DE1751179A1

DE1751179A1 - Verstrebung von in einem Buendel angeordneten Rohren

Info

Publication number: DE1751179A1
Application number: DE19681751179
Authority: DE
Inventors: Romanos Nicholas Dimitrios
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1967-04-25
Filing date: 1968-04-18
Publication date: 1971-12-23
Also published as: CH489745A; GB1189951A; FR1576446A; US3420297A; DE6609726U

Description

BW 563/CE 2868

3» 4. X<J6H kö/ko

Anmelder* Combustion Engineering»

Windnor₅ Connecticut, U₀S,A₀

Verstrebung von In einem Bündel änge* ordneten Rohren

Bei Kesaelrohrwärineaustausohern lsi es Üblich, die langen dünnwandigen Rohre ftiit geringem Abstand voneinander in einem. Bündel anzuordnen_n Öle $xiale Lagerung dee Rohr blinde J. β erfolgt normalerweise dadurch, dasa die Enden der Rohre in einer Rohrwand befestigt werden. Bei Vielen Anwendungen Id£ die Strömungsgeschwindigkeit der PriiiärflUeeigkeit in den Rohren und der Sekundärflüssigkeit, In der die Rohre »ing&t»uchfc iind_rsd greis, dass beträchtliche Sohwingitngen auftreten; dl» den Beirieb de* liiirmeaustaußchare durch elnan. Rohrbruch baalnfcrUchfcigen können. Au«serdem können Schwingungen ti.»*· Vorrichtung außh auf urund äueserer Bolasbungs»tüB38 auftreten. In diesen Fällen muss eine fleit-1 ichJr Abstützung der Rohr ί aur Dftrapfung dieser Schwingungen iTorgösahan ;ialn» Dassu varden üblicherweise Abstandshalter ^aryeruJat, dia binaohbarto Röhre dee Bündels voneinander trennen, so daöo sie Jlch au? Grund dar Schwingung des -nltsht iB«hr bsrühran können»,

dlaao „\to ,it. and υ halter alnd jchon ^orBchlBdane

onaii öakaiinto Eins Vorrichtung vervändeb eine VIeI seahl~-vw\ Loühplaböaiij dia innerhalb dan llohrbündöla qu-ir

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liegend und mit axialem Abstand angeordnet sind«, Die Platten enthalten zwei Gruppen von Öffnungen, durch deren trete die Rohre des Bündels geführt eind und deren ssireite die axiale Strömung der sekundären Flüssigkeit gestattet. Sine andere Vorrichtung verwendet mehrer« relativ dünne Richteleen, die zwischen benachbarten Rohrreihen liegen» Die Riohteiaen sind In zwei sich überkreuzenden Gruppen angeordnet, und an den Uberkreuzungsetellen zur Bildung einer gitterähnlichen Vorrichtung verbunden« Dieser Halterungetyp wird allgemein als «Bierkiate*¹ bezeichnet,

Jeder dieser bekannten Au«führungen hat gewisse Hechteilβ₀ Bei beiden Anordnungen wird der StroOeingequerechnitt in derEfeena in Abt die Vorrichtung angeordnet let, betr&öhtlieh reduziert, so das» die Sekundärflüaslgkelt einen beträchtlichen Druckabfall überwinden muse« Auseerdem sind die Konstruktionskosten dieser Typen von Rohrhalterungen relativ hoch» Bsi der Lochplatte müssen einige tausend Lucher zur Aufnahme der zahlreichen Rohre von Hochleistung*- Väraeaustauschern entweder gebohrt oder gestanzt werden Und dann müssen zusätzlich noch mehrere tausend Löcher für di» Strömung der Sekundär*lUsslgkelt vorgesehen sein* Obwohl die "Kierkistenhalterung* ein etwas grUsseren St runningsquerschnitt ale die Lochplatte bietet, verursacht sie trotz» de» einen beträchtlichen Druckabfall in der Strömung der äekundärflUssigkeit» Ausserden ist diese ArC der Halterung teuer» weil in allen R&ehtelasn Schlitze gefräst werden jBÜa*&n_r §o dass di» Richte!*en beider Gruppen an ihren Ubtrkrsuzungssteilen miteinander verbunden werden können.

