DE2121473A1

DE2121473A1 - Röhrenwärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2121473A1
Application number: DE19712121473
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-05-19
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-12-02
Also published as: FR2091935A1; FR2091935B1

Description

Georges Trepaud, 1 Rond-Point Bugeaud,
Paris XVI (Frankreich)

Röhrenwärme austaus ehe r

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenbündel- j

Wärmeaustauscher für Fluide, von welchen zumindest das eine I

i ^ Fluid einen sehr hohen Druck erreichen und überschreiten kann, |

und zwar mehr als 1000 Bar. |

ι Es sind bereits Röhrenwärmeaustauscher bekannt, bei j

welchen die von dem Fluid hohen Druckes durchsetzten Röhren j ein ziemlich schmales Röhrenbündel bilden, wobei die Röhren j mit ihren äußeren Enden in Verteilerkammern einmünden, welche
in Metallstücken eingearbeitet sind, deren Wände sehr dick sind und deren Breite etwa gleich der Breite des Röhrenbündels ist.
Diese Verteilerkammern stehen über seitliche Bohrungen oder
Öffnungen mit Sammelleitungen in Verbindung, welche parallel
zu diesen Kammern in den gleichen massiven Metallstücken eingearbeitet sind und über einen seitlichen Rohrstutzen mit einer

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unter Druck stehenden Zuführleitung und Abführleitung in Verbindung stehen. Diese Anordnung führt als Folge der Notwendigkeit, die Verteilerkammern und die Sammel-leitung in das gleiche Metallstück mit dicken Bänden zu setzen, zu sehr großen Gesamtbreiten und Dicken dieser Stücke, um so mehr, als der Querschnitt der Sammelleitung einen Wert haben muß, der ausreicht, um Verluste' des unter hohem Druck stehenden Fluides zu vermeiden. Daraus ergibt sich eine Konstruktion, die - obgleich sie leichter und billiger ist als die herkömmlichen, klassischen Röhrenbündel-Wärmeaustauscher mit einem zylinderförmigen Mantel - gleichwohl noch immer vergleichsweise schwer und kompliziert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesem Mangel abzuhelfen. Die Erfindung bezieht sich daher auf einen Röhrenwärme-Austauscher, bei welchem die oberen Bündel von einem oder, mehreren ebenen oder zylinderförmigen Röhrenmantel zumindest mit Doppelwand für die Fluide hohen Druckes besteht, von welchen das eine Fluid in dem zwischen zwei konzentrischen Röhren gebildeten Ringraum zirkuliert, während das andere Fluid in Innenrohren umgewälzt wird. Dieser Wärmeaustauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest an einem äußeren Ende der Röhren dieses Röhrenbündels mindestens zwei übereinandergelagerte Sammler besitzt, wobei die äußeren Rohre in die Verteilerkammer des ersten Sammlers einmünden, welcher von den Innenrohreii durchsetzt wird, die in die Verteilerkammer des zweiten Sammlers einmünden.

Dadurch, daß die Yerteilerkammer und die Sammelleitung eine einsige Einheit bilden, zu einer einzigen Kammer also ι miteinander vereinigt sind, kann das massive Metallstück, wel- ! chss den Sanuslsr bildet₉ sehr leicht ausgebildet werden. Indem j man ferner dl© Eiiitrittseneelilüsse und die iustrittsanschlüsse itir las Flaid über mehrere Punkte des Ssrnmlers hinweg verteilt, miterteilt άβ& im das doppelte der Anzahl der Anschlüsse die Querschnitt der Yerteilsrkamaier durchsetzende Strömungsmenge

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des Fluides derart, daß dieser Querschnitt und somit auch die Abmessungen der Sammler erheblich virkloinert werden können, ohne daß hierdurch die Fluidverluste erhöht werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers sind nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas ausführlicher erläutert. In der Zeichnung zeigen in rein schematischer Weise:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Sammlers des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung für hohe Druckmitteldrücke und mit doppelwandigen Rohren

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt längs der Linie II - II in Figur 1

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine

zweite Ausführungsform des Sammlers des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers

Fig. 4 einen senkrechten Querschnitt durch

eine dritte Ausführungsform des Sammlers des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers

Fig. 5 einen waagerechten Schnitt längs der Linie V - V in Figur 4

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Röhrenbündel, welches mi^J, einem etwas abgewandelten Sammler ausgerüstet ist

