DE2106461C3

DE2106461C3 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE2106461C3
Application number: DE19712106461
Authority: DE
Inventors: Gamal El Din 8033 Planegg Nasser
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Dvt Buero fur Anwendung Deutscher Verfahrenste
Priority date: 1971-02-11
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1980-04-24
Also published as: DE2106461A1; DE2106461B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher für ein Gas hoher Temperatur und niedrigen Druckes und ein unter hohem Druck stehendes Kühlmittel aus einem Stapel in gleicher Weise wellenartig ausgebildeter, gleichgerichteter, Ünglich-viereckiger Blechtafeln, bei denen jeweils die einen Randbereiche mit entsprechenden Randbereichen der einen und die übrigen Randbereiche mit entsprechenden Randbereichen der anderen benachbarten Blechtafel abdichtend in solcher Weise verbunden sind, daß einerseits jeweils zwei benachbarte Blechtafeln spiegelbildlich zur gemeinsamen Berührungsebene aufeinanderliegen und so mittels der wellenartigen Ausbildungen zwischen sich eine Reihe einzelner, paralleler, im Querschnitt rundflächiger Rohrkanäle bilden, andererseits jeweils zwei benachbarte, verschiedenen Rohrkanalreihen zugehörige Blechtafeln mit Abstand und um eine tvibe Wellenlänge versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die senkrecht zu den Rohrkanälen verlaufenden Randbereiche der jeweils benachbarten, verschiedenen Rohrkanalreihen zugehörigen Blechtafeln zum Bilden des Abdichtrandes zueinander hin so verformt sind, daß die Verformung als Abrundung von zumindest im wesentlichen viertelkreisförmigem Profil ausgebildet ist, wobei die Rohrkanäle zum Führen des Gases hoher Temperatur und niedrigen Druckes bestimmt sind und die Breite der zu den Rohrkanälen parallel verlaufenden Randbereiche so groß gewählt ist, daß bis zur Außenkante dieser Randbereiche die infolge der Heißgastemperatur höhere Wandtemperatur der Rohrkanäle im wesentlichen bis zur Kühlmitteltemperatur vermindert ist, nach Patent P 16 01 215.0.

Hiernach werden die Rohre jeweils aus zwei Blechtafeln mit halbrohrförmigen Sicken gebildet, wobei die Blechtafeln an beiden Enden unter Abrundung mit je einem Nachbarblech verbunden sind, die den Halbrohrsicken parallelen Blechkanten mit den Kanten der jeweils anliegenden Blechtafeln mit die erstgenannten zu Rohren ergänzenden Halbrohrsicken dicht verschweißt und jeweils zwei benachbarte Rohrreihen, die durch je zwei Blechtafeln mit Halbrohrsicken gebildet werden, gegeneinander versetzt sind.

Bei dieser Anordnung ergeben sich unter Umständen Schwierigkeiten beim Anschweißen der Ränder der Blechenden an der entsprechend zugeschnittenen

Mantelflanschringkante,

Bei zu großer Stärke des Mantelflansches ergeben sich Schwierigkeiten beim Schweißen, während bei schwächerer Ausführung des Mantelflansches dessen Festigkeit für die hohe Kühlmitteldruckbeanspruchung nicht ausreicht

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten durch eine geeignete Konstruktion zu überwinden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die an beiden Stirnseiten des aus Blechtafel mit Halbrohrsicken gebildeten Rohrbündels sich ergebenden äußeren Kanten der um je etwa 90° zylindrisch gebogenen Enden der Blechtafeln in Längsprojektion schrägstufenförmig beschnitten und mit entsprechend bündig aufgebogenen und beschnittenen Kanten des den Kühlmediumraum abschließenden Mantelflansches verschweißt sind und daß die seitlichen vertikalen, um etwa 90° zylindrisch nach außen gebogenen Blechkanten entsprechend den eingeprägten Halbrohrsicken zickzackförmig beschnitten und mit an den Rohraußenkanten aufgeschweißten Längs; ippen verschweißt sind, wobei die zickzackförmig beschnittenen, ebenen Blechkanten mit bündig angeordneten, entsprechend beschnittenen, ebenen Mantelflanschkanten verschweißt sind.

Mit besonderem Vorteil wird die Anordnung dabei so getroffen, daß die an beiden Stirnseiten des Rohrbündels sich ergebenden äußeren Kanten der um etwa 90° zylindrisch gebogenen Enden der Blechtafeln in Längsprojektion derart schrägstufenförmig beschnitten sind, daß sie jeweils auf der inneren Seite der verschweißten Blechlängskanten in einer zur Quermittellinie parallelen Ebene mit diesen liegen, während sie auf der äußeren Seite der verschweißten Blechlängskanten in Längsprojektion schräg bis zur Querschweißnaht der um etwa 90° zylindrisch gebogenen Blechkanten mit den jeweils analog gebogenen Nachbarbiechkanten führen, und mit den versteifend und bündig aufgewölbten und entsprechend beschnittenen Kanten des Mantelflansches verschweißt sind, wobei es sich in vielen Fällen als zweckmäßig erweist, wenn der Flanschring durch aufgeschweißte Verstärkungsrippen gegen Durchbiegung gesichert ist

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sind die ebenen Mantelflansciikanten durch zwischen den genannten Rohrlängsrippen angeordnete, die beiden Mantelflansche verbindende parallele Längsrippen verstärkt

Um eine seitliche Umstrottnung des Rohrbündels zu vermeiden, ist zweckmäßig die bei etwa horizontalen Kühlrohren unterste Mantelflanschlängsrippe mit dem Mantel durch eine Rippe dicht verbunden.

