DE1816006B2 - Rohrbuendelwaermetauscher - Google Patents

Description

ist, und daß die nebengeordneten Kopfstücke der 560 ist dabei so tortenstückartig geformt, daß es sich

Teilbündel jeweils zu einem gemeinsamen Rohrboden mit den anderen zu einem kreisscheibenförmigen

aller Rohre aneinanderpassend ausgebildet und ver- Rohrboden ergänzt. Die Verbindung der Kopfstücke

bunden sind. untereinander erfolgt bei dem gezeigten Ausfüh-

Es ist zwar an sich bekannt (schweizerische Patent- 5 rungsbeispiel durch Schweißnähte 270 im Rohrboden schrift 273 511), Z-förmig abgebogene Rohre eines 200 bzw. 570 im Rohrboden 500. Alternativ können Rohrbündelwärmetauschers, dessen Rohre nicht in die Kopfstücke jedoch miteinander hartverlötet oder einen porösen Körper eingebettet sind, in einzelne auch in anderer Weise gegeneinander abgedichtet Bündel aufzulösen, die jeweils ein gemeinsames sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nehmen leistenförmiges Kopfstück besitzen, wobei die ein- io die Kopfstücke jeweils einen Winkelbereich von 90° zelnen Kopfstücke der Bündel jeweils an den beiden ein, so daß die Schweißnähte über den ganzen Durch-Enden der Rohre zu einem gemeinsamen Rohrboden messer des Rohrbodens geradlinig hindurch verlaualler Rohre aneinanderpassend ausgebildet und ver- fen könnten. Dementsprechend erkennt man in bunden sind. Bei diesem bekannten Rohrbündel- Fig. 2 jeweils einen Viertelkreis einnehmende wärmetauscher stellt sich jedoch die oben erläuterte 15 tortenstückartige Kopfstücke 230 und 260 des geProblematik der Erfindung nicht. maß F i g. 1 an einem Ende des Rohrbündels aoge-

In Anpassung an die hohlzylindrische Anordnung ordneten Rohrbodens 200 in ^r linken Hälfte der der einzelnen Rohre des Rohrbündelwärmetauschers zeichnerischen Darstellung und in deren rechter ist vorzugsweise vorgesehen, daß jede·. Kopfstück Hälfte entsprechende tortenstückartige Kopfstücke tortenstückartig geformt ist Die Verbindung der ao 540 und 550 des Zwischenbodens 500. Der Aufbau Kopfstücke untereinander erfolgt zweckmäßiger- des Rohrbodens 300 entspricht dem des Rohrbodens weise dadurch, daß die Kopfstücke alternativ durch 200 Zur Herstellung des Rohrbündelwärmetauschers Schweißnähte miteinander verbunden oder mitein- werden die Rohre 900 zunächst in die Viertelkreisander hartverlötet sind. kopfstücke so eingesetzt, daß ihre Enden 920 etwas

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß zwischen den 35 durch öffnungen in den Viertelkreiskopfstücken hin-

beiden an den Rohrenden vorgesehenen Rohrboden durchragen. An den Rohren ist ein entsprechendes

als Abtrennung zwischen Eintrittskammer und Aus- dichtendes Verbindungsmittel, z. B. Hartlötmasse,

trittskammer ein weiterer, ebenfalls in Stücke unter- vorgesehen. Die Viertelkreiskopfstücke mit den ein-

teilter Boden vorgesehen ist. Dies ergibt den wei- gesetzten Rohren werden sodann in eine Kokille ge-

teren Vorteil, daß nicht nur in Umfangsrichtung eine 30 legt, welche den gewünschten Querschnitt der Teil-

besonders gute Ausnutzung der verfügbaren Wärme- bündel 1010, 1020, 1030 und 1040 begrenzt und

tauschflächen der verschiedenen porösen Körper ge- entweder ein rohrförmiges Sieb oder einen Dorn zur

Wonnen wird, sondern auch in Axialrichtung des Festlegung des Mittelkanals 100 des jeweiligen po-

Wärmetauschers. rösen Körpers 800 aufweist. In die Kokille wird zur

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema- 35 Herstellung des porösen Körpers 800 ein Korntischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel material zusammen mit einer Hartlötmasse zum Vernoch näher erläutert. Es zeigt binden der körnerbildenden Schrotteilchen unter-

