DE2639693A1

DE2639693A1 - Druckbeaufschlagter waermetauscher, insbesondere spaltgaskuehler

Info

Publication number: DE2639693A1
Application number: DE19762639693
Authority: DE
Inventors: Frohmut Vollhardt
Original assignee: Siegener AG Geisweid
Current assignee: Siegener AG Geisweid
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1978-03-09

Description

I'Druckbeaufschlagter Wärmetauscher, insbesondere Spalt-
,raskUhlerw .
Die Erfindung bezieht sich auf einen druckbeaufschlagten Wärmetauscher, insbesondere einen Spaltgaskuhler, mit einer Schweißverbindung der Rohrenden in Rohrböden mit gleichachsig mit den Rohren vorgesehenen tulpenförmigen Ausnehmungen, deren innerer Rand mit der Rohraußenwand und deren äußerer Rand mit der Stirnseite des Rohres verschweißt ist.
Durch die DT-OS 24 52 598 ist ein Verfahren zum Anschweißen von Rohren an druckftilirenden Elementen, wie Rohrplatten, Druckbehälter, Sammler od.dgl. bekannt, bei welchen Rohrböden Anwendung finden, die mit den Rohren gleichachsig tulpenförmige Ausnehmungen aufweisen, wobei die Rohrenden mit dem inneren Rand der Ausnehmung verschweißt ist, während die Außenwand der tuwenförmigen Ausnehmung mit der Stirnseite des Rohres verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen WErmetauscher der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß ein größerer Durchfluß des Wärmestromes von dem wärmeren zum kühleren Medium erfolgen kann, der Rohrboden die Wirkung eines Kompensators für die Längendehnungen der Rohre erhält und ferner eine billige und reparaturfreundliche Verbindung zwischen den Rohren und den Rohrböden des Wärmeaustauschers geschaffen wird. Bei der Ausbildung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers als Spaltgaskuhler sind hierbei Temperaturen von 14000 C und Drücke gasseitig von bis zu 80 atü und dampfseitig bis zu 140 atü zu berücksichtigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Wärmetauscher der eingangs beschriebenen Gattung vor, daß je-der Rohrboden auf seiner den Rohren abgekehrten Seite mit einer zentrischen, bis zwischen den äußeren Rohrkreis oder die äußere Rohrreihe und den Bodenrand reichenden Eindrehung versehen ist, in die die tulpenförmigen Ausnehmungen der Rohre münden. - Die Schweißverbindung zwischen den Stirnseiten der Rohre, die eine an sich bekannte Ringnut od.dgl.
(DT-OS 24 52 598) aufweisen können, erstrecken sich lediglich über die Höhe der tulpenförmigen Ausnehmungen und machen daher nur einen Bruchteil der Stärke des Rohrbodens aus.
In besonders vorteilhafter Ausführungsform kann jede tulpenförmige Ausnehmung für jedes Rohrende in den Rohrböden in eine tulpenförmige Erweiterung übergehen, wobei diese in die für alle Rohre eines Rohrbodens gemeinsame Eindrehung übergeht und die Verschweißung sich nur über die äußere Wand der dem Rohrende benachbarten Ausnehmung erstreckt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die konzentrisch zu der dem Rohrende benachbarten Ausnehmung gelegene Erweiterung einen größeren Durchmesser als die Ausnehmung.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des druckbeaufschlagten Wärmetauschers wird ein Rohrboden geschaffen, dessen Randabschnitte die erforderliche Dicke aufweist, während der mit den Rohren verbundene innere Abschnitt des Rohrbodens eine geringere Dicke besitzt, wobei auch zwischen den Rohren selbst diese geringe Dicke beibehalten ist. Der Rohrboden zeigt sich hierbei in seinem gesamten mittleren Bereich als membranelastischer Teil. Andererseits wird durch die geringe Stärke des Rohrbodens der Durchfluß des Wärmestromes vom wärmeren zum kühleren Medium in erheblichem Maße erleichtert, so daß der Boden nur noch geringeren Wärmespannungen ausgesetzt ist.-Bei jener besonders vorteilhaften Ausbildungsform, bei der jedes Rohr in zwei oder mehr tulpenförmige Ausnehmungen und Erweiterungen mündet, wird unter Beibehaltung der vorstehend beschriebenen Vorteile eine Art Einströmdüse geschaffen.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit seinen Rohrböden und Rohren wiedergegeben und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Tauscher, Fig. 2 und 3 Ausführungsformen der Rohrverbindutig mit den Böden.
Der liegend oder stehend anzuordnende erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 weist den zylindrischen Mantel 2 sowie die Endteile 3,4 auf, in denen der Einströmstutzen 5 und der Ausströmstutzen 6 für das wärmeabgebende Medium angeordnet sind.
Der mittlere Abschnitt des Innenraumes des Wärmetauschers wird von den gleichartigen Rohrböden 7 und 8 begrenzt, zwischen denen sich die parallelen Rohre 9 erstrecken. Der Rohrmantel 2 weist auf Höhe dieses mittleren Innenraumabschnittes einen Einströmstutzen 10 und einen Ausströmstutzen 11 für das kühler de bzw. wärmeaufnehmende Medium auf.
In Fig. 2 ist der in Fig. 1 untere Rohrboden 7 im Ausschnitt wiedergegeben. Er besitzt an seinem dem Mantel 2 benachbarten Rand eine Stärke S1, durch die bei vorzugsweiser runder Ausbildung des Tauschers 1 ein ringförmiger Randabschnitt 12 gleicher Stärke gebildet wird. Die äußere Kante des Randabschnittes 12 des Bodens 7 ist mittels einer Schweißverbindung 13 mit der Innenseite des Mantels 2 verbunden.
In einem Abstand X von dem Mantel 2 trägt der Boden 7 eine konzentrische kreisförmige Eindrehung 14 von einer Stärke die die sich über den weitaus größten Teil des Bodens 7 an der Seite des Bodens erstreckt, die den Rohren 9 abgekehrt ist.
Der mittlere Abschnitt des Bodens 7 besitzt auf Höhe der Eindrehung 14 eine Stärke S3. In dem in seiner Dicke reduzierten Abschnitt 15 des Bodens 7 sind an sich bekannte tulpenförmige Ausnehmungen 16 vorgesehen, die den äußeren Rand 17 und einen inneren Rand 18 aufweisen. Zwischen dem inneren Rand und der Außenwand 19 jedes Rohres 9 ist eine Schweißnaht 20 angebracht, die sich in eine größere Schweißnaht 21 zwischen dem äußeren Rand 17 der tulpenförmigen Ausnehmung 16 und der Stirnseite des Rohres 9 erstreckt. Diese kann eine Ringnut 22 aufweisen, die etwa die halbe Wandstärke des Rohres 9 einnimmt. Die Schweißnaht 21 findet daher Anlage an einer abgestuften Stirnseite des Rohres 9.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besitzt der Rohrboden 7 wiederum in unmittelbarer Nähe des Tauschermantels 2 eine Dicke S1 und eine Eindrehung 14, die sich bis zu dem Randabschnitt 12 erstreckt. Zwischen der tulpenförmigen Ausnehmung 16 jedes Rohres 9 und der Eindrehung 14 ist eine tulpenförmige Erweiterung 25 vorgesehen, die einen größeren Durchmesser als die Ausnehmung 16 besitzt und durch die ein von dem Abschnitt 15 ausgehender Abschnitt 26 zwischen den Erweiterungen 25 gebildet wird. Bei der besonders vorteilhaften Ausbildungsform nach Fig. 3 entspricht der Randabschnitt 12 wieder den statischen Anforderungen an den Rohrboden, während in den Bereichen in unmittelbarer Umgebung der Rohre ein elastischer dünner Abschnitt 15 geschaffen wird, der einen guten Wärmeübergang von dem wärmeabgebenden Medium in der Eindrehung 14 und den Erweiterungen 25 zu dem Raum 28 zwischen den Rohren 9 und ferner die notwendige Elastizität des Rohrbodens gewährleistet. Die Verschweißung der Rohre 9 erfolgt in gleichem Maße wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit dem inneren Rand 18 und dem Außenrand 19 der Ausnehmung 16.

