DE2724014C2

DE2724014C2 - Verfahren zur Herstellung eines Rohrbündels aus einer Anzahl von emaillierfähigen Profilrohren

Info

Publication number: DE2724014C2
Application number: DE2724014A
Authority: DE
Inventors: Franz-Peter Dipl.-Ing. 6908 Wiesloch Fleischmann; Georg Ing.(grad.) 6830 Schwetzingen Hielbig; Hugo Dipl.-Ing. Käßner
Original assignee: Pfaudler Werke GmbH
Current assignee: Pfaudler GmbH
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1983-12-22
Also published as: IT7849269A0; DE2724014A1; FR2392349A1; JPS5434167A; IT1102534B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrbündels für einen emaillierten Wärmetauscher aus einer Anzahl von an ihren Enden zu halternden emaillierfähigen Profilrohren. Ein derartiges Verfahren ist bekannt.

Bei der Herstellung eines Rohrbündels aus emaillierfähigen Profilrohren, speziell bei der Herstellung eines Rohrbündels für einen emaillierten Wärmetauscher besteht die Schwierigkeit, daß eine Verbindung der Elemente in vielen Fällen nicht durch Verschweißen möglieh ist, weil zweckmäßig verschweißte Konstfuktionen nicht ohne weiteres emaillierfähig sind, weshalb es beispielsweise nicht möglich ist, an ihren Enden zu einem sechseckigen Querschnitt aufgeweitete Rohre (DE-AS 10 51817) an ihrer Außenkante durch eine Schweißnaht zu verbinden und vor oder nach dem Verschweißen zu emaillieren.

Die üblicherweise in der chemischen Industrie verwendeten korrosionsfest emaillierten Wärmetauscher bestehen deshalb aus zwei konzentrischen Behältern, von denen der eine außen und der andere innen emailliert ist Der äußere, innen emaillierte Behälter ist von einem Doppelmantel umgeben, durch den beispielsweise Wasserdampf hindurchgeleitet werden kann. Ein Nachteil derartiger emaillierter Wärmetauscher ist darin zu sehen, daß das spezifische Wärmeaustauschvermögen verhältnismäßig gering ist Andere bekannte emailKerfähige Konstruktionen wie Doppelrohr-, Rohrschlangen- oder Zylinder-Wärmetauscher erfordern dagegen eine verhältnismäßig aufwendige Konstruktion, für die in vielen Fällen hohen Beanspruchungen ausgesetzte Stopfbuchsen erforderlich sind, oder lassen nur eine produktseitige Emaillierung zu.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zurHerstellung eines für einen emaillierten Wärmetauscher verwendbaren Rohrbündels derart zu verbessern, daß einerseits möglichst keine Schweißnähte zur Verbindung der Elemente erforderlich sind, und daß andererseits nicht die Gefahr besteht, daß durch Zugbeanspruchung infolge thermischer Beanspruchung das Grundmaterial Stahl über die Bruchdehnung des Emails hinaus gedehnt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Kennzeichnungyteils des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist deshalb darin zu sehen, da£ selbst aus verhältnismäßig vielen Elementen zusammengesetzte Rohrbündel dieser Art in verhältnismäßig arbeitssparender Arbeitsweise zu einer emaillierfähigen Struktureinheit zusammengefaßt und gehaltert werden können, ohne daß Schweißnähte oder Stopfbuchsen und Rohrboden zur Halterung der emaillierfähigen Profilrohre erforderlich sind.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt bzw. Querschnitt durch ein Rohr für einen emaillierten Wärmetauscher;

Fig.2 eine Endansicht eines Rohrbündels eines Wärmetauschers, der aus Rohren wie in F i g. 1 hergestellt ist;

Fig.3 einen Längsschnitt durch einen emaillierten Wärmetauscher mit einem Rohrbündel in F i g. 2;

F i g. 4 und 5 abgewandelte Ausführungsbeispiele von Rohrbündeln für einen Wärmetauscher, wobei die Rohre einen rechteskförmigen Querschnitt aufweisen; und

Fig.6 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Ansicht eines emaillierten Wärmetauschers mit einem in F i g. 5 dargestellten Rohrbündel.

