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Titel der Erfindung
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Rohrbündelwärmeübertrager Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung
benffÜ einem Rohrbündelwärmeübertrager für den Wasser- bzw. Ölkreislauf von Schiffdieselmotoren
oder anderen aggregaten, bei dem aggressive Medien, z.B.
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Seewaser als Kühlmittel Verwendung finden.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Wärmeübertrager,
bei denen aggresive Medien, z.B. Seewasser, als Kühlmittel Verwendung finden, sind
meist als ein- oder mehrflut;ige Rohrbündelwärmeübertrager mit ausziehbarem Rohrbündel
ausgeführt. Dabei strömt das aggressive Itledium als Kühlmittel durch die Bündelrohre.
Infolge der Aggressivität des Kühlmediums sind derartige Wärmeübertrager einem hohen
Verschleiß durch Korrosion bzw. Erosion ausgesetzt, so daB dadurch trotz des Einsatzes
hochwertiger Materialien vorzeitig ein Funktionsversagen des gesamten apparates
erfolgt und seine Lebensdauer deshalb nur sehr begrenzt ist.
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Als Schutz gegen die Korrosion und Erosion werden die Dekkel des Wärmeübertragers
mit beständigen Matrialien beschichtet. Ein Schutz der Rohrböden und Bündelrohre
gegen horrosion bzw. Erosion durch eine entsprechende widerstandsfahige Beschichtung
ist nicht möglich.
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Beim Betrieb derartiger Wärmeübertrager mit aggressiven Medien hat
es sich gezeigt, daß die Schäden durch Korrosion
bzw. Erosion fast
ausschließlich nur an dem dem eintretenden aggressiven Medium ausgesetzten Rohrboden
und einem exlg begrenzten Bereich der Strömungseinlaufstrecke in den Bündelrohren
auftreten. Diese Schäden führen dann zu einem Punktionsversagen des gesamten iipparates,
obwohl nur ein eng begrenzter Bereich des Wärmeübertragers beschädigt ist, während
alle übrigen Bauteile noch voll funktionsfähig sind.
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Die Mindestfolge davon ist, daß das nur einlaufseitig stark verscillissene
Rohrbündel wegen Unbrauchbarkeit ausgetauscht werden muß. Der dadurch auftretende
Schaden ist, gemessen am Gesamtwert dew Wärmeübertragers erheblich. Hinzu kommen
weiterhin noch Ausfalls- und Stillstandszeiten für Denontage des alten und Montage
des neuen Rohrbündels.
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Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer
von Rohrbündelswärmeübertragern, bei denen aggresive Medien als Kühlmittel Verwendung
finden, dadurch wesentlich zu erhöhen, daß die korrosiv bzw. erosiv hoch beaxlspruchten,
aber räumlich eng begrenzten Weile des apparates so auszuführen sind, daß sie sich
nicht während der gesamten Betriebszeit in dem Bereich befinden, in dem durch das
aggressive Kühlmedium die stärksten Korrosions- bzw. Erosionserscheinungen auftreten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch eine
weitgehende Vereinheitlichung von Bauteilen eine vereinfachte und verbesserte Montage
und Lagerhaltung erfolgen kann.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die technische
Aufgabe zugrunde, einen Rohrbündelwärmeübertrager gestaltungsmäßig so auszuführen,
daß der durch das aggressive Kühlmedium hervorgerufene korrosive bzw. erosive Verschleiß
im zeitlichen Verlauf der gesamten Betriebsdauer des Apparates bei allen mit dem
Kühlmedium in Verbindung stehenden Teilen nahezu gleichmäßig auftritt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelötet, daß die Anschlüsse,
die Öffnungen und die Befestigungen des Rohrbündelwärmeübertragers, gebildet aus
einem ein Rohrbündel enthaltenden Mantel mit sich seitlich daran anschließenden
Kammern bildenden Zwischenzargen und Deckeln nach Lage und Ausführung auf der Einlauf-
und Auslaufseite spiegelbildlich zur Normalebene der Längsachsenmitte ausgeführt
sind.
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Besondere Ausgestaltungen des Rohrbündelwärmeübertragers sehen vor,
daß sich die spiegelbildliche Ausführung der Einlauf- und Auslaufseite zur Normalebene
der Längsachsenmitte nur aufden Mantel und die sich eeitlich anschließenden, durch
die Zwischenzargen gebildeten Räume bzw. lediglich auf den das Rohrbündel enthaltenden
Mantel erstreckt.