Claims

Patentansrüche ruckbeaufschlagter Wärmetauscher, insbesondere Spaltgaskühler, mit einer Schweißverbindung der Rohrenden in Rohrböden mit gleichachsig mit den Rohren vorgesehenen tulpenförmigen Ausnehmungen, deren innerer Rand mit der Rohraußenwand und deren äußerer Rand mit der Stirnseite des Rohres verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rohrboden ( 7,8) auf seiner den Rohren (9) abgekehrten Seite mit einer zentrischen, bis zwischen den äußeren Rohrkreis oder die äußere Rohrreihe und dem Bodenrand reichenden Eindrehung (14) versehen ist, in die die tulpenförmigen Ausnehmungen (16) der Rohre (9) münden.
2) Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede tulpenförmige Ausnehmung (16) für jedes Rohrende in den Rohrböden (7,8) in eine tulpenförmige Erweiterung (25) übergeht und diese in die für alle Rohre (9) eines Rohrbodens (7, 8) gemeinsame Eindrehung (14) übergeht, wobei die Verschweißung sich nur über die äußere Wand (17) der dem Rohrende benachbarten Ausnehmung (16) erstreckt.
3) Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrisch zu der dem Rohrende benachbarten Ausnehmung (16) gelegene Erweiterung (25) einen größeren Durchmesser als die Ausnehmung (16) besitzt.