DE6909082U - Waermeaustauscher mit rohrbuendel - Google Patents

Waermeaustauscher mit rohrbuendel

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DE6909082U
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DE6909082U
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Tunzini Ameliorair
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Tunzini Ameliorair SA
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Tunzini Ameliorair SA
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
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    • F16L5/00—Devices for use where pipes, cables or protective tubing pass through walls or partitions
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    • F16L5/10—Sealing by using sealing rings or sleeves only
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    • F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
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Description

Die Erfindung betrifft die Wärneaus-
tauscher mit Rohrbündel mit einer gewissen Zahl von im allgemeinen zueinander parallelen Rohren, v/eiche eine Eingangskammer mit einer Ausgangskammer verbinden und von einen der beiden Strömungsmittel durchströmt werden, zwischen welchen der Wärraeaustausch stattfinden soll, während das andere Strömungsmittel um die Rohre herum strömt. Von derartigen Wärmeaustauschern betrifft die Erfindung insbesondere solche, bei weichen jedes Kohr unter Zwischenschaltung von Dichtungsmitteln in öffnungen eingeführt ist, welche in den Wänden der Eingangskamr.er (Eingangsrohrplatte) und der Ausgangskammer (Ausgangsrohrpiatts) ausgebildet sind, an weichen die beiden Enden des Rohrbüntieis endigen.
Die Erfindung betrifft im besonderen,
v.enn auch nicht auoschiiesslich, Wärmeaustauscher, bei welchen das Rohrbündel durch· eine gewisse Zahl von Rohren aus Borsililcat· glas gebildet wird.
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Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Wärmeaustauscher so auszubilden, dass sie besser als bisher gewissen Erfordernissen der Praxis entsprechen, und dass insbesondere die zwischen den Rohren und der Eingangsrohrplatte und der Ausgangsrohrplatte angeordneten Dichtungsmittel mechanische Eigenschaften besitzen, welche den Ausgleich des zwischen jeder öffnung und dem entsprechenden Rohr vorhandenen funktionellen Spiels ermöglichen, sowie physikalische Eigenschaften, welche ihnen eine lange Lebensdauer sowie eine Korrosionsfestigkeit erteilen und sie hohe Temperaturen aushalten lassen.
Der erdindungsgemasse Wärmeaustauscher
besitzt eine gewisse Zahl von im allgemeinen zueinander parallelen Rohren, welche eine Eingangskammer und eine Ausgangskammer miteinander verbinden und von einem der beiden Strömungsmittel durchströmt werden, zwischen welchen der Wärmeaustausch erfolgen soll, während das andere Strömungsmittel um die Rohre herumströmt, wobei jedes Rohr unter Zwischenschaltung von Dichtungsmitteln in in einer Wand der Eingangskammer (Eingangsrohrplatte) und in einer Wand der Ausgangskammer (Ausgangsrohrplatte) ausgebildete öffnungen eingeführt ist, an welchen die beiden Enden des Rohrbündels endigen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel eine Dichtungsmuffe aus einem verformbaren elastischen Werkstoff aufweisen, welche wenigstens zwei axial gegeneinander verse+zte und durch eine Verbindungszone verbundene aktive Zonen besitzt, nämlich wenigstens eine äussere aktive Zone mit einem solchen Durchmesser, dass beim Einsetzen der Muffe in die betreffende DxTnung diese äussere aktive Zone sich gegen den Rand der öffnung legt und eine Ab- · dichtung bewirkt, wobei diese äussere aktive Zone vorzugsweise so ausgebildet ist, dass sie mit einem gegenüberliegenden Teil der betreffenden Rohrplatte einen axialen Anschlag bildet, welcher die Stellung der Muffe gegenüber der Rohrplatte bestimmt, sowie eine innere aktive Zone nit einem solchen Durchmesser, dass bei Einführung des Rohrs in die Muffe diese innere aktive Zone das Rohr fest umfasst und eine Abdichtung herstellt.
Dank dieser Ausbildung ist es möglich,./.
- * ~ 5096-69
diesen Dichtungsmitteln insbesondere durch eine geeignete Wahl
der axialen Ausdehnung der Verbindungszone mechanische Eigenschaften zu erteilen, welche den Ausgleich des funktioneilen
Spiels zwischen jeder öffnung und dem entsprechenden Rohr gestatten, wobei als Werkstoff für die Muffe ein Material gewählt
wird, welches physikalische Eigenschaften besitzt, welche ihr
eine lange Lebensdauer und eine Korrosionsfestigkeit erteilen
und sie hohe Temperaturen aushalten lassen.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Muffe eine einzige äussere aktive Zone, so
dass sie nur eine einzige Verbindungszone aufweist.
