DE2126318A1

DE2126318A1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE2126318A1
Application number: DE19712126318
Authority: DE
Inventors: Frank Gordon Lakewood; Naidel Robert Wayne Rocky River; Ohio Münz (V.StA.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1970-06-25
Filing date: 1971-05-27
Publication date: 1972-01-05
Also published as: FR2096486A1; FR2096486B1; DE2126318B2; GB1330361A; CA958407A

Description

6 Frankfurt am Main 70
Schneckenhoistr. 27 - Tel. 617079 6 Frankfurt am Main 70
Schneckenhoistr. 27 - Tel. 617079

17. Mai 1971 Gzk/pnMay 17, 1971 Gzk / pn

Union Carbide Corporation, New York, N.Y. 10017, U.S.A.Union Carbide Corporation, New York, N.Y. 10017, U.S.A.

WärmetauscherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher der Bauart mit Hantel und Rohren, insbesondere mit aus Kohlenstoff bestehenden Rohren. Wärmetauscher dieser Bauart werden üblicherweise bei korrodierenden Flüssigkeiten verwendet.The invention relates to a heat exchanger of the dumbbell and tube type, in particular made of carbon Pipes. Heat exchangers of this type are usually used with corrosive liquids.

Im allgemeinen bestehen Wärmetauscher dieser Bauart aus einem zylindrischen äußeren Mantel, üblicherweise aus Stahl, und einer großen Anzahl von inneren Rohren, üblicherweise aus Graphit. Die Rohre werden normalerweise in ihrer Stellung gehalten und voneinander getrennt durch ein Paar von aus Kohlenstoff bestehenden Rohrböden, die jeweils an gegenüberliegenden f Enden des Wärmetauschers angebracht sind.In general, heat exchangers of this type consist of a cylindrical outer shell, usually made of steel, and a large number of inner tubes, usually made of graphite. The pipes are normally held in place and separated from one another by a pair of carbon tube sheets each attached to opposite f Ends of the heat exchanger are attached.

Um die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Mantels und der Rohre aufzunehmen, sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Eine dieser Maßnahmen besteht darin, einen Balg am Mantel vorzusehen, während beide Rohrböden starr mit den Mantelenden verbunden sind, so daß die unterschiedliche Ausdehnung zwischen den Rohren und dem Mantel von dem Balg aufgenommen wird. Der wesentliche Nachteil dieser Bauart ist, das Wärmetauscher von großen Abmessungen dadurch sehr teuer werden. Ein weiterer und noch wichtigerer Nachteil besteht darin, daß es nicht möglich ist, das Rohrbündel während der regelmäßigen WartungenVarious measures are known to accommodate the different thermal expansions of the jacket and the tubes. One this measure consists in providing a bellows on the jacket, while both tube sheets are rigidly connected to the jacket ends are so that the differential expansion between the tubes and the jacket is taken up by the bellows. Of the The main disadvantage of this type of construction is that it makes heat exchangers of large dimensions very expensive. Another and a more important disadvantage is that it is not possible to repair the tube bundle during regular maintenance

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vollständig zu entfernen, da die Rohrböden üblicherweise mit den Rohrenden verklebt sind und starr an den Mantelenden angebracht sind. Außerdem ist es nicht möglich, die Hantelseite des Rohrbündels in einfacher Weise zu kontrollieren, weil die Rohrböden starr befestigt sind·to be completely removed, as the tube sheets usually are glued to the pipe ends and are rigidly attached to the jacket ends. In addition, it is not possible to control the dumbbell side of the tube bundle in a simple manner because the tube sheets are rigidly attached