F i g. 1 eine teilweise in axialer Richtung geschnit- einander und mit den Viertelkreiskopfstücken ge-

tene Ansicht der Längsseite eines Rohrbündelwärme- gössen. Nach dem Einbringen des Kornschrots und

tauschers gemäß der Erfindung mit Schnittführung 40 der Hartlötmasse in die Kokille werden die Viertel-

längs der Linie 8-8 in Fig. 2, kreisglieder in einen Lötofen gelegt und über eine

F i g. 2 einen aus zwei Hälften zusammengesetzten der besonderen Hartlötmasse und dem Kornschrot-Querschnitt durch den Rohrbündelwärmetauscher material entsprechende Zeit erhitzt. Auf diese Weise gemäß Fig. 1, wobei die linke Hälfte nach der wird der poröse grobkörnige Körper gebildet und linken Schnittlinie 2-2 und die rechte Hälfte nach 45 dieser mit dem tortenstückähnlichen Kopfstückder rechten Schnittlinie 2-2 in F i g. 1 geschnitten abschnitt abdichtend verbunden. Nach dem Herausist, und nehmen aus dem Ofen werden die Dorne aus den

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch den Gliedern entfernt. Ist ein Sieb verwendet worden,

Wärmetauscher gemäß Fig. 1 nach dessen Schnitt- so ist dessen Entfernung natürlich nicht notwendig,

linie 3-3. 50 Die so zusammengesetzten Viertelkreissegmente sind

Bei dem Rohrbündelwärmetauscher gemäß den in F i g. 2 mit 430, 440. 450 und 460 bezeichnet.
F i g. 1 bis 3 sind Rohre 900 im Teilbündel 1010, Zur Herstellung des kompletten Wärmetauscher- 1020, 1030 und 1040 aufgeteilt, die jeweils in einem kerns werden die Viertelkreiskopfstücke lediglich hohlzylindrisch ausgebildeten fluiddurchlässig-porö- z. B. bei 270 und 570 zusammengeschweißt. Auch sen Körper 800 eingebettet und dabei über dessen 55 der Zwischenrohrboden 300 wird durch Schweißen Umfang verteilt sind. Die Rohre 900 sind dabei je- hergestellt. Der auf diese Weise durch Schweißen weils mit dem porösen Körper 800 wärmeleitend zusammengesetzte Wärmetauscherkem. wird dann in verbunden. Man erkennt, daß die Rohre 900 in jedem das Mantelgehäuse 700 des Rohrbündelwärmetauporösen Körper 800 mit zwei verschiedenen Teil- schers geschoben und durch Weich- oder Hartlöten kreisradien und gegeneinander auf Lücke versetzt 60 in seiner Stellung gehalten. Die Mantelgehäuseendangeordnet sind. bleche 710 und 712 können nun z. B. durch Hart-

Die parallel zueinander verlaufenden Rohre 900 löten oder Schweißen mit dem Mante'.gehäuse 700

jedes Teilbündels sind an ihren Enden jeweils in ein verbunden werden.

Kopfstück 530, 540, 550 bzw. 560 eingesetzt, und Der Rohrbündelwärmetauscher arbeitet folgender-

die nebengeordneten Kopfstücke der Teilbündel sind 65 maßen:

jeweils zu einem gemeinsamen Rohrboden 200, 300 Das eine Wärmetauschfluid, z. B. Wasser, wird

bzw. 500 aller Rohre aneinanderpassend ausgebildet durch den Einlaß 720 in die Eingangskammer 110

und verbunden. Jedes Kopfstück 530, 540, 550 bzw. zwischen dom Mantelgehäuseendblech 710 und dem

Rohrboden 200 eingeführt, tritt in die Rohrenden 920 auch in der Austrittskammer 140 während des Aus

ein, strömt durch die Rohre 900 und verläßt den wärtsströmens vom Mittelkanal 100 weg ausge

Rohrbündelwärmetauscher durch die Ausgangskam- tauscht wird. Wegen der parallelen Strömung durcl

iner 130 und den Auslaß 750. Ein zu erhitzendes bzw. die Viertelkreissegmente 430, 440, 450 und 460 er

zu kühlendes zweites Wärmetauschfluid, z.B. Öl, wird 5 hält man nur einen geringen Druckabfall,

durch den Eintritt 730 in die Eintrittskammer 120 Die Abdichtung der Rohre gegen die Kopfstücke

zwischen den Rohrböden 200 und 500 eingeführt und der Kopfstücke gegen die Rohrboden und der Rohr

strömt in der Eintrittskammer 120 radial einwärts boden gegen das Mantelgehäuse kann zusätzlich ode

zum Mittelkanäil 100 des jeweiligen porösen Körpers alternativ zum Hartlöten oder Schweißen auch ζ. Β

