DE2920577A1

DE2920577A1 - Verfahren zum einbau von waermerohren, waermerohr dafuer und aus solchen waermerohren aufgebauter waermetauscher

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Publication number: DE2920577A1
Application number: DE19792920577
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Waldmann
Original assignee: GIFA PLANUNGSGESELLSCHAFT fur
Current assignee: GIFA PLANUNGSGESELLSCHAFT fur
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE2920577C2

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING.

WOLFGANG MELZER

PATENTANWALT W. MELZER. BAKENMOHLWEC SI. D-Bl SO WEILHEIM I.OB

BARENMOHLWEC 31 D-6120 WEILHEIM I.OB TELEFON O8 Bl/75 48

BETRIFFT

IHR ZCHN. YOUR REF. VOTRE REF.

MEIN ZCHN.

MYREF. GG 185 PH MA REF.

GIPA

Planungsgesellschaft für Industrie- und Forschungsanlagen mbH
Wörthstrasse 14 8000 München 80

Verfahren zum Einbau von Wärmerohren, Wärmerohr dafür und aus solchen Wärmerohren aufgebauter Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum druckfesten und flui_jddichten Einbau von Wärmerohren in eine zweiWärmetauschfluide trennende Schottwand, ein zum Einbau in eine Schottwand geeignetes Wärmerohr mit einem beidseitig geschlossenen, durchgehenden Rohr sowie einen" Wärmetauscher mit einer Schottwand, in die mindestens ein Wärmerohr eingebaut ist.

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Wärmetauscher/ mit denen ein Austausch von Wärmeenergie zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Fluiden möglich ist, sind in großer Vielfalt bekannt. Bei Regenerativwärmetauschern werden abwechselnd die am Wärmeaustausch beteiligten Fluide über Wärmespeichermassen geführt. Wenn auch Wärmetauschfluide unterschiedlichen Druckpegels durch solche Wärmetauscher geführt werden können, so sind doch die Abdichtprobleme erheblich, weshalb dann, wenn kein Kontakt zwischen den Wärmefluiden zulässig ist, solche Wärmetauscher nicht verwendbar sind, ganz abgesehen davon, daß nur ein intermittierender Betrieb möglich ist. Deshalb werden in den meisten Fällen sogenannte recuperative Wärmetauscher verwendet, bei denen an eine die Wärmetauschfluide trennende Schottwand von dem einen Fluid Wärme abgegeben und von dem anderen Fluid aufgenommen wird, oder umgekehrt. Bei solchen Wärmetauschern kann der Wärmetausch unmittelbar über Austauschflächen wie beispielsweise über Platten, über Schlangenrohr-Systeme, über Rippenrohr-Systeme oder Rohrbündel-Systeme erfolgen. Ein, auch teilweiser Stoffaustausch wie beispielsweise die übertragung von Feuchte oder von Schmutzjvon einem Fluid zum anderen ist verhindert. Solche Wärmetauscher sind für die verschiedensten Zwecke auf dem Markt erhältlich. Sie sind auch grundsätzlich für Fluide unterschiedlicher Druckpegel geeignet, wobei dann die die Fluide trennende Schottwand entsprechend druckfest ausgebildet sein muß. Weiter können Wärmetauscher verwendet werden, bei denen ein Zwischenmedium verwendet wird, d.h., bei dem das eine Fluid an das Zwischenmedium Wärme oder Kälte abgibt und wobei das Zwischenmedium die aufgenommene Wärme bzw. Kälte an das andere Fluid abgibt. Derartige Systeme werden insbesondere in Kühlanlagen wie Kühlschränken oder dergl. verwendet. Auch bei diesem Wärmetauscher können die Wärmetauschfluide unterschiedlichen Druckpegel besitzen. Aufgrund der konstruktiven

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Gestaltung ist jedoch der Wirkungsgrad des Wärmetausches ziemlich gering und nimmt mit zunehmendem Druckunterschied die Wärmetauschfluide ab, da die verwendeten Werkstoffe hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Um nun bei solchen Wärmetauschern einen relativ hohen Wirkungsgrad erreichen zu können, muß die Wärmetauschfläche zwischen den Fluiden stark erhöht werden, weshalb diese Wärmetauscher sehr große Abmessungen besitzen.

