DE19715627A1

DE19715627A1 - Heat exchanger for removing heat from fluid in a reactor

Info

Publication number: DE19715627A1
Application number: DE1997115627
Authority: DE
Inventors: Erhard Blattau; Steffen Dietl; Ulrich Funk
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: QVF ENGINEERING GMBH, 55122 MAINZ, DE
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1999-01-21

Abstract

Heat is removed from a fluid in a reactor vessel, e.g. during a chemical or pharmaceutical process, by a heat exchanger in which tubes pass through openings (40, 42) in tube plates, at least one of which is divided vertically into two plates (36, 38), clamped together, with openings in alignment. Each opening has an annular recess (50) to receive sealing ring (40). The recess and ring are dimensioned so that a radial sealing action is produced by deformation of the seal arrangement (44) on the outer surface of the heat exchanger tube. Preferably, recesses are only provided around the opening on one side of each plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entziehen von Wärme mit einem das zu behandelnde Fluid aufweisenden Reaktorgefäß, das durch ein Mantelrohr begrenzt ist, dessen gegenüberliegende Öffnungen jeweils mit einem Rohrboden verschlossen sind, wobei die Rohrböden eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, die von Wärmeaustauscherrohren durchsetzt sind und in denen Dichtelemente angeordnet sind, die die Wärmeaustauscherrohre gegen die Öffnungen abdichten, mit haubenförmigen Verschlußteilen auf dem Reaktorgefäß und Zuführungs- und Abführungsstutzen am Reaktorgefäß sowie an den haubenförmigen Verschlußteilen, deren Innenraum mit dem Gesamtinnenraum der Wärmeaustauscherrohre in Strömungsverbindung steht.The invention relates to a device for extracting heat with a the fluid to be treated reactor vessel, which by a Jacket tube is limited, the opposite openings each with a tube sheet are closed, the tube sheets a variety of Have openings that are penetrated by heat exchanger tubes and in which sealing elements are arranged against the heat exchanger tubes seal the openings with hood-shaped closure parts on the Reactor vessel and feed and discharge nozzle on the reactor vessel and on the hood-shaped closure parts, the interior of which with the Total interior of the heat exchanger tubes is in flow connection.

Bei einer Vorrichtung zum Entziehen der Wärme der eingangs erwähnten Art handelt es sich um in der Chemie und Pharmazie eingesetzte Apparate, in denen ein erhitztes Fluid, üblicherweise eine Flüssigkeit, in dem Reaktorgefäß vorgelegt wird, um ihm dort eine bestimmte Wärmemenge zu entziehen. Hierzu sind die Wärmeaustauscherrohre in dem Reaktorgefäß vorgesehen, die jeweils an ihren Enden in Rohrböden enden, in denen sie einzeln abgedichtet sind. Durch diese Wärmetauscherrohre wird kopfseitig ein Kühlfluid zugeführt, um dem erhitzten Fluid durch die Wand des Wärmetauscherrohres die Wärme zu entziehen.In a device for extracting heat of the type mentioned are devices used in chemistry and pharmacy, in a heated fluid, usually a liquid, in the reactor vessel is presented to extract a certain amount of heat there. For this purpose, the heat exchanger tubes are provided in the reactor vessel each end at the ends of tube sheets in which they are individually sealed are. A cooling fluid is supplied through these heat exchanger tubes at the top, around the heated fluid through the wall of the heat exchanger tube to withdraw.

Derartige Wärmeaustauscher bestehen üblicherweise aus einem Mantelrohr, das das Reaktorgefäß begrenzt, aus haubenförmigen Verschlußteilen, die die Öffnungen des Reaktors verschließen und aus Rohrböden, die die Wärmeaustauscherrohre aufnehmen und dabei das Reaktorgefäß in zwei Räume teilen. Dabei wird der erste Raum durch den Innenraum der haubenförmigen Verschlußteile sowie den Gesamtinnenraum der rohrförmigen Wärmeaustauscher gebildet, während der zweite Raum zwischen den Rohrböden angeordnet ist. Beide Räume verfügen über Zuführungs- und Abführungsstützen, um die jeweiligen Flüssigkeiten/Fluide zu- bzw. abzuführen.Such heat exchangers usually consist of a jacket tube, the the reactor vessel bounded by hood-shaped closure parts that the Seal the openings of the reactor and from tube plates, which the Take up heat exchanger tubes and the reactor vessel in two rooms divide. The first room is the interior of the hood-shaped Locking parts and the entire interior of the tubular Heat exchangers formed during the second space between the Tube plates is arranged. Both rooms have feed and Drainage supports to supply or remove the respective liquids / fluids dissipate.

