DE19714423C2 - Rohrbündelwärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohbündelwärmeaustauscher mit Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist und in denen die Rohre in Bohrungen angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr umgebenden Dichtung eindichtet sind.

Wärmetauscher für den hochkorrosiven Einsatz werden heutzutage aus Materialien wie Glas, Graphit, PTFE oder Siliziumcarbid für die Rohre bzw. Glas, Email oder PTFE-Auskleidungen für Stutzen, Verteilerraum und Mantelraum hergestellt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmeaustauschern aus Metall, bei denen die Rohre mit den Rohrböden durch Einlöten, Schweißen oder Bördeln verbunden sind, ist dieses bei Einsatz von Glas- oder Siliziumcarbidrohren nicht möglich. Hierzu werden aufwendige Systeme zur Abdichtung benötigt. Insbesondere für die vertikale Ausdehnung und die Kontraktion der Heizrohre zu Problemen in der Dichtheit.

Bekannt ist aus der DE 33 10 986 A1 ein Rohrbündelwärmeaustauscher mit Rohrböden aus Kunststoff, in denen die Rohre in Bohrungen mit einer Abstufung angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr umgebenden Dichtung eingedichtet sind, die durch eine in den weiteren Teil der Bohrung eingeschraubten Gewindebuchse unter Spannung gehalten wird. Als Dichtung wird ein Klemmring aus Kunststoff mit zylindrischen Durchgang verwendet, wobei die beiden Stirnseiten des Klemmringes konisch im Sinne einer Anspitzung verlaufen.

Weiterhin ist ein mechanisches Rohrdichtsystem für Wärmetauscher vom Typ mit mehreren vertikal angebrachten Heizrohren bekannt, welche sich zum Austausch von Wärme zwischen dem Inneren mehrerer Heizrohre zu der umgebenden Atmosphäre durch einen Heizrohrboden erstrecken, wobei das Dichtsystem einen ersten äußeren Ring umfaßt, mit einem Wandabschnitt, der in einer Oberseite endet und einem ringförmigen Raum zwischen dem unteren Endabschnitt des äußeren Ringes und dem Heizrohr und Rohrboden definiert; einen Weichmetall-Innenring, der in dem ringförmigen Raum, welcher das Heizrohr umgibt, angebracht ist, und durch den Rohrboden getragen wird; ein Gehäuse, welches teilweise den Weichmetall-Innenring aufnimmt, so dass sobald eine Kraft abwärts auf die erste äußere Hülse ausgeübt wird, der ringförmige Raum ausreichend verringert wird, um den Weichmetallring und das Gehäuse in eine dichtende Verbindung zwischen dem Heizrohr und dem Rohboden zu zwingen, aber gleichzeitig eine vertikale Ausdehnung des Heizrohres erlaubt, wobei die äußere Hülse des weiteren eine Einrichtung definiert, um den Weichmetallring und das Gehäuse davon zu bewahren, durch die abwärts gerichtet angewendete Kraft verdrückt zu werden; und ein Durchbruch, welcher das Dichtungssystem zur Aufbringung der Kraft umgibt, um die Dichtung zwischen dem Heizrohr und dem Rohrboden zu bewirken.

Die vorbekannten Lösungen haben den Nachteil, dass sie einen konstruktiv hohen Aufwand erfordern und dabei auch zeitaufwendig für die Montage der Wärmeaustauscher sind.

Insbesondere die Montage derartiger Rohrbündelwärmeaustauscher ist sehr aufwendig, da die Rohrböden gleichzeitig die Abdichtung zwischen Mantelraum und Verteilerraum bilden und somit im Durchmesser größer als der Manteldurchmesser sind. Die Heizrohre müssen einzeln durch die Rohrböden eingefügt und abgedichtet werden.

Ein weiterer Nachteil liegt in der Reparaturunfreundlichkeit beim Bruch von einzelnen Heizrohren. Dazu ist es meistens notwendig, den gesamten Wärmeaustauscher zu demontieren, das heißt, die einzelnen Heizrohre nach und nach auszubauen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs näher beschriebenen Art eine einwandfreie Abdichtung zwischen den Rohren und den aus Kunststoff bestehenden Rohrböden zu gewährleisten, wobei Ausdehnung und Kontraktion nicht zu Undichtheiten führen. Des weiteren soll die Montage des Rohrbündels wesentlich einfacher und effektiver gestaltet werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Die Fasen der einander zugewandten Seiten der Rohrböden bilden den Raum zur Aufnahme der Dichtung, vorzugsweise eines O-Ringes. Durch das Verschrauben von innerem und äußerem Rohrboden wird die Dichtung gestaucht und dichtet somit das Heizrohr ab.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Bohrungen zur Aufnahme der Heizrohre im Durchmesser größer auszubilden und zur Abdichtung Dichthülsen einzusetzen. Die Dichthülsen weisen konisch ausgebildete Endstücke auf. Jeweils sind in die Bohrungen der beiden Rohrböden des Verteilerbodens diese Dichthülsen derart eingesetzt, dass die konisch ausgebildeten Endstücke mit ihrer Stirnfläche zueinander angeordnet sind.