In jüngster Zeit sind Wärmetauscher bekannt geworden, die das Wärmerohr-Prinzip ausnutzen.Das Wärmerohr ist im wesentlichen senkrecht zur Schottwand, diese durchsetzend eingebaut. An einem Ende des Wärmerohres befindet sich eine Verdampfungszone, der von dem entsprechenden Wärmetauschfluid Wärme zugeführt wird. Ein in dem Wärmerohr abgeschlossener Wärmeträger wird durch die Wärmezufuhr verdampft und strömt durch das Wärmerohr an das andere Ende und damit auf die andere Seite der Schottwand. Dort bildet das Wärmerohr eine sogenannte Kondensationszone,in der der Wärmeträger bei tieferer Temperatur kondensiert und die Verdampfungs energie nach außen abgibt. Das gebildete Kondensat gelangt anschirrend entweder durch Schwerkraft oder durch die Wirkung von Kapillarkräften in die Verdampfungszone z"rück. Um eine vorzeitige Wärmeabgabe zu vermeiden, ist das Wärmerohr im allgemeinen zwischen der Verdampfungszone und der Kondensationszone mit einer Wärmeisolation umhüllt . Das Wärmerohr arbeitet also grundsätzlich in einem geschlossenen.Kreislauf und zwar so lange ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Wärmetauschfluiden beiderseits der Schottwand herrscht.

Trotz der offensichtlichen Vorteile eines Wärmerohre aufweisenden Wärmetauschers werden diese nur in geringem Umfang verwendet und zwar nur beim Wärmetausch zwischen Wärmetauschfluiden mit keinem oder nur sehr geringem Druckunterschied,

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wegen der bei Wärmerohren grundsätzlich erforderlichen geringen Wandstärke des Rohres und des in ihm im allgemeinen herrschenden UnLerdrucks. Darüber hinaus können im allgemeinen Wärmerohre auch beim Wärmetausch zwischen mit einander unverträglichen Fluiden nicht verwendet werden. Die Ursache liegt darin, daß es bisher nicht möglich ist, eine absolute fluiddichte und druckfeste Abdichtung beim Einbau des Wärmerohres in eine Schottwand zu erreichen. Deshalb wurden Wärmerohre nur dann verwendet, wenn geringe Leckströme zulässig waren. Bei Wärmetauschern mit unterschiedlichen Wärmetauschfluiden, wie z.B. Wasser und Luft, sind aus verständlichen Gründen derartige Leckströme nicht zulässig, da sie nicht nur den Wärmetausch selbst stören würden, sondern auch^eschädigungen von nach- oder vorgeschalteten Aggregaten wie Pumpen, Kompressoren oder dergl. führen können. Bei nur geringer Druckdifferenz zwischen den Wärmetauschfluiden ist eine Vielzahl üblicher statischer Dichtungen zur Abdichtung an der Schottwand geeignet. Bei großen Druckdifferenzen zwischen den Wärmetauschfluiden sind solche Dichtungen jedoch ungeeignet, da die notwendige Anpreßkraft der Dichtflächen mit dem Druck bzw. dem Differenzdruck zunimmt und die Wärmerohre einer wegen ihrer Dünnwandigkeit zu hohen örtlichen Druckbelastung ausgesetzt wären, wodurch die Wärmerohre beschädigt oder zerstört würden.

Dieser Nachteil ist insbesondere bei besonderen Anwendungsfällen, bei denen Wärmerohre aus Werkstoffen geringer Festigkeit Kupfer oder AlUmInIUm₇ zu verwenden sind. Schließlich sollen die notwendige Dichtung erreichende Einbaumaßnahmen möglichst geringe Abmessungen besitzen, um den auf die Baumaße bezogenen Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu erhöhen.

