DE2129585A1

DE2129585A1 - Roehrenwaermetauscher

Info

Publication number: DE2129585A1
Application number: DE19712129585
Authority: DE
Inventors: Georg Lohse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-19
Filing date: 1971-06-15
Publication date: 1971-12-23

Description

Georg Lohse 8. 6. 1971

Ingenieur
Koslar
Bahnhofstraße 44

Röhrenwärmetauscher

( Zusatz zu Patent 1 931 489 )

Das Hauptpatent 1 931 489 bezieht sich auf einen Röhrenwärmetauscher, der aus. einem rohrförmigen Gehäuse, einem Kernrohr und mindestens einem Wendelrohr besteht und das Wendelrohr oder eine sonstige Rohrschlange in einem wendeiförmigen flach ausgebildeten Kühlmittelkanal verläuft und ein zu kühlendes Fluid aufnimmt, wobei der Kühlmittelkanal aus gleich großen, nicht vor— verwundenen, der Reihe nach sich aneinanderschließend außerhalb des Gehäuses radial zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Gängen des Wendel rohr es eingeschobenen Flachringsegmenten besteht.

Durch die Maßnahmen des Hauptpatentes ergibt sich der Vorteil, daß der Wärmetauscher trotz verhältnismäßig kleiner Abmessungen einen hohen Wärmetauschgrad hat und seine wesentlichsten Teile infolge fehlender Verschweißungen auf einfachste Weise montiert und demontiert werden können.

Nach der Zusatzerfindung erfährt die Bauart nach dem Hauptpa-

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tent dadurch eine weitere Ausgestaltung, daß die als halbe Flachringe mit und ohne Überlappung, als lappenartige Teile in Strei-. fen- oder Trapezform oder als sonstige Segmentteile ausgebildeten Flachringsegmente auf beliebige Weise, insbesondere durch radiale Klemmung und/oder Anordnung von Stegen bzw. Leisten lagegesichert sind. Während bei der älteren Bauart als Flachringsegmente in der Hauptsache halbe Flachringe vorgesehen sind, schlägt die Zusatzerfindung auch andere Segmentformen vor, so daß die konstruktiven Möglichkeiten ganz wesentlich erweitert wer— den. Ebenso, und dies ist besonders günstig, ist die Lagesicherung nicht auf Nuten und Leisten beschränkt, vielmehr kann jede andere Lagesicherung zur Anwendung kommen, soweit sie den technischen Anforderungen entspricht. Wenn man die radiale Klemmung wählt, ist die Einfachheit bestechend, denn der einfachste Weg, einen Teil festzulegen, besteht zweifellos darin, ihn gewissermaßen in die Zange zu nehmen. Bei einem Wärmetauscher bedeutet dies, daß man die Segmente ganz einfach von außen nach innen gegen das Kernrohr oder einen sonstigen festen Teil drückt und sie damit fixiert.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Zusatzerfindung ist vorgesehen, daß die die Flachwendel bildenden und lagegesicher— ten Segmentteile bzw. Flachringsegmente lappenartrg an einem Steg sitzen, der mit letzteren ein Winkelprofil bildet, wobei der Steg des eingebauten Winkelprofils mehrfach geknickt ist und die Flachwendel der Höhe nach ausfüllt. Ein solches Winkelprofil hat den Vorteil, daß die den Kühlmittelkanal bildenden Segmentteile einen sicheren Festsitz haben, also mit Sicherheit ein exakt geführter Kühlmittelkanal entsteht. Der Steg des Winkelprofils hat insofern noch eine günstige Wirkung, als er den Kanal nach außen zusatz—

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Hch/ abschließt und das jeweilige Kühlmittel auch bei größeren Fließgeschwindigkeiten nicht nach außen treten wird.

Damit auch dem Kernrohr oder einem sonstigen Teil gegenüber eine ausreichende Abdichtung erfolgt, und außerdem die einzelnen Segmentteile einander nicht im Wege stehen, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Segmente zumindest an den inneren Enden bzw. Randkanten der Krümmung des Kernrohres oder eines sonstigen Teiles und ggfs. den in Umfangsrich— tung herrschenden Raumverhältnissen angepaßt sind.

