DE3208097A1

DE3208097A1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: DE3208097A1
Application number: DE19823208097
Authority: DE
Inventors: Joyce Roach
Original assignee: ROACH HEAT EXCHANGERS Pty Ltd
Current assignee: ROACH HEAT EXCHANGERS Pty Ltd
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1982-12-09
Also published as: GB2095389A; AU8098882A; JPS57192790A; GB2095389B; FR2523285A1; AU534296B2

Description

Beschreibungdescription

WärmetauscherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem zylindrischen Gehäuse und wenigstens einem stirnseitigen Gehäusekopf sowie einer Mehrzahl von innerhalb des Gehäuses angeordneten offenendigen Rohren, die an wenigstens einem mit dem Gehäuse verbundenen und mit dem Gehäusekopf einen Zwischenraum bildenden Rohrboden gehalten sind.The invention relates to a heat exchanger with a cylindrical housing and at least one end face Housing head and a plurality of open-ended tubes arranged within the housing, those on at least one connected to the housing and forming a gap with the housing head Tube sheets are held.

Bei Wärmetauschern dieser Gattung fließt eine Flüssigkeit, auch Rohrflüssigkeit genannt, durch die Rohre, wohingegen eine zweite Flüssigkeit, auch als Mantelflüssigkeit bezeichnet, über die Oberfläche der Rohre einhüllend hinwegströmt, wobei ein Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Flüssigkeiten durch die Rohrwände hindurch stattfindet. Der Raum in den stirnseitigen Gehäuseköpfen wird von der Rohrflüssigkeit ausgefüllt.In heat exchangers of this type, a liquid, also called pipe fluid, flows through the pipes, whereas a second liquid, also referred to as jacket liquid, over the surface of the Tubes enveloping flows away, with a heat exchange between these two liquids through the tube walls takes place through. The space in the end-face housing heads is made up of the pipe fluid filled out.

Die Konstruktion von Wärmetauschern ist mit Ungenauigkeiten belastet; es müssen viele Annahmen hinsichtlich der Betriebsbedingungen sowie der Wirkung von Verunreinigungen und Korrosion getroffen werden, und zwar für normale, außergewöhnliche und unvorhersehbare Betriebsbedingungen£ogar wenn zuverlässige Daten vorliegen, ist die Gesamtgenauigkeit bei der Auslegung von Wärmetauschern oft nicht besser als plus oder minus 50 %. Demzufolge geht die Konstruktion von Wärmetauschern dahin, in hohem Maße am Althergebrachten festzuhalten, und die Kosten sind höher als wünschenswert.The design of heat exchangers is fraught with inaccuracies; there must be many assumptions regarding the operating conditions as well as the effects of contamination and corrosion are taken into account, for normal, extraordinary and unpredictable operating conditions even if reliable When data is available, the overall accuracy in the design of heat exchangers is often no better than plus or minus 50%. Accordingly, the construction goes of heat exchangers to hold on to the traditional to a large extent, and the costs are higher than desirable.

. Im Idealfall sollte es möglich sein, die Wärraetauschergestaltung einstellbar zu halten, um die Wirkungen der Wärmeübertragung, die Rohrrückstände und den Energieverbrauch zu optimieren, um einen bestmöglichen Wirkungsgrad unter den jeweiligen Betriebsbedingungen sicherzustellen; dies ist jedoch mit einem herkömmlichen Wärmetauscher mit festliegenden Fließwegen unmöglich.. Ideally, it should be possible to design the heat exchanger adjustable to keep the effects of heat transfer, pipe debris and energy consumption to optimize in order to achieve the best possible efficiency under the respective operating conditions to ensure; however, this is with a conventional heat exchanger with fixed flow paths not possible.

Um einen höchstmöglichen Wärmeaustausch zwischen der Mantel- und der Rohrflüssigkeit bei den jeweiligen Betriebsbedingungen in den Rohren zustande zu bringen, ist eine optimale Fließgeschwindigkeit in ofen Rohren erforderlich, um den Wärmeübergang von der Innenseite der Rohre zu deren Außenseite in wirtschaftlicher Weise mit möglichst wenig Rohrrückständen zu fördern.In order to achieve the highest possible heat exchange between the Bringing jacket and pipe fluid into the pipes under the respective operating conditions, an optimal flow rate in furnace tubes is required to ensure the heat transfer from the inside to promote the pipes to the outside in an economical manner with as little pipe residue as possible.

