DE19502605A1 - Mantelwärmetauscher mit einem Deckel und einem Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mantelwärmetauscher mit einem Deckel und einem Behälter gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Behälterförmige Mantelwärmetauscher, die einen Deckel auf­ weisen, sind in der Heiztechnik allgemein bekannt. Die Öff­ nung des Behälters weist einen Flansch auf, auf dem der Deckel aufliegt. Flansch und Deckel sind durch mehrere Schrauben miteinander verschraubt.

Ist es im Servicefall erforderlich, den Mantelwärmetauscher zu öffnen, kostet dies sehr viel Zeit, weil alle Schrauben gelöst werden müssen. Nach Abschluß der Servicearbeiten müssen alle Schrauben wieder eingeschraubt werden.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Mantelwärmetau­ scher mit einem Deckel und einem Behälter zu schaffen, des­ sen Servicefreundlichkeit wesentlich verbessert ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden anstelle der Schrauben als Befesti­ gungsmittel Profilschellen-Spannringe verwendet, die die Einzelteile und insbesondere die Deckel und die Flansche des Behälters des Mantelwärmetauschers randseitig einfassen und miteinander verbinden.

In der Fachwelt wurden derartige Schnellspannverschlüsse bei Mantelwärmetauschern bisher strikt abgelehnt, weil die Dichtigkeit nicht als ausreichend erschien. In vorteilhaf­ ter Weise hat sich jedoch gezeigt, daß diese Art der Schnellspannverschlüsse auch auf Mantelwärmetauscher mit einem Deckel und einem Behälter übertragbar ist, wobei keine Gefahr der Undichtigkeit besteht.

In erfindungswesentlicher Weise sind der Profilschellen- Spannring und der von dem Flansch bzw. dem Deckel gebildete Rand aufeinander abgestimmt. Insbesondere besitzen der Flansch und der Deckel einen gleichen Außendurchmesser, was bei bekannten Mantelwärmetauschern nicht erforderlich war.

Aufgrund des Schnellspannverschlusses läßt sich der Mantel­ wärmetauscher sehr schnell öffnen und wieder verschließen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Mantelwärmetauscher nach der Erfindung in der Seitenansicht,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Verbindungsbereiches zwi­ schen einem Flansch und einem Deckel des Mantel­ wärmetauschers aus Fig. 1, und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Mantelwärme­ tauschers nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Mantelwärmetauscher mit einem Behälter 1 und einem Deckel 3, der auf einem Flansch 2 des Behälters 1 aufliegt. Flansch 2 und Deckel 3 sind kreisförmig, weshalb der Deckel 3 eine Kreisscheibe bildet. Wesentlich ist, daß der Flansch 2 und der Deckel 3 einen gleichen Außendurch­ messer aufweisen. Dadurch daß Flansch 2 und Deckel 3 einen gleichen Außendurchmesser aufweisen, läßt sich ein Profil­ schellen-Spannring 4 randseitig umlegen, der den Deckel 3 sicher und dicht an dem Flansch 2 befestigt. Der Spannring 4 weist einen Verschluß 5 auf, so daß nach dem Öffnen des Verschlusses 5 und nach dem Entfernen des Spannringes 4 der Deckel 3 von dem Flansch 2 des Behälters 1 abgenommen wer­ den kann. Nach Entfernen des Deckels 3 ist der Behälter 1 über die Öffnung 6 zugänglich, die von dem Flansch 2 einge­ faßt wird.

Je nach Anwendungsfall kann es sich bei dem Flansch 2 um einen Randwulst handeln, der die Öffnung 6 umläuft. Das heißt, die Auflagefläche des Flansches 2 für den Deckel 3 kann je nach Anwendungsfall größer oder kleiner bemessen sein.

Fig. 2 zeigt im Schnitt den Verbindungsbereich zwischen Flansch 2 und Deckel 3, wobei eine Dichtung 9 vorgesehen sein kann. Weiter ist wesentlich, daß der Spannring 4 im Querschnittsprofil an den Kanten- und Randbereich angepaßt ist, den Flansch 2 und Deckel 3 bilden. Ferner ist wesent­ lich, daß der Spannring 4 Abschnitte aufweist, die den Randbereich des Flansches 2 und den Deckel 3 umgreifen.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform besteht der Rand- und Kantenbereich des Flansches und des Deckels 3 aus einem planen Rand 12, der senkrecht zu der Ebene des Dec­ kels 3 steht. Zusätzlich sind die Kanten von Flansch 2 und Deckel 3 im Randbereich gebrochen, so daß sich ein nach außen verjüngender Flanschwinkel Alpha ergibt. Der Flanschwinkel Alpha liegt in einem Bereich von 30-60° und beträgt vorzugsweise 40°.

An die soweit beschriebene Kontur des Flansches 2 und des Deckels 3 ist der Spannring 4 angepaßt, so daß ein planer Auflagesteg 11 des Flansches 2 auf dem Rand 12 aufliegt. An den Auflagesteg 11 des Spannringes 4 sind Schenkel 7, 8 an­ gelenkt, die einen Öffnungswinkel entsprechend dem Flanschwinkel Alpha aufweisen. Im gespannten Zustand des Spannringes 4 umklammern die Schenkel 7, 8 die abgeschräg­ ten Kantenflächen des Flansches 2 und des Deckels 3. Somit weist der Spannring 4 mit seinen geöffneten Schenkeln 7, 8 eine V-förmige Gestalt auf, die an die Außenkontur von Flansch 2 und Deckel 3 angepaßt ist.

Wie weiter aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Spannring 4 im Querschnitt symmetrisch gestaltet, wobei die Symmetrieebene die Ebene bildet, in der der Deckel 3 auf dem Flansch 2 aufliegt.

Zur Erhöhung der aufbringbaren Spannkräfte umläuft den Spannring 4 nach der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform zusätzlich ein äußeres Spannband 10. Das Spannband 10 und der Spannring 4 sind bevorzugt starr miteinander verbunden. Bevorzugt ist das Spannband 10 plan gehalten. Der Verschluß (in Fig. 2 nicht dargestellt), der an dem Spannring 4, dem Spannband 10 oder an beiden angreifen kann, kann in unter­ schiedlicher Weise gestaltet sein. Bei dem Verschluß 5 kann es sich um einen Schraubverschluß, einen T-Bolzen-Verschluß oder einen manuell betätigbaren Kniehebelverschluß handeln.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform, die bevorzugt ange­ wendet wird, betrifft somit einen Profilschellen-Spannring 4 für eine Kegelflanschverbindung.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt. Zur besseren Darstellung sind in Fig. 3 die umlaufenden Ränder der dort gezeigten Spannringe 4, 20, 24, 32 nicht dargestellt.

Der in Fig. 3 gezeigte Mantelwärmetauscher weist die Beson­ derheit auf, daß in den Deckel 3 ein weiterer Behälter 17 eingesetzt ist, der ein kleineres Volumen aufweist. Der Deckel 3 und der Behälter 17 sind mittels einer Verschwei­ ßung 15 dicht miteinander verbunden. In den Behälter 17 werden beispielsweise Pumpen und Motoren eingesetzt (nicht dargestellt), so daß deren Wärme an das Innere des Behäl­ ters 1 abgegeben wird. Zur Befestigung der einzusetzenden Aggregate sind beispielsweise am Boden 34 des Behälters 17 Sicken 18 vorgesehen. Jedoch lassen sich die Aggregate auch mittels Dichtungen, Bohrungen in dem Boden 34 und zugehö­ rige Schrauben an der Wandung des Behälters 17 so befesti­ gen, daß das Innere des Behälters 17 weiterhin abgedichtet ist. An der Oberseite des Behälters 17 ist ein Deckel 19 aufgesetzt.

Die in Fig. 3 gezeigten Deckel 3 und 19 weisen im Quer­ schnitt eine topfförmige Gestalt auf. Hierzu sind in die Deckel 3, 19 Vertiefungen 14, 35 eingezogen, die in die zu­ gehörigen runden Behälter 1 bzw. 17 einsetzbar sind. Die Vertiefungen 14, 35 bewirken eine Versteifung der Deckel 3, 19 und dienen zusätzlich zu deren Zentrierung.

Während in Fig. 1 der Boden fest an dem Behälter 1 ange­ schweißt ist und einen sogenannten Klöpperboden bildet, ist in Fig. 3 der Boden 26 an dem Behälter 1 lösbar befestigt. Hierzu weist der Boden 26 einen angeschweißten Flanschring 28 auf. Die umlaufende Verschweißung ist durch das Bezugs­ zeichen 29 angedeutet.

Der Behälter 1 oder wie in Fig. 3 dargestellt der Boden 26 weist einen Stutzen 30 auf, der mit einem Anschlußrohr 31 verbunden ist. Die Verbindung kann wiederum mit einem Spannring 32 erfolgen.

Fig. 3 weist gegenüber den Fig. 1 und 2 eine weitere Beson­ derheit auf. Während in Fig. 1 und 2 der dort gezeigte Flansch 2 plan ausgeführt ist, sind die in Fig. 3 gezeigten Flansche angerollte Bördelränder 13, 22, 25. Die zugehöri­ gen Deckel 3, 19 bzw. der Flanschring 28 sind an die ge­ rollten Ränder 13, 22, 25 angepaßt. Ebenso sind die verwen­ deten Spannringe 4, 20, 24 in Fig. 3 angepaßt. Zur Erhöhung der Dichtigkeit sind die Dichtungen 9, 21, 23 vorgesehen.

Die V-förmigen Schenkel 7, 8 der Spannringe 4, 20, 24 be­ rühren in der Querschnittsansicht die gerollten Ränder 13, 22, 25 punktförmig in den Punkten 16, 33. Auf den Umfang der Ränder 13, 22, 25 bezogen ergibt sich eine Linienberüh­ rung. Diese im Querschnitt punktförmige Berührung bzw. auf den Umfang bezogene Linienberührung bewirkt zusammen mit entsprechend eingesetzten Dichtungen eine Schwingungsent­ koppelung. Diese Schwingungsentkoppelung bewirkt beispiels­ weise in vorteilhafter Weise, daß die Vibrationen von Ag­ gregaten gedämpft werden, die in dem Behälter 17 angeordnet sind.

Wie weiter aus Fig. 3 ersichtlich, ist der angeschweißte Flanschring 28 mit Abstand zu dem oberen Öffnungsrand 27 des Behälters 26 angeordnet. Hierdurch ist der Boden 26 in den Behälter 1 einsetzbar, die Dichtung 23 wird besser fi­ xiert und wie bei den Vertiefungen 14, 35 wird eine Zen­ trierung bewirkt.

Abweichend von Fig. 3 können die Außenseiten der runden Ränder (Fig. 3) oder der abgeflachten Ränder (Fig. 1) je nach Anwendungsfall andere geeignete Querschnittsformen aufweisen. So elliptisch, halbkreisförmig, rechteckig, qua­ dratisch oder dreieckig.

Weiter ist es möglich, die Ränder nicht nur hohl, sondern auch aus massivem Material auszuführen. Jedoch bietet die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform mit dem im Querschnitt nicht vollständig geschlossenen Ringbogen den Vorteil, es ergibt sich eine bessere Federwirkung. D.h. der Rand bildet selbst ein Federelement, das einem angelegten Spannring entgegenwirkt und so die Dichtigkeit verbessert.

Darüber hinaus können die Ränder aus kreis- bzw. ringförmig gebogenen Profilstäben, z. B.. Rundeisen oder Rohren beste­ hen, die am oberen Rand der Behälter 1, 17 angeschweißt sind. Diese Vorgehensweise ist besonders bei kleinen Stück­ zahlen wirtschaftlich.

Bezugszeichenliste

1. Behälter
2. Flansch
3. Deckel
4. Profilschellen-Spannring
5. Verschluß
6. Öffnung
7. Schenkel
8. Schenkel
9. Dichtung
10. Spannband
11. planer Auflagesteg
12. Rand
13. gerollter Rand
14. Vertiefung
15. Verschweißung
16. Berührungspunkt
17. Behälter
18. Sicke
19. Deckel
20. Spannring
21. Dichtung
22. gerollter Rand
23. Dichtung
24. Spannring
25. gerollter Rand
26. Boden
27. oberer Öffnungsrand
28. Flanschring
29. Verschweißung
30. Stutzen
31. Anschlußrohr
32. Spannring
33. Berührungspunkt
34. Boden
35. Vertiefung

Claims (18)

1. Mantelwärmetauscher mit einem Deckel und einem Behäl­ ter, der eine Öffnung aufweist, die randseitig durch einen kreisförmigen Flansch eingefaßt ist, auf dem der Deckel aufliegt, wobei die Einzelteile des Mantelwärmetauschers mittels Befestigungseinrichtungen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen öffenbare und ver­ schließbare Profilschellen-Spannringe (4, 20, 24) sind, die die zu verbindenden Teile randseitig umlaufen.

2. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Deckel (3, 14, 19) und Flansche vor­ gesehen sind.

3. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Deckel (4) ein weiterer Behälter (17) eingesetzt ist, dessen Wandung mit dem Deckel (4) ver­ schweißt ist und der mit einem Deckel (19) verschließbar ist.

4. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter (17), der in den Behälter (1) ragt, bodenseitig geschlossen ist.

5. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter (17) bodenseitige Sicken (18) oder andere Halteelemente für einzusetzende Teile auf­ weist.

6. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Boden (26) des Behälters (1) ein ab­ nehmbares Teil bildet, das durch einen Profilschellen- Spannring (24) befestigt ist.

7. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Deckel (3, 14, 19) bzw. der Boden (26) einen Auflagerand aufweisen, der an den Durchmesser und die Form der zugehörigen Flansche dichtigkeitserhöhend angepaßt ist.

8. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Deckel (3, 14, 19) im Querschnitt eine topfförmige Gestalt aufweisen, und daß der topfförmige Abschnitt der Deckel (3, 14, 19) in die zugehörigen Behäl­ ter (1, 17) einsetzbar ist.

9. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flansche, auf denen der Rand der Dec­ kel (3, 14, 19) aufliegt bzw. der Boden (26) anliegt, plan sind.

10. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flansche, auf denen der Rand der Dec­ kel (3, 14, 19) aufliegt bzw. der Boden (26) anliegt, runde Ränder (13, 22, 25) sind.

11. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ränder (13, 22, 25) nach außen gerollt umgebördelt sind.

12. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch des Bodens (26) ein ange­ schweißter Flanschring (28) ist.

13. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Boden (26) in den Behälter (1) einsetzbar ist, und daß der angeschweißte Flanschring (28) mit Abstand zum Öffnungsrand (27) des Bodens (26) angeschweißt ist.

14. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilschellen-Spannringe (4, 20, 24) einen Flanschwinkel von 30-60°, insbesondere 40° auf­ weisen.

15. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannringe (4, 20, 24) zusätzlich von ei­ nem Spannband (10) umgeben sind.

16. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannband (10) im Querschnitt plan ist und die Spannringe (4, 20, 24) einen planen Auflagesteg (11) aufweisen, an dem die Schenkel (7, 8) V-förmig ausge­ bildet sind und auf dem das Spannband (10) aufliegt.

17. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (2, 13, 25), der Flansch­ ring (28) und die Deckel (3, 14, 19) an das Quer­ schnittsprofil der Spannringe (4, 20, 24) angepaßt sind.

18. Mantelwärmetauscher nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmigen Schenkel (7, 8) der Spannringe (4, 20, 24) die Ränder (13, 22, 25) in der Querschnittsansicht tangential in einem Punkt berühren.