DE2653905B2 - Wärmeübertrager mit einem Bündel schraubenlinienförmig gewundener Rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem Bündel von in konzentrischen Zylinderflächen angeordneten, schraubenlinienförmig um eine vertikale Achse gewundenen Rohren, die in mindestens drei, über den Umfang des Bündels verteilten und bezüglich der Zylinderflächen etwa radialen Stützplatten ruhen, wobei das Bündel von einem zylindrischen Mantel umgeben ist.

Bei Wärmeübertragern dieser Art stellt sich die Aufgabe, die die Rohre tragenden Stützplatten im Hinblick auf bei Erdbeben auftretenden Belastungen in Querrichtung abzustützen, wobei eine freie Wärmedeh-

nung in axialer Richtung des Wärmeübertragers gewährleistet sein muß. Bei Erdbeben können horizontale Schwingungen in der Erde und damit auch im Wärmeübertrager auftreten.

Erfindungsgemäß wird die vorerwähnte Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Mantelwand im Bereich jeder Stützplatte mindestens ein Durchbruch vorgesehen ist, in den ein mit einem axialen Führungsschlitz versehenes Wandstück eingeschweißt ist und daß in jedem Führungsschlitz ein an der zugehörigen Stützplatte befestigter Gleitschuh geführt ist.

Durch diese Gestaltung wird auf konstruktiv einfache Weise eine axiale Führung für das Rohrbündel im zylindrischen Mantel geschaffen, die sicherstellt, daß bei Auftreten horizontaler Erdbebenwellen die Schwingungen der Rohre des Bündels innerhalb vorbestimmter Grenzen bleiben. Dadurch, daß der Führungsschlitz in der Mantelwand oder im Stützplattenrand angebracht und ein Gleitschuh vorgesehen wird, ergibt sich der Vorteil, daß die axiale Führung sehr wenig Platz beansprucht, so daß sie auch bei Wärmeübertragern mit sehr dichter Packung der Rohre und mit geringem Abstand des zylindrischen Mantels vom äußersten Rohrzylinder angewendet werden kann. Durch die Verwendung des Gleitschuhs ist auch eine rationelle, genaue Bearbeitung der Führung am Montageort des Wärmeübertragers möglich.

Die Ausführungsform erleichtert die Herstellung und Montage der axialen Führung, da nicht mehr der voluminöse und umständlich zu handhabende zylindrische Mantel bearbeitet werden muß, sondern nur noch die einzuschweißenden, verhältnismäßig kleinen Wandstücke. Dies wirkt sich besonders dann günstig aus, wenn nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Gleitflächen des Führungsschlitzes mit einem die Gleitfähigkeit auch bei hohen Metalltemperaturen sichernden Überzug, z. B. aus Chromkarbid, versehen sind. Auch in diesem Fall ist es einfacher, das Aufbringen des Überzuges am leichter zu handhabenden Wandstück vorzunehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager,

Fig. 2 eine Ansicht der axialen Führung zwischen dem Mantel und einer Stützplatte in größerem Maßstab als in Fig. 1,

Fi g. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Μ Fig. 2,

F i g. 4 eine Ansicht einer abgewandelten Führung,

Fig.5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V in F i g. 4 und

Fig.6 einen Schnitt entsprechend der Linie VI-VI in Fig.4.

Gemäß Fig. 1 besteht der Wärmeübertrager im wesentlichen aus einem zentralen zylindrischen Verdrängungskörper 1, einem Bündel 15 von schraubenlinienförmig gewundenen, in konzentrischen Zylinderflächen angeordneten Rohren 13, einem das Bündel umgebenden Mantel 3 und vier die Rohre 13 aufnehmenden Stützplatten 12, von denen in F i g. 1 nur zwei zu sehen sind. Der Wärmeübertrager ist in diesem Beispiel in einem das z. B. gasförmige, wärmeabgebende Heizmittel führenden Kanal 50 untergebracht, der durch eine Betonabschirmung 8 geführt ist und mit einem Kernreaktor in Verbindung steht. Der Kanal 50 ist mit einem Futterblech 6 ausgekleidet, das im Bereich des

oberen Endes des Wärmeübertragers einen ringförmigen Fortsatz 7 aufweist, der in einen nach innen gedichteten Flansch 5 übergeht. Auf dem Flansch 5 ruht ein Außenflansch 4 des zylindrischen Mantels 3 des Wärmeübertragers. Im Bereich des Flansches 4 sind vier radiale Arme 2 vorgesehen, die den Flansch 4 mit dem zentralen Verdrängungskörper 1 verbinden. An jedem Arm 2 ist über ein Laschenpaar 10 jeweils eine der Stützplatten angehängt.

