DE60129780T2

DE60129780T2 - Pipe structure, flow channel structure and heat exchanger

Info

Publication number: DE60129780T2
Application number: DE60129780T
Authority: DE
Inventors: Tuomas Lehtiniemi
Original assignee: Metso Power Oy
Current assignee: Valmet Power Oy
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: EP1213557A2; FI20002659A; DE60129780D1; EP1213557B1; ES2288920T3; FI20002659A0; EP1213557A3; FI116418B; ATE369536T1

Abstract

The invention relates to a tube structure, a flow channel structure and a heat exchanger, as well as their use, particularly in pre-heaters for air in boiler plants. The tube structure (P) is intended to be fixed between opposite walls (1, 2) of a flow channel (VK) or the like for a first heat transfer medium (VK) of a heat exchanger. A second heat transfer medium (TV) is arranged to flow through the tube structure (P). The tube structure (P) comprises, at its both ends (3, 4), fixing means (5, 6) for fixing the tube structure (P) in a releasable manner to the walls (1, 2) of the flow channel (VK). The first and second walls (1, 2) of the flow channel structure are provided with a compatible pair (17, 18) of holes, through which the tube structures (P) to be inserted in the heat exchanger are installed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrstruktur für Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a tube structure for heat exchangers according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft ferner eine Kombination einer Strömungskanalstruktur für ein erstes Wärmeübertragungsmedium und einer oder mehrerer Rohrstrukturen für ein zweites Wärmeübertragungsmedium, die vorgesehen ist, um, wie im Oberbegriff des Anspruchs 11 definiert, als ein Teil eines Wärmetauschers verwendet zu werden.The The invention further relates to a combination of a flow channel structure for a first heat transfer medium and one or more tube structures for a second heat transfer medium, intended to, as defined in the preamble of claim 11, as a part of a heat exchanger to be used.

Die Erfindung betrifft ferner einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The The invention further relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 13.

Zudem bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer Rohrstruktur oder einer Kombination einer Strömungskanalstruktur und einer oder mehrerer Rohrstrukturen als Teil eines Vor-Erwärmers für Luft in einer Siedervorrichtung und auf die Verwendung eines Wärmetauschers als Vor-Erwärmer für Luft in einer Siedervorrichtung.moreover The invention relates to the use of a tubular structure or a combination of a flow channel structure and one or more pipe structures as part of a pre-heater for air in a boiler device and the use of a heat exchanger as a pre-heater for air in a boiler device.

Die erfindungsgemäße Rohrstruktur, Kombination einer Strömungskanalstruktur und einer oder mehrerer Rohrstrukturen und der Wärmetauscher sind vorgesehen, um insbesondere, aber nicht ausschließlich, verwendet zu werden, um Wärme von den Rauchgasen der Siedervorrichtung an die Verbrennungsluft zu übertragen, die dem Ofen der Siedervorrichtung zugeführt werden soll. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Siedervorrichtung ist die Struktur als Vor-Erwärmer für Luft, und zwar als so genannte Luvo-Wärmetauscherstruktur ausgebildet. Diese Wärmetauscherstrukturen umfassen in an sich bekannter Weise horizontale Rohre, die gasdicht mit senkrechten Rohrplatten verbunden sind, die üblicherweise auch zwei der Wände des Rauchgaskanals ausmachen, die den Strömungskanal bilden. Die Verbrennungsluft strömt in den Rohren, und die aus dem Ofen der Siedervorrichtung ausgestoßenen Rauchgase strömen quer zu den Rohren außerhalb der Rohre. Die Strömung kann bei der praktischen Anwendung natürlich auch umgekehrt ausgerichtet werden.The pipe structure according to the invention, Combination of a flow channel structure and one or more tube structures and the heat exchanger are provided in particular, but not exclusively, to be used for heat from the flue gases of the boiler to the combustion air transferred to, which is to be supplied to the furnace of the boiler device. When used as intended the boiler device is the structure as pre-heater for air, as a so-called Luvo heat exchanger structure educated. These heat exchanger structures include in a conventional manner horizontal tubes, gas-tight with vertical tube plates are connected, which usually also two of Walls of the Make out flue gas ducts that form the flow channel. The combustion air flows in pipes, and the flue gases emitted from the furnace of the boiler device stream transverse to the pipes outside the Tube. The flow can of course be reversed in the practical application.

Gemäß der vorliegend verwendeten Technik ist der Luvo-Wärmetauscher aus einer oder mehreren Rohranordnungen gebildet, die so angeordnet sind, dass eine Gruppe von Einzelrohren an gegenüberliegenden Enden mit zwei Wandplatten, die zum Teil die Wandstruktur des Strömungskanals bilden und die an den Stellen der Rohre mit Öffnungen versehen sind, verbunden ist, so dass eine Rohranordnung entweder durch direktes Verschweißen oder mittels einer mit dem Rohr verbundenen Zwischenhülse gebildet wird. In einer derartigen Struktur besteht das Problem insbesondere darin, dass die Rohre der Rohranordnungen, die in den kältesten Bereichen des Rauchgaskanals platziert sind, stark korrosionsanfällig sind, wenn dort die Temperatur der Rauchgase nahe dem oder innerhalb des Bereichs des Säuretaupunkts liegt. Bei einer Fertigung mittels Schweißen ist die Anzahl an verfügbaren Materialien eingeschränkt, da die Rohre und die Wandplatten, die zumindest einen Teil der Wandstruktur des Rauchgaskanals bilden, miteinander verschweißbar sein müssen. Zudem ist es auch nicht möglich, die Außenflächen der Rohre mit Beschichtungen zu versehen, da Beschichtungen der durch das Schweißen erzeugten Wärme nicht standhalten können, ohne Schaden zu nehmen, und die Beschichtung an der geschweißten Stelle anschließend nicht mehr ausgebessert werden kann. Eine durch Schweißen montierte Rohranordnung weist eine derartige Struktur auf, dass die fertig verschweißte Rohranordnung anschließend nicht mehr beschichtet werden kann.According to the present used technique is the Luvo heat exchanger of one or formed a plurality of tube assemblies, which are arranged so that a group of individual tubes at opposite ends with two Wall panels, some of the wall structure of the flow channel form and which are provided at the locations of the tubes with openings connected is, so that a pipe arrangement either by direct welding or by means of an intermediate sleeve connected to the tube is formed. In a such a structure, the problem is, in particular, that the pipes of the piping arrangements, which are in the coldest areas of the flue gas duct are placed, are highly susceptible to corrosion, if there is the temperature the flue gases near or within the range of acid dew point lies. In a production by welding, the number of available materials is limited because the pipes and the wall panels, which are at least part of the wall structure form the flue gas channel, must be welded together. Besides, it is not possible, the outer surfaces of the To provide pipes with coatings, as coatings by produced the welding Heat not can withstand without damage, and the coating at the welded point subsequently can not be repaired. One mounted by welding Pipe assembly has such a structure that the finished welded Tube arrangement subsequently can not be coated anymore.