— Genäss anderen Ausführungsformen der 3r- t
findung besitzt die Muffe zwei äussere aktive Zonen und eine
innere aktive Zone, welche etwa gleich v/eit von den beiden aus- ff
seren aktiven Zonen entfernt ist, wobei dann eine derartige f[
Muffe zwei Verbindungszonen aufweist. ψ
Die Erfindung ist nachstehend unter Be- |
zugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. |i
Pig. 1 und 2 sind Längsschnitte, zum l
Teil unter Abdeckung von Teilen, von zwei Wärmeaustauscher- i typen, welche erfindunrjsgemäss ausgebildet v/erden können.
Pig. 3 zeigt in einem Axialschnitt, ' zum Teil in Ansieht, eine gemäss einer ersten Ausführungsfora
der Erfindung ausgebildete Anordnung mit Rohr und Rohrplatte. '
Pig. 4 zeigt in einem Axialschnitt, zum '
Teil in Ansicht, eine gemäss einer zweiten Ausführungsforn der ;
Erfindung ausgebildete Anordnung mit Rohr und Rohrplatte. j
Pig. 5 zeigt in gleicher Darstellung ;
wie Pig; 4 eine Ausführungsabwandlung der in Pig. 4 dargestell- _ ;
ten Ausführung. ;
Pig. 6 zeigt in einem Axialschnitt, zum . j
Teil in Ansicht, eine die Dichtungsmittel zwischen einer Rohrplatte und einem Rohr bildende Muffe, welche genäss einer drit-·.
ten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet und nicht in die
Rohrplatte eingesetzt dargestellt ist. j
Pig. 7 zeigt in gleicher Darstellung vie [
Pig. 6 die in Pig. 6 dargestellte aber in di-e Rohrplatte einge- j
setzte Muffe. t
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Pig. 8 zeigt in einem Axialachnitt, zum
Teil in Ansicht, eine die Dichtungsmittel zwischen einer Rohrplatte und einem Rohr bildende Muffe, welche gemäss einer vierten Ausführungoforta der Erfindung ausgebildet und in die Rohrplatte nicht eingesetzt dargestellt ist.
Pig. 9 zeigt in gleicher Darstellung v/ie
Pig. 8 die in Pig. 8 dargestellte aber in die Rohrplatte eingesetzte Muffe.
Pig. 10 zeigt in einem Axialschnitt, zum
Teil in Ansicht, eine die Dichtungsmittel zwischen einer Rohrplatte und einem Rohr bildende Muffe, welche gemäss einer fünften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet und in die Rohrplatte nicht eingesetzt dargestellt ist.
Pig. 11 zeigt in gleicher Darstellung wie
Pig. 10 die in Pig. 10 dargestellte aber in die Rohrplatte eingesetzte Muffe.
Pig· 12 zeigt in einem Axialschnitt, zum
Teil in Ansicht, eine die Dichtungsmittel zwischen einer Rohrplatte und einem Rohr bildende Muffe, welche gemäss einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet und in die Rohrplatte nicht eingesetzt dargestellt ist.
Pig. 13 zeigt in gleicher Darstellung wie
Pig· 12 die in Pig. 12 dargestellte aber in die Rohrplatte eingesetzte Muffe.
Nachstehend ist angenommen.; dass die Erfindung auf einen Wärmeaustauscher angewandt ist, bei welchem das Rohrbündel durch eine gewisse Zahl von Rohren aus Borsilikatglas gebildet wird.
Wie in Pig. 1 und 2 dargestellt, weist
der Wärmeaustauscher eine gewisse Zahl von zueinander rcarai-
2 lelen Rohren 1 auf, welche eine Eingang sknmr.c:/ und eine Ausgangskanmer 3 miteinander verbinden. Diese Rohre 1 werden von einem der beiden Strömungsmittel durchströmt, zwischen welchen der Wärmeaustausch stattfinden soll, während das andere Strö- '· mungsciittel die Rohre 1 umströmt.
