DE3142921A1 - "vorrichtung zur herstellung eines tauscherelementes fuer roehrenwaermetauscher" - Google Patents

"vorrichtung zur herstellung eines tauscherelementes fuer roehrenwaermetauscher"

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Description

  • "Vorrichtung zur Herstellung eines Tauscherelementes
  • für Röhrenwärmetauscher" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Tauscherelementes für einen Röhrenwärmetauscher.
  • Die Herstellung von Röhrenwärmetauschern ist eine arbeitsaufwendige Maßnahme, da die Vielzahl der das Tauscherelement bildenden Rohre wenigstens in einer oberen und unteren Abschlußplatte festgelegt werden müssen. Hier muß eine dichte und sichere Verbindung der Rohre mit den Platten geschaffen werden und außerdem sollen die eigentlichen Abschlußplatten die Stabilität des gesamten Tauscherelementes herbeiführen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundeeeine Vorrichtung zur Herstellung eines Tauscherelementes zu schaffen, die ein weitgehend maschinelles Herstellen der Elemente ermöglicht, dabei gleichzeitig ein sicheres Einbinden der einzelnen Rohre in die Abschlußplatten gewährleistet und schließlich darüberhinaus sicherstellt, daß die Anströmöffnungen der Rohre auf der Anströmseite des Tauscherelementes sich konisch erweitern, um somit eine gute Luftführung der Tauscherluft in die Röhren zu ermöglichen, d.h. eine möglichst wirbelfreie Einführung der Luft zu gewährleisten.
  • Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Vorrichtung gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 im kennzeichnenden Teil definiert ist.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die im wesentlichen aus zwei Grundplatten besteht, die im Abstand voneinander angeordnet sind, der in etwa der Länge der einzelnen Tauscherrohre entspricht, wobei diese Grundplatten Innendorne enthalten, die der Aufnahme und Führung der Rohre dienen, d.h. die Rohre werden über diese Innendorne gesetzt. Die Grundplatten können dann aufeinanderzubewegt werden und spannen und führen die Tauscherrohre bei dieser Bewegung und legen die Rohre fest. Die derart festgelegten Rohre werden dann durch Formmassen miteinander verbunden, wobei hierfür die Grundplatten Formen aufweisen, in die diese Massen eingegossen werden können.
  • Um dieses Eingießen leicht zu ermöglichen, ist die Gesamtvorrichtung auf einem Traggestell schwenkbar oder drehbar gelagert, so daß einmal die eine Grundplatte, zum andern die andere Grundplatte sich in der unteren Stellung befindet, in der die Formmasse in die Form eingegossen werden kann.
  • Die Grundplatten sind vorzugsweise so groß ausgebildet, daß das größte anfallende Tauscherelement in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung die Formen durch an den Grundplatten abnehmbar festgelegte Leisten gebildet werden, die nunmehr auf die einzelnen Tauscherelementgrößen einstel 1-bar sind.
  • Gemäß einem besonderen und wesentlichen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Innendorne unterschiedliche Länge aufweisen, und zwar die auf der einen Grundplatte angeordneten Innendorne kürzer als die an der anderen Grundplatte angeordneten Innendorne sind. Jeder kürzere Innendorn ist als Doppelkonus ausgebildet,und zwar mit einem unteren konischen Randbereich, der eine gegenüber der übrigen Konusfläche sich nach außen hin erweiternde Kegelfläche schafft, deren geringster Durchmesser etwa dem maximalen Innendurchmesser der Tauscherrohre entspricht. Durch eine solche Anordnung wird in einfachster Weise die auf der Abschlußplatte vorgesehene, sich nach außen hin konisch erweiternde Anströmöffnung geschaffen.
  • Die Erfindung bezieht sich schließlich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Tauscherelementes eines Röhrenwärmetauschers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Vielzahl von Rohre parallel zueinander ausgerichtet, zwischen zwei aufeinanderzubeweglich angeordneten Grundplatten auf in das Innere der Rohre greifenden Innendornen aufgesetzt, die Grundplatten aufeinanderzubewegt und die Rohre dadurch eingespannt werden, wobei anschließend jeder Fuß der Rohre in eine Kunststoffmasse plattenförmig eingegossen wird Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol-gend anhand der Zeichnungen beschrieben wobei hier weitere vorteilhafte Ausgestaltungen definiert und erläutert sind. Die Zeichnungen zeigen dabei in Fig. 1 schematisch unter Weglassung aller für das Verständnis der Erfindung überflüssigen Einzelheiten die Gesamtvorrichtung, in Fig. 2 ein Tauscherelement gemäß der Erfindung und in Fig. 3 in größerem Maßstab einen als Doppelkonus ausgebildeten Innendorn mit zugeordnetem Tauscherrohr.