Die US-A-1790897 offenbart eine Lösung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1, 11 und 13. Die Rohrstruktur umfasst an ihren beiden Enden Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung der Rohrstruktur an den Wänden des Strömungskanals. Ein weiteres Verfahren zur lösbaren Befestigung von Rohrstrukturen an den Wänden eines Strömungskanals wird in der GB-A-1061854 offen gelegt. In der GB 533935 A wird ein herkömmliches Verfahren zur Befestigung von Rohren mittels Schweißen an Wänden beschrieben.US-A-1790897 discloses a solution according to the preambles of independent claims 1, 11 and 13. The tube structure comprises at both its ends fastening means for releasably securing the tube structure to the walls of the flow channel. Another method of releasably securing tubular structures to the walls of a flow channel is disclosed in GB-A-1061854. In the GB 533935 A A conventional method for fixing pipes by means of welding to walls is described.

In der US-A-1790897 wird ein separates Bauelement verwendet, wodurch das Befestigungsverfahren erschwert wird. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Probleme des Stands der Technik im Wesentlichen zu beseitigen und den Stand der Technik dabei zu verbessern. Um diese Ziele zu realisieren, weist die Rohrstruktur die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dargelegten Merkmale auf.In US-A-1790897 uses a separate component, whereby the attachment process is hampered. An object of the present invention is the above-mentioned problems of the prior art essentially eliminate it and the state of the art improve. To realize these goals, assigns the tube structure the features set out in the characterizing part of claim 1 on.

Um diese Ziele zu erreichen, weist die erfindungsgemäße Kombination einer Strömungskanalstruktur und einer oder mehrerer Rohrstrukturen ferner hauptsächlich die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 dargelegten Merkmale auf.Around To achieve these goals, the combination of the invention a flow channel structure and one or more pipe structures further mainly the in the characterizing part of claim 11 set features.

Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Wärmetauscher hauptsächlich die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 13 dargelegten Merkmale auf.Of Furthermore, the heat exchanger according to the invention mainly the features set out in the characterizing part of claim 13.

Das Gewinde am ersten Ende der Rohrstruktur dient als Anziehelement für eine Mutter, indem es aus der ersten Wand des sich in Einbaulage befindenden Strömungskanals heraustritt. Das Gewinde ist auf der Außenfläche einer Hülse vorgesehen, deren Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Hauptrohrs der Rohrstruktur ist. Ein Teil der Hülse ist im Hauptrohr angeordnet, wobei die Hülse mit ihrer Außenfläche am Hauptrohr befestigt ist. Die Befestigung kann mittels einer Schweißverbindung realisiert werden.The thread at the first end of the tube structure serves as a tightening element for a nut by emerging from the first wall of the flow channel located in the installed position. The thread is provided on the outer surface of a sleeve whose outer diameter is smaller than the outer diameter of the main pipe of the pipe structure. A part the sleeve is arranged in the main tube, wherein the sleeve is fastened with its outer surface on the main tube. The attachment can be realized by means of a welded joint.

Die oben aufgeführten Lösungen schlagen eine Rohrstruktur, eine Kombination einer Strömungskanalstruktur und einer oder mehrerer Rohrstrukturen sowie einen Wärmetauscher vor, deren Materialien und/oder Beschichtungen hauptsächlich unter Berücksichtigung ihrer Korrosions- und Erosionsbeständigkeit sowie ihrer Festigkeit gegenüber möglichen Erschütterungen oder anderen mechanischen Belastungen ausgewählt werden. Ein gemäß den primären Eigenschaften der Erfindung realisierter Wärmetauscher weist keine für Schweißstrukturen typischen Verformungen auf, deren Ausbesserung mit zusätzlichen Kosten verbunden wäre. Ferner kann die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Rohrstruktur, der Kombination einer Strömungskanalstruktur und einer oder mehrerer Rohrstrukturen sowie des Wärmetauschers in einfacher Weise aufrechterhalten werden, da die Rohrstrukturen des Wärmetauschers bei Bedarf sogar in der Strömungskanalstruktur, die demzufolge in ihrer eigentlichen Gebrauchslage, das heißt in dem Rauchgaskanal einer Siedervorrichtung, platziert sein kann, eine nach der anderen ausgetauscht werden können.The listed above solutions suggest a tube structure, a combination of a flow channel structure and one or more pipe structures and a heat exchanger before, their materials and / or coatings mainly under consideration their corrosion and erosion resistance as well as their strength against possible shocks or other mechanical loads. One according to the primary properties the invention realized heat exchanger does not have any for welding structures typical deformations, their repair with additional Costs would be associated. Furthermore, the functionality can the pipe structure according to the invention, the combination of a flow channel structure and one or more pipe structures and the heat exchanger be maintained in a simple manner, since the pipe structures of the heat exchanger if necessary even in the flow channel structure, Consequently, in their actual position of use, that is in the Flue gas duct of a boiler device, can be placed, one can be exchanged after the other.

