DE1551480C - Doppelrohr-Wärmetauscher für hohe Drücke - Google Patents
Doppelrohr-Wärmetauscher für hohe DrückeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit zwischen zwei Rohrböden angeordneten Doppelrohren,
bei dem mindestens einer der Rohrböden aus zwei hintereinanderliegenden, mit den Rohrbohrungen
versehenen Platten besteht und hohem Innendruck widerstehen muß. Ein durch die Innenrohre
der Dopelrohre.; strömendes Fluid wird dabei durch ein ■ anderes über den Zwischenraum eines
Doppelbodens in den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr eingeleitetes Fluid gekühlt oder
erwärmt. .....■·
Bei den bekannten Wärmetauschern dieser Art (britische Patentschrift 568 804, deutsche Patentschrift
72491, deutsche Auslegeschrift 1134 397, österreichische Patentschrift 17 097) sind die Außenrohre
der Doppelrohre jeweils an der inneren und die Innenrohre an der äußeren Platte des Doppelbodens
befestigt.Ein in den.Doppelboden eingeleitetes Fluid hoh'en Druckes erfordert entweder sehr dicke Bodenplatten
oder zusätzlich Zuganker, die die beiden Platten miteinander verbinden (deutsche Patentschriften
1021391 und 137625). Auch Verbindungsrohre
zwischen einer äußeren Kopfkammer und einem zwischen den jeweils inneren Platten zweier Doppelböden
liegenden Mantelraum (deutsche Patentschriften 72 491 und 1 134 397) können als Zuganker
wirken. Daneben sind Wärmetauscher mit Doppelböden bekannt, die durch beide Böden durchgesteckte
einfache: Rohre aufweisen (deutsche Patentschriften 961 089 und 1 027 699). Der Zwischenraum zwischen
den beiden Rohrbodenplatten dient dabei als Kontrollraum zur Überprüfung der Dichtheit. Bekannt ist
auch schon (AD-Merkblatt B 5, Ausg. September 1954, S. 4 und 5),'daß durch Verschweißen beider
Rohrenden mit den Rohrböden diese versteift werden können. Bei der Anwendung dieser Maßnahme bei
Doppelrohr-Wärmetauschern treten jedoch gefährliche und nur schwierig auszugleichende Wärmespannungen
auf (deutsche Auslegeschrift 1 170 434), weil hier die beiden Platten eines Doppelbodens nicht über
einen im Zwischenraum des Doppelbodens verlaufenden Rohrteil miteinander über Schweißstellen verbunden
sind, sondern nur über die ganzen Längen beider Rohre mit dem Umweg über den jeweils anderen
Doppelboden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wärmetauschern der eingangs bezeichneten Art eine
Bauweise zu finden, durch die bei kleinem technischem Aufwand die Doppelböden dem hohen
Innendruck gewachsen sind.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs bezeichneten bekannten -Art von Wärmetauschern
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Platten des Doppelbodens über mindestens einen im Zwischenraum.der
beiden Platten verlaufenden Teil der Doppelrohre gegen den im Zwischenraum herrschenden
Überdruck kraftschlüssig über Schweißstellen miteinander verbunden sind.
Es wird dadurch erreicht, daß die Platten der Doppelböden dünn gehalten werden können, ohne
daß zusätzliche Zuganker zum Verspannen der Platten erforderlich sind, weil ein Teil der Doppelrohre
selbst als Zuganker wirkt.
Die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Platten wird bei einer bevorzugten Ausfiihriingsform der
Erfindung dadurch hergestellt, daß die Außenrohre der Doppelrohre mit der inneren Platte und im Bereich
der inneren Platte, Fluid durchlassend, mit den Innenrohren sowie die Innenrohre ihrerseits mjt der
äußeren Platte verbunden sind.
Die Verbindung der Innenrohre mit den Außenrohren erfolgt vorteilhafterweise über drei gleichmäßig
auf den Umfang verteilte Stege.
Die Stege können aus einem Teil konstanter Höhe und mindestens einem sich verjüngenden Ende bestehen,
um die Fertigung des Wärmetauschers dadurch zu erleichtern, daß das sich verjüngende Ende
Ίο des Steges wie ein Einfädler wirkt.
Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der inneren und äußeren Platte kann jedoch auch nur über
die Äußenrohre erfolgen, und zwar in der Weise, daß einige oder alle Außenrohre der Doppelrohre jeweils
J5 beide Platten durchdringen, jeweils der Ringspalt
zwischen Außenrohr und Innenrohr im Bereich der äußeren Platte verschlossen ist und zwischen der äußeren
und inneren Platte öflnungen in der Wand der
Außenrohre für den Durchtritt des zwischen äußerer und innerer Platte eingeleiteten Kühl- oder Heizfluids
in den Ringraum der Doppelrohre vorgesehen sind. Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen,
daß lediglich die Außenrohre den aus dem Betriebsdruck des Heiz- oder Kühlfliiids resultierenden Zug-,
spannungen unterworfen und entsprechend zu dimensionieren sind.
