DE3212914A1

DE3212914A1 - Roehrenbuendelwaermeaustauscher

Info

Publication number: DE3212914A1
Application number: DE19823212914
Authority: DE
Inventors: Klemens Ing.(grad.) 4690 Herne Waterkotte
Original assignee: WATERKOTTE WAERMEPUMPEN GmbH
Current assignee: WATERKOTTE WAERMEPUMPEN GmbH
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1983-10-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenbündelwärmeaustauscher,
insbesondere zur Verwendung als Verdampfer oder Verflüssiger in einer Wärmepumpe, bestehend aus einem Mantelrohr mit in geringem Abstand von seinen Enden angeordneten Anschlußstutzen für den Ein- bzw. Austritt eines ersten Wärmeaustauschmediums und aus einem Einsatz aus mehreren parallelen, ein zweites Wärmeaustauschmedium führenden Röhren, die mit ihren Enden in Rohrböden sitzen, sowie aus Abschlubdeckeln für das Mantelrohr, die Stutzen für den Ein- bzw.
Austritt des die Röhren im Gegenstrom zum ersten Wärmeaustauschmedium durchströmenden zweiten Wärmeaustauschmediums aufweisen und mit den Rohrböden jeweils eine dichte, in die Röhren und den jeweiligen Stutzen ausmündende Kammer bilden.
Solche Röhrenbündelwärmeaustauscher dienen beispielsweise für Wärmepumpen zum Wärmeentzug aus Grundwasser oder Sole, wobei durch die am Mantelrohr angebrachten Stutzen der Ein- bzw. Austritt des Wärmeentzugsmediums erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Röhrenbündelwärmeaustauscher so auszubilden, daß der Röhreneinsatz leicht auswechselbar und doch im Mantelrohr festgehalten und abgedichtet ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil bei den bekannten Verdampfern mit zunehmender Verunreinigung der Wirkungsgrad schlechter wird, bis die Verdampfer selbst unbrauchbar sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Rohrboden einen seinen Rand umgebenden, in Richtung des Abschlußdeckels weisenden Kragen aufweist, der mit dem Deckelrand unlösbar und gasdicht verbunden ist, und daß das Mantelrohr an seinen Enden mit einer Aufbördelung versehen ist, die als Anlage für einen den Kragen umgebenden Dichtring dient, welche durch eine Spann-Klemmschelle fixiert ist.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, nachdem vorher die entsprechenden Anschlüsse für die beiden Wärmeaustauschmedien gelöst worden sind, das Röhrenbündel mit samt den Rohrböden und Deckeln zu lösen und aus dem Rohrmantel durch eines von dessen Enden herauszuziehen.
Das Röhrenbündel braucht im Mantelrohr nicht mehr zusätzlich befestigt zu werden. Als Dichtelement kann ein elastischer Dichtring, beispielsweise ein O-Ring dienen, der dicht am Umfang der Rohrböden anliegt und gegebenenfalls von einem zusätzlichen Stützring, der die gleiche Form wie die Aufbördelung des Mantelrohrendes aufweist, und durch einen entsprechenden, Umbördelung und Stützrohr umgreifenden Haltering gehalten wird.
Diese Ausbildung ermöglicht es auch, den elastischen Dichtring beim Spannen so nach innen zu drücken, daß ein Herausquetschen des Dichtringes aus seinem Dichtsitz auf dem Kragen ausgeschlossen ist.
Die radiale Klemmwirkung des Dichtringes über die Spann-Klemmschelle reicht aus, um das Röhrenbündel im Mantelrohr zu fixieren und festzuhalten.
Durch die elastische Klemmung und Abdichtung werden darüber hinaus Zug- und Druckspannungen auf das Röhrenbündel, die durch Materialausdehnung bei Temperaturdifferenzen hervorgerufen werden, weitgehendst abgebaut.
Es ist ferner möglich, bei dieser vorzugsweise stehenden Bauart eines Röhrenwärmeaustauschers Wärmeverluste mit einfachsten Mitteln zu vermeiden, in dem man beispielsweise geschlitzte Schaumstoffwärmedämmrohre oder -dämmschalen um das Mantelrohr herumlegt, die an den Stellen der entsprechenden Ein- und Austrittsstutzen und Halterungen ohne Schwierigkeiten mit Durchbrüchen versehen werden können. Die Schaumstoff-Wärmedämmrohre oder -schalen lassen sich mit einem Kunststoffmantel umschließen, der mit Schnappschlüssen versehen ist und sich daher leicht öffnen und schließen läßt.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel und zwar in Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Röhrenbündelwärmeaustauscher im Längsschnitt; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des rechten Endes des Wärmeaustauschers nach Fig. 1; und in Fig. 3 eine Stirnansicht des Wärmeaustauschers von rechts nach Fig. 1 bzw. 2.
Der Röhrenbündelwärmeaustauscher weist ein Mantelrohr 1 aus nicht rostendem Material auf. Im geringen Abstand von den Enden des Mantelrohres 1 befinden sich je ein Gewindestutzen 2 bzw. 3 für den Ein- bzw. Austritt des einen Wärmeaustauschmediums, im Beispielsfalle das Wärmeentzugsmedium, wie Grundwasser oder Sole.
Dieses Wärmeentzugsmedium strömt entlang der angegebenen Pfeile vom Eintrittsstutzen 2 zum Austrittsstutzen 3 und passiert dabei als Schikanen dienende Umlenkbleche 4 bis 9, die jeweils etwa die Hälfte des Mantelrohrinnenquerschnitts abdecken und so gegenständig angeordnet sind, daß das Wärmeaustauschmedium gezwungen ist, jeweils das gesamte Rohrbündel zu kreuzen, das aus einer Vielzahl von Einzelrohren besteht (Fig. 2), von denen lediglich zwei in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet sind.
In jedem dieser Rohre 10 befindet sich eine bürstenähnliche Schikane, wie sie beispielweise bei 11 in Fig. 2 angedeutet ist. Diese bürstenförmige Schikane 11 kann sich über einen Teil der Röhrenlänge, aber auch über die gesamte Röhrenlänge erstrecken und dient dazu, das durchströmende zweite Wärmeaustauschmittel, beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel das Kältemittel, zu verwirbeln und dadurch dessen Wärmeinhalt besser an die Röhrenaußenwand abzuleiten.
Die Röhren 10 sitzen mit ihren Enden in einem Rohrboden 12 (Fig. 2), der im Ende des Mantelrohres 1 eingesetzt ist. Das Mantelrohrende weist eine Aufbördelung 13 auf. Der Rohrboden 12 selbst ist mit einem Kragen 14 versehen, so daß er und die dazu gehörigen Röhren ohne Schwierigkeiten in das aufgebördelte Ende des Mantelrohres 1 eingeschoben werden kann. Da die Anordnung auch auf der anderen Seite, wie aus Fig. 1 erkennbar die gleiche ist, läßt sich das Röhrenbündel ohne Schwierigkeiten aus dem Mantelrohr 1 in der einen und in der anderen Richtung herausziehen bzw. in es einsetzen.
Der Kragen 14 des Rohrbodens ist mit dem Abschlußdeckel 15 gasdicht und fest verbunden, beispielsweise, wie bei 16 angedeutet verschweißt.
Zweckmäßig weist dabei der Deckel 15 einen Kragen 17 auf, dessen Kante mit der Kante des Kragens 14 verbunden ist. Es entsteht somit eine Kammer 18, in der beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ein Prallblech 19 untergebracht ist, das das durch den Stutzen 20 einströmende zweite Wärmeaustauschmedium gleichmäßig über den Rohrboden 12 verteilt und damit einen gleichmäßigen Eintritt dieses Mediums in die Röhren 10 gewährleistet. Im wesentlichen ist der Rohrboden auf der in Fig. 1 linken Seite genauso mit dem Deckel verbunden, jedoch ist hier in der derart gebildeten Kammer 21 kein gebogenes Prallblech vorgesehen, sondern ein gerades Prallblech 22, das bewirkt, daß aufgrund der Gasgeschwindigkeit das im Kältemittel enthaltene U1 mitgerissen wird.
Das Röhrenbündel mit seinen Umkehrblechen, seinen beiden Rohrböden und den Deckeln mit den Wärmeaustauschmediumanschlüssen sowie dem Prall- und Verteilerblechen bildet somit ein eigenständiges, gas-und wasserdichtes Bauteil.
Die dichte Verbindung zwischen Mantelrohr 1 und diesem eigenständigen Gebilde erfolgt mit Hilfe einer Anordnung, die aus einem Dichtring 23, beispielsweise einer Dichtschnur oder einem 0-Ring, besteht, der sich gegen die Aufbördelung 13 anlegt und von einem Stützring 24 gehalten wird. Um diese Anordnung ist ein Haltering 25 gelegt. Der Haltering 25 wird von einer Spann-Klemmschelle 26 umgeben oder ist ein Teil davon.
Man erkennt aus Fig. 3, wie diese Spann-Klemmschelle 26 mit Hilfe einer Schraube 27 angezogen werden kann.
Leerseite