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Fig. 7 bis 9 Seitenansichten, teilweise im Querschnitt und im Grundriß der ebenen Röhrenbündel mit entsprechenden Sammlern und Zuführ- und Abführanschlüssen

Fig. 10 und 11 einen Axialschnitt und Querschnitt

entsprechend der Linie XI - XI in Figur 10, wobei die Zeichnung einen mit dem ringförmig ausgebildeten Röhrenwärmeaustauscher ausgerüsteten Verdampfer zeigt

Figur 12 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers mit dreiwandigen Rohren.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, besteht das Röhrenbündel des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung aus drei vertikalen, ebenen Mänteln oder Lagen mit doppelwandigen Rohren 1 bis 2, 1« bis 2», 1" bis 2", wobei die Rohre 1" bis 2" der Mittellage bzw. des mittleren Mantels gegenüber den Rohren der Lagen 1 bis 2 und 1¹ bis 2¹ versetzt, also in Zickzacklinienform angeordnet sind, wodurch die Breite des nachstehend beschriebenen Röhrenbündels und Sammlers herabgesetzt werden kann.

Die doppelwandigen Rohre bilden zwei Kreise, welche von den beiden Fluiden durchsetzt werden, und zwar entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom. Der eine Fluidkreis wird ; von den Innenrohren 2, der andere hingegen von den ringförmigen Zwischenräumen 3, 3^f, 3^lf gebildet, welche zwischen den Außenrohren 1 und den Innenrohren 2 liegen. Diese Röhrenbündel können anstelle eben zu sein, auch Ringform besitzen, ohne daß

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hierdurch der Rahmen der Erfindung gesprengt wird.

Die äußeren beiden Enden der doppelwandigen Rohre 1 bis 2, 1» bis 2¹, 1" bis 2¹¹ sind an die beiden Sammler 4, 5 angeschlossen, welche übereinanderliegen. In einem jeden dieser Sammler ist eine Verteilerkammer 6, 7 eingearbeitet, wobei ein jeder Sammler aus zwei massiven Stücken 4', 4'' und 5¹» 5^M gebildet wird, die miteinander durch Schweißnähte 8, 9 verbunden sind. Ein jedes Stück dieser Art ist ausgebohrt oder ausgehöhlt

/wird
derart, daß ein Kanal gebildet; der die Hälfte des Querschnit- | tes der Verteilerkammer 6, 7 besitzt. Diese Aussparungen haben vorzugsweise ein parabeiförmiges Profil. In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, den Verteilerkammern dieser Sammler einen kreisförmigen Querschnitt zu geben, was im gegebenen Fall erlaubt, diese Sammler mit handelsüblichen Metallrohren auszurüsten. Die Breite der Verteilerkammern 6, 7 ist ein wenig größer als diejenige des Röhrenbündeis 1 bis 3 und deren Höhe ist so gewählt, daß deren Querschnitt einen zulässigen Verlust ergibt.

Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die untere Wand des unteren Sammlers Bohrungen 10 auf, deren Durchmesser gleich ist demjenigen der Außenrohre 1, wobei verbreiterte i Eintrittsöffnungen vorgesehen sind, in welche das äußere Ende 11 dieser Rohre eingeschrumpft oder eingeschweißt ist. Die Innenrohre 2 sind über die äußeren Enden 11 der Außenrohre 1 ^] hinaus verlängert derart, daß die Bohrung 10 durchsetzt wird, welche auf diese Weise einen Ringkanal oder eine ringförmige | Durchgangsstelle bilden, die den Ringraum zwischen den Rohren I 1 und 2 verlängert. Die Innenrohre 2 durchsetzen schließlich j die obere Wand des Sammlers 4 mit Hilfe einer Bohrung, in wel- \ ehe diese Rohre dicht eingeschweißt sind, die gleichzeitig auch in den oberen Sammler 5 über eine Bohrung der unteren Wandj * des Sammlers eingeführt sind, in welche sie ebenfalls eingeschweißt sind. Die unteren äußeren Enden dieser Rohre des Bündels besitzen zwei in der Zeichnung nicht weiter dargestellte