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Man könnte nun versuchen dieses Problem dadurch zu überwinden, daß etwa im Bereich der Einbaustelle des Wärmerohres an diesem ein Flansch angeschweißt wird. Die Dünnwandigkeit des Rohres läßt jedoch diesen Versuch scheitern. Das Anbringen eines solchen Flansches bereits· bei der Herstellung des für das spätere Wärmerohr verwendeten Rohres führt zu einem erheblichen Fertigungsaufwand, weshalb mittels derartiger Wärmerohre ausgebildete Wärmetauscher trotz der möglichen geringeren Abmessungen nicht konkurrenzfähig sind. Abgesehen davon ist es bei einer derartigen Ausbildung schwierig, eine geeignete Wärmeisolierung an der Einbaustelle zu erreichen, abgesehen davon, daß an der Anbringungsstelle der Flansche der bezüglich der Festigkeit und damitjbezüglich der möglichen Druckbelastung empfindlichste Abschnitt ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einbau eines Wärmerohres in eine Schottwand, ein dazu geeignetes Wärmerohr und einen aus solchen Wärmerohren gebildeten Wärmetauscher anzugeben,die für Wärmetauschfluide hoher Druckdifferenz geeignet sind.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum druckfesten und fluiddichten Einbau von Wärmerohren in eine zwei Wärmetauschfluide trennende Schottwand dadurch gelöst, daß eine Buchse mit Spiel über das Wärmerohr bis in Höhe des Einbauorts geschoben wird, daß das Wärmerohr nach Art des Kaltschweißens mit der Buchse fest verbunden wird und daß die Buchse über eine übliche Dichteinrichtung abdichtend in der Schottwand befestigt wird.

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Ein zum Einbau in eine Schottwand geeignetes Wärmerohr, das eine beidseitige geschlossene, durchgehende Rohrwand besitzt, zeichnet sich dadurch aus, daß eine Buchse das Wärmerohr in Höhe des Einbauorts mit Spiel umgibt, daß dieBuchse einen, von einer Stirnwand ausgehenden ringförmigen Bereich eines Durchmessers besitzt, der größer als der der das Wärmerohr aufnehmenden Durchgangsöffnung ist, daß eine Kaltschweißpaste in den ringförmigen Bereich und soweit möglich zwischen Wärmerohr und Buchse gefüllt ist und daß eine Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, mit der die Buchse in der Schottwand abdichtend befestigbar ist.

Ein derartige Wärmerohre aufweisender Wärmetauscher zeichnet sich dadurch aus, daß auf der Seite der Schottwand, von der aus die Buchse befestigbar ist, ein Hochdruck^luid und auf der anderen Seite der Schottwand ein Niederdruckfluid strömen,

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Wärmerohres wird die Druckbelastbarkeit des dünnwandigen Rohres im Bereich der Abdichtung der Schottwand so stark erhöht, daß eine unerwünschte Verformung durch den bei hoher Druckdifferenz von der Dichtung ausgeübten Druck* die zvr einer Beschädigung des Wärmerohres führen könnte, wirksam verhindert ist. Da insbesondere handelsübliche Buchsen sowie handelsübliche Dichteinrichtungen und handelsübliche Einrichtungen zum Verkleben zwischen Buchse und Wärmerohr verwendet werden können und auch das Wärmerohr handelsüblich aufgebaut sein kann, sind die Kosten für einen Wärmerohre aufweisenden Wärmetauscher stark verringert.

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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen.