Die Sicherung der Rohre an Ort und Stelle wird durch Sicherungsmittel, die in axialer Richtung wirken, bewerkstelligt. Das Rohr passt leicht durch die Öffnung hindurch, und die Sicherung erfolgt durch eine formschlüssige Verbindung mit Hilfe von Anziehelementen, die an beiden Enden des Rohrs und der Konterflächen, die in axialer Richtung des Rohrs gegeneinander eintreten, wirken. An beiden Enden tritt eine Konterfläche radial aus dem Rohr heraus, und die andere Konterfläche ist Teil der Wand. Es besteht kein Bedarf für eine reibschlüssige Verbindung, die saubere metallische Oberflächen erfordert, aber das Rohr kann beschichtet werden. Einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sollen in den beigefügten, abhängigen Ansprüchen, die sich auf die Rohrstruktur, die Kombination einer Strömungskanalstruktur und einer oder mehrerer Rohrstrukturen sowie den Wärmetauscher beziehen, dargelegt werden.The Securing the pipes in place by securing means, which act in the axial direction, accomplished. The tube fits easily through the opening through, and the backup is done by a positive connection with the help of tightening elements, which at both ends of the tube and the counter surfaces, which occur in the axial direction of the tube against each other, act. At both ends, a counter surface emerges radially out of the tube, and the other counter area is part of the wall. There is no need for a frictional connection, the clean metallic surfaces requires, but the tube can be coated. Some advantageous embodiments The invention is intended in the appended dependent claims, which on the pipe structure, the combination of a flow channel structure and one or more tube structures and the heat exchanger be set forth.

In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung in Bezug auf eine Ausführungsform, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wird, detaillierter dargestellt werden, wobei:In the following description, the invention with reference to a embodiment, which in the attached Drawings are shown in more detail, wherein:

1 in einem Teilschnitt in Längsachsenrichtung der Rohrstruktur eine Anwendung der erfindungsgemäßen Rohrstruktur, senkrecht zur Längsrichtung der Rohrstruktur betrachtet, zeigt, 1 in a partial section in the longitudinal axis direction of the tube structure, an application of the tube structure according to the invention, viewed perpendicular to the longitudinal direction of the tube structure shows,

2 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Strömungskanals einen Teil einer Anwendung eines Wärmetauschers zeigt, der aus den Rohrstrukturen gemäß 1 gebildet ist, 2 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flow channel shows a part of an application of a heat exchanger, which consists of the tube structures according to 1 is formed,

3 einen Teil eines Wärmetauschers, von außerhalb des Strömungskanals in Pfeilrichtung III von 2 betrachtet, zeigt, und 3 a part of a heat exchanger, from outside the flow channel in the direction of arrow III of 2 considered, shows, and

4 einen Teil eines Wärmetauschers, von außerhalb des Strömungskanals in Pfeilrichtung IV von 2 betrachtet, zeigt. 4 a part of a heat exchanger, from outside the flow channel in the direction of arrow IV of 2 considered, shows.

Die in 1 gezeigte Rohrstruktur P ist vorgesehen, um in Verbindung mit einem Wärmetauscher platziert zu werden, wobei die Rohrstruktur P zwischen gegenüberliegenden Wänden 1, 2 des Strömungskanals VK oder dergleichen für ein erstes Wärmeübertragungsmedium EV im Wärmetauscher (2) befestigt ist. Ein zweites Wärmeübertragungsmedium TV ist angeordnet, um durch die Rohrstruktur P zu fließen. Die Rohrstruktur P umfasst an ihren beiden Enden 3, 4 Befestigungsmittel 5, 6 zur lösbaren Befestigung der Rohrstruktur P an den Wänden 1, 2 des Strömungs kanals. Das erste Befestigungsmittel 5 am ersten Ende 3 ist ein Gewinde, das so angeordnet ist, das es aus der ersten Wand 1 des Strömungskanals VK heraustritt, wenn sich die Rohrstruktur P in Einbaulage befindet.In the 1 shown pipe structure P is provided to be placed in connection with a heat exchanger, wherein the pipe structure P between opposite walls 1 . 2 the flow channel VK or the like for a first heat transfer medium EV in the heat exchanger (FIG. 2 ) is attached. A second heat transfer medium TV is arranged to flow through the pipe structure P. The pipe structure P comprises at both ends thereof 3 . 4 fastener 5 . 6 for releasably securing the pipe structure P to the walls 1 . 2 of the flow channel. The first attachment 5 at the first end 3 is a thread that is arranged so that it is out of the first wall 1 the flow channel VK emerges when the pipe structure P is in the installed position.

Das zweite Befestigungsmittel 6 der Rohrstruktur P ist wiederum ein am zweiten Ende 4 der Rohrstruktur P angeordneter Bundflansch, der sich von deren Außenfläche erstreckt. Der Bundflansch ist vorgesehen, um außerhalb der zweiten Wand 2 des Strömungskanals VK positioniert zu werden, wenn sich die Rohrstruktur P in Einbaulage befindet.The second attachment 6 the pipe structure P is again at the second end 4 the pipe structure P arranged collar flange which extends from the outer surface thereof. The collar flange is intended to be outside the second wall 2 the flow channel VK to be positioned when the pipe structure P is in the installed position.

