DE1551451C

DE1551451C - Annular tubular heat exchanger, especially for gas turbines

Info

Publication number: DE1551451C
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing 7140 Ludwigsburg Rosam Josef 7000 Stuttgart-Bad Cannstatt Tiefenbacher
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Publication date: 1972-01-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen Wärmetauscher, insbesondere für Gasturbinen, der aus in mehreren Lagen zylindermantelartig angeordneten und mit ihren Enden in Flanschen od. dgl. geführten Rohren besteht, die von einem Medium axial durchströmt werden, während das andere am Wärmeaustausch beteiligte Medium radial vom Zentrum aus die Rohre umströmt.The invention relates to an annular heat exchanger, in particular for gas turbines, the from arranged in several layers like a cylinder jacket and with their ends in flanges or the like There are pipes through which one medium flows axially, while the other is on the heat exchange involved medium flows around the pipes radially from the center.

Derartige bekannte Wärmetauscher weisen zwei als Lochplatten ausgebildete Böden auf, in welche die Rohre eingesteckt und meist verlötet sind. Insbesondere bei Wärmetauschern für Gasturbinen werden eine sehr große Anzahl Rohre mit sehr kleinem Durchmesser benötigt. Dadurch wird einerseits die Herstellung der Lochplatten und andererseits die Befestigung der Rohre in diesen sehr kompliziert und teuer.Such known heat exchangers have two floors designed as perforated plates into which the Pipes are inserted and mostly soldered. In particular in the case of heat exchangers for gas turbines, a very large number of tubes with a very small diameter are required. This on the one hand the production the perforated plates and on the other hand the fastening of the pipes in these very complicated and expensive.

Daneben sind auch schon Röhrenwärmetauscher mit einem Bündel von Flachrohren bekannt (französische Patentschrift 1 252 482), bei denen die Rohrenden nebeneinander zwischen eingelegten Streifen angeordnet sind. Hierdurch wird zwar die aufwendige Herstellung der zum axialen Abschluß des Rohrbündels dienenden Böden als Lochplatten vermieden. Bei Anwendung dieser bekannten Bauweise für ringförmige Rohrbündel wären jedoch zahlreiche Einlegestreifen nötig, die entweder jeweils mit verschiedener Krümmung gebogen oder jeweils gerade und mit voneinander verschiedenen Längen und verschiedener Abschrägung ihrer Enden hergestellt werden müßten, was ebenfalls aufwendig ist.In addition, tubular heat exchangers with a bundle of flat tubes are also known (French Patent specification 1 252 482), in which the pipe ends side by side between inserted strips are arranged. Although this eliminates the complex production of the axial closure of the tube bundle Avoided serving floors as perforated plates. When using this known design for ring-shaped However, tube bundles would require numerous insert strips, each with a different one Curvature bent or straight and with different lengths and different from each other Bevel their ends would have to be produced, which is also expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die bekannten Wärmetauscher der eingangs genannten Art eine andere Befestigung der Rohrenden zu finden, die sich durch eine wenig aufwendige Herstellung auszeichnet.The invention is based on the object for the known heat exchangers of the type mentioned at the beginning Kind of finding a different fastening of the pipe ends, which is achieved by a less complex production excels.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zum Bilden der dichten Befestigung der Rohrenden diese trapezförmig abgeplattet und nebeneinander zwischen spiralförmig auf die Böden aufgewickelten Streifen angeordnet sind.The object is achieved in that, in order to form the tight fastening of the pipe ends, they are trapezoidal flattened and arranged next to each other between strips wound onto the bottoms in a spiral shape are.

Hierdurch läßt sich auch für Wärmetauscher mit einer sehr großen Anzahl von Rohren von beliebig kleinem Durchmesser auf einfache Weise die Befestigung der Rohrenden herstellen.As a result, any number of tubes can also be used for heat exchangers with a very large number of tubes make the attachment of the pipe ends in a simple manner.

