DE2617353A1

DE2617353A1 - Waermeuebertrager mit mindestens einem rohrboden und verfahren zum herstellen des waermeuebertragers

Info

Publication number: DE2617353A1
Application number: DE19762617353
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Bieri
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-04-09
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1977-10-20
Also published as: FR2347643A1; DE2617353B2; SE7703708L; CH608882A5; FR2347643B1; GB1553929A

Description

P 5026/St/mm

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Wärnieübertrager mit mindestens einem Rohrboden und Verfahren zum Herstellen des Wärmeübertragers

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit mindestens einem Rohrboden, in dem die einen Enden von Rohren eines Bündels dicht befestigt sind.

Bei Wärmeübertragern, deren Rohrbündel vom ausserhalb der Rohre befindlichen Medium in Längsrichtung umströmt werden, sind bisweilen an den Rohrboden Sammler angeschlossen, deren grösster Durchmesser den Durchmesser des Rohrbündels nicht übersteigen darf. Bei dieser Bauweise können die einzelnen Wärmeübertrager zu einer grossen Einheit zusammengebaut werden, wobei die Rohre der Bündel der ganzen Einheit eine einheitliche Rohrteilung aufweisen. Die Abstände der Rohrenden in den Rohrböden können dabei so klein werden, dass die Rohrböden nicht mehr in üblicher Weise aus mit Bohrungen versehenen Platten gebildet werden können, weil die zwischen den die Rohrenden aufnehmenden Bohrungen verbleibenden Stege in den Platten zu dünn werden.

Es ist bereits bekannt, solche dünnen Stege dadurch zu vermeiden, dass man den Rohrboden gegen das Rohrbündel hin kalottenförmig wölbt und die Rohrendan radial zur Wölbung einmünden

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lässt oder dass man die einzelnen Rohrenden des Rohrfcündels zu einem hohlen Sechskant umformt, die so umgeformten Rohrenden eng aneinanderfügt und stirnseitig miteinander und mit einer alle Rohrenden umfassenden Hülse verschweisst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art die Rohrenden des Rohrbündels auf kostensparendere Weise und gleichzeitig lekagesicher zu verbinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Rohrboden aus die Rohrenden miteinander und mit einem den Rohrboden umfassenden Ring verbindendem Schmelzlot gebildet ist.

Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragers der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens die einen Enden der Rohre des Bündels durch Verschlusselemente verschlossen werden, dass die verschlossenen Rohrenden in dem einen Boden aufweisenden Ring in der gewünschten gegenseitigen Anordnung fixiert werden, dass dann der Ring mit Schmelzlot ausgegossen wird und dass nach Erstarrung des Lotes der Boden des Ringes und die Verschlusselemente der Rohrenden durch spanabhebende Bearbeitung entfernt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ende eines Wärmeübertragers nach der Erfindung

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in einem Vorbereitungs stadium seiner Hersiello^L

Fig. 2 den Wärmeübertrager in fertigem Zustand,

Fig. 3 und 4 je einen Schnitt entsprechend der Linie III - III bzw. IV - IV in Fig. 2 und

Fig. 5 ein abgewandeltes Verschlusselement in einem Rohrende.

Gemäss Fig. 1 besteht der Wärmeübertrager aus einem Bündel von Wärmeübertragungsrohren 1, die in einem Bereich 2 parallel verlaufend auf einem hexagonalen Gitter angeordnet und im unteren Bereich derart gekröpft ausgebildet sind, dass sie im Endbereich 3 wiederum auf einem hexagonalen Gitter angeordnet sind, jedoch mit kleinerer Teilung als im Bereich 2. Im Bereich 3 sind die Rohrenden 1' von einem Ring 4 umgeben, dessen oberes Ende 4' stark angesenkt Ist und in dessem unteren Bereich 4" ein Boden 6 vorgesehen ist, der den Ring 4 nach unten hin abschliesst. Die Enden I¹ der Rohre 1 sind mit je einem scheibenförmigen Verschlusselement 5 verschlossen und ruhen auf dem Boden 6. Im Bereich der zylindrischen Bohrung des Ringes 4 sind die Rohre 1 mit je zwei Ringnuten 10 versehen, die durch drehende spanabhebende Bearbeitung oder durch Walzen erzeugt sind.

In das angesenkte Ende 4 * des Ringes 4 ist eine unten offen Blechtüte 12 eingesteckt, die mit körnigem Lötwerkstoff 13 gefüllt ist, der im Temperaturbereich von 900 bis 1200 ⁰C schmilzt. Die Kör-

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ner 13 sind so gross, dass sie im festen Zustand nicht aus der unteren Oeffnung der Blechtüte 12 austreten können.