Fig. 1 schematisch in Perspektive einen Wärmerohre aufweisenden Wärmetauscher,

Fig. 2 im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel . eines einbaubaren Wärmerohres,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines einbaubaren Wärmerohres,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines einbaubaren Wärmerohres,

Fig. 5 in Aufsicht eine Matrix-Anordnung einbaubarer Wärmerohre gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel eines einbaubaren Wärmerohres,

Fig. 6 im Schnitt das vierte Ausführungsbeispiel eines einbaubaren Wärmerohres.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse G eines Wärmetauschers, das durch eine Schottwand 1. in zwei voneinander getrennte Räume 2,3 aufgeteilt ist. In die Schottwand 1; sind im wesentlichen senkrecht dazu Wärmerohre 4 eingebaut. Diese Wärmerohre können in einer Matrix-Anordnung vorgesehen sein. Insbesondere dann, wenn di~ Wärmerohre 4 in ihrem Inneren keine Kapillarstruktur besitzen^ is·»- die Anordnung derart, daß die Kondensationszone des Wärmerohres einen etwas höheren Pegel als die Verdampfungszone des Wärmerohres .4 besitzt.

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Durch die Räume 2,3 strömen Wärmetauschfluide gemäß den Pfeilen 5 bzw. 6 . Dabei strömt das wärmere Fluid an der Verdampfungszone . des Wärmerohrs 4 vorbei und verdampft unter Wärmeabgabe das im Wärmerohr 4 enthaltene Wärmemittel. Das Wärmemittel strömt durch das Wärmerohr 4 auf die andere Seite der Schottwand 1 und kondensiert am anderen Ende unter Abgabe von Wärme an das andere Wärmetauschf luid. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel strömen die beiden Wärmetauschfluide im Gegenstrom, können jedoch auch im Gleichstrom oder in einer anderen Lage zueinander, beispielsweise or&gonal zu_einander strömen.

Wie erwähnt, liegt das Hauptproblem bei derartigen Wärmetauschern darin, eine fluiddichte und druckfeste Abdichtung zwischen dem Wärmerohr 4 und der Schottwand 1. zu erreichen, insbesondere dann, wenn die beiden Wärmetauschfluide hohe Druckdifferenz besitzen.

Die Erfindung beruht auf dem grundsätzlichen Gedanken, daß zum Einbau eine Buchse .7 über das Wärmerohr 4 mit Spiel bis in Höhe des Einbauorts, im allgemeinen etwa die Mitte der Längsausdehnung des Wärmerohres 4., geschoben wird, daß das Wärmerohr 4. nach Art des Kaltschweißens mit der Buchse fest verbunden wird und daß die Buchse 7 abdichtend über eine übliche Dichteinrichtung in der Schottwand T befestigt wird.

Fig. 2 zeigtfein erstes Ausführungsbeispiel eines derartigen Wärmerohres 4. im in die Schottwand 1 eingebauten Zustand. Die mit Spiel auf dem Wärmerohr 4 befindliche Buchse 7. weist einen Außengewindeabschnitt 8 auf, der in einen entsprechenden Innengewindeabschnitt ■9 einer Durchgangsbohrung 10 der Schottwand 1 eingreift . Der Außengewindeabschnitt 8 der Buchse "7 ist um einen gewindefreien Abschnitt kleineren Durchmessers verlängert, der in einen entsprechenden

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gewindefreien Abschnitt der Durchgangsbohrung .10 eingreift In dem gewindefreien Abschnitt 11 ist eine Ringnut 13 vorgesehen, in die eine Ringdichtung, wie ein O-Ring 14 derart eingelegt ist, daß bei in die Durchgangsbohrung .10 eingesetzter Buchse .7 eine fluid- und druckdichte Abdichtung in üblicher Weise erreicht ist. Zum Einschrauben der Buchse .7 in die Durchgangsbohrung '10_ ist in Verlängerung des Außengewindeabschnittes 8 am umfang der Buchse 7 mindestens eine ebene Fläche 15 vorgesehen, an die ein Werkzeug ansetzbar ist» Beispielsweise können sechs derartige Flächen .15 über den Umfang verteilt sein_r derart _L daß ein Schraubenschlüssel üblicher Bauart ansetzbar ist» Stattdessen können auch in der Stirnseite .16. der Buchse 7 über den umfang verteilte Cnicht dargestellte! Sackbohrungen vorgesehen sein, in die ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug einsetzbar ist*

Die Buchse 7 weist eine Innenbohrung 17 auf, deren Durchrmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Wärmerohres

4 ist. An einem Ende preist die Buchse .7 einen ringförmigen Bereich '.18 mit größerem Durchmesser als der der Innenbohrung

17 auf. Insbesondere in den Bereich_t18 ,- aber auch in den Ringspalt zwischen^ der Innenbohrung .17 und dem Wärmerohr ist eine Kaltschweiß-Paste 19 eingefüllt, die eine hochfeste und fluiddxchte Verbindung zwischen dem dünnwandigen Wärmerohr 4 und der Buchse 7 erreicht.