  • In den Zeichnungen ist mit 1 ein Grundgestell bezeichnet, das im wesentlichen zwei Grundplatten 2 und 3 trägt, die über Führungsmittel 4 sicher miteinander verbunden sind.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Führungsmittel 4 aus teleskopierenden Rohren, und zwar dem Außenrohr 5 und einem Innenrohr 6, wobei diese beiden teleskopierenden Rohre beispielsweise über einen in den Rohren angeordneten Spindeltrieb ineinandergeführt werden können. Der Antrieb dieser Spindeltriebe oder die Verstellung der beiden Rohre 5 und 6 gegeneinander, erfolgt über von den Außenrohren 5 getragene Elektromotore 7, die gleichzeitig angetrieben eine planparallele Verstellung der beiden Grundplatten 2 und 3 gegeneinander ermöglichen. In der Zeichnung ist bei 8 der Schalter für die Elektromotoren, bei 9 die elektrische Verbindungsleitung gezeigt, wobei diese Verbindungsleitung durch eine Hohlachse lo nach außen geführt ist.
  • Die beiden Grundplatten 2 und 3 bestehen je aus einer Lagerfläche 11. In diesen Lagerflächen sind Bohrungen 12 vorgesehen, durch die in Fig. 3 gestrichelt dargestellt Befestigungsmittel, z.B. Schrauben 14, greifen, die mit Außengewinde ausgerüstet sind. Auf den Lagerflächen 11 werden Innendorne festgelegt. Die Grundplatte 3 trägt dabei Innendorne 15 und die Grundplatte 2 Innendorne 16, die unterschiedlich gestaltet sind. Das Festlegen der Innendorne- an den Lagerflächen 11 erfolgt durch in den Innendornen vor- gesehene Muttern 17 (Fig. 3), deren Innengewinde mit dem Außengewinde der Schrauben 14 kämmt, so daß dadurch beliebige Dorne an den Lagerflächen festgelegt werden können.
  • Die Innendorne 15 sind wie dies die Zeichnungen deutlich zeigen als Doppelkonus ausgebildet mit einer normalen Konusfläche 18 und einer sich gegenüber dieser normalen Konusfläche 18 nach außen hin erweiternden Kegelfläche 19. Die Innendorne 16 der Grundplatte 2 sind länger als die Innendorne 15 gestaltet und weisen eine sich über die ganze Länge des Innendornes verlaufende einheitliche Konusfläche auf In Fig. 1 sind weiterhin Randleisten 20 erkennbar, die mit entsprechenden Befestigungsmitteln, beispielsweise auch an den Bohrungen 12 festgelegt werden können und dadurch in bestimmten Größenverhältnissen ausgebildet sein können, so daß hierdurch unterschiedlich große Tauscherelemente geschaffen werden können. In Fig. 1 ist die maximale Größe eines solchen Tauscherelementes dargestellt, wobei es selbstverständlich ist, daß beispielsweise das Tauscherelement auch nur halb oder dreiviertel so groß ist wie das maximale Element.
  • In Fig. 3 ist in großem Maßstab ein Tauscherrohr 21 dargestellt, das beispielsweise aus Metall besteht und einen Innendurchmesser aufweist, der etwa dem kleinsten Durchmesser der Kegelfläche 19 entspricht.
  • Die beiden Grundplatten 2 und 3 können auf einen Abstand auseinandergefahren werden, der größer' ist als die Länge des Tauscherrohres 21, wie dies gestrichelt in Fig. 1 dargestellt ist, so daß es möglich ist, das Tauscherrohr auf den Innendorn 16 der Grundplatte 2 aufzusetzen, soweit hochzuheben, daß ein überschieben des Rohres über die Oberkante des Innendornes 15 der Grundplatte 3 möglich ist und dann wird das Rohr herabgelassen und legt sich wie in Fig. 3 dargestellt auf die Randkante zwischen der Konusfläche 18 und der Kegelfläche 19 auf.
