DE1961149A1

DE1961149A1 - Waermetauscher fuer Dampferzeuger u.dgl.

Info

Publication number: DE1961149A1
Application number: DE19691961149
Authority: DE
Inventors: Hill Jun Forrest Buchanan
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1968-12-13
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1970-07-02
Also published as: ES374260A1; CA929056A; CH500429A; SE349128B; GB1286519A; NL6918688A; DE1961149B2; FR2026116B1; BE742913A; FR2026116A1; US3545537A

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Combustion Engineering, Inc., Windsor, Connecticut, USA,

betreffend: "Wärmetauscher für Dampferzeuger und dergleichen"

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Dampferzeuger und dgl. mit einem stehenden Druckbehälter und mit eine» Bündel aus einer Vielzahl von darin lagenweise stehend nebeneinander angeordneten, an ihren oberen Enden U-förmig nach unten zurückgebogenen, in parallelem Abstand voneinander gehaltenen, von zu erhitzendem verdampfbarem Strömungsmittel umströmten Wärmetauscherrohren.

Zn den letzten Jahren sind sogenannte Hantel- und Röhrenwäjnaeauetauscher für Dampferzeugungsanlagen mit eine» sehr hQhen Wirkungsgrad entwickelt worden. Derartig« Dampferzeuger haben eine sehr große Heizfläche durch eine große Anzahl tob Bohren kleinen Durchmessers, die in einen Rohrbündel anf«ordnet sind, das die durch den umgebenden Hantel d«s Druckbehälter« gebildete Dampferaeugungekamaer 4*9 Han-

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tel- und Röhrenwärmeaustauschers im wesentlichen ausfüllt. Diese Dampferzeuger haben üblicherweise Rohrbündel, die aus Lagen von U-förmigen Rohren bestehen, deren Schenkelenden an einer Rohrplatte oder Rohrwand an einem Ende des Wärmetauschergehäuses gesichert sind, während der horizontal verlaufende, die Rohrschenkel verbindende Bogenabschnitt ganz oben in der Kammer angeordnet ist. Ein Heizmittel, wie Hochtemperaturwasser, Dampf, Petroleum bzw. Öl oder Gas unter anderem wird durch die Rohre geleitet und gibt einen Teil seiner Wärme an eine verdampfbare Flüssigkeit ab, die durch die Kammer rings um die Rohre geleitet wird, um den Druckbehälter des Wärmetauschers als gesättigter oder überhitzter Dampf zu verlassen.

Da solche Dampferzeuger oder Wärmetauscher, besonders bei hoher Leistungsfähigkeit, eine beträchtliche axiale Länge haben, müssen die Rohre des Rohrbündels verhältnismäßig lang sein, wodurch sie in höchstem Maße anfällig für Strömungs- und/oder mechanisch hervorgerufene Schwingungen werden. Diese Schwingungen werden besonders in dem Bereich des gebogenen Abschnittes der Rohre hervorgerufen, da dies die am weitesten von der Befestigung der Rohrenden an der Rohrwand oder -platte entfernteste Stelle ist. Um die schädlichen Auswirkungen und Polgen von Schwingungen, wie eine Beschädigung oder Zerstörung der E©hr<3 oder anderer. Bauteile des Dampferzeugers, zu verhißd@rn, ist es erforderlich, die Rohre in dem Wärmetauscher so anzubringen, daß sie gegen Schwingungen geschützt sind.

Es sind zwar zahlreiche Rohr-Tragkonstruktionen entwickelt worden, die eine angemessene Halterung für gerade, , senkrecht stehende Rohre oder für die senkrechten Schenkel von in einem Wärmetauscher angeordneten ü-förmigen Rohren bilden, doch können solche Anordnungen für die Halterung

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der horizontal verlaufenden Biegungsabschnitte -von U-förmigen Rohren nicht erfolgversprechend eingesetzt werden· Rohrhalterungen für diesen Teil eines U-Rohrbündel» haben allgemein die For« von Streifen oder Platten, die in einer Tragstellung zwischen benachbarten Rohrlagen angeordnet sind· Eine solche Tragform ist jedoch unerwünscht, weil sie die Rohre lediglich in einer einzigen Ebene abstützt· Herden zusätzliche Streifen für die Halterung der Rohre in der anderen Ebene angeordnet, so bildet die Konstruktion eine im wesentlichen undurchlässige Barriere für den Quer- oder Gegenstrom der verdampfbaren Flüssigkeit durch das Rohrbündel, wodurch der Wärmeübergänge-Wirkungsgrad der Anlage ebenso verringert wird, wie der Druckabfall des zwischen den Rohren des Rfchrbündels hindurchströmenden Strömungsmittel ansteigt·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß die einzelnen Rohre des Rohrbündels in genauem gegenseitigem Abstand schwingungssicher gehalten werden. Die Rohraufhängung soll eine Relativbewegung zwischen den Rohren und dem Mantel des Wärmetauscherbehälter· zulassen für die Aufnahme und den Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnung· Der Wärmeübergang zwischen dem Heizmittel und dem verdampfbaren Strömungsmittel soll nicht behindert werden. Ebenso soll der Druckabfall in der durch den Wärmetauscher hindurchströmenden Verdampfungsflüssigkeit nicht nennenswert anwachsen, und ferner soll die Rohrtragkonstruktion möglichst einfach und billig in der Herstellung und auch in der Montage sein·

Diese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung im wesentlichen durch eine Tragkonstruktion für die Aufhingung der Rohre des Rohrbündels an ihrem oberen U-Abschnitt mit langgestreckten, in seitlichem Abstand voneinander zwischen jeder Rohrlage in die Ebenen der Rohrlagen schneidenden Ebenen

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musgerichteten Tragplatten und Mit Reihen von In gegenseitigen Abstand entlang jeder Seitenkante der miteinander ausgerichteten Platten angebrachten und sich parallel zu deren Ebenen zwischen nebeneinanderliegenden Rohren in den Rohrlagen horizontal erstreckenden Distanzriegeln mit Eingriffsfliehen für die Verbindungsabschnitte der U-Rohre jeder Rohrlage an einander gegenüberliegenden Rohrseitenflachen, und ferner «dt einer bei Erwärmung ausdehnbares Aufhängung der Tragplatten gegenüber den Druckbehälter des Wärmetauschers.

Die Erfindung schafft somit eine für die Halterung der horizontal verlaufenden Biegungeabschnitte der U-Rohre in dem Rohrbündel eines Mantel- und Röhrendampferzeugers besonders ausgebildete Rohrtragkonstruktion, die jedes Rohr an vier Seiten erfaßt und somit sowohl eine seitliche als auch eine senkrechte Halterung der Rohre bewirkt und dennoch einen Längs- und einen Querstrom eines Strömungemittels durch den Abstütz- oder Aufhängebereich des U-Rohrbündels zuläßt. Die zwischen den Rohren senkrecht angeordneten flachen Plattenteile liegen an den Rohren an und halten so die Rohre der benachbarten Rohrlagen in seitlichem Abstand voneinander· Die in Abstand einander gegenüberliegenden senkrechten Ränder oder Kanten der Plattenteile sind mit gegeneinander versetzten Ausnehmungen oder Einschnitten fttr die Aufnahme langgestreckter Tragstangen oder Distanzriegel versehen, die sich quer bzw. rechtwinklig zu den Platten zwischen benachbarten Rohren in den entsprechenden Rohrreihen erstrecken· Die Tragstangen oder Distahzriegel sind so ausgebildet, daß jedes Rohr an zwei axialen Abstandstellen durch gegenüberliegend im Abstand angeordnete Distanzriegel an oberen und unteren Oberflächenabschnitten senkrecht festgehalten wird·

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Von dieser Rohrtragkonstruktion werden alle oben erwähnten Forderungen erfüllt· Sie Rohre sind sowohl seitlich als auch senkrecht in genaue« gegenseitige» Abstand voneinander festgehalten und gesichert· E· ist für eine Befestigung der senkrechten Tragplatten an Tragkonstruktionsteilen in einer Welse gesorgt, die eine Relativbewegung zwischen den Rohren und dem umgebenden Mantel des Wärmetauscherbehälters infolge Wärmedehnung und -schrumpfung zuläßt· Da die Distanzriegel für die Halterung der Rohre gegeneinander versetzt angeordnet sind, ist ein Querstrom von verdampfbarem Strömungsmittel durch den Bereich der Rohrtragkonstruktion möglich, wodurch der Wärmeübergang zwischen dem Heizmittel und dem verdampfbaren Strömungsmittel ebenso erhöht wird, wie sich das Strömungshindernis durch die Rohrtragkonstruktion verringert, was somit zu einer Verringerung des Druckabfalles führt, den das Strömungsmittel bei seinem Durchgang durch die Anlage im Vergleich zu bekannten Rohrtragkonstruktionen erfährt·

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels· Zn der Zeichnung zeigen

Fig· 1 einen Längsschnitt durch einen Mantel- und Röhrendampferzeuger mit der erfindungsgemäßen Rohrtragkonstruktion für das in ihm angeordnete Rohrbündel,

Flg. 2 einen Teilschnitt durch einen solchen Dampferzeuger gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,

Pig· 3 einen Teilschnitt durch den Dampferzeuger gemäß Schnittlinie 3-3 in Fig. 2,

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Fig· 4 einen weiteren Teilschnitt gemäß Schnittlinie 4-4 von Pig· 1,

Fig. 5 einen Teilschnitt gemäß Schnittlinie 5-5 von Fig. 4,

Fig. 6 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie 6-6 von Fig» I,

Fig. 7 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie 7-7 von Fig· I,

Fig. 8 einen teilweisen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie 8-8 von Fig· 1,

Fig· 9 eine senkrechte Seitenansicht» teilweise im

Schnitt, der Rohrtragkonstruktion nach der Erfindung,

Fig_o 10 eine teilweise Schnittansicht der Rohrtragkonstruktion gemäß Schnittlinie 10-10 von Fig.. 9,

Fig· 11 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie 11-11 von Fig· 9 und

Fig. 12 eine isometrische Teildarstellung der Rohrtragkonstruktion von Fig. 9·

Zn Figα 1 der Zeichnung ist ein erfindungsgemäß ausge- / bildeter Mantel- und Rohrdampferzeuger dargestellt«.Der Dampferzeuger hat einen langgestreckten, senkrecht stehenden Druckbehälter 10 mit einem unteren zylindrischen Mantel 12 und einem oberen zylindrischen Mantel 14 größeren Durchmessers, der mit dem unteren Mantelabschnitt durch ein kegele tumpfförmiges

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Übergangsstück 16 einstückig verbunden ist· Die Behälterenden sind unten durch einen halbkugelförmigen Behälterboden 18 und oben durch eine domförmige Abdeckung 20 mit einem Dampfauslaßstutzen 22 verschlossen. Der Druckbehälter enthält innen Leitwände 24, 26 und 28, die unter Zusammenwirkung mit den Stutzen des Behältermantels eine innere Dampferzeugungskammer 30 und einen äußeren, ringförmigen Abwartsströmungskanal 32 bilden. Am unteren Ende der unteren Behälterwandung 12 und zwischen dieser und dem Verschlußboden 18 ist eine Rohrwand oder -platte 34 angeordnet, die sich quer zu der Mittelachse des Druckbehälters erstreckt und mit der Behälterwandung verbunden ist. Die Rohrplatte 34 enthält eine Vielzahl von Rohröffnungen 36 für die Befestigung der Enden von U-förmigen Wärmetauscherrohren 38, die ein den unteren Bereich der Dampferzeugungskamner 30 im wesentlichen ausfüllendes, sich in Richtung der Behälterlängsachse erstreckendes Rohrbündel 40 bilden. Die Rohröffnungen 36 führen durch die Rohrplatte 34 und bringen die Rohre 38 in Strömungsverbindung mit einer Heizraittelkammer 42, die den zwischen dem Verschlußboden 18 und der Rohrplatte 34 eingeschlossenen Behälterteil einnimmt. Die Heizmittelkammer 42 ist durch eine diametral angeordnete Trennwand 48 in einen Einlaßteil 44 und einen Auslaßteil 46 unterteilt. Die Rohre 38 des Rohrbündels 40 sind so angeordnet, daß ihre entgegengesetzten Enden mit einem der entsprechenden Teile der Kammer 42 in Verbindung stehen für den Durchfluß von Heizmittel durch die Rohre. Die Kammer 42 ist durch einen Einlaßstutzen 50 und einen Auslaßstutzen 52 an eine nicht gezeigte Heizmittelquelle angeschlossen. Die Stutzen 50 und 52 stehen mit den entsprechenden Kammerteilen 44 und 46 in Verbindung und bewirken dadurch einen HeisnitteUcreislauf durch die Rohre. Speisewasser wird durch einen den oberen Mantelabschnitt 14 des Druckbehälters durchdringenden Einlaßstutzen 54 zu der Anlage zugeführt. Eine mit dem Stutzen 54 verbundene Ringsammelleitung 56 verteilt das durch den Stutzen zugeführte

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Speisewasser über den Umfang des AbwärtsStrömungskanalβ 32, in den sie das Speisewasser durch abwärtsgerichtete Austrittsöffnungen 58 abgibt, die über die Unterseite der Sammelleitung bzw. des Ringverteilers verteilt angeordnet sind. Ein Speisewasser strom von dem Ringkanal 32 in die Dampfer zeugungskanuner tritt durch den Ringspalt, der zwischen dem unteren Ende der Leitwand 24 und der Oberseite der Rohrplatte 34 vorhanden ist·

