DE2846549A1

DE2846549A1 - Waermeaustauscher mit rohrschlangen, die zwischen zwei tragwaenden angeordnet sind

Info

Publication number: DE2846549A1
Application number: DE19782846549
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Berkestad
Original assignee: Stal Laval Apparat AB
Current assignee: Stal Laval Apparat AB
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1979-05-17
Also published as: GB2009915B; GB2009915A; US4230177A; SE423151B; JPS54113563A; FR2409478A1; SE7712754L

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit Rohrschlangen, die zwischen zwei Tragwänden angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei derartigen Wärmeaustauschern ist es bekannt, eine Tragwand zu verwenden, die aus zwei Tragblechen besteht, welche mit mehreren Bohrungen versehen sind, durch welche die die Rohrschlangen bildenden Rohre hindurchgezogen werden. Für die Montage müssen die Rohrschlangen hierbei so geteilt sein, daß sie durch die Bohrungen in den Blechen hindurchgezogen werden können. Anschließend müssen sie dann, beispielsweise durch Schweißen, zusammengefügt werden. Dieses Schweißen ist ein aufwendiger Arbeitsvorgang. Er erfordert außerdem eine genaue und kostspielige Kontrolle, um sicherzustellen,

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daß die unter anderem durch den Druck der Arbeitsmedien stark belasteten Rohre den Anforderungen an ihre Haltbarkeit usw. gewachsen sind.

Eine andere bekannte Traganordnung für derartige Wärmeaustauscher besteht aus mehreren, an ihren oberen Enden befestigten Stangen, die an ihren unteren Enden mit Aufhängevorrichtungen für die Rohrschlangen versehen sind. Diese Aufhängevorrichtungen können so ausgebildet sein, daß zusammenhängende Rohrschlangen montiert werden können. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht jedoch darin, daß bei vertikaler Richtung des äußeren Arbeitsmediums die Aufhängevorrichtungen und Sammelbehälter im Strom des Arbeitsmediums liegen und diesen behindern. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß bei einer von oben nach unten gerichteten Strömung eines Arbeitsmediums, welches beispielsweise aus sehr heißem Gas besteht, die Aufhängevorrichtung dieselbe hohe Temperatur annimmt wie das Gas, so daß aus Haltbarkeitsgründen in vielen Fällen eine Kühlung, beispielsweise mit Wasser, erforderlich ist, wodurch die Aufhängung und damit die gesamte Konstruktion sehr kompliziert und kostspielig wird. Die Wärmeaustauscher dienen dazu, durch die Rohrschlangen fließendes Wasser mittels eines heißen Gases zu erhitzen und zu verdampfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art zu entwickeln, der von den oben be-

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im/

schriebenen Nachteilen der bekannten Wärmeaustauscher im wesentlichen befreit ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wärmeaustauscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Bei dem Wärmeaustauscher nach der Erfindung lassen sich leicht Segmente austauschen, die fehlerhaft sind, beispielsweise infolge undichter Rohre. Hierbei sind keine Schweißarbeiten oder dergleichen an Ort und Stelle erforderlich, sondern man kann einfach ein defektes Segment entfernen und durch ein intaktes ersetzen, oder man.kann das defekte Segment an einem für eine Reparatur besser geeigneten Ort reparieren. Am zweckmäßigsten ist ein Austauschsystem, durch welches betriebsunterbrechende Reparaturen schnell ausgeführt werden können. Normalerweise tauscht man ganze Segmente aus, Durch bestimmte Ausbildung der Aussparungen in den Tragwandteilen kann jedoch auch erreicht werden, daß nur Teile von Segmenten ausgetauscht werden können. Beispielsweise kann man einen Tragwandteil mit zusammenhängenden Rohren aus dem gegenüberstehenden Tragwandteil herausziehen. Wenn es sich bei den Tragwandteilen außer-

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dem um beispielsweise L-Profile handelt und die Rohrschlangen aus glatten Rohren bestehen, so ist es möglich, eine einzelne Schlange zu demontieren, ohne daß irgendein Tragwandteil gelöst zu werden braucht.

Anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung mit einer großen Anzahl von Tragwandteilen in den einzelnen Tragwänden.

Fig. 2 eine Einzelabbildung der Rohrverlegung in einem Segment des Wärmeaustauschers,

Fig. 3a bis 3d alternative Ausführungsbeispiele von Profilen für die Tragwandteilträger für die Rohrbefestigung.