Bei dem in den Fig. 1 —3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Profilrohre 1 vorgesehen, die einen kreiszylindrischen Mittelabschnitt 2 und zu einem Sechseckquerschnitt aufgedornte Rohrenden 3 aufweisen. Deshalb können derartige Rohre in einfacher Weise aus nahtlosen Profilrohren aus emaillierfähigem Stahl hergestellt werden.

Die einzelnen Profilrohre 1 können in an sich bekannter Weise außen und gewünschtenfalls auch innen mit dem Emailschlicker beispielsweise im Tauchverfahren versehen werden. Sollen die Rohre nur innen emailliert werden, dann genügt es, wenn auf der Außenseite der Rohre nur der Bereich der Rohrenden 3 mit dem Emailschlicker versehen wird.

Die mit dem Emailschlicker versehenen Profilrohre 1 werden zu einem Rohrbündel der in F i g. 2 dargestellten

Art zusammengefaßt, welches Rohrbündel im Emaillierofen gebrannt wird. Beim Emailbrandl erfolgt dann ein Zusammenbacken der einzelnen Profilrohre .1 an den aneinander anliegenden Seitenflächen der Rohrenden 3, so daß die Rohre nur durch eine Emailschicht 4 miteinander verbunden sind. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die mechanischen Eigenschaften von korrosionsbeständigem Glasemail (ca. 7 kp/mm² Zugfestigkeit und ca. 70 kp/mm² Druckfestigkeit) ausreichen, um bei den bei chemischen Prozessen üblicherweise "> auftretenden Drücken imd Temperaturen die bei üblichen Rohrbündelaustauschern erforderlichen Rohrböden zu ersetzen.

Wenn übliche Wärmetauschereinheiten mit einem Gehäuse der in Fig.3 dargestellten Art hergestellt werden sollen, das aus einem oberen Gehäuseboden 5, einem zylindrischen Gehäusemittelteil 6 und einem unteren Gehäuseboden 7 besteht, welche Gehäuseteile durch Flanschverbindungen miteinander verbunden werden können, wird das Rohrbündel aus den Profilrohren 1 zweckmäßigerweise am unteren und am oberen Ende in emaillierte Flanschringe 8 bzw. 9 einemailliert. Der Innenumfang dieser Flanschringc 8,9 kann entsprechend dem Außenumfang des Rohrbündels in F i g. 2 ausgebildet werden, so daß beim Emailbrand ein Zusammenbacken der Flanschringe mit dem Rohrbündel wie bei den einzelnen Rohren erfolgt.

Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, kann der untere Ringflansch 8 einen so großen Außendurchmesser besitzen, daß er fest zwischen dem zylindrischen Gehäusemittelteil 6 und dem Gehäuseboden 7 geflanscht v/erden kann. Zum Zwecke des Ausgleichs von Wärmedehnungen wird an dem oberen Flanschring 9 mit einem kleineren Außendurchmesser ein elastisches Glied 10 vorgesehen, das zwischen die obere Flanschverbindung geflanscht wird oder mit dem Gehäuse verbunden wird. Das elastische Glied 10 kann beispielsweise aus Tantal oder Polytetrafluorethylen hergestellt sein

Ein derartiger emaillierter Wärmetauscher arbeitet to wie ein üblicher Rohrbündelwärmetauscher. Das eine Medium durchströmt die Rohre, während das andere außen um die Rohre herumgeführt wird, wie durch die Pfeile in F i g. 3 angedeutet ist. Wenn beide Medien chemisch aggressiv sind, sind die Profil; öhre 1 innen und außen emailliert. Das Gehäuse ist dann ebenfalls innen emailliert.

Wenn nur das eine Medium chemisch aggressiv ist. ist lediglich eine einseitige Emaillierung der Rohre erforderlich. Die Rohre können deshalb nur innen oder nur außen einailliert sein. In· Falle der Innenemailiierung müssen jedoch die einzelnen Rohre im Bereich der ausgeweiteten Rohrenden auch außen emialliert sein, um das Zusammenemaillieren zum Rohrbündel zu ermöglichen.

Im Gegensatz zu dem in den F i g. 1 —3 dargestellten Ausführungsbeispiel können die Rohre auch mit einer anderen Querschnittsform, z. B. mit einem rechteckigen Querschnitt, zu einem Rohrbündel zusammengefaßt werden.