Eine derartige Kaltschweiß—Paste Λ9. ist unter der Handelsbezeichnung "Durmetall:¹' bekannt. Wesentlich bei der Auswahl der Kaltschweiß-Paste ist_r daa neben Säuerefestigkeit, Druckfestigkeit und Alterungsbeständigkeit auch bei einem- Hitzestau Einreissen oder Brechen der Kaltschweiß-Paste 19 verhindert ist» "

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Für den Einbau des Wärmerohres 4. in die Schottwand Ί wird zunächst die Buchse 7 auf das Wärmerohr 4 an die Stelle des Einbauortes geschoben , anschließend die Kaltschweiß-Paste 19 in den ringförmigen Bereich 18 und den Spalt zwischen Buchse 7 und Wärmerohr 4 eingegossen, wird der O-Ring .14. in die Ringnut 13 eingelegt und wird nach Aushärten der Kaltschweiß-Paste 19

die Buchse 7 in der Schottwand Ί verschraubt.

Versuche haben ergeben, daß bei einem derartigen Einbau eine außerordentlich und überraschend hohe Druckfestigkeit erreichbar ist. Bei Verwendung eines KupferStabes anstelle eines Wärmerohres wurde eine Druckfestigkeit der Einbauverbindung von über 4 kbar erreicht, da sich erst bei einem derart hohen Druckwert der Kupferstab in der Buchse zu bewegen begann.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Schottwand .1a eine Durchgangsbohrung 10a auf, die zumindest in einem Bereich 20 einen Innendurchmesser besitzt, der im wesentlichen dem Außendurchmesser des Wärmerohres 4. entspricht. Anschließend an diesen Bereich .2C weist die Durchgangsbohrung ' 10a einen Bereich 21 mit demgegenüber größeren Durchmesser, sowie anschließend daran einen weiteren Bereich 22 mit wiederum größerem Innendurchmesser auf.In der Zylinderwand des Bereiches 21 ist ein Gewinde ausgebildet, das mit einem Außengewinde 23 der Buchse 7a in Eingriff bringbar ist. Anschließend an diesen¹ Bereich besitzt die Buchse 7a einen Bereich 24■ mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen dem Innendurchmesser des Bereiches 22 der Schottwand 1a entspricht. Anschließend daran ist wie

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bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine Fläche 25 für das Angreiften eines Drehwerkzeuges vorgesehen. Die Buchse weist einenBereich 26 mit im wesentlichen einem Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Wärmerohres 4 entspricht, sowie anschließend daran einen erweiterten ringförmigen Bereich 27 mit demgegenüber größeren Innendurchmesser. In dem Bereich 27 und in dem Ringspalt in Bereich [26 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Kaltschweiß-Paste !28 eingefüllt. Auf die Schulter .29 , die zwischen den Bereichen 20 und 21 ausgebildet ist, ist ein Dichtring, vorzugsweise ein O-Ring 30 aufgelegt, der.beim Einschrauben der Buchse 7a zwischen die Stirnwand 31 der Buchse 7a und der Schulter 29 zur Abdichtung eingepreßt wird. Zur Verbesserung der Abdichtung ist auf der Schulter 32 zwischen den Bereichen 21 und 22 der Schottwand 1a ein weiterer Dichtring, insbesondere ein O-Ring .33 eingelegt, der zwischen der Schulter 34. zwischen den Bereichen 23 und 24 der Buchse .7a und der Schulter '32 bei Einschrauben der Buchse 7a in die Schottwand 1a zur Abdichtung gepreßt wird.