Das erste Befestigungsmittel 5 ist in der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform auf der Außenfläche einer Hülse 8 angeordnet, die am ersten Ende 7a eines Hauptrohrs 7 befestigt ist, das den eigentlichen Strömungskanal für das zweite Wärmeübertragungsmedium TV in der Rohrstruktur P bildet. Ein Teil der Hülse 8 ist im Hauptrohr 7 angeordnet, und die Hülse 8 ist mit der Außenfläche am Hauptrohr 7 befestigt. Die Hülse 8 ist mittels einer Schweißverbindung 9 zwischen der Außenfläche 8a der Hülse 8 und der Vorderfläche 7b am ersten Ende 7a des Hauptrohrs befestigt. Die Schweißverbindung 9 bildet eine ringförmige Dichtfläche 10, die dem ersten Ende 3 der Rohrstruktur P zugewandt ist, und deren Außenfläche vorzugsweise konisch ist. Die Dichtfläche ist gegen eine Konterfläche 11 in der ersten Wand 1 abgedichtet und dem Strömungskanal VK zugewandt, wenn sich die Rohrstruktur P, wie in 2 gezeigt, in Einbaulage befindet.The first attachment 5 is in the embodiment shown in the drawings on the outer surface of a sleeve 8th arranged at the first end 7a a main pipe 7 is attached, which forms the actual flow channel for the second heat transfer medium TV in the pipe structure P. Part of the sleeve 8th is in the main pipe 7 arranged, and the sleeve 8th is with the outer surface on the main pipe 7 attached. The sleeve 8th is by means of a welded joint 9 between the outer surface 8a the sleeve 8th and the front surface 7b at the first end 7a attached to the main pipe. The welded joint 9 forms an annular sealing surface 10 that the first end 3 the pipe structure P faces, and the outer surface is preferably conical. The sealing surface is against a counter surface 11 in the first wall 1 sealed and facing the flow channel VK when the pipe structure P, as in 2 shown, located in installation position.

Der Bundflansch 12, der das zweite Befestigungsmittel 6 bildet, ist in Verbindung mit einer auf der Außenfläche des Hauptrohrs P befestigten Hülseneinheit 13 platziert, wobei die Hülseneinheit 13 in ihrer Längsrichtung so um das Hauptrohr 7 angeordnet ist, dass sie, wie in 2 gezeigt, im Wesentlichen in den Strömungskanal VK hineinragt. Die Hülseneinheit 13 ist an ihrem dem Bundflansch 12 gegenüberliegenden Ende mittels einer Schweißverbindung 14 an der Außenfläche des Hauptrohrs 7 befestigt. Die Außenfläche der Hülseneinheit 13 ist zylinderförmig, und der Durchmesser ihrer vorzugsweise kreisförmigen inneren Öffnung 13a ist größer als der Durchmesser des Querschnitts der Außenfläche des Hauptrohrs 7, wobei die Hülseneinheit 13 im Wesentlichen über ihre gesamte Länge im Abstand zur Außenfläche des Hauptrohrs 7 angeordnet ist.The collar flange 12 which is the second fastener 6 is formed, in conjunction with a mounted on the outer surface of the main pipe P Hül seneinheit 13 placed, the sleeve unit 13 in its longitudinal direction so around the main pipe 7 is arranged that they, as in 2 shown substantially protrudes into the flow channel VK. The sleeve unit 13 is at her the collar flange 12 opposite end by means of a welded joint 14 on the outer surface of the main pipe 7 attached. The outer surface of the sleeve unit 13 is cylindrical, and the diameter of its preferably circular inner opening 13a is larger than the diameter of the cross section of the outer surface of the main pipe 7 , wherein the sleeve unit 13 essentially over its entire length at a distance to the outer surface of the main pipe 7 is arranged.

Der Bundflansch 12 am zweiten Ende 4 der Rohrstruktur P erstreckt sich diagonal von der Außenfläche der Hülseneinheit 13 und bildet durch seine dem Strömungskanal VK zugewandte Fläche eine Dichtfläche 12a. Wenn sich die Rohrstruktur P, wie in 2 gezeigt, in Einbaulage befindet, wird die Dichtfläche 12a gegen die Konterfläche 15 der zweiten Wand 2, die vom Strömungskanal VK weg gerichtet ist, abgedichtet. Wie insbesondere durch 1 dargestellt, können die Hauptrohrstruktur 7 und die mit ihr verbundenen Teile, insbesondere die Hülseneinheit 13, zumindest über die Abschnitte hinweg, die im Strömungskanal VK angeordnet sind, wenn sich die Rohrstruktur P, wie in 2 gezeigt, in Einbaulage befindet, mit einer Beschichtung 15 versehen werden, die die Eigenschaften des ersten Wärmeübertragungsmediums EV berücksichtigt, wenn die Materialien für die erste Rohrstruktur 7, die Hülseneinheit 13 und/oder die dazwischen platzierte Schweißverbindung 14 aus gegebenen Gründen so ausgewählt wurden, dass das Material gegenüber den physischen und/oder chemischen Wirkungen des ersten Wärmeübertragungsmediums EV nicht beständig oder eingeschränkt beständig ist. Das zweite Wärmeübertragungsmedium TV, das in der Rohrstruktur P fließt, ist so angeordnet, dass es durch das zweite Ende 4 der Rohrstruktur P in die Rohrstruktur P fließt. Demzufolge können die Maße und das Material und/oder die Beschichtung der Hülsenanordnung so ausgewählt werden, dass die gesamte rohrförmige Struktur P am kritischen Punkt des Wärmetauschers, an dem die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Wärmeübertragungsmedium EV und dem zweiten Wärmeübertragungsmedium TV am größten ist und an dem dabei das größte Risiko für Temperaturen unterhalb des Taupunkts besteht, beständig ist.The collar flange 12 at the second end 4 the pipe structure P extends diagonally from the outer surface of the sleeve unit 13 and forms by its the flow channel VK facing surface a sealing surface 12a , If the pipe structure P, as in 2 Shown in installation position, the sealing surface 12a against the counter area 15 the second wall 2 , which is directed away from the flow channel VK, sealed. As in particular by 1 shown, the main pipe structure 7 and the parts connected to it, in particular the sleeve unit 13 , at least over the portions disposed in the flow channel VK when the pipe structure P, as in 2 shown, in installation position, with a coating 15 provided that takes into account the properties of the first heat transfer medium EV when the materials for the first pipe structure 7 , the sleeve unit 13 and / or the weld joint placed therebetween 14 for reasons that have been chosen so that the material is not resistant or limited resistant to the physical and / or chemical effects of the first heat transfer medium EV. The second heat transfer medium TV flowing in the pipe structure P is arranged to pass through the second end 4 the pipe structure P flows into the pipe structure P. Accordingly, the dimensions and the material and / or the coating of the sleeve assembly can be selected so that the entire tubular structure P at the critical point of the heat exchanger, at which the temperature difference between the first heat transfer medium EV and the second heat transfer medium TV is greatest the greatest risk exists for temperatures below the dew point, is stable.

