DE565323C - Aus metallischen Kammern und Rohren bestehendes Waermeaustauschelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschelement, das aus durch Rohre miteinander verbundenen Kammern besteht und von dem Wärmeaustauschmittel durchströmt wird.
Bei solchen Wärmeaustauschern, deren Kammern aus einem anderen Metall, z. B. Gußeisen, oder einer Eisenlegierung, also einem leicht oxydierbaren Metall, bestehen als die in die Kammer mündenden Rohre, z. B. gezogenes Eisen oder Kupfer, liegt in dieser Verschiedenheit des Materials die Ursache für eine im Laufe der Zeit mit Sicherheit eintretende Zerstörung des Wärmeaustauschelementes, weil einerseits das die Kammer bildende Metall zur Rostbildung neigt, anderseits die verschiedenartigen Metalle, insbesondere an ihren Berührungsstellen, zusammen mit dem Wärmeaustauschmittel ein galvanisches Element bilden, dessen Ströme elektrolytische Wirkungen hervorrufen. Infolgedessen wird die Wandung des Elementes stellenweise zerstört, so daß das Element undicht wird.

Diesem Übelstand könnte wirksam nur durch eine einmetallige Bauweise des Elementes bei Verwendung eines schwer oxydierbaren Metalls entgegengetreten werden. Man hat daher vorgeschlagen, sämtliche Flächen des Elementes, die mit dem Wärmeaustauschmittel in Berührung kommen, mit einem Metallüberzug zu versehen, so daß das Wärmeaustauschmittel an keiner Stelle des Elementes zwei verschiedenartige Metalle, z. B. Eisen und Kupfer, umspült. Die Erzeugung eines Überzuges gleichmäßiger Stärke über der Innenfläche des Elementes ist jedoch mit großen Schwierigkeiten verknüpft, insbesondere bedarf es bei diesem Verfahren umständlicher und kostspieliger Hilfsmittel, wobei außerdem der auf elektrolytischem Wege hergestellte Überzug porös ist.

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, auch für die Kammern gezogene Rohre zu verwenden, so daß sich eine einmetallige Bauweise des Wärmeaustauschelementes ergibt, die gegen Korrosionen ohne weiteres Schutz bietet. Kammern aus gezogenen Rohren können jedoch nicht verwendet werden, wenn die Kammer den Beanspruchungen beim Einwalzen nicht mehr standhält oder durch die Zahl der Bohrungen für die Rohre und die erforderlichen Verschlußstöpsel allzusehr geschwächt wird oder aus dem gegebenen Rohrprofil nicht mehr herstellbar ist. Kammern dieser Art können daher nur unter Voraussetzungen verwendet werden, die nicht in allen Fällen gegeben sind.

Die Erfindung beschreitet einen anderen Weg, der in einfacher Weise und ohne Vergrößerung der Herstellungskosten zu dem Vorteil der einmetalligen Bauart führt, bei der also verhindert ist, daß sich galvanische EIemente mit ihren unzuträglichen Folgeerscheinungen bilden. Nach der Erfindung bestehen

die Kammern des Wärmeaustauschelementes aus einem dünnwandigen Innenbehälter, der aus einem mit dem Rohrmetall gleichen oder gleichartigen Metall hergestellt und von einem auf den Innenbehälter aufgegossenen Verstärkungsmantel umgeben ist. Da der Innenbehälter nur dünnwandig ist, braucht er einerseits nicht gegossen zu werden, so daß diesbezüglich Schwierigkeiten nicht in Erscheinung treten, anderseits wird die Herstellung trotz der Verwendung des hochwertigen Rohrmetalls nicht verteuert. Dabei ist trotz der Dünnwandigkeit des Innenbehälters für eine hinreichende Festigkeit der Rohrkammer gesorgt, da diese Aufgabe der Verstärkungsmantel übernimmt. Dieser Verstärkungsmantel kann .den Innenbehälter ganz oder, für den Fall, daß das Wärmeaustauschmittel nicht unter zu hohem Druck steht, teilweise umhüllen, z. B. nur an den Verbindungsstellen. Beim Gießen des Mantels um den Innenbehälter dient dieser Behälter als Gußkern.

