DE2654573A1

DE2654573A1 - Vorrichtung zur verbindung von austauscherrohren mit rohrplatten

Info

Publication number: DE2654573A1
Application number: DE19762654573
Authority: DE
Inventors: Jean Husson
Original assignee: SERA HUSSON
Current assignee: SERA HUSSON
Priority date: 1975-12-05
Filing date: 1976-12-02
Publication date: 1977-06-08
Also published as: FR2334076A1; BE849074A; CA1112964A; US4120352A; FR2334076B1; ES453923A1

Description

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PATENTANWÄLTE

DIpMAsm. Dr- K"J?F D!p!.-tng. J. BEIER

7 Stuttgart 1, Neckarstraße 50

S.E.R.A. HUSSOU 0682 76 B

Societe d'Etudes et Realisations Aerodynamiques

Vorrichtung zur Verbindung von Austauseherrohren mit Rohrplatten.

Die Erfindung betrifft die Vorrichtungen, welche dicht mit zwei starren parallelen gelochten Platten die Enden von Rohren aus G-las oder einem ähnlichen Werkstoff verbinden, welche einem bündel von lotrechten parallelen oder schrägen, einen Wärmeaustauscher bildenden Rohren angehören.

Von derartigen Vorrichtungen betrifft die Erfindung insbesondere solche, welche zur Vereinigung eines jeden Rohrendes mit dem Rand eines Loohs einer Platte einen nachgiebigen Ring aufweisen.

Erfindungsgemäß wählt man, wenn man mit d den Innendurchmesser des Rohrs, mit D seinen Außendurchmesser und mit t den Durchmesser des Lochs bezeichnet, diesen letzten Durchmesser £ gleich oder praktisch gleich D, und man gibt dem Ring in einem halben Axialschnitt die allgemeine Form eines abgeplatteten Z, wobei dieser Ring aus zwei zylindrischen Muffen besteht, welche einander teilweise umgeben und axial gegeneinander versetzt sind, wobei die erste Muffe einen Innendurchmesser d und einen Außendurchmesser t hat und unter Berührung in das Loch eintreten und axial gegen das Ende des Rohrs anstoßen kann, während die zweite Muffe einen Innendurchmesser D hat, das Rohrende unter Berührung umgibt und axial auf dem Rand des Lochs ruht.

Bei einer derartigen Anordnung besteht keine Gefahr, daß infolge einer Zerstörung des unteren Verbindungsringes eines Rohrs an der unteren Platte dieses Rohr durch das gegenüberliegende Loch der Platte fällt, wie dies bei den bisher bekannten Anordnungen der Fall war und eine Quelle von zahlreichen Unannehmlichkeiten bildete.

Wenn nämlich bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur noch Stücke des betrachteten unteren Ringes in ihrer Lage bleiben,

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genügen diese, um den freien Durchtritt des Rohrs durch das Loch zu verhindern, da das für einen derartigen Durchtritt erforderliche radiale Spiel nicht ausreicht.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung können ausserdem das eine und/oder das andere der nachstehenden Merkmale aufweisen:

- Die beiden ein und denselben Ring bildenden Muffen sind in der Form geformt und bilden einen einzigen Block;

- die beiden ein und denselben Ring bildenden Muffen sind aneinander angesetzt und bestehen aus verschiedenen Werkstoffen, wobei die erste Muffe insbesondere durch einen Asbestmantel gebildet wird;

- die zweiten Muffen der Ringe, welche benachbarte Rohrenden mit der gleichen Platte verbinden, stützen sich seitlich aneinander ab;

- die beiden Platten werden durch starre Stäbe, vorzugsweise vier, unter Einschaltung von Tellerfedern zwischen den Stäben und wenigstens einer der beiden Platten verstrebt.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt der Verbindung eines Rohrendes mit einer gelochten Platte mittels eines erfindungsgemäßen nachgiebigen Ringes.

Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 die Verteilung der verschiedenen Ringe zur erfindungsgemäßen Verbindung einer gewissen Zahl von parallelen Rohren eines Austauschers mit der gleichen gelochten Platte.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Verbindung eines Verstrebungsstabes eines erfindungsgemäßen Rohraustausehers mit einer der gelochten Platten desselben.

Die Rohre 1 des betrachteten Austauschers bestehen aus Glas, insbesondere einem Borosilikatglas, wie das unter dem Hamen PYREX bekannte, oder aus einem beliebigen anderen Material mit gleichwertigen Eigenschaften hinsichtlich des glatten Oberflächenzustands und der Korrosionsfestigkeit.

Diese Rohre haben im allgemeinen einen zwischen 20 und 40 mm liegenden Außendurchmesser D (z.B. von 31 mm) und einen Innendurchmesser d, welcher um im allgemeinen etwa 2 mm kleiner als

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der Durchmesser D ist, was einer Wandstärke der Rohre in der Grössenordnung des Millimeters entspricht.

Die Länge der Rohre beträgt zweckmäßig größenordnungsmäßig 1 bis 2 Meter.

