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Röhrenwärmeaustauscher mit doppelten rohrböden Die Erfindung bezieht
sich auf einen Röhrenwärmeaustau scher, dessen Rohre mit ihren Enden in fluchtenden
Löchern doppelten Rohrböden sitzen, die gewöhnlich die Stirnplatten eines die Rohre
aufnehmenden Gehäuses und eines anschliefsenden Zu- oder Äbleitstutzens bilden.
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Bei Wärmeaustauschern mit in ohren aus Metall hat man die Austauschrohre
üblicherweise an den Löchern mindestens des inneren Rohrboden verschraubt, verschweißt
oder eingewalzt und-je nach den Dichtungserfordernissen abnehmoar oder bleibend
an den Löchern des Außenbodens befestigt. Um die meist in einem abgasführenden Erhitzergehäuse
befindlichen Metallrohre bei Bedarf einzeln abnehmen und einzeln an ihren Außenflächen
reinigen zu können, hat man auch vorgeschlagen, die Metallrohre abnehmbar in beide
Rohrböden jedes Doppelbodens einzusetzen und jedes Rohr zwischen den beiden Rohrböden
mit einer vom Ende her auf geschobenen, ringförmigen Dichtung zu versehen, die beim
Verspannen
der Rohrböden unter Axialdruck gesetzt wirao Damit dieser
Axialdruck auch aufrechterhalten bleibt, wenn die üblicherweise am Umfang der Rohrböden
angebrachten, außeren Verspannungen zwischen den Böden und Gehäuseteilen abgenommen
werden, hat man ferner bereits vorgesehen, die doppelten Bohrböden zusätzlich an
geeigneten inneren Stellen zwischen den Bohren durch eine oder mehrere Spannschrauben
zu verbinden, die zugleich auc-h eine WersteifunÕ zwischen den Boåentlächen an von
den Umfangsverspannungen entfernten Stellen herstellen.
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Für Wärmeaustauscher mit <lasrohren hat man vorgesehen, die Glasrohre
an den einander zugekehrten Innenflächen der doppelten Rohrböden mit einzeln aufgesetzten
Dichtmanschetten oder mit gelochten Dicht scheiben auszurüsten, die sich über die
ganze i?läche jedes Rohrbodens erstrecken und für jedes ìiohr mit einwärts ragenden
Dichtstulpen versehen sind, worauf man den zwischen den Rohrböden befinalichen Raum
verschlossen hat, um diese Einzeldichtungen oder Dichtscheiben durch ein zwischen
die Rohrböden eingeleitetes, flüssiges Dichtmedium, z.B. durch fließbares Silikongummi,
unter Druck zu setzen (DAS 1 042 317).
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Schließlich ist es bekannt, bei Wärmeaustauschern mit zwischen doppelten
Rohrböden angeoraneten Rohren aus Glas, Keramik oddgl. die Erhitzerrohre zwischen
den Rohrböden mit gekapselten Weichstoffdlchtungen zu versehen, die aurch die äußeren
Verspannungen der Rohrböden unter druck gesetzt und hierdurch an den Rohren und
Rohrböden elastisch verklemmt werden. Dabei hat man auch schon vorgesehen, je nach
der Art der
durchzuleitenden Medien und ihrer Krrosionsauswirkung
auf die Gehäuseteile die doppelten Rohrböden entweder aus Metall oder aus Glas oder
keramischem Werkstoff herzustellen.
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Die Verwendung der doppelten Rohrböden zum Spannen oder Andrücken
von auf den Enden der Erhitzerrohre sitzenden Dichtun-srinoren, Dichtungsscheiben
oder gekapselten Weichstoffdichtungen hat den Nachteil, daß die Dichtungen durch
die Verspannung der Rohrböden nur in ihrer Gesamtheit unter Druck gesetzt, in ihrer
Dichtwirkung nach dem Zusammenbau des *ärmeaustausehers aber nicht ohne weiteres
mehr einzeln beeinflußt werden können. Dies ist insbesondere nachteilig für wärmeaustauscher
mit Rohren aus Glas oder keramischen Werkstoffen, weil es bei größeren Abmessungen
solcher Rohre erforderlich ist, mQhr oder minder große Toleranzen für die Außendurchmesser
der Rohre in Kauf zu nehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmeaustauscher mit an
doppelten Rohrböden angebrachten Erhitzerrohren so auszubilden, daß die zwischen
den Rohrböden befindlichen liohraichtungen nacn aem Zusammenbau des Erhitzergehäuses
noch einzeln angezogen und verstärkt, bei Bedarf auch einzeln abgenommen und ausgewechselt
weraen können. In Verbindung damit ergibt sich die lviögliGnkeit, einzelne rohre
vom zusammengebauten Erhitzergehäuse abzunehmen und auszuwechseln oder zu reinigen,
ohne den Zusammenhalt zwischen den Rohrböden aufzuheben. Schließlicn erleichtert
es aie Brfinuun, Wärmeaustauscher hinsichtlich ihrer Lehre und Rohrböden werkstoffmäßig
in gemisonter Ausführung aus
Metall und/oder aus Glas oder keramischen
Baustoffen herzustellen, um sie je nach dem Verwendungszweck den nrforüernissen
der Haltbarkeit gegen korrosive Einflüsse der Leitmedien sowie den auftretenden
Druck und Wärmebeanspruchungen besser als bisner anpassen zu können.