Die Befestigung der Rohre an der Rohrkammer kann z. B. durch Verschrauben, Verlöten, Gießen um einen Dorn oder auf andere Weise erfolgen. Es ist jedoch schwierig, mit diesen gebräuchlichen Mitteln stets hochdrucksichere Fugen zu bilden. Erfindungsgemäß wird daher die Befestigung der Rohrenden an dem Innenbehälter bzw. an der Rohrkammer gleichzeitig mit dem Gießen des Verstärkungsmantels in der Weise vorgenommen, daß das Gießmetall um die bereits in den Innenbehälter eingesetzten Rohrenden herumgegossen und auf den Innenbehälter aufgegossen wird. Zu diesem Zweck werden die Rohre an dem in der Gießform als Kern angeordneten Innenbehälter angebracht, bevor der Verstärkungsmantel gegossen wird.

Diese in den Behälter eingefügten Rohrenden können glatt ausgebildet oder mit einem Ring versehen sein, die Enden können auch gewellt und gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Ring versehen sein. Zweckmäßig wird in die Rohrenden ein Verstärkungsglied, z. B. eine Hülse, eingefügt. Hierdurch erhält das Rohrende die Widerstandsfähigkeit, die erforderlich ist, um die Kräfte aufnehmen zu können, die während des Schwindens des gegossenen Mantelmetalls durch die hierbei entstehenden Gußspannungen auftreten. In derselben Weise wie die Rohre mit ihren Enden bereits vor dem Gießen in entsprechende Öffnungen des Innenbehälters eingesetzt werden, kann die gleiche Maßnahme auch mit anderen Zubehörteilen getroffen werden, die an dem Innenbehälter befestigt werden müssen.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen des Wärmeaustauschelementes nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. ι zeigt in waagerechtem Schnitt eine Rohrkammerbüchse und die Teile, welche in diese vor dem Gießen eingesetzt werden müssen. Fig. 2 zeigt dieselben Teile an der Büchse angebracht und mit dieser in einen Gußeisenmantel versenkt, gleichfalls in waagerechtem Schnitt.

Fig. 3, 4, 5 und 6 sind Querschnitte durch die Rohrkammer und' zeigen verschiedene Befestigungsarten der Rohre in der gegossenen Hülse.

In allen diesen Abbildungen bezeichnet 1 die Rohrkammerbüchse aus dünnem Metall, an welche die Rohre 2 des Wärmeaustauschapparates durch Einsetzen oder auf eine andere Weise angebracht werden, und 3 bezeichnet den metallischen Mantel, welcher um diese als Gußkern dienende Büchse 1 und die Enden der Rohre 2 gegossen ist. Eine mit einem Innengewinde versehene Hülsen welche gleichfalls in die Büchse 1 eingesetzt oder an dieser auf eine andere Weise befestigt ist, wird während des Gießens gleichfalls in das Mantelmetall 3 versenkt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden die Enden der Rohre 2 im Metall 3 einfach durch den Druck befestigt, den dieses Metall infolge seines Schwindens nach vollendetem Gießen auf die Rohre ausübt. Hierbei sind die Rohrenden glatt und unverstärkt. Sind die Rohre dünn, wie dies meistens der Fall ist, so kann es sich als vorteilhaft erweisen, ihre Enden durch einen inneren Schuß 5 (Fig. 3) zu verstärken, welcher verhindert, daß die Rohrwandungen dem Drucke des schwindenden Metalles nach dem Gießen nachgeben, und auf diese Weise eine anstandslose Befestigung gewährleistet. Die Befestigung kann noch dadurch verstärkt werden, daß ein Ring 6 von recht großem Durchmesser (Fig. 4) auf das Rohr aufgeschlagen wird, welcher dem Schwinden der Hülse 3 einen noch größeren Widerstand entgegensetzt und eine noch dichtere Fuge zustande bringt, da der Druck des schwindenden Metalles auf einen größeren Durchmesser ausgeübt wird. Anderseits zwingt der Ring 6 die in der Rohrkammer enthaltene Flüssigkeit, für den Fall, daß der Mantel das Rohr nicht vollkommen dicht umgibt und so die Flüssigkeit längs des Rohres 2 durchsickert, einen Umweg zu machen, welcher in den meisten Fällen genügt, um zu verhindern, daß sich das Durchsickern fortsetzt.

Anstatt glatt ausgebildet zu sein, kann das Ende des Rohres 2 auch uneben, mit einem Außengewinde versehen oder gewellt sein, wie dies in 7 (Fig. 5) gezeigt ist, damit das gegossene Mantelmetall besser an dem Rohr haftenbleibt und die durchsickernde Flüssigkeit gezwungen ist, einen gewundenen Weg einzuschlagen, Wird das so gewellte Rohr noch durch einen inneren glatten oder gewellten Schuß 5^α (Fig. 6) verstärkt und mit einem

zwischen zwei Wellenerhebungen 7 angeordneten Ring 6" versehen, so erhält man eine den mechanischen Einwirkungen einen maximalen Widerstand entgegensetzende Befestigung und eine Fuge, die bei den auftretenden hohen Drücken, welche die Flüssigkeit in der Rohrkammer und in den Rohren erreichen kann, dicht bleibt.

Wie immer auch die Befestigung sein mag, es erfolgt das Gießen des Mantels stets ungefähr in der gleichen Weise, indem die Büchse 1 an Stelle eines Kernes in einer Gießereiform angeordnet wird, nachdem die Rohre 2 und gegebenenfalls die mit einem Innengewinde versehene Hülse oder Hülsen 4 angebracht worden sind, und indem der Mantel auf jede geeignete Art gegossen wird. Braucht die Rohrkammer keine hohen Drücke auszuhalten, so ist es möglich, gewisse Stellen der Büchse 1 unbedeckt zu lassen und den Mantel 3 auf die Stellen der Büchse zu beschränken, welche verstärkt oder verdichtet werden müssen. Dementsprechend ist dann die Gießform auszubilden.

Die Erfindung ist übrigens nicht auf die Anwendung eines gegossenen Mantels beschränkt, da dieser in gewissen Fällen aus einer in warmem oder kaltem Zustande auf die Büchse ι aufgebrachten Hülse gebildet sein kann, an welche die Rohre 2 und der Hohlzylinder 4 wasserdicht, z. B. durch Biegen um einen Dorn oder Löten, angeschlossen werden. Andere oben beschriebene, beispielsweise angegebene Einzelheiten dürfen nicht als die Erfindung begrenzende Kennzeichen betrachtet werden, und daher bleiben die Umänderungen, welche hierzu beitragen könnten, im Bereiche der Erfindung.

Claims (5)

Patentansprüche: -

1. Aus metallenen Kammern und Rohren bestehendes Wärmeaustauschelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern aus einem dünnwandigen Innenbehälter (1) bestehen, der aus einem mit dem Rohr-

- metall gleichen oder gleichartigen Metall hergestellt und von einem auf den Innenbehälter aufgegossenen Verstärkungsmantel (3) umgeben ist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsmantel (3) um die in den Innenbehälter (1) eingesetzten Enden der Rohre (2) oder anderer Zubehörteile herumgegossen ist.

3. Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Enden der Rohre (2) ein Verstärkungsglied (5) eingefügt ist.

4. Element nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre (2) mit Außengewinde versehen oder gewellt sind oder andere Unebenheiten aufweisen.

5. Element nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch über die Enden der Rohre (2) gestreifte Ringe (6, 6^a) von verhältnismäßig großem Durchmesser, die in dem Verstärkungsmantel (3) des Innenbehälters (1) eingebettet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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