In der Dampferzeugungskammer 30 strömt das Speisewasser im Wärmeaustausch mit den Rohren 38, wobei dem durch die Rohre hindurchgeleiteten Heizmittel Wärme entzogen w^rd, um das Speisewasser in Dampf zu verwandeln. Das so erzeugte Dampf-Flüssigkeitsgemisch strömt zu dem oberen Teil der Dampferzeugungskammer 30, der als eine Dampfsammelkammer 60 durch die Verbindung zwischen den Leitwänden 26 und 28 ausgebildet ist· Von der Dampfsammelkammer 60 wird das Strömungsgemisch in einen Dampf-Flüssigkeitsabscheider geleitet, der aus einer Vielzahl von Dampfseparatoren 62 besteht, die auf der Leitwandplatte 28 montiert sind und durch Öffnungen 63 in der Platte mit der Dampfsammelkammer 60 in Verbindung stehen. Die DampfSeparatoren 62 können von bekannter Bauart sein und sind so angeordnet, daß sie abgeschiedene Flüssigkeit nach unten auf die Leitwandplatte 28 abgeben, von wo sie zu"dem AbwärtsStrömungskanal 32 zurückgeleitet wird, um mit dem eintretenden Speisewasser gemischt und wieder durch die Anlage umgewälzt zu werden. Der abgeschiedene Dampf wird demgegenüber von den Dampfseparatoren nach oben weggeleitet und strömt durch geeignete Kontakt-Trockner 64, von wo er über den Dampfauslaßstutzen 22 einem Verbraucher zugeführt wird. Wie bei Dampferzeugern der beschriebenen Art üblich, hat jedes U-Rohr des Rohrbiindels 40 ein Paar gerader, senkrecht verlaufender Schenkelabschnitte 66, die durch ein horizontal verlaufendes Verbindungsstück 68 miteinander verbunden sind. In dem Rohrbündel 40 der hier beschriebenen Anlage hat die Mehrzahl der Rohre

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ein im allgemeinen gerades Verbindungsstück 68. Diejenigen Rohre jedoch, die in den innersten Rohrreihen liegen, können, wie gezeigt, mit im allgemeinen kreisbogenförmig ausgebildeten Verbindungsstücken geformt sein· Alle Rohre 38 haben einen kleinen Durchmesser und sind dünnwandige Rohre, die, wie in Fig* 2 gezeigt, in eng benachbarten Lagen angeordnet sind, von denen jede Lage eine Vielzahl paralleler Rohre enthält. Für einen maximalen Wärmeübergangs-Wirkungsgrad sind die Rohrlagen bei der vorliegenden Konstruktion in versetzten Reihen derart angeordnet, daß die Rohre mit ihren Mittelachsen jeweils in einem Dreieckabstand angeordnet sind· Bei einer solchen Anordnung sind die Rohre jeder Rohrlage, wie von Fig· 10 zu erkennen, mit Zwischenräumen zwischen den Rohren der benachbarten Lage ausgerichtet, wodurch ein größerer Heizflächenteil mit der um die Rohre herumströmenden verdampfbaren Flüssigkeit in Wärmeaustausch kommt.

Da der Abstand zwischen den in der Rohrplatte 34 befestigten Enden der Rohre 38 und dem oberen Ende des Rohrbündels 40 im Vergleich zu dem Durchmesser der Rohre eine beträchtliche Größe hat, müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um die Rohre in gegenseitigem Abstand zu halten und sie gegen Beschädigungen und Zerstörungen zu schützen, wie sie durch Strömungsschwingung und/oder mechanisch herbeigeführte Schwingungen hervorgerufen werden können, wobei diese Einrichtungen den Rohren auch eine ausreichende Festigkeit geben sollen, um ihre natürliche gegenseitige Abstandslage in dem Rohrbündel beizubehalten. Bei der dargestellten und beschriebenen Anordnung ist eine Vielzahl von entlang der Achse des Behälters 10 verteilt angeordneten, sich horizontal erstreckenden Platten 70 vorgesehen, die über einen wesentlichen Teil der Höhe des Rohrbündels 40 angebracht sind und die geraden Schenkelabschnitte 66 der Rohre 38 an mehreren Abstandsstellen ab-

