DE2132603A1 - Abdichtung fuer Waermeaustauscherrohre in einem Verdampfer - Google Patents

Description

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DIPL-CHEM. DR. ELISABETH JUNG
DIPL-CHEM. DR. VOLKER VOSSIUS
DIPL-PHYS. DR. JÜRGEN SCHiRDEWAHN PATENTANWÄLTE

30.6.1971

u.Z.: G 278 M (My/Dr.S./ri)
Pail 15/70

SOCIETA ITALIANA RESIIIE S.p.A.
Mailand, Italien

Abdichtung für Wärmeaustauscherrohre in einem Verdampfer

Priorität: 1. Juli 1970 / Italien
Anmelde-Nr. :26846-A/70

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung für Wärmeaustauscherrohre in einem Verdampfer, insbesondere einem aus mehreren Expansionskammem aufgebauten Schnellverdampfer, wie er zur Meerwasserentsalzung verwendet wird.

Um in Schnellverdampfern mit mehreren Expansionskammern eine hohe Verdampfungsleistung zu erzielen, sind mehrere Schnellexpansionskammern vorgesehen, die in Reihe angeordnet sind und mit abnehmenden Drücken arbeiten. Normalerweise sind derartige Verdampfer so aufgebaut, daß der von einem äußeren Mantel umgebene Raum durch senkrechte Trennwände oder Leitplatten unterteilt ist, die sich in Querrichtung zum Mantel erstrecken. Die zu verdampfende Salzlösung wird durch die Kammern in Richtung des abnehmenden Drucks durch besonders gestaltete Kanäle geleitet, die man als "Münder" bezeichnet, und die in den Trennwänden vorgesehen sind. Der sich bildende Dampf kondensiert sich an Wärmeaustauscherrohrbündeln, die

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sich in Querrichtung über die gesamte Länge des Verdampfers erstrecken, und das Kondensat wird so gesammelt, daß es mit der Salzlösung nicht in Berührung treten kann. Um die besten Ergebnisse zu erzielen und das Verfahren wirtschaftlicher zu machen, wird das Meerwasser vorgewärmt, ehe es in die Kammern eingeleitet wird, indem es als Kühlflüssigkeit durch V/ärmeaustauscherrohre geleitet wird. Wenn eine Vorrichtung dieser Art zum Entsalzen von Meerwasser eine besonders hohe Leistungsfähigkeit haben soll, ist es äußerst wichtig, vorherbestimmte Temperatur- und Druckkurven in der Vielzahl von Kammern während der benötigten Zeit weitgehendst einzuhalten.

Um die Rohre durch die Vielzahl von Kammern führen zu können, müssen in den den Verdampfer unterteilenden Trennwänden eine Anzahl von Löchern oder öffnungen vorhanden sein,, Deren Anwesenheit führt jedoch zu Änderungen des Temperatur- und Druckniveaus in den Kammern, da beträchtliche Dampfmengen durch den exzentrischen, ringförmigen Raum zwischen der Trennwand und dem Rohr von einer Kammer in die nächste gelangen. Ein besonders starker Dampfverlust zwischen den verschiedenen, mit unterschiedlichem Druck arbeitenden Stufen tritt auf, je größer der Unterschied zwischen dem Betriebsdruck der einzelnen Stufen und je größer die Anzahl der aufeinanderfolgenden und mit abnehmendem Druck arbeitenden Kammern ist.

Bei Schnellverdampfern mit mehreren Kammern tritt bei unter erhöhtem Druck erzeugtem und unter niedrigerem Druck kondensierten Dampf eine EnergieSchwächung ein, die eine Änderung der thermischen Profile der entstehenden Fluide und damit einen Abfall an Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verursacht.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es wichtig, zwischen den einzelnen Stufen eine möglichst zuverlässige Abdichtung zu erzielen, insbesondere um die exzentrischen, ring-

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förmigen Räume zwischen den Trennwänden und den Rohren herum.

Normalerweise werden bei bekannten Vorrichtungen Dichtungen in jeder Öffnung um das Wärmeaustauscherrohr herum verwendet. Beispielsweise sind Buchsen aus Kunststoff bekannt, deren Stärke den in den Öffnungen für die Rohre freigelassenen Raum ausfüllt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung sind klammerartig schließende Packungen vorgesehen, die aus einem Grundmetall und einem Kunststoff hergestellt und mit erhabenen Rippen versehen sind, die den engen Sitz gewährleisten.

Derartige Anordnungen sind jedoch nicht . sehr vorteilhaft und haben beträchtliche Nachteile, da wegen der großen Anzahl von Wärmeaustauscherrohren eine große Zahl von Öffnungen in den Trennwänden vorhanden sein muß, und das Einpassen von Dichtungen unbequem und teuer ist. Außerdem ist es äußerst schwierig, Dichtungen innerhalb des Rohrbündels auszutauschen, wenn diese, was normalerweise geschieht, durch Altern verschlissen sind.

Derartige Anordnungen erschweren ferner den Unterhalt solcher Schnellvei-dampfer, wenn das gesamte Wärmeaustauscherrohrbündel herausgenommen werden muß. Da das Herausnehmen des gesamten Rohrbündels jedesmal eine Wiederholung der gleichen Vorgänge für jedes einzelne Rohr erfordert und da jedes Rohr in langen und schwierigen Arbeitsvorgängen aus der obengenannten Dichtungsanordnung gelöst werden muß, liegt auf der Hand, wie wichtig es ist, eine stark vereinfachte Dichtungsanordnung zu haben, wenn das Rohrbündel rasch und einfach herausgenommen werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, in Schnellverdampfern mit mehreren Expansionskammern in einfacher, wirt-

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schaftlicher und besonders vorteilhafter V/eise einen hohen Grad an Abdichtung zwischen den einzelnen Kammern der Verdampfer selbst zu erzielen und die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe brauchen die einzelnen Rohre nicht mehr jeweils in eine zu diesem Zweck in der Trennwand des Verdampfers vorgesehene Öffnung eingesetzt zu sein, sondern das gesamte Rohrbündel ist mit einem Hohlzylinder fest verbunden, welcher dann in eine einzige Öffnung in der Trennwand eingesetzt ist, so daß zwischen dem Zylinder und der Öffnung eine hochgradige Abdichtung erzielt ist.

Jedes einzelne Rohr des Rohrbündels ist in Löchern angeordnet, die in den kreisförmigen V/änden des Zylinders vorgesehen sind, und ist folglich mit dem Zylinder selbst fest verbunden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Rohre mit dem Zylinder mit Hilfe eines Kunststoffs fest verbunden, welcher den Hohlraum im Inneren des Zylinders ausfüllt. Für diesen Zweck besonders geeignete Kunststoffe sind Polyolefine wie Polyäthylen und Polypropylen, wobei Polypropylen bevorzugt wird.

Der Durchmesser eines solchen Zylinders ist etwas größer als der des Rohrbündels, und seine Länge in Richtung der Rotationsachse ist ein wenig größer als die Stärke der Trennwand.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zahlreiche Vorteile, insbesondere ist die Abdichtung zwischen einander benachbarten Kammern erheblich verbessert, so daß im Inneren regelmäßigere Temperatur- und Druckhöhen einzuhalten sind und

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folglich eine größere Leistungsfähigkeit des aus mehreren Expansionskainmern aufgebauten Schnellverdainpfers erzielt wird. Dies beruht vor allem darauf, daß die lineare Abwicklung des Dichtungsbereichs des Zylinders erheblich kleiner ist als die Summe der linearen Abwicklungen der Abdichtungsbereiche, die jedes einzelne Rohr des Rohrbündels erfordern würde, wenn jedes Rohr unmittelbar durch die Trennwand geführt wäre.

Wenn es sich bei der Wartung der Vorrichtung ergibt, daß das Rohrbündel aus dem Verdampfer herausgenommen werden muß, so ist es aufgrund der Erfindung möglich, diesen Arbeitsvorgang viel rascher und einfacher auszuführen, da das Rohrbündel en bloc herausnehmbar ist, ohne daß eine Reihe von Arbeitsvorgängen für jedes einzelne Rohr des Bündels zu wiederholen wäre.

Ein stark vereinfachtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, die Rohre in Löchern in einer einzigen Platte zu verschweißen, deren Ränder abgeglättet sind, so daß beim anschließenden Einsetzen der Platte in die Öffnung in der Trennwand ein hoher Grad an Dichtheit zu erzielen ist. Um in dem zuletzt genannten Fall die Schweißarbeiten zu erleichtern, die in normalerweise zum Verschweißen metallischer Oberflächen angewandten Verfahren bestehen, werden vorzugsweise erhöhte, rohrförmige Buchsen für die Löcher in der Platte verwendet.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines schematischen Längsschnitts durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Wie die Figur zeigt, verläuft ein Rohrbündel 1 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kammern durch eine Öffnung in einer Trennwand 4. Dabei ist ein Zylinder 2 zwischengeschaltet, mit dem die Rohre durch einen den Hohlraum des Zylinders ausfüllen-

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den Kunststoff 3 fest verbunden sind.

Der Zylinder 2 ist so geformt, daß in der Nähe der Öffnung in der Trennwand 4 eine hochgradige Abdichtung zu erzielen ist. Eine vollständige Abdichtung ist in jedem durch Verwendung einer einzigen ringförmigen Dichtung oder Dichtungsanordnung zu erreichen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß außer den beiden hier beschriebenen, besonders vorteilhaften Arten einer Querabstützung für das Rohrbündel, nämlich einem Hohlzylinder und einer einfachen perforierten Platte, auch andere entsprechende Mittel verwendoar sind.

Ansprüche

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Claims (4)

Patentansprüche

1./ Durchführungsdichtung von Wärmetauscherrohren, die durch

mehrere aufeinanderfolgende Trennwände zwischen Expansionskammern eines Schnellverdampfers hindurchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) ein einheitliches, als gemeinsame Dichtung dienendes Bündel bilden und abdichtend jeweils durch eine Querabstützung geführt sind, deren Lage der den Trennwänden (Ό des Verdampfers und deren Gestalt der der in den Trennwänden vorgesehenen öffnung entspricht.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querabstützungen von Hohlzylindern (2) gebildet sind, deren Außenflächen Löcher für den Durchlaß der Rohre aufweisen und deren Hohlräume mit einem die Rohre in den Zylindern abdichtenden Kunststoff (3) gefüllt sind.

3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querabstützungen von perforierten Platten gebildet sind, in denen die Rohre verschweißt sind.

4. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder kreisförmig sind, und daß ihr Durchmesser etwas größer ist als der des Rohrbündels, welches im Schnitt gleichfalls kreisförmig ist, während die Abmessung der Zylinder in Richtung ihrer Rotationsachse etwas größer ist als die Stärke der Trennwände (4) zwischen den Kammern des"Verdampfers.

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