Fig. 1 zeigt einen Wärmeaustauscher, der in Richtung des Pfeiles A vertikal nach unten von einem gasförmigen Arbeitsmedium durchströmt wird. Im Wärmeaustauscher sind hin- und herverlaufende Rohrschlangen 1 angeordnet, die aus mehreren horizontalen Rohrstücken bestehen, die durch Rohrbögen an den Tragwänden miteinander verbunden sind. Die Rohrschlangen 1 sind an Sammelbehälter 2

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angeschlossen. Die Rohrschlangen können aus mehreren parallelen Abschnitten bestehen. Sie können aber auch über den gesamten Wärmeaustauscher oder über Teile des Wärmeaustauschers in Reihe geschaltet sein. Die Rohrschlangen sind in Tragwänden 3 befestigt, welche aus mehreren nebeneinander angeordneten Tragwandteilen bestehen, die lösbar miteinander verbunden sind, und zwar in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines Rahmens 4. Die Tragwandteile haben Aussparungen 5 für die Rohrschlangen 1. Die Tragwände 3 sind somit aus mehreren Tragwandteilen 6, 7, 8 usw. bzw. 9, 10, 11 usw. zusammengesetzt. Die Tragwandteile beider Tragwände 3 stehen sich gegenüber, und zwar zweckmaßigerweise paarweise, wie z.B. die Paare 9-6, 10-7» 11-8 usw. Zwei gegenüberliegende Tragwandteile, beispielsweise die Tragwandteile 6 und 9» tragen eine Anzahl Rohre der Rohrschlangen. Diese Anzahl wird hier als Rohrgruppe bezeichnet. Sie besteht aus mehreren horizontalen Rohren 12, 13 usw., die durch Rohrbögen 14, 15 usw. miteinander verbunden sind.

Die Tragwandteile bestehen aus U-, L-, I- oder Kasten-Trägern oder aus Trägern mit einem anderen Querschnittsprofil. Die Träger sind mit Aussparungen für die Rohrgruppen versehen, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Zusammen bildet das Tragwandteilpaar 9, mit seiner Rohrgruppe ein Segment, das mittels der Anschlußrohre 14a, 15a an die Sammelbehälter 2 angeschlossen ist. Fig. 2 zeigt ein Teil eines Segmentes mit Aussparungen 16, 17 usw. auf der linken Seite und Aussparungen 18, 19 usw.auf der rechten Seite. Wie

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aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Aussparungen auf der linken Seite so angeordnet, daß zwischen den geraden Rohrabschnitten 12, 13 ein Wandstück des Tragwandteiles 9 angebracht ist, während die Rohre auf der gegenüberliegenden Seite, am Tragwandteil 6, ähnlich angeordnet sind, jedoch mit dem Unterschied, daß die Rohre aus dem Tragwandteil 6 herausgezogen werden können, da die Rohrbogen hier nicht durch irgendwelche Wandteile des Tragwandteiles blockiert werden. Dies bedeutet, daß man den Tragwandteil 6 von der Rohrgruppe 12, 13 usw. abziehen kann.

Die Tragwand ist also aus mehreren Tragwandteilen 6-11 zusammengesetzt, die mit Aussparungen 16, 17» 18, 5 für die Anbringung der Rohrschlangen 1 versehen sind. Indem man Schicht auf Schicht Segmente aus Rohrschlangen und Tragwandteilen aufbaut, entsteht eine komplette Einheit, um die zum Zusammenhalten der Tragwandteile 6-11 ein Rahmen 4 angebracht wird. Danach oder schrittweise während des Aufbaus können die einzelnen Rohrgruppen an die Sammelbehälter angeschlossen werden. Dieser Anschluß kann durch Parallelschaltung aller Segmente (Rohrgruppen) durch Reihenschaltung aller Segmente oder durch eine Mischung von Reihen- und Parallelschaltung der Segmente erfolgen.

Die Tragwandteile 6-11 können in vielen verschiedenen Arten aufgebaut sein, ohne vom eigentlichen Erfindungsgedanken abzuweichen. Wie bereits ausgeführt, müssen die Tragwandteile nicht notwendigerweise als U-Profile ausgebildet sein, wie dies in den Figuren ge-