  • Sollten durch das Beschneiden der Rohre Grate an der Innenseite des Rohres vorhanden sein, die beim Aufsetzen auf den Innendorn 15 oder 16 eine Durchmesserverringerung bewirken und daher das Rohr unterschiedlich hoch einstellen, werden diese Verformungen durch das Aufeinanderpressen der beiden Grundplatten 2 und 3, wie nachfolgend noch zu erläutern sein wird, ausgeglichen und verformt.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die aus den Grundplatten 2 und 3 und die Führungsmittel 4 bestehende Einheit drehbar auf dem Traggestell 1 gelagert, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die beiden Wellen 22 und 23, wobei,wie bereits ausgeführt, die Welle 23 als Hohlwelle 1o gestaltet ist.
  • Eine Betätigungsscheibe 24 ist mit Arretierungsbolzen 25 ausgerüstet, die ein Einstellen und Festlegen der aus Grundplatten 2 und 3 und Führungsmittel 4 bestehenden Einheit nach Durchführen der Drehbewegung ermöglicht.
  • Die eigentlichen Lagerflächen 11 sind einmal durch Randleisten 31, zum andern eine Verstrebungskonstruktion 26 so verstärkt, daß Verformungen der Lagerflächen beim Aufeinanderzubewegen der Grundplatten 2 und 3 nicht auftreten können.
  • Die Arbeitsweise mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt: Nachdem, wie anhand von Fig. 1 und vorstehend erläutert, alle Rohre auf die Innendorne 15 und 16 aufgesetzt sind, werden durch Inbetriebnahme der Elektromotore 7 die beiden Grundplatten 2 und 3 aufeinanderzubewegt und dadurch die Rohre fest auf die Innendorne aufgepreßt, solange, bis sich die Unterkante des Rohres auf die Grenzfläche zwischen der Konusfläche 18 und der Kegelfläche 19 aufgelegt hat. In diesem Zustand wird dann in die durch die Randleisten 20 gebildete Form auf der Grundplatte 3 eine Kunststoffmasse, vorzugsweise bestehend aus einem Polyurethan- oder Polyesterkunststoff eingegossen und zum Aushärten gebracht.
  • Anschließend wird die Gesamteinheit, bestehend aus den Grundplatten 2 und 3 und den Führungsmitteln 4 um 1800 gedreht, so daß nunmehr die Grundplatte 2 unten steht und das Eingießen der Kunststoffmasse in die auf dieser Grundplatte gebildete Form möglich ist.
  • Nach Aushärten auch dieser Platte kann durch Auseinanderfahren der beiden Grundplatten 2 und 3 das Tauscherelement der Einheit bzw. der Herstellungsvorrichtung entnommen werden. Beim Herstellen haben sich dabei in die untere gebildete Abschlußplatte 27 Anströmöffnungen eingeformt, die der Kegelfläche 19 entsprechen, wobei diese sich nach außen hin konisch erweiternden Anströmöffnungen in der Zeichnung mit 28 bezeichnet sind. In Fig 2 ist die obere Abschlußplatte mit 29 bezeichnet und das fertig hergestellte Tauscherelement trägt das Bezugszeichen 30.
  • Es ist durchaus möglich, anstelle der Spindeltriebe auch einen hydraulischen Verstellantrieb für die beiden Grundplatten 2 und 3 vorzusehen, ohne daß hier- durch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.
  • Natürlich ist die Erfindung auch nicht auf die Art der Befestigung der Innendorne an den Lagerflächen 11 beschränkt, sondern auch hier sind Abänderungen moglich, ohne daß dadurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.
  • Schließlich ist es auch möglich, an der oberen Abschlußplatte 29 sich nach außen hin konisch erweiternde Abströmöffnungen zu schaffen, was aber nur in besonderen Einsatzfällen aus strömungstechnischen Gründen sinnvoll sein kann.