Sie liegen lotrecht oder um einen von einem rechten Winkel verschiedenen Winkel gegen die Lotrechte geneigt.

Jedes ihrer Enden ist in eine starre gelochte Platte 2 mit kreisförmigen Löchern mit dem Durchmesser jfc eingesetzt, welche insbesondere aus rostfreiem Stahl oder einem temperatur- und korrosionsfesten Kunststoff besteht.

Ihr Durchmesser £ ist praktisch gleich D in dem

Sinn, daß diese Gleichheit bis auf einen Millimeter für die obigen Zahlenwerte eingehalten wird.

Die Anbringung eines jeden Endes eines Rohres 1

an der Platte 2 erfolgt mittels eines Ringes 3 aus einem nachgiebigen Werkstoff, insbesondere einem Elastomer (Neopren, Silikon) oder auch aus Polytetrafluoräthylen, wobei seine Shore-Härte vorzugsweise größenordnungsmäßig 70 beträgt.

Dieser Ring 3 besitzt in einem halben Axialschnitt die allgemeine Form eines abgeplatteten Z und besteht aus zwei zylindrischen Muffen 4 und 5, welche einander teilweise umgeben und axial gegeneinander versetzt sind, nämlich einer ersten inneren Muffe 4 mit dem Innendurchmesser d und dem Außendurchmesser jj, deren beide axiale Enden unter Berührung in das betreffende Loch 6 der Platte 2 eintreten bzw. axial gegen das Ende des Rohrs stoßen können, und einer zweiten äußeren Muffe 5 mit dem Innendurchmesser D, deren beide axiale Enden das Rohrende unter Berührung umgeben bzw. axial auf dem Rand 7 des Lochs 6 ruhen.

Die Außenabmessung t der ersten Muffe 4 und die Innenabmessung d der zweiten Muffe 5 sind etwas zu groß bzw. etwas zu klein vorgesehen, so daß eine radiale Pressung, des. Ringes an

erzeugt

dem Rand 7 des Lochs 6 bzw. dem Ende des Rohrs 1/wird, was eine gute Abdichtung der Verbindung Rohr-Platte gewährleistet.

Da außerdem im Betrieb die Rohre durch das sie

durchströmende Strömungsmittel und/oder das sie außen umströmende Strömungsmittel erwärmt werden, erfahren sie sowohl axiale als auch radiale Wärmedehnungen, welche diese Preß- und Abdichtungswirkung durch elastische Zusaimnendrückung des Ringes 3 verstärken.

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Die beiden. Muffen können in der Form zu einem einzigen Block geformt werden, wie bei der dargestellten Ausführungsform.

In gewissen Fällen kann es jedoch interessant sein, die innere Muffe 4, welche allein unmittelbar mit dem innerhalb des Rohrs strömenden Strömungsmittel in Berührung steht, besonders temperaturfest zu machen.

In diesem Fall können die beiden Muffen getrennt hergestellt und anschließend aneinander angesetzt werden, indem insbesondere ein Bund an einer der beiden Muffen vorgesehen wird, welcher mit einer Ringnut in der anderen Muffe zusammenwirkt. So kann die innere Muffe 4 durch einen Asbestmantel gebildet werden, welcher mechanisch an die Muffe 5 angesetzt oder an dieser zum Haften gebracht ist.

Ferner kann bei einem einstückigen Ring allein die innere Muffe einer Sonderbehandlung unterworfen werden.

Zweckmäßig sind Abschrägungen 8 und 9 an dem freien Ende der Innenfläche der ersten Muffe 4 zur Erleichterung der Strömung des in das Rohr eintretenden oder aus diesem austretenden StrömungsmitteHsund an dem freien Ende der Innenfläche der zweiten Muffe zur Erleichterung der Einführung des Endes des Rohrs 1 in dieselbe vorgesehen.

Wie oben ausgeführt, verhindert die genaue oder nicht ganz genaue Gleichheit der Durchmesser ;t und D in der Praxis, daß das Rohr 1 durch das untere gegenüberliegende Loch fällt, selbst bei einer mehr oder weniger vollständigen Zerstörung des Ringes

Ferner ist zu bemerken, daß das Ende des Rohrs nicht in das Loch der Platte eintritt und daher seitlich nicht von dem Rand dieses Lochs gehalten wird.

Zur Sicherstellung dieser seitlichen Halterung wird die radiale Dicke der zweiten Muffe 5 verstärkt. Für die obigen Zahlenwerte kann diese Dicke 5 mq erreichen.

Gemäß einem weiteren zweckmäßigen Merkmal der Erfindung werden die Löcher der Platte 2 so verteilt, daß die benachbarten Muffen 5f d.h. die in benachbarte Löcher der Platte eingesetzten Ringen 3 entsprechenden, sich seitlich aneinander längs Mantellinien P (Fig. 2) abstützen.