Ferner ist zur Erhöhung der Festigkeit des Mantelflanschringes vorgesehen, daß die zwischen den Rohrlängsrippen angeordneten parallelen Mantelflanschlängsrippen durch eine auf der Mantelseite gelegene etwa mantelparallele Längsrippe verbunden sind.

Anhand der F i g. 1 und 2 sollen nun besonders vorteilhafte Äusführungsformen der Erfindung beispielsweise näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine Hälfte des Querschnitts eines erfindungsgemäßen Spaltgaskühlers nach der Linie 1-1 in Fig. 2, während Fig. 2 einen Teillängsschnitt nach der Linie 11-11 in F i g. 1 darstellt. Die F i g. I zeigt dabei in ihrer oberen und unteren Hälfte je eine verschiedene Ausführungsform.

Der liegend angeordnete Spaltgaskühler besitzt einen druckfesten Kühlmantel 1 mit unteren Kühlmedium-Eintrittsstutzen 2 und oberen Kühlmedium-Austrittsstutzen 3. Das Kühlmedium verdampft in dem Raum um die Rohre, so daß durch die oberen Austrittsstutzen 3 ein Flüssigkeitsdampfgemisch austritt Der Kühlmantel 1 besitzt an seinen beiden Enden jeweils einen Flanschring 4 zur Verschraubung mit dem Spaltgaseintritts- bzw. Austrittsrohr (nicht gezeichnet).

ίο Der Flanschring 4 besitzt einen inneren Flanschring 4', mit dem das Rohrbündel 5 verbunden wird. Das Rohrbündel 5 besteht in erster Linie aus Blechtafeln 6, in die Halbrohrsicken eingepreßt sind. Je zwei aneinander anliegende Blechtafeln 6 mit Halbrohrsicken bilden

υ dann eine Rohrreihe, die im liegenden Kühler vertikal angeordnet ist Die einzelnen Rohrreihen sind dabei gegeneinander versetzt Die horizontaler; Außenkanten 7 der mit Halbrohrsicken versehenen Blechtafeln 6 sind je zwei und zwei, jeweils vertikale Rohrreihen bildend, miteinander verschweißt Zwischen den -^s Blechtafeln 6 gebildeten Rohrreihen entstehen so in ihrer Hauptrichtung vertikale, gewellte Kühlmediumkanäle 8'. Die vertikalen Endkanten der mit Halbrohrsicken versehenen Bleche sind dabei je um etwa 90° zylindrisch umgebogen. Die umgebogenen Kanten 8 sind dabei je zwei und zwei miteinander verschweißt. Die äußeren Kanten 9 dieser umgebogenen Blechtafeln sind in Längsprojektion schrägstufenförmig beschnitten und mit entsprechend bündig ausgebogenen und beschnittenen Kanten 10 des den Kühlmediumraum abschließenden Mantelflansches verschweißt. Der innere Flanschring 4' kann dabei noch durch eine Rippe 11 versteift sein.

Der innere Flanschring 4' kann vorteilhaft bis zum Ansatz seiner Randverstärkung entsprechend der halbhohlzylindrischen Form der die einzelnen Rohrreihen verbindenden Blechkanten, mit deren schrägstufenförmig beschnittenen Außenkanten 9 seine bündig beschnittenen Kanten 10 verschweißt sind, versteifend aufgewölbt sein. Die Aufwölbungen 10' bilden dann Versteifungen des Flanschringes 4' gegen den Innendruck des verdampfenden Kühlmittels. Diese Ausführung ist in der oberen Hälfte der F i g. 1 dargestellt.
Die untere Hälfte der F i g. 1 zeigt eine alternativ

*5 mögliche Lösung. Hierbei sind die bündig beschnittenen Kanten 10 des Mantelflanschringes 4' nur bündig aufgebogen und der Flanschring 4' ist mit Rippen 11 entlang den Biegekanten 11' der aufgebogenen, den schrägstufenförmig beschnittenen Außenkanten 9 der

w Rohrreihenbleche angepaßten Flanschringvorsprünge 11" gegen den Innendruck des verdampfenden Kühlmediums verstärkt.