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stützen· Diese Distanzplatten 70 bekannter Bauart enthalten in ihren Oberflächen, wie in Fig» β gezeigt, eine Vielzahl ausgerichteter Öffnungen 72, durch die die Schenkelabschnitte 66 der Rohre 38 hindurchgeführt sind· Eine Anzahl Öffnungen 74 kleinen Durchmessers sind um jede der Rohröffnungen 72 herum angeordnet für den Längsstrom von verdampfbarer Flüssigkeit durch die Bbenen der Platten 70· Die Platten 70 sind durch geeignete Verbindungsstücke senkrecht abgestützt, die die Platten an mehreren Stellen ihres Außenumfanges an der Innenfläche der Leitwand 24 festhalten· Eine zusätzliche Halterung für diese Platten kann zwischen ihren Einspannstellen vorgesehen sein, und zwar durch die Befestigung von Zugankern 76, die an ihren unteren Enden mit der Rohrplatte 34 verbunden sind und sich entlang der Dampferzeugungskammer 30 erstrecken mit der hauptsächlichen Aufgabe, die Befestigungsplatten 112 der Rohr-Tragkonstruktion, wie später beschrieben, zu halten.

Gemäß der Erfindung sind Einrichtungen für eine Abstandshalterung der querverlaufenden Verbindungsstücke 68 der U-Rohre 38 in dem oberen Bereich des Rohrbündels 40 vorgesehen· Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist fünf in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Rohrträger 80 und 80· auf. Es kann aber auch eine größere oder geringere Anzahl solcher Rohrträger bei verschiedenartiger Ausbildung des Rohrbündels 40 vorgesehen sein, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Rohrträger 80 und 80' sind hier aus dem Grunde gesondert bezeichnet worden, weil bei im wesentlichen _> gleichem konstruktiven Aufbau beider Träger verschiedene Einrichtungen für die Verankerung der unteren Enden der Träger vorgesehen sind entsprechend dem besonderen Bereich des Rohrbündels, in welchem jeder der Träger angeordnet ist. Wie im folgenden näher ausgeführt, sind die Träger 80 in

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einem Bereich angeordnet, in welchem die Verankerungsmittel durch Rohre 38 gesichert sind, während der Träger 80» sich in einem Bereich befindet, unterhalb von dem keine Rohre vorhanden sind·

Jeder Rohrträger 80 und SO¹ besteht aus einer Vielzahl senkrechter, langgestreckter, dünner, flacher Tragplatten 82, die von vorne nach hinten ausgerichtet in gegenseitigem Abstand zwischen benachbarten Lagen von Rohren 38 in dem oberen Teil des Rohrbündels 40 angeordnet sind. Wie in Fig· 2 bis 5 gezeigt, erstrecken sich die die Träger 80 oder 80* bildenden Tragplatten 82 senkrecht zu dem Verbindungsstück 68 der U-Rohre 38 zwischen oberen und unteren Stütz- oder Halteteilen, wie im folgenden beschrieben. Jede Tragplatte 82 (Fig. 9 und 12) ist an ihren im Abstand einander gegenüberliegenden Seitenrändern 84 und 86 mit in senkrechtem Abstand verteilten rechteckigen Aussparungen oder Einschnitten 88 geformt, wobei die Aussparungen oder Einschnitte an den entsprechenden Rändern gegenüber denen an dem jeweils gegenüberliegenden Rand auf Lücke versetzt sind. Die Tragplatten 82 jedes Trägers SO oder 80« sind so angeordnet, daß entsprechende Aussparungen oder Einschnitte an den Platten von vorn nach hinten horizontal ausgerichtet sind für die Aufnahme und Halterung von Rohrdistanzriegeln 90. Die Distanzriegel oder Distanzstangen 90 sind horizontal langgestreckte Bauteile, die sich durch das Rohrbündel 40 zwischen benachbarten Rohren und rechtwinklig zu der Achse des Verbindungsstückes 68 an den Rohren erstrecken. Die Distanzriegel 90 sind an ihrer Ober- und Unterseite mit bogenförmigen Vertiefungen 92 entsprechend der Außenoberfläche der Rohre 38 versehen, wodurch sie die Rohre stützend erfassen und sie in gegenseitiger Abstandslage festhalten. Da die Rohre 38 des Rohrbündels 40 bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in einer dreieckigen Abstandslage reihenweise versetzt angeordnet sind, sind die Vertiefungen

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an den gegenüberliegenden Oberflächen jedes Distanzriegels ebenfalls abwechselnd auf Lücke versetzt angeordnet. Wären die Rohre demgegenüber in einem quadratischen Abstand fluchtend angeordnet, so wären die Vertiefungen 92 an den Oberflächen der Distanzriegel einander gegenüber in gegenseitigem Abstand angeordnet.