Um solche Veränderungen der Fließgeschwindigkeit in den Rohren herbeizuführen, wird die Rohrflüssigkeit in mehrfachen Durchgängen durch das Rohrbündel geführt. Dazu ist die gesamte Anzahl von Rohren an den Rohrböden in geeignete Rohrgruppen geteilt, um einen ge- In order to bring about such changes in the flow rate in the pipes, the pipe liquid is in multiple passes through the tube bundle. For this purpose, the entire number of tubes on the tube sheets is divided into suitable tube groups in order to

wünschten Strömungsquerschnitt je Fließweg zu haben, und die Flüssigkeit durchfließt die Rohrgruppen der • Reihe nach, um so die gewünschte Anzahl von Durchgängen der Flüssigkeit durch das Rohrbündel zu erreichen. Dabei ist bei einem überwiegen des Gegenstromes von Mantel- und Rohrflüssigkeit der Wärmeübergang besser als bei Gleichstrom der beiden Flüssigkeiten. desired flow cross-section per flow path, and the liquid flows through the tube groups of the • One after the other, so as to achieve the desired number of passages of the liquid through the tube bundle reach. In this case, when the countercurrent of jacket and pipe fluid predominates, the heat transfer takes place better than with direct current of the two liquids.

Um die thermisch bedingten Spannungen zwischen Gehäusemantel und Rohren zu verringern, können Dehnungsbälge, wie bekannt, zwischen dem Gehäusemantel und dem Rohrboden angeordnet sein.About the thermally induced stresses between the housing jacket and pipes to reduce expansion bellows, as is known, between the housing jacket and the tube sheet be arranged.

Ein einheitlicher Rohrbodengrundriß für jede Rohrbodengröße, der eine wechselnde Anzahl von Rohrfließwegen 1.5 zuläßt und _,cgen einen anderen leicb+- austauschbar ist, ist vorteilhaft für die Massenproduktion von Wärmetauschern mit wechselnder Nutzleistung.A uniform tube sheet floor plan for each tube sheet size, with a varying number of tube flow paths 1.5 allows and _, cgen another leicb + - is interchangeable, is advantageous for the mass production of heat exchangers with changing useful power.

Bei bekannten Wärmetauschern nun geschieht die Einteilung in Rohrgruppen zur Erzielung der gewünschten Anzahl von Durchgängen durch Anordnung von Trennwänden, welche den Rohrboden in die gewünschtenAbschnitte unterteilen, um so die gewünschte Anzahl von Rohrfließwegen zu erreichen. Die Anordnung des Einlaß- oder Auslaßstutzens auf dem Gehäusemantel ist dabei abhängig von dem Raster der Trennwände auf dem Rohrboden, durch welches die Fließbereiche zur Bewirkung der gewünschten Anzahl von Rohrfließwegen abgeteilt sind. Diese Abhängigkeit der Anordnung der Stutzen von der Lage der Trennwände verringert die Anpassungsfähigkeit hinsichtlich der Gestaltung des Rohrnetzes und dessen Verbindung mit den Stutzen. Dies ist ein großer Nachteil.In known heat exchangers, the division into tube groups takes place in order to achieve the desired number of passages by arranging partition walls which divide the tube sheet into the desired sections, so as to achieve the desired number of pipe flow paths. The arrangement of the inlet or outlet port on the housing shell is dependent on the grid of the partition walls on the tube sheet through which the Flow areas are divided to effect the desired number of pipe flow paths. This dependence on the Arrangement of the nozzle from the position of the partition walls reduces the adaptability with regard to the design of the pipe network and its connection with the nozzle. This is a major disadvantage.

Ein weiterer Nachteil bei bekannten Wärmetauschern besteht darin, daß die Anzahl der Rohrfließwege •bei bestehenden Einheiten nicht in der gewünschten Weise leicht verändert werden kann.Another disadvantage with known heat exchangers is that the number of pipe flow paths • Can not be easily changed in the desired way in existing units.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem die Anzahl der Rohrfließwege in Richtung eines überwiegens des Gegenstromes von Rohr- und Mantelflüssigkeit leicht veränderbar und bei dem die Anordnung der Anschlußstutzen unabhängig von der Anzahl der Rohrfließwege einerseits und der Lage der Trennwände andererseits - ist.The invention is based on the object of a heat exchanger to create in which the number of pipe flow paths in the direction of a predominate countercurrent easily changeable by pipe and jacket fluid and in which the arrangement of the connecting pieces is independent of the number of pipe flow paths on the one hand and the location of the partition walls on the other hand - is.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, die aufgrund der unterschiedlichen thermisch bedingten Dehnung von Gehäusemantel und Rohren auftretenden Axialkräfte herabzusetzen.Another task is to reduce the housing jacket due to the different thermally induced expansion and pipes to reduce axial forces.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung vorangestellt sind. The solution according to the invention results inclusive advantageous refinements and developments from the content of the patent claims, which precede this description.

