DE2541399C2

DE2541399C2 - Rohrbündel-Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2541399C2
Application number: DE19752541399
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 5301 Bornheim Höller; Karl-Heinz Dipl.-Ing. 5000 Köln Nofz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1982-08-19
Also published as: FR2325009A1; NL179165C; SE424917B; NL7608780A; FR2325009B1; GB1506696A; SE7610269L; DE2541399A1; IT1073424B

Description

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einem Mantel, in welchem ein Rohrbündel angeordnet ist, und zwei Hauben, wobei der Mantel im Bereich eines Eintrittsstutzens und eines Austrittsstutzens für das zu kühlende Medium eine Unterbrechung aufweist und die Unterbrechung von am Umfang des Rohrbündels angeordneten Rundstäben überbrückt ist, und bei dem zur Verhinderung des Schwingens der Rohre eine Halterung vorgesehen ist, welche aus zwei Sätzen von parallel zueinander und senkrecht zur Achse der Rohre in zwei benachbarten Ebenen in die Gassen zwischen den Rohrreihen eingeschobenen Flachstäben besteht, wobei die Flachstäbe beider Ebenen zueinander senkrecht stehen.

Es ist bekannt, die Rohre von Rohrbündel-Wärmeaustauschern durch mit Bohrungen versehene Bleche hindurchzustecken, wobei die Bleche an der Innenwand des Mantels oder an besonderen Haltebolzen befestigt sind (vergl. »VDl-Wärmeatlas«, Düsseldorf 1953, Seite Pa 2, Absatz 3 una Seite Pa 3, Bilder 8 und 9).

Die Einrichtung zur Unterdrückung von Rohrschwingungen in in Wärmeaustauschern befindlichen Rohrbündeln nach der GB-PS 12 23045 besteht im wesentlichen aus zwei identischen Einheiten; und zwar aus jeweils einer Anzahl von parallelen Platten, welche starr durch eine senkrecht zu ihnen angeordnete Endplatte miteinander verbunden sind. Dabei sind alle Platten mit mehreren parallelen Schlitzen versehen, deren Tiefe der halben Höhe der Platte entspricht Zwei solcher Einheiten werden ineinander geschoben und beispielsweise durch Punktschweißen fest miteinander verbunden. Dadurch entsteht die Einrichtung aus vielen rechtwinkligen Zellen, welche über die Rohre eines Rohrbündels übergeschoben wird. Die von den Zellen umgebenen Rohre berühren mindestens eine der die Zellen bildenden Platten, gelegentlich jedoch auch zwei benachbarte Platten, während in den anderen Richtungen Abstände freigelassen sind.

Beim Rohrtragsystem für einen Wärmeaustauscher nach der US-PS 38 54 529 ist jedes Rohr des Rohrbündels von miteinander verbundenen Tragstangen käfigartig umgeben, wobei es die Tragstangen an vier Stellen tangiert Jede Tragstange besteht aus einem Flachstab, welcher an beiden Längsseiten mit versetzt angeordneten L-förmigen Einschnitten versehen ist Nachdem die eingeschnittenen Teile senkrecht zum Fiachstab herausgebogen sind, resultieren Arme, deren vordere Enden auf die entsprechende Ausnehmung der nächstfolgenden Tragstange auflegbar sind.