In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Eine Schottwand 1b! weist eine Durchgangsbohrung

35 mit einem Innengewindebereich 36' und einem Bereich 37· mit demgegenüber größeren Durchmesser auf. In den Bereich '37 ist eine Lippendichtung .38 eingesetzt, deren Lippe 39 nach innen ragt, wobei deren Innendurchmesser kleiner ist, als der Außendurchmesser der Buchse .7b , die in einem Bereich ein Außengewinde 40 besitzt, das mit dem Innengewinde '36 in · Eingriff bringbar ist und das um einen gewindefreien Bereich

41 verlängert ist, an dem die Lippe 39 zur abdichtenden Anlage kommt.Die Buchse !7b besitzt eine Innenbohrung 42

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deren Innendurchmesser etwas größer ist, als der Außendurchmesser des Wärmerohres 4. und einen erweiterten ringförmigen Bereich 43 . In den ringförmigen Bereich sowie in den Spalt zwischen Buchse 7b und Wärmerohr .4 ist wie bei den vorgehenden Ausführungsbeispielen eine Kaltschweiß-Paste 44 eingefüllt.

Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau aus, die Druckfestigkeit ist jedoch nicht so hoch, wie die der anderen Ausführungsbeispiele.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmerohres 4 . Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Buchse 7c. vorgesehen, die eine Innenbohrung 45 besitzt, deren Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Wärmerohres 4 ist. Weiter besitzt die Buchse !7c einen ringförmigen Bereich 46 mit demgegenüber deutlich größeren Durchmesser, in den eine Kaltschweiß-Paste .47 eingefüllt ist, wobei die Kaltschweiß-Paste sich auch in den Spalt zwischen dem Innendurchmesser 45 der Buchse 7c und dem Außendurchmesser des Wärmerohres 4 erstreckt. Die Buchse 7c weist einen konusförmigen Außenumfang 58 auf, derart, daß die Buchse 7c im wesentlichen kegelstumpfförmigen Querschnitt besitzt. Zur dichtenden Anlage an den konusförmigen Außenumfang 50 weist die Schottwand 1c eine Durchgangsöffnung 48 auf, die eine entsprechende Außenkontur besitzt, d.h., daß die Scheitelwinkel der jeweiligen Kegel identisch sind. Die Buchse 7c ist so ausgebildet, daß im in die Schottwand .1c eingesetzten Zustand zumindest ein Teil 49 über die der Basis des Kegelstumpfe zugeordnete Fläche 50. der Schottwand 1c hinaustragt. Auf die Stirn-

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fläche 51. der Buchse 7c., die dem Teil 49 zugeordnet ist, ist eine Platte 52 aufgesetzt, die eine Bohrung besitzt, deren Innendurchmesser deutlich größer als der Außendurchmesser des Wärmerohres 4 , jedoch höchstens etwa gleich dem .des ringförmigen Bereichs 46 der Buchse 7c ist. Die Platte 52 weist eine weitere Bohrung

54 auf, durch die sich ein mit der Schottwand 1c einstöckiger Gewindebolzen -55 erstreckt. Mittels einer Unterlegscheibe 56; und einer Mutter ,57 auf dem Gewindebolzen

55 ist die Platte 52 gegenüber der Schottwand 1c festgelegt, wobei ein Anpreß- und damit Abdichtungsdruck auf die Stirnfläche 51 der Buchse 7c ausgeübt wird.

Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere dann, wenn der Zugang zu den einzelnen Wärmerohren, beispielsweise wegen deren Baulänge oder deren Abstand untereinander erschwert ist. Wie das in Fig. 5 dargestellt ist, können mittels einer einzigen Platte 52 eine größere Anzahl von beispielsweise matrixförmig angeordneten Wärmerohren 4. gegenüber der Schottwand 1c abdichtend befestigt werden.In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem bei einer derartigen Anordnung an regelmäßig über die Gesamtmatrix verteilten Stellen Gewindebolzen .55 anstelle von Wärmerohren 4 zur Befestigung der Platte 52 vorgesehen sind.

Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungsbeispiele möglich, beispielsweise können Einzelmerkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert sein.

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Zur Abdichtung und Halterung des Wärmerohres 4 gegenüber der Buchse 7' ,7a, 7b, 7c eignet sich je nach der vorgegebenen Druckdifferenz und den vorgegebenen Wärmetauschfluiden neben Molekular-Klebeverbindungen, sogenannten Kaltschweiß-Pasten_r gegebenenfalls auch Ein- oder Zweikomponenten-Kleber, da es wesentlich ist, daß eine innige fluiddichte Verbindung zwischen der Buchse 7 und dem Wärmerohr 4. erreicht wird.

Von besonderem Vorteil ist es, daß bei der Erfindung handelsübliche Einschraubstutzen von (Druck-) Rohrverschraubungen verwendbar sind, insbesondere Schneidringsdichtung-Verschraubungen, bei denen statt des Schneidring-Einsatzes die Kaltschweiß-Paste eingefüllt ist.

Es zeigt sich also, daß es bei der Erfindung nicht erforderlich ist am Wärmerohr selbst besondere konstruktive Maßnahmen vorzusehen um einen fluiddichten Einbau auch bei hohen Druckdifferenzen zwischen den am Wärmetausch "beteiligten Fluiden zu erreichen.

Der Bedarf nach Wärmetauschern dieser Art ist dort erheblich, bei denen bei beschränkten Platzverhältnissen ein Wärmetausch hohen Wirkungsgrades zwischen Fluiden unterschiedlichen Druckes erforderlich ist. Dies ist insbesondere im Bergbau zu Kühlzwecken un^fer Tage erforderlich. Weitere Anwlhungsfälle sind Gas/Wasser-, Gas/ Dampf-, Dampf/Wasser- und dergleichen Wärmetauscher, bei denen ein Leckstrom unzulässig ist.

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Claims

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ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum druckfesten und fluiddichten Einbau von Wärmerohren in eine zwei Wärmetauschfluide trennende Schottwand,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse mit Spiel über das Wärmerohr bis in Höhe des Einbauorts geschoben wird, daß das Wärmerohr nach Art des Kaltschweißens mit der Buchse fest verbunden wird, und

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daß die Buchse über eine übliche Dichteinrichtung abdichtend in der Schottwand befestigt wird.

Wärmerohr zum Einbau in eine Schottwand, mit einer beidseitig geschlossenen, durchgehenden Rohrwand, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Buchse (7, 7a, 7b, 7c) das Wärmerohr (4) in Höhe des Einbauorts mit Spiel umgibt, daß die Buchse (7, 7a, 7b, 7c) einen von einer Stirnwand (16, 31, 51) ausgehenden ringförmigen Bereich (18, 27, 43, 46) eines Durchmessers besitzt, der größer als der der das Wärmerohr (4) aufnehmenden Durchgangsöffnung (17, 20, 26, 42, 45) ist,

daß eine Kaltschweiß-Paste (19, 28, 44, 47) in den ringförmigen Bereich (18, 27, 43, 46) und soweit möglich zwischen Wärmerohr (4) und Buchse (7, 7a, 7b, 7c) gefüllt ist, und

daß eine Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Buchse (7, 7a, 7b, 7c) in der Schottwand (1, 1a, 1b, 1c) abdichtend befestigbar ist.

Wärmerohre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung durch ein Außengewinde (8, 23, 36) der Buchse (7, 7a, 7b, 7c) gebildet ist, das in ein entsprechendes Innengewinde (9, 21) einer Durchgangsöffnung (10, 35) der Schottwand (1, 1a, 1b ) unter Zwischenlage mindestens eines Dichtrings (14, 30, 33, 38) zwischen Schottwand (1, 1a, 1b) und Buchse (7, 7a, 7b) einschraubbar ist.