Di_e kammerartigen Endkappen, welche auf die freien Enden der in den von den Gehäuseköpfen des Gehäuses gebildeten Raum hineinragenden Rohre aufgesetzt werden, haben folgende Wirkungen und Vorteile:Di _e chamber-like end caps which are mounted on the free ends of the projecting into the housing formed by the heads of the housing space pipes, have the following effects and advantages:

Die aus den Enden bestimmter Rohre des Rohrbündels austretende Rohrflüssigkeit wird durch die Endkappen wieder in zugehörige Rohre zurückgeleitet, wozu jede Endkappe dichtend mit einem Endrohrboden des Wärmetauschers verbunden ist, und zwar unabhängig vom Einlaß oder Auslaß der Rohrflüssigkeit, wobei die Rohrflüssigkeit vom Einlaßraum zwischen Rohrboden undThe tubing fluid exiting from the ends of certain tubes of the tube bundle is passed through the end caps returned to the associated tubes, including each end cap sealingly with an end tube base of the heat exchanger is connected, regardless of the inlet or outlet of the pipe liquid, the pipe liquid from the inlet space between the tube sheet and

Gehäusekopf durch die Rohre und Fließkammern der Endkappen zum entsprechenden Auslaßraum fließt. Die Endrohrkappen sind so angeordnet/ daß sie die Rohrflüssigkeit auf ihrem Fließweg vom Einlaßraum zum Auslaßraum wechselweise von Rohrende zu Rohrende leiten, und zwar unabhängig von der Anzahl der Fließwege und der Trennwände .Housing head flows through the tubes and flow chambers of the end caps to the corresponding outlet space. The tailpipe caps are arranged / that they the pipe liquid on its flow path from the inlet space to the outlet space alternately lead from pipe end to pipe end, regardless of the number of flow paths and partition walls .

Die Abdichtung zwischen der Außenfläche des Rohrbodens und der Dichtfläche der Endkappen kann dabei durch einen Dichtungsstreifen vorgenommen sein, welcher der Form nach durch die über die Außenfläche des Rohrbodens hervorstehenden Rohrenden bestimmt ist, wobei seine Umrißlinie durch den Verlauf festgelegt ist, den der Streifen nimmt, um den gewünschten Rohrfließwegbereich im Rohrboden festzulegen. Der Dichtungsstreifen ist so geformt, daß er zwischen die Rohrenden paßt und über sie hervorsteht, um mit der Endkappe zu dichten, indem deren von den Rohrenden beabstandeter Rand mit dem gegenüberliegenden Rand des am Rohrboden angebrachten Dichtungsstreifens dichtend zusammenwirkt.The seal between the outer surface of the tube sheet and the sealing surface of the end caps can thereby through a sealing strip can be made, which is shaped according to the over the outer surface of the tube sheet protruding pipe ends is determined, its outline is determined by the course, the the strip takes to establish the desired pipe flow path area in the pipesheet. The weather strip is shaped to fit between the pipe ends and protrude over them to mate with the end cap seal by placing the edge spaced apart from the pipe ends with the opposite edge of the pipe sheet attached sealing strip cooperates sealingly.

Um bei einer Ausführungsform die gewünschten Rohrfließwegbereiche zu erreichen, besteht die bevorzugte Gestalt der Dichtungsstreifen auf der Außenfläche des Rohrbodens in einem sechseckigen Ring. To, in one embodiment, the desired pipe flow path areas To achieve this, the preferred shape of the sealing strips on the outer surface of the tube sheet is a hexagonal ring.

Mit der Erfindung sind noch folgende Vorteile verbunden:The invention also has the following advantages:

Die Dichtwirkung ist verbessert, alle druckaufnehmenden Dichtungen können ringförmig ausgebildet sein; keine Stangendichtungen (bar gaskets) sind notwendig.The sealing effect is improved, all pressure-absorbing seals can be designed in a ring shape; no Rod seals (bar gaskets) are necessary.

Die Auslieferung wird verkürzt, nachdem Standardteile baukastenartig anwendbar sind. Die Wartung wird durchDelivery is shortened after standard parts can be used in a modular manner. Maintenance is through

Vereinheitlichung vereinfacht. Die Kosten sind niedrig wegen der einfachen Konstruktion und der Vereinheitlichung der Bauteile.Unification simplified. The cost is low because of the simple construction and the standardization of the components.

Einheiten mit einer ungeraden Anzahl von Fließwegen haben einen besseren Wirkungsgrad über einen weiteren Bereich von Verfahrensbedingungen als Einheiten mit einer geraden Anzahl von Fließwegen.Units with an odd number of flow paths have better efficiency over another Range of process conditions as units with an even number of flow paths.

Hinsichtlich des Wechsels der Anzahl von Rohrfließwegen besteht Flexibilität; bis zu sieben Fließwegen sind leicht verfügbar. Streifenartige Endkappen gewähren bis zu siebzehn Fließwegen. Leitplatten können horizontal oder vertikal angeordnet sein. Einlaß- und Auslaß-Rohrfestigkeitsvorschriften nach T.E.M.A. können leicht erfüllt werden.There is flexibility in changing the number of pipe flow paths; up to seven flow paths are readily available. Strip-like end caps allow up to seventeen flow paths. Guide plates can be horizontal or be arranged vertically. Inlet and outlet pipe strength regulations according to T.E.M.A. can easily to be met.

Das Rohrnetz kann am Einlaß- und Auslaßende in jeder Stellung rund um den Umfang der Gehäuseköpfe angeschlossen sein, unabhängig von der Anzahl der Rohrfließwege.The pipe network can be at the inlet and outlet ends in each Position around the circumference of the housing heads, regardless of the number of pipe flow paths.