Die Rohrböden werden üblicherweise zwischen dem Mantelrohr und den haubenförmigen Verschlußteilen mittels Flanschringen eingespannt, wobei diese Mantelrohre aus einem im wesentlichen inerten Material, wie PTFE, emailliertem Stahl oder Glas u. dgl. bestehen können. Die in den Rohrböden vorgesehenen Öffnungen werden mit den Wärmeaustauscherrohren üblicherweise durchsetzt bzw. in diesen Öffnungen sind die Wärmeaustauscher so angeordnet, daß zwischen den beiden haubenförmigen Verschlußteilen eine Strömungsverbindung durch die Rohre hindurch besteht. Ein wesentliches Problem besteht in der Abdichtung der Wärmeaustauscherrohre innerhalb der Öffnungen der Rohrböden, da bei großen Aggregaten mehrere hundert Öffnungen vorgesehen sein können. Aufgrund der hohen Temperaturdifferenzen treten standardmäßig Leckagen auf, die in der Praxis bei den bestehenden Dichtungsanordnungen nicht zu verhindern sind. Durch die immer mehr auftretende Forderung nach hochreinen Stoffen in der Chemie und Pharmazie, können daher Wärmeaustauschervorrichtungen, bei denen eine Vermischung von Produkt und Servicemedium zwangsläufig stattfindet, nur noch begrenzt eingesetzt werden.The tube sheets are usually between the jacket tube and the hood-shaped closure parts clamped by means of flange rings, whereby these jacket pipes made of an essentially inert material, such as PTFE, enamelled steel or glass u. Like. Can exist. The one in the tube sheets openings are provided with the heat exchanger tubes The heat exchangers are usually penetrated or in these openings so arranged that between the two hood-shaped closure parts There is a flow connection through the pipes. An essential one Problem is the sealing of the heat exchanger tubes inside the Openings of the tube sheets, as there are several hundred for large units Openings can be provided. Because of the high As a standard, temperature differences occur in leakages that occur in practice cannot be prevented with the existing sealing arrangements. By the increasing demand for high-purity substances in chemistry and pharmacy, can therefore heat exchanger devices in which a Mixing of product and service medium inevitably takes place, only can still be used to a limited extent.

Üblicherweise werden die Wärmeaustauscherrohre mit speziellen Dichtringen abgedichtet, die jeweils zwischen der Außenoberfläche des Wärmeaustauscherrohrs und der Innenoberfläche einer Öffnung des Rohrbodens angeordnet sind. Solche Ringe sind üblicherweise keilförmig ausgebildet und werden axial mittels eines Gewinderings, der in die Öffnung eingedreht wird, vorgespannt. Ein solcher Gewindering ist üblicherweise versenkt im Rohrboden angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform wird eine Konusverschraubung eingesetzt, die selbstdichtend wirkt. Auch diese Verschraubung betrifft eine axiale Verspannung eines konusförmigen PTFE-Rings oder eines sogenannten Kalrez-O-Rings.Usually the heat exchanger tubes with special sealing rings sealed, each between the outer surface of the Heat exchanger tube and the inner surface of an opening of the Tube sheet are arranged. Such rings are usually wedge-shaped are formed and axially by means of a threaded ring which is in the opening is screwed in, biased. Such a ring nut is common arranged sunk in the tube sheet. In another embodiment a conical screw connection is used, which has a self-sealing effect. This too Screw connection concerns an axial bracing of a conical PTFE ring or a so-called Kalrez-O-ring.

Solche Dichtungsanordnungen weisen jedoch - wie vorstehend erläutert - den Nachteil auf, daß sie standardmäßig zu gewissen Leckagen führen.However, such sealing arrangements have - as explained above Disadvantage that they lead to certain leaks by default.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Leckagenbildung im Bereich der Rohrböden erheblich vermindert bzw. aufgehoben wird.The invention is based on the object of a device to provide the type mentioned at the beginning, in which the leakage formation is significantly reduced or eliminated in the area of the tube sheets.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß wenigstens ein Rohrboden zumindest in zwei Platten vertikal geteilt ist, wobei die Öffnungen zur Aufnahme der Wärmeaustauscherrohre in beiden Platten fluchtend zueinander angeordnet sind, wenigstens eine der Platten jeweils um jede Öffnung herum eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtelements aufweist, und die Ausnehmung und das ringförmige Dichtelement derart bemessen sind, daß bei einem Zusammenklemmen der Platten eine radiale Dichtwirkung auf die Außenoberfläche des jeweiligen Wärmeaustauscherrohrs ausgeübt wird.The problem is solved in that at least one tube plate is divided vertically into at least two plates, the openings for The heat exchanger tubes in both plates are aligned with each other are arranged, at least one of the plates each around each opening an annular recess for receiving an annular sealing element has, and the recess and the annular sealing element such are dimensioned so that when the plates are clamped together a radial Sealing effect on the outer surface of the respective heat exchanger tube is exercised.