Um dem Wärmetauscher eine ausreichende Festigkeit zu verleihen, kann vorteilhaft vorgesehen werden, daß die Anfänge der Streifen durch Schweißen, vorzugsweise durch Punktschweißen, mit den Böden verbunden sind und die Streifen unter leichter Spannung aufgewickelt sind. Damit ein einwandfreies Anliegen der Streifen auf den Böden und damit der Rohre auf den Streifen ermöglicht wird, kann der Umfang der Böden spiralförmig vorgedreht sein. Um eine einwandfreie Montage zu gewährleisten, kann bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise vorgesehen werden, daß in bestimmten Abständen immer ein Rohr mit dem darunter und/oder darüber verlaufenden Streifen durch Schweißen, vorzugsweise durch Punktschweißen, verbunden wird.In order to give the heat exchanger sufficient strength, it can advantageously be provided that the beginnings of the strips are connected to the floors by welding, preferably by spot welding and the strips are wound under slight tension. That’s an impeccable concern the strip on the floors and thus the pipes on the strip is allowed, the scope of the Bottoms must be turned in a spiral. In order to ensure proper assembly, this Embodiment expediently be provided that always a at certain intervals Tube with the strip running below and / or above it by welding, preferably through Spot welding, is connected.

Eine besonders wenig aufwendige Ausführungsform erhält man, wenn alle Rohrenden mit gleichem Querschnitt entsprechend dem mittleren Durchmesser des Rohrbündels ausgebildet sind. Die durch die Abweichung von der theoretischen Form gegen den inneren und äußeren Durchmesser des Rohrbündels entstehenden Spalte sind dann so gering, daß sie ohne weiteres beim Verlöten durch das Lot ausgefüllt werden. Nach dem Einlegen des letzten Rohres kann dieses vorteilhaft mit dem darunter- und darüberliegenden Streifen durch Schweißen, vorzugsweise durch Punktschweißen, verbunden sein.A particularly inexpensive embodiment is obtained when all pipe ends are made with the same Cross-section are formed according to the mean diameter of the tube bundle. The by the deviation from the theoretical shape against the inner and outer diameter of the tube bundle Gaps are then so small that they are easily filled by the solder when soldering will. After inserting the last pipe, this can advantageously be combined with the one below and above Strips can be connected by welding, preferably by spot welding.

Als Abschluß kann zusätzlich in einer anderen Ausführungsform auf die äußersten Windungen der Streifen je ein äußerer Bodenteil aufgesetzt sein. Zweckmäßigerweise ist dieser äußere Bodenteil mit einer spiralförmigen Ausdrehung versehen. Um den äußeren Bodenteil fest mit den Streifen und denAs a conclusion, in another embodiment, the outermost turns of the An outer base part should be placed on each strip. Appropriately, this outer bottom part is with provided with a spiral recess. To the outer bottom part firmly with the strips and the

ίο Rohren zu verbinden, kann zwischen dem äußersten Rohr und der Stufe der spiralförmigen Ausdrehung des äußeren Bodenteils ein konisches Füllstück eingeschlagen sein. Das Rohrbündel besitzt dann eine ausreichende Festigkeit, um als Ganzes dem Lötofen zugeführt werden zu können.ίο pipes to connect can between the extreme Tube and the step of the spiral recess of the outer bottom part hammered in a conical filler piece being. The tube bundle then has sufficient strength to allow the soldering furnace as a whole to be able to be supplied.

Die Erfindung ist in einer Ausführungsform in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigtThe invention is shown in one embodiment in the drawing, for example. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Rohrbündel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers undF i g. 1 shows a longitudinal section through the tube bundle of the heat exchanger according to the invention and

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Rohrbündel nach Fig. 1.F i g. 2 shows a cross section through the tube bundle according to FIG. 1.