Die Errichtung der Anlagen ist einfach. Die Wärmetauscher können unmittelbar auf einer flachen Fläche aufgebaut werden, ohne daß besondere Sockel nötig sind.The installation of the plants is easy. The heat exchangers can be placed directly on a flat surface can be set up without the need for special bases.

■ Die Bauweise mit innenliegenden Dehnungsbälgen läßt keinen Absatz der Strömung der Mantelflüssigkeit zu, wie dies bei der Gestaltung von äußeren Bälgen der Fall ist.■ The construction with internal expansion bellows does not allow a step in the flow of the jacket fluid, as is the case with the design of outer bellows.

Die festen Rohrböden sind mit Außenmantel und Gehäuseköpfen verschweißt. Dies vermeidet Verbindungsprobleme, besonders jene, die durch wechselweise heiße und kalte Kreisläufe hervorgerufen werden.The fixed tube sheets have an outer jacket and housing heads welded. This avoids connection problems, especially those caused by alternating hot and cold Circuits are caused.

Alle Wärmetauscher weisen eine ungerade Anzahl von Fließwegen bei einheitlichem Rohrboden und Leitplatten-Rohr-Raster auf.All heat exchangers have an uneven number of flow paths with a uniform tube sheet and guide plate-tube grid on.

Zwischen Rohr und Rohrboden herrscht nur eine geringe Verbindungsbeanspruchung wegen der geringen unterschiedlichen Temperaturen in den Rohrfließwegen. Das Fließraster weist nur ein Temperaturgefälle für jeden Fließweg auf. Im Gegensatz dazu gibt die herkömmliche Gestaltung mit einer geraden Anzahl von Fließwegen ein Temperaturgefälle für vier und mehr Fließwege.There is only a low connection stress between the tube and the tube sheet because of the small differences Temperatures in the pipe flow paths. The flow grid shows only one temperature gradient for every flow path. In contrast, the conventional design gives an even number of Flow paths a temperature gradient for four or more flow paths.

Das Auswechseln der Dehnungsbälge ist durch die innere Anordnung der Bälge vereinfacht. Auch die Verkleidung ist vereinfacht. Es gibt keine Flanschverbindungen zwischen den festen Rohrböden und den Gehäuseköpfen.The replacement of the expansion bellows is simplified by the internal arrangement of the bellows. Also the disguise is simplified. There are no flange connections between the fixed tube sheets and the housing heads.

Im Inneren angeordnete Dehnungsbälge sind dadurch vor äußerer Zerstörung während des Transports und des Aufbaus des Wärmetauschers sowie vor allgemeiner Abnutzung und Verschleiß geschützt. Die Anordnung von innen liegenden Dehnungsbälgeri gewährtein partiales hydraulisches Gleichgewicht zwischen dem Gehäuse und der Rohrseite des Rohrbodens.Expansion bellows arranged inside are thus protected from external destruction during transport and assembly of the heat exchanger as well as being protected from general wear and tear. The arrangement from the inside lying expansion bellows ensures a partial hydraulic balance between the housing and the pipe side of the tube sheet.

Es gibt keine Kanäle für eine Nebenströmung bei dem erfindungsgemäßen Rohrraster im Gegensatz zu Rohrrastern mit ^iner geraden Anzahl von Fließwegen, bei denen Blindrohre eingesetzt werden müssen, um Nebenströmungen zu verhindern. Normale längsgerichtete Randstreifen zwischen Rohrbündel und Mantel vermindern das Vorbeifließen.There are no channels for a secondary flow in the pipe grid according to the invention, in contrast to pipe grids with an even number of flow paths, at which blind pipes must be used to prevent side flows. Normal longitudinal Edge strips between the tube bundle and the jacket reduce the flow by.

Aufgrund einer Anzahl von ringartigen Unterteilungsplatton ist die Wärmedehnung des Rohrbündels axial gerichtet, was eine gute Abdichtung gestattet. Im Falle von stangenartiger Gestaltung der Fließwege (bar type fluid flow pass partition plate design) neigt die Wärmedehnung dazu, den Rohrboden in einem Winkel zur Achse zu biegen.Due to a number of ring-like dividing plates the thermal expansion of the tube bundle is directed axially, which allows a good seal. in the In the case of bar type fluid flow pass partition plate design the thermal expansion tends to bend the tube sheet at an angle to the axis.

Herkömmliche berohrte, laternenartig ausgebildete Wärmetauscher (conventional packed lantern ring design exchangers) sind nur verfügbar mit ein oder zwei Fließwegeinheiten. Dagegen sind ein, drei, fünf oder sieben Fließwegeinheiten bei Wärmetauschern gemäß der Erfindung möglich.Conventional tubed, lantern-shaped Conventional packed lantern ring design exchangers are only available with one or two flow path units. In contrast, there are one, three, five or seven flow path units in heat exchangers according to the invention possible.