Während im Stand der Technik beim Zusammenbau von Rohrboden und Wärmeaustauscherrohren jeweils mehrere hundert Spannringe eingedreht werden müssen, um die Dichtringe axial zu komprimieren und damit vorzuspannen, ist erfindungsgemäß lediglich eine vertikale Teilung des Rohrbodens in zwei oder mehr Platten notwendig, wobei zumindest eine Platte jeweils im Bereich der Öffnungen für die Wärmeaustauscherrohre eine ringförmige Ausnehmung im Anschluß an den Außenumfang der Öffnung aufweist, in die ein ringförmiges Dichtelement, üblicherweise ein O-Ring, eingelegt wird. Wenn in sämtliche Ausnehmungen der Öffnungen ringförmige Dichtelemente eingelegt sind, wird die Gegenplatte derart zur ersten Platte ausgerichtet, daß sämtliche Öffnungen miteinander fluchten. Anschließend werden die Wärmeaustauscherrohre durch die Öffnungen so weit geführt, bis das ringförmige Dichtelement jeweils am Außenumfang der Wärmeaustauscherrohre bereits dichtend anliegt. Zur Herstellung einer dicht sitzenden Anordnung werden dann die beiden Platten miteinander verklemmt, üblicherweise mittels Flanschverbindungen, wobei die ringförmige Dichtanordnung derart komprimiert wird, daß sie festsitzend eine dichte Anordnung gegen die Außenoberfläche des Wärmeaustauscherrohrs bildet. Es ist hervorzuheben, daß sich das jeweilige Wärmeaustauscherrohr in Abhängigkeit von Temperaturdifferenzen axial bewegen kann, so daß keinerlei Axialverspannungen auftreten.While in the prior art when assembling tube sheet and Heat exchanger tubes each screwed in several hundred clamping rings must be in order to axially compress the sealing rings and thus preload is, according to the invention, only a vertical division of the Pipe base in two or more plates necessary, at least one plate one each in the area of the openings for the heat exchanger tubes annular recess following the outer circumference of the opening into which an annular sealing element, usually an O-ring, is inserted. If annular in all recesses of the openings Sealing elements are inserted, the counter plate becomes the first plate in this way aligned so that all openings are aligned. Subsequently the heat exchanger tubes are passed through the openings until the annular sealing element in each case on the outer circumference of the Heat exchanger tubes are already sealing. To make a tight then the two plates are clamped together, usually by means of flange connections, the annular Sealing arrangement is compressed so that it is tightly sealed Forms arrangement against the outer surface of the heat exchanger tube. It it should be emphasized that the respective heat exchanger tube in Depending on temperature differences can move axially, so that none Axial tension occurs.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt also der Vorteil vor, daß mehrere hundert Dichtungsanordnungen mit einem einzigen Klemmvorgang hergestellt werden können, so daß die Montage extrem erleichtert ist.The device according to the invention therefore has the advantage that several hundred seal assemblies made with a single clamping operation can be, so that the assembly is extremely easier.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können mehr als zwei Platten vorgesehen sein, wobei zwischen jeweils zwei Platten im Bereich der Öffnungen jeweils eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung vorgesehen ist. So können im Beispielsfall von drei Platten zwei Dichtungsanordnungen je Wärmetauscherrohr hintereinander angeordnet sein, wodurch die Leckagenbildung erheblich eingeschränkt wird.According to a further embodiment, more than two plates can be provided, with between two plates in the area of A sealing arrangement according to the invention is provided in each case for openings. In the example of three plates, two sealing arrangements can each Heat exchanger tube can be arranged one behind the other, whereby the Leakage formation is significantly restricted.

Üblicherweise werden beide Rohrböden, die zum Verschluß des Reaktorgefäßes eingesetzt werden, in der erfindungsgemäßen Ausführungsform eingesetzt, obwohl dies nicht zwangsweise notwendig ist.Usually both tube plates, which are used to lock the Reactor vessel are used in the embodiment according to the invention used, although this is not absolutely necessary.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung erfordert, daß die Platten eine hohen Versteifung aufweisen, damit eine ausreichende Dichtwirkung beim Zusammenklemmen der Platten sichergestellt wird. Infolgedessen sind zumindest zwei Platten üblicherweise als Stahlplatten ausgebildet, die Drücke bis 6 bar aushalten, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung im Bereich der Wärmetauscherrohre in den Öffnungen kommt.The sealing arrangement according to the invention requires that the plates have high stiffening, so that a sufficient sealing effect when Clamping the plates is ensured. As a result at least two plates usually formed as steel plates, the pressures can withstand up to 6 bar without impairing the sealing effect comes in the area of the heat exchanger tubes in the openings.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann beim Einsatz von hochaggressivem Medium zum Reaktorraum hin eine weitere Platte aus chemisch inertem Material vorgesehen sein, die beispielsweise aus PTFE oder einem ähnlichen chemisch inerten Material ausgeführt ist. Eine solche Platte wird auf die bereits vorgespannte erfindungsgemäße Plattenanordnung aufgebracht, wobei im Bereich dieser Plattenanordnung ebenfalls die erfindungsgemäß eingesetzten ringförmigen Dichtelemente eingesetzt werden können. Dabei sind entweder in die Stahlplatte oder in die PTFE-Platte ringförmige Vertiefungen eingelassen, in die die O-Ringe eingesetzt werden können. Die Platte aus dem chemisch inerten Material wird dabei mittels Klemmitteln mit den übrigen Platten verklemmt.According to a further embodiment, the use of highly aggressive medium towards the reactor room from another plate chemically inert material can be provided, for example made of PTFE or a similar chemically inert material. Such a record is on the already pre-stressed plate assembly according to the invention applied, the also in the area of this plate arrangement annular sealing elements used according to the invention are used can. They are either in the steel plate or in the PTFE plate ring-shaped recesses into which the O-rings are inserted can. The plate made of the chemically inert material is by means of Clamping means jammed with the other plates.