Si 1st Aufgabe der vorliegenden !Erfindung, billige Vorrichtungen anzugeben« die di» Rohrs eine» Bündele in solcher Va Ij ) Im Aba k&nd voneinander halten, dass flla Schwingungen dir Rohra aö klein wie möglich gehalten werden und gleichzeitig -der Oruskverlust der Sekundärflüssigkeit bei» Durch -

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strömen der Halterung verringert wird»

ErflndungegemUse geschieht dies durch ein« Verstrebung zur Verhinderunjj der Vlbration und gegenseitigen Berührung von in einem Bündel parallel laufender und In Reihen mit Zvieehenrmiatfzi angeordneter Rohre _f bei der ein Rahmen das Bündel umgibt Und mehrere Stützetreben in den Zwischenräumen benachbarter Rohrreihen liegen und mit Ihren Enden an gegenüberliegenden Stellen des Rahmena befestigt und in Paaren axialen Abstand haltender Schiebten aue parallelen j Stützetreben angeordnet sind, so dass die Stützatreben der einen Schiebt «ich durch einen Satz von Zwischenräumen und dl* der anderen Schicht «ich durch einen kreuzenden Satz von Zwischenräumen »rstraeketu

Ee wird »ine g&tterähnllehe Vorrichtung aus zwei Gruppen

von Stützträgern gebildet» die an ihren Überkreuzungsstellen in der üblichen Weise miteinander verbunden sind aber statt in benachbarten Zwischenräumen der !Rohr reihen In einer periodischen Folge dieser Zwischenräume angeordnet sindc

Diese Stützträger sind an einer Kante geschlitzt« und zwar

die eine Gruppe an ihrer Oberkante und die andere an ihrer

Unterkante» eo daee zwei Gruppen von Stützetreben montiert

werden k<3nnen_f die β loh durch di« Zwischenräume zwischen be* nachbarten Rohrreihen erstrecken und axialen Abstand von» einander in der Örösee der Höhe der Stützträger haitenο

Dft beide Gruppen der Stützetreben axialen Abstand voneinander halten^ i«t der Str5Bung8(j»rechnitt durch die Verstrebungevorrichtttzig beträchtlich vergrü»s»rto Die« äufsert sich in einem entsprechend kleineren !Druckabfall des SeRundärmediums beim Durchströmen der Veretrebungmvorrichtungi Ausserdem sind die KersteZlungskosten dieser neuartigen Anordnung vcrgliahen «ι!* den bekannten ^HEi0rkiate^l( beträehtlleh kleiner, da d<3irt all* Btfitzstifebeft esur Verbindung ihrer

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•teilen mit .Schlitzen versehen werden mussten*» Bei der neuartigen Vorrichtung dagegen «diesen nur die Stutzträger geschlitzt werden und da sie nur in einer periodischen Folge, z«. B* nur in Jedem zehnten Zwischenraum benachbarter Rohrreihen angeordnet sind, .stellen sie nur einen Bruch« teil der bei der üblichen Anordnung zu bearbeitenden Teile dar. D₁Ϊ« StUtzatreben, aus denen der grtisste Teil der Ab-Standsglieder bei der vorliegenden Anordnung gebildet wird, kttnnen aus einfachem Stangennaterlal ohne weitere Bearbeitung hergestellt werden· Auf diese Welse werden der gesamte Be= arbeitungsaufwand und dementsprechend dl· Herstellungskosten wesentlich verringerte Diese und weitere Vorteile ergeben «loh aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen» In diesen «teilen dart

Figur Ii einen senkrechten schnitt durch einen

rohrdampferzeuger naoh der Vorliegenden Brflndungt

Figur 2i einen waagerechten Schnitt längs Linie 2-2 der Figur Ij .