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4. Wärmerohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dichtring (30, 33) an einer Seite gegen eine Schulter (29, 32) der Durchgangsöffnung

(10) der Schottwand(1a)abstützt und als O-Rihg ausgebildet ist, und daß die schottwandseitige Stirnfläche (31, 34) der Buchse (7a) an der anderen Seite des O-Rings zur Anlage kommt.

5. Wärmerohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Dichtring eine Lippendichtung (38) ist, deren Lippe (39) nach innen ragt und zur Anlage an die Außenseite der Buchse (7b) kommt.

6. Wärmerohr nach einem der Ansprüche 2 - 5, gekennzeichnet durch eine schottwandseitige, gewindefreie Verlängerung der Buchse (7 ) mit einer Ringnut (13), in der der Dichtring (14) aufgenommen ist, dessen aus der Ringnut (13) vorspringender Teil zur Anlage an die Innenwand der Durchgangsöffnung (10) der Schottwand (1^ kommt.

7. Wärmerohr nach einem' der Ansprüche 2 - 6, gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise kegelstumpffönnige Außenkontur (58) der Buchse (7c), die in eine entsprechend kegeistumpfförmig ausgebildete Trichteröffnung (48) der Schottwand (1c) einsetzbar ist.

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8. Wärmerohr nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Buchse (7, 7a, 7b, 7c) durch eine handelsübliche Schneidringdichtmngs-Verschraubung, deren Schneidriny entfernt ist, gebildet ist, wobei der für den Schneidring vorgesehene Raum den ringförmigen Bereich (18, 27, 43, 46) zur Aufnahme der Kaltschweiß-Paste (19, 28, 44, 47) bildet.

9. Wärmerohr nach einem der Ansprüche 2-8, gekennzeichnet durch Mittel, an der der Schottwand (1, 1a, 1b ) abgewandten Seite der Buchse (7, 7a, 7b) , durch die ein Befestigungswerkzeug an der Buchse (7, 7a, 7b) ansetzbar ist.

10. Wärmerohr nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens eine aciisparallele Fläche (15, 25) zum Ansetzen eines Schlüsselwerkzeuges.

11. Wärmerohr nach Anspruch 9 , gekennzeichnet durch mindestens zwei Sacklöcher zum Einsetzen eines entsprechenden drehbaren Werkzeugs.

12. Wärmerohr nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Befestigungseinrichtung durch eine an der der Schottwand (1c) abgewandten Stirnseite (51) der Buchse (7c) anliegende und gegenüber der Schottwand (1c) verspannbare Platte (52) gebildet ist.

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13. Wärmerohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung Gewindebolzen (55) an der Schottwand (1c) befestigt sind und durch Bohrungen (54) der Platte (52) ragen, die mittels auf die Gewindebolzen (55) aufgeschraubten Muttern (57) gegen die Schottwand (1c) drückbar ist.

14. Wärmerohr nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine einzige Platte (52) mehrere, gegebenenfalls matrixartig angeordnete Wärmerohre (4) in der Schottwand (1c) befestigbar sind.

15. Wärmerohr nach einem der Ansprüche 2-14, dadurch gekennzeichnet,

daß der Buchsenwerkstoff weicher als der Schottwandwerkstoff ist.

16. Wärmetauscher mit einer Schottwand, in die mindestens ein Wärmerohr gemäß einem der Ansprüche 2-15 eingesetzt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß auf der Seite der Schottwand (1, 1a, 1b, 1c), von der aus die Buchse (7, 7a, 7b, 7c) befestigbar ist, ein Hochdruckfluid und auf der anderen Seite der Schottwand (1, 1a, 1b, 1c) ein Niederdruckfluid strömen.

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17. Wärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

daß an der dem Hochdruckfluid zugewandten Seite der Buchse (7, 7d, 7c) der ringförmige Bereich (18, 43, 46) vorgesehen ist.

18. Wärmetauscher nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kaltschweiß-Paste (19, 28, 44, 47) fluidneutral, insbesondere säurefest, alterungsbeständig und druckbeständig ist.

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