DE2814828A1 - Gaskuehler mit innenberippten bleirohren - Google Patents

Description

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METALLGESELLSCHAFT Ff m., 3 „ 04.1978

Aktiengesellschaft _, MLK/OKU

Reuterweg 14 ^"

6000 Frankfurt/Main 1

Prov.Nr, 8190 LT

Gaskühler mit innenberippten Bleirohren

Die Erfindimg betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung insbesondere SOp-haltiger Gase, bestehend im wesentlichen aus einem außengekühlten Bündel parallel angeordneter, endsei tig in Rohrboden befestigter Bleirohre mit Innenlängsrippen, einem Gehäuse mit Zu- und Abführleitungen für ein Kühlmittel sowie diffusorartigen Anschlußkanälen für den Gasstrom, Bei der Auslegung derartiger Gaskühler sind verschiedene Grenzbedingungen zu beachten. Der Forderung nach möglichst großen Baueinheiten steht entgegen, daß die Kühler wegen des hohen Bleianteils sehr schwer sind und wirtschaftlich nur dann gefertigt, transportiert und montiert werden können, wenn hierzu die üblichen Hebe- und Transporteinrichtungen verwendet werden können und nicht erst teure Sondereinrichtungen bereitgestellt werden müssen. Daraus folgt, daß man bestrebt ist, die Bleirohre mit möglichst geringer Wanddicke auszuführen» Andererseits erlauben die Betriebsbedingungen und die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffs Blei nicht, bestimmte Wanddicken zu unterschreiten, wenn die geforderten und vom Hersteller zu gewährleistenden Lebensdauerwerte erreicht werden sollen« Schließlich ist es nur begrenzt möglich, die Festigkeitswerte des Werkstoffs legierungstechnisch zu verbessern, da gleichzeitig auf eine unverminderte Korrosxonsbeständigkeit geachtet werden muß.

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Als Kompromiß zwischen den genannten Anforderungen werden heute vorwiegend stranggepreßte Bleirohre mit einem Außendurchmesser von 70 mm und einer ¥anddicke von 6 mm verwendet, die entweder sechs vergleichsweise stabile Innenlängsrippen mit einer Höhe von 13 mm oder aber sechs dünne Rippen gleicher Höhe und dazwischen noch sechs kleinere Rippen mit einer Höhe von 7 nun aufweisen.

Ausgehend von der letztgenannten Rohrform wurden Versuche mit innenberippten Bleirohren durchgeführt, die einen auf 68 mm verminderten Außendurchmesser und eine auf 5 mm reduzierte Wanddicke hatten«, Die innere Querschnittsform und Größe wurde beibehalten« Die Änderung des Außendurchmessers entspricht einer Material- und Gewichtsersparnis von etwa 15 %. Diese Rohre wurden unter Betriebsbedingungen im Langzeitversuch getestet, wobei sich herausgestellt hat, daß sie den Anforderungen nicht genügen. Sie gingen innerhalb von ca. 3<>000 Betriebsstunden zunächst allmählich in eine Ovalform über und wurden danach in kurzer Zeit bis zum gegenseitigen Anliegen der Rippen vollständig zusammengedrückt. Es wurde vermutet und durch Messungen bestätigt, daß die Verformung der Rohre unter Betriebsbedingungen stets an den Stellen der Rohrwandung beginnt, die an der unteren Grenze der Wanddickentoleranz liegen. Offenbar lassen sich gewisse Exzentrizitäten des Innenwerkzeugs beim Strangpressen nicht vermeiden, so daß Abweichungen der Wanddicke von - 5 % durchaus üblich sind«.

Es leuchtet ohne weiteres ein, daß ein Gaskühler nicht mehr einwandfrei arbeiten kann, wenn der Gasdurchtrittsquerschnitt einzelner oder gar mehrerer Bleirohre durch Deformation stark vermindert ist. Die angestrebte Material- und Gewichtsersparnis läßt sich auf diese Weise also nicht erreichen«

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verbesserung der eingangs beschriebenen Gaskühler aufzuzeigen, wobei einerseits eine merkliche Gewichtsersparnis erreicht, andererseits aber die Funktionsfähigkeit des Gaskühlers während der vorgegebenen Lebensdauer nicht beeinträchtigt wird.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn die stranggepreßten Bleirohre senkrecht zu ihrer Längsachse eine partielle γ Nachverformung aufweisen.

Die Nachverformung kann zweckmäßigerweise darin bestehen, daß am Rohr von außen kalottenförmige Einbuchtungen angebracht sind. Nach einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens können am Rohr von außen auch ringförmig umlaufende Vertiefungen eingedrückt sein« Die gleichen Vorteile können auch erreicht werden, wenn die Bleirohre mittels Druck in einer formgebenden Einspannung von innen her partiell aufgeweitet sind.