Rohrschwingungen werden beim Wärmeaustauscher nach der FR-PS 21 15 146 dadurch verhindert, daß senkrecht zu den Rohren des Rohrbündels eine Anzahl von an ihrer Ober- und Unterseite mit Einkerbungen versehenen Stangen übereinander angeordnet sind, welche an an der Mantelinnenseite angeordneten Halteblechen befestigt sind. Dabei s:nd die Rohre jeweils zwischen zwei Stangen eingeklemmt Die Anordnung der Stangen wiederholt sich in der Längsrichtung des Wärmeaustauschers mehrere Male. Auf die Rohre des Wärmeaustauschers nach der GB-PS 11 00 832 sind mehrere, mit einem geeigneten Lochmuster versehene Platten, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Kessels des Wärmeaustauschers entspricht, mit Abstand voneinander übergeschoben. Dabei bestehen die einzelnen Platten jeweils aus mehreren miteinander verbundenen Lamellen. Um ein Verschieben der Platten gegeneinander zu vermeiden, werden sie an ihrer Peripherie von mehreren Stangen durchdrungen, welche parallel zu den Rohren im Kessel des Wärmeaustauschers angeordnet und mit den Rohrplatten verschraubt sind. Auf die Stangen sind Hülsen als Abstandshalter aufgeschoben.
Schließlich ist aus der DE-OS 17 51179 eine Verstrebung zur Verhinderung der Vibration und der gegenseitigen Berührung von in einem Bündel parallel zueinander angeordneten Rohren bekannt. Dabei besteht die Verstrebung aus Flachstäben, welche in die zwischen den Reihen der Rohre befindlichen Gassen eingeschlossen sind. Für eine Verstrebung sind jeweils zwei Serien von Flachstäben vorgesehen, die mit Abstand voneinander und senkrecht zueinander angeordnet sind. Die Flachstäbe greifen innerhalb des Bündels in mehrere, mit Schlitzen versehene und senkrecht zu ihnen verlaufende Stützträger ein. Die Enden der Flachstäbe und der Stützträger sind jeweils an einem Paar axialen Abstand haltender Ringe befestigt, welche ihrerseits auf Klammern aufliegen, die an einer das Rohrbündel konzentrisch umgebenden zylindrischen Leitwand befestigt sind.

Nachteilig ist bei den bekannten Wärmeaustauschern, daß entweder durch die die Schwingungen mindernden Halterungen der Druckverlust beim Durchströmen des Wärmeaustauschers beträchtlich ist oder Teile des Rohrbündels im Bereich der Halterungen vom Kontakt mit dem Fluid ausgeschlossen sind bzw. nur im beschränkten Maße am Wärmeaustausch teilnehmen

oder schließlich die Herstellung der Halterungen wegen der erforderlichen genauen Zumessung von Einschnitten usw. aufwendig ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher anzugeben, bei welchem das Schwingen der Rohre ohne das Auftreten hoher Druckverluste bei seiner Duivhströmung sowie ohne Beeinträchtigung des Wärmeaustausches in ihm verhindert wird. Weiterhin sollen die dabei anzuwendenden Halterungen einfach herstellbar und problemlos \₀ montierbar sein. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, <ϊ&β die im Bereich der Rundstäbe endenden Flachstäbe beider Ebenen mit den Rundstäben verbunden sind, während die übrigen über das Rohrbündel hinausragenden Enden der Flachstäbe durch senkrecht daran befestigte Querstege miteinander verbunden sind.

Der Rohrbündel-Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung kann wahlweise auch noch dadurch weitergebildet sein, daß

20

die an den Verbindungsstellen zwischen den Rachstäben und den Querstegen auftretenden Kanten abgerundet sind;

b) mehrere aus in zwei Ebenen in die Gassen zwischen den Rohren eingeschobenen Flachstäben bestehenden Halterungen mit axialem Abstand voneinander über die Länge der Rohre angeordnet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Rohrbündel-Wärmeaustauscher erfassen die Flachstäbe alle Rohre an mehreren Stellen, wobei die ersten und letzten Rohre einer Reihe weiterhin durch die Querstege unven ückbar festgehalten werden. Dabei sind die Abmessungen der Flachstäbe so zu wählen, daß eine Linienberührung mit den festzuhaltenden Rohren entsteht und die spezifische Flächenpressung nicht zu einer plastischen Verformung der Rohre führt.

Durch die Anordnung von jeweils zwei Reihen von Flachstäben senkrecht zueinander und mit Abstand voneinander wird erreicht, daß dem strömenden Stoff wegen seiner dadurch bedingten nur geringfügigen Umlenkung nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt wird, d. h. daß der Druckverlust des Wärmeaustauschers klein gehalten wird.

Der Abstand der jeweils zwei Reihen von Flachstäben voneinander sowie die Wiederholung solcher Anordnungen im Rohrbündel muß im Hinblick auf die betriebliche Beanspruchung des jeweiligen Rohrbündel-Wärmeaustauschers festgelegt werden.

