DE2055569B2

DE2055569B2 - Wärmetauscher mit einem Bündel aus konzentrischen Rohrlagen

Info

Publication number: DE2055569B2
Application number: DE2055569A
Authority: DE
Inventors: Maurice Paris Bosquain; Marcel La Varenne-Saint-Maur Bourjot; Maurice Chamgigny-Sur-Marne Kirsch
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1969-11-13
Filing date: 1970-11-12
Publication date: 1980-03-20
Also published as: CA925072A; SU435620A3; GB1330868A; IT955027B; DE2055569A1; US3700030A; DE2055569C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Bündel aus konzentrisch zwischen einem zentrischen Kern und einem Außenmantel gewickelten Rohrlagen, wobei die Rohre jeder Rohrlage, insbesondere nahe ihren Enden, Querwände durchsetzen, mit Verteil- und Sammeleinrichtungen für Strömungsmittel an beiden Enden des Rohrbündels sowie mit Überführungseinrichtungen für ein Strömungsmittel in Längsrichtung in dem die gewickelten Rohre umgebenden Raum.

In »Technische Rundschau Sulzer«, 2/1970, Seite 76, [•'ig. I ist bereits ein Wärmetauscher dargestellt, bei dem die Rohrenden aller Rohrlagen kreisringförmige Querwände entlang einer einzigen Umfangslinie durchsetzen. Dit; Än/.aiii uci Ruhi'c und dämü die Warrnctau-

scheroberfläche ist infolge dessen bei diesem Wärmetauscher begrenzt; auch steht für zusätzliche Durchgänge für Speiseleitungen und dergleichen bei diesen Querwänden kaum Platz zur Verfügung. Für weitere Rohre und Leitungen, insbesondere bei großen Wärmetauschern, ist daher gegebenenfalls keine starre Halterung gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß insbesondere bei großer Wärmetauscherfläche und großen Abmessungen auf einfache Weise und für alle Rohre eine starre Halterung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst

Beim erfindungsgemäßen Wärmetauscheraufbau sind alle verschiedenen Rohre an dem Kern fest verankert und können sich nicht verlagern. Dadurch ergibt sich eine besonders starre und widerstandsfähige, unverformbare Konstruktion, die leicht zu transportieren ist und deren Gebrauchscharakteristiken reproduzierbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stützen sich die Rohre jeder gewickelten Lage in Rohrwiegen aus gekerbten Unterlagestücken ab. Diese Maßnahme verbessert die Starrheit der Rohrhalterung, insbesondere auch bezüglich Verschiebungen der Rohre gegenüber dem Kern des Wärmetauschers in axialer Richtung.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei vertikaler Lage der Wärmetauscherachse die untere Querwand auf Radialarmen aufgesetzt, die an einem Traggestell fest verankert sind. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich eine besonders steife Konstruktion.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schcmatischcn senkrechten Schnitt durch einen Wärmetauscher,

Fig. 2 schematisch den unverkieideten Wärmetauscher,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Wärmetauschers nahe seinem Kern,

F i g. 4 den Wärmetauscherleil nahe dem Umfang des Rohrbündels, teilweise geschnitten und teilweise perspektivisch,

F i g. 5 eine Einzelheit eines Traggestells.

Der Wärmetauscher besitzt einen Kern 1, der aus einem zylindrischen Metallkörper 2 besteht und an seinen oberen und unteren Enden mit Bodenwänden 3 bzw. 4 versehen ist. Auf diesen Kern I ist eine große Zahl von Rohren 10 aufgewickelt, die zwischen einem oberen Verteiler 13 und einem unteren Sammler 17 angeordnet sind. Der obere Verteiler 13 hat Kugelform, und in ihn mündet eine große Anzahl von Rohren 10a. Der Verteiler 13 wird mittels eines Anschlußrohrstutzens 14 mit Flüssigkeit gespeist. Außerdem ist gegebenenfalls ein Sammler 15 mit einer Rohrplatte vorgesehen, von der eine Anzahl von Rohren 106 ausgeht. Am unteren Ende ist in ähnlicher Weise ein kugelförmiger Sammler 17 vorgesehen, in den die Rohre 10a einmünden und der einen Abzugsstutzen 18 einerseits und gegebenenfalls einen Sammler 19 andererseits mit einer Rohrplatte aufweist, in welche die Rohre \0beinmünden.

Die Rohre 10 sind in folgender Weise in Lagen auf dem Kern ! aufgewickelt: jede Rohrlage umfaßt Rohre

10, die sich auf gekerbten Unterlagestücken 21 in Form von Metallregletten abstützen, in denen durch Ziehen Vorsprünge 22 derart ausgearbeitet sind, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorsprüngen 22 eine Rohrwiege 23 für ein Rohr 10 gebildet wird. Derartige gekerbte Unterlagestücke 21 sind unmittelbar auf der Außenfläche der Rohrlage gleichmäßig über den Umfang und jeweils zwischen zwei Rohrlagen verteilt, und ihre Befestigung erfolgt einerseits am oberen Ende durch eine Querwand 24 und andererseits am unteren Ende durch eine Querwand 25. Diese Querwände 24 bzw. 25 bestehen aus mehreren Kreisringen 26,26' usw. aus einem Steg 27 und zwei U-Schenkeln 28 und 29, und zwar in der Weise, daß ein äußerer Kreisring 26', der mit Innenrändern 30 und 31 am Steg 27 versehen ist, sich π zwischen dem U-Schenkel 28 und 29 eines inneren Kreisringes 26 einlegen kann, die eine gewisse Elastizität besitzen. Diese Kreisringe 26, 26' usw. besitzen drei Lochreihen: einerseits nebeneinanderliegende Lochungen, die nach außen offene Kerben 32 von einer etwas größeren Breite als der äußere Durchmesser eines Rohres 10 bilden, und andererseits mehrere Durchgänge 33 für die Befestigung von Speiseleitungen 34, und schließlich eine größere Anzahl von Durchgängen 35, die für den Durchgang der Gasphase eines r> Zwischenraumströmungsmittels dienen.