- Bei Verwendung von Rohren mit Rechteckquerschnitt wird zweckmäßigerweise anstelle einer Anfweitung der Rohrenden zur Erzielung des Abstands für die Bildung der äußeren Strömungskanäle an den Rohrenden zwischen zwei Profilrohren 1 je ein Flacheisen 11 einemailliert wie bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 4 gezeigt ist Rechteckkanäle können auch dadurch hergestellt werden, daß zwischen beidseitig emaillierten Blechen 12 (F i g. 5) die gewünschten Strömungskanäle durch Einemaillieren von Flacheisen 11 ieweils an zwei gegenüberliegenden Blechenden hei^estellt werden, wobei die Anordnung der Flacheisen abwechselnd horizontal und vertikal erfolgt, so daß dementsprechend horizontale und vertikale Strömungskanäle entstehen.

Die in Fig.6 dargestellte Wärmetauschereinheit enthält ein Rohrbündel entsprechend dem Ausführungsbeispiel in F i g. 5. Das Gehäuse kann eine Ausführungsform wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig.3 aufweisen. An dem zylindrischen Gehäusemittelteil 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine öffnung 18 für Strömungsmedien vorgesehen. Im Gegensatz zu F i g. 3 ist jedoch der Umfang der Rohrenden nicht durch eine Emailschicht mit je einem Ringflansch verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig.6 sind an der Innenwand des zylindrischen Gehäusemittelteils 6 angeschweißte Tragflansche 15, 17 vorgesehen. Auf dem unteren Tragflansch 17 ist eine Dichtung 16 angeordnet, auf der das Rohrbündel derart aufliegt, daß Wärmedehnungen in seitlicher Richtung aufgenommen werden können. An dem oberen Tragflansch, zwischen desser innerer Umrandung und dem Außenumfang des Rohrbündels ein Abwand vorgesehen ist, ist ein elastisches Glied 10 über eine Dichtung 14 befestigt, das ebenfalls über eine Dichtung 13 mit dem Außenumfang des Rohrbündels an d^esscnpberem Ende verbunden ist. Wie bereits erwähnt wtntfe, kann das elastische Glied 10 aus Tantal oder Polytetrafluoräthylen hergestellt sein. Deshalb kann sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Rohrbündel gegenüber dem es umgebenden Gehäuse ausdehnen. Ferner kann das Rohrbündel nach Entfernung des oberen Gehäusebodens 5 ohne weiteres aus dem Gehäuse entfernt werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Rohrbündels für einen emaillierten Wärmetauscher aus einer Anzahl von an ihren Enden zu nähernden emaillierfähigen Profilrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (3) aller Profilrohre (1) zu vieleckigen Querschnittsformen aufgeweitet werden, daß zumindest die Außenflächen der erweiterten Rohrenden (3) mit Emailschlicker versehen werden, und daß die mit Emailschlicker versehenen Außenflächen der erweiterten Rohrenden aneinanderliegend zu einem Rohrbündel zusammengefaßt in einem Emaillierofen gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel vor dem Einsetzen in den Emaillierofen zumindest am einen Ende mit einem Ringflansch (8 bzw. 9) umgeben wird, und daß zwischen dem Innenumfang jer Ringflansche und dem Außejwmfang des Rohrbündels eine Emailschicht (4) ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ringflansche (8 bzw. 9) zwischen einem Gehäuseboden (5 bzw. 7) und einem zylindrischen Gehäusemittelteil (6) angeflanscht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden einer Anzahl von Profilrohren (1) mit rechteckförmigen Querschnitt im Bereich ihrer Außenflächen und einer Anzahl von Flacheisen (1 i) entlang gegenüberliegenden Seitenflächen mit Emailschlicker v./sehen werden, und daß dann die mit Fmailschlicker versehenen Außenflächen angrenzender Prcf'Tohre aneinanderliegend zu einem Rohrbündel zusammengefaßt in dem Emaillierofen gebrannt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Randstreifen einer Anzahl von rechteckförmigen Blechen (12) und einer Anzahl von Flacheisen (11) entlang gegenüberliegenden Seitenflächen mit Emailschlicker versehen werden, und daß die Bleche (12) und Flacheisen (11) zu einem Rohrbündel zusammengefaßt mit den mit Emailschlicker versehenen Flächen aneinanderliegend in dem Emaillierofen gebrannt werden.