Wie am besten in Fig. 12 zu erkennen, ist jedes Verbindungsstück 68 der U-Rohre 38 an der Stelle, wo es durch die Ebene des entsprechenden Trägers 80 oder 80' hindurchgeht, von senkrecht benachbarten Rohren durch einen Distanzriegel 90 an einer Seitenkante der Tragplatte 82 tragend im Abstand gehalten, wobei die Rohreingriffsvertiefung 92 an der Unterseite des Distanzriegels angeordnet ist, und durch einen anderen Distanzriegel 90 an der gegenüberliegenden Seitenkante der Tragplatte 82, wobei sich hier die Rohreingriff svertiefung 92 an der Oberseite des Distanzriegels befindete Durch diese Anordnung wird jedes Rohr durch die Rohr-Tragkonstruktion über seinen vollen Umfang wirksam erfaßt, wobei sogar ein angemessener seitlicher und senkrechter Abstand zwischen den Rohrtragstücken vorgesehen ist, ohne daß dadurch der Längs- und Querstrom der verdampfbaren Flüssigkeit durch diesen Bereich des Rohrbündels übermäßig gedrosselt würde.

Jeder Rohrträger 80 oder 80» ist in dem Druckbehälter mittels Aufhängevorrichtungen 94 schwebend montiert. Jede dieser Aufhängevorrichtungen 94 besteht aus einem horizontal angeordneten Konstruktionsteil, wie einem I-Träger 96, der sich über die Breite der Dampferzeugungskammer 30 oberhalb seines zugehörigen Rohrträgers 80, 80' erstreckt und mit seinen entgegengesetzten Enden an der Innenfläche der die Kammer umgebenden Leitwand 26 durch Schweißen oder auf andere Weise befestigt ist. Eine Aufhängeplatte 98 ist an der Unterseite des I-Trägers 96 mittels in gegenseitigem

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Abstand angebrachter Winkelstücke 100, deren'abwärts gerichtete Schenkel eine Führung für den oberen Rand der Platte 98 bilden, verschiebbar gesichert. In dem durch die Winkelstücke 100 gebildeten Zwischenraum ist ein geringes Spiel zwischen dem oberen Ende der Aufhängeplafce 98 und dem unteren Plansch des Trägers 96 vorgesehen. Die Verbindung zwischen der Platte 98 und den Winkelstücken 100 erfolgt durch Gewindeverbinder 102, die mit nicht gezeigten Schlitzöffnungen in der Platte 98 zusammenwirken. Auf diese Weise wird jede Aufwärtsdehnung des Rohrbündels 40 gegenüber der" Halteanordnung, wie sie beim Betrieb der Anlage auftreten kann, sofort aufgenommen.

Die Befestigung der Rohrträger 80 und 80' an der Aufhängevorrichtung 94 erfolgt in der in Fig. 2 und 3 gezeigten Weise, wobei in der gezeigten Anordnung die Aufhängeplatte 98 mit ihrem unteren Rand 104 der Außenlinie des oberen Endes des Rohrbündels 40 angepaßt ist und die oberen Enden der Rohrtragplatten 82 an entlang dem Rand 104 in Längsrichtung verteilten Stellen beispielsweise durch Schweißen befestigt sindo Zur Erleichterung der Verbindung der Tragplatten 82 mit der Aufhängeplatte 98 weisen die Tragplatten 82 an ihrem oberen Ende einen senkrechten Schlitz 106 (Fig. 9) für die Aufnahme des unteren Endes der Aufhängeplatte 98 auf. An ihrem unteren Ende ist jede Tragplatte 82 mit einer horizontal angeordneten Verankerungseinrichtung verbunden (Befestigungsplatten 112 bei den Trägern 80 und Verankerungsträger 114 bei den Trägern 80»), um die gegenseitige Abstandslage zwischen den Tragplatten 82 am unteren Ende der entsprechenden Träger aufrechtzuerhalten. Die Verbindungen zwischen den Platten 82 und den Verankerungseinrichtungen sind jedoch so, daß sie eine senkrechte Bewegung der Rohrtragkonstruktion bei relativer Wärmedehnung zwischen den Rohren 38 und der Auf- . hängevorrichtung 94 zulassen· Die Verbindung zwischen den Tragplatten 82 und der Befestigungsplatte 112 erfolgt bei

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den Rohrträgern 80 in der in Fig. 2, 3, 9 und 10 gezeigten Weise· Bei Betrachtung der letzteren Figuren ist zu erkennen, daß die senkrechten Tragplatten 82 paarweise angeordnet sind, und daß die unteren Enden der Platten jedes Plattenpaares in gegenseitiger Abstandslage an die Außenfläche einer kurzen hohlen zylindrischen Hülse 108 angeschweißt sind. Die Hülse 10j3 hat einen solchen Innendurchmesser, daß sie teleskopartig über ein benachbartes Rohr 38 geschoben werden kann, und einen solchen Außendurchmesser, daß sie verschiebbar in eine Öffnung 110 in ihrer zugehörigen Befestigungsplatte

