DE1922990A1

DE1922990A1 - Gehaeuse- und Roehrenwaermetauscher mit bewegbarer Rohrplatte

Info

Publication number: DE1922990A1
Application number: DE19691922990
Authority: DE
Inventors: Campbell Thomas Lee
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-05-09
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1969-11-27
Also published as: NL6906919A; BE732668A; FR2008170A1

Description

Gehäuse- und Röhrenwärmetauscher mit bewegbarer Rohrplatte

Die Erfindung bezieht sich auf Gehäuse- und Röhrenwärmetauscher, d.h. Wärmetauscher mit einem Bündel von Röhren zwischen zwei Rohrplatten mit geeigneten Leitblechen, so daß die Flüssigkeit über die Röhren leitbar ist. Diese Teile sind oft in der Weise konstruiert, daß eine der Rohrplatten starr und die andere bewegbar oder "schwimmend" angebracht ist, so daß eine Verschiebung der Röhren bei thermischer Ausdehnung oder Zusammenziehung bezüglich des Gehäusemantels gestattet ist. In diesen Fällen ist ein Abschlußdeckel oder ein "Kopf", der normalerweise erforderlich ist, um die in den Röhren fließende Flüssigkeit aufzunehmen und zurückzuleiten, auf dem Umfang der

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Rohrplatte befestigt, um sich auf diese Weise mit der Rohrplatte zu bewegen. Es wird dann ein geeigneter Packrinp; verwendet, um für eine Abdichtung gegen einen Flüssigkeitsverlust aus dem Gehäuse zu sorgen, wenn sich die Rohrplatte und der Kopf bewegen. Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise in dem US Patent 2,978,226 beschrieben.

Eines der Probleme, die mit der oben beschriebenen Konstruktionsart verbunden sind, besteht darin, daß um den Umfang der Rohrplatte herum wertvoller Raum erforderlich ist für die Breite des Flansches, der dazu verwendet wird, den Kopf der Rohrplatte mit Bolzen oder auf andere Weise zu befestigen. Dadurch wird die Zahl der Röhren verringert, die anderenfalls von dem Gehäusemantel des Wärmetauschers aufgenommen werden könnten, und somit wird für einen Gehäusemantel mit gegebenem Durchmesser das Wärmeübertragungsvermögen begrenzt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Gehäuse- und Röhrenwärmeaustauscher mit einer schwimmenden Rohrplatte zu schaffen, der innerhalb des Gehäusedurchmessers eine größere Anzahl Röhren aufnimmt als bekannte Konstruktionen. Weiterhin beinhaltet die Erfindung eine verbesserte Abdichtungs- und Packrinpranordnung für ein Mantelgehäuse und einen Röhren-Wärmetauscher mit einer schv/immenden Rohrplatte.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert»

Figur 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Gehäuse- und Röhrenwärmetauschers gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist eine Endansicht vom Boden des Wärmetauschers nach oben auf das Kopfstück.

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Figur 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht mit einem Schnitt entlang der Linien III-III in Figur 2.

Figur 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht mit einem Schnitt der Linie IV-IV in Figur H.

Kurz gesagt, wird erfindungsgemäß zwischen den Flanschen auf dem Gehäusemantel und dem Kopf des Wärmetauschers ein Zwischenpackring angewendet. Eine Dichtungspackung mit einer angemessenen Anordnung zum Leckagenachweis wird zwischen dem Gehäusemantel und dem Packring eingefügt, so daß eine Bewegung ä der Rohrplatte gestattet ist. Die gesamte Endfläche der Rohrplatte ist für eine Anbringung der Wärmeaustauschröhren verwendbar. Der Packring ist an dem Flansch des Gehäusemantels durch Verbindungsmittel justierbar befestigt, die durch den Kopfflansch hindurch zugänglich sind.

In Figur 1 umfaßt ein Gehäuse- und Röhrenwärmetauscher, wie z.B. ein Schmierölkühler, einen zylindrischen Gehäusemantel 1, ein Bündel von Wärmeaustauschröhren 2, die zwischen Rohrplatten und 4 angebracht sind, einen geteilten Einlaßverteiler 5 für eine der Wärmeaustauschflüssigkeiten, eine geeignete Einlaß-Auslaßverteileranordnung 6 für die andere Wärmeaustauschflüssigkeit und zweckmäßige Leitbleche 7, die entlang der Röhren 2 ( mit Abstand angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung ist ein Abschlußdeckel oder ein Kopf 8 mit einem auf dem Umfang herumführenden Flansch 9 dicht abschließend an einem Packring 10 befestigt. Dieser Packring ist an einem Umfangsflansch 13 justierbar befestigt, der entweder an dem Gehäusemantel angebracht ist oder mit diesem aus einem Stück besteht. Der Packring 10 weist eine axial verlaufende Lippe auf, die eine Dichtungspackung 12 zusammendrückt, um eine Leckage zu verhindern. Die Dichtungspackung 12 ist in einer auf dem Umfang herumführenden Vertiefung zwischen der Lecklippe 11 und dem Gehäusemantel angeordnet. Es sei erwähnt, daß die

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Lippe 11 den gleichen Innendurchmesser aufweist, wie der Gehäusemantel 1 des Wärmetauschers, so daß die Rohrplatte 3 gleiten kann, um die thermische Ausdehnung und Zusammenziehung der Wärmeaustauschröhren aufzunehmen. Vorzugsweise ist weiterhin die Dicke der Rohrplatte größer als die axiale Länge der Vertiefung, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Figur 2 ist eine Endansicht und zeigt in einer Blickrichtung am Kopf 8 nach oben die Art der Befestigung. Um den Kopfflansch

9 herum sind im Abstand abwechselnd große und kleine Löcher angeordnet. Die großen Löcher nehmen versenkte Muttern lH auf, die dazu dienen, den Packring 10 gegen den Gehäuseflansch 11 zu halten. Diese Löcher sind groß genug,um eine Befestigung mit Hilfe eines üblichen Schraubenschlüssels für versenkte Muttern zu gestatten. Durch die kleinen Bohrungen sind Stifte hindurchgesteckt, auf denen Muttern 15 befestigt sind, die den Kopf 8 gegen den Packring 10 halten.

Die Figuren 3 und H sind vergrößerte Schnittbilder durch die zwei Befestigungsarten des Packringes an "den entsprechenden Flanschen.

Figur 3 zeigt Einzelheiten der Dichtungspackung 12. Zusammendrückbare Packungen 12a, 12b, die aus Materialien wie z.B. Gummi bestehen können, sind auf jeder Seite eines mit Löchern versehenen Ringes 12 c angeordnet, der einen Durchfluß von Leckflüssigkeit zu einer "Signalrohr"-Verbindung 16 gestattet.

Der Kopf 8 ist mit Hilfe der Stifte 17 fest an dem Packring

10 angebracht. Diese Stifte führen durch Löcher , die in dem Umfangsflansch 9 ausgebildet sind, hindurch und sind durch Muttern 15 gesichert. Eine Abdichtung wird durch einen üblichen O-Dichtring 18 herbeigeführt.

Figur H zeigt das bevorzugte Verfahren zur Befestigung des Packringes 10 an dem Gehäuseflansch 13. Stifte 19 führen durch Löcher in dem Flanschring und in vergrößerte Bohrungen 19a,

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die durch den Kopfflansch hindurchverlaufen. Deshalb können die Muttern 14 mittels eines Steckschlüssels gelöst oder angezogen werden, um die Pressung der Dichtunpspackung 12 einzustellen, ohne den Kopf 8 zu entfernen. Weiterhin sind die Stifte 19 vorzugsweise genügend lang, damit der Kopf 8 und der Planschring 10 auf einen wesentlichen Abstand von dem Gehäusemantel abgesenkt werden kann, ohne daß die Muttern 14 entfernt werden. Dieser Abstand ist größer als die eingeschlossene axiale Länge der Lippe 11, so daß die Lippe 11 ä den Gehäuseflansch 13 in ausreichender Weise freigibt, um eine Auswechselung der Abdichtung 12 von außen - bezüglich des Wärmetauschers - zu ermöglichen, ohne den Kopf zu entfernen .

Die Wirkungsweise der Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung ersichtlich. Es stehen die gesamten Seitenflächen der Rohrplatten für die Wärmetauscherröhren zur Verfügung, da der Kopf nicht an der bewegbaren Rohrplatte befestigt ist, wie dies bei bekannten Konstruktionen der Fall ist. Die Rohrplatte 3 kann sich in den Gehäusemantel und den Packring hineinbewegen, während die Dichtungspackung 12 eine Leckage von beiden Flüssigkeiten des Wärmetauschers verhindert. Falls i tatsächlich einmal irgendein Leck auftritt, sei es von der Flüssigkeit oberhalb der Rohrplatte oder von der anderen Flüssigkeit unterhalb der Rohrplatte, so fließt diese Leckflüssigkeit durch den mit Löchern versehenen Ring 12c und kann durch das "Signalrohr" bestimmt werden.

Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, wird durch die Erfindung eine Reihe von Vorteilen erreicht. Die Packung 12 des Packringes kann durch eine geeignete Handhabung der Muttern l4 fester zusammengedrückt oder gelöst oder sogar vollständig ersetzt werden, ohne den Kopf 8 zu entfernen. Der Packring kann weiterhin bei einem ersten Zusammenbau getrennt eingesetzt werden, ohne das zusätzliche Gewicht des Kopfes 8, so daß

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eine genaue Justierung des Ringes erleichtert ist.

Zur Reinigung der Innenräume der Wärmeaustauschrühren 2 kann der Kopf 8 entfernt werden, ohne daß der Packring 10 abgenommen wird. In diesem Falle braucht die Packungsabdichtung nicht gestört zu werden, und die Flüssigkeit oberhalb der Rohrplatte kann während dieses Arbeitsganges in dem Wärmetauscher verbleiben.

Der wichtigste Vorteil der beschriebenen Konstruktion liegt jedoch darin, daß es nicht erforderlich ist, um den Umfang der Rohrplatte 3 herum einen Raum für die Befestigung des Flansches 9 an dem Kopf vorzusehen. Deshalb können innerhalb der gleichen Abmessung des Gehäusemantels 1 mehr Wärmeaustauschröhren 2 aufgenommen v/erden. Umgekehrt kann der Gehäuse-durchmesser verkleinert v/erden, ohne daß das Wärmeübertragungsvermögen verringert wird. Die beschriebene Konstruktion Festattet eine Durchmesserverringerung des Gehäuses von etwa 5-10 % für das gleiche Wärmeübertragunp-svermögeri eines Gehäuse- und Röhrenwärmetauschers gegebener Länge.

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Claims

Ansprüche

1. Gehäuse- und Röhrenwärmetauscher mit zahlreichen, innerhalb eines langgestreckten Gehäuses angeordneten Röhren, die an beiden Enden zwischen Rohrplatten befestigt sind, wobei die eine Rohrplatte starr und die andere Rohrplatte in dem Gehäuse bewegbar angeordnet ist, gekennzeichnet du r c h einen auf dem Umfang herumführenden Flansch (13), der auf dem Ende des Gehäuses gegenüber der bewegbaren Rohrplatte (3) angeordnet und in dem in der Nähe der Rohrplatte eine Aussparung ausgebildet ist, einen Packring (10), der in koaxialer Richtung mit Abstand zu dem Gehäuseflansch (13) *

angeordnet ist und einen Lippenteil (11) aufweist, der in der Aussparung angeordnet ist und das gleiche Innenmaß besitzt wie das Gehäuse (D₃ eine in der Aussparung zwischen der Lippe (11) und dem Gehäuse (1) angeordnete Dichtungspackung (12), einen Kopfdeckel (8) zur Aufnahme der Flüssigkeit aus den WärmeaustauschrShren (2), der einen auf den Umfang herumführenden Kopfflansch (9) aufweist, der koaxial zu dem Packring (10) verläuft und an diesem anliegt, auf dem Umfang im Abstand angeordnete Gewindeteile (15) auf dem Kopfflansch (9)₃ die den Kopfflansch (9) abnehmbar mit dem Packring (10) verbinden, und durch auf dem Umfang im Abstand angeordnete Gewindeteile (14), die in durch den Kopfflansch (9) gebildeten Vertiefungen angeordnet sind und den Packring (10) verstellbar "mit dem Gehäuseflansch (13) verbinden, wobei die Gewindeteile (I¹O ohne»Entfernung des Kopfdeckeis (8) zugänglich sind.

2. Gehäuse- und Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungspackung (12) zusammendrückbare Teile (12 a,12b), einen mit Löchern versehenen Ringteil (12e) und eine Leitungsanordnung (16) umfaßt, die in dem Gehäuseflansch (13) in der Nähe des mit Löchern versehenen Ringes (12 c) ausgebildet ist, so daß der Ausfluß

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der hindurchfließenden -Leckflüssigkeit von beiden Seiten der bewegbaren Rohrplatte (13) aufnehmbar ist'.

3. Gehäuse- und Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (9,13) und der Packring (10) kreisförmig sind, der Kopfflansch (9) durch zahlreiche im Abstand angeordnete Gewindebefestigungsmittel (15,17) an dem Packring (10) befestigt ist, zahlreiche auf dem Umfang im Abstand angeordnete Stifte (19) in dem Gehäuseflansch (13) angebracht und durch den Packring (10) hindurchgeführt sind, und diese auch mit einer wesentlichen Länge in größere Löcher (9a) hineinragen, die in dem Kopfflansch (9) ausgebildet sind, so daß Muttern (14) auf diese Stifte (19) aufschraubbar sind, die für eine größere Länge über die Muttern (1*0 hinaus fortgesetzt sind als die Lippe (11) in den Gehäuseflansch (13) hineinragt, so daß die Dichtungspackung (12) ohne Entfernung des Kopfdeckels (8) von außen zugänglich gemacht ist.

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