Die soweit gemäss Fig. 1 vorbereitete Anordnung wird dann mindestens mit dem in Fig. 1 dargestellten Ende in einen mit Schutzgas gefüllten Löttiegel gestellt und beheizt. Die Wärmezufuhr ist dabei so vorgesehen, dass zuerst der Ring 4 und die Enden der Rohre 1 die Schmelztemperatur des Lotwerkstoffs 13 erreichen, bevor dieser schmilzt und aus der Blechtüte 12 ausläuft und dabei den Ring 4 füllt. Das geschmolzene Lot dringt dabei auch in die Zwischenräume zwischen den Rohrenden ein und füllt den Ring 4 vom Boden 6 aus bis auf die in Fig. 2 gezeichnete Höhe. Das Wärme-Ubertragerende wird dann abgekühlt und von dem in Fig. 1 unteren

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Ende her durch eine am Ring 4 zu befestigende, nicht dargestellte Dreheinrichtung spanabhebend so bearbeitet, dass im Bereich 4" des Ringes 4 ein Teil seiner Wanddicke, der Boden 6 und die Verschlusselemente 5 entfernt werden (Fig. 2). Danach wird der Ring 4 an seinem Ende 4' in die in Fig. 2 dargestellte Form schräg abgearbeitet. Wie Fig. 2 weiter zeigt, kann am Ring 4 ein konisch aufgeweitetes, einen Sammlerdeckel mit Anschlussstutzen bildendes Rohrstück 20 angeschweisst werden, so dass ein Kollektor für das die Rohre 1 durchströmende Wärmeübertragungsmedium entsteht.

Die Ringnuten 10 haben den Zweck, dass das Schmelzlot sich gut zwischen den Rohrenden verteilt und dass im Zwischenraum zwischen den Rohrenden sowie diesen und dem Ring 4 eine zusammenhängende Schmelzlotverbindung über den ganzen Querschnitt des Ringes 4 zustande kommt.

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Wird im Bereich 3 zwischen den Rohrenden I¹ eine etwas grössere Rohrteilung, als in Fig. 4 gezeigt, verlangt, so ist es zweckmässig, zum Verschliessen der Rohrenden Blechdeckel 7 gemäss Fig.

5 zu verwenden. Diese Blechdeckel 7 haben einen tiefgezogenen zentralen Teil, der in das Rohrende 1' passt und den Deckel mittels Klemmwirkung am Rohrende hält. Der Deckel 7 ist ausserdem mit einem das Rohrende 1' übergreifenden Stülprand 7^f versehen, der im Vorbereitungszustand gemäss Fig. 1 als Distanzelement dient.

Auch bei der Anordnung mit enger Rohrteilung gemäss Fig. 4 lassen sich anstelle der scheibenförmigen Verschlusselemente 5 Blechdeckel verwenden, die dann wie die Blechdeckel 7, jedoch ohne Stülprand 7' ausgebildet sind. Der Aussendurchmesser der Blechdeckel entspricht dann ungefähr dem Aussendurchmesser der Rohrenden 1'.

Schliesslich ist es auch möglich, anstelle des massiven Bodens

6 gemäss Fig. 1 einen Blechdeckel zu verwenden, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des Ringes 4 entspricht und der ebenfalls durch Klemmwirkung im Ring gehalten wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich die Zerspanungsarbeit wesentlich verringern lässt.

Anstelle von körnigem Lotwerkstoff kann auch ein solcher in Pulverform verwendet werden. In diesem Falle sollte die Blechtüte an ihrem unteren Ende bis zum Beginn des Lötvorganges verschlossen sein, was zweckmässig durch einen aus Lotwerkstoff bestehenden Pfropfen geschehen kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmeübertrager mit mindestens einem Rohrboden, in dem die einen Enden von Rohren eines Bündels dicht befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrboden aus die Rohrenden miteinander und mit einem den Rohrboden umfassenden Ring verbindendem Schmelzlot gebildet ist.

2. Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die einen Enden'" der Rohre des Bündels durch Verschlusselemente verschlossen werden, dass die verschlossenen Rohrenden in dem einen Boden aufweisenden Ring in der gewünschten gegenseitigen Anordnung fixiert werden, dass dann der Ring mit Schmelzlot ausgegossen wird und dass nach Erstarrung des Lotes der Boden des Ringes und die Verschlusselemente der Rohrenden durch spanabhebende Bearbeitung entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschlusselemente in die Rohrenden gesteckte Blechdeckel verwendet werden, die sich durch Klemmwirkung am jeweiligen Rohrende halten.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschlusselemente mit einem das jeweilige Rohrende aussen übergreifenden Stülprand versehene Blechdeckel verwendet werden, die sich durch Klemmwirkung am jeweiligen Rohrende halten.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Boden des Ringes ein in den Ring gesteckter Blechdeckel verwendet wird, der durch Klemmwirkung im Ring gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansrüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im zu verbindenen Bereich der Rohrenden auf der Aussenseite der Rohre Ringnuten angebracht werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schmelzen der Lotwerkstoff in Form von Pulver oder Körnern in mindestens einer Blechtüte bereitgestellt wird, wobei die Blechtüte oberhalb des Ringes angeordnet wird und mit ihrer Spitze in den Ring mündet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von pulverförmigem Lotwerkstoff die Blechtüte an ihrer Spitze eine durch Schmelzlot verschlossene Oeffnung aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von körnigem Lotwerkstoff die Blechtüte an ihrer Spitze eine Oeffnung aufweist, deren Abmessung kleiner ist als die Abmessung der Körner.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung so erfolgt, dass ein gegenüber der unteren Begrenzungsfläche des aus demSchmelz-

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lot gebildeten Rohrbodens vorspringender Abschnitt des Ringes entsteht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am vorspringenden Abschnitt des Ringes ein konischer oder kalottenförmiger Sammlerdeckel mit Anschlussstutzen angeschweisst wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzlötung in Schutzgasatmosphäre erfolgt.

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