Durch die Ausbildung des Verteilerbodens in innere und äußere Rohrböden mit unterschiedlichem Durchmesser ist es möglich, das Rohrbündel außerhalb des Mantels vorzumontieren, wobei auf der einen Seite innerer und äußerer Rohrboden bereits mit einander verschraubt werden und somit der Dichtring zwischen beiden Rohrböden verspannt wird.

Nach dem Einbringen des so vormontierten Rohrbündels in den Mantel des Wärmeaustauschers wird auf der zweiten Seite nur noch der im Durchmesser größer ausgebildete Rohrboden aufgeschoben. Durch die Verschraubung dieser beiden Rohrböden werden die Dichtungen auf der zweiten Seite verspannt und somit ebenfalls die Dichtheit zwischen Heizrohren und Verteilerplatte hergestellt.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 Schnitt durch den erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeaustauscher

Fig. 2 Ausschnitt "X" aus dem Verteilerboden

Fig. 3 Einzelheit "Y" - Abdichtung des Heizrohres

In der Fig. 1 ist ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeaustauscher dargestellt. Dieser besteht aus dem Mantel 1, dem Boden 2 mit Stutzen, einem Distanzstück 3 zur Schaffung eines Verteilerraumes, einem Verteilerboden mit den inneren 4 und äußeren 5 Rohrboden und den Heizrohren 11. Boden 2 und Mantel 1 sind üblicherweise verschraubt, wobei zur Schaffung des Verteilerraumes ein Distanzstück 3 zwischengesetzt wird.

Der innere Rohrboden 4 des Verteilerbodens ist im Durchmesser kleiner als der Mantelinnendurchmesser ausgebildet. Der äußere Rohrboden 5 ist im Durchmesser größer ausgebildet und übernimmt somit die Dichtfunktion zwischen Mantel- und Verteilerraum.

In den Fig. 2 und 3 sind Einzelheiten des Rohrbündelwärmeaustauschers näher dargestellt.

Der Mantel 1 des Rohrbündelwärmeaustauschers ist mit einer PTFE-Auskleidung 10 versehen. Das Distanzstück 3 ist ebenfalls mit einer aus PTFE bestehenden Umhüllung 10 versehen. Gemäß der Fig. 2 ist der innere 4 und äußere 5 Rohrboden mittels der Schrauben 6 lösbar miteinander verbunden.

Der auf die Heizrohre 11 aufgeschobene O-Ring 8 wird durch Verschrauben des inneren 4 und äußeren 5 Rohrbodens verspannt. Damit ist sowohl bei Ausdehnung bzw. Kontraktion die Dichtheit gewährleistet.

Durch die entsprechende Ausbildung der Dichtungsaufnahme 9 für den Dichtring 7 an dem äußeren Rohrboden 5 wird die Abdichtung gegenüber dem äußeren Umfeld gewährleistet, da der innere Rohrboden 4 im Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Mantels 1 ausgebildet ist.

Claims (3)

1. Rohrbündelwärmeaustauscher mit zweigeteilt ausgeführten Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist, in denen die Rohre (11) in Bohrungen angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr (11) umgebenden, zwischen den einzelnen Rohrböden (4, 5) angeordneten, als O-Ring ausgeführten Dichtung (8) eingedichtet sind, wobei der innere Rohrboden (4) im Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des äußeren Rohrbodens (5), wobei die zweigeteilten Rohrböden (4, 5) lösbar miteinander verbunden sind und wobei am äußeren Rohrboden (5), dem Mantel (1) benachbart, eine Dichtungsaufnahme (9) für einen Dichtring (7) vorgesehen ist.

2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Rohrboden (4, 5) die gleiche Anzahl von Bohrungen für die Rohraufnahme aufweisen, wobei die Bohrungen an den einander zugewandten Seiten der Rohrböden (4, 5) Fasen zur Aufnahme des Dichtringes (7) besitzen.

3. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils in die Bohrungen der beiden Rohrböden (4, 5) Dichthülsen derart eingesetzt sind, daß die konisch ausgebildeten Endstücke mit ihrer Stirnfläche zueinander angeordnet sind.