Bei dieser Ausführung der Erfindung hat die Verbindung der Innenrohre mit den Außenrohren lediglich
die Funktion, den Ringraum zwischen den Doppelrohren zu verschließen, und zwar kann dies dadurch
geschehen, daß das Ende des Innenrohres aufgeweitet und mit dem Außenrohr verschweißt ist, wobei
der Außendurchmesser des aufgeweiteten Teiles des Innenrohres ein geringeres Maß aufweist als der
Innendurchmesser des Außenrohres und dieser Spalt durch die Schweißnaht überbrückt ist.
Die Verbindung von Innenrohr und Außenrohr kann aber auch über eine aufgeschweißte Kappe erfolgen
oder über einen in den Ringraum einge-
schweißten Ring. .
Die Schweißverbindung zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr wird dabei vorteilhafterweise derart angeordnet, daß sie zwischen der inneren und
äußeren, jedoch näher der äußeren Platte liegt. Es wird dadurch unnötiger toter Raum zwischen Innenrohr
und Außenrohr vermieden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die die Platten des Doppelbodens kraftschlüssig verbindenden
Rohre eine höhere Festigkeit auf als die übrigen Rohre des Wärmetauschers.
Bei Wärmetauschern, die sehr heißen Medien ausgesetzt sind, eignet sich eine Ausführung der Erfindung,
bei der äußere und innere Platte am Rande mit einem gemeinsamen Flansch verbunden sind. Mit
dieser bei Spaltgaskühlern bevorzugten Ausführung können die auftretenden Wärmespannungen gut beherrscht
werden. Bei Spaltgaskühlern, die z. B. bei der Erzeugung der Olefine zum Einsatz kommen, hat
das eintretende Spaltgas eine Temperatur von über 750° C und wird durch siedendes Wasser von etwa
100 bis 150 At Druck gekühlt.
Bei eirier anderen Ausführungsform der Erfindung
"ist eine der Platten des Rohrbodens gekrümmt. Diese wird in der Regel die vom heißen Fluid, ζ. Β. vom
heißen Spaltgas angeströmte und die äußere Platte des anderen Rohrbodens sein. Eine derartige Form
begünstigt einmal das gleichmäßige Einströmen der Spaltgase in die Rohre, zum anderen das Abströmen
des gegebenenfalls verdampfenden, unter hohem Druck stehenden Kühlfiuids.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Abb. 1 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher,
bei dem die Innenrphrenden die Doppelbodenplatten verbinden,
A b b. 2 eine Einzelheit aus A b b. 1, A b b. 3 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher,
bei dem die Enden einzelner Außenrohre die Doppel- to boder platten verbinden,
A b b. 4 bis 9 Ausführungsformen der Verschweißung des Innenrohres mit dem Außenrohr.
Bei dem Wärmetauscher nach Abb.l ist die bevorzugte
kraftschlüssige Verbindung zwischen den Platten des Rohrbodens gewählt. Dieser Wärmetauscher
besteht im wesentlichen aus den beiden Rohrböden 1 mit einer inneren (11) und einer äußeren
(12) Platte, die an ihrem Rand an einem gemeinsamen Flansch 13 angeschweißt sind. Zwischen den
Rohrböden I sind Doppelrohre 2 aus je einem Innenrohr
21 und Außenrohr 22 angeordnet. Zwischen den Innenrohren 21 und Außenrohren 22 verbleibt ein
Ringraum 23, der vom Kühl- oder Heiziluid durchströmt
wird. Die Außenrohre 22 sind mit der inneren Platte 11, die Innenrohre 21 mit der äußeren Platte
12 dicht verschweißt und über Stege 24 miteinander kraftschlüssig verbunden.
Diese Verbindung ist vergrößert in A b b. 2 dargestellt. Die Stege 24 weisen einen Teil 241 konstanter
und ein Ende 242 abnehmender Höhe auf. Bei dieser Ausführung werden zunächst die Stege 24 in die
Außenrohre 22 eingeschweißt und die Innenrohre 21 von oben eingebracht, dabei dienen die Abschrägungen dem besseren Einfädeln.