Wie bereits vorstehend erwähnt, stellt die Anordnung einer ringförmigen Vertiefung um die Öffnung zur Aufnahme eines Wärmeaustauscherrohrs eine erste Ausführungsform dar, wobei die Gegenplatte keine solche Ausnehmung aufweist.As already mentioned above, the arrangement represents an annular Indentation around the opening for receiving a heat exchanger tube represents the first embodiment, wherein the counter plate no such recess having.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist jedoch aber auch in die Gegenplatte eine solche ringförmige Vertiefung eingelassen, wobei die komplementären Ausnehmungen auf den beiden Platten so dimensioniert sind, daß bei einem axialen Zusammenspannen der Platten die ringförmige Dichtung radial nach innen verformt wird und somit auf der Außenoberfläche des Wärmeaustauscherrohrs ihre Dichtwirkung zumindest linienförmig entfaltet.According to a second embodiment, however, is also in the counter plate recessed such an annular recess, the complementary Recesses on the two plates are dimensioned so that one axially clamping the plates radially after the annular seal is deformed on the inside and thus on the outer surface of the Heat exchanger tube unfolds its sealing effect at least linearly.

Die Art der Ausnehmung ist im wesentlichen unkritisch. Sie kann beispielsweise in Form eines Viertelkreises ausgebildet sein. Andererseits kann jedoch die Ausnehmung konusförmig sich nach außen erweiternd ausgebildet sein, wobei der Durchmeser der Öffnung sich allmählich nach außen erweitert, so daß der Durchmesser der Öffnung an der Oberseite der Platte größer ist als der Durchmesser der Öffnung in der Platte. Eine konusförmige Erweiterung hat dabei den Vorteil, daß sich die Ringmasse bei der Verformung in Leerbereiche ausdehnen kann, so daß der Druck auf die Außenoberfläche des Wärmeaustauscherrohrs durch die Verformung des elastischen Rings nicht zu groß wird.The type of recess is essentially uncritical. she can for example in the form of a quarter circle. On the other hand, can however, the recess is conically widening outwards with the diameter of the opening gradually widening outwards, so that the diameter of the opening at the top of the plate is larger than the diameter of the opening in the plate. A conical extension has the advantage that the ring mass during the deformation in Can expand empty areas, so that the pressure on the outer surface of the Heat exchanger tube not due to the deformation of the elastic ring gets big.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Dichtanordnung, bestehend aus wenigstens zwei Platten, kombiniert mit einem bekannten Rohrboden, wie er eingangs erwähnt ist, in dem die Dichtungen axial mittels Gewinderingen vorgespannt sind. In einem solchen Fall kann zwischen den beiden Rohrböden ein Zwischenraum gebildet werden, der als Serviceraum benutzt werden kann. In einem solchen Serviceraum, der über Zu- und Abführungsstutzen verfügt, kann eine gesonderte Spülung vorgenommen werden, um sicherzustellen, daß mittels Leckage eingedrungene Fluide aus dem gesamten System entfernt werden. Dabei durchsetzt das jeweilige Wärmeaustauscherrohr sowohl den innen liegenden Rohrboden, der üblicherweise aus einem chemisch inerten Material gebildet ist, als auch die gewöhnlich außen liegende erfindungsgemäße Dichtanordnung, bestehend aus wenigstens zwei Platten mit den jeweiligen radialen Dichtanordnungen.According to a further embodiment, the invention is Sealing arrangement consisting of at least two plates combined with one known tube sheet, as mentioned at the beginning, in which the seals are preloaded axially by means of threaded rings. In such a case a space is formed between the two tube sheets, which as Service room can be used. In such a service room that over Inlet and outlet connections can be a separate flush be made to ensure that leakage has occurred Fluids are removed from the entire system. This prevails respective heat exchanger tube both the inner tube plate, the is usually formed from a chemically inert material, as well as the usually external sealing arrangement according to the invention, consisting of at least two plates with the respective radial sealing arrangements.

Der erwähnte Serviceraum kann als druckloser Raum ausgebildet sein und dient beispielsweise - wie vorstehend erwähnt - zur Spülung zwischen den beiden Dichtungsanordnungen oder aber zur Einführung eines Inertgases, um beispielsweise kritische Gase auszuschalten.The service room mentioned can be designed as an unpressurized room and serves - as mentioned above - for flushing between the two sealing arrangements or to introduce an inert gas to for example to switch off critical gases.

In den erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnungen sind sämtliche Fluidformen einsetzbar, beispielsweise flüssig-flüssig, gasförmig-flüssig und flüssig-gasförmig, jeweils betrachtet von dem Reaktorinnenraum bzw. dem Innenraum der Wärmeaustauscherrohre. Dabei ist es dem Fachmann überlassen, wie er die Wärmeaustauschervorrichtung ausbildet.All are in the heat exchanger arrangements according to the invention Fluid forms can be used, for example liquid-liquid, gaseous-liquid and liquid-gaseous, viewed in each case from the reactor interior or the Interior of the heat exchanger tubes. It is the specialist how he designs the heat exchanger device.