Schweißrisse zwischen den Teilungsplatten und dem Gehäusekopf können bei Wärmetauschern gemäß der Erfindung nicht auftreten. Schweißfehler zwischen Teilungsplatten und Gehäuseköpfen sind bei herkömmlichen Ausrüstungen wegen der hohen thermischen Beanspruchungen häufig.Welding cracks between the dividing plates and the housing head can occur in heat exchangers according to the invention do not occur. Welding defects between the partition plates and the housing heads are common in conventional equipment often due to the high thermal loads.

Ein vollständiges Vorbeifließen (complete bypass) der Rohrflüssigkeit ist bei 'Wärmetauschern mit ungerader Anzahl von Fließwegen nicht möglich, dagegen erlauben Wärmetauscher mit einer geraden Anzahl von Fließwegen das vollständige Vorbeifließen der Rohrflüssigkeit an den Rohrbündeln, wenn die Teilungsplatten aufgrund von Korrosion fehlerhaft sind.A complete bypass of the Pipe fluid is in 'heat exchangers with odd Number of flow paths not possible, on the other hand heat exchangers with an even number of flow paths allow the complete bypass of the pipe fluid the tube bundles when the partition plates are defective due to corrosion.

Eine Biegebeanspruchung von Flanschen wird auf den Rohrboden nicht übertragen. Wegen der Anordnung von innenliegenden Dehnungsbälgen kann die Stärke des Rohrbodens auf einem Minimum gehalten werden.A bending stress on the flanges is placed on the tubesheet not transferred. Because of the arrangement of internal expansion bellows, the thickness of the tube sheet be kept to a minimum.

Bei Wärmetauschern mit innen angeordneten Dehnungsbälgen treten keine Scherkräfte in den Bälgen auf. Herkömmliche Dehnungsbälge bei geteilter Mantelgestaltung sind Gegenstand von Scherbelastungen/ deren Größe von der entsprechenden Stellung der Stützen abhängig ist.In the case of heat exchangers with expansion bellows arranged on the inside, no shear forces occur in the bellows. Conventional expansion bellows with a split shell design are subject to shear loads / their Size depends on the corresponding position of the supports.

Ein abnehmbares Rohrbündel mit innenliegenden Dehnungsbälgen gestattet die leichte Durchführung von Lecktesten und das Anziehen der Dichtung, indem Gehäuseköpfe und die Endkappen angenommen werden und ein Druck auf die Mantelseite aufgebracht wird. Bei herkömmlichen Rohrbündelausführungen mit schwimmendem Kopf können Lecks nicht leicht aufgefunden und repariert werden.A removable tube bundle with internal expansion bellows allows leak tests to be carried out easily and tightening the gasket by accepting housing heads and end caps and a Pressure is applied to the shell side. With conventional tube bundle designs with floating Head leaks cannot be easily found and repaired.

Eine gute Kontrolle der Geschwindigkeit im Innern der Rohre führt zu einem Minimum an Rohrrückständen. Ein komplexes Kühlwassersystem kann leicht in Ordnung gebracht werden, um die Behandlung des Kühlwassers und den Energieverbrauch zu verbessern.Good control of the speed inside the pipes will result in a minimum of pipe debris. A complex cooling water system can easily be put in order to handle the cooling water and improve energy consumption.

Darüber hinaus erlaubt es die Möglichkeit, die Anzahl der Fließwege leicht zu ändern, einen Wärmetauscher auszuwählen, der eine bestmögliche Kombination von Mantel- und Rohrflüssigkeitsmengen und Druckgefällen gewährt. Es werden auch erhebliche Einsparungen bei den Kosten im Vergleich mit herkömmlichen Wärmetauschern auftreten. Die Rohrlängen können für eine gegebene Anzahl von Fließwegen ausgewählt werden, was auf ein praktisch konstantes Verhältnis Hitze zu Geschwindigkeitseinbuße hinausläuft. Die Fließbedingungen können dann wie gewünscht verändert werden, um" besonderen Anforderungen an Temperatur, Druck undIn addition, the ability to easily change the number of flow paths allows a heat exchanger select the best possible combination of jacket and pipe fluid volumes and pressure gradients granted. There will also be significant savings in costs when compared with traditional heat exchangers appear. The pipe lengths can be selected for a given number of flow paths, what results in a practically constant ratio of heat to loss of speed. The flow conditions can then be changed as desired to meet specific temperature, pressure and requirements

verschiedene Wärmebelastung der Kühlwasserzufuhr zu genügen.to meet different heat loads of the cooling water supply.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben werden. Es zeigen:In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, which are described below will. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher, 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2 - 2 in Fig. 1/Fig. 2 shows a cross section along line 2 - 2 in Fig. 1 /

Fig. 3 einen Axialschnitt nach Linie 3 - 3 in Fig. 2,3 shows an axial section along line 3 - 3 in FIG. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4 - 4 in Fig. 1,FIG. 4 shows a cross section along line 4 - 4 in FIG. 1,

Fig. 5 einen Axialschnitt nach Linie 5 - 5 in Fig. 4,FIG. 5 shows an axial section along line 5 - 5 in FIG. 4,

Fig. 6-8 drei weitere Ausführungsbeispiele des6-8 three further embodiments of the

Wärmetauschers., jeweils im Längsschnitt,Heat exchanger., Each in longitudinal section,

Fig. 9-13 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers in Darstellungen gemäß Fig. 1-5,9-13 a further embodiment of the heat exchanger in representations according to Fig. 1-5,

Fig. 14-17 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers in Darstellungen gemäß Fig. 1-3.14-17 a further embodiment of the heat exchanger in representations according to FIGS. 1-3.