Die erfindungsgemäße Strömungskanalstruktur ist vorgesehen, um als ein Teil eines Wärmetauschers verwendet zu werden, um die Querschnittsfläche für den Fluss des ersten Wärmeübertragungsmediums EV zu verkleinern. Der geschlossene Strömungskanal, der eine geschlossene Querschnittsform aufweist, die mittels einer Wandstruktur, die die Strömungskanalstruktur bildet, gebildet ist, weist eine erste Wand 1 und eine zweite Wand 2 auf, zwischen denen eine oder mehrere Rohrstrukturen P im Strömungskanal VK angeordnet sind, wobei das zweite Wärmeübertragungsmedium TV durch die Rohrstruktur P fließt. Normalerweise sind die ersten 1 und zweiten 2 Wände an ihren Rändern mit Endwänden (nicht gezeigt) verbunden, um den Strömungskanal mit einem geschlossenen Querschnitt zu bilden. Die erste 1 und die zweite 2 Wand umfassen zumindest ein kompatibles Paar von Öffnungen 17, 18 (bei der praktischen Umsetzung jedoch mehrere Paare von Öffnungen 17, 18, die in regelmäßigen Abständen in den Wänden 1 und 2 vorgesehen sind), um zumindest eine Rohrstruktur P durch die zweite Öffnung 18 des Paars von Öffnungen 17, 18 in abdichtender und lösbarer Weise in den Strömungskanal einzuführen. Die Struktur jedes Paars von Öffnungen 17, 18 ist so gebildet, dass der Durchmesser der Öffnung 17 in der ersten Wand 1 der Strömungskanalstruktur im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Querschnittsform der Rohrstruktur P an der Stelle des Strömungskanals entspricht, wobei der Rand der ersten Öffnung 17, die dem Strömungskanal zugewandt ist, mit einer Konterfläche 11 versehen ist, die für das Abdichten zwischen der Rohrstruktur und der ersten Wand 1 zu verwenden ist, wobei die Konterfläche 11 an der Dichtfläche 10 der Rohrstruktur P zur Anlage kommt. Die am ersten Ende 7a des Hauptrohrs 7 befestigte Hülse 8 tritt durch die erste Öffnung 17 aus der ersten Wand 1 der Strömungskanalstruktur heraus. In der zweiten Wand 2 der Strömungskanalstruktur ist der Durchmesser der zweiten Öffnung 18, durch die die Rohrstruktur P in den Strömungskanal VK eingeführt wird, gleich oder größer als der größte Außendurchmesser des Querschnitts der Rohrstruktur P (in der Praxis der Außendurchmesser der Hülsenstruktur 13) am Strömungskanal VK, wobei der Rand der zweiten Öffnung 18, der nach außen, d. h. aus dem Strömungskanal VK heraus, gerichtet ist, mit einer diagonalen ringförmigen Konterfläche 15 versehen ist, die beim Abdichten zwischen der Rohrstruktur P und der zweiten Wand 2 zu verwenden ist und die mit der Dichtfläche 12a des Bundflanschs 12 verbunden ist, wenn sich die Rohrstruktur P in Einbaulage befindet.The flow channel structure according to the invention is provided to be used as a part of a heat exchanger to reduce the cross-sectional area for the flow of the first heat transfer medium EV. The closed flow channel, which has a closed cross-sectional shape formed by a wall structure forming the flow channel structure, has a first wall 1 and a second wall 2 on, between which one or more pipe structures P are arranged in the flow channel VK, wherein the second heat transfer medium TV flows through the pipe structure P. Normally, the first 1 and second 2 walls are connected at their edges to end walls (not shown) to form the flow channel with a closed cross-section. The first 1 and second 2 walls include at least one compatible pair of openings 17 . 18 (In practice, however, several pairs of openings 17 . 18 that periodically in the walls 1 and 2 are provided) to at least one pipe structure P through the second opening 18 the pair of openings 17 . 18 insert in a sealing and releasable manner in the flow channel. The structure of each pair of openings 17 . 18 is formed so that the diameter of the opening 17 in the first wall 1 the flow channel structure substantially corresponds to the inner diameter of the cross-sectional shape of the pipe structure P at the location of the flow channel, wherein the edge of the first opening 17 , which faces the flow channel, with a counter surface 11 is provided for sealing between the pipe structure and the first wall 1 is to use, with the counter surface 11 at the sealing surface 10 the pipe structure P comes to the plant. The first end 7a of the main pipe 7 attached sleeve 8th enters through the first opening 17 from the first wall 1 out of the flow channel structure. In the second wall 2 the flow channel structure is the diameter of the second opening 18 , through which the pipe structure P is introduced into the flow channel VK, equal to or greater than the largest outer diameter of the cross section of the pipe structure P (in practice, the outer diameter of the sleeve structure 13 ) on the flow channel VK, wherein the edge of the second opening 18 directed outwards, ie out of the flow channel VK, with a diagonal annular counter-surface 15 provided when sealing between the pipe structure P and the second wall 2 is to be used and that with the sealing surface 12a of the collar flange 12 is connected when the pipe structure P is in the installed position.