Als Materialien können üblicherweise Metall, wie Edelstahl oder Borsilikatglas für den Mantel und die Hauben eingesetzt werden. Desgleichen können für die Wärmetauscherrohre Edelstahlrohre wegen ihrer guten Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden. Wenn jedoch Material mit hoher Korrosität behandelt werden soll, wird ein chemisch inertes Material, wie Borsilikatglas, eingesetzt.Metal, such as stainless steel or borosilicate glass, can usually be used as materials can be used for the jacket and hoods. Likewise, for the Heat exchanger tubes Stainless steel tubes because of their good thermal conductivity be used. However, if treated with high corrosivity material a chemically inert material, such as borosilicate glass, is used.

Die Materialien für die Rohrböden können ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff oder aber aus einem massiven, chemisch inerten Kunststoff, wie PTFE ausgeführt sein.The materials for the tube sheets can also be made of a metallic Material or from a solid, chemically inert plastic, such as PTFE.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung.The drawing explains the invention.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 teilweise in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt eine Wärmeübertragungsvorrichtung, Fig. 1 partially in a side view, partly in section, a heat transfer device

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie 2-2 von Fig. 1 und Fig. 2 shows a section along the line 2-2 of Fig. 1 and

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit entsprechend X von Fig. 2. Fig. 3 shows an enlarged detail according to X of FIG. 2.

Mit 10 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entziehen von Wärme, nachstehend als Wärmetauscherapparat bezeichnet, dargestellt. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist dabei der rechte Teil des Wärmetauscherapparats weggelassen, der komplementär, wie der linke Teil, ausgebildet sein kann.With 10 the device according to the invention for extracting heat, hereinafter referred to as a heat exchanger apparatus, is shown. For reasons of clarity, the right part of the heat exchanger apparatus, which can be complementary to the left part, is omitted.

Der Wärmetauscherapparat 10 weist ein Reaktorgefäß 12 auf, das durch ein Mantelrohr 14 begrenzt ist. In dem Reaktorgefäß 12 sind eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren 16 vorgesehen, die parallel zueinander durch das Reaktorgefäß 12 hindurch angeordnet sind.The heat exchanger apparatus 10 has a reactor vessel 12 which is delimited by a jacket tube 14 . In the reactor vessel 12, a plurality of heat exchange tubes 16 are provided, which are arranged in parallel through the reactor vessel 12 therethrough.

Sie münden jeweils in einem Rohrboden 18, der die Öffnung 20 des Reaktorgefäßes 12 verschließt und an seinem Außenumfangbereich 22 auf der Stirnseite des Mantelrohrs 14 aufliegt.They each open into a tube sheet 18 , which closes the opening 20 of the reactor vessel 12 and rests on its outer circumferential area 22 on the end face of the jacket tube 14 .

In Fig. 2 ist die Anordnung des Rohrbodens 18 zusammen mit einem Wärmetauscherrohr 16 innerhalb einer Rohrbodenöffnung 24 gezeigt, wobei das Rohr 16 mittels eines Gewinderinges 26, der eine keilförmige Dichtung 28 axial innerhalb des Rohrbodens 18 verspannt, gegen die Rohrbodenöffnung 24 abgedichtet ist. Diese Anordnung ist Stand der Technik und somit nicht Gegenstand der Erfindung. Erfindungsgemäß kann diese Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen sein, wobei der Rohrboden 18 zum Reaktorgefäß 12 hin den Reaktorraum 30 begrenzt.In FIG. 2, the arrangement of the tube sheet 18 is shown together with a heat exchange tube 16 within a tube sheet aperture 24, the tube is sealed 16 by means of a threaded ring 26 clamped axially a wedge-shaped gasket 28 within the tube sheet 18 against the tube bottom opening 24. This arrangement is state of the art and therefore not the subject of the invention. According to the invention, this arrangement can be provided according to a first embodiment, the tube plate 18 delimiting the reactor chamber 30 towards the reactor vessel 12 .

In Fig. 2 ist ebenfalls eine Befestigungsanordnung 32, üblicher Art gezeigt, die den Rohrboden 18 gegen das Mantelrohr 14 festklemmt. Auf Einzelheiten dieser Befestigungsanordnung wird jedoch hier nicht eingegangen, da diese bekannt ist.In FIG. 2, a mounting assembly 32, of conventional type is also shown, which clamps the tube sheet 18 against the cladding tube 14. However, details of this fastening arrangement are not dealt with here since it is known.