Bei einem derartigen Austauscher wird
jedes Rohr 1 unter Zwischenschaltung von Dichtungsmittels in Öffnungen 4 eingesetzt, welche in einer (eine Wand der Sin-
3096-69 gangskammer 2 bildenden)Eingangarohrplatte 5 und in einer (eine Wand der Ausgangskaanicr 3 bildenden) Ausgangsrohrplatte 6 ausgebildet sind, und an welchen die beiden Enden des Rohrbündel endigen.
Beispielshalber sei angeführt, dass derartige Wärmeaustauscher als Luftvorwärmer bei Kesseln benutzt werden, wobei dr:s in dem Austauscher strömende heisse Strömungsmittel durch die aus der Feuerung des Kessels austretenden Verbrennungsgase (Abgase) gebildet wird , während das zu erwärmende kalte Strömungsmittel die zur Speisung dieser Feuerung bestimmte Verbrennungsluft ist.
In Fig. 1 ist ein als waagerechter Luftvorwärmer benutzter Wärmeaustauscher dargestellt, d.h. das Rohrbündel dieses Wärmeaustauschers liegt waagerecht, wobei die Verbrennungsgase die Rohre 1 umströmen, während die zu erwärmende Luft in den Rohren 1 strömt·
Fig· 2 zeigt einen als lotrechten Luftvorwärmer benutzten Wärmeaustauscher, d.h. das Rohrbündel des Wärmeaustauschers liegt lotrecht, wobei die Verbrennur jgase in den Rohren 1 strömen, während die zu erwärmende Luft die Rohre 1 umströmt.
Fur die beispielshalber betrachtete Anwendung seien zunächst zv/ei wichtige Punkte erwähnt.
Der erste dieser Punkte betrifft die
Rohre aus Borsilikatglas, welche zu konkurrenzfähigen Preisen nur mit sehr erheblichen Fabrikationstoleranzen hergestellt werden können. So kann ein derartiges Rohr von 32 mm Aussendurchmesser in Wirklichkeit einen zv/ischen31 und 33 mm liegenden Aussendurchmesser haben. Nun besitzen aber die in der Eingangsrohrplatte 5 und der Äusgangsrchrplatte 6 ausgebildeten Löcher 4 ( bis auf die Herstellungstoleranzen) identische Durchmesser, wobei das bei jedem Rohr verschiedene zwischen'.jeder öffnung 4 und dem entsprechenden Rohr 1 im Betrieb auftretende Spiel durch die zwischen den Rohr 1 und der öffnung 4 angeordneten Dichtungsmittel ausgeglichen werden muss.
Die zweite. Punkt betrifft die Arbeitsbedingungen des Wärmeaustauschers, insbesondere der Dichtungsmittel, welche eine möglichst lange Lebensdauer besitzen sollen,
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; hohe Temperaturen gut aushalten sollen und für sehr heftige
,, chemische Reagenzien korrosionsfest sein sollen, wie die ;:- fei säure, v/elcho durch eine Hydrierung der von der Verbrennung j'; herstammenden Schv/efelverbindungen entsteht. Diese Hydrierung j ist auf alle Fälle vorhanden und kann von einem Niederschlag \:l der Schwefelverbindungen in den kalten Zonen des Wärmeauetauschers oder von einer Wasserzufuhr beim Waschen des Wärmeaustauschers herrühren.
;> Die Erfindung bezv/eckt nun, diesen Dich-
,; tungsmitteln des Wärmeaustauschers mechanische Eigenschaften iv zu erteilen, welche den Ausgleich des bedeutenden veränderlir . chen zwischen jeder öffnung und dem entsprechenden Rohr im Betrieb auftretenden Spiels gestatten, sowie physikalische Bigen- § schäften, welche ihnen Langlebigkeit, das Aushalten hoher Temperaturen und eine Korrosionsfestigkeit erteilen.