Claims (15)

  1. "Vorrichtung zur Herstellung eines Tauscherelementes für Röh renwä rmetauscher" Ansprüche: Vorrichtung zur Herstellung eines Tauscherelementes für einen Röhrenwärmetauscher, gekennzeichnet durch a) zwei in einem Traggestell aufeinanderzubeweglich angeordnete Grundplatten (2,3), b) auf den Grundplatten (2, 3) angeordnete konisch ausgebildete, dem Durchmesser der Tauscherrohre entsprechende Innendorne (15, 16), c) die Grundplatten (2,3) miteinander verbindende und während der Aufeinanderzubewegung derselben führende Führungsmittel (4), die eine planparallele Führung der Platten (2, 3) aufeinanderzu ermöqlichen, d) Hilfsmittel (7) zur Durchführung der Bewegungen der Grundplatten (2, 3), e) auf den Grundplatten (2, 3) vorgesehene Formen zur Aufnahme einer die Enden der Rohre (21) einformenden Formmasse.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine drehbare Lagerung (22, 23) der durch die beiden Grundplatten (2, 3) und die Führungsmittel (4) gebildeten Einheit, um diese Einheit um wenigstens 18o0 um eine horizontale Achse drehbar zu lagern.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmittel zur Durchführung der Bewegung der beiden Grundplatten durch Elektromotore (7) gebildet sind.
  4. 4. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Grundplatten (2, 3) mit einer Vielzahl von Bohrungen (12) zur Aufnahme von Spannschrauben (14) ausgerüstet sind, die mit in den konischen Innendornen (15, 16) vorgesehenen Gewindeteilen (17) zur Festlegung der Innendorne an den Grundplatten kämmen.
  5. 5. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (4) als teleskopierende Rohrbauteile (5, 6) ausgebildet sind.
  6. 6. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den beiden Grundplatten (2, 3) angeordneten Innendorne (15, 16) bezüglich jeder Grundplatte unterschiedlich ausgebildet sind, derart, daß die Innendorne der einen Spannplatte eine größere Länge aufweisen als die der anderen.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder kürzere Innendorn (15) als Doppelkonus mit einem unteren konischen Randbereich ausgerüstet ist, der eine gegenüber der übrigen Konusfläche (18) sich nach außen hin erweiternde Kegelfläche (19) schafft, deren geringster Durchmesser etwa dem maximalen Innendurchmesser der Tauscherrohre (21) entspricht.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Innendorne (16) an der oberen Grundplatte (2) und die kürzeren, den Doppelkonus aufweisenden Innendorne (16) an der unteren Grundplatte (3) angeordnet sind.
  9. 9. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Endteile der Tauscherrohre aufnehmende Formmasse aus einem Polyurethan- oder Polyesterkunststoff gebildet ist.
  10. 10. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch die Verstellung der beiden Grundplatten (2, 3) gegeneinander ermöglichende, in den Führungsmitteln angeordnete Spindeltriebe.
  11. 11. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kunststoffplatten aufnehmenden Formen durch an den Grundplatten (2, 3) auswechselbar festlegbare Randleisten (2o) gebildet sind.
  12. 12. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innendorne (15, 16) aus einer Metallegierung bestehen, die eine höhere Festigkeit aufweist als die üblicherweise eingesetzte Metallegierung für die Tauscherrohre (21).
  13. 13. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Lagerung der beiden Grundplatten (2, 3) zusammen mit den Führungsmitteln durch am Traggestell (1) der Vorrichtung vorgesehene Drehachsen erfolgt.
  14. 14. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Tauscherelement mit zwei die oberen und unteren Enden der Tauscherrohre aufnehmenden und einbettenden, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Abschlußplatten (27, 29), wobei die jedem Rohr (21) innerhalb der Abschlußplatte zugeordnete Anströmöffnung (28) sich konisch nach außen erweiternd ausgebildet ist.
  15. 15. Verfahren zur Herstellung eines Tauscherelementes eines Röhrenwärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rohren parallel zueinander ausgerichtet zwischen zwei aufeinanderzubeweglich angeordneten Grundplatten auf in das Innere der Rohre greifenden Innendornen aufgesetzt, die Grundplatten aufeinanderzubewegt und die Rohre dadurch eingespannt werden und anschließend jeder Fuß der Rohre in eine Kunststoffmasse plattenförmig eingegossen wird.
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