Wk 112 eingesetzt werden kann,, Die Befestigungsplatten 112 sind im Bereich des Rohrbündels 40 unmittelbar unterhalb des U-Rohrbogens horizontal angeordnet und haben eine Umfangsform von Kreissegmenten (Fig. 7). Die senkrechte Abstützung der entsprechenden Platten 112 erfolgt durch geeignete Befestigungen, die die Platten an der Innenoberfläche der Leitwand 24 sichern, und durch Zuganker 76, die mit den Platten 112 an Abstandsstellen nahe ihrem Kreissehnenrand verbunden sind. Die Oberfläche der Platten ist ähnlich derjenigen der Rohrstützplatten 70 mit einer Vielzahl von miteinander ausgerichteten Rohröffnungen 72 für den Durchtritt der Schenkelabschnitte 66 der Rohre und Öffnungen 74 kleineren Durchmessers rings um diese

% herum für den Längsstrom von verdampfbarer Flüssigkeit durch die Platten. Sie unterscheiden sich jedoch darin, daß die ausgerichteten Öffnungen 110 unterhalb der Rohrträger 80 größer bemessene Öffnungen sind für die verschiebbare Aufnahme der Hülsen 108 und der von diesen umschlossenen Rohre 38.

Die Verbindung am unteren Ende des Rohrträgers 80· unterscheidet sich von derjenigen der Rohrträger 80. Wie in Fig. 1, 4 und 5 gezeigt, befindet sich das untere Ende des Rohrträgers 80' in einem Bereich des Rohrbündels 40, unmittelbar unterhalb von dem keine Rohre 38 vorhanden sind.

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Ein umgekehrt T-förmiger Verankerungsträger 114 erstreckt sich durch das Rohrbündel und ist mit seinen gegenüberliegenden Enden durch geeignete Befestigungseinrichtungen an der Innenoberfläche der Leitwand 24 fest angebracht. Der Träger 114 kann an verschiedenen über seine Länge verteilten Stellen zwischen seinen Enden durch Zuganker 76 gehalten sein. Der nach oben ragende Steg 116 des Trägers 114 weist entlang seinem oberen Rand Schlitze 118 für eine verschiebbare Aufnahme der unteren Enden der Rohrtragplatten 82 auf, wobei letztere die gleiche Gesamtform wie die Rohrtragplatten 82 bei den Eohrträgern 80 haben, jedoch an ihrem unteren Ende mit Schlitzen versehen sind, die in den T-Trägerschlitzen 118 verschiebbar aufgenommen werden.

Mit der Rohrtragkonstruktion nach der Erfindung ist eine einfache, billige Vorrichtung geschaffen worden für die Abstandshalterung der querverlaufenden Abschnitte jedes der U-Rohre 38, die den oberen Bereich eines in einem Dampferzeuger nach der Mantel- und Röhrenbauart angeordneten Rohrbündels einnehmen, gegen die schädigenden Wirkungen von Strömungs- und/oder mechanisch hervorgerufenen Schwingungen. Eine relative Vertikalbewegung zwischen den Rohren wird durch die gegenüberliegende oder versetzte Anordnung der Rohrtrag- oder Distanzriegel zwischen jedem in vertikalem Abstand gehaltenen Rohrabschnitt verhindert, während eine relative seitliche oder Querbewegung zwischen benachbarten Rohren sowohl durch die eingefügten senkrech-Platten als auch durch die Rohrexngriffsvertxefungen in den Tragriegeln verhindert wird. Eine durch Wärmewirkung hervorgerufene Relativbewegung zwischen den Rohren und der Behälterwandung wird durch die zwischen den Rohrträgern und ihren zugehörigen Aufhängevorrichtungen vorgesehene schwebende oder fliegende Verbindung aufgenommen. Und schließlich werden sowohl der Wärmeübergangs-Wirkungsgrad als auch der Strömungsmitteldurchfluß äußerst wirkungsvoll

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gestaltet wegen des Vorhandenseins eines ausreichenden Strömungsquerschnittes durch die Rohrtragkonstruktion, was sich durch die lineare Verlagerung zwischen den Bauteilen der
Konstruktion ergibt·