A b b. 3 veranschaulicht eine andere Möglichkeit der kraftschlüssigen Verbindung der inneren (11) mit
der äußeren Platte 12 des Rohrbodens 1. Hierbei durchdringen einige der Außenrohre 22 auch die
äußere Platte 12 und sind sowohl mit dieser wie auch mit der inneren Platte dicht verschweißt. Der Ringraum
23 ist im Bereich der äußeren Platte durch Verschweißen des aufgeweiteten Innenrohres 21 mit dem
Außenrohr 22 dicht verschlossen. Ein Primärfluid, dessen Strömungsrichtung durch Pfeile 3 angegeben
ist, durchströmt die Innenrohre 21. Das Sekundärrluid,
dessen Strömungsrichtung durch Pfeile 4 gekennzeichnet sein soll, gelangt durch Öffnungen 25
vom Doppelboden 1 in den Ringraum 23 der Doppelrohre 2. 50 '
Einzelheiten der Verbindung des Innenrohres 21 mit dem Außenrohr 22 durch Aufweiten des Innenrohres
zeigen die A b b. 4, 5 und 6. Besonders vorteilhaft ist bei der Ausführung nach A b b. 6, bei der die
Schweißverbindung 28 zwischen der inneren (11) und der äußeren Platte 12 liegt, daß von der Strömung
nicht bestrichene tote Räume weitgehend vermieden werden. ,
Diesen Vorteil weist auch die Verbindungsart nach Abb. 7 auf, bei der das Innenrohr 21 mit dem
Außenrohr 22 über einen Ring 26 verschweißt ist.
Schließlich ist bei den A b b. 8 und 9 jeweils eine Kappe 27 als Abschluß des Ringraumes 23 vorgesehen.
Die Art der Verbindung der Einzelrohre, d. h. des Innenrohres mit dem Außenrohr, für Wärmetauscher
entsprechend der Ausführung nach A b b. 3 ist nicht nur von den jeweils vorliegenden konstruktiven Gegebenheiten
abhängig, sondern auch von .den verwendeten Werkstoffen bzw. auch von'einem für den
jeweiligen Werkstoff geeigneten Schweißverfahren,
Claims (12)
1. Wärmetauscher mit zwischen zwei Rohrböden angeordneten Doppelrohren, bei dem mindestens
einer der Rohrböden aus zwei hinterein- ■ anderliegenden, mit den Rohrbohrungen versehenen
Platten besteht und hohem Innendruck widerstehen muß, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (11, 12) des Doppelbodens
über mindestens einen hauptsächlich im Zwischenraum der beiden Platten verlaufenden
Teil der Doppelrohre (2) gegen den im Zwischenraum herrschenden Überdruck kraftschlüssig über
Schweißstellen (31, 32, 33, 34; 41, 42) miteinander verbunden sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Außenrohre (22) der Doppelrohre
(2) mit der inneren Platte (11) und im Bereich der inneren Platte, Fluid durchlassend,
mit den Innenrohren (21) sowie die Innenrohre ihrerseits mit der äußeren Platte (12) verbunden
sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (21) mit dem
Außenrohr (22) über drei auf den Umfang verteile Stege (24) verbunden ist.
4. Steg nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Stegteil (241) konstanter
Höhe und mindestens einem sich verjüngenden Ende (242) besteht.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Außenrohre (22) der Doppelrohre
(2) jeweils beide Platten (11, 12) durchdringen, jeweils der Ringspalt zwischen Außenrohr
und Innenrohr im Bereich der äußeren Platte (12) verschlossen ist und zwischen der äußeren
und inneren Platte Öffnungen (25) in der Wand der Außenrohre für den Durchtritt des zwischen
äußerer und innerer Platte eingeleiteten Kühloder Heizfluids in den Ringraum (23) der Doppelrohre
(2) vorgesehen sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Innenrohres
(21) aufgeweitet und mit dem Außenrohr (22) verschweißt ist, wobei der Außendurchmesser des
aufgeweiteten Teiles des Innenrohres ein geringeres Maß aufweist als der Innendurchmesser des
Außenrohres und dieser Spalt durch die Schweißnaht überbrückt ist (A b b. 4, 5, 6).
7. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (22) mit dem
Innenrohr (21) über eine Kappe (27) verschweißt ist (Abb. 8, 9). ·
8. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (22) mit dem
Innenrohr (21) über einen in den Ringraum (23) eingelegten Ring (26) verschweißt ist (A b b. 7).
9. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung
(28) zwischen Außenrohr (22) und Innenrohr (21) zwischen der inneren (11) und
äußeren (12). Platte liegt (A b b. (>).
10. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Platten
(11, 12) des Doppelbodens kraftschlüssig verbindenden Rohre eine höhere Festigkeit aufweisen
als die übrigen Rohre.
11. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß äußere und innere Platte am Rande durch einen gemeinsamen
angeschweißten Flansch (13) verbunden sind.
12. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte
des Doppelbodens gekrümmt ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ,
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2701148A1 (de) * | 1977-01-13 | 1978-07-27 | Steag Ag | Gaskuehler, insbesondere zur abscheidung von kondensaten aus einem heissen rohgas, z.b. zur kuehlung von generatorgas |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2701148A1 (de) * | 1977-01-13 | 1978-07-27 | Steag Ag | Gaskuehler, insbesondere zur abscheidung von kondensaten aus einem heissen rohgas, z.b. zur kuehlung von generatorgas |
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