Die Konterflächen, die in axialer Richtung gegeneinander eintreten, die Konterflächen 11 der Öffnung und die Dichtfläche 10 der Rohrstruktur an der ersten Öffnung 17 sowie die Konterfläche 15 der Öffnung und die Dichtfläche 12a der Rohrstruktur an der zweiten Öffnung 18 mit dem größeren Durchmesser bewirken in Zusammenwirkung mit Anziehmitteln, die in axialer Richtung auf die Rohrstruktur P wirken, eine formschlüssige Verbindung mit der Wand 1, 2 und in den entsprechenden Öffnungen 17, 18 an beiden Enden der Rohrstruktur P. Es besteht kein Bedarf für eine reibschlüssige Verbindung, und wenn die Anziehmittel gelöst werden, kann die Rohrstruktur P leicht an der Seite mit der größeren Öffnung 18 herausgezogen werden. Wenn die Konterflächen 11, 10 und 15, 12a, die gegeneinander anliegen, in axialer Richtung gekippt werden, wird eine gute Abdichtung erreicht.The counter surfaces, which occur in the axial direction against each other, the counter surfaces 11 the opening and the sealing surface 10 the pipe structure at the first opening 17 as well as the counter surface 15 the opening and the sealing surface 12a the tube structure at the second opening 18 with the larger diameter effect in conjunction with tightening means acting in the axial direction of the pipe structure P, a positive connection with the wall 1 . 2 and in the corresponding openings 17 . 18 at both ends of the pipe structure P. There is no need for a frictional connection, and when the tightening means are released, the pipe structure P can easily be on the side with the larger opening 18 here be pulled out. If the counter surfaces 11 . 10 and 15 . 12a , which abut against each other, are tilted in the axial direction, a good seal is achieved.

Demzufolge umfasst der erfindungsgemäße, oben erläuterte Wärmetauscher eine Kombination einer Strömungskanalstruktur (Wände 1, 2 und diese verbindende Endwände) und zumindest einer Rohrstruktur P, die darin platziert ist. Die Rohrstrukturen P sind demzufolge durch die zweite Wand 2 so eingebracht, dass das erste Ende 3 der Rohrstruktur P von außerhalb der Strömungskanalstruktur durch die zweite Öffnung 18 in und durch den Strömungskanal VK eingebracht wird, bis die Hülse 8 auf die erste Öffnung 17 des Paars von Öffnungen trifft, durch die die Hülse 8 in die in 2 gezeigte Lage gebracht wird. Die gegeneinander abgedichteten Abschnitte im Strömungskanal und in jeder Rohrstruktur P sind so ausgelegt, dass nach dem Anziehen durch die Anziehelemente in der in 2 gezeigten Lage eine gute Abdichtung erreicht wird. Im Bedarfsfall ist es möglich, separate Dichtungsmaterialien zu verwenden, die zwischen den Dichtflächen einzubringen sind, um die Dichtwirkung, die durch die Dicht- und Konterflächen (10, 11 und 12a, 15) realisiert wird, sicherzustellen.Accordingly, the heat exchanger according to the invention explained above comprises a combination of a flow channel structure (walls 1 . 2 and these connecting end walls) and at least one pipe structure P placed therein. The pipe structures P are consequently through the second wall 2 so introduced that the first end 3 the pipe structure P from outside the flow channel structure through the second opening 18 is introduced into and through the flow channel VK until the sleeve 8th on the first opening 17 of the pair of openings through which the sleeve meets 8th in the in 2 shown position is brought. The mutually sealed portions in the flow channel and in each pipe structure P are designed so that after tightening by the attracting elements in the in 2 shown position a good seal is achieved. If necessary, it is possible to use separate sealing materials, which are to be introduced between the sealing surfaces, in order to achieve the sealing effect which is achieved by the sealing and counter surfaces (FIGS. 10 . 11 and 12a . 15 ) is ensured.

In der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform ist das erste Befestigungsmittel 5 der Rohrstruktur P dabei ein Gewinde, das auf der Außenfläche der Hülse 8 am ersten Ende 3 der Rohrstruktur P ausgebildet ist, und vorgesehen ist, um aus der ersten Wand 1 des Strömungskanals VK herauszutreten, wenn sich die Rohrstruktur P in Einbaulage befindet. Zum Befestigen der Rohrstruktur P ist eine Mutter 19 oder dergleichen vorgesehen, die außerhalb des Wärmetauschers (3) installiert sein kann, wobei die erste Wand 1 der Strömungskanalstruktur an der ersten Öffnung 17 zwischen dem ersten Ende 3 der Rohrstruktur P und der Mutter 19 oder dergleichen befestigt ist. Die Mutter 19 dient dabei beim Sichern des ersten Endes 3 der Rohrstruktur P als Anziehelement, das in axialer Richtung auf die Rohrstruktur wirkt.In the embodiment shown in the drawings, the first attachment means 5 the pipe structure P doing a thread on the outer surface of the sleeve 8th at the first end 3 the pipe structure P is formed, and is provided to from the first wall 1 the flow channel VK emerge when the pipe structure P is in the installed position. To attach the pipe structure P is a nut 19 or the like provided outside the heat exchanger ( 3 ) can be installed, with the first wall 1 the flow channel structure at the first opening 17 between the first end 3 the pipe structure P and the nut 19 or the like is attached. The mother 19 serves to save the first end 3 the pipe structure P as a tightening element, which acts in the axial direction on the pipe structure.