Bei einem Wärmetauscher 100 entsprechend Figur 1 sind zwei Rohrböden 31, 32 innerhalb eines zylindrischen Gehäusemantels 9 mit zwei Gehäuseköpfen 13, 19 angeordnet. Die Rohrböden sind für eine ungerade Anzähl von Fließwegen für die Rohrflüssigkeit durch eine bestimmte Form von Endkappen eingerichtet.In a heat exchanger 100 according to FIG. 1, there are two tube sheets 31, 32 within a cylindrical housing jacket 9 with two housing heads 13, 19 are arranged. The tube sheets are for an odd number of flow paths set up for the pipe fluid by a specific shape of end caps.

Die Rohrflüssigkeit tritt in den Wärmetauscher 100 durch einen Einlaßstutzen 23 in die von dem Gehäusekopf 13 gebildete Einlaßkammer ein und fließt dann längs Rohren 24' bis zu einer Kammer 27' einer Endkappe 27. Dann fließt die Flüssigkeit von der Kammer 27' in entgegengesetzter Richtung zur Fließrichtung der Flüssigkeit in den Rohren 24' durch die Rohre 24·' zurück. Die Flüssigkeit, welche aus den Rohren 24'' austritt, gelangt in eine Kammer 28', von wo aus sie in zentrale Rohre 24' '' eintritt, um längs der Länge des Wärmetauschers zurückzufließen und hier in eine Endkammer 20 einzutreten, von wo sie aus dem Wärmetauscher durch einen Auslaßstutzen 21 wieder austritt.The pipe fluid enters the heat exchanger 100 through an inlet port 23 into the housing head 13 formed inlet chamber and then flows along tubes 24 'to a chamber 27' of an end cap 27. The liquid then flows from the chamber 27 'in the opposite direction to the direction of flow of the liquid in the tubes 24 'through the tubes 24 ·' return. The liquid coming out of the pipes 24 '' exits, enters a chamber 28 'from where it enters central tubes 24' '' by lengthwise of the heat exchanger to flow back and enter an end chamber 20 here, from where they leave the heat exchanger emerges again through an outlet connection 21.

Die das Gehäuse des Wärmetauschers durchströmende Mantelflüssigkeit tritt in den Gehäusemantel 9 durch einen Einlaßstutzen 25 ein und folgt einem gewundenen, durch Leitplatten 50 festgelegten Fließweg quer zu und längs der Rohre 24, bevor die Flüssigkeit den Mantel 9 durch einen Austrittsstutzen 26 verläßt.The jacket liquid flowing through the housing of the heat exchanger enters the housing jacket 9 through an inlet port 25 and follows a winding, through Guide plates 50 set a flow path across and along the tubes 24 before the liquid passes through the jacket 9 an outlet nozzle 26 leaves.

Die Endkappen 27, 28 entsprechend den Figuren 2 bis 5 können aus einfachen metallischen Kappen bestehen, welche an den Rohrboden 31 bzw. 32 durch geeignete Mittel angebracht werden, beispielsweise durch Stiftschrauben 51. Die Kappen 27, 28 können in geeigneter Weise gestaltete krummlinige Wände aufweisen, die durch eine abnehmbare flache Platte abgedeckt sind, wodurch die Umlenkkammern 27' und 28' gebildet werden. Die Kappen 27, 28 können auch aus jedem geeigneten Material, abgesehen von Metall, hergestellt sein, beispielsweise aus Kunststoff.The end caps 27, 28 according to Figures 2 to 5 can consist of simple metallic caps, which are attached to the tube sheet 31 and 32 by suitable means, for example by studs 51. The caps 27, 28 may have suitably designed curvilinear walls extending through a removable flat plate are covered, whereby the turning chambers 27 'and 28' are formed. The caps 27, 28 can also be made of any suitable material apart from metal, for example of Plastic.

In Figur 6 ist ein Wärmetauscher gezeigt, welcher einen äußeren Gehäusemantel 9, ferner einen ersten RohrbodenIn Figure 6, a heat exchanger is shown, which has an outer housing jacket 9, and also a first tube sheet

aufweist, der fest mit dem Gehäusekopf 13 verbunden ist, wobei der Rohrboden 10 am Flansch 11 des Mantels 9 gegen Verdrehen gesichert ist. Ein zweiter Rohrboden •14 ist am gegenüberliegenden Ende des Mantels 9 beweglieh befestigt. Die Dichtung zwischen dem zweiten Rohrboden 14 und dem Mantel 9 geschieht durch klemmende Dichtungsringe 15 und einen Zwischenring 16 (lantern ring), die in herkömmlicher Weise zwischen den beiden Flanschen 17, 18 angeordnet sind. Der Flansch 17 ist am Gehäuse-10· kopf 19 und der Flansch 18 am Mantel 9 befestigt. .which is firmly connected to the housing head 13 is, the tube sheet 10 on the flange 11 of the shell 9 is secured against twisting. A second tube sheet 14 is movable at the opposite end of the shell 9 attached. The seal between the second tube sheet 14 and the jacket 9 is done by clamping Sealing rings 15 and an intermediate ring 16 (lantern ring), which in a conventional manner between the two flanges 17, 18 are arranged. The flange 17 is fastened to the housing head 19 and the flange 18 is fastened to the jacket 9. .