Durch die erfindungsgemäße Nachverformung der stranggepreßten Bleirohre, vermögen diese bei gleicher Wanddicke einem vorgegebenen Druck ohne Deformation wesentlich langer oder bei gleioher Lebensdauer einem höheren Druck standzuhalten. Sind umgekehrt Lebensdauer und Außendruck vorgegeben, so können durch die erfindungsgemäße Nachverformung Material-und Gewichtseinsparungen durch verminderte Wanddicke in der Größenordnung von 15 % erreicht werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sowie der Ergebnisse von Vergl ei chs versuchen näher erläutert.

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Figur 1 zeigt einen Bleirohrabschnitt mit Kugeleindrücken.

Figur 2 zeigt einen Bleirohrabschnitt mit Einschnürungen.

Figur 3 zeigt im Diagramm die Ergebnisse von Zeitstandversuchen.

In Figur 1 ist ein Abschnitt eines Bleirohres 1 in Ansicht und Querschnitt dargestellt, bei dem die Nachverformung durch am Umfang um j 120° versetzt angeordnete Eindrücke mittels
Stahlkugeln durchgeführt wurde, bei der sich kalottenförmige Vertiefungen 2 ausbilden. Mit den Linien 3 ist die Grenze
der Umformbereiche gekennzeichnet.

Figur 2 zeigt in Ansicht und Querschnitt einen Bleirohrabschnitt 4, der durch ringförmige Einschnürungen 5 nachverformt wurde. Auf diese ¥eise erhält das Bleirohr im Längsschnitt gesehen eine Mehrzahl aufeinanderfolgender tonnenförmiger Bereiche 6.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den Figuren 1 und 2 die Innenlängsrippen der Bleirohre 1,4 nicht mitgezeichnet worden.

Figur 3 gibt die Ergebnisse von Zeitstandversuchen wieder, bei denen verschiedene Rohrproben in der Prüfapparatur mit einem äußeren Wasserdruck beaufschlagt wurden. Auf der
Abzisse ist die Standzeit in Stunden und auf der Ordinate
der angewendete Druck in Bar dargestellt. Die Proben wurden zunächst 750 Stunden einem äußeren Druck von 2,5 Bar unterworfen. Danach wurde der Druck in etwa gleichbleibenden Zeitabständen um jeweils 0,5 Bar erhöht, wobei das nicht nach-

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verformte Rohr bei einem Druck von 4 Bar nach 1150 Stunden bis zum gegenseitigen Aneinanderliegen der Innenrippen zusammengedrückt wurde.

Die Rohrprobe mit Kugeleindrücken gemäß Figur 1 kollabierte erst bei 4,5 Bar nach 1330 Stunden. Es ist also festzustellen, daß bereits mit einer leicht zu bewerkstelligenden Nachverformung eine deutliche Verbesserung der Standzeit bzw. Druckbelastungsmöglichkeit erreicht werden kann.

Eine wesentlich größere Steigerung konnte mit einer Nachverformung durch ringförmige Einschnürungen erzielt werden (Rohr Nr. 2)_c Hierbei wurde eine Standzeit von 1820 Stunden erreicht, wobei allerdings der Druck bereits auf 6 Bar gesteigert worden war. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß ohne Drucksteigerung mit einem Rohr mit Kugeleindrücken die Standzeit etwa verdoppelt werden kann, während mit einem Rohr gemäß Figur 2 die Standzeit auf den 8-bis 10-fachen Wert des nicht nachverformten Rohres gesteigert werden kann. Umgekehrt läßt sich aus dem Diagramm schließen, daß nachverformte Rohre bei zum Teil wesentlich höheren Drücken eingesetzt werden können, wenn nur bestimmte Standzeiten gefordert sind« Die eingangs geschilderten Probleme können also bei Anwendung der erfindungsgemäßen Nachumformung auf verhältnismäßig einfache Weise gelöst werden«,

Patentansprüche

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Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE

   j 1 .j Vorrichtung zur Kühlung insbesondere SCU-haltiger Gase, Vy "bestehend, im wesentlichen aus einem außengekühlten Bündel parallel angeordneter, endseitig in Rohrboden befestigter Bleirohre mit Innenlängsrippen, einem Gehäuse mit Zu- und Abführleitungen für ein Kühlmittel sowie diffusorartigen Anschlußkanälen für den Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die stranggepreßten Bleirohre senkrecht zu ihrer Längsachse eine partielle Nachverformung aufweisen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß an den stranggepreßten Bleirohren von außen kalottenförmige Einbuchtungen angebracht sind,,
3. 3β Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die stranggepreßten Bleirohre von außen ringförmig umlaufende Vertiefungen eingedrückt sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stranggepreßten Bleirohre mittels Druck in einer formgebenden Einspannung von innen her partiell aufgeweitet sind.

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