Demzufolge ist das zweite Befestigungsmittel 6 der Rohrstruktur P ein ringförmiger Bundflansch 12, der am zweiten Ende 4 der Rohrstruktur P angeordnet ist und der sich von deren Außenfläche erstreckt. Der Bundflansch ist vorgesehen, um außerhalb der zweiten Wand 2 des Strömungskanals VK positioniert zu werden, wenn sich die Rohrstruktur in Einbaulage befindet. Eine Pressplatte 20 oder dergleichen, die außerhalb des Wärmetauschers installiert sein kann, ist vorgesehen, so dass sie beim Befestigen verwendet werden kann, wobei der Bundflansch 12 zwischen der zweiten Wand 2 des Strömungskanals VK und der Pressplatte 20 oder dergleichen, die mittels Sicherungsmittel 21, 22 aneinander befestigt sind, gesichert ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Pressplatte 20 oder dergleichen vorgesehen, um mehrere, vorzugsweise vier, Bundflansche 121, 122, 123, 124, zu befestigen, die verschiedenen Rohrstrukturen P1-P4 (die Rohrstrukturen P1-P4 sind im Wärmetauscher nebeneinander angeordnet) zugeordnet sind und die in einem festen Abstand vom Zentrum (4) angeordnet sind. Die Sicherungsmittel 21, 22 umfassen eine Bolzenschraube 21, die mit der zweiten Wand des Strömungskanals VK (zum Beispiel durch ein Gewindeloch) befestigt ist, sich von dessen Außenseite erstreckt und so ausgelegt ist, dass sie sich durch eine Mittelöffnung 20a in der Pressplatte 20 oder dergleichen erstreckt, wobei eine Befestigungsmutter 22 oder dergleichen, die zu den Sicherungsmitteln gehört, an der Bolzenschraube 21 außerhalb der Pressplatte 20 angeordnet ist. Die Befestigungsmutter 22 oder dergleichen und die Pressplatte 20, von denen in der in 3 gezeigten Weise für die Rohrstruktur mehrere vorgesehen sein können, dienen beim Sichern des zweiten Endes 4 der Rohrstruktur P als Anziehelemente, die in axialer Richtung auf die Rohrstruktur wirken und die eine Kraftwirkung in der Rohrstruktur in die gleiche Richtung bewirken wie das Anziehelement (Mutter 19) ihres gegenüberliegenden ersten Endes 3.As a result, the second attachment means 6 the pipe structure P an annular collar flange 12 , the second end 4 the pipe structure P is arranged and extending from the outer surface thereof. The collar flange is intended to be outside the second wall 2 the flow channel VK to be positioned when the pipe structure is in the installed position. A press plate 20 or the like, which may be installed outside the heat exchanger is provided so that it can be used in fastening, wherein the collar flange 12 between the second wall 2 the flow channel VK and the press plate 20 or the like, by means of securing means 21 . 22 secured to each other, is secured. In the present embodiment, the press plate is 20 or the like provided to a plurality, preferably four, flange flanges 121 . 122 . 123 . 124 to attach, the various pipe structures P1-P4 (the pipe structures P1-P4 are arranged side by side in the heat exchanger) and which are at a fixed distance from the center ( 4 ) are arranged. The securing means 21 . 22 include a stud bolt 21 fixed to the second wall of the flow channel VK (for example, through a threaded hole), extending from the outside thereof and adapted to pass through a central opening 20a in the press plate 20 or the like, wherein a fastening nut 22 or the like, which belongs to the securing means, on the stud bolt 21 outside the press plate 20 is arranged. The fastening nut 22 or the like, and the press plate 20 , of which in the in 3 shown manner may be provided for the pipe structure several serve to secure the second end 4 the pipe structure P as tightening elements, which act in the axial direction on the pipe structure and cause a force effect in the pipe structure in the same direction as the attracting element (nut 19 ) of its opposite first end 3 ,

Claims

Tube structure for heat exchangers, wherein the tube structure (P) is provided to between opposing walls ( 1 . 2 ) of a flow channel (VK) or the like for a first heat transfer medium (EV) of a heat exchanger, and wherein a second heat transfer medium (TV) is provided to flow through the pipe structure (P) and the pipe structure (P) at both of them End up ( 3 . 4 ) Fastening means ( 5 . 6 ) for releasably securing the pipe structure (P) to the walls ( 1 . 2 ) of the flow channel (VK), characterized in that it is in the first fastening means ( 5 ) of the pipe structure (P) around a thread at the first end ( 3 ) of the pipe structure (P), which is intended to be removed from the first wall ( 1 ) of the flow channel (VK) when the pipe structure (P) is in the installed position and on the outer surface of a sleeve ( 8th ) provided at the first end ( 7a ) of a main pipe ( 7 ), which forms the actual flow channel for the second heat transfer medium (TV), wherein the outer diameter of the sleeve ( 8th ) smaller than the outer diameter of the main pipe ( 7 ) and a part of the sleeve ( 8th ) within the main pipe ( 7 ) is arranged and the sleeve ( 8th ) with its outer surface on the main tube ( 7 ) is attached.

Pipe structure according to claim 1, characterized in that it is in the second fastening means ( 6 ) of the pipe structure (P) around a collar flange ( 12 ) at the second end ( 4 ) of the tube structure (P) and protrudes from its outer surface, wherein the collar flange is arranged so that it outside the second wall ( 2 ) of the flow channel (VK) is arranged when the pipe structure (P) is in the installed position.

Pipe structure according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve ( 8th ) by means of a welded connection ( 9 ) fixed between the outer surface of the sleeve ( 8th ) and the front surface ( 7b ) at the first end ( 7a ) of the main pipe ( 7 ) is formed.

Pipe structure according to claim 3, characterized in that the welded connection ( 9 ) a preferably conical sealing surface ( 10 ) in the pipe structure (P), which against a counter surface ( 11 ) which is attached to the first wall ( 1 ) is arranged and facing the flow channel (VK), when the pipe structure (P) is in the installed position.

Pipe structure according to one of claims 2 to 4, characterized in that the collar flange ( 12 ), the second fastening means ( 6 ), in conjunction with a sleeve unit mounted on the outer surface of the main pipe (P) ( 13 ) is placed.

Pipe structure according to claim 5, characterized in that the sleeve unit ( 13 ) is arranged around the main pipe (P) so as to protrude substantially into the flow channel (VK).

Pipe structure according to claim 5 or 6, characterized in that the diameter of the inner opening of the cross section of the sleeve unit ( 13 ) greater than the diameter of the cross section of the outer surface of the main pipe ( 7 ), wherein the sleeve unit ( 13 ) substantially over its entire length at a distance to the outer surface of the main pipe ( 7 ) is arranged.

Pipe structure according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the sleeve unit ( 13 ) at its flange ( 12 ) facing away by means of a welded joint ( 14 ) on the outer surface of the main pipe ( 7 ) is attached.

