DE3310986A1 - Rohrbuendelwaermeaustauscher mit rohrboeden aus kunststoff - Google Patents
Rohrbuendelwaermeaustauscher mit rohrboeden aus kunststoffInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
- F28F9/10—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by screw-type connections, e.g. gland
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
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 (6)
- AnsprücheRohrbündelwärmeaustauscher 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.
Priority Applications (3)
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