Die Rohre JO sind in die Kerben 32 eingepaßt und dort mittels Dichtungen 38 bleibend und im wesentlichen dicht befestigt.

Um die Befestigung eines Teiles der Speiseleitu?.gen m 34 und andererseits der Rohre 10 nahe >hren Enden vorzunehmen, sind untere Halteringe oder konzentrische Befestigungsgurte 40 vorgesehen, deren Durchmesser annähernd demjenigen des entsprechenden Kreisringes 26 entspricht und dessen Querschnitt Γι verschieden ist. Die untere Querwand 25 ruht auf vier am Kern 1 fest angebrachten Radialarmen 42, und an ihrem oberen und unteren Ende sind die gekerbten Unterlagestücke 21 durch Vernietung auf jedem entsprechenden Kreisring 26 der Querwände 24 und 25 befestigt.

Aaf diese Weise ergibt sich eine besonders steife Konstruktion, wobei bei vertikal angeordnetem Kern 1 dieser auf der Querwand 25 ruht, deren Gewicht im wesentlichen durch die Radialarme 42 mit Verankerungen 44 für Verankerungsbolzen 45 aufgenommen wird. Letztere ragen mit ihren oberen Enden über die Flansche 46 hinaus, auf denen sie durch Muttern 47 gehalten werden. Diese Flansche 46 stellen einen Teil eines Traggestells 49 dar, das einen im wesentlichen zylindrischen, sich jedoch nach oben verengenden Mantel 50 mit eingezogenem unteren Teil 51 zur Umschließung der Enden der Rohre 10 und eines wesentlichen Teils des Sammlers 17 besteht. Dieses untere Traggestell 49 besitzt am oberen Ende eine Innenwand 54, die einen ringförmigen Hohlraum 55 bildet, in den eine Strömungsmittelspeiseleitung 56 einmündet. Der Mantel 50 umschließt in sehr geringem Abstand das Rohrbündel 59 und erweitert sich an seinem oberen Ende 58, um mit einer Innenwand 60 einen Ringraum 62 zu bilden, in den eine Abzugsleitung 61 einmündet.

Es sei be'.ont, daß die oberen und unteren Querwände 24,25 einen im wesentlichen gleichen Aufbau haben. Bei aufsteigender Bewegung eines Zwischenraumsirömungsmittels ist die obere Querwand jedoch im allgemeinen nicht mit Leitungen 34 ausgerüstet, sondern man begnügt eich mit den Durchgängen 33. Bei Bewegung des Zwischenraumströmungsmittels im entgegengesetzten Sinne besitzt dann im allgemeinen die untere Querwand diese Leitungen nicht. Der Aufbau der Querwände kann entsprechend dem Bewegungssinn des Zwischenraumströmungsmittels abgewandelt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit einem Bündel aus konzentrisch zwischen einem zentrischen Kern und einem Außenmantel gewickelten Rohrlagen, wobei die Rohre jeder Rohrlage, insbesondere nahe ihren Enden, Querwände durchsetzen, mit Verteil- und Sammeleinrichtungen für Strömungsmittel an beiden Enden des Ruhrbündels sowie mit Überführungseinrichtungen für ein Strömungsmittel in Längsrichtung in dem die gewickelten Rohre umgebenden Raum, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige Querwände (24,25) und insbesondere in der Nachbarschaft der Enden des Wärmetauschers aus radia! aufeinanderfolgenden, aneinandergefügten Kreisringen (26, 26') mit U-förmigein, radial nach außen offenem Querschnitt gebildet sind, deren Innenränder (30, 31) die Außenränder des von ihm jeweils umschlossenen Kreisringes umgeben, und daß die radial liegenden freien U-Schenkel (28, 29) der Kreisrir.ge (26, 26') nach außen offene Kerben (32) für die sie quer durchsetzenden Rohre (10) und Durchgänge (33,35) für Speiseleitungen (34) bzw. Zwischenraumströmungsmittel aufweisen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Querwänden (24, 25) die Rohre (10) jeder gewickelten Lage sich in Rohrwiegen (23) aus gekerbten Unterlagestücken (21) abstützen, die zwischen je zwei Rohrlagen ^10) oder zwischen der ersten Rohrlage (10) und dem Kern (1) in Längsrichtung verlaufen und mit ihren Enden an Kreisringen (26, 26') der Querwände (24, 25) befestigt sind.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei vertikaler Lage der Wärmetauscherachse die untere Querwand (25) auf mit dem Kern (1) fest verbundenen Radialarmen (42) aufgesetzt ist, die an einem Traggestell (49) fest verankert sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) an seinen Enden mit Bodenwänden kugelförmiger Sammler (17) oder Verteiler (13) versehen ist, in welche die Enden der Rohre (10) der gewickelten Rohrlagen eingreifen und daß der Kern (1) teilweise von den Radialarmen (42) und teilweise von dem kugelförmigen Sammler (17) getragen ist.