DE3401567A1 - Rohrverteileranordnung eines waermetauschers - Google Patents

Description

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MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION ^ ^

MÜNCHEN GMBH

München, 10. Januar 1984

Rohrverteileranordnung eines Wärmetauschers

Die Erfindung betrifft eine Rohrverteileranordnung eines Wärmetauschers, mit einem zwischen zumindest zwei Behälterböden angeordneten Rohrpaket.

Bei einer Rohrverteileranordnung der vorgenannten Art ist es schwierig, zum einen die einzelnen Rohre definiert in einer festen und fluiddichten Lage zu den Behälterböden zu halten und zum anderen die aufgrund von Wärmeeinflüssen auftretenden Dehnungs- und Spannungsdifferenzen der Rohre, Stoßbelastungen und Schwingungen, etc. auszugleichen, insbesondere dann, wenn U-förmige Profilrohre vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Rohrverteileranordnung eines Wärmetauschers mit einem zwischen zumindest zwei Behälterböden angeordneten Rohrpaket, bei der die Rohre definiert angeordnet sind und im Betrieb auftretende Dehnungs- und Spannungsdifferenzen der Rohre, Stoßbelastungen und Schwingungen ausgeglichen werden.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß die einzelnen fluiddicht an den aneinander beabsiiandeten Behälterböden angeschlossenen Rohre des Rohr-

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pakets zumindest einen Längenabschnitt besitzen, der schräg geradlinig und/oder gebogen zwischen den Behälterböden verläuft. Im Gegensatz zu bekannten bügeiförmigen Rohrpaketanordnungen sind erfindungsgemäß zwischen zwei beabstandeten Sammelböden Einzelrohre vorgesehen, die sich im wesentlichen in einer Hauptrichtung erstrecken. Durchströmendes Medium wird nicht wie bei U-förmigen Profilrohren um ca. 180° umgelenkt, sondern gelangt von einem Sammelboden zum anderen ohne grundsätzliche Umlenkung um einen größeren Winkel, auch wenn schräge und/oder gebogene Längenabschnitte von Einzelrohren vorgesehen sind.

Letztgenanntes erfindungsgemäßes Merkmal ist es, wodurch Einzelrohre im Betrieb aus ihrer Ursprungslage ausknicken können, wenn sie beispielsweise aufgrund einer Wärmeeinwirkung eine Ausdehnung erfahren. Damit erfolgt ein kräftefreier Ausgleich der Dehnungen. Bei Profilrohren wird die Knickachse entsprechend gewählt. Vorteilhaft gegenüber bekannten Anordnungen mit über einen Bogen zu Bügeln geformten Profilrohren ist, daß die Rohre auf .beiden Seiten ihrer Erstreckung in einem Boden einwandfrei zum Feld geordnet gehalten werden. Darüber hinaus sind die Rohre weniger durch Schwingungen gefährdet. Die Aufnahme des gesamten Wärmetauschers in den umgebenden Stützstrukturen ist kräfte- und dehnungsmäßig einwandfrei, Stoßbelastungen werden unproblematisch abgefangen. Gegenüber den bekannten U-förmigen Profilrohren wird bei der Erfindung durch den zweiten beabstandeten Behälterboden eine zusätzliche Wand für das in Querrichtung durchströmende Gas geschaffen. Der vom Gas durchströmte Anteil des Wärmetauschers kann bei konstanten Gesamtabmessungen vergleichsweise groß gestaltet werden. Die Einzelrohre können mit den Behälterböden fest oder lose, jedoch fluiddicht, verbunden sein. Bei einer losen Verbindung sind vorzugsweise Dichtmanschetten oder Rohrenden in Kalottenform vorgesehen, die mit einer Dichtkante der Böden zusammenwirken.

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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Behälterboden planparallel zueinander verlaufen. Damit ergeben sich gleiche Rohrlängen, die kostengünstig gefertigt und auch leicht ausgetauscht werden können.

In alternativer Ausgestaltung der Erfindung sind aber auch Behälterboden mit krummen Flächen möglich, um die Stabilitätsverhältnisse zu verbessern.

Die einzelnen Rohre verlaufen vorteilhafterweise parallel zueinander und sind insbesondere im Querschnittsprofil lanzettenförmig ausgebildet ("Profilrohre").

Die Behälterboden besitzen vorteilhaft Mantelstruktur, die zu einem geschlossenen Behältnis formbar ist. In den geschlossenen Behältnissen wird das dem Wärmetausch zu unterwerfende Medium geführt. -

Zwischen den einzelnen Behälterboden können zweckmäßigerweise abstützende Halterahmenteile angeordnet sein. Die Halterahmenteile können Eckstangen, tragende Blechwände oder sonstige Berandungen sein. Auch kann ein äußeres Gehäuse für die Abstützung der Rohrverteileranordnung angezogen werden. Derartige äußere Stützstrukturen dienen der einwandfreien statischen Zuordnung der durch das Rohrfeld miteinander in Beziehung gesetzter Behältnisse.

Die einzelnen Rohre sind bei hinlänglicher Gesamtsteifigkeit des Rohrpakets vergleichsweise flexibel ausgebildet und mit den Behälterboden durch Preßschweißen mit oder ohne Zusatzmaterial in fluiddichter Weise oder aber durch Diffusionsschweißen oder Löten verbunden, sofern eine feste Verbindung zwischen den Einzelteilen vorgesehen ist.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Rohrverteileranordnung mit beabstandeten Behälterböden,

Fig. 2 in perspektivischer schematischer Ansicht eine Rohrverteileranordnung mit oberen und unteren geschlossenen Behältnissen, und

Fig.3a, 3b und 3c der Fig. 1 ähnliche schematische Seitenansichten von anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Rohrverteileranordnung 1 umfaßt oberseitig einen ersten Behälterboden 2 und unterseitig in einem Abstand einen zweiten Behälterboden 3, wobei beide Böden 2,3 planparallel zueinander ausgebildet sind.

Zwischen den beiden Böden 2,3 erstreckt sich eine Vielzahl von im Querschnitt lanzettenförmigen Hohlrohren 4, die zusammen ein Rohrpaket oder Rohrfeld 5 bilden ("Profilrohre"). Die einzelnen Rohre münden fluiddicht in die Böden 2,3 ein. Die Verbindung zwischen den Rohren und den Böden 2,3 wird durch Preßschweißen hergestellt. In den Fig. 1 und 2 sind nur einige der Rohre des gesamten Rohrpakets gezeigt.

Erster und zweiter Behälterboden 2 bzw. 3 weisen Mantelstruktur auf und sind jeweils zu Behältnissen geformt, wie dies beispielsweise in Fig. 2 perspektivisch dargestellt ist. Gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind ober- und unterseitig der Rohrverteileranordnung jeweils zwei geschlossene Behältnisse vorgesehen; die beiden unte-

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ren Behältnisse mit dem Behälterboden 3 dienen für den Vor- und Rücklauf des Wärmetauschermediums, wie dies durch pfeile in Fig. 2 gezeigt ist.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Beispiel einer Rohrverteileranordnung kennzeichnet sich durch Einzelrohre 4, die zwar parallel zueinander, nicht jedoch geradlinig verlaufen und bei Längenänderung aufgrund ihrer individuellen Flexibilität ausknickbar sind, ohne die Gesamtsteifigkeit des Rohrpakets nennenswert zu beeinträchtigen. Es können seitliche Stützstrukturen zwischen den Behälterboden 2 und 3 angeordnet sein, die das Rohrpaket stabilitätsmäßig entlasten.

Die in den Fig. 3a, 3b und 3c veranschaulichten Ausführungsbeispiele entsprechen im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Jedes der gezeigten Ausführungsbeispiele besitzt parallel zueinander verlaufende Einzelrohre 4. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a umfaßt im wesentlichen S-förmig gebogene Einzelrohre mit einem geradlinigen Zwischenabschnitt. Einzelrohre können nach beiden Seiten richtungen gegebenenfalls ausknicken.

Das in Fig. 3b gezeigte Ausführungsbeispiel weist Einzelrohre 4 mit einer einseitigen Ausknickmöglichkeit auf. Ein Ausknicken ist sichergestellt, obgleich die Rohre im wesentlichen senkrecht in die Behälterboden einmünden.

Das in Fig. 3c gezeigte Beispiel entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 3a, hat jedoch keine geradlinig verlaufenden Zwischenabschnitte von Einzelrohren.

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Claims (10)

hk-ba-fr MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MÜNCHEN GMBH München, 10. Januar 1984 Patentansprüche

1. Rohrverteileranordnung eines Wärmetauschers, mit einem zwischen zumindest zwei Behälterböden angeordneten Rohrpaket, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen fluiddicht an den aneinander beabstandeten Behälterböden (2,3) angeschlossenen Rohre (4) des Rohrpakets (5) zumindest einen Längenabschnitt besitzen, der schräg geradlinig und/oder gebogen zwischen den Behälterböden verläuft.

2. Rohrverteileranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterböden (2,3) planparallel zueinander verlaufen.

3. Rohrverteileranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterböden (2,3) krummflächig ausgebildet sind.

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4. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre (4) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

5. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre (4) Lanzettenquerschnittsprofil besitzen.

6. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterboden (2,3) Mantelstruktur besitzen, die zu einem geschlossenen Behältnis formbar ist (Fig. 2) .

7. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Behälterboden (2,3) abstützende Halterahmenteile angeordnet
sind.

8. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre (4) bei
hinlänglicher Gesamtsteifigkeit des Rohrpakets (5) vergleichsweise, flexibel ausgebildet sind.

9. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre (4) mit
den Behälterboden (2,3) durch Preßschweißen mit oder
ohne Zusatzmaterial fluiddicht verbunden sind.

10. Rohrverteileranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre (4) mit
den Behälterboden (2,3) durch Diffusionsschweißen oder
Löten fluiddicht verbunden sind.

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