Claims

Röhrenbündelwärmeaustauscher Patentansprüche i) Röhrenbündelwärmeaustauscher, i insbesondere zur Verwendung als Verdampfer oder Verflüssiger in einer Wärmepumpe, bestehend aus einem Mantelrohr mit in geringem Abstand von seinen Enden angeordneten Anschlußstutzen für den Ein- bzw. Austritt eines ersten Wärmeaustauschmediums und aus einem Einsatz aus mehreren parallelen, ein zweites Wärmeaustauschmedium führenden Röhren, die mit ihren Enden in Rohrböden sitzen, sowie aus Abschlubdeckeln für das Mantelrohr, die Stutzen für den Ein-bzw. Austritt des die Röhren im Gegenstrom zum ersten Wärmeaustauschmedium durchströmenden zweiten Wärmeaustauschmediums aufweisen und mit den Rohrböden jeweils eine dichte, in die Röhren und den jeweiligen Stutzen ausmündende Kammer bilden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dab jeder Rohrboden (12) einen seinen Rand umgebenden, in Richtung des Abschlußdeckels (15) weisenden Kragen (14) aufweist, der mit dem Deckelrand unlösbar und gasdicht verbunden ist (bei 16), und daß das Mantelrohr (1) an seinen Enden mit einer Aufbördelung (13) versehen ist, die als Anlage eines den Kragen (14) umgebenden Dichtring (23) dient, welche durch eine Spann-Klemmschelle (25) fixiert ist.
2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Abschlußdeckel (15) einen in Richtung des Mantelrohrendes weisenden Deckelkragen (17) aufweist, der mit dem Kragen (14) am jeweiligen Rohrboden (12) verbunden, vorzugsweise verschweißt ist.
3. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der von der Aufbördelung (13) abgewendeten Seite des Dichtringes (23) ein Stützring (24) vorgesehen und über Aufbördelung (13) und Stützring (24) ein beide umfassender Haltering (24) gelegt ist.