Das Rohrbündel weist zwei spiralförmig vorgedrehte Böden 1 auf, an denen die Rohre 2 zylindermantelartig befestigt sind. Hierzu sind auf den Umfang der beiden Böden 1 Streifen 3 aufgewickelt, zwischen welche die an ihren Enden trapezförmig abgeplatteten, an sich runden Rohre 2 eingelegt sind. Die Streifen 3 sind mit ihrem Anfang auf den Böden 1 durch Punktschweißen befestigt, so daß während der Montage der Rohre 2 eine Zugspannung in die Streifen 3 aufgebracht werden kann. Alle Rohre 2 sind an ihren Enden in gleicher Weise trapezförmig abgeplattet. Die Bemessung der Trapezform erfolgt dabei nach der mittleren Lage der Rohre 2. Hierbei ergeben sich durch die Abweichungen von der durch die verschiedenen Bündeldurchmesser bedingten theoretischen Form der äußeren und der inneren Lage der Rohre 2 geringe Spalte zwischen den einzelnen Rohren, die jedoch ohne weiteres bei dem Verlöten durch das Lot ausgefüllt werden.The tube bundle has two spirally pre-turned bases 1, on which the tubes 2 are shaped like a cylinder jacket are attached. For this purpose, 1 strips 3 are wound on the circumference of the two floors, between which the round tubes 2, which are flattened in a trapezoidal shape at their ends, are inserted. The start of the strips 3 is on the bottoms 1 attached by spot welding so that during the assembly of the tubes 2 a tensile stress in the strips 3 can be applied. All tubes 2 are flattened trapezoidally at their ends in the same way. The dimensioning of the trapezoidal shape is based on the middle position of the pipes 2. This results in due to the deviations from the theoretical due to the different bundle diameters Shape of the outer and the inner layer of the tubes 2 small gaps between the individual Pipes, which, however, are easily filled by the solder during the soldering process.

Während der Montage ist es vorteilhaft, damit immer gleich ein stabiles Gebilde entsteht, in bestimmten Abständen einzelne Rohre 2 durch Punkschweißen mit den Streifen 3 zu verbinden. Nachdem das letzte Rohr 4 eingelegt ist, wird dieses durch Punktschweißen mit den darüber und darunter verlaufenden Streifen 3 verbunden, so daß die Lage der Rohre 2 und der Streifen 3 zueinander fixiert ist. Danach wird an jedem Bündelende ein mit einer spiralförmigen Ausdrehung versehenes äußeres Bodenteil 5 aufgesetzt. Durch das Einschlagen eines konischen Füllstückes 6 zwischen dem äußersten Rohr 4 und der Stufe der spiralförmigen Ausdrehung des äußeren Bodenteils 5 erhält das Rohrbündel eine ausreichende Festigkeit, um als Ganzes in einen Lötofen eingebracht werden zu können, in welchem die Rohre 2, die Streifen 3 und Boden 1 und äußeres Bodenteil 5 miteinander verlötet werden.During assembly, it is advantageous to always create a stable structure, in certain areas Connect individual pipes 2 with the strips 3 by spot welding. After the last tube 4 is inserted, this is done by spot welding with the above and below Strip 3 connected so that the position of the tubes 2 and the strip 3 is fixed to one another. After that At each end of the bundle, an outer base part 5 provided with a spiral recess put on. By knocking in a conical filler piece 6 between the outermost tube 4 and the stage of the spiral turning of the outer bottom part 5, the tube bundle receives a sufficient Strength in order to be able to be introduced as a whole into a soldering furnace in which the tubes 2, the strips 3 and bottom 1 and outer bottom part 5 are soldered together.

Claims

Patent claims:

1. Tubular heat exchanger with an annular tube bundle, the tubes of which are arranged in several layers like a cylinder jacket, their ends are tightly attached to the floors and a first fluid flows axially through them, while the second fluid involved in the heat exchange leads radially through the bundle across the tubes c _e «T characterized by the fact that" zum BU-

the tight fastening of the pipe ends, these flattened trapezoidal and next to each other between Spirally wound strips (3) are arranged on the bottoms (1).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the beginnings of the strips (3) are connected to the bases (1) by welding and the strips are wound up under slight tension are.

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the scope the bottoms (1) is pre-twisted in a spiral.

4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that in certain Always a tube (2) with the strip (3) below and / or above it. connected by welding.

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that all ends of the tubes (2) with the same cross-section corresponding to the mean diameter of the tube bundle are trained.

6. Heat exchanger according to claims 1 to 5, characterized in that the outermost Tube (4) is connected to the underlying and overlying strip (3) by welding.

7. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that on the outermost turns each strip has an outer base part (5) placed on it.

8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the outer bottom part (5) with a spiral recess is provided.

9. Heat exchanger according to claims 7 and 8, characterized in that between the outer tube (4) and the step of the spiral recess of the outer bottom part (5) a conical filler piece (6) is knocked in.

1 sheet of drawings