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zeigt ist, sondern es können auch L-, I- oder Kasten-Träger oder Träger mit anderen Querschnittsprofilen verwendet werden. Wichtig ist, daß die Trägerprofile so "beschaffen sind, daß sie in ihrer seitlichen Aneinanderreihung eine geschlossene Wand bilden. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden die Aussparungen an den Rändern zwischen den einzelnen Tragwandteilen angebracht, doch kann man die Aussparungen auch, wie links in der Figur, als Schlitze längs der Innenfläche des Tragwandteiles 9 ausbilden. Alternative Beispiele für die Verwendung von U- und L-Profilen sind in den Figuren 3a-3d gezeigt. Das Ziel ist natürlich, die einzelnen Rohrteile der Rohrgruppe im Segment anzubringen. Die Rohrschlangen können auch ganz durch die Tragwandteile hindurchgehen, und es ist auch möglich, daß die Anbringung der Rohrschlangen nicht mit Hilfe von Aussparungen sondern auf andere Weise in den Tragwandteilen 6-11 (nicht gezeigt) geschieht. Die zusammenhaltende Funktion des Rahmens 4 kann beispielsweise auch durch Zugstangen in einer geeigneten, nicht dargestellten Weise ausgeführt werden oder durch zweckmäßige Ausführung des Gaskanals (nicht dargestellt) erreicht werden. In Fällen, in denen das Arbeitsmedium von oben nach unten strömt und beispielsweise aus einem Gas besteht, das so heiß ist, daß es auf das Material der Tragwand schädlich einwirkt, wirkt es sich auch als Vorteil aus, daß die Belastung aufgrund des Gewichtes der Rohrteile ganz oben, wo das Arbeitsmedium am heißesten ist, am geringsten ist, während die Belastung ganz unten, wo das Arbeitsmedium infolge der Abkühlung an den Rohrschlangen weniger heiß ist, am größten ist. Dies ist ein weiterer hinzukommender Vor-

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teil. Außerdem ist zu beachten, daß jede beliebige Rohrschlange unabhängig von den anderen ausgetauscht werden kann, z.B. bei einer festgestellten Undichtigkeit nach einer gewissen Betriebszeit. Die Aussparungen in den Tragwandteilen 9 können mit den Aussparungen in den Tragwandteilen 6 identisch sein (siehe Fig. 2).

Zum Zwecke des Austausches eines Segmentes, in dem beispielsweise ein Rohr undicht ist, wird so vorgegangen, daß zuerst die Anschlußrohre zu den Sammelbehältern 14, 15 abgeschnitten werden. Dann werden die die Tragwandteile zusammenhaltenden Rahmen 4 oder sonstigen Organe gelöst oder aufgeschnitten. Danach kann man ein ganzes Segment, beispielsweise nach rechts in der Figur, herausziehen. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist es natürlich auch möglich, daß nur ein Tragwandteil mit zusammenhängendem Rohrpaket herausgezogen wird, während das gegenüberstehende Tragwandteil an seiner ursprünglichen Stelle verbleibt. Dies setzt jedoch schlitzförmige Aussparungen in dem in der Wand verbleibenden Tragwandteil voraus.

Die Anordnung nach Fig. 1 kann ein Modul in einem größeren Wärmeaustauscher sein, und eine Anzahl von solchen Moduln kann zusammen den Wärmeaustauscher bilden. Die Rohrteile zwischen de Tragwandteilen sind normalerweise gerade und werden durch Rohrbögen 14, zusammengefügt, die in den Tragwandteilen 6-11 angeordnet sind.

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Die vorstehend beschriebenen Anordnungen können im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1.]Wärmeaustauscher mit Rohrschlangen, die zwischen zwei Tragwänden angeordnet sind und in wärmeaustauschendem Kontakt mit einem äußeren,strömenden gasförmigen Arbeitsmedium treten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tragwand aus mehreren nebeneinander angeordneten, lösbar zusammengehaltenen Tragwandteilen (6-8 bzw. 9-11)besteht, daß die Rohrschlangen (12-13) aus mehreren Rohrgruppen bestehen, daß jede Rohrgruppe zwischen zwei einander gegenüberstehenden Tragwandteilen (6, 9» 7,10; 8,11) montiert ist, von diesen getragen wird und zusammen mit diesen ein Segment bildet, daß die nach außen gerichteten Teile aller Tragwandteile zusammen eine zusammenhängende Tragwand bilden und daß nach dem Abschneiden und Lösen von Anschlüssen (14a, 15a) an Sammelbehältern (2) und nach dem Lösen der die Tragwandteile zusammenhalten«

' den Organe (4) ein oder mehrere Segmente oder Teile von Segmenten aus dem Wärmeaustauscher entnommen oder ausgetauscht werden können.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwandteile aus U-, L-, I- oder kastenförmigen Trägern oder Trägern mit einem sonstigen Querschnittsprofil bestehen, welche Träger mit Aussparungen (5) für die Anbringung der Rohrgruppen versehen sind, und daß die Rohrgruppen vorzugsweise aus geraden von Tragwandteil zu Tragwandteil verlaufenden Rohrteilen (12, 13) sowie aus diese geraden Rohrteile verbindenden Rohrbögen (14, 15) bestehen.

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3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Tragwand gehörenden Tragwandteile von Rahmen (4) zusammengehalten werden.

4. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrgruppen in jedem Segment an zwei Sammelbehälter (2) angeschlossen sind, wobei die Rohrgruppen aller Segmente parallel- oder in Reihe geschaltete Teile der Rohrschlangen des Wärmeaustauschers bilden.

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