DE4416932C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit zwischen zwei Rohrböden an­ geordneten Doppelrohren, bei dem die Rohrböden aus Sammlern und Stegblechen gebildet sind und durch Rippen, die über je einen Tragring mit dem Mantel der Gaseintritts- bzw. Gasaustrittskammer verbunden sind, abgestützt wer­ den.

Ein derartiger Wärmetauscher ist u. a. durch die Zeitschrift "EVT-Register Nr. 52/1993", Seiten 40-45, bekannt geworden.

Durch die DE 39 30 205 A1 ist ein Rohrbündel-Wärmetauscher bekannt geworden, der eine eine Rohrplatte umfassende Ringkammer aufweist, in die von außen der Kühlmedium-Eintrittsstutzen und von innen die Enden der Kühlkanäle einmünden.

Weitergehende Anforderungen seitens der Industrie bezüglich kostensenkender und innovativer Maßnahmen an derartige Wärmetauscher, die für hohen, gas­ seitigen Druck ausgelegt sind, haben eine Weiterentwicklung erforderlich gemacht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs beschriebe­ nen Art zu schaffen, bei dem die Verbindung zwischen dem Mantel der Gasein­ tritts- bzw. der Gasaustrittskammer und dem jeweils axial angrenzenden Tragring möglichst durchgehend ohne Schwächung des kräfteübertragenden Bau­ teils durch zahlreiche Sammlerdurchtritte gestaltet ist und die Kühlmediumzuführungen und -abführungen weitgehendst ungestört mit großen Querschnitten und strömungsgünstig ausgebildet sind.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben sich u. a. die folgenden Vor­ teile:

• a) Effizientere Aufnahme und Ableitung der durch hohen Gasdruck bewirkten und auf den Rohrboden einwirkenden Druckkraft durch Rippen und Tragring in den Mantel der Gaseintritts- bzw. Gasaustrittskammer,
• b) ungestörte Zu- und Abführungen des Kühlmediums mit großen Querschnitten und strömungsgünstiger Ausführung,
• c) kostengünstigere Bauweise.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Zeichnungen näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 Wärmetauscher in perspektivischer Darstellung mit aufgeschnittener Front nach einem internen Stand der Technik,

Fig. 2 Teilansicht (perspektivisch) einer alternativen Ausführung eines Wärmetauschers nach Fig. 1,

Fig. 3 Längsschnitt des Wärmetauschers nach Fig. 2,

Fig. 4 Querschnitt des Wärmetauschers nach Fig. 2,

Fig. 5 Teilansicht (perspektivisch) eines vorschlagsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 6 Längsschnitt des Wärmetauschers nach Fig. 5,

Fig. 7 Querschnitt des Wärmetauschers nach Fig 5.

Der Aufbau des bekannten Wärmetauschers 1, der aus Doppelrohrregistern 9 gebildet wird, geht aus den Fig. 1-4 hervor. Die einzelnen Doppelrohr­ register 9 werden aus konzentrischen Doppelrohren 10, die auf beiden Seiten mit ihren Enden in die Sammler 6, hier bevorzugt Ovalsammler, eingeschweißt sind, gebildet. Die Doppelrohre 10 werden im Innenrohr 11 von dem zu küh­ lenden Gas und im Ringraum zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 12 von ver­ dampfendem Wasser als Kühlmedium durchströmt, wobei der Ringraum zusammen mit dem Sammler 6 den Wasser-Dampfraum des Doppelrohrregisters 9 bildet. Die einzelnen Doppelrohrregister 9 werden zu einem vorzugsweise runden Kör­ per zusammengefügt, wobei die nebeneinander liegenden Sammler 6 mittels Stegbleche 7 gasdicht miteinander verschweißt werden und die Rohrböden 5 des Wärmetauschers 1 bilden. An die dermaßen gebildeten Rohrböden 5 werden von beiden Seiten die Mäntel 4 der Gaseintrittskammer 2 und der Gasaus­ trittskammer 3 angeschweißt. Die Sammler-Enden 8, die durch den Tragring 13 nach außen geführt werden, werden mit den Kühlmedium-Eintrittsstutzen 21 bzw. -Austrittsstutzen 22 und mit den äußeren Sammlern 23 verbunden.

Zur Aufnahme des hohen, gasseitigen Druckes auf den Rohrboden 5 wird dieser durch Rippen 14 und Tragrippen 15 abgestützt und die Druckkraft über einen Tragring 13 auf dem mit dem Tragring 13 verbundenen Mantel 4 der Gasein­ tritts- 2 bzw. Gasaustrittskammer 3 übertragen.

Zur Versteifung des, durch zahlreiche Durchtritte von Sammlerenden 8, in seiner Festigkeit beeinträchtigten Tragringes 13 sind an dessen Außenumfang eine Vielzahl von Bolzen 16 bzw. Außenrippen 17 angebracht. Der Tragring 13 erstreckt sich, ausgehend von den Gaskammern 2 bzw. 3, über eine Teillänge des Wärmetauschers 1.

Derartige Wärmetauscher 1 werden fast ausschließlich im Naturumlauf betrie­ ben und in der Regel vertikal angeordnet, wobei das zu kühlende Gas sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten (wie in Fig. 1 durch Pfeile beispielhaft angezeigt) geführt werden kann. Das Kühlmedium durch­ strömt den Wärmetauscher von unten nach oben (siehe Fig. 1, Pfeile an den äußeren Sammlern 23). Neben der vertikalen Anordnung sind auch geneigte oder auch horizontale Systeme bis zu einem Neigungswinkel von etwa 5° mög­ lich.

Details des vorschlagsgemäßen Wärmetauschers 1 sind in perspektivischer Darstellung sowie als Längs- und Querschnitt durch Fig. 5 bis 7 ersicht­ lich. Die Übergänge vom Mantel 4 der Gaseintritts- 2 bzw. Gasaustrittskam­ mer 3 zum jeweiligen, axial angrenzenden Tragring 13 werden als eine den Rohrboden 5 umfassende Ringkammer 18 ausgebildet, wobei die Ringkammer­ außenwand 20 vorzugsweise bündig mit dem Mantel 4 der Gaseintritts- 2 bzw. Gasaustrittskammer 3 und dem Tragring 13 abschließt. Die zur Aufnahme des gasseitigen Druckes auf den Rohrboden 5 angeordneten Rippen 14 und Tragrip­ pen 15 sind entweder an der Ringkammerinnenwand 19 oder am Tragring 13 zur Übertragung der Druckkräfte in den Mantel 4 der Gaseintritts- 2 bzw. Gas­ austrittskammer 3 verschweißt.

Die Enden 8 der jeweiligen Sammler 6 münden in die Ringkammerinnenwand 19, die nicht dargestellten Kühlmedium-Eintrittsstutzen 21 bzw. -Austrittsstut­ zen 22 münden in die Ringkammeraußenwand 20. Es ist somit eine Verbindung zwischen Rohrboden 5, Tragring 13 und Mantel 4 der Gaseintritts- 2 bzw. Gasaustrittskammer 3 geschaffen, die ohne zusätzliche, aufwendige Verstei­ fungen, wie sie der durch einen internen Stand der Technik bekanntgewordene Wärmetauscher 1 vorsieht, auskommt. Die Zu- bzw. Abführungen des Kühlme­ diums in die bzw. aus der betreffenden Ringkammer 18 wird durch strömungs­ günstig angeordnete, große Querschnitte aufweisende, Eintrittsstutzen 21 bzw. Austrittsstutzen 22 erreicht. Der Querschnitt der Ringkammer 18 ist vorzugsweise als langgestrecktes Oval ausgebildet, dessen Längsachse sich zwischen Mantel 4 der Gaseintritts- 2 bzw. Gasaustrittskammer 3 und dem Tragring 13 erstreckt.

Vorzugsweise münden bis höchstens vier Kühlmedium-Eintrittsstutzen 21 sowie bis höchstens vier Kühlmedium-Austrittsstutzen 22 jeweils einseitig oder beidseitig in die betreffende Ringkammeraußenwand 20 ein.

Die Ringkammer 18 wird vorzugsweise aus einer Schweißkonstruktion dermaßen gebildet, daß die Schweißnähte der Ringkammerinnenwände 19 zu denen der Ringkammeraußenwände 20 nach innen versetzt sind und eine gute Zugänglich­ keit zum Schweißen sämtlicher Nähte ermöglicht ist.

Claims (4)

1. Wärmetauscher mit zwischen zwei Rohrböden angeordneten Doppelrohren, bei dem die Rohrböden aus Sammlern und Stegblechen gebildet sind und durch Rippen, die über je einen Tragring mit dem Mantel der Gaseintritts- bzw. Gasaustrittskammer verbunden sind, abgestützt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Mantel (4) der Gaseintrittskammer (2) bzw. der Gasaustrittskammer (3) und dem jeweils axial angrenzenden Tragring (13) eine den Rohrboden (5) umfassende Ringkammer (18) ausgebildet ist, in de­ ren Ringkammerinnenwand (19) die Enden (8) der Sammler (6) und in deren Ringkammeraußenwand (20) die Kühlmedium-Eintrittsstutzen (21) bzw. -Aus­ trittsstutzen (22) einmünden, und daß die Ringkammeraußenwand (20) bündig mit dem Mantel (4) der Gaseintrittskammer (2) bzw. Gasaustrittskammer (3) und dem Tragring (13) abschließt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rohrboden (5) abstützenden Rippen (14) mit der Ringkammerinnenwand (19) verschweißt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ringkammer (18) vorzugsweise ein langgestrecktes Oval ist, dessen Längsachse sich zwischen Mantel (4) der Gaseintrittskammer (2) bzw. Gasaustrittskammer (3) und dem Tragring (13) erstreckt.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß höchstens vier Kühlmedium-Eintrittsstutzen (21) sowie höchstens vier Kühlmedium-Austrittsstutzen (22) jeweils einseitig oder beidseitig in die betreffende Ringkammeraußenwand (20) einmünden.