Diese gegenseitige seitliche Abstützung der Muffen verhindert ihr Zusammensinken, selbst wenn ihre Arbeitsbedingungen

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besonders hart sind. · /*

In dem allgemeinsten Pail beträgt die Zahl dieser seitlichen Abstützungen P vier je Muffe für die Muffen, welche nicht am Umfang des Bündels angeordneten Rohren entsprechen.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen bildet das betreffende Rohrbündel mit seinen beiden starren Endplatten einen selbständigen Block, wobei die beiden Platten durch Metallstäbe 10 (Pig. 3) verstrebt sind, wobei jedes Stabende vorzugsweise an eine Platte durch Zusammenwirken einer Mutter 11 mit einem Gewindeabschnitt 12 dieses Endes angeschraubt ist.

Falls das Bündel eine allgemeine parallelepipedische Form hat, welche sich besonders gut für modul are Anordnungen eignet, sind vier derartige Stäbe vorhanden und an den vier zu den Rohren parallelen Kanten des Bündels angeordnet.

Im Betrieb dehnen sich diese erwärmten Stäbe mehr aus als die Rohre, da sich das Metall stärker als das Glas oder ein entsprechender Werkstoff ausdehnt.

Es ist daher zweckmäßig, den zweiten Muffen verhältnismäßig große axiale Längen zu geben, welche dann Führungskamine bilden, damit sich wenigstens ein Ende eines jeden Rohrs axial gegenüber den entsprechenden Ringen über eine kleine Strecke von z.B. größenordnungsmäßig einem Millimeter verschieben kann.

Die Höhe, über welche jeder Kamin gegenüber der Muffe 4 übersteht, kann dann größenordnungsmäßig 8 mm für die oben angegebenen Zahlenwerte betragen.

Man kann diese Verschiebungen verringern oder sogar unterdrücken, indem man gemäß einem zweckmäßigen Merkmal der Erfindung axial zwischen den Stäben 10 und wenigstens einer der Platten 2 Tellerfedern 13 anordnet.

Die Steifigkeit oder Druckfestigkeit dieser Tellerfedern wird so schwach vorgesehen, daß die Dehnung der Stäbe 13 die Zusammendrückung der Tellerfedern bewirkt, anstatt die Gesamtheit der Rohre 1 des Bündels in ihren Kaminen gleiten zu lassen.

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Leerseite

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

,1. Verbindungsvorrichtung mit einem Ring aus einem nachgiebigen Werkstoff zum dichten Anschluß eines Rohrs aus Glas oder einem ähnlichen Werkstoff mit dem Innendurchmesser d_ und dem Außendurchmesser D, welches einem Bündel von parallelen lotrechten oder schrägen, einen Wärmeaustauscher bildenden Bündel angehört, an den Rand eines Lochs mit dem Durchmesser t> in einer starren Platte, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser t praktisch gleich D ist, daß der Ring (3) in einem halben Axialschnitt die Form eines abgeplatteten Z hat und aus zwei zylindrischen Muffen (4, 5) besteht, welche einander teilweise umgeben und axial gegeneinander versetzt sind, nämlich einer ersten Muffe (4) mit dem Innendurchmesser d und dem Außendurchmesser t;, deren beide Enden unter Berührung in das Loch (6) der Platte (2) eintreten bzw. axial gegen das Ende des Rohrs (1) stoßen, und einer zweiten Muffe (5) mit dem Innendurchmesser D, deren beide Enden unter Berührung das Rohrende umgeben bzw. axial auf dem Rand (7) des Lochs (6) ruhen.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Abmessung (t) der ersten Muffe und die innere Abmessung (D) der zweiten Muffe etwas zu groß bzw. etwas zu klein vorgesehen sind, so daß eine radiale Pressung des Ringes

(3) an dem Rand des Lochs bzw. dem Ende des Rohrs entsteht.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Muffen in der Form hergestellt sind und einen einzigen Block bilden.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Muffen aneinander angesetzt sind und aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.
5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Muffe durch einen in die zweite Muffe eingesetzten Asbestmantel gebildet wird.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihre beiden axialen inneren Enden abgeschrägt sind (bei 8, 9) ·
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche bis 6_S dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Muffe dicker und langer als die erste ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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• A-
8. Ye rb indungs Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Muffe eine genügende axiale Länge hat, um unter Berührung die axialen Verschiebungen des von ihr umgebenen Rohrendes zu führen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8

zum dichten Anschluß von η parallelen Rohren mit Hilfe von η Ringen an die Ränder von η Löchern in einer starren Platte, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Muffen (5) dieser Ringe sich seitlich aneinander abstützen (bei P), und zwar vorzugsweise an vier Punkten bei den Ringen, welche von den an dem Umfang des Rohrbündels angeordneten verschieden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum dichten Anschluß einer gewissen Zahl von parallelen Rohren an jedem ihrer beiden Enden an zwei parallele starre, mit Löchern versehene Platten, gekennzeichnet durch vier Metallstäbe (10), welche die beiden Platten (2) verstreben und mit diesen und den Rohren einen selbständigen parallelepipedischen Block bilden, welcher sich für modulare Anordnungen eignet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandstellerfedern (13) zwischen den Stäben (10) und wenigstens einer Platte (2) angeordnet sind.

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