Eine weitere besonders hervorstechende Einzelheit der Erfindung besteht darin, daß zur Lagesicherung der die Flachwendel bildenden Segmente und zur Abdichtung derselben ein das Wendelrohr umgebender und in seiner lichten Weite verän derbarer offener Mantel vorgesehen ist. Durch die abdichtende Wirkung des Mantels ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß die Rohr— wendeln zusammen mit dem Kühlmittelkanal gewissermaßen eine Einheit bilden, die sich leicht in das röhrenförmige Gehäuse, einsetzen läßt. Außerdem braucht bei dieser Ausführung das rohr— förmige Gehäuse dem Kühlmittelkanal gegenüber keine Abdichtungsfunktion mehr zu übernehmen, was die Bauart vereinfacht.

Nach der Erfindung erscheint es ferner zweckmäßig, daß dem ggfs. mehrlagigen Mantel ein zweiter oder weitere Mantel unterschiedlicher Durchmesser zugeordnet sind, die ineinandergeschoben das Gehäuse vertikal teilen und Hohlzylinder zur Aufnahme von Rohrwendeln bilden. Auf diese Weise kann man mehrere Rohrschlangensysteme in einem einzigen Röhren- oder Spiralwärme-

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tauscher unterbringen, ohne daß gegenseitige Behinderungen zu befürchten sind. Es ist sogar denkbar, Rohrwendel mit unter» schiedlichem Durchmesser zu verwenden, ohne daß dazu Veränderungen erforderlich wären.

Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jeder Mantel von mindestens einer zylindrisch geformten, also rundgewalzten Blechtafel gebildet "ist, deren Randbereiche bevorzugt stumpf aneinanderstoßen, wobei das Zusammenhalten zumindest der äußeren Blechtafeln bzw. ihr Andrücken an das Wendelrohr und an die

Segmente ο, dgl, mittels Bändern, Spannverschlüssen ο .dgl." erfolgt und daß ferner bei einem zwei- oder mehrlagigen Mantel die Stoßstellen gegeneinander versetzt sind. Ein solcher Mantel vermag Herstellungstoleranzen leicht auszugleichen und ist außerdem in der Herstellung billig.

Wenn man besonders dirchte Kühlmittelkanäle schaffen will, ist es nach der Erfindung von Vorteil, daß zwischen die Segmente oder auf die Endbereiche derselben besondere Dichtprofile ein— bzw. aufgeschoben sind.

Schließlich ist bei der Verwendung mehrer Rohrbündeln nach der Erfindung es zweckmäßig, daß der das eine oder andere Wendel— rohr und die Segmente umgebende Mantel zur Abdichtung am Deckel oder Boden Dichtungs— und Zentrierringe o.dgl. aufweist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen*

Fig. 1 einen Wärmetauscher in Seitenansicht, teilweise

aufgebrochen}

Pig. 2 eine gegenüber Pig. I vergrößerte Einzelheit des Tauschers j

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie UUIII der Fig. 1;

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 geänderte Ausführ ungsform, ebenfalls teilweise aufgebrochen;

Fig. 5 einen Teil der Flachwendel in Seitenansicht;

Fig. 6 die aufgebrochene Einzelheit nach Fig. 4, gegenüber letzterer vergrößert;

Fig. 7 eine schematisierte Oberansicht auf gegenüber der Fig. 3 abgeänderter Segmente^

Fig. 8 und 9 zwei weitere Oberansichten auf besonders gestaltete Segmente;

Fig. 10 eine Einzelheit zur besonderen Abdichtung der Segmente gegenüber einer Außenwand;

Fig. 11 einen aufgebrochenen Röhrenwärmetauscher mit zwei Rohrleitungssystemen und

Fig. 12 eine Teilansicht auf eine Bauart mit unterschiedlichen Rohrleitungssystemen.

Der Röhrenwärmetauscher 1 besteht aus einem üblichen, mit einem von einem oder mehreren in einem wendeiförmigen Kühlmittelkanal 2 verlaufenden Wendelrohren 3 gebildeten Rohrsystem für ein zu kühlendes Fluid. Der wendeiförmige Kanal 2 ist innen von einem Kernrohr 4 und außen von einem rohrförmigen Gehäuse 5 begrenzt. Letzteres ist dabei stirnseitig durch angeschraubte Deckel 6, 7 abgeschlossen, die mit den Zu- und Ableitungen 8, 9 bzw. 10, 11 für das zu kühlende Fluid und das Kühlmittel versehen sind. Der wendeiförmige Kanal 2 wird durch halbe Flachringe 12 aus Blech gebildet, die von außen einzeln radial zwischen aufeinanderfolgende Gänge des Wendelrohres 3 der Reihe nach aneinanderschließend eingeschoben sind, bevor das Rohrsystem in das rohrförmige Gehäuse 5 eingeschoben wird. Die halben Flachringe 12

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weisen dabei in der Mitte ihres Innendurchmessers trapezförmige Ausschnitte bzw. Nuten 13 auf, die mit am Kernrohr 4 befestigten trapezförmigen Leisten 14 zusammenwirken. Dadurch wird die Halterung der Piachringe 12 erleichtert und es ist eine Gewähr dafür gegeben, daß die Stirnenden der Flachringe 12 genau ohne Zwischenraum aneinanderpassen. Die Riachringe 12 werden dabei durch die mit Vorspannung anein— anderliegend gewickelten Wendelrohre 3 in ihrer Runktionslage gehalten und sie werden auch dadurch erst in die Wendelform

gebracht. Die Breite der Riachringe 12 entspricht dem lichten Abstand zwischen dem Kernrohr 4 und dem rohrförmigen Gehäuse 5. Die Riachringe 12 können einander auch überlappen und im Überlappungsbereich durchgeknöpft sein, um einen dichten Übergang zu erreichen·

Bei Anordnung von mehr als einem Wendelrohr können zum Ausgleich der verschiedenen Kühlstreckenlängen in nicht dargestellter Weise auf halber Länge die äußeren Wendelrohre 3 mit den inneren sich kreuzen und umgekehrt.

Die Bauart des Wärmetauschers nach den Rig. 4 bis 7 unterscheidet sich von der Ausführung nach Rig. 1 zunächst dadurch, daß die Zu- und Ableitungen 8, 9 bzw. 10, 11 am unteren Deckelteil 7 vorgesehen sind. Die Kühlmittelkanäle 2 werden hier anstatt von halben Riachringen 12 von verhältnismäßig schmalen bzw. kleinen Segmenten 15 gebildet, die an einem Steg 16 sitzen, d.h. die Segmente 15 und der Steg 16 bilden gewissermaßen ein Winkelprofil, das fortlaufend zwischen die Rohrwendel geschoben wird. Dabei wird der Steg 16 jeweils bei 17 geknickt/ so daß er letztendlich ein Vieleck darstellt. Daß der Steg 16 eine vorzügliche Lagesicherung der Segmente 15 mit sich bringt,

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versteht sich von selbst. Außerdem führt der Steg 16 zu einer zusätzlichen Abdichtung, da er der Höhe nach den Kühlmittel— kanal ausfüllt.

Aus der Fig. 8 ergibt sich, daß die Segmente 15 nicht unbedingt trapezförmig sein müssen, sondern auch eine Streifenform haben können. In einem solchen Fall werden sich bei 18 Überlappungen ergeben, während nach Fig. 7 die Segmente 15 stumpf aneinanderstoßen. Zur besseren Abdichtung der inneren Enden der lappenartigen Segmente 15 sind letztere bei 19 der Krümmung des Kernrohres angepaßt. Aus FIg. 9 ergeben sich noch Abschrägungen 20, die vermeiden, daß sich die einzelnen Segmente 15 an den inneren Enden einander behindern.

In der FIg. 10 sind Dichtprofile 21 zu erkennen, die auf Segmente 12, die durchaus keine halben Ringe sein müssen, aufgesteckt sind. Diese Profile 21 wirken abdichtend mit dem Gehäusemantel 5 zusammen, so daß Kühlmittelverluste nicht zu befürchten sind.

Die Fig. 11 zeigt einen Röhrenwärmetauscher 1, bei dem wieder alle Zu- und Ableitungen 8 bis 11 am unteren Deckel 7 vorgesehen sind. Der Mantel 5 bildet eine Art Glocke und wird mittels Spannschrauben 22 gegen den unteren Deckel 7 gepreßt. Im Inneren ist dieser Tauscher 1 in zwei Rohrsysteme 23, 24 aufgeteilt, und zwar durch Mantel 25, 26. Jeder dieser Mäntel 25, 26 besteht aus zylindrisch geformten Blechen, die bei 27 stumpf zusammenstoßen. Das Zusammenhalten des Mantels erfolgt mit einem Spannband 28. Außerdem ist erkennbar, daß der Mantel 26 mit einem Zentrier- und Dichtungsring 29 des Bodens 7 zusammenwirkt. Die Fig. 11 zeigt deutlich, daß man die Rohrsyste-

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me 23, 24 als gesonderte Einheiten auf das Kernrohr 4 aufschieben kann.

In Pig. 12 schließlich 'ist gezeigt,. daß außer den Rohrsystemen 23, 24 auch noch weitere Systeme 30, 31 vorgesehen sein können, wenn man genügend Blechmäntel vorsieht und diese entsprechend abdichtet, so daß der Kühlmittelfluß zwangsläufig im Gegenstrom von "einem System zum nächsten erfolgt. Es ist auch angedeutet, daß man ohne weiteres Rohre 3 mit unterschiedlichen Durchmessern verwenden kann, ohne die Wirkung zu gefährden. Schließlich sind mehrere Kühlmittelströme bei entsprechender Ausführung möglich.

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Claims

Patentansprüche

f IJ Röhrenwärmetauscher, der aus einem rohrförmigen Gehäuse, einem Kernrohr und mindestens einem Wendelrohr besteht und das Wendelrohr oder eine sonstige Rohrschlange in einem wen— delförmigen flach ausgebildeten Kühlmittelkanal verläuft und ein zu kühlendes Fluid aufnimmt, wobei der Kühlmittelkanal aus gleich großen, nicht vorverwundenen, der Reihe nach sich aneinanderschließend außerhalb des Gehäuses radial zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Gängen des Wendelrohres eingeschobenen Flachringsegmenten besteht, nach Patent 1 931 489, dadurch gekennzeichnet, daß die als halbe Flachringe mit und ohne Überlappung, als lappenartige Teile in Streifen- oder Trapezform oder als sonstige Segmentteile ausgebildeten Flachringsegmente (12 oder

15) auf beliebige Welse, insbesondere durch radiale Klemmung und/oder durch Anordnung von Stegen bzw. Leisten (vgl. 16, 21 ) lagegesichert sind.
2. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die die Flachwendel (2) bildenden lagegesicherten Segmentteile bzw. Flachringsegmente (15) lappenartig an einem Steg (16) sitzen, der mit diesen Segmenten ein Winkelprofil (15, 16) bildet, wobei der Steg (16) des eingebauten Winkelprofils (15,

16) mehrfach geknickt (vgl. 17) ist und die Flachwendel (2) der Höhe nach ausfüllt.

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3. Röhrenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (15) zumindest an den inneren Enden bzw. Randkanten der Krümmung (vgl. 19) des Kernrohres (4) oder eines sonstigen Teiles (vgl. 26) und ggfs. den in Umfangsrichtung herrschenden Raumverhältnissen angepaßt (vgl. 20) sind.
4. Röhrenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagesicherung der die Rlachwendel (2)

ψ bildenden Segmente (12 oder 15) und zur Abdichtung ein das

Wendelrohr (3) umgebender und in seiner lichten Weite veränderbarer offener Mantel (z.B. 26) vorgesehen ist.
5. Röhrenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem ggfs. mehrlagigen Mantel (z.B. 26) ein zweiter (z.B. 25) oder weitere Mäntel unterschiedlicher Durchmesser zugeordnet sind, die ineinandergeschoben das Gehäuse (5 — 7) vertikal teilen und Hohlzylinder zur Aufnahme von Rohrwendeln (3) bilden.
6. Röhrenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis. 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mantel (z.B. .26) von mindestens einer zylindrisch geformten, also rundgewalzten Blechtafel gebildet ist, deren Randbereiche (vgl. 27) bevorzugt stumpf aneinanderstoßen, wobei das Zusammenhalten zumindest der äußeren Blechtafel bzw. ihr Andrücken an das Wendelrohr (3) und die Segmente (z.B. 15) o.dgl. mittels Bändern (28), Spannverschlüssen o.dgl. erfolgt und daß ferner bei einem zwei- oder mehrlagigen Mantel (z.B. 26) die Stoßstellen gegeneinander versetzt sind.

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7. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Segmente (12, 15) oder auf die Endbereiche derselben besondere Dichtprofile (21 ) ein- bzw. aufgeschoben sind.
8. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das eine oder andere Wendelrohr (3) und die Segmente (12) umgebende Mantel (26) mit seinen Stirnseiten zur Abdichtung am Deckel oder Boden (6, 7) des rohrförmigen Gehäuses (5 — 7) herangezogen ist, wobei der Deckel oder Boden (z.B. 7) Dichtungs~ und Zentrierringe (29) o.dgl. aufweist.

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