Figur 3» teilweise ein· perspektivische Ansicht der Verstrebungsvorrichtung für die Rohre;

Figur hi einen typischen Stützträger und Figur 5t einen Schnitt längs 'Linie 5-5 der Figur 2₀

In Figur 1 let ein Wärmeaustauscher IO In Form eines Üblichen Kesslrohrdampferzeugers dargestellt. l>er Würmeaus~ tauscher 10 besteht aus eine» stehenden Kessel 12, der die Verdampf erkannter Xh und einen Dampfdom 16 bildete In der Verdatnferkammer l*l· ist ein Rohrbündel 18 aus mehreren U-fiirmigen Rohren 20 angeordnet. Das untere Bnde des Rohr« bündele 18 wird durch die Rohrplatte 22 «ägeetutat, In der

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Sitz* 24 zur Aufnahm· der Enden der Rohre 20 vorgesehen alnd, so dass die Rohre mit den Blnlaee- und Auslaseräumen 26 und 2a de· Sammler· 30 fiir die l»ri»är flüssigkeit des Dampferzeugers kommunizieren« Da· Rohrbündel 18 besteht au· mehreren langen, geringen Abstand haltenden U-Rohren 20, die in Reihen parallel verlaufen und deren bogen» förmige Endteil· 32 konzentrisch angeordnet βind, so dass die inneren einen verhältnismäseig kleinen, dagegen die äuseeren einen verhältnlsmässlg grossen Radius aufweisen» Da das Rohrbündel 18 der zylindrischen Form der Verdampfer» kammer 14 angepasst let, sind in den zentralen Rohrreihen mehr Rohre 20 al· in den äuseeren angeordnete Bei diesen nimmt die Zahl der Rohrreihen mit wachsendem Abstand vom Zentrum abo Bei dieser regelmäßigen Anordnung der Rohr=· reihen In dem Rohrbündel werden zwischen den Reihen Zwischenräume ausgebildet» Die Winkel, unter denen «ich die Zwischenräume kreuzen, werden vom Rohrabstand und der Neigung der Rohre bestimmte

Das Rohrbündel 18 1st von einer zylindrischen Leitwand 34 umgeben, dl· konzentrisch zur Wand de· Kessele 12 verläuft» Ihr Inneres bildet die Verdampferkammer 14 und zwischen ihr und der Kessftlwand wird ein ringförmiger Durchläse 36 ge« bildete Da· untere Ende der Leitwand 34 hält senkrechten Abstand von der Rohrwand 22 (Figur l)_r damit der Durchlass 36 mit der Verdampf erkannter 14 kommuniziert» Di· Sekundärflüssigkeit wird dem Dampferzeuger über einen geeigneten, nicht dargestellten Stutzen über den ringförmigen Durchlass 36 zugeführt, in dem sie abwärt· und dann In die Verdampferkammer 14 flieset und dort einen Flüesigkeitskörper bildet, in dem das Rohrbündel 18 eingetaucht ist.

Während des Betriebs etrömt helase Primärflüeelgkeit durch lie Rohre 2O de· Bündele 18 vom Einlaseraum 26 zum Au·»

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in· er atm 28 and die SekundärflUssigkelt in der Verdampferkaamer nimmt aus der Prlaarflueslgkelt in den Rohren Warne auf_β Auf die·β weise wird ein Teil der Flüssigkeit in Dampf überführt, der au· der Verdampferkammer 14 in den Dampfdom 16 aufsteigt und dort dureh geeignete, nicht dargestellt*· Vorrichtungen abgeführt wird· Ausserde* wird durch die Erhitzung der Sekundärflüssigkeit eine thermische Sjfthonwirkung erzeugt, dureh die die Flüselgkeitszirkulation bewirkt wird, Die kältere« d. h. dichtere Flüssigkeit strömt ™ abwärts durch den ringförmigen Durchlass 36 und die heleeere, d. h. weniger dichte Flüssigkeit aufwärts durch die Verdampferkamaer l4» Gewöhnlich ist die Strtfmungsgeschwlndigkeit der PrlMärflüsslgkelt durch die Rohre 20 und die SekundärflUSslcksit durch den Kessel so gross, dass die Einheit au schwingen beginnt· Auch können sieh solche Schwingungen dureh äussere Belsstungsstusse ergebene U₀ U₄ können die·· Schwingungen dann die Rohre aerstttren. Zur Verhinderung dieser Schwingungen und ihrer ungünstigen Auswirkungen auf die Rohre 20 sind mehrere Querverstrebungen oder -Abstützungen kO (Figur l) axialen Abstand voneinander haltend im Värmeaustauscher 10 angeordnetο