Eine andere Maßnahme, die unterschiedlichen Wärmedehnungen aufzunehmen, besteht darin, eine "schwimmende", bewegliche Baugruppe aus einem Rohrboden und einer Abdeckung an dem gegenüberliegenden Ende vorzusehen; die ■- beweglichen Endteile sind mantelseitig mit einer Flüssigkeit umgeben und in dem Mantel abgedichtet. Diese Maßnahme ist zwar zweckmäßig, jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da die Mäntel länger sein müssen, als dies bei einem Wärmetauscher mit einem Balg der Fall wäre; außerdem ist ein gesonderter Verschluß für das bewegliche Ende des Mantels sowie ein gesondert abgedichteter Abschluß für diesen Verschluß erforderlich. Hinzu kommt noch, daß eine innere Leckströmung an der Dichtung von außen nicht sichtbar ist und daher ein Vermischen der Prozessflüssigkeiten nicht vollständig bemerkt und die Ursache beseitigt werden kann. Ein wesentlicher Nachteil eines Wärmetauschers dieser Bauart besteht darin, daß es schwierig ist, die Mantelseite der Rohre vollständig zu untersuchen, um ein Abblättern (Verzundern) oder eine Rohrbeschädigung festzustellen.Another measure to absorb the different thermal expansions is to create a "floating", movable one To provide a tube sheet and cover assembly at the opposite end; the ■ - are movable end parts Surrounded on the shell side with a liquid and sealed in the shell. This measure is appropriate, however, not entirely satisfactory, since the jackets must be longer than is the case with a heat exchanger a bellows would be the case; In addition, a separate closure for the movable end of the jacket and a separately sealed closure for this closure is required. In addition, an internal leakage flow at the seal is not visible from the outside and therefore a mixing of the Process fluids are not fully noticed and the cause can be eliminated. A major disadvantage of one Heat exchanger of this type is that it is difficult to examine the shell side of the tubes completely to detect flaking (scaling) or pipe damage.

Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher mit einem beweglichen Rohrboden zu schaffen, mit dem die erwähnten Schwierigkelten überwunden werden. Insbesondere soll der Wärmetauscher der Bauart mit Mantel und Rohren einen beweglichen Rohrboden haben, der die Untersuchung der Mantelseite der Rohre erleichtert, der leicht demontiert werden kann, so daß alle Dichtungen untersucht und ersetzt werden können, der keinenIt is an object of this invention to provide a heat exchanger with a movable tube sheet which overcomes the aforementioned difficulties. In particular, should The shell-and-tube type heat exchangers have a movable tube sheet that allows the shell side to be examined which facilitates tubing, which can be easily dismantled so that all seals can be examined and replaced, none

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gesonderten mantelseitigen Verschluß für das Mantelende erfordert und der die einfache Entfernung des Rohrbündels ermöglicht. requires a separate jacket-side closure for the jacket end and which allows the tube bundle to be easily removed.

Diese und weitere Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Wärmetauscher mit beweglichem Rohrboden dieser Rohrboden vollständig außerhalb des Mantels und axial mit Abstand zu dessen Ende angeordnet ist. Vorzugsweise ist eine längliche zylindrische metallische Schürze vorgesehen, die sich axial von innerhalb des Mantels zu einer Berührungsstelle mit. dem aus Kohlenstoff bestehenden Rohrboden erstreckt. Außerdem wird ein Packungsmaterial zum Abdichten verwendet, das eine Gleitbewegung zwischen der inneren Wand des Mantels und der äußeren Wand der zylindrischen metallischen Schürze ermöglicht. Klemmeinrichtungen sind vorgesehen, um die metallische Schürze dicht in Berührung mit dem beweglichen Rohrboden zu halten, so daß der Rohrboden und die Schürze als Einheit innerhalb des Packungsmaterials beweglich ("schwimmend") sind. Es wird eine Dichtung zwischen den sich berührenden Flächen des beweglichen Rohrbodens und der länglichen Metallschürze verwendet. Da diese Dichtung außerhalb des Wärmetauschermantels angeordnet ist, ist es verhältnismäßig einfach, sie beim Auftreten von Undichtheiten auszuwechseln.These and other problems are thereby addressed in accordance with the invention solved that in a heat exchanger with a movable tube sheet, this tube sheet completely outside of the shell and is arranged axially at a distance from its end. Preferably an elongated cylindrical metallic skirt is provided which extends axially from within the shell to a Point of contact with. the carbon tube sheet extends. In addition, a packing material is used for Sealing uses a sliding movement between the inner wall of the jacket and the outer wall of the cylindrical metallic apron. Clamping devices are provided to keep the metallic skirt tightly in contact with it to hold the movable tube sheet so that the tube sheet and the skirt as a unit within the packing material are movable ("floating"). There will be a seal between the contacting surfaces of the movable tube sheet and the elongated metal apron is used. Since this seal is arranged outside of the heat exchanger jacket, it is relatively easy to replace if leaks occur.