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Dabei kann im einlauiseitigen Deckel ein an sich bekannter Strömungsleitkörper
angeordnet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Abstand zwischen dem Rohranschluß am Deckel und der quer zur Längsachsenmitte
angeordneten Ebene eines Rohranschlusses und einer verschließbaren Öffnung im Mantel
sowie der Abstand zwischen dem Rohranschluß im Deckel und der quer zur Längsachsenmitte
angeordneten Ebene von verschließbaren Öffnungen, der Zwischenzarge auf der Einlauf-
und Auslaufseite spiegelbildlich zur Normalebene der Längsachsenmitte ausgeführt
sind.
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Die erfindungsgemäße Ausführung eines Rohrbündelwärmeübertragers bringt
eine spiegelbildliche Anordnung aller Anschlüsse und Öffnungen und der Spannbandbefestigungen
der Einlauf-und Auslaufseite. Die bei der Kühlung mit einem aggressiven Medium auftretende
Korrosion bzw. Erosion beschränkt sich fast nur auf den einlaufseitigen Rohrboden
und eine kurze Strömungseinlaufstrecke in den BUndelrohren. Wenn nun nach einer
bestimmten Betriebszeit infolge Korrosion bzw. Erosion ein Austauschen, mindestens
des Rohrbündeis mit den beiden Rohrböden, erforderlich wäre, so kann bei dem erfindungsgemäßen
Rohrbündelwärmeübertrager dieser lediglich in seiner Strdmungsrichtung umgekehrt
werden, doh. durch Drehen des
Wärmetauschers im Gesamtsystem werden
die Einlauf- und die Auslaufseite vertauscht. Dadurch wird nun der bisher auf der
Auslaufseite befindliche rohrboden der Strömung des Kühlmitteleinlaufes ausgesetzt
und die enge Zone, in der korrosion bzw. Erosion verstärkt auftritt, befindet sich
nun im Bereich dieses Rohrbodens, Hierdurch ist es nun mölich, den gleichen Apparat,
der nach bisheriger Xusfihrung wegen des korrosiven bzw. erosiven Verschleifes ausgetauscht
werden mußte, noch einmal zur fast der gleichen Lebensdauer zu betreiben. Durch
die spiegelbildliche Atissührung der i6inlauf- und der Auslaufseite ist es also
möglich, eine fast doppelt so hohe Lebensdauer für einen Rohrbündelwärmeaustauscher
zu erreichen.
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In Gleicher Weise kann naturlich auch verfahren werden, wenn sich
das Vertauschen der Einlauf- und Auslaufseite nur auf den Mantel des Wärmeaustauschers
zusammen mit dem Rohrbündel und den sich beiderseits anschließenden Kammern bzw.
lediglich allein auf den Mantel mit dem Rohrbündel oder das Rohrbündel im Mantel
bezieht. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft für den Wechsel der Einlauf-
und Auslaufseite erwiesen, daß ein bestiunter gleicher Abstand zwischen dem Rohranschiuß
am Deckel und einer quer zur Längsachsenmitte angeordneten Ebene besteht, auf der
einer der Rohranschlüsse für das zu kühlende Medium bzw. eine verschließbare Öffnung
im Mantel auf der Einlauf- bzw. Auslaufseite angeordnet sind.
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Gleichermaßen vorteilhaft ist ein anderer, aber ebenfalls gleicher
Abstand zwischen dem Rohranschluß am Deckel und einer anderen quer zur Längsachsenmitte
angeordneten Ebene auf der verschließbare Öffnungen der Zwischenzarge angeordnet
sind.
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Aus führungsb e isiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch
einen erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertrager.
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Der Raum um die Bündelrohre 1 wird nach außen durch den iVlantel 2,
zur einlaufseitig gelesenen Verteilerkammer 5 durch den Rohrboden 3 und zur auslaufseitig
gelegenen Sammelkammern 6 durch den Rohrboden 4 begrenzt. Die Bündelrohre 1 zusammen
mit den an ihren Enden angeordnete Rohrböden 3 und 4 bilden das ausziehbare Rohrbündel
des Wärmeübertragers. Der Mantel 2 ist zusammen mit dem ausziehbaren Itohrbündel
in Sattellagern 7 gelagert und mit Spannbändern 8 befestigt.