Eine weitere Rohrbodenanordnung, die erfindungsgemäß ausgestaltet ist, ist mit 34 gezeigt. Diese Rohrbodenanordnung 34 besteht gemäß Fig. 2 aus zwei Platten 36 und 38, die vertikal zueinander angeordnet sind. Sie weisen entsprechend den Ausschnitt von Fig. 2 jeweils eine fluchtende Öffnung 40, 42 auf, die mit der Rohrbodenöffnung 24 ebenfalls fluchtet, so daß das Wärmetauscherrohr 16 durch die Öffnungen 24, 40 und 42 hindurchgeschoben werden kann. Another tube plate arrangement, which is designed according to the invention, is shown at 34 . According to FIG. 2, this tube plate arrangement 34 consists of two plates 36 and 38 which are arranged vertically to one another. They accordingly exhibit the section of FIG. 2 are each an aligned opening 40, 42 which is also in alignment with the tube sheet aperture 24 so that the heat exchanger tube can be pushed through the openings 24, 40 and 42 16.

Obwohl im Beispielsfalls nur eine einzige Öffnung 40, 42 gezeigt ist, können mehrere hundert derartiger Öffnungen in einer solchen Rohrbodenanordnung 34 vorliegen, die jeweils paßgenau zueinander angeordnet sind.Although only a single opening 40 , 42 is shown in the example, several hundred such openings can be present in such a tube sheet arrangement 34 , each of which is arranged with a precise fit to one another.

In Fig. 3 ist die Einzelheit "X" von Fig. 2 vergrößert dargestellt, so daß sich die Dichtungsanordnung 44 anschaulicher entnehmen läßt. Diese Dichtungsanordnung 44 besteht aus einer ringförmigen Dichtung 46, üblicherweise ein O-Ring, die in eine V-förmige Nut 48 eingelassen ist. Diese V-förmige Nut 48 wird, wie im speziellen in Fig. 3 ersichtlich ist, jeweils hälftig durch eine radiale Ausnehmung 50 gebildet, die jeweils um die Öffnung 44 und 42 gebildet ist. Die Form dieser radialen Aufnehmung 50 ist nicht kritisch, bevorzugt ist jedoch eine schräg verlaufende Kante in Form einer sich nach außen konusförmig öffnenden Ausnehmung 50, wie dies in Fig. 3 dargestellt.In Fig. 3 the detail "X" of Fig. 2 is shown enlarged, so that the sealing arrangement 44 can be seen more clearly. This seal arrangement 44 consists of an annular seal 46 , usually an O-ring, which is embedded in a V-shaped groove 48 . This V-shaped groove 48 , as can be seen in particular in FIG. 3, is formed in half by a radial recess 50 , which is formed in each case around the opening 44 and 42 . The shape of this radial receptacle 50 is not critical, but preference is given to an obliquely running edge in the form of a recess 50 which opens out in a cone shape, as shown in FIG. 3.

Dabei ist die Querschnittsfläche der V-förmigen oder auch halbkreisförmigen Nut 48 größer als die Querschnittsfläche der ringförmigen Dichtung 46, so daß sich der Dichtungsring 46 beim Zusammenpressen der beiden Platten 36 mittels einer Klemmanordnung 52 in die beiden radialen Ausnehmungen 50, die die Nut 48 bilden, verformen kann.The cross-sectional area of the V-shaped or semicircular groove 48 is larger than the cross-sectional area of the annular seal 46 , so that the sealing ring 46 when the two plates 36 are pressed together by means of a clamping arrangement 52 into the two radial recesses 50 which form the groove 48 , can deform.

Der Innendurchmesser der ringförmigen Dichtung 46 ist dabei so gewählt, daß die Dichtung 46 bei der Montage - bereits ohne Zusammenspannung der Platten 36 und 38 - dichtend auf der Außenoberfläche des Wärmetauscherrohrs 16 anliegt. Werden dann die beiden Platten 36 und 38 mit einer Spannanordnung 52 axial zusammengespannt, so kommt es über die gesamten Platten 36 und 38 hinweg in jeder Nut 48 zu einer Verformung der ringförmigen elastischen Dichtung 46 mit der Folge, daß die Dichtung 46 linienförmig an die Außenoberfläche des Wärmetauscherrohrs 16 und an die jeweiligen radialen Ausnehmungen 50 dichtend anpreßt wird. The inside diameter of the ring-shaped seal 46 is chosen so that the seal 46 lies in a sealing manner on the outer surface of the heat exchanger tube 16 during assembly — even without the plates 36 and 38 being clamped together. If the two plates 36 and 38 are then axially clamped together with a tensioning arrangement 52 , the annular elastic seal 46 is deformed over the entire plates 36 and 38 in each groove 48 , with the result that the seal 46 is linear to the outer surface of the heat exchanger tube 16 and is pressed in a sealing manner against the respective radial recesses 50 .

In Fig. 2 ist die Montage der beiden Platten 36 und 38 mittels der Spannanordnung 52 gezeigt, wobei die Spannordnung 58 aus einer Schraube 54 und einer Schraubmutter 56 besteht, die einen Flanschring 58 und jeweils zwei Schrauböffnungen 60 und 62 durchsetzt, die in den beiden Platten 36 und 38 vorgesehen sind. Der Flanschring 58 selbst befindet sich an einem Haubenteil 64 des Wärmetauscherapparats 10.In Fig. 2 the assembly of the two plates 36 and 38 by means of the clamping arrangement 52 is shown, wherein the clamping arrangement 58 consists of a screw 54 and a screw nut 56 which passes through a flange ring 58 and two screw openings 60 and 62 , which in the two Plates 36 and 38 are provided. The flange ring 58 itself is located on a hood part 64 of the heat exchanger apparatus 10 .

