DE3310986A1

DE3310986A1 - Rohrbuendelwaermeaustauscher mit rohrboeden aus kunststoff

Info

Publication number: DE3310986A1
Application number: DE19833310986
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. 6204 Taunusstein Kreichelt; Manfred 6500 Mainz-Lerchenberg Sassenberg
Original assignee: QVF GLASTECH GmbH
Current assignee: QVF GLASTECH GmbH
Priority date: 1983-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1984-09-27
Also published as: GB2136945A; GB8406183D0; FR2543283A1

Description

J.

PATENTANWALT DR. RICHARD KNEISSL Wldenmayerstr. 46

D-8000 MÜNCHEN 22 ^ 3. ΜαΓΖ 1983

Tel.089/295125 _{Q m Dr}._K/sch

QVF GLASTECHNIK GMBH, 6200 Wiesbaden-Schierstein

Rohrbündelwärmeaustauscher mit Rohrböden aus Kunststoff

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeaustauscher mit Rohrboden aus Kunststoff/ in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist und in denen die Rohre in Bohrungen mit einer Abstufung angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das JRohr umgebenden Dichtung eingedichtet sind, die durch eine in den weiteren Teil der Bohrung eingeschraubte Gewindebuchse unter Spannung gehalten wird.

Bereits vor etwa 15 Jahren wurde versucht, die bekannten aus Metall hergestellten Rohrbündelwärmeaustauscher aus Glas zu fertigen. Bis dahin gab es nur Schlangenwärmeaustauscher aus Glas. Dabei ergaben sich aber verschiedene Schwierigkeiten. So lassen sich Rohrboden aus Glas nur mit hohem Aufwand herstellen. Außerdem ist das Verbinden der Glasrohre mit den Rohrböden aus Glas sehr kostenintensiv, weil es nämlich nicht möglich ist, die Glasrohre in solche Böden einzuwalzen, sondern die Rohre mit den Böden verschmolzen werden müssen. Es versteht sich von selbst, daß eine solche Ausführungsform sehr reparaturunfreundlich ist.

Man ist deshalb dazu übergegangen, die Rohrboden aus chemisch resistenten Kunststoffen, wie z. B. Polytetrafluoräthylen (PTFE), anzufertigen, wobei gegebenenfalls in den Kunststoff eine Metallplatte eingearbeitet wird, um einem unerwünschten Fließen des Kunststoffs entgegenzuwirken. Besondere Schwierigkeiten ergaben sich dabei bei der Abdichtung der Glasrohre gegenüber den Rohrböden aus Kunststoff. Die heute übliche Abdichtung erfolgt mittels stopfbuchsenartiger Einrichtungen, wie sie weiter oben näher beschrieben sind.

JZ'

Als Dichtungen werden dabei O-Ringe, die meistens aus einem elastischen Kern mit überlappter oder geschlossener Ummantelung aus resistentem Material bestehen, zylindrische elastische Ringe oder Packungen aus Graphit, Asbest oder ungesintertem PTFE verwendet.

Alle diese Dichtungen sind insofern mit Nachteilen behaftet, als sie aufgrund der während des Betriebs nachlassenden Elastizität und/oder aufgrund von Fließvorgängen im Rohrbodenmaterial gelegentlich zu unliebsamen Leckagen führen. Dies gilt insbesondere, wenn die Wärmeaustauscher bei höheren Temperaturen verwendet werden, bei denen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe Änderungen in den Spannungen auftreten. Selbst durch die Verwendung von Rohrboden mit eingelegter Metallplatte läßt sich diese Schwierigkeit nicht vollständig überwinden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einem Rohrbündelwärmeaustauscher der eingangs näher beschriebenen Art eine einwandfreie Abdichtung zwischen den Rohren und den aus Kunststoff bestehenden Rohrboden zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem im Betreff genannten Rohrbündelwärmeaustauscher.die Dichtung aus einem Klemmring aus Kunststoff mit zylindrischem Durchgang besteht, dessen beide Stirnseiten konisch im Sinne einer Anspitzung verlaufen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines Klemmrings gemäß der Erfindung das Rohrbodenmaterial weniger zu Fließvorgängen neigt, und zwar insbesondere weniger zu radialen Fließvorgängen, die insbesondere für die erwähnten Leckagen bei den bekannten Ausführungsformen verantwortlich sind. Bei den bekannten Ausführungsformen

wird auf die Dichtung in der Weise Druck ausgeübt, daß die Dichtung insgesamt gestaucht wird, was zu radial wirkenden Kräften führt.