Der erste Gehäusekopf 13 und der Rohrboden 10 bilden einen Auslaßraum 20, welcher die Rohrflüssigkeit ent-■ hält, die durch den am Deckel 13 befindlichen Auslaßstutzen 23 hinausfließt. Der zweite Gehäusekopf 19 und der Rohrboden 14 bilden einen Einlaßraum 22, welcher die Rohrflüssigkeit aufnimmt, die durch den Einlaßstutzen 21 am zweiten Gehäusekopf 19 eintritt.The first housing head 13 and the tube sheet 10 form an outlet space 20 which contains the pipe liquid through the outlet connection located on the cover 13 23 flows out. The second housing head 19 and the tube sheet 14 form an inlet space 22, which absorbs the pipe fluid that enters through the inlet port 21 on the second housing head 19.

Eine Mehrzahl von an ihren Enden offenen Rohren 24, welche sich zwischen den Rohrböden 10, 14 erstrecken und daran befestigt sind, stehen mit den Räumen innerhalb der Gehäuseköpfe 13, 19 des Wärmetauschers in Verbindung. Die Mantelflüssigkeit umströmt die Außenseite der Rohre 24, sie wird in den Mantel 9 durch den Einlaßstutzen 25 eingeleitet und fließt durch den Auslaßstutzen 26 hinaus, nachdem sie über die Rohre 24 in der gewünschten Weise hinweggeflossen ist. Ein mehrfacher Fließweg der Rohrflüssigkeit wird in entsprechender Weise durch das Aufsetzen von Endkappen 27, 28 auf die Rohrboden 10, 14 in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 erreicht.A plurality of tubes 24 open at their ends, which extend between the tube sheets 10, 14 and attached to it, stand with the spaces within of the housing heads 13, 19 of the heat exchanger in Link. The jacket liquid flows around the outside of the tubes 24, it is in the jacket 9 through introduced the inlet port 25 and flows out through the outlet port 26 after passing through the pipes 24 has flowed away in the desired manner. A multiple flow path of the pipe liquid becomes in corresponding Way by placing end caps 27, 28 on the tube sheets 10, 14 in accordance with the first embodiment achieved according to Figure 1.

Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß demjenigen in Figur 1, bei dem ein Dehnungsbalg 53 zwischen einemFigure 7 shows an embodiment according to that in Figure 1, in which an expansion bellows 53 between a

schwimmend gelagerten Rohrboden 54 und dem Mantel 9 angeordnet ist. Infolgedessen ist die Längsdehnung der Rohre 24 vollkommen unabhängig von der Dehnung des Mantels 9.floating tube sheet 54 and the jacket 9 is arranged. As a result, the elongation is the Tubes 24 completely independent of the expansion of the jacket 9.

In ähnlicher Weise kann gemäß Figur 8 ein Dehnungsbalg 40 zwischen einem beweglichen Rohrboden 54 und einem Anschlag 44 angeordnet sein, der dichtend an einem aufstehenden inneren Plansch 43 anliegt, der sich an der Innenseite des Mantels 9 befindet. Die Verbindung zwischen den Bauteilen wird durch Bolzen 42 hergestellt.In a similar way, according to FIG. 8, an expansion bellows 40 can be positioned between a movable tube sheet 54 and be arranged a stop 44, which rests sealingly on an upstanding inner surface 43, which located on the inside of the jacket 9. The connection between the components is established by bolts 42.

Die Figuren 9 bis 13 zeigen ein Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen in den Figuren 1 bis 5. Lediglich die Endkappen 27, 28 weisen im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 5 eine andere Form auf. Figures 9 to 13 show an embodiment similar to that in FIGS. 1 to 5. Only the end caps 27, 28 have a different shape compared to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 5.

Wie ersichtlich, erlauben die beiden Ausführungsbeispiele aufgrund der verschieden geformten Endkappen eine unterschiedliche Unterteilung der Anzahl der von der Rohrflüssigkeit durchflossenen Rohre in verschiedenartige Fließwege. Anders geformte Endkappen können verwendet werden, und demzufolge ergeben sich viele ünterteilungsmöglichkeiten der Anzahl von Rohren, welche für die verschiedenen Fließwege der Rohrflüssigkeit benötigt werden.As can be seen, the two exemplary embodiments allow a different one due to the differently shaped end caps Subdivision of the number of pipes through which the pipe fluid flows into different types Flow paths. Different shaped end caps can be used, and as a result there are many possibilities of partitioning the number of tubes required for the various flow paths of the tube fluid.