Das Rohrbündel 15 mit den Stützplatten 12 ist in axialer Richtung im Mantel 3 geführt, und zwar jede Stützplatte über eine relativ kurze axiale Länge an den drei, über die Länge des Mantels verteilten Stellen A, B und C Zu diesem Zweck ist gemäß V i g. 2 und 3 im Bereich jeder Führung in einen Durchbruch des Mantels 3 ein Wandstück 19 eingeschweißt, das einen axialen Führungsschlitz 20 aufweist Das Wandstück 19 weist an seinem mit dem Mantel 3 verschweißten Rand gleiche Wanddicke wie der Mantel auf und verdickt sich etwas in Richtung auf den Schlitz 20. In den Führungsschlitz 20 ragt ein an der Stützplatte 12 befestigter Gleitschuh 25, dessen axiale Länge kürzer ist als die axiale Länge des Schlitzes. Die Befestigung des Gleitschuhs 25 an der Stützplatte 12 geschieht über im Gleitschuh vorgesehene, gegen die Stützplatte gerichtete Löcher 27, durch die hindurch der Gleitschuh mit dem Rand der Stützplatte verschweißt ist. Um zu vermeiden, daß wärmeabgebendes Medium durch den Schlitz 20 strömt, ist der Sch'itz außen mit einer am Wandstück 19 angeschweißten flachen Haube 28 aus dünnem Blech überdeckt. Die Haube 28 ist so flach, daß der Mantel 3 durch den Flansch 5 hindurch herausgehoben werden kann.

Es muß damit gerechnet werden, daß beim Einschrauben der Rohre 13 in die Stützplatten 12 diese Platten nicht genau in zwei zueinander senkrechten Meridianebenen zu stehen kommen und gegenüber den Schlitzen 20 versetzt sind. Die Ausführungsform hat dann den Vorteil, daß die Gleitschuhe 25 dieser versetzten Stellung der Stützplatten entsprechend unsymmetrisch ausgebildet werden kennen, so daß der Zusammenbau zwängungsfrei vor sich gehen kann und im Betrieb bei einer Axialbewegung der Gleitschuhe in den Schlitzen die Reibung klein bleibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 bis 6 ist wiederum im Bereich der axialen Führung eine Wandpartie 19' in einem Durchbruch des Mantels 3 eingeschweißt, die eine schlitzartige Öffnung 18 aufweist, die jedoch nicht selbst den Führungsschlitz begrenzt. Hierfür sind zwei Leisten 31 U-förmigen Querschnitts vorgesehen, die mit ihrem U-förmigen Profil in den entsprechend profilierten Längsrand 30 der Öffnung 18der Wandpartie 19' passen.

Die einander zugewendeten Stegflächen der Leisten 31 begrenzen also den axialen Führungsschlitz 20', in den der Gleitschuh 25 hineinragt. Dieser Gleitschuh weist wiederum mehrere Löcher 27 auf, durch die hindurch er mit dem Rand der Stützplatte 12 verschweißt ist. Um bei der Montage des Wärmeübertragers die Leisten 31 in der schlitzartigen Öffnung zu fixieren, ist am oberen Ende und am unteren Ende der Öffnung 18 je ein plattenförmiger Keil 34 vorgesehen, der mit seinen Keilflächen zwischen die Leisten 31 geschoben wird, die zu diesem Zweck an ihren Enden mit entsprechenden Aussparungen 33 versehen sind. Nach dem Einfügen der Keile 34 werden diese mittels einer Heftschweißnaht 35 am Wandstück 19' befestigt.

Abweichend von den beschriebenen Beispielen ist es auch möglich, die Erfindung bei Wärmeübertragern anzuwenden, bei denen der zylindrische Mantel 3 zugleich den Druck des das Bündel 15 umströmenden Mediums aufnimmt, d. h. also für Wärmeübertrager, die nicht in der Abschirmung des Kernreaktors untergebracht werden.