Erfindungsgeraäss werden die Dichtungs- |r. mittel, welche zwischen einem Rohr 1 und der öffnung 4 der Eingangsrohrplatte 5 oder der Ausgangsrohrplatte 6, durch welche das Rohr 1 tritt, angeordnet sind, durch eine Dichtungsmuffe 7 aus einem verformbaren elastischen Werkstoff- gebildet, welche wenigstens ζ v/ei axial gegeneinander versetzte und durch eine Verbindungszone 7c verbundene aktive Zonen 7a und 7b aufweist, nämlich wenigstens eine äussere aktive Zone 7a mit einem solchen Durchmesser, dass nach Einsetzen der Muffe in die betreffende öffnung 4 diese äussere aktive Zone 7a sich gegen den Rand der öffnung 4 legt und eine Abdichtung herstellt, v/obei diese äussere aktive Zone 7a vorzugsweise, wie nachstehend angenommen, so ausgebildet ist, dass sie mit einem gegenüberliegenden Teil der betreffenden Rohrplatte 5 oder 6 einen axialen Anschlag bildet, v/elcher die Lage der Muffe 7 gegenüber der Rohrplatte bestimmt, und eine innere aktive Zone 7b mit einen solchen Durchmesser, dass bei Einführung des Rohrs 1 in die Muffe 7 diese innere aktive Zone 7b das Rohr 1 fest umfasst und die Abdichtung herstellt.
Es ist dann offenbar möglich, diesen
Dichtungsmitteln, insbesondere durch eine geeignete Wahl der axialen Ausdehnung der Verbindungszone 7c mechanische Eigenschaften zu erteilen, welche den Ausgleich des erheblichen
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verändarlichen im Betrieb zwischen jeder öffnung 4 und dem entsprechenden Rohr 1 auftretenden Spiels gestatten, wobei als Werkstoff für die Muffe 7 ein Material mit physikalischen Eigenschaften gev/ählt v/ird, welche ihre Langlebigkeit, das Aushalten hoher Temperaturen und ihre Korrosionsfestigkeit gewährleisten.
Hierzu ist su bemerken, dass die axiale Ausdehnung der Verbindungszone 7c zv/eckrnässig so gev/ählt wird, dass sie einen Kegelstumpf bildet,dessen halber Spitzenwinkel zwischen 5 und 20° liegt.
Der Werkstoff zur Herstellung der Muffe 7 kann zweckmässig polymerisiertes Tetrafluoräthylen sein, das in kleinen Mengen gewisse Zusatzstoffe enthalten kann.
Es kann dann die in Pig. 3 dargestellte Ausführungsform benutzt v/erden, bei welcher die Muffe 7 eine einzige aktive Zone 7a besitzt und daher nur eine einzige Verbindungszone 7c aufweist.
Die äussere aktive Zone 7a ist dann
auf der Seite angeordnet, auf welcher das Rohr 1 eingeführt werden soll·
Es ist zu bemerken, dass die in Pig.
3 dargestellte Ausführungsforn insbesondere zur Bildung der . Dichtungsmittel an der Stelle der oberen Rohrplatte für einen Wärmeaustauscher mit lotrechtem Rohrbündel (Pig* 2) bestimmt ist, während die Dichtungsmittel an der Stelle der unteren Rohrplatte durch Muffen 7 der in Pig· 4 und 5 dargestellten Art gebildet werden können. Wenn, wie dies im allgemeinen der Pail ist, die Verbrennungsgase in dem Austauscher von oben nach unten strömen, ist die obere Rohrplatte die Eingangsrohrplatte 5·
Diese äussere aktive Zone 7a besitzt
vorzugsweise eine Erweiterung 7e, welche die Wirksamkeit dieser äusseren aktiven Zone 7a als axialer Anschlag an den gegen-* überliegenden Teil der 3ingan£3rohrplatte 5 verstärkt.
Bei einem derartigen V/ärneaus tausch er
weist dann jedes Rohr 1 an seinem oberen Ende einen Bund 1a auf, dessen Aussendurchmesser vorzugsweise grosser als der Durchmesser der öffnung 4 ist, so dass sich der Bund 1a unter der Wir-
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kung des Gewichts des Rohrs 1 an den die äussere aktive Zone 7a und die Erweiterung 7e aufweisenden Abschnitt der Muffe abstützt.
Es ist dann zweckmässig, die Oberseite
der Eingangsrohrplatte 5 so zu bearbeiten, dass jede öffnung | 4 von einen Absatz 4a ungeben wird, in welchen sich der die äussere aktive Zone 7a und die Erweiterung 7e aufweisende Abschnitt der Muffe 7 sowie der Bund 1a des Rohrs 1 legen.
Man kann den die Enden des Rohrs 1 und
der Muffe 7 enthaltenden Absatz 4a ganz oder teilweise mit einer Dichtung 9 ausfüllen, welche aus einen ausgedrückten Kunststoff oder aus einen Kunststoffsprengring besteht. Dieser ausgedrückte Kunststoff oder Sprengring können durch ein Mischpolymerisat von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen gebildet werden.