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Sammler, welche symmetrisch zu den Sammlern 4, 5 liegen. Der Anschluß dieser Sammler an die Zuführ- bzw. Abführleitungen der beiden Fluide wird im folgenden beschrieben werden.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform bestehen die beiden Sammler aus drei Teilen 12 bis 14, wobei der Mittelteil 13 an seinen beiden Flächen ausgespart oder ausgehöhlt ist und über Schweißnähte 15, 16 mit den oberen und unteren, ebenfalls ausgehöhlten Teilen 12, 14 verbunden ist derart, daß zwei Verteilerkammern 17, 18 gebildet werden, in welche - wie zum Beispiel in Figur 1 gezeigt und bereits vorstehend angedeutet - die doppelwandigen Rohre 1, 2 einmünden. Diese Anordnung ist namentlich dann besonders vorteilhaft und zweckmäßig, wenn die beiden Fluide gleiche oder annähernd gleiche Drücke besitzen, so daß die Dicke des Mittelteiles 13, welcher an seinen beiden Flächen einander im wesentlichen aufhebenden Drücken ausgesetzt ist, herabgesetzt werden kann. Dabei ist der Widerstand, welchendiese beiden Teile dem Fluid entgegensetzen, kleiner als der Widerstand der Teile 12 und 14.

Die AusfüMrungsform nach Figur 4 der Zeichnung ist namentlich auf Wärmeaustauscher anwendbar, bei welchen die thermischen Ausdehnungen sehr groß sind und auch sehr schnell vor sich gehen, land zwar als Folge von sehr plötzlichen Tempe- j raturveränderungen. Bei dieser Ausführungsform können sich die j äußeren und inneren Rohre unabhängig voneinander ausdehnen, und zwar aufgrund folgender Tatsache:

Ein jeder Fluidkreis besitzt zwei La-gen doppelwand!-1 ger Rohre 19» 20 und 19*, 20% welche an ihrem unteren äußeren Snde in der vorstehend beschriebenen Weise mit einem Doppel- sasmler 21 für das eintretende Medium und einem Doppelsammler 22 für das austretende Medium verbunden sind. Mit ihren oberen äußeren Jändesi. münden die Außenrohre 19, 19' in die untere Kammep

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23 eines einzigen Sammlers 24 ein, welcher in der gleichen Weise ausgebildet und nach der gleichen Technik hergestellt ist wie der Sammler nach Figur 1, während die Innenrohre 20, 2o^! über einen Rohrbogen 25 miteinander kontinuierlich verbunden sind. Dieser Rohrbogen 25 durchsetzt die Kammer 23 des Sammlers 24, ohne daß er dabei mit anderen Teilen in Berührung stünde derart, daß er hinsichtlich seiner thermischen Ausdehnung frei ist, so daß er sich unter der Einwirkung der Wärme frei ausdehnen kann. Der Sammler 24 kann mit dem Gestell oder Rahmen des Apparates fest verbunden sein, während die Sammler 21, 22 g über die Außenrohre 19, 19' an dem Sammler 24 aufgehängt sind. ■ Wie in Figur 5 der Zeichnung dargestellt, können die Rohrbogen schräg angeordnet sein, wobei deren äußeren Enden um einen oder mehrere Schritte oder Teilungen gegeneinander versetzt sein können, wodurch die Länge und damit die Elastizität des Rohrbogens vergrößert werden kann.

Die Figur 6 zeigt eine Variante des Wärmeaustauschers nach den Figuren 4 und 5, bei welchem die freie Ausdehnung der Rohre dadurch gewährleistet werden kann, daß die der Anordnung nach Figur 4 entsprechenden beiden Fluidkreise in Reihe geschaltet werden. Zu diesem Zwecke besitzt die Einrichtung einen Doppelsammler 26, dessen Verteilerkammern 27, 28 an die Abfluß- ä leitung 29 und an die Zuführleitung 30 der beiden Fluide angeschlossen sind, welche in dem Rohrbündel im Gegenstrom fließen. Diese Leitungen oder Kanäle dringen über die oberen und unteren Flächen oder Seiten des Sammlers in diese Kammern ein, an welche die Außenrohre 31 und die Innenrohre 32 des Röhrenbündels in der vorstehend beschriebenen Weise angeschlossen sind. Wie aus Figur 4 ersichtlich, münden die Außenrohre mit ihren äußeren Enden in die Verteilerkammer 33 des oberen Sammlers 34 ein, während die Innenrohre 32 einen Rohrbogen 35 besitzen, welcher diese Kammer frei durchsetzt, um in einen unteren Zwischensammler 36 zurückzugelangen, an welchen gleichermaßen die Außenrohre 30 angeschlossen sind. In diese Zwischensammler 36 sind Rohre 31', 32' eingesetzt, welche zu einem zweiten oberen