Die Figuren 14 bis 17 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem U-förmige Rohre und auf diese Weise eine gerade Anzahl von Fließwegen für die Rohrflüssigkeit vorgesehen sind. Der Auslaßraum 20 und der Einlaßraum 21 sind nebeneinander am gleichen Ende des Mantels 9 angeordnet. Diese Räume werden durch eine herkömmliche Teilungsplatte 80 getrennt. Die Endkappen 27, 28/ welche auch in den Figuren 15 bis 17 gezeigt sind, können verschiedenartige Formen mit einer verschiedenen Anzahl von Fließweg-Trennwänden darin aufweisen.Figures 14 to 17 show an embodiment, in which U-shaped pipes and in this way an even number of flow paths for the pipe liquid is provided are. The outlet space 20 and the inlet space 21 are arranged next to one another at the same end of the jacket 9. These spaces are separated by a conventional partition plate 80. The end caps 27, 28 / which Also shown in Figures 15 to 17 can be of various types with a different number of flow path partitions therein.

Die Endkappen 27, 28 können abnehmbar auf die Rohrboden aufgesetzt sein. Sie können ferner eine Abdeckung aufweisen, die an einem Wandabschnitt befestigt ist, der sich zwischen Rohrboden und Gehäusekopf erstreckt. The end caps 27, 28 can be removed from the tube sheet be put on. They can also have a cover that is attached to a wall section which extends between the tube sheet and the housing head.

Bei Verwendung solcher Fließweg-Trennwände ist die Anordnung der rohrseitigen Ein- und Auslaßstutzen unabhängig von der Anzahl der Rohrfließwege und der Trennwände der Endkappen.When using such flow path partition walls, the arrangement of the pipe-side inlet and outlet nozzles is independent on the number of pipe flow paths and the partitions of the end caps.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.Those disclosed in the foregoing description, claims, abstract and drawings Features of the subject matter of these documents can be used individually or in any combination to each other for the implementation of the invention in its various embodiments are essential.

Zusammenfassungsummary

LeerseiteBlank page

Claims

320809?

Patent Attorneys Düsseldorf, March 5, 1982

Dipl.-Ing. Erich Kühnemann KK / KM / sch 6

Dipl.-Ing. Klaus Kühnemann
Sonderburgstrasse 30
Düsseldorf II
Telephone (0211) 5755 55
Postal checking account: Cologne 79414-501

ROACH HEAT EXCHANGERS PTY. LIMITED a company incorporated under the laws of the State of New South Wales at 25 Endeavor Street
Sylvania, New South Wales 2224, Australia

Claims

Heat exchanger with a cylindrical housing and at least one end-face housing head and one A plurality of open ended tubes disposed within the housing and connected to at least one with the Housing connected and held with the housing head a space forming tube sheet, characterized in that on each tube sheet (10, 14, 31, 32) within the associated housing head (13, 19) sealing at least one of the stream the pipe fluid deflecting end cap (27, 28) is attached, which a number of pipe ends independently from the pipe liquid inlets and outlets (21, 23) in summary overlaps.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that in a manner known per se in a straight line between two tube sheets (10, 14, 31, 32) Pipes (24) in each of the spaces enclosed on both sides by the housing head (13, 19) an end cap (27, 28) is arranged.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that in a known manner U-shaped and held in a tube sheet Pipes (24) a pair of end caps (27, 28) is arranged in the single housing head (Fig. 14).

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the housing head interior (20, 21) is divided by a partition (80), wherein an end cap (27, 28) is provided in each chamber (20, 21) formed in this way.

5. Heat exchanger according to claim 2 or 3, characterized in that the end caps (27, 28) on the tube sheets (10, 14, 31, 32) are detachably attached by means of studs (51).

6. Heat exchanger according to claim 1 and 5, characterized in that that the seal between the tube sheet and the end cap by one between the from the tube sheet protruding pipe ends is inserted and the pipe ends protruding sealing strips, on which the end cap rests.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the course of the sealing strip by the bundle of pipe ends corresponds to the circumferential shape of the end caps.

8. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that an end cap (27) is designed annular.

9. Heat exchanger according to claim 8, characterized

draws that the ring section is polygonal, in particular is hexagonal.

10. Heat exchanger according to claim 1 and 8, characterized characterized / that the other end cap (28) is polygonal, in particular hexagonal, and so large, that it encloses a part of the tube (24) not covered by the annular section of the one end cap (27).

11. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that an expansion bellows (40, 53) is arranged between the tube sheet (54) and .Gehäusemantel (9) (Figs. 7 and 8).

12. Heat exchanger according to claim 11, characterized in that the tube sheet (54) is floatingly mounted is. -

13. Heat exchanger according to claim 11, characterized in that that the expansion bellows (40) on the one hand attached to the tube sheet (54) and on the other hand over a stop (44) with a flange (43) running around the inside of the housing shell (9) connected is.

description