Pipe structure according to one of claims 2 to 8, characterized in that the collar flange ( 12 ) at the second end ( 4 ) of the pipe structure (P) by its the flow channel (VK) facing surface a sealing surface ( 12 ) formed against a counter surface ( 15 ), which is on the second wall ( 2 ) and directed away from the flow channel (VK).

Pipe structure according to one of claims 1 to 9, characterized in that the main pipe structure ( 7 ) and their associated parts, at least over the portions disposed in the flow channel (VK), when the pipe structure (P) is in the installed position, are provided with a coating taking into account the properties of the first heat transfer medium (EV).

Combination of a flow channel structure for a first heat transfer medium (EV) and one or more pipe structures for a second heat transfer medium (TV), which is intended to be used as a part of a heat exchanger, wherein the flow channel structure formed by a wall structure and having a closed cross-sectional shape first and second walls ( 1 . 2 ), between which one or more pipe structures (P) are arranged in the flow channel (VK), wherein the first and the second wall ( 1 . 2 ) with at least one compatible pair ( 17 . 18 ) of openings for introducing at least one pipe structure (P) through the second opening ( 18 ) of the pair ( 17 . 18 ) are provided by openings in the flow channel structure in a sealing and releasable manner, characterized in that the structure of each pair ( 17 . 18 ) of openings is formed so that the diameter of the first opening ( 17 ) in the first wall ( 1 ) of the flow channel structure corresponds substantially to the inner diameter of the cross section of the pipe structure (P) at the location of the flow channel (VK), wherein the edge of the first opening (V) ( 17 ), which faces the flow channel, with a counter surface ( 11 ) provided for sealing between the pipe structure (P) and the first wall ( 1 ) is to be used, in such a way that the diameter of the opening ( 18 ) in the second wall ( 2 ) of the flow channel structure is equal to or greater than the outer diameter of the cross section of the pipe structure (P) at the location of the flow channel (VK), wherein the edge of the second opening (V) ( 18 ), which is directed away from the flow channel (VK), with a counter surface ( 15 ) provided during sealing between the pipe structure (P) and the second wall ( 2 ) is to be used.

Combination according to claim 11, characterized in that the tube structure (P) with its two ends ( 3 . 4 ) by a positive connection by means of tightening elements, which at both ends of the tube and the counter surfaces ( 11 . 10 and 15 . 12a ), which occur in the axial direction of the pipe structure against each other, act in the wall ( 1 . 2 ) is attached.

Heat exchanger comprising a combination of a flow channel structure and a pipe structure (P) arranged therein, wherein the pipe structure (P) between opposing walls (P) 1 . 2 ) of the flow channel (VK) or the like of the heat exchanger is attached, and wherein a ers heat transfer medium (EV) flows in the flow channel (VK) and a second heat transfer medium (TV) flows through the pipe structure (P), and the pipe structure (P) at its two ends ( 3 . 4 ) Fastening means ( 5 . 6 ) for releasably securing the pipe structure (P) to the walls of the flow channel (VK), and wherein the first and second walls (V) 1 . 2 ) of the flow channel structure with at least one compatible pair ( 17 . 18 ) are provided by openings through which at least one pipe structure (P) is arranged in the flow channel structure in a sealing and releasable manner, characterized in that it is in the first fastening means ( 5 ) of the tube structure (P) is a thread which at the first end ( 3 ) of the tube structure (P) is placed and arranged so that it from the first wall ( 1 ) of the flow channel (VK) emerges when the pipe structure (P) is in the installed position, and on the outer surface of a sleeve ( 8th ) arranged at the first end ( 7a ) of a main pipe ( 7 ), which forms the actual flow channel for the second heat transfer medium (TV), wherein the outer diameter of the sleeve ( 8th ) smaller than the outer diameter of the main pipe ( 7 ) and a part of the sleeve ( 8th ) in the main pipe ( 7 ) is arranged, and the sleeve ( 8th ) with the outer surface on the main pipe ( 7 ), and characterized in that the attachment is designed so that it is secured by means of a nut ( 19 ) or the like, which may be installed outside the heat exchanger, the first wall ( 1 ) of the flow channel (VK) between the first end ( 3 ) of the pipe structure (P) and the nut ( 19 ) or the like is attached.

Heat exchanger according to claim 13, characterized in that the second fastening means ( 6 ) of the pipe structure (P) around a collar flange ( 12 ) at the second end ( 4 ) of the tube structure (P) is arranged, and extends from its outer surface, wherein the collar flange is provided to outside the second wall ( 2 ) of the flow channel (VK) to be positioned when the pipe structure (P) is in the installed position, and characterized in that the attachment is designed so that it by means of a press plate ( 20 ) or the like, which can be installed outside the heat exchanger, wherein the collar flange ( 12 ) between the second wall ( 2 ) of the flow channel (VK) and the pressure plate ( 20 ) or the like secured by means of securing means ( 21 . 22 ) are attached to each other.

Heat exchanger according to claim 14, characterized in that the pressing plate ( 20 ) or the like is provided to a plurality, preferably four collar flanges ( 121 . 122 . 123 . 124 ), which are arranged at a fixed distance from the center and belong to different pipe structures (P1-P4).

Heat exchanger according to one of claims 13 to 15, characterized in that the securing means ( 21 . 22 ) of the second end ( 4 ) of the pipe structure from a bolt ( 21 ) with the second wall ( 2 ) of the flow channel (VK) which extends from its outer surface and is designed so that it passes through the pressure plate (VK) 20 ) or the like, wherein a fastening nut ( 22 ) or the like on the bolt ( 21 ) outside the press plate ( 20 ) is arranged.

Heat exchanger according to one of claims 13 to 16, characterized in that the second heat transfer medium (TV) flowing in the pipe structure (P) is designed to pass through the second end (17). 4 ) of the pipe structure (P) flows into the pipe structure (P).

Use of the pipe structure according to one of claims 1 to 10 or a combination according to claim 11 or 12, as part of a Pre-Heater for air in a boiler device.

Use of a heat exchanger according to one of claims 13 to 17 as a pre-heater for air in a boiler device.