Jede Verstrebung 4o besteht aus olnem ringförmigen Rahmen, der das Rohrbündel 18 umgibt und aus eine« Paar axialen Abstand haltender Ringe 42 besteht· An den Ringen Uz sind zwei Gruppen von Stutzeträgern 44a und 44b befestigt, die als längs Flacheisen ausgebildet und zwischen gegenüberliegenden Stellen der Ringe 42 liegen und dort mit ihren Knden s. B. angeschwelsst sind. Die Stut8träger 44 a und 44 b sind in einer periodischen Folge der Zwischenräume «wischen benachbarten Rohrreihen des Bündels angeordnet. Die Anordnung der Stutzträger zwischen jeder zehnten oder zwölften Rohrreihe hat sich in den meisten Fällen &\n ausreichend erwiesen, jedoch kann dies sich mit der Gröese

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der verwendeten Rohre dee Bündel β und der Or« see der entstehenden Schwingungen innerhalb dee Wärme au« tauscher« ändern, Wie dargestellt, kreuzen die Stützträger 44 a der einen Gruppe die 44 b der anderen Gruppe unter einem .Winkel, der durch dl· Anordnung der Rohre 20 innerhalb dee Rohrbündel» 18 gegeben ist, so (Utes eine gitter ähnliche Vorrichtung gebildet wird.

Ail« Stutζträger 44 a und 44 b sind identisch und nach der Dare teilung von Figur 4 ausgebildet ο An der einen Kante sind zwei Sätze von schlitzen 46 und 48 ausgebildet« Die Schlitz· 46 reichen ungefähr bis zur Mitte der Stützträger und haben einen Abstand, der der Anzahl von Rohrreihen zwischen den Stützträgern 44 in der dargestellten Anordnung entspricht» Durch die Schlitze 46 wird die Fixierung der Kreuzungepunkte der Stützträger 44 a und 44 b bewirkt. Dagegen sind die Schlitze 48 zur Montage der Stützetraben 5O vorgesehen und deshalb nur eo tief wie zur Befestigung dieser Stützstreben notwendig« ausgebildete Diese Schlitze haben einen Abstand, der dem Querabstand zwischen benachbarten Rohrreihen im Rohrbündel 18 entspricht»

Bei der Herstexlung der Verstrebungsvorrlchtung werden die Stutzträger 44 a so angeordnet, dass sichV46 und 48 an ihrer Unterkante befinden und die Stützträger 44 b werden so montiert, dass sieh diese Schlitze an ihrer Oberkante befinden« Die Schlitze 46 entsprechender Stützträger liegen einander gegenüber und die Stützträger werden dadurch befestigt, dass sie in die Schlitze 46 des Gegenstücks gedrückt wordent so dass sich eine gitterähnliche Vorrichtung ergibt, bei der die Oberkanten der Träger der einen Gruppe und die Unterkanten der Träger der anderen Gruppe geschlitzt sind» Anschllessend werden die ebenfalls in zwei

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Gruppen 59a und 5^b angeordneten Stutzetraben 50 In den Sehlitzen 48 in den Kanten der entsprechenden Stützträger Montiert« Die StUtzetreben 50 können aus Stabmaterial hergestellt sein, dessen Querabineesung dem Abstand zwischen benachbarten Rohrreihen entspricht₀ Die Stützstreben 50a verlaufen parallel zu den Stützträgern 44b und sind in den. Schlitzen 48 an der Oberkante der Stützträger 44a montiertο (Figur 3) Die Stützetreben 5O b verlaufen parallel zu den Stutzträgern 44a und sind in den Sehlitzen 48 an der Unterkante des* Stützträger 44b angebracht ο Ans chi ie se end werden die Hinge 42 an den Enden der Stützträger 44 und Stützstreben 5° angeschwelest» Durch die Enden der Stutzträger 44 halten die Hinge 42 axialen Abstand. Dl«Stütz·treben 50a eind an der Unterkante des oberen Rings* 42, dagegen die Stutzstreben 50b an der Ober« kante des unteren Rings befestigt.