Es kann jedoch auch zwecksässig die in
Pig. 4 bis 13 dargestellte Ausführungsform benutzt werden, bei welcher die Muffe 7 zwei äussere aktive Zonen 7a und eine etwa gleich weit von den beiden äusseren aktiven Zonen 7a entfernte innere aktive Zone 7b besitzt, so dass zwei Verbindungszonen 7c vorhanden sind.
Bei der in Pig". 4 dargestellten Ausführungsform ist die Dicke der Muffe 7 gering, und ein Dichtungsring 8 umgibt die Muffe 7 an der Stelle der inneren aktiven Zone 7b. Ein derartiger Dichtungsring 8 besteht aus einen Werkstoff, v/elcher leichter verformbar als der die Muffe 7 bildende Werkstoff ist.
Die Kombination einer derartigen Muffe
mit diesem Dichtungsring 8 erteilt der Anordnung mechanische Eigenschaften, welche durch die Verformbarkeit und die Elastizität der Werkstoffe bestimmt sind.
Bei der in Pig. 5 dargestellten Ausführungsabwandlung dieser Ausführung ist die Dicke der Muffe 7 grosser als bei Fig. 4, so dass die Muffe 7 cechanische Eigenschaften besitzt, v/elche nur durch die Verformbarkeit und die Elastizität des 7/erkstoffes bestimmt werden.
Es ist zu bemerken, dass die in Pig· 4
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! und 5 dargestellte Ausfuhrungsform insbesondere zur Bildung
der Dichtungsmittel für einen Wärmeausxauseher mit waagerechtem kolir bund el (Pin. 1) bestimmt ist.
Die äussere aktive Zone 7a, auf deren
Seite die Einführung des Rohrs 1 erfolgen soll, besitzt zweckmässig eine Erweiterung 7d, welche die axiale Anschlagwirkung verstärkt, welche diese äussere aktive Zone 7a mit dem gegenübe: liegenden Teil der betreffenden Eingangsrohrplatte 5 oder Ausgangsrohrplatte 6 hat.
In den obigen Ausführungen war angenommen, dass der Wärmeaustauscher eine Eingangsrohrplatte 5 und eine Ausgangsrohrplatte 6 besitzt. Wenn der Wärmeaustauscher Zwischenrohrplatten aufweist, können ebenfalls Muffen der oben beschriebenen Art vorgesehen werden, obwohl das Dichtungsproblem im allgemeinen an den Zwischenrohrplatten nicht auftritt.
Gemäss der in Pig. 6 und 7 dargestellten
Ausführungsform ist die Muffe 7 so ausgebildet, dass jede der beiden äusseren aktiven Zonen 7a eine sich senkrecht zu der Achse der Muffe 7 nach aus sen erstreckende Randleiste 70a aufweist, wobei die Randleiste 70a einer dieser beiden äusseren aktiven Zonen 7a vorzugsweise einen Durchmesser und eine Dicke besitzt, welche etwas kleiner als der Durchmesser und die Dicke der Randleiste 70a der anderen grösseren aktiven Zone 7a sind, wobei der axiale Abstand zwischen diesen beiden Randleisten 70a etwas kleiner als die Dicke der Eingangsrohrplatte 5 oder der Ausgangsrohrplatte 6 ist, in welche die Huffe 7 eingesetzt werden soll.
Ferner wird die innere aktive Zone 7b
durch einen Abschnitt 70b der Innenwand der Muffe gebildet, v/elcher zylindrisch ist, wenn die Muffe 7 nicht in die Eingangsoder Ausgangsrohrplattn 5 bzw· 6 eingesetzt ist, wobei sich dieser zylindrische Abschnitt 70b beim Einsetzen der Muffe 7 verformt und etwas konkav wird, da der axiale Abstand'zwischen den beiden Randleisten 70a der beiden äusseren aktiven Zonen 7a etwas kleiner als die Dicke der Rohrplatte 5 oder 6 ist.
Die Abdichtung wird dann an der Stelle der Eingangsrohrplatte 5 oder der Ausgangsrohrplatte 6 durch
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die beiden sich gegen die Rohrplatte 5 oder 6 legenden Randleisten 70a der beiden äusseren aktiven Zonen und an der Stelle des Rohrs 1 durch die beiden Lippen hergestellt, welche den etwas konkaven verformten Abschnitt 70b der inneren aktiven Zone 7b einfassen.