Während bei den beschriebenen Beispielen die Stützplatten 12 über Gleitschuhe 25 in axialen Schlitzen 20 oder 20' des zylindrischen Mantels geführt sind, ist es auch möglich, die umgekehrte Anordnung vorzusehen. In diesem Falle wird also ein axialer Schlitz in dem dem zylindrischen Mantel 3 benachbarten Rand jeder Stützplatte 12 oder an derem Rand, z. B. durch Anschweißen eines sich in axialer Richtung erstreckenden Winkelprofils, vorgesehen und der Gleitschuh wird z. B. nach radialem Einschieben durch den zylindrischen Mantel 3 in diesem befestigt. Diese Ausführungsform ist besonders dann geeignet, wenn das Rohrbündel 15 in axialer Richtung unter Bildung horizontaler Zwischenräume in mehrere Abschnitte unterteilt ist, wobei sich dann die Führungsschlitze an den Stützplatten im Zwischenraum zwischen jeweils zwei Bündelabschnitten befinden können.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 bis 6 ist es auch möglich, die Leisten 31 direkt in einem Durchbruch des Mantels 3 vorzusehen.

Wird das Bündel 15 des Wärmeübertragers von einem wärmeabgebenden gasförmigen Medium sehr hoher Temperatur umströmt, so können die Stützplatten und der Mantel rotglühend werden. In diesem Zustand können — insbesondere wenn es sich um ein inertes Heizgas handelt — die Gleitflächen der Gleitschuhe und der Führungsschlitze so schlechte Gleiteigenschaften aufweisen, daß lokales Verschweißen dieser Flächen eintritt. Um diesem Vorgang entgegenzuwirken, kann es zweckmäßig sein, die Gleitflächen mit einem das erwähnte Verschweißen verhindernden Überzug zu versehen, der beispielsweise aus Chromkarbid besieht. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 bis 6 kann es genügen, die den Führungsschlitz 20' begrenzenden Stegflächen der Leisten 31 mit einem solchen Überzug zu versehen, wogegen man beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 und 3 die Gleitflächen des Gleitschuhes 25 zur Bildung des Überzuges entsprechend behandeln wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Wärmeübertrager mit einem Bündel von in konzentrischen Zylinderflächen angeordneten, schraubenlinienförmig um eine vertikale Achse gewundenen Rohren, die in mindestens drei, über den Umfang des Bündels verteilten und bezüglich der Zylinderflächen etwa radial-axialen Stützplatten ruhen, wobei das Bündel von einem zylindrischen Mantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelwand (3) im Bereich jeder Stützplatte (12) mindestens ein Durchbruch vorgesehen ist, in den ein mit einem axialen Führungsschlitz (20, 20') versehenes Wandstück (19, 19') eingeschweißt ist, und daß in jedem Führungsschlitz (20, 20') ein an der zugehörigen Stützplatte (12) befestigter Gleitschuh (25) geführt ist.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führungsschlitz (20') von zwei axial sich erstreckenden, in einen Durchbruch des Mantels (3) oder des Wandstücks (19') eingesetzten Leisten (31) begrenzt ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leisten (31) jedes Führungsschlitzes (20') U-Querschnitt aufweisen und die an ihnen anliegenden Ränder des Durchbruchs in den U-Querschnitt passend ausgebildet sind.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß keilartige Elemente (34) zwischen den Leisten (31) diese gegen die Ränder des Durchbruchs pressen.

5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gleitschuh (25) mit quer zur Längsrichtung und auf den Rand der zugehörigen Stützplatte (12) gerichteten Löchern (27) versehen ist, durch die hindurch er mit der Stützplatte(12) verschweißt ist.

6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschlitze (20, 20') auf der Außenseite des Mantels (3) durch je eine Blechhaube (28) gasdicht überspannt sind.

7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen des Gleitschuhs (25) und/oder des Führungsschlitzes (20, 20') mit einem die Gleitfähigkeit auch bei hohen Metalltemperaturen sichernden Überzug versehen sind, der aus Chromkarbid bestehen kann.

8. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel (15) mit den Stützplatten (12) über Laschen (10) an im zylindrischen Mantel (3) angebrachte, radiale Arme (2) aufgehängt ist.