Es sei nochmals hervorgehoben, daß die Platten 36 und 38 allein in Verbindung mit der Dichtungsanordnung 44 zwischen den Öffnungen 40 und 42 zur Aufnahme von Wärmetauscherrohren 16 eine erste Ausführungsform der Erfindung darstellen, d. h. der Rohrboden 18, wie in Fig. 2 gezeigt, nicht vorgesehen sein muß.It should be emphasized again that the plates 36 and 38 alone in connection with the sealing arrangement 44 between the openings 40 and 42 for receiving heat exchanger tubes 16 represent a first embodiment of the invention, ie the tube sheet 18 , as shown in FIG. 2, is not provided have to be.

Im übrigen kann gemäß einer weiteren Ausführungsform auch eine ringförmige Ausnehmung 50 auf einer Platte 36, 38 ausreichend sein, während die gegenüberliegende Fläche der Platte 38,36 keine solche Ausnehmung hat, also plan ist. Infolgedessen wird die V-förmige Nut nur durch eine sich nach außen konisch erweiternde ringförmige Ausnehmung 50 gebildet.Moreover, according to a further embodiment, an annular recess 50 on a plate 36 , 38 may also be sufficient, while the opposite surface of the plate 38 , 36 has no such recess, that is to say is planar. As a result, the V-shaped groove is formed only by an annular recess 50 which widens conically outwards.

In Fig. 3 ist schematisch strichliert eine weitere Ausführungsform dargestellt, wobei zu den beiden vorstehend erwähnten Platten 36 und 38 eine dritte Platte 66 hinzugefügt ist, die aus einem anderen Material als die Platten 36 und 38 bestehen kann. Denn die beiden ersten Platten 36 und 38 bestehen aus einem bei den üblichen Drücken, die bis zu 6 bar erreichen, nicht verformbaren Material, üblicherweise Stahl. Um auch hochaggressive Medien behandeln zu können, ist gemäß Fig. 3 die dritte Platte 66 zur Reaktorseite hin angeordnet, die aus einem chemisch inerten Material, wie PTFE, hergestellt sein kann. Diese dritte Platte 66 besitzt üblicherweise ebenfalls radiale Ausnehmungen 68, in die jeweils eine ringförmige Dichtung 70 eingelegt sein kann. Aus Übersichtlichkeitszwecken ist der Ring 70 im oberen Teil der Fig. 3 weggelassen worden. Hierdurch ist die durch die radialen Ausnehmungen 50 gebildete ringförmige Nut 72 mit V-förmigem Querschnitt besser ersichtlich. Die dritte Platte 66 ist dabei ähnlich wie die beiden Platten 36 und 38 zu einer Drei-Platten-Anordnung mit einer nicht gezeigten Spannanordnung verspannt. Dabei wirkt die ringförmige Dichtung 70 in der ringförmigen Nut 72 in der gleichen Weise wie die ringförmige Dichtung 46 in der ringförmigen Nut 48 zwischen den Platten 36 und 38.A further embodiment is shown schematically in broken lines in FIG. 3, a third plate 66 being added to the two plates 36 and 38 mentioned above, which can be made of a different material than the plates 36 and 38 . This is because the first two plates 36 and 38 consist of a material, usually steel, which is not deformable at the usual pressures which reach up to 6 bar. In order to also be able to treat highly aggressive media, the third plate 66 , which can be made of a chemically inert material such as PTFE, is arranged towards the reactor, as shown in FIG . This third plate 66 usually also has radial recesses 68 , in each of which an annular seal 70 can be inserted. For the sake of clarity, the ring 70 has been omitted in the upper part of FIG. 3. As a result, the annular groove 72 with a V-shaped cross section formed by the radial recesses 50 can be seen better. The third plate 66 is clamped similar to the two plates 36 and 38 to a three-plate arrangement with a clamping arrangement, not shown. The annular seal 70 in the annular groove 72 acts in the same way as the annular seal 46 in the annular groove 48 between the plates 36 and 38 .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ist, sind zwei Rohrbodenanordnungen im Wärmeertauschapparat 10 vorgesehen, nämlich der erste Rohrboden 18, der zum Reaktorraum 30 hin gewandt ist und weiter außen liegend die zweite Rohrbodenanordnung 34, wobei zwischen den beiden Rohrbodenanordnungen ein Spülraum 74 gebildet wird. Dieser Spülraum 74 wird durch ein Zylinderrohr 76 begrenzt, das einerseits an der Platte 38 und andererseits an einem Flanschring 78 befestigt ist, der ein Teil der Befestigungsanordnung 32 darstellt, mit dem der Rohrboden 18 gegen das Mantelrohr 14 festgelegt wird. Am Zylinderrohr 76 ist ein verschließbarer Spülstutzen 80 vorgesehen, mit der Spülfluid von außen in den Spülraum 74 eingeführt werden kann. Desgleichen ist üblicherweise gegenüberliegend ein Entleerungsstutzen 82 vorgesehen, durch den das Spülfluid abgelassen werden kann. Beide Stutzen können jedoch auch in ihrer Funktion umgekehrt werden.According to a further preferred embodiment, which is shown in FIG. 2, two tube plate arrangements are provided in the heat exchange apparatus 10 , namely the first tube plate 18 which faces the reactor space 30 and further out the second tube plate arrangement 34 , with one between the two tube plate arrangements Rinsing space 74 is formed. This washing space 74 is delimited by a cylinder tube 76 which is fastened on the one hand to the plate 38 and on the other hand to a flange ring 78 which is part of the fastening arrangement 32 with which the tube sheet 18 is fixed against the casing tube 14 . The cylinder tube 76 a closable flushing pipe 80 is provided, can be introduced with the flushing fluid from the outside into the washing tub 74th Likewise, an emptying nozzle 82 is usually provided opposite, through which the flushing fluid can be drained. However, both sockets can also be reversed in their function.