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Die Verteilerkammer 3 wird durch den Rohrboden 3, eine Zwischenzarge
9 und den einlaufseitigen Deckel 10 gebildet.
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In entsprechender reise wird die Sammelkammer 6 durch den Rohrboden
4, eine Zwischenzarge 9 und den auslaufseitigen Deckel 11 gebildet. An den Deckeln
10 und 11 befinden sich die Rohranschöüsse 12 i-ür das aggressive Lledium, Im einlaufseitigen
Deckel 10 kann zur besseren Mediumsverteilung ein an sich bekannter Strömungsleitkörper
13 angeordnet sein, Im mantel 2 sind Rohranschlüsse 14 vorgesehen, die der Zu-und
Abführung des um die Bündelrohre 1 strömende Mediums dienen. In der bleichen ebene,
quer zur Längsachsenmitte, wie die Rohranschlüsse 14 sind im Mantel 2 verschließbare
Öffnungen 15 angeordnet, die zur Entlüftung des um die Bündelrohre 1 befindlichen
Raumes vorgesehen sind. Diese Ebene hat einen abstand ii 1 zum Rohranschluß 12.
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Zur Entlüftung und Entleerung der Verteilerkammer 5 bzw, dr Sammelkammer
6 sind in den Zwischenzargen 9, jeweils in einer Ebene quer zur Längsachsenmitte
des Wärmeübertragers, verschließbare Offnungen 16 angeordnet. L 2 ist der Abstand
dieser Ebene vom Rohranschluß 12.
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Der Rohrbündelwärmeübertragers weist zwei voneinander getrennte Druckräume
auf, wobei der eine aus dem Rohrinnere der Bündelrohre 1, der Verteilerkammer 3
und der Sammelkammer 6 und der andere aus den Raum um die Bündelrohre 1 im Bereich
des mantels 2 besteht. Dvr Mantel 2 mit dem darin befindlichen Rohrbündel 1 einschließlich
seiner Befestigung im Sattellager 7 und alle Rohrleitungsanschlüsse des Wärmeübertragers
sind so
ausgeführt, daß eine seitenverkehrte Verwendung bezogen
auf die Strömungsrichtung des aggressiven Mediums möglich ist.
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Zeigen sich nach einer bestimmten Betriebszeit an dem Rohrbündelwärmeübertrager,
bei dem das aggressive Medium durch die BUndelrohre 1 geführt wird, stärkere Korrosions-
bzw.
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Erosionserscheinungen an dem Rohrboden 3 auf der Mediumeintrittsseite
und an den Strömungseinläufen der Bündelrohre 1, wobei jedoch die Funktionstüchtigkeit
des Apparates noch gewährleistet ist, so ist eine Umkehr - des gesamten Rohrbündelwärmeübetragers
zwischen den beiden Rohranschlüssen 12, oder - des Mantels 2 mit dem Rohrbündel
und den anschliessenden Zwischensargen 9, oder - des Mantels 2 einschließlich des
Rohrbündels, oder - des Rohrbündels im Mantel 2, bezogen auf die Strömungsrichtung
des aggressiven Mediums vorzunehmen.
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Durch diese Umkehr sind die durch die Korrosion bzw. Erosion bereite
angegriffenen, jedoch noch voll funktionstUchtigen Teile bzw. Zonen von der Einlauf-
auf die Auslaufseite des Apparates verlagert worden und umgekehrt. Die bisher noch
unversehrten Teile bzw. Zonen befinden sich nunmehr auf der Seite der Strömungseinlaufstrecke;
es sind also dadurch wiederum die erhaltungsmäßig vollwertigen Teile des Apparates
der höheren Beanspruchung ausgesetzt.
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Wenn im einlaufseitigen Deckel 10 ein Strömungsleitkörper 13 angeordnet
ist, muß natürlich bei der Umkehr darauf geachtet werden, daß dieser Strömungsleitkörper
auch hinterher einlaufseitig angeordnet bleibt0 Durch diese Maßnahme des Umkehrens
des Rohrbündelwärmeübertragers oder wesentlicher Funktionseinheiten desselben in
bezug auf die Strömungsrichtung des aggressiven Mediums ist, bedingt durch die erfindungagemäße
spiegelbildliche AusfUhrung aller Befestigungen, Anschlüsse und Öffnungen auf der
Einlauf- und Auslaufseite, die Voraussetzung geschaffen worden, den gleichen Apparat
mit einer nahezu doppelten Lebensdauer zu betreiben.