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Die in fluchtenden Löchern doppelter Rohrböden sitzenden hustauschrohre
sind hierbei, wie an sich bekannt, durch anpreßbare elastische Dicntungen abgedichtet,
und die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die die Rohrenden aufnehmenden
Löcher mindestens eines der zusammenliegenden Rohr böden mit die Dichtungen unter
Druck setzenden, axial nachstellbaren Anpreßringen versehen sind.
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In bevorzugter Ausführung sind die dohrbodenlöcher des einen Xohrbodens
als Gewindelöcher ausgebildet, und die axial nachstellbaren Anpreßringe bestehen
aus Gewindehülsen mit Außengewinde, die in die Gewindelöcher des dohrbodens eingeschraubt
sind. Läßt es der Werkstoff des Rohrboden nicht zu, die Anpreßt ringe durch unmittelbare
Verschraubung am Rohrboden auf Dauer verläßlich zu sichern, wie dies bei Rohrböden
aus Glas oder keramischen Stoffen der r'all sein kann, so kann es in Betracht kommen,
die Rohrboaenlöcher eines solchen liohrbodens mit ortsfest eingezogenen, gegen Drehen
gesicherten Innengewindehülsen auszukleiden und die axial nachstellbaren Anpreßringe
als Außengewindehülsen in die AuskleidungshüBen der Robbouenlöcher einzuschrauben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die in den einen Rohrboden
eingeschraubten Anpreßringe zweckmäßig an ihrer dem anderen Rohrboden zugekehrten
Stirnfläche mit ringförmigen Stirnflächenansätzen versehen, die durch eine einwärts
verjüngte kegelige Stirnfläche begrenzt sind0 Hierdurch wird eine für aie Abdichtung
günstige iNdialverdrängung des unter Druck zu setzenden Dichtungsringes gegen die
Außenfläche des abzudichtenden Rohres erreicht.
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Die zugeordneten Dichtungsringe bestehen vorzugsweise je aus einem
als 0-Ring ausgeDildeten Packungsring, der durch einen mit Kunststoff (PTrE) ummantelten,
elastischen Weichstoffring gebildet ist, zwischen den Rohrböden auf dem abzudichtenden
Rohr sitzt und sich am gegenüberliegenden Rohrboden abstützt.
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Die die Rohrenden aufnehmenden Durchlässe der anpreßringe und des
ihnen gegenüberliegenden Äohrbodens sind zweckmäßig so bemessen, daß sie das Ende
des in diesen Durchlässen befindlichen austauschrohrs mit Spiel umschließen. Dies
empfiehlt sich insbesondere für Wärmeaustauscher mit Rohren aus Glas oder keramischen
Stoffen, bei denen auf diese Weise unzulässige Verklemmungen durch Wärmedehnungen
an den Bohrenden vermieden werden und die Übertragung des Dichtungsdruckes auf die
Verformung der elastischen Dichtungsringe beschränkt bleibt.
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In abgewandelter Ausführung konnen die elastischen Dichtungsringe
auch fest am zugeordneten Anpreßring angebracht sein.
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Damit die Verbindung zwischen den zusammenliegenden Rohrböden
beim-Lösen
der Außenverspannungen zwischen den Rohrböden erhalten bleibt, sind zweckmäßig die
beiden Platten des doppelten Bohrbodens in der bekannten Weise auch an zwischen
benachbarten Rohren liegenden inneren Stellen durch zusätzliche Bolzen verspannt.
Zweckmäßig sind diese Bolzen als Kopfschrauben ausgebildet, die mit ihren Köpfen
bündig in Senklöchern der Außenplatte jedes Doppelbodens liegen und mit ihrem Gewindeschaft
in von außen eingesenkte
des inneren Hohrbodens ragen.
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Um bei Wärmeaustauschern größeren Durchmessers, insbesondere in solchen
Fällen, in denen mindestens einer der gelochten doppelten Rohrbögen aus Glas oder
keramischem Werkstoff besteht, unzulässige Durchbiegungen zu vermeiden, kann gegebenenfalls
der die Anpreßringe enthaltende Rohrboden-mit dem anderen, ihm gegenüberliegenden
Bohrboden auch bleibend verklebt sein.
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Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung eines Wärmeaustauschers
nach der Erfindung, bei dem sowohl das die ßrhitzerrohre aufnehmende Gehäuse, als
auch die Erhitzerrohre selbst aus Glas oder glasierten Werkstoffen hergestellt sind,
und zwar zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht des zusammengebauten Wärmeaustauschers
und Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch den Wärmeaustauscher im Bereich des Kreises
A von Fig. 1.
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Der Wärmeaustauscher weist ein zylindrisches Gehäuse 1 aus Glas auf,
in dem sich die ebenfalls aus Glas bestehenden Austauschrohre
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befinden. Das Gehäuse 1 ist in seiner Längsmitte oben und unten mit Sin- und Auslaßstutzen
für das durchzuleitende Heizmedium versehen» das die Glasrohre 2 umströmt An beiden
Enden ist das Gehäuse 1 durch doppelte Rohrböden 3,4 verschlossen, die mit fluchtenden
Löchern zur aufnahme der Enden der Austauschrohre 2 versehen sind. Der Innenboden
3 besteht aus einer Glasplatte oder einer mindestens innenseitig emaillierten Metallplatte,
der Außenboden 4 aus einer Stahlplatte0 Die Böden sind zusammen mit einem auf dem
ende des gehäuses 1 sitzenden Spannring und mit einer auf dem Außenboden 4 sitzenden
Genäusekappe mittels in Umfangslöchern sitzender Spannschrauben lösbar zusammengehalten.
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Jedes der Austauschrohre 2 trägt zwischen den beiden Rohrböden 3
und 4 einen Dichtungsring 5, der als Hering ausgebildet ist und aus einem mit kunststoff
(PTr).ummantelten, elastischen Weichstoffring besteht, Im Bereich jedes Dicfltungsringes
weist die den Außenboden 4 bildende Stahlplatte ein Gewindeloch auf, in das ein
Anpreßring 6 eingeschraubt ist. Die Anpreßringe sind an ihrer dem Innenboden 3 zugekehrten
Stirnfläche mit einem ringförmigen Ansatz 7 versehen, der durch eine nwärts verjüngt
zulauf ende kegelige Stirnfläche 8 begrenzt ist. Die Durchgangslöcher des Innenbodens
3 und des Anpreßringes 6 sind so bemessen, daß sie mit ihren Innenflächen 9 und
10 das Glasrohr 2 mit Spiel umschließen. Beim Einschrauben jedes Anpreßringes kommt
der Dichtungsring 5 an der Lochkante des Innenbodens 3, an der ke gelingen Stirnflåche
8 des Anpreßringes 6 und an der Umfangsfläche
des hustauschrohrs
2 zur festen Anlage. Wird ein Dicnt un;Jsring 3 undicht, so genügt es, die zubeordnete
Gehäusekappe abzunehmen und den zugeordneten Anpreßring 6 nachzuziehen.
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Damit, beim Abnehmen der Gehäusekappe der Zusammenhalt zwischen den
Platten 3,4 des doppelten Rohrbodens erhalten bleibt, sind beide Platten in an sich
bekannter Weise durch eine oder mehrere zusätzliche Schrauben li zusammengehalten,
die durch kurze Kopfschrauben gebildet, mit ihren Köpfen von außen her in Senklöcher
des Außenbodens 4 eingesteckt und mit ihren Engen in einseitig eingesenkte Gewinuelöcher
des Innenbodens 3 eingeschraubt sind. Bei Wärmeaustauschern großer ibmessungen werden
durch die Kopfschrauben 11, die sich anaußerhalb der die Rohre 2 aufnehmenden Durchgangslöcher
beider Rohrböden liegenden Stellen befinden, unzulässige Durchbiegungen der gelochten
Bouenplatten vermieden. Die Bodenplatten 3# können aber auch an ihren zusammenliegenden
Flächen durch eine Verklebung zusammengehalten sein, die das Einbringen der Dichtungsringe
3 und das Einschrauben und Nachstellen der Anpreß ring 6 nicht behindert.