Zur Verhinderung von örtlicher Kontaktkorrosion sollten die Flachstäbe und die Querstege aus dem gleichen Werkstoff wie die Rohre bestehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht auf einen als Kondensator ausgebildeten Rohrbündel-Wärmeaustauscher, bei welchem im Bereich des Ein- und Austrittsstutzens ein Teil des äußeren Zylinders weggelassen ist;

F i g. 2 eine Ansicht auf einen Teil des Rohrbündels in perspektivischer Darstellung;

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Rohre des Rohrbündels im Schnitt nach der Linie I1I-III der Fig. 1; F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Rohre des Rohrbündels im Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 1. Der Mantel 1 des Rohrbündels-Wärmeaustauschers weist einen Ablaßstutzen 2 für nichtkondensierbare Gase auf, während seine eine Haube 3 von einem Einlaßstutzen 4 und einem Auslaßstutzen 5 durchdrungen ist. Im Bereich des Eintrittsstutzens 6 für das zu kühlende Medium ist der Mantel 1 unterbrochen und Rundstäbe 7, welche beidseitig mit dem Mantel 1 verschweißt sind, dienen zur Übertragung der in der Mantelwand liegenden Kräfte. Dabei durchdringen die Rundstäbe 7 einen senkrecht zu ihnen angeordneten kreisringförinigen Stabhalter 8, mit welchem sie verschweißt sii:d. Innerhalb des aus den Rundstäben 7 und dem Stabhai'er 8 gebildeten weitmaschigen Käfigs befinden sich die Rohre 9 des Rohrbündels. In die sich zwischen den Rohrreihen des Rohrbündels befindlichen Gassen sind senkrecht zu den Rohren 9 mit Abstand voneinander zwei Reihen Flachstäbe (10, 11) parallel zueinander eingeschoben. Dabei ist die eine Reihe der Flachstäbe 10 senkrecht zu der anderen Reihe der Flachstäbe 11 eingeschoben. Die Flachstäbe jeder Reihe sind mit Hilfe von Querstegen 12 miteinander verschweißt. Weiterhin sind die im Bereich der Rundstäbe 7 endenden Flachstäbe (10, 11) und Querstege 12 mit den Rundstäben verschweißt.

Um den aus den Rundstäben 7 und dem Stabhalter 8 gebildeten Käfig ist ein in bezug auf das Rohrbündel exzentrisch verschobener Zylinder 13 angeordnet, dessen Durchmesser beträchtlich größer als der des Mantels 1 ist und welcher mittels senkrecht an ihm befestigten Ringscheiben 14 dichtschließend mit dem Mantel 1 verbunden ist Der Zylinder 13 weist in seinem am weitesten vom Rohrbündel entfernten Bereich den Eintrittsstutzen 6 auf, während die dem Eintrittsstutzen 6 entgegengesetzte Seite des Zylinders 13 von einem Austrittsstutzen 15 durchdrungen ist.

Bei dem gezeichneten Rohrbündel-Wärmeaustauscher gelangt das Medium durch den Eintrittsstutzen 6 in den von dem Zylinder 13 und den Ringscheiben 14 gebildeten Raum. Von dort aus strömt es gleichmäßig über den Umfang verteilt durch den weitmaschigen Käfig in das Rohrbündel und verläßt den Wärmeaustauscher über den Austrittsstutzen 15.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einem Mantel, in welchem ein Rohrbündel angeordnet ist, und zwei Hauben, wobei der Mantel im Bereich eines Eintrittsstutzens und eines Austrittsstutzens für das zu kühlende Medium eine Unterbrechung aufweist und die Unterbrechung von am Umfang des Rohrbündels angeordneten Rundstäben überbrückt ist, und bei dem zur Verhinderung des Schwingens der Rohre eine Halterung vorgesehen ist, welche aus zwei Sätzen von parallel zueinander und senkrecht zur Achse der Rohre in zwei benachbarten Ebenen in die Gassen zwischen den Rohrreihen eingeschobenen Flachstäben besteht, wobei die Flachstäbe beider Ebenen zueinander senkrecht stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Rundstäbe (7) endenden Flachstäbe (10, 11) beider Ebenen mit den Rundstäben (7) verbunden sind, während die übrigen über das Rohrbündel hinausragenden Enden der Flachstäbe (10,11) durch senkrecht daran befestigte Querstege (12) miteinander verbunden sind.

2. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Verbindungsstellen zwischen den Fiachstäben (10, 11) und den Querstegen (12) auftretenden Kanten abgerundet sind.

3. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus in zwei Ebenen in die Gassen zwischen den Rohren eingeschobenen Flachstäben (10, 11) bestehende Halterungen mit axialem Abstand voneinander über die Länge der Rohre (9) angeordnet sind.