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

(l.) Wärmetauscher für Dampferzeuger und dgl. mit einem stehenden Druckbehälter und mit einem Bündel aus einer Vielzahl von darin lagenweise stehend nebeneinander angeordneten, an ihren oberen Enden U-förmig nach unten zurückgebogenen, in parallelem Abstand voneinander gehaltenen, von zu erhitzendem verdampfbaren Strömungsmittel umströmten Wärmetauscherrohren, gekennzeichnet durch eine Tragkonstruktion (80,8O¹) für die Aufhängung der Rohre (38) des Rohrbündels (40) an ihrem oberen U-Abschnitt (68) mit langgestreckten, in seitlichem Abstand voneinander zwischen jeder Rohrlage in die Ebenen der Rohrlagen schneidenden Ebenen ausgerichteten Tragplatten (82) und mit Reihen von in gegenseitigem Abstand entlang jeder Seitenkante (84,86) der miteinander ausgerichteten Platten (82) angebrachten und sich parallel zu deren Ebenen zwischen nebeneinanderliegenden Rohren (38) in den Rohrlagen horizontal erstreckenden Distanzriegeln (90) mit Eingriffsflächen für die Verbindungsabschnitte der U-Rohre (38) jeder Rohrlage an einander gegenüberliegenden Rohrseitenflächen, und ferner mit einer bei Erwärmung ausdehnbaren Aufhängung (94) der Tragplatten (82) gegenüber dem Druckbehälter (10) des Wärmetauschers·

2· Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (38) des Rohrbündels (40) mit ihren Mittelachsen in einem Dreieckabstand reihenweise versetzt angeordnet sind·

3· Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzriegel (90) abwechselnd an

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gegenüberliegenden Seiten im Abstand voneinander angeordnete kreisbogenförmige Vertiefungen (92) für die Aufnahme von gegenüberliegenden Seitenflächen der Rohre (38) in den nebeneinanderliegenden Rohrlagen des Rohrbündels (40) aufweisen·

4· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatten (82) an ihren gegenüberliegenden Seitenrändern (84,86) in Längsrichtung im Abstand voneinander verteilte und an gegenüberliegenden Seiten gegeneinander versetzte Aussparungen oder Einschnitte (88) für die Aufnahme der Distanzriegel (90) an Stellen zwischen deren Vertiefungen (92) aufweisen·

5· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (38) des Rohrbündels (40) mit ihren unteren Enden an Rohrsitzen in einer quer zur Achse des stehenden Druckbehälters (10) angeordneten Rohrplatte (34) befestigt sind·

6. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen der Wandung (12) des Druckbehälters (10) und dem Rohrbündel (40) konzentrisch angeordnete, eine innenliegende Dampferzeugungskammer (30) und einen ringförmigen Abwärts Strömungskanal (32) für das zu erhitzende Strömungsmittel bildende Leitwand (24,26).

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Verbindung der Tragplatten (82) mit der das Rohrbündel (40) einschließenden Leitwand (24,26).

8· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängevorrichtung (94) für die Tragplatten (82) aus senkrecht oberhalb des Rohrbündels (40) angeordneten und sich quer zu der Dampferzeugungskammer (30) oberhalb der Tragkonstruktion (80,80*) prallel

zueinander erstreckenden

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Trägern (96) besteht, die mit ihren gegenüberliegenden Enden mit der Leitwand (26) verbunden sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit jedem Träger (96) der Aufhängevorrichtung (94) im wesentlichen parallele, senkrecht verlaufende Aufhängeplatte (98), die mit dem Träger (96) frei dehnbar verbunden ist und an der die oberen Enden der Tragplatten (82) fest angebracht sind.

10« Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Tragplatten (82) in ihrer Lage in gegenseitigem Abstand an Befestigungsplatten (112) gesichert sind, die in Bezug auf die Leitwand (24,26) fest angebracht sind und sich quer zu den Schenkelabschnitteη (66) der Rohre (38) des Rohrbündels (40) quer durch die Dampferzeugerkammer (30) erstrecken.

11· Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatten (112) für die Rohrtragplatten (82) erste Öffnungen (72) für den Durchtritt der Rohrschenkel (66) und zweite Öffnungen (110) unterhalb der Rohrträger (80, 80') aufweisen·

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in den zweiten Öffnungen (110) in Längsrichtung verschiebbaren Hülsen (108),, die zwischen den unteren Enden von jeweils paarweise zusammengehörenden Tragplatten (82) der Rohrträger (80) fest angebracht sind.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse (108) den Schenkelabschnitt (66) eines zugehörigen Rohres (38) des Rohrbündels (40) konzentrisch umschließt.

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14. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Tragplatten (82) des mittleren Trägers (80·) der Rohrtragkonstruktion an einem sich quer durch die Dampferzeugerkammer (30) unterhalb und parallel zu der Aufhängevorrichtung (94) erstreckenden Verankerungsträger (114) in in Längsrichtung des Trägers (114) verteilten Schlitzen (118) in gegenseitiger Abstandslage verschiebbar gesichert sind.

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