DE1501688C - Rohrbündel Wärmetauscher mit einer ringförmigen Kopfkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Wärmetauscher mit einem Mantel, der an einem Ende mit einer ringförmigen Kopfkammer versehen ist, welche aus zwei Ringabschnitten gebildet ist und mit einem sich von der Kopfkammer in den Mantelraum erstreckenden Rohrbündel, das durch mehrere Leitbleche hindurchragt.

Bei Wärmetauschern mit üblichen haubenartigen Kopfkammern hat es sich als nachteilig erwiesen, daß bei hohen Drücken des durch die Kopfkammer strömenden 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.

Um diesem Mangel zu begegnen, wurden bereits Wärmetauscher mit ringförmigen Kopfkammern bekannt, wobei sowohl eckige als auch- kreisförmige Querschnitte verwendet wurden. Aus fertigungstechnischen Gründen wurden diese Kopfkammern in zwei Ringabschnilte aufgeteilt, die mittels Bolzen und Flanschen miteinander verbunden wurden. Daher konnte bei Verwendung einer Hochdruckilüssigkeit in der Kopfkammer der Durchmesser des inneren Flansches nicht unter ein gewisses Maß verkleinert 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 einer maximalen Anzahl von Rohren aufweisen muß. Es ist also erstrebenswert, bei Beibehaltung eines großen Rohrbefestigungsbereiches auf der Kopfkammer den inneren Durchmesser des Ringwulstes oder Ringes klein zu halten.

Ausgehend vom eingangs angeführten bekannten Wärmetauscher mit geteilter ringförmiger Kopfkammer liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszubilden, daß ein kleiner innerer Ringdurchmesser bei guter Ausführbarkeit einer Schweißverbindung zwischen den beiden Ringabschnitten ermöglicht wird.

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 Weise als Schweißverbindung ausgeführt ist.

Durch eine derartige Ausbildung und Verschweißung der beiden Ringabschnitte wird eine stabile Kopfkammer geschaffen, bei der es möglich ist, unter Beibehaltung eines großen Rohrbefestigungsbereiches auf der Kopfkammer deren inneren Ringdurchmesser 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 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 Drüken von mehr als 210 kg/cm² hindurchzuführen, ist die hohe Belastbarkeit der Kopfkammer sehr bedeutungsvoll. Iki den genannten großen Durchsätzen kann der Ringraum der Kopfkammer eine so große lichte Weite haben, daß er zur Durchführung von Instandsetzungsarbeiten od. dgl. zugänglich ist.

In Ausgestaltung der Erfindung kann -der eine Ringabschnitt der Kopfkammer zwei außen angeformte Flächen aufweisen, deren eine eben und deren andere konisch gestaltet ist, wobei die Rohre mit diesen Flächen verbundene U-Rohre sind, deren einer Schenkel derart gebogen ist, daß nach Verbindung des Rohres mit dem einen Ringabschnitt der

ίο abgebogene Teil dieses Schenkels im wesentlichen 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 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 entsprechenden Bohrungen in dem einen Ringabschnitt in an sich bekannter Weise die Dreieckteilung gewählt ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 bis 4 zeigen Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kopfkammer.

Der in den Fig. L und 2 dargestellte Wärmetauscher besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Mantel 10, der an einem Ende wie üblich durch einen gewölbten Boden verschlossen und am anderen Ende mit einer Kopfkammer 1 versehen ist, von der sich Rohrbündel 2 in den Mantelraum erstrecken. Der Wärmetauscher ist stehend angeordnet, wobei die Kopfkammer 1 sich am unteren Ende befindet.

Die Kopfkammer 1, die im wesentlichen als Ringwulst mit einem Ringraum 28 ausgebildet ist, besteht aus zwei Ringabschnitten la und Xb, deren aneinander angrenzende Ringflächen 5,6 so angeordnet sind, daß sie zusammen mit der Mittellinie des Ringraumes 28 auf einer gedachten kegelstumpfförmigen Fläche liegen, wobei die Verbindung der Ringabschnitte als Schweißverbindung ausgeführt ist.

Der Abschnitt la der Kopfkammer I 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.

Beide Flächen sind entsprechend der Anordnung der Rohre 2 durchbohrt und mit nicht dargestellten Stutzen oder Ansätzen versehen, mit denen die Rohre verschweißt werden.

Die Rohre 2 des Wärmetauschers sind U-förmig gestaltet. Dabei ist der eine Schenkel 40 an seinem freien Ende 41 derart nach innen gebogen, daß bei Befestigung am oberen Abschnitt la der Kopfkammer dieses Ende 41 zur konischen Fläche 4 senkrecht steht.

Der untere Abschnitt 1 ft 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 Überprüfung und Reparatur den Zugang ermöglichen. Der Ringraum 28 der Kopfkammer 1 wird durch ein ringförmiges Trennblech 9 in zwei Kainmerabschnitte 36,37 unterteilt. Der Abschnitt 36 ist mit der Ein-

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.

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. m

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.

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.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit einem Mantel, der an einem Ende mit einer ringförmigen Kopfkammer versehen ist, welche aus zwei Ringabschnitten gebildet ist, und mit einem sich von der Kopfkammer in den Mantelraum erstreckenden Rohrbündel, das durch mehrere Leitbleche hindurchragt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden aneinander angrenzenden Ringflächen (5, 6), an denen die Ringabschnitte (la, Ib) miteinander verbunden sind, so angeordnet sind, daß sie zusammen mit der Mittellinie des Ringraumes (28) auf einer gedachten kegelstumpfförmigen Fläche liegen, wobei die Verbindung der Ringabschnitte in an sich bekannter Weise als Schweißverbindung ausgeführt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 zur Temperaturbeeinflussung einer durch die Rohre geführten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Ringabschnitt (1 α) der Aufnahme der Rohre (2) dient, während der andere Ringabschnitt (1 b) mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (7,8) für die Flüssigkeit versehen ist, und im Ringraum (28) Trennbleche (9) zwischen Einlaß (38) zu den Rohren (2) und Auslaß (39) von den Rohren (2) angebracht sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ringabschnitt (la) der Kopfkammer (1) zwei außen angeformte Flächen aufweist, deren eine eben (3) und deren andere konisch (4) gestaltet ist, und daß die Rohre (2) mit diesen Flächen (3, 4) verbundene U-Rohre sind, deren einer Schenkel (40) derart gebogen ist, daß nach Verbindung des Rohres mit dem einen Ringabschnitt (la) das abgebogene Ende (41) dieses Schenkels im wesentlichen senkrecht auf der konischen Kopfkammerfläche steht (Fig. 1, 2).

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ringabschnitt (la) der Kopfkammer (1) mit einer einzigen ebenen Fläche (32) ausgestattet ist, von der die U-förmigen Rohre (2) senkrecht abgehen, wobei für die entsprechenden Bohrungen in dem einen Ringabschnitt (la) in an sich bekannter Weise die Dreieckteilung gewählt ist (Fig. 3, 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen