DE19606201A1

DE19606201A1 - Vorrichtung zur Halterung der Rohre eines Rohrbündels

Info

Publication number: DE19606201A1
Application number: DE1996106201
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Mueller; Gerd Ing Grad Abker
Original assignee: Balcke Duerr GmbH
Current assignee: Babcock Borsig Service GmbH
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: DE19606201B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung der vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten, parallel im Abstand zueinander verlaufenden Rohre eines im Gehäuse eines Wärmeübertragers angeordneten Rohrbündels.

Derartige Halterungen sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt, wobei jedes Rohr relativ zu mindestens einem seiner benachbarten Rohre durch min destens einen, zumindest einen Teil seines Umfanges berührenden Abstands halter lagegesichert ist. Diese Abstandshalter bestehen entweder aus einander kreuzenden Streben oder Bändern, die an einem gemeinsamen Rahmen befe stigt sind. Diese Rahmen sind entweder am Gehäuse des Wärmeübertragers befestigt oder mittels der Abstandshalter auf den Rohren angeordnet. Wäh rend sich beim erstgenannten Fall aufgrund der unterschiedlichen Wärmeaus dehnungskoeffizienten des Materials einerseits der Rohre und andererseits des Wärmeübertragergehäuses schädliche Relativbewegungen zwischen Rohren und Abstandshaltern ergeben, wird im zweiten Fall eine aufwendige Führung des mit den Rohren verbundenen Rahmens relativ zum Wärmeübertragerge häuse erforderlich.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halterungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß sowohl schädliche Relativbewegungen zwi schen Rohren und Abstandshaltern als auch aufwendige Führungen für die Abstandshalter tragende Rahmen vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Rohre des Rohrbündels untereinander ausschließlich über jeweils mindestens zwei Rohre miteinander verbindende Abstandshalter lage gesichert sind und daß die Abstandshalter ausschließlich durch zumindest das Eigengewicht jedes Abstandshalters kompensierende Klemmkraft auf den Roh ren befestigt sind.

Durch die Lagesicherung der Rohre untereinander ausschließlich über Ab standshalter, die jeweils mindestens zwei Rohre miteinander verbinden, und durch die Befestigung dieser Abstandshalter auf den Rohren ausschließlich durch Klemmkraft, die zumindest das Eigengewicht jedes Abstandshalters kompensiert, kann auf die Verwendung von Rahmen verzichtet werden. Es er übrigen sich somit aufwendige Führungen für derartige Rahmen. Außerdem werden Relativbewegungen zwischen den Rohren und den Abstandshaltern vermieden, weil die Abstandshalter durch Klemmkraft auf den Rohren befe stigt sind, so daß die Abstandshalter sich bei temperaturbedingten Längenän derungen der Rohre mit diesen innerhalb des Wärmeübertragergehäuses be wegen. Mit den Rahmen entfällt auch eine zusätzliche Belastung der Rohre durch das Gewicht der Rahmen. Neben einem verringerten Bauaufwand ergibt sich schließlich eine einfachere Montage der Abstandshalter.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt jeder Abstandshalter mindestens zwei Klemmstellen, die jeweils schalenförmig mit einem Umschlin gungswinkel < 180° ausgebildet und durch einen Steg miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion für die Ab standshalter und eine besonders einfache Montage.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Abstandshalter hauptsächlich in Strömungsrichtung des die Außenseite der Rohre beaufschla genden Mediums angeordnet, so daß der Strömungswiderstand der Abstands halter minimiert wird.

Um bei möglichst geringem Strömungswiderstand eine hohe Stabilität der von außen im wesentlichen quer zu ihrer Längsrichtung angeströmten Rohre gegen Schwingungen zu erzielen, wird mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, zumindest einige Rohre der in Strömungsrichtung des Anströmmediums aus gerichteten Rohrreihen paarweise durch weitere Abstandshalter miteinander zu verbinden. Diese zusätzlichen Abstandshalter liegen quer zur Strömungsrich tung des die Rohre von außen anströmenden Mediums und sind vorzugsweise in Strömungsrichtung versetzt angeordnet, so daß sich eine möglichst geringe Behinderung der Strömung ergibt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragers mit der erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht des Wärmeübertragers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Wärmeübertragers nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Wärmeübertrager gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Schnittes gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine Seitenansicht der Rohre gemäß der Linie V-V in Fig. 4.

Der schematisch in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Wärmeübertrager besteht aus einer Mehrzahl von parallel im Abstand zueinander verlaufenden, zu einem Rohrbündel zusammengefaßten Rohren 1 aus Kunststoff, beispielsweise einem Fluorpolymer. Beim Ausführungsbeispiel sind diese Rohre 1 jeweils U-förmig gebogen und mit ihren Enden in einer Rohrplatte 2 befestigt. Auf der Ober seite der Rohrplatte 2 ist jeweils eine Verteilkammer 3 mit zwei Anschlußstut zen 3a und eine Sammelkammer 4 mit zwei Anschlußstutzen 4a angeordnet. Durch die Verteilkammer 3 wird ein durch die Rohre einströmendes Medium dem Rohrbündel 1 zugeleitet, das nach der Wärmeübertragung aus der Sammelkammer 4 abgeführt wird. Das zweite, an der Wärmeübertragung teil nehmende Medium durchströmt ein Gehäuse 5, bei dem es sich beispielsweise um einen Teil eines Strömungskanals handelt. Die rechtwinklig zur Längser streckung der Rohre 1 ausgerichtete Strömung dieses zweiten Mediums M₂ ist durch Pfeile in den Fig. 1 und 3 angedeutet. Die Zu- und Abfuhr des ande ren Mediums M₁ ist in Fig. 1 ebenfalls durch Pfeile symbolisiert. Bei dem in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Wärmeübertrager kann es sich um eine Vorrichtung zur Kühlung der Rauchgase eines Kraftwerks handeln. Die Kühlung erfolgt durch in den Rohren 1 strömendes kaltes Wasser als Medium M₁. Sofern es sich bei dem zu kühlenden Medium M₂ um ungereinigtes Rauchgas handelt, kommt es bei einer Unterschreitung des Säuretaupunktes zu einer Kondensation hochkonzentrierter Schwefelsäure auf den Oberflächen des Wärmeübertragers, insbesondere den Rohren 1, weshalb diese aus korro sionsbeständigem Kunststoff hergestellt sind. Auch das Gehäuse 5 des Wär meübertragers muß aus korrosionsbeständigem Material, beispielsweise Edel stahl hergestellt sein.

Um die aus Kunststoff bestehenden Rohre 1 sicher im Rauchgasstrom zu fixie ren und insbesondere Schwingungen der rechtwinklig zu ihrer Rohrlängsachse angeströmten Rohre 1 zu vermeiden, sind in mehreren Ebenen des Wärme übertragers Abstandshalter 6 angeordnet. Diese Abstandshalter 6 sichern die Lage der einzelnen Rohre 1, die beispielsweise eine Länge von 12,5 m haben und mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 und 20 m/sec. angeströmt werden. Die Abstandshalter 6 verhindern Relativbewegungen der Rohre 1 zueinander und zum Gehäuse 5, welche insbesondere durch vom Gasstrom hervorgerufe ne Turbulenzen erzeugt würden.

Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, besteht jeder Abstandshalter 6 aus min destens zwei Klemmstellen 6a, die jeweils schalenförmig mit einem Umschlin gungswinkel < 180° ausgebildet sind und den Abstandshalter 6 ausschließlich durch Klemmkraft auf den Rohren 1 halten. Untereinander sind die Klemmstel len 6a jedes Abstandshalters 6 durch einen Steg 6b verbunden. Beim Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 umfaßt jeder Abstandshalter 6 insgesamt sechs Klemmstellen 6a und fünf Stege 6b.

Die Abstandshalter 6 sind hauptsächlich in Strömungsrichtung des die Außen seite der Rohre 1 beaufschlagenden Mediums M₂ ausgerichtet, wie sich ins besondere aus Fig. 4 ergibt. Um auch zumindest einige Rohre der in Strö mungsrichtung des Mediums 2 ausgerichteten Rohrreihen paarweise miteinan der zu verbinden, sind weitere Abstandshalter 6′ vorgesehen, die somit quer zur Strömungsrichtung des Mediums M₂ verlaufen. Beim Ausführungsbeispiel umfassen diese zusätzlichen Abstandshalter 6′ lediglich zwei durch einen Steg 6b verbundene Klemmstellen 6a.

Da die Abstandshalter 6 und 6′ ausschließlich durch Klemmkraft auf den Roh ren 1 befestigt sind, wobei diese Klemmkraft zumindest das Eigengewicht je des einzelnen Abstandshalters 6 bzw. 6′ kompensiert, kann auf die Verwen dung eines Rahmens zur Befestigung der Abstandshalter 6 und 6′ verzichtet werden. Es ergibt sich eine selbsttragende Konstruktion der Abstandshalter 6 und 6′, welche die Rohre 1 des Rohrbündels untereinander ausschließlich miteinander verbindet und damit in ihrer Lage sichert. Wie die Darstellung in Fig. 5 zeigt, sind die zusätzlichen Abstandshalter 6′ in Längsrichtung der Rohre 1 versetzt zu den Abstandshaltern 6 auf den Rohren 1 angeordnet; außerdem erfolgt ein Versatz dieser zusätzlichen Abstandshalter 6′ in Strö mungsrichtung des Mediums M₂, um den durch sie erzeugten Strömungswi derstand zu verringern.

Die Abstandshalter 6 und 6′ werden vorzugsweise als Spritzgußteile aus Kunststoff hergestellt, so daß sich eine preiswerte Herstellung und einfache Montage ergibt. Durch Wegfall bisher benötigter Rahmen wird nicht nur das Gewicht des gesamten Wärmeübertragers verringert, es entfallen auch Kon struktionen zur Kompensation unterschiedlicher Ausdehnungen aufgrund un terschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Kunststoff und Metall.

Bezugszeichenliste

M₁ Medium
M₂ Medium
1 Rohr
2 Rohrplatte
3 Verteilkammer
3a Anschlußstutzen
4 Sammelkammer
4a Anschlußstutzen
5 Gehäuse
6 Abstandshalter
6′ Abstandshalter
6a Klemmstelle
6b Steg

Claims

1. Vorrichtung zu Halterung der vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten, parallel im Abstand zueinander verlaufenden Rohre (1) eines im Gehäuse (5) eines Wärmeübertragers angeordneten Rohrbündels, wobei jedes Rohr (1) relativ zu mindestens einem seiner benachbarten Rohre (1) durch mindestens einen, zumindest einen Teil seines Umfanges berührenden Abstandshalter (6, 6′) lagegesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) des Rohrbündels untereinander ausschließlich über je weils mindestens zwei Rohre (1) miteinander verbindende Abstandshalter (6, 6′) lagegesichert sind und daß die Abstandshalter (6, 6′) ausschließ lich durch zumindest das Eigengewicht jedes Abstandshalters (6, 6′) kompensierende Klemmkraft auf den Rohren (1) befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ab standshalter (6, 6′) mindestens zwei Klemmstellen (6a) umfaßt, die je weils schalenförmig mit einem Umschlingungswinkel < 180° ausgebildet und durch einen Steg (6b) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6, 6′) hauptsächlich in Strömungsrichtung des die Außenseite der Rohre (1) beaufschlagenden Mediums (M₂) ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest einige Rohre (1) der in Strömungsrichtung des Mediums (2) ausgerichteten Rohrreihen paarweise durch weitere Abstandshalter (6′) miteinander verbunden sind.