Anhand der Figuren 1 und 5 let dargestellt, wie die Verstrebung evor richtungen 40 in axialem Abstand voneinander an der Innenfläche der zylindrischen Leitwand 34 befestigt slndo Dies geschieht bei dem bevorzugten , Aus führung sbc i» spiel dtirchY(52), die an der Leitwand 34 angeschwelsst sind und die die Verstrebungevorrichtungen 40 durch ihren unteren Hing 42 abstützen.

Bei der Aueführung nach der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Vorteil« erzielte Da die StUtzetreben und Stützträger eine Querabmessung haben, die dem Abstand zwischen benachbarten Rohrreihen entspricht, werden die Rohr« sicher voneinander getrennt und den Schwingungen des Värmeaustauschere nicht mehr ausgesetzt«

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Da auaeerdem die· Mehrzahl der Abstandβglieder aua einfachem Stabmaterial ohne weitere Bearbeitung hergestellt wird; müssen aueschlissslich die Schlitze in den Stilts trägern, die nur ungefähr l/io der Abstandehalter ausmachen, maschinell hergestellt werden. Dies Uussert eich in einer entsprechenden Verringerung der Bearbeitung·« und Herstellungskosten der Vorrichtung· Da/sehl less lieh die Abstandeglieder in Gruppen angeordnet sind« die axialen Abstand voneinander halten und sieh nicht in derselben Ebene überkreuzen, wird der Strömlinge querschnitt durch die Verstrebungsvorriohtung uö unge-» fähr 3°> vergriisserto Dies äussert sich in einem entsprechend kleineren Druckabfall, des Sekundärmediums beim Durchströmen der Verstrebungsvorrichtung·

Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen der Einzelheiten« Materialien und Anordnung von Teilen, die hier nur asur Veranschaulichung beschrieben wurden, gemacht werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Anlage 5 Patentansprüche

3 Blatt Zeichnungen mit
5 Figuren

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Claims

Patentansprüche

lo)] Verstrebung zur Verhinderung der Vlbration und gegenseitlgen Berührung von in einem Bündel parallel laufender und in Reihen mit Zwischenräumen angeordneter Rohre, gekennzeichnet durch einen das Bündel (18) umgebenden Rahmen (42) und mehrere Stützstreben (50,a, 5Ob), die in den Zwischenräumen benachbarter Rohrreihen liegen und mit ihren Enden an gegenüberliegenden Stellen des Rahmens (42) befestigt und In Paaren axialen Abstand haltender Schichten

so
aus parallelen StützstrebenVangeordnet sind, - dass die Stützstreben (50a) der einen Schicht eich durch einen Satz von Zwischenräumen und die (50b)-der anderen Schicht sich durch einen kreuzenden Satz von SSwiechenräumen erstrecken«

2o) Verstrebung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet) dass mehrere Stutzträger (44a, 44b) die Schichten von Stützstreben In axialem Abstand halten und In Paaren winkelig zueinander verlaufender Gruppen aus parallelen Stutzträgern so angeordnet sind» dass die (44a) der einen Gruppe in einer bestimmten Folge von Zwischenräumen und die (44b) der anderen Gruppe in einer bestimmten Folge der kreuzenden Zwischenräume liegen und mit Ihren Enden an gegenüberliegenden Stellen des Rahmens befestigt sind und dass Jeder Stützträger alt Vorrichtungen (46, 48) zur Montage der Stützetreben (50, a, 5Ob) der entsprechenden Schichten versehen 1st·

3o) Verstrebung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Verbindung der Gruppen von Stützträgern an ihren überkreuzungsatellen.

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4-,) Verstrebung nach Anspruch 2 oder 3_C. dadurch gefcemizeichnot, dass alle:Stützträger (Wa_f 44 b) identisch und jeder an einer Kante mit einem Satz von Schlitzen (48) zur Montage der Stützstreben (5Oa₆ 5<>b) und en einer Kante mit einem weiteren Satz von Schlitzen (46) zur Verbindung der, Gruppen von Stützträgern an ihren tJberkreuzungsateilen versehen ieto

5,). Verstrebung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sätze von Sch-litzen (48_S 46) an der selben Kante eines Stützträgere ausgebildet sindo

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