaginary frustoconical surface, the connection of the ring sections is designed as a welded connection.
Der Abschnitt 1 α der Kopfkammer 1 ist außen so bearbeitet, daß zwei Flächen gebildet werden, und zwar eine ebene Fläche 3, die zur Achse des Ringraumes im wesentlichen senkrecht steht und eine konische Fläche 4, die zu der Achse schräg verläuft.The section 1 α of the head chamber 1 is machined on the outside so that two surfaces are formed, namely a flat surface 3 which is essentially perpendicular to the axis of the annular space and a conical surface 4 which is inclined to the axis.
Weise als Schweißverbindung ausge- 50 Beide Flächen sind entsprechend der Anordnung der50 Both surfaces are arranged according to the arrangement of the
Rohre 2 durchbohrt und mit nicht dargestelltenPipes 2 pierced and with not shown
Durch eine derartige Ausbildung und Verschwel- Stutzen oder Ansätzen versehen, mit denen die Rohre ßung der beiden Ringabschnitte wird eine stabile verschweißt werden.Provided by such a training and Verschwel- stubs or approaches with which the pipes The two ring sections will be welded together in a stable manner.
Kopfkammer geschaffen, bei der es möglich ist, unter Die Rohre 2 des Wärmetauschers sind U-förmigHead chamber created, in which it is possible under The tubes 2 of the heat exchanger are U-shaped
Beibehaltung eines großen Rohrbefestigungsbereiches 55 gestaltet. Dabei ist der eine Schenkel 40 an seinem
auf der Kopfkammer deren inneren Ringdurchmesser freien Ende 41 derart nach innen gebogen, daß bei
klein zu halten. Flansche zur Verbindung der Ringabschnitte können entfallen, wodurch sich einmal der
Vorteil einer herstellungsmäßigen Vereinfachung und
zum anderen eine Erhöhung der Belastungsfähigkeit 6°
der Kopfkammer erreichen läßt. Da der Wärmetauscher insbesondere in Kraftanlagen eingesetzt
werden soll, in denen es erforderlich ist, je Stunde
mehrere Tausend Tonnen Speisewasser unter Drü-Maintaining a large pipe attachment area 55 designed. In this case, one leg 40 is bent inward at its end 41 free from the inner ring diameter of the head chamber in such a way that it can be kept small. Flanges for connecting the ring sections can be omitted, which means that the
Advantage of a manufacturing simplification and
on the other hand, an increase in the load capacity 6 °
the head chamber can be reached. As the heat exchanger is used in particular in power plants
in which it is necessary, per hour
several thousand tons of feed water under pressure
ken von mehr als 210 kg/cm2 hindurchzuführen, ist 65 prüfung und Reparatur den Zugang ermöglichen, die hohe Belastbarkeit der Kopfkammer sehr bedeu- Der Ringraum 28 der Kopfkammer 1 wird durch ein tungsvoll. Bei den genannten großen Durchsätzen ringförmiges Trennblech 9 in zwei Kammerabschnitte kann der Ringraum der Kopfkammer eine so große 36, 37 unterteilt. Der Abschnitt 36 ist mit der EinTo pass through ken of more than 210 kg / cm 2 is 65 check and repair enable access, the high load-bearing capacity of the head chamber is very important. With the aforementioned large throughputs, the annular partition plate 9 into two chamber sections, the annular space of the head chamber can subdivide such a large 36, 37. The section 36 is with the a
Befestigung am oberen Abschnitt la der Kopfkammer dieses Ende 41 zur konischen Fläche 4 senkrecht steht.Attachment to the upper section la of the head chamber, this end 41 is perpendicular to the conical surface 4.
Der untere Abschnitt 1 b der Kopfkammer ist mit einer stutzenförmigen Einlaßöffnung 7 und einer stutzenförmigen Auslaßöffnung 8, sowie mit einem oder mehreren Mannlöchern 29 ausgestattet, die während der Herstellung oder für die spätere Über-The lower section 1 b of the head chamber is equipped with a nozzle-shaped inlet opening 7 and a nozzle-shaped outlet opening 8, as well as with one or more manholes 29, which are used during manufacture or for subsequent transfer.
laßöffnung 7 und dem Einlaß 38 in die Rohre verbunden, während der Abschnitt 37 mit der Auslaßöffnung 8 und dem Auslaß 39 aus den Rohren in Verbindung steht.Let opening 7 and the inlet 38 connected to the tubes, while the section 37 with the outlet opening 8 and the outlet 39 from the tubes in communication.
Die ringförmige Kopfkammer 1 ist insgesamt mit dem Mantel 10 des Wärmetauschers durch eine Umfangsschweißnaht 11 verbunden. Eine Deckelplatte 12 ist durch Schweißnähte 13 quer zur Mitte des Ringwulstes befestigt, so daß ein geschlossener Behälter gebildet wird.The annular head chamber 1 is connected as a whole to the jacket 10 of the heat exchanger by a circumferential weld seam 11 connected. A cover plate 12 is attached by welds 13 transversely to the center of the annular bead, so that a closed Container is formed.
Gemäß den F i g. 3 und 4 wird in Abänderung der erwähnten Ausführungsform der obere Ringabschnitt la der Ringkammer 1 so bearbeitet, daß nur eine einzige ebene Fläche 32 entsteht, von der übliche U-förmige Rohre senkrecht abgehen, so daß keine besonderen Biegungen für die Schenkel erforderlich sind. Zweckmäßig werden dabei die Rohre in Dreieckteilung angeordnet.According to FIGS. 3 and 4, in a modification of the embodiment mentioned, the upper ring section la of the annular chamber 1 is machined so that only a single flat surface 32 is created from which the usual U-shaped tubes extend vertically, so that no special bends are required for the legs. The pipes are expediently arranged in a triangular division.
Der Ringraum 28 dieser Kopfkammer ist mit einer Abflachung 33 ausgestattet, so daß dieser Teil des Ringraumes zur Fläche 32 der Kammer parallel ist, während der Rest des Ringraumes 28 Kreisform aufweist. The annular space 28 of this head chamber is equipped with a flat 33, so that this part of the Annular space is parallel to the surface 32 of the chamber, while the remainder of the annular space 28 has a circular shape.
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