Während der Reaktorraum 30 bei atmosphärischem Druck oder unter Über- oder Unterdruck bis ± 1 bar oder darüber gefahren werden kann, steht der Entleerungsraum üblicherweise nur unter atmosphärischem Druck und dient zur Spülung von Reaktorflüssigkeit, die unter Umständen durch Lecks an der Dichtung 28 ausgeflossen sind. Infolgedessen kommt es nicht zu einer Vermischung der Kühlflüssigkeit, die durch die Haube 64 der jeweiligen Öffnung 40 und anschließend der Rohröffnung 84 zugeführt wird. While the reactor chamber 30 can be operated at atmospheric pressure or under overpressure or underpressure up to ± 1 bar or above, the emptying chamber is usually only under atmospheric pressure and is used to flush reactor liquid which may have leaked out through the seal 28 . As a result, there is no mixing of the cooling liquid which is supplied through the hood 64 to the respective opening 40 and then to the pipe opening 84 .

Das Material für das Reaktorgefäß 12 ist das üblicherweise eingesetzte Material, also metallische Materialien oder aber Glasmaterialien, die sich insbesondere für aggressive oder hochreine Flüssigkeiten einsetzen lassen, da sie weitgehend chemisch inert sind.The material for the reactor vessel 12 is the material usually used, that is to say metallic materials or glass materials, which can be used in particular for aggressive or high-purity liquids, since they are largely chemically inert.

Claims

1. Device for extracting heat with a reactor vessel ( 12 ) having the fluid to be treated, which is bounded by a jacket tube ( 14 ), the opposite openings of which are each closed with a tube sheet ( 18 ; 34 ), the tube sheets ( 18 ; 34 ) have a multiplicity of openings ( 20 ; 40 , 42 ) which are penetrated by heat exchanger tubes ( 16 ) and in which sealing elements ( 26 , 28 ; 44 ) are arranged which hold the heat exchanger tubes ( 16 ) against the openings ( 20 ; 40 , 42 ) seal, with hood parts ( 64 ) on the reactor vessel ( 12 ), feed and discharge ports on the reactor vessel ( 12 ) and on the hood parts ( 64 ), the interior ( 86 ) of which is in flow communication with the entire interior of the heat exchangers ( 16 ) characterized in that at least one tube plate arrangement ( 14 ) is vertically divided into at least two plates ( 36 , 38 ) and a tensioning arrangement ( 52 ) for clamping the plates ( 36 , 38 ) together The openings ( 40 , 42 ) for receiving the heat exchanger tubes ( 16 ) are arranged in alignment with one another, at least one of the plates ( 36 , 38 ) has an annular recess ( 50 ) for receiving around each opening ( 40 , 42 ) has an annular sealing arrangement ( 40 ) and the recess ( 50 ) and the annular sealing arrangement ( 44 ) are dimensioned such that when the plates ( 36 , 38 ) are clamped together, a radial sealing effect on the outer surface of the respective heat exchanger tube ( 16 ) by deformation of the Sealing arrangement ( 44 ) is exercised.

2. Device according to claim 1, characterized in that the plate ( 36 , 38 ) has annular recesses ( 50 ) around each opening ( 40 , 52 ) only on one side.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the plates each have annular recesses ( 50 ) around the opening ( 40 , 52 ) on the front and back.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular recess ( 50 ) is conically widening outwards.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that in each case two opposite annular recesses ( 50 ) around an opening ( 40 , 42 ) form a V-shaped groove ( 48 ) in which the annular seal ( 46 ) is provided in the form of an O-ring.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of clamping arrangements ( 52 ) along the outer circumference of the tube sheet arrangement ( 34 ) for clamping the plates ( 36 , 38 ) along the outer circumference of the plates ( 36 , 38 ) are provided.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in addition to the tube sheet arrangement ( 34 ) adjacent thereto, a second tube sheet ( 18 ) is arranged, with a washing space ( 74 ) being formed between them, which is delimited by a cylinder tube ( 76 ) which is provided with rinsing and emptying nozzles ( 80 , 82 ).