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Sammler 34' führen, den die Innenrohre 30' mit ihrem Rohrbogenteil 35 durchsetzen, wobei diese Rohre in den unteren Sammler 26' zurückgeführt werden, dessen Verteilerkammern 27', 28' mit den Eintritts- und Austrittsleitungen 29' bzw. 30' in Verbindung stehen. Die Anschlüsse dieser Leitungen an den Sammler sind in schematischer Form dargestellt ebenso wie die Anschlüsse für die Eintrittsleitungen 291 30.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen die Art und Weise der erfindungsgemäßen Anschlüsse der Fluid-Zu- und Ableitungen für die Sammler eines Wärmeaustauschers, welcher bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform vier ebene Röhrenbündel A bis D besitzt, die in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt sind. Ein jedes Röhrenbündel besitzt einen oberen Doppelsammler 37 und einen unteren Doppelsammler 38, welche die Form der in Figur 3 gezeigten Anordnung besitzen. Dieser Wärmeaustauscher ist für zwei Fluide mit hohen Drücken geeignet und bestimmt, wobei diese Drücke einander gleich oder annähernd gleich sind und die beiden Fluide im Gegenstrom in den doppelwandigen Röhren des Austauschers zirkulieren.

Die vier oberen Sammler 37_A, 37_B, 37_C, 37_D und die vier unteren Sammler 38., 38,,, 38_C, 38^ der beiden unteren äußeren Enden dieser vier Röhrenbündel sind oben parallel zueinander mit einer Eingangsleitung 39 verbunden, z.B. für das in den Innenrohren strömende Fluid, und einer Abflußleitung 40 für das in den ringförmigen Zwischenraum strömende Fluid, wobei diese Zwischenräume zwischen den Außen- und Innenrohren liegen; sie sind unten mit einer Abflußleitung 39' und einer Zuleitung 40' verbunden, wobei diese Leitungen parallel zu den Sammlern in der Längssymmetrie-Ebene des Röhrenbündels liegen, und zwar ; die einen 39 und 39' oberhalb und die anderen 40, 40' unterhalb; der Sammlerreihe. Von einer jeden Leitung 39, 40 und 39', 40' '' zweigen zwei Paar Querleitungen 41 bis 44 und 45 bis 50 (Figuren 8 und 9) ab, welche wiederum selbst mit den Sammlern 37 und

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38 über senkrechte Anschlüsse 51^, 51-^, 51q, 51_d; 52_a, 52^, 52_C, 52_Dj 51«_A, 51«_B, 51'_c, 51 «_Di 52«_A, 52«_B, ₅2'_c, 52'_D ' verbunden sind. Diese Eintritts- oder Austrittsanschlüsse münden in die Verteilerkammern des Sammlers in Punkten ein, welche den Längen 1/4 und 3/4 der Länge dieser Kammer entsprechen , so daß die durch den Querschnitt der Kammern des Sammlers strömende Pluidmenge durch die Zahl 4 zu teilen ist im Vergleich zu einer Anordnung, bei welcher die Beaufschlagung des •Sammlers in einem einzigen Punkt erfolgt. Da insgesamt vier · Eintrittssammler und vier Austrittssammler vorgesehen sind, muß f die strömende Menge durch die Zahl 16 geteilt werden, ganz im Gegensatz zu den herkömmlichen klassischen Wärmeaustauschern mit einem einzigen Eintrittssammler und einem einzigen Austrittssammler für die gesamten Rohre des Wärmeaustauschers. Der Druckverlust ist infolgedessen klein, wobei es möglich ist, den Durchgangsquerschnitt der Verteilerkammern und damit die Durchmesser der Sammler zu verkleinern, ohne daß hierdurch unzulässige Druckabfälle zu verzeichnen wären. Hierdurch wird eine Raumersparnis erreicht, ganz zu schweigen von der Ersparnis durch den geringeren Metalleinsatz bzw. die kleineren Abmessungen der Sammler.

Ein jedes dieser ebenen Röhrenbündel A bis D kann in " eine Umhüllung und dergleichen eingeschlossen werden, welche beispielsweise aus ebenen Blechen besteht, die rechteckige Gehäuse bilden und in welchen man ein Fluid geringen Druckes, z.B. Luft strömen lassen kann, um die Fluide durch Berührung mit den äußeren Röhren des Bündels zu erwärmen.

Die Figuren 9 und 10 zeigen einen nach dem Prinzip des Wärmeaustauschers arbeitenden Verdampfer, insbesondere einen Ammoniak-Verdampfer, bei welchem das Röhrenbündel durch , zwei konzentrische_; zylinderförmige Lagen oder Mäntel 53» 54 gebildet werden. Diese beiden Lagen oder Mäntel bestehen aus

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doppelwandigen und senkrecht angeordneten Rohren, welche im Inneren eines zylinderförmigen Mantels 55 mit senkrechter Achse gelagert sind. Dieser Mantel wird oben und unten von domartigen Böden 56, 57 abgeschlossen. Das Röhrenbündel besitzt zwei einfache, kreisförmige Sammler 58, 59, welche in der vorstehend angedeuteten Weise ausgebildet sind. Dabei münden die ringförmigen Zwischenräume zwischen den äußeren und inneren Rohren in die Verteilerkammer 60, 61 dieser Sammler ein, während die innenliegenden Rohre diese Kammern durchsetzen und oben und unten an den Stellen 62, 63 und 62', 63· in den Mantel 55 einmünden. Die beiden Lagen der Rohre 53, 54 sind darüber hinaus von zwei zylinderförmigen Ringen 64, 65 umgeben, zwischen welchen spiralförmige Prallflächen 66, 66·, 66^l! oder Umlenkbleche angeordnet sind, welche dazu dienen, den Weg der bei der Berührung mit den Außenrohren verdampfenden Flüssigkeit zu verlängern, wie dies im folgenden noch näher erläutert werden wird.

Die zwischen den Außenrohren und Innenrohren des Rohrbündels liegenden ringförmigen Zwischenräume werden von einem heißen Druckmittel hohen Druckes, im allgemeinen einem Gas, durchsetzt, welch letzteres in den oberen Sammler 58 eingeführt und dem unteren Sammler 59 entnommen wird. Die Beaufschlagung bzw. Abführung des Fluides erfolgt über die axialen Leitungen 67, 68, welche in den von dem Mantel 55 umschlossenen Raum über die höchste Stelle der domartigen Böden 56, 57 eingeführt werden. Diese Leitungen 67, 68 sind an ihren inneren Enden verschlossen. An diese Leitungen/krümmerartige Rohranschlüsse, z.B. 69, 69', 69'' angeschlossen, die mit dem oberen Sammler 58, 70 verbunden sind bzw. 70«, 70^fl die mit dem Entnahmesammler 59 in Verbindung stehen. Diese Anschlüsse, z.B. jeweils acht Anschlüsse für einen jeden Sammler sind über die Leitungen 67, 68 gleichmäßig verteilt derart, daß die Gasmenge in den Verteilerkammern 60, 61 der Sammler durch die Zahl 16 geteilt werden/ Die zu verdampfende Flüssigkeit, z.B. Ammoniak, wird über die Leitung 71 dem von dem Mantel 55 umschlossenen

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Raum zugeführt, welcher bis zu einem bestimmten !Niveau, z.B. bis zu einem Drittel oder die Hälfte der Höhe dieses Raumes aufgefüllt wird derart, daß die Höhe der Flüssigkeitssäule die der Emulsionssäule entsprechende statische höhe ausgleicht, wobei diese Emulsion in den Innenrohren des Rohrbündels und zwischen den Ringen gebildet wird, wo die Flüssigkeit bei der Berührung mit den Außenrohren verdampft. Diese Menge wird um den Betrag der bei einer schnellen Zirkulation der Emulsion entstehenden Verluste vergrößert. Ein Abscheider 72, 73» welcher in dem oberen Teil der Kammer 55 oberhalb des Röhrenbündels untergebracht ist, erlaubt eine Trennung von Dampf und f von diesem mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen, welche über das Rohr 74 in die Kammer 55 ausgetragen werden, während der Dampf die Kammer über die Leitung bzw. den Anschluß 75 verläßt.

Nach einer etwas abgewandelten Ausführungsform gemäß Figur 12 besitzt der Wärmeaustauscher - anstatt das eine Fluid in den Innenrohren und zwischen den beiden Ringen strömen zu lassen, welche das Röhrenbündel mit doppelwandigen Rohren umgeben - dreiwandige Rohre, die also aus drei, konzentrisch zueinanderliegenden Rohren 76 bis 78 gebildet werden, welche an einen Dreifachsammler angeschlossen sind. Dieser Dreifachsammler ist aus den Teilen 79 bis 82 aufgebaut, welche durch Schweißung und dergleichen miteinander verbunden und in " welche drei Verteilerkammern 83 bis 85 eingearbeitet sind. Das eine der Fluide, z.B. das heiße und unter hohem Druck stehende Fluid, zirkuliert in dem ringförmigen Zwischenraum 86, welcher von dem Innenrohr 76 und dem Zwischenrohr 77 eingeschlossen wird, während das zweite Fluid gleichzeitig in dem Innenrohr 76 und in dem ringförmigen Zwischenraum 87 strömt, welch letzterer von dem Zwischenrohr 77 und dem Außenrohr 78 eingeschlossen wird. Die Anordnung besitzt auf diese Weise zwei Wärmeaustauschflächen zwischen den beiden Fluiden. Die Rohre 76 bis 78 münden

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in die Kammern 85, 84 und 83 des Sammlers, mit welchem sie in der im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 erläuterten Anordnung verbunden sind. Das erste Fluid tritt in die Verteilerkammer 84 ein bzw. verläßt diese Verteilerkammer 84 über ein Rohrstück 88 oder eine Hülse, welche in diese Kammer einmündet und die Kammer 85 und den oberen Teil 82 des Sammlers durchsetzt, um an die Eintritts- oder Austrittsleitung 89 angeschlossen zu werden, während das zweite Fluid über einen Rohrstutzen 90 in die Verteilerkammer 83 bzw. 85 eintritt bzw. diese Kammer verläßt, wobei dieser Rohrstutzen 90 unmittelbar in die Kammer 83 und über den Stutzen 91 einmündet, welcher in die Bohrung 92 eingesetzt ist. Diese Bohrung 92 ist in den oberen Teil 82 des Sammlers eingearbeitet und mündet in die Kammer Diese Anordnung mit dreiwandigen Rohren ist ebenso bei ebenen Wärmeaustauschern nach den Figuren 2 bis 9 wie auch bei ringförmigen Wärmeaustauschern nach den Figuren 10 und 11 vorteilhaft einsetzbar, wobei alle Montage- und Anschlußmöglichkeiten bezüglich dieser Figuren in Verbindung mit diesen dreiwandigen Rohren Verwendung finden können.

- Patentansprüche -

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

I1. ,ftöhrenwärmeaustauscher für Fluide hohen Druckes, bei welchem das Röhrenbündel aus einer oder mehreren, ebenen oder zylinderförmigen, zumindest doppelwandigen Rohrlagen besteht, wobei das eine Fluid in dem zwischen zwei konzentrischen Rohren liegenden Ringraum zirkuliert, während das andere Fluid in den Innenrohren strömt, und diese Rohre mit ihren beiden äußeren Enden in Zuführsammler und Abfuhrsammler einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher zumindest an einem der äußeren Enden der Rohre des Rohrbündels zumindest zwei übereinanderliegende Sammler besitzt, daß die Außenrohre in die Verteilerkammer des ersten Sammlers einmünden, welcher von den Innenrohren durchsetzt wird, die in die Verteilerkammer des zweiten Sammlers einmünden, daß die Sammler aus massiven Metallteilen bestehen, die geradlinig oder ringförmig und vergleichsweise schmal sind, und daß in einem jeden dieser Teile eine Verteilerkammer eingearbeitet ist, wobei die Zufuhr und/oder Abfuhr des Fluides aus diesen Verteilerkammern mit Hilfe von mehreren Rohranschlüssen erfolgt, welche in diese Kammern über die obere und untere Wandung j des Sammlers unmittelbar an Stellen einmünden, welche voneinander gleichmäßig entfernt sind.

2. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die einander gegenüberliegenden Wände des Sammlers, welche von den Innenrohren durchsetzt werden, koaxiale Bohrungen besitzen, deren Durchmesser gleich sind dem Innendurchmesser des Außenrohres und dem Außendurchmesser des Innenrohres und daß die erste Bohrung an ihrem Eingang eine Verbreiterung besitzt, in welche das äußere Ende des Außenrohres eingeschrumpft oder eingeschweißt ist.

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3. Austauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein jeder Sammler aus zwei symmetrisehen Teilen besteht, welche eine Aussparung, vorzugsweise eine Aussparung parabelförmigen Profiles besitzen, die die Hälfte des Querschnittes der Verteilerkammer bildet, und daß diese beiden Teile durch Schweißung miteinander verbunden sind.

4. Austauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die übereinanderliegenden Sammler aus drei Teilen gebildet werden, welche durch Schweißung miteinander verbunden sind, und daß das Mittelteil an seinen beiden Flächen ausgespart ist.

5. Austauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für sehr hohe Fluiddrücke, wobei die Fluide plötzlichen Temperaturveränderungen unterworfen sind, die zu schnellen Längenänderungen führen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher an seinem unteren äußeren Ende zwei Satz übereinanderliegende Sammler für die Beschickung und für die Entnahme der Außen- und Innenrohre besitzt, während an seinem unteren äußeren Ende ein Sammler vorgesehen ist, in welchen die Außenrohre einmünden und die Innenrohre die Verteilerkammer dieses Sammlers frei durchsetzen, indem sie einen abgerundeten Krümmer bilden, um kontinuierlich in den unteren Sammler wieder zurückgeführt zu werden, und daß der obere Sammler an dem Gestell der Einrichtung fest angebracht ist, während die unteren Sammler an dem oberen Sammler über die Außenrohre frei aufgehängt sind.

6. Austauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Krümmer dieser Innenrohre in der Verteilerkammer relativ zu der Längssymmetrie-Ebene des , Sammlers schräg angeordnet sind derart, daß die freie Länge dieses Krümmers vergrößert wird.

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7. Austauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher zur Verkleinerung der Länge der Rohre zwei in Reihe geschaltete Röhrenbündel mit doppelwandigen Rohren und zwei miteinander verbundene und nebeneinanderliegende Sammler besitzt, daß ein dritter Satz von zwei Zwischensammlern zwischen den unteren Eintrittssammlern und den Austrittssammlern angeordnet ist, und daß die mit Krümmern versehenen Innenrohre und die Außenrohre der beiden Rohrbündel, welche von den beiden oberen Sammlern herkommen, in die beiden Verteilerkammern dieses dritten | Sammlersatzes einmünden.

8. Austauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet , daß im Falle der Verwendung von lagenweise angeordneten, ebenen Röhrenbündeln der Wärmeaustauscher für einen jeden Satz Sammler zwei Eintritts- oder Au trittsleitungen besitzt, welche parallel zu diesen Sammlern angeordnet sind, und zwar die eine oberhalb und die andere unterhalb dieses Sammlersatzes, und welche mit den beiden Verteilerkammern dieser Sammler über Leitungen in Verbindung stehen, welche in diese Kammern über die obere Wandung des oberen Sammlers und über die untere Wandung des unteren Sammlers des Satzes der beiden Sammler einmünden. '

9. Austauscher nach Anspruch 8, mit einem ringförmigen Röhrenbündel, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ- und Abführleitungen für das oder die Fluide

' hohen Druckes der Achse des ringförmigen Rohrbündels folgend und an dessen beiden äußeren Enden angeordnet sind, und daß diese Leitungen an die Verteilerkammern dieser ringförmigen Sammler über radial verlaufende und gleichmäßig verteilte Krümmer angeschlossen sind.

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10. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrlagen, welche an den gleichen Sammler angeschlossen sind, dem Verlaufe eines Fünfeckes folgend gelagert sind.

11. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeaustauscher aus mehreren ebenen und parallel geschalteten Rohrbündeln besteht, wobei ein jedes dieser Rohrbündel in einer Kammer eingeschlossen ist, die von ebenen Blechwänden gebildet wird, und durch welche gegebenenfalls ein Gas oder Luft hindurchströmt, das bei der Berührung mit den Außenrohren des Rohrbündels erwärmt wird.

12. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeaustauscher ein Rohrbündel mit dreiwandigen Rohren und drei übereinandergelagerten Sammlern besitzt, an deren Verteilerkammern die Innenrohre, die Zwischenrohre und die Außenrohre angeschlossen sind, wobei das eine der Fluide in den ringförmigen Zwischenräumen zirkuliert, die zwischen den Außenrohren und den Zwischenrohren liegen, während das andere Fluid gleichzeitig in den Innenrohren und in den ringförmigen Räumen strömt, welche zwischen den Zwischenräumen und den Innenräumen gebildet werd^Serart, daß zwisehen den beiden Fluiden zwei Wärmeaustauschflächen gebildet werden.

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