Die seitlichen, vertikalen, um etwa 90° zylindrisch nach außen gebogenen Blechkanten 12 sind analog den eingeprägten Halbrohrsicken zickzackförmig beschnitten und mit an den Rohraußenkanten aufgeschweißten Längsrippen 13 verschweißt. Die zickzackförmig beschnittenen ebenen Blechkanten sind dabei mit bündig angeordneter entsprechend beschnittenen, ebenen Mantelflanschkanten 14 verschweißt, die durch zwischen den genannten Rohrlängsnppen 13 angeordnete, die beiden Mantelflansche 4' verbindende parallele Längsrippen 15 verstärkt sind.
Die unterste Rippe 15 ist dabei durch die Rippe 16 mit

^hr> dem Mantel dicht verbunden. Die Mantelflanschverstärkungsrippen 15 sind noch durch eine auf der Mantelseite gelegene, etwa mantelparallele Längsrippe 17 verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Plattenwärmetauscher für ein Gas hoher Temperatur und niedrigen Druckes und ein unter hohem Druck stehendes Kühlmittel aus einem Stapel in gleicher Weise wellenartig ausgebildeter, gleichgerichteter, länglich-viereckiger Blechtafeln, bei denen jeweils die einen Randbereiche mit entsprechenden Randbereichen der einen und die übrigen Randbereiche mit entsprechenden Randbereichen der anderen benachbarten Blechtafel abdichtend in solcher Weise verbunden sind, daß einerseits jeweils zwei benachbarte Blechtafeln spiegelbildlich zur gemeinsamen Berührungsebene aufeinanderliegen und so mittels der wellenartigen Ausbildungen zwischen sich eine Reihe einzelner, paralleler, im Querschnitt rundflächiger Rohrkanäle bilden, andererseits jeweils zwei benachbarte, verschiedenen Rohrkanalreihen zugehörige Blechtafeln mit Abstand und um eine halbe Wellenlänge versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die senkrecht zu den Rohrkanälen verlaufenden Randbereiche der jeweils benachbarten, verschiedenen Rohrkanalreihen zugehörigen Blechtafeln zum Bilden des Abdichtrandes zueinander hin so verformt sind, daß die Verformung als Abrundung von zumindest im wesentlichen viertelkreisförmigem Profil ist, wobei die Rohrkanäle zum Führen des Gases hoher Temperatur und niedrigen Druckes bestimmt sind und die Breite der zu den Rohrkanälen parallel verkaufenden Randbereiche so groß gewählt ist, daß bis zur Außenkante dieser Randbereiche die infolge der Weißgastemperatur höhere Wandtemperatur dor Rohrkanäle im wesentlichen bis zur KOhlmitteltempera jr vermindert ist, nach Patent P 1601 215.0, dadurch gekennzeichnet, daß die an beiden Stirnseiten des Rohrbündels (5) sich ergebenden äußeren Kanten (9) der um je etwa 90° zylindrisch gebogenen Enden der Blechtafeln (6) in Längsprojektion schrägstufenförmig beschnitten und mit entsprechend bündig aufgebogenen und beschnittenen Kanten (10) des den Kühlmediumraum abschließenden Mantelflansches (4') verschweißt sind und daß die seitlichen vertikalen um etwa 90° zylindrisch nach außen gebogenen Blechkanten (12) entsprechend den eingeprägten Halbrohrsicken zickzackförmig beschnitten und mit an den Rohraußenkanten aufgeschweißten Längsrippen (13) verschweißt sind, wobei die zickzackförmig beschnittenen, ebenen so Blechkanten (12) mit bündig angeordneten, entsprechend beschnittenen, ebenen Mantelflanschkanten (14) verschweißt sind.
2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an beiden Stirnseiten des Rohrbündels (5) sich ergebenden äußeren Kanten (9) der um etwa 90° zylindrisch gebogenen Enden der Blechtafeln (6) in Längsprojektion derart schrägstufenförmig beschnitten sind, daß sie jeweils auf der inneren Seite der verschweißten Blechlängskanten (7) in einer zur ω Quermittellinie parallelen Ebene mit diesen liegen, während sie auf der äußeren Seite der verschweißten Blechlängskanten (7) in Längsprojektion schräg bis zur Querschweißnaht (8) der um etwa 90° zylindrisch gebogenen Blechkanten mit den jeweils <» analog gebogenen Nachbarblechkanten führen, und mit den versteifend und bündig aufgewölbten und entsprechend beschnittenen Kanten (10)des Mantel- (lansches (4') verschweißt sind, wobei der Flanschring (4') durch aufgeschweißte Verstärkungsrippen (U) gegen Durchbiegung gesichert sein kann.
3. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Mantelflanschkanten (14) durch zwischen den genannten Rohrlängsrippen (13) angeordnete, die beiden Mantelflansche (4') verbindende parallele Längsrippen (15) verstärkt, sind.
4. Kühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei etwa horizontalen Kühlrohren unterste Mantelflanschlängsrippe (IS) mit dem Mantel (1) durch eine Rippe (16) dicht verbunden ist
5. Kühler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Rohrlängsrippen (13) angeordneten parallelen Mantelflanschlängsrippen (15) durch eine auf der Mantelseite gelegene etwa mantelparallele Längsrippe (17) verbunden sind.