800. Beim Duichlauf durch diesen Kanal wird Wärme to durch eine in eine O-Ringnut eingreifende O-Ring

mit dem ersten Wärmetauschfluid ausgetauscht, das dichtung erfolgen.

durch das jeweilige Rohr 900 strömt. Das zweite Bei dem beschriebenen Rohrbündelwärmetausche

Wärmetauschfluid strömt dann durch die öffnung 510 fließt das zu erhitzende oder zu kühlende Wärme

des Zwischenrohrbodens 500 in die zwischen dem tauschfluid also im Parallelstrom. Dadurch wird er

Zwischenrohrboden 500 und dem Rohrboden 300 15 reicht, daß bei geringem Druckabfall ein große!

befindliche Austrittskammer 140. Wenn das zweite Materialvoiumen durchflossen wird. Die Anwendunj

Wärmetauschfluid dann vom Mittelkanal 100 radial von radialer Strömung durch die porösen Körpe

auswärts strömt, steht es wieder in wärmeaustau- liefert eine hochwirksame und kompakte Wärme

sehender Beziehung mit dem durch die Rohre 900 austauschanordnung, bei welcher nahezu das gesamt!

strömenden ersten Wärmetauschfluid. Das zweite ao zu erhitzende bzw. zu kühlende Fluid in wärmeaus

Wärmetauschfluid sammelt sich schließlich im tauschender Beziehung mit dem durch die Rohn

Außenteil der Austrittskammer 140 und verläßt strömenden Fluid steht.

diese durch den Austritt 740. Außerdem können die Viertelkreissegmente 430

Der beschriebene Rohrbündelwärmetauscher ar- 440 usw. auf Wunsch in großen Längen hergestell

beitet also mit zweifachem Durchgang des zweiten 25 werden. Die Querschnittsabmessungen jedes Seg

Wärmetauschfluids, weil Wärme zwischen dem zwei- mentes sind dabei klein genug, um ein gleichmäßige!

ten Wärmetauschfluid und dem ersten Wärmetausch- Verlöten der porösen Körper zu gewährleisten. Dit

fluid sowohl in der Eintrittskammer 120 während Größe des Rohrbündelwärmetauschers wird somi

des Einwärtsströmens zum Mittelkanal 100 hin als nicht durch den Lötvorgang beschränkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 Patentansprüche· dieser Art (deutsches Gebrauchsmuster 1945 622) ' sind bereits die in dem fluiddurchlässig-porösen Kör-

1. Rohrbündelwärmetauscher, bei dem in einem per eingebetteten Rohre auf mehrsre Teilbündel Gehäuse eine Eingangs- und eine Ausgangs- aufgeteilt, die in gesonderten neben- und übereinankammer für ein erstes Wärmetauschfluid und eine 5 der angeordneten Einheiten angeordnet sind. Die Eintritts- und eine Austrittskammer für ein zwei- einzelnen Einheiten haben dabei quadratischen tes Wärmetauschfluid ausgebildet sind und die Querschnitt, und es sind vier solche Einheiten zu Eingangs- und die Ausgangskammer durch par- einem Block mit doppelt so großem quadratischen allele Rohre miteinander verbunden sind, die in Querschnitt zwecks leichterer Herstellbarkeit zu-Teilbündeln zusammengefaßt jeweils in einem io sammengefaßt.

fluiddurchlässig-porösen Körper eingebettet sind, Während dieser bekannte Rohrbündelwärme-

der jeweils in Querrichtung von dem durch den tauscher also einen rechteckigen Querschnitt hat.

porösen Körper vor der Eintrittskammer zur befaßt sich die Erfindung mit der Problematik bei

Austrittskammer gelangenden zweite Wärme- solchen Wärmetauschern, bei denen die Rohre über

tauschfluid durchströmbar ist, dadurch ge- 15 den Umfang eines hohlzylindrisch ausgebildeten

kennzeichne* daß die Rohre (900) jedes porösen Körpers verteilt sind.

Teilbündels (101», 1020, 1030, 1040) in an sich Bei einem bekannten derartigen Rohrbündelbekannter Weise über den Umfang eines hohl- wärmetauscher (USA.-Patentscbrift 3 289 756) strömt zylindrisch ausgebildeten porösen Körpers (800) das rweite Wännetauschfluid über einen Umfangsverteilt sind, dessen Mittelkanal (100) als Zulei- 20 bereich des hohlzylindrischen porösen Körpers radial tung für das zweite Wärmetauschfluid vorgesehen von außen nach innen und über den ergänzenden ist, wobei die Rohre an ihren Enden jeweils in Umfangsbereich radial von innen nach außen. Es ein Kopfstück (530, 540, 550, 560) eingesetzt ist jedoch auch bereiis bekannt (deutsche Patentsind, daß der Umfang aller hohlzylindrischen schrift 696 033), jedenfalls bei nicht in einem poporösen Körper von der gemeinsamen, die 25 rösen Körper eingebetteten, sondern frei von dem Wärmetauschkammer darstellenden Austritts- zweiten Wärmetauschfluid außen beaufschlagten kammer (140) umschlossen ist, und daß die Rohren, die in einer zylindrischen Konfiguration annebengeordneten Kopfstürke de^r Teilbündel je- geordnet sind, einen Mittelkanal der zylindrischen weils zu einem gemeinsamen Rohrboden (200; Konfiguration als Zuleitung für das zweite Wärme- 300; 500) aller Rohre aneinandf passend aus- 30 tauschfluid vorzusehen,
gebildet und verbunden sind. Ein hervorstechender Vorteil der Verteilung der

2. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, Rohre über den Umfang eines hohlzylindrisch ausdadurch gekennzeichnet, daß jedes Kopfstück gebildeten porösen Körpers besteht darin, daß eine (530, 540, 550, 560) tortenstückartig geformt ist. große Wärmetauschfläche mit kleinem Druckabfall

3. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1 35 geschaffen wird. Bei Herstellung dj& porösen Köroder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopf- pers aus einem Stück ist jedoch hinsichtlich der stücke (530, 540, 550, 560) durch Schweißnähte durch den Mittelkanal des hohlzylindrischen porösen 270, 570) miteinander verbunden sind. Körpers hindurchführbaren Wärmetauschfluidmengen

4. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1 eine konstruktive obere Grenze vorhanden. Zwar oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopf- 40 könnte man an sich daran denken, den Mittelkanal stücke (530, 540, 550, 560) miteinander hart- mit größerem Durchmesser auszubilden; eine zwangverlötet sind. läufige Folge wäre dabei jedoch auch eine wesent-

5. Rohrbündelwärmetauscher nach einem der liehe Vergrößerung des Gesamtdurchmessers, und Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man käme dabei bald an eine Grenze, wo sich derzwischen den beiden an den Rohrenden vorge- 45 artige poröse hohlzylindrische Körper nicht mehr sehenen Rohrböden (200, 300) als Abtrennung einwandfrei herstellen lassen. Ein weiterer Nachteil zwischen Eintrittskammer (120) und Austritts- eine·· solchen Vergrößerung bestände in einer ungünkammer (140) ein weiterer, ebenfalls in Stücke stigen Raumausnutzung des von dem porösen Maunterteilter Boden (500) vorgesehen ist. terial belegten Gebietes.

50 Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Schwierigkeiten der prak-

¹ tisch gegebenen oberen Grenze einer Durchmesservergrößerung eines Rohrbündeiwärmetauschers mit in einem hohlzylindrischen porösen Körper einge-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrbündel- 55 betteten Rohren mit einfachen konstruktiven Mitteln wärmetauscher, bei dem in einem Gehäuse eine zu überwinden und so zugleich mit der Verein-Eingangs- und eine Ausgangskammer für ein erstes fachung der Herstellung eine Verbesserung des Wärmetauschfluid und eine Eintritts- und eine Aus- Wärmetauschwirkungsgrades zu ermöglichen,
trittskammer für ein zweites Wärmetauscbf;üid aus- Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung gebildet sind und die Eingangs- und die /Ausgangs- 60 vorgesehen, daß die Rohre jedes Teilbündels in an kammer durch parallele Rohre miteinander < erbunden sich bekannter Weise über den Umfang eines hohlsind, die in Teilbündeln zusammengefaßt jeweils in zylindrisch ausgebildeten porösen Körpers verteilt einem fluiddurchlässig-porösen Körper eingebettet sind, dessen Mittelkanal als Zuleitung für das zweite sind, der jeweils in Querrichtung von dtm durch den Wärmetauschfluid vorgesehen ist, wobei die Rohre porösen Körper von der Eintrittskammer zvir Aus- 65 an ihren Enden jeweils in ein Kopfstück eingesetzt trittskammer gelangenden zweiten Wärmetauischfluid sind, daß der Umfang aller hohlzylindrischen porösen durthströmbar ist. Körper von der gemeinsamen, die Wärmetausch-Rei einem bekannten Rohrbündelwärmetauscher kammer darstellenden Austrittskammer umschlossen