Weitere Merkmale,Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Die einzige Figur zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit Mantel und Rohren.Further features, advantages and possible uses of the Invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. The only Figure shows a vertical section through a heat exchanger according to the invention with jacket and tubes.

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Der Wärmetauscher weist einen zylindrischen äußeren Hantel S auf, der eine große Anzahl von Graphitrohren T enthält, die in ihrer Stellung gehalten und voneinander getrennt werden durch ein Paar von aus Graphit bestehenden Rohrböden 10 und 12, mit denen die Rohre verklebt sind. Der Rohrboden 10 ist starr mit dem Mantel S durch Schrauben (nicht gezeigt) verbunden, die durch die Flansche B verlaufen. Der Rohrboden 12 ist mit dem Mantel nicht starr verbunden, sondern statt dessen axial in Abstand zu dem Mantelende angeordnet; hierzu dient eine längliche zylindrische metallische Schürze 14, die sich axial von innerhalb des Wärmetauschermantels bis zu einer Berührungsstelle mit der inneren Fläche des Mantelbodens 12 erstreckt. Die gegenüberliegenden Enden der metallischen Schürze 14 berühren gleitend ein äußeres Packungsmaterial 16, das eine Dichtung zwischen dem Mantel und der umgebenden Atmosphäre herstellt. Ein geeignetes Packungsmaterial für diesen Zweck ist Asbest, Graphit,"Teflon',' usw. Das Packungsmaterial erlaubt auch eine Gleitbewegung zwischen der inneren Wand des Mantels S und der äußeren Wand der metallischen Schürze 14. Klemmeinrichtungen 18 sind vorgesehen, um die Schürze 14 in dichter Berührung mit dem beweglichen Rohrboden 12 zu halten. Diese Klemmeinrichtungen können aus einem geschlitzten Ring 17 bestehen, der in einer Nut in dem Mantel 14 sitzt· Der geschlitzte Ring 17 wird durch einen losen Stutzring 15 berührt, der wiederum mit dem Deckelflansch 19 verschraubt ist. Die äußere Fläche des beweglichen Rohrbodens 12 ist durch eine Abdeckung 20 abgeschlossen. Eine Dichtung 22 ist zwischen den berührenden Flächen der metallischen Schürze 14 und dem Rohrboden 12 vorgesehen, um ein Austreten von mantelseitiger Flüssigkeit zu verhindern. Im Betrieb werden unterschiedliche Wärmedehnungen und Zusammenziehungen der Graphitrohre T in Bezug auf den zylindrischen Mantel S durch eine axiale BewegungThe heat exchanger has a cylindrical outer dumbbell S containing a large number of graphite tubes T, the are held in place and separated from one another by a pair of graphite tube sheets 10 and 12 with which the pipes are glued. The tube sheet 10 is rigidly connected to the shell S by screws (not shown) which extend through the flanges B. The tube sheet 12 is not rigidly connected to the jacket, but instead is arranged axially at a distance from the jacket end; this serves an elongated cylindrical metallic skirt 14 extending axially from within the heat exchanger shell to a Contact point with the inner surface of the casing base 12 extends. The opposite ends of the metallic Apron 14 slidingly contact an outer packing material 16 which forms a seal between the jacket and the surrounding Creates atmosphere. A suitable packing material for this purpose is asbestos, graphite, 'Teflon', 'etc. The packing material also allows sliding movement between the inner ones Wall of the jacket S and the outer wall of the metallic skirt 14. Clamping devices 18 are provided to hold the skirt 14 to keep in close contact with the movable tube sheet 12. These clamping devices can consist of a slotted Ring 17, which sits in a groove in the jacket 14 The slotted ring 17 is contacted by a loose support ring 15, which in turn is screwed to the cover flange 19 is. The outer surface of the movable tube sheet 12 is closed by a cover 20. A seal 22 is between the contacting surfaces of the metallic skirt 14 and the tube sheet 12 are provided to prevent leakage from the shell-side To prevent liquid. Different thermal expansions and contractions of the graphite tubes T in Relation to the cylindrical shell S by an axial movement

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des beweglichen Rohrbodens 12 und der mit dem Deckel 20 zusammengeklempten metallischen Schürze 14 ermöglicht, wie dies durch die Pfeile in der Figur dargestellt ist. Während dieser Bewegung wird durch das Dichtungsmaterial 16 ein Austreten von Flüssigkeit feder Gas) verhindert.of the movable tube sheet 12 and that clamped together with the cover 20 metallic apron 14 allows, as shown by the arrows in the figure. During this Movement is prevented by the sealing material 16 an escape of liquid or gas).

Um die Mantelseite der Rohre schnell untersuchen zu können, ist es nur erforderlich, die Schrauben 13 zu entfernen, die ( den Deckel in seiner Stellung halten, und daraufhin den ,Stützring 15, den geschlitzten Ring 17 und die metallische Schürze 14 axial in Richtung auf den festen Rohrboden 10 zu verschieben, wodurch die Rohre einer Untersuchung durch Augenschein offenstehen. An dem beweglichen Ende sind nur die Dichtungen 22 und 24 erforderlich, die beide jederzeit untersucht und ausgetauscht werden können, wenn dies notwendig ist.In order to be able to examine the shell side of the pipes quickly, it is only necessary to remove the screws 13 which ( Hold the lid in place and then the support ring 15 to move the slotted ring 17 and the metallic skirt 14 axially in the direction of the fixed tube sheet 10, whereby the tubes are open to inspection by visual inspection. At the movable end only the seals 22 and 24 are required, both of which can be examined and exchanged at any time if necessary.

Um das gesamte Rohrbündel einschließlich der beiden Rohrböden zu entfernen, wird derselbe Vorgang ausgeführt, wie er oben für die Rohruntersuchung beschrieben wurde; anschließend wird der Deckel 26 entfernt. Daraufhin können die Rohre mit den beiden daran angebrachten Rohrböden aus dem Hantel herausge- ' zogen werden.Around the entire tube bundle including the two tube sheets To remove, the same procedure is carried out as described above for the pipe inspection; subsequently becomes the cover 26 removed. The tubes with the two tube sheets attached to them can then be removed from the dumbbell. be pulled.

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Claims

- 6 claims

Shell and tube type heat exchangers with a cylindrical outer shell and made of carbon inner tubes held in place and separated from each other + by made of carbon Tube sheets, one of which is designed as a movable tube sheet and can slide axially with respect to the jacket by means for supporting and sealing the movable tube sheet in a position axially spaced to the end of the mantle.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the device for supporting and sealing comprises the components:

(a) an elongated cylindrical metallic skirt extending axially from within the shell to a point of contact extends with the tube sheet,

(b) sealing material, _Λ that allows sliding movement between the inner wall of the shell and the outer wall of the cylindrical metallic skirt and

(c) a clamping device to keep the apron in tight contact to keep with the movable tube sheet, whereby the movable tube sheet and the apron are can move axially as a unit within the packing material.

3 · Heat exchanger according to claim 2, characterized in that a seal between the contacting surfaces of the movable tube sheet and the elongated metallic skirt is provided.

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