Bei dieser Ausführungsform besitzt die
Muffe 7 eine geringe Dicke, und die
innere aktive Zone 7b der Huffe 7 wird von einem Ring 8 umgeben, welcher aus einem Werkstoff besteht, v/elcher leichter verformbar als der Werkstoff der Muffe 7 ist.
Die Kombination einer derartigen Muffe
7 mit diesem Ring 8 erteilt der Gesamtanordnung mechanische Eigenschaften, welche durch die Verformbarkeit und die Elastizität der Y/erkstoffe bestimmt sind.
Es ist zu bemerken, dass der Einbau
einer derartigen Muffe 7 in die Öffnungen 4 der Eingangs- oder Ausgangsrohrplatte 5 bzw. 6 mit der Seite der Muffe erfolgt, welche mit der Randleiste 70a mit dem kleineren Durchmesser und der kleineren Dicke versehen ist.
Als Beispiel für die obigen Ausführungen/sind nachstehend einige in Millimetern ausgedrückte Abmessungen eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschers angegeben : Aussendurchmesser des Rohrs 1 : 32 - 1 Durchmesser der öffnungen 4 : 38 Dicke der Rohrplatten 5 oder 6 : 20.
Unter diesen Bedingungen können der
nicht eingebauten Muffe 7 folgende Ab. «ssungen in Millimetern gegeben v/erden :
Aussendurchmesser einer der beiden Randleisten"70a :
Dicke dieser Randleiste 70a : 2 Aussendurchinesser der anderen Randleiste 70a : 41 Dicke dieser Randleiste 70a : 1,5 axialer Abstand zwischen den beiden Randleisten 70a :
axiale Ausdehnung des Abschnitts 70b : 3 Innendurchmesser des Abschnitts 70b : 30.
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Bei der ir. Fig. 8 und 9 dargestellten
Ausführungsform ist die Muffe 7 so ausgebildet, dadd die einen axialen Anschlag bildende äussere aktive Zone 7a eine sich senkrecht zu"der Achse der Muffe T nach aussen erstreckende Randleiste 71a aufweist.
Die andere äussere aktive Zone 7a
•weist eine mit der zylindrischen Wand der öffnung 4 in Berührung kommende äussere Lippe 72a auf., so dass der axiale Abstand zv/ischen dieser äusseren Lippe 72a und der mit der entsprechenden Rohrplatte 5 oder 6 in Berührung kommenden Seite der Randleiste 71a kleiner als die Dicke der Rohrplatte 5 oder 6 ist.
Die innere aktive Zone 7b wird durch
einen Abschnitt 73b der Innenwand der Muffe 7 gebildet,, v/elcher zylindrisch ist, wenn die Muffe 7 nicht zwischen die Eingangsoder Ausgangsrohrplatte 5 oder 6 und ein Rohr 1 eingesetzt ist, ?j v/ährend bei eingesetzter Muffe 7 dieser zylindrische Abschnitt 73b sich verforrat und etwas konkav wird, und zwar infolge der Einführung des Rohrs 1 und der auf die Muffe 7 an der Stelle der sich gegen die zylindrische Wand der öffnung 4 legenden äusseren Lippe 72a wirkenden Reaktionskraft.
Die Abdichtung wird dann an der Stelle
der Eingangs- oder Ausgangsrohrplatte 5 oder 6 durch die Randleiste 71a einer der beiden äusseren aktiven Zonen 7a und durch <hw die äussere Lippe 72a der anderen äusseren aktiven Zone 7a und an der Stelle des Rohrs durch die beiden inneren, den leicht konkaven verformten Abschnitt 73b der inneren.aktiven Zone 7b hergestellt.
Es ist zu bemerken, dass die in der
obigen Weise ausgebildete Muffe 7 besonders gut zur Bildung der Dichtungsmittel an der Stelle die 3ingangsrohrplatte 5 (obere Rohrplatte) in einem Wärmeaustauscher mit lotrechtem Rohrbündel (Pig. 2) geeignet ist.
Unter diesen Bedingungen kann jedes
Rohr 1 zweckmässig an seinem oberen Ende einen Bund 1a aufweisen, dessen Aussenäurchmesser vorzugsweise grosser als der Durchmesser der öffnung 4 ist, wobei sich dