DE1917947B2 - Rohrbündel-Wärmetauscher mit Wärmedämmschicht in der Kopfkammer - Google Patents

Description

F i g. 2 stellt den Bereich A der F ι g. I in vergrößertem Maßstab dar.

An den Behälter 1. der mit Wasser gefüllt is; und in dem sich ein das wärmeabgebende Fluid führendes Rohrbündel 2 befindet, schließt sich nach unten eine ausgemauerte Kopfkammer 3 an. Diese Kopfkammer 3 ist an einem sich an den Rohrboden, b/w. allgemein den Behälterboden 4. anschließenden, mit flansch versehenen Stutzen 5 angeflanscht. Die in die Kopfkammer 3 in Pfeilrichiung F eintretenden heißen Gase strömen über das in der Mitte des Behälterbodens 4 im Rohrboden angebrachte Rohrbündel in den eigentlichen Wärmetauscherbehälter. Damit der Rohr- bzw. Behälterboden 4 nicht durch die mit etwa 1500⁰C ankommenden heißen Gase thermisch zu hoch belastet wird, ist vorgesehen, diesen Bereich thermisch abzuschirmen. Verwendet wird hienoj eine aus mindestens 3 Schichten 6. 7, 8 bestehende Wärmedämmung, die so gestaltet ist, daß die bei Wärmebelastung auftretenden Längs- und Querdehnungen weder den Boden 4 noch den Flansch- jo stutzen 5 belasten. Zu diesem Zweck ist die Innenschicht 6 aus Formsteinen hergestellt, deren außenliegende Begrenzungsflächen 9 nach außen geneigt sind, und zwar derart, daß sie mit den Anlageflächen 10 der mittleren Schicht 7 korrespondieren. Die äußeren Flä- *5 chen 11 der mittleren Schicht 7 und die Innenflächen 12 der äußeren Schicht 8 sind ebenfalls nach außen geneigt, wobei der Neigungswinkel gleich dem Neigungswinkel bei 10 oder größer als dieser sein kann. Die Innenschicht 6 setzt sich nach unten als keramische Ausmauerung fort, stellt also ein einheitlich fest miteinander verbundenes Baumaterial dar. Bei Wärmebeiastung treten Längs- und Querdehnungen auf. Sobald eine Längsdehnung in Richtung Fl gegeben ist, die in der Regel bei der innenliegenden Schicht größer als bei der mittleren Schicht ist. hebt sich die äußere Fläche 9 der Innenschicht 6 von der inneren Fläche 10 der mittleren Schicht ab. Dadurch entsteht ein Spalt, der bei gleichzeitig auftretender Querdrehung für diese ausgenutzt werden kann. Dadurch werden sowohl Dehnungen in Längsrichtung als auch in Querrichtung aufgenommen. Zum weiteren Ausgleich der Längsdehnungen ist zusätzlich noch zwischen dem Boden 4 und den rohrbodenseiligen Enden der Wärmedämmschichten eine aus hoch feuerfesten Faserstoffen bestehende Pufferschicht 13 eingelegt. Die geneigten Flächen der nahe dem Boden 4 liegenden Wärmedämmschichten wirken sich auch vorteilhaft beim Einbau aus, weil die Konizität der einzelnen Formsteinringe der Schichten 6, 7, 8 in Verbindung mit den Halterungselementen 14 ein Herausfallen verhindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Rohrbündel-Wärmetauscher, bei dem das wärmeabgebende Fluid in Rohrbündeln geführt ist und die Wärme an das im Wäimetauscherbehälter befindliche wärmeaufnehmende Fluid abgibt, wobei das wärmeabgebende Fluid über eine dem Wärmelauscherbehälter vorgelagerte Kopfkammer eingeführt un.l von dort über das in einem Rohrboden eingesetzte Rohrbündel weitergeleitet wird, wobei von dem Rohrboden ausgehend der Mantel der Kopfkammer innen mit einer Wärmedämmung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus keramischem Baustoff bestehende Wärmedämmung aus mindestens drei Schichten (6,7,8) besteht, von denen die innere Schicht (6) und die mittlere Schicht (7) aus Baustoff unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und Dichte bestehen, wobei nahe dem Behälterboden die aneinanderstoßenden Flächen der inneren, mittleren und äußeren Schicht z'im Rohrboden hin divergierend verlaufen und zwischen dem Ende der Wärmedämmschichten und dem Rohrboden (4) eine aus feuerfesten Faserstoffen bestehende Pufferschicht (13) angeordnet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nahe dem Rohrboden (4) gelegenen Bereiche der inneren und der mittleren Wärmedämmschicht mittels ihrer divergierend ausgebildeten Begrenzi-ngsflächen selbsitragend gestaltet sind.

3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wärmedämmschicht (8) durch in der Innenwandung eines vom Behälterboden ausgehenden Stutzens (5) eingelassene Hallerungselemente (14) befestigt ist.

4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel der äußeren Begrenzungsfläche der Innenschicht (6). der Begrenzungsflächen der mittleren Schicht

(7) sowie der inneren Begrenzungsfläche der äußeren Schicht (8) mindestens 5' gegenüber der Längsachse der Vorkammer betragen.

5. Wärmetauscher nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wärmedämmschicht (6) aus dichtem Korundmaterial, die mittlere Wärmedämmschicht (7) aus Hohlkugel-Korundmaterial oder anderen keramischen Baustoffen bestehen.

6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die nahe dem Rohrboden (4) liegenden Schichtbereiche aus Formsteinen aufgebaut sind, von denen die Formsteine der innenliegenden Wärmedämmschicht (6) an ihrer Innenseite parallel zur Längsachse der Vorkammer verlaufende Begrenzungsflächen aufweisen, während die gegenüberliegenden, nach außen geneigten Begrenzungsflächen mit den inneren Begrenzungsflächen der mittleren Wärmedämmschicht (7) korrespondieren und die äußeren Begrenzungsflächen dieser Schicht unter dem gleichen oder einem anderen Winkel nach außen geneigt sind und mit den inneren Flächen der äußeren Wärmedämmschicht

(8) korrespondieren.

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs L

Bei Wärmelauschern dieser Art ist es. Je nach den wärnietauschenden Fluiden. nötig, den Rohrboden des Wärmetauscherbehälters und die Kopfkammer gegen eine übermäßige Wärmebelastung abzuschirmen. Dies gilt insbesondere bei Wärmetauschern, wie sie in der chemischen Verfahrenstechnik Verwendung finden und in denen z. B. hoch temperierte Spaltgase auf die für

ίο den weiteren Arbeitsprozeß notwendige Temperatur abgekühlt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für den Randbereich des Rohrbodens und den Mantel der Kopfkammer die Wärmedämmung so auszubilden, daß

sie die unter der Wärmebelastung auftretenden Längsund Querdehnungen aufnehmen kann, ohne einerseits den Rohrboden und andererseits den Mantel der Kopfkammer, bzw. in einer besonderen Ausgestaltung einen entsprechenden, vom Behälterboden ausgehenden Stützen, zu belasten.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im kennzeichnenden Teil de Anspruchs 1 angeführten Merkmale vorgesehen.

Dabei kann die äußere Wärmedämmschicht durch Hallerungselemente befestigt werden, die an der Innenseite de> an den Behälterboden angesetzten Flanschstutzens eingelassen sind.

lim die bei den verschiedenen Wärmebelastungen auftretenden Längs- und Querdehnungen sicher kornpensieren zu können, hat sich nahe dem Rohrboden ein Neigungswinkel der Innen- bzw. Außenflächen der Wärmedämmschichten von mindestens 5° als zweckmäßig erwiesen. DabH ist dieser Winkel von 5 als untere Grenze anzusehen.

Für die innenliegende Wärmedämmschicht wird vorzugsweise ein dichtes Korundmaterial verwendet. Die mittlere Wärmedämmschicht besteht vorzugsweise aus Hohlkugel-Korundmaterial. Die äußere Wärmedämmschicht kann ebenfalls aus Hohlkugel-Korundmaterial bestehen; es können aber auch ähnliche keramische Bausioffe Verwendung finden. Der Einsatz von Korundmaterial als Wärmedämmschicht ist besonders vorteilhaft für in der chemischen Verfahrenstechnik anfallende Spaltgase, weil derartige Materialien eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen thermische und chemische Einflüsse aufweisen.

Um die Längs und Querdehnungen bei Wärmebelastung sicher auffangen zu können, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die nahe dem Rohrboden liegenden Schichtbereiche aus Formsteinen aufzubauen, von denen die Formsteine der innenliegenden Wärmedämmschicht an ihrer Innenseite parallel zur Längsachse der Vorkammer verlaufende Begrenzungsflächen aufweisen, während die gegenüberliegenden,

5$ nach außen geneigten Begrenzungsflächen mit den inneren Begrenzungsflächen der mittleren Wärmedämmschicht korrespondieren und die äußeren Begrenzungsflächen dieser Schicht unter dem gleichen oder einem anderen Winkel nach außen geneigt sind und mit den inneren Flächen der äußeren Wärmedämmschicht korrespondieren.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren ist die Erfindung an einem möglichen Ausführungsbeispiel erläutert.

F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher dar, wie er beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik Anwendung findet;