Die vorliegende Erfindung hat besondere Bedeutung, wenn die Wärmeaustauscherrohre aus Glas oder Keramik bestehen, da bei Metallwärmeaustauschern auch die Rohrboden meistens aus Metall bestehen und metallische Verbindungen wesentlich leichter herzustellen sind. Es liegt aber auch durchaus im Bereich der Erfindung, daß die Wärmeaustauscherrohre aus Metall bestehen.

Als Werkstoff für die Rohrboden kommen insbesondere hochresistente Kunststoffe, wie z. B. PTFE, in Frage. Auch für den Klemmring werden ähnliche Werkstoffe verwendet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen beide Stirnseiten des Klemmrings mit dem gleichen Winkel zu seiner Achse. Außerdem wird es bevorzugt, daß die Außenfläche des Klemmrings zylindrisch ist.

Vorteilhafte Spannungsverhältnisse ergeben sich, wenn die Abstufung in der Bohrung und/oder die dem Klemmring zugewandte Stirnseite der Gewindebüchse parallel zu der jeweils angrenzenden Stirnseite des Klemmrings verläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Außenfläche des Klemmrings einen Abstand von der sie umgebenden Bohrung. Hierdurch werden radiale Kräfte auf die Rohrboden vermieden, wenn der Dichtring beim Einspannen gestaucht wird.

Die Rohrboden sind im allgemeinen zylindrisch, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist. Bei zylindrischen Rohrböden wird es bevorzugt, auf der Zylinderfläche einen

Metallring anzuordnen, der Pließvorgängen des Werkstoffs des Zylinderbodens entgegenwirkt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeaustauscher (linke Hälfte im Einbauzustand und rechte Hälfte in Explosionsdarstellung) und

Fig. 2 den in Fig. 1 nur teilweise dargestellten Rohrboden in verkleinertem Maßstab im Schnitt.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Rohrboden 1 mit einer Bohrung für die Aufnahme eines Glasrohrs 5. Die Bohrung besitzt einen engeren Teil 2 und einen weiteren Teil 4, wobei der übergang mit einem Winkel oL· konisch verläuft. Auf dem Glasrohr 5 sitzt ein Klemmring 6, der unten mit einem Winkel ß^ und oben mit einem Winkel ß- abgeschrägt ist. Der weitere Teil 4 der Bohrung ist mit einem Innengewinde 3 ausgerüstet, in das eine Gewindebuchse 7 eingeschraubt ist, deren dem Klemmring 6 zugewandte Stirnseite konisch ausgebildet ist, derart, daß sie zur Achse der Gewindebuchse 7 einen Winkel oc_ einschließt. Es ist ersichtlich, daß oL* und ß- eine verschiedene Größe aufweisen, während oC₂ und ß₂ gleich groß sind.

Der Rohrboden 1, der Klemmring 6 und die Gewindebuchse 7 bestehen alle aus PTFE.

Beim Einbau eines Glasrohrs 5 in einen Rohrboden 1 wird zunächst ein Klemmring 6 auf das Glasrohr aufgeschoben, worauf dieses in die Bohrung 2, 4 eingeführt wird. Dann

wird eine Gewindebuchse 7 darübergestülpt und festgezogen.

Gemäß Fig. 2 ist der Rohrboden 1 von einem Metallring 8 umgeben, der einem Fließen des Werkstoffs/ aus dem der Rohrboden 1 besteht, entgegenwirkt.

Claims

Ansprüche

Rohrbündelwärmeaustauscher mit Rohrböden aus Kunststoff, in die gegebenenfalls eine Metallplatte eingelegt ist und in denen die Rohre in Bohrungen mit einer Abstufung angeordnet und jeweils mit Hilfe einer das Rohr umgebenden Dichtung eingedichtet sind, die durch eine in den weiteren Teil der Bohrung eingeschraubte Gewindebuchse unter Spannung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem Klemmring (6) aus Kunststoff mit zylindrischem Durchgang besteht, dessen beide Stirnseiten konisch im Sinne einer Anspitzung verlaufen.
2. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnseiten des Klemmrings

(6) mit dem gleichen Winkel zu seiner Achse verlaufen.
3. Rohrbündelwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Klemmrings (6) zylindrisch ist.
4. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufung in der Bohrung (2, 4) und/oder die dem Klemmring (6) zugewandte Stirnseite der Gewindebuchse (7) prallel zu der jeweils angrenzenden Stirnseite des Klemmrings (6) verläuft.
5. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Klemmrings (6) von der Bohrung (4) einen Abstand aufweist.
6. Rohrbündelwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrboden (1) zylindrisch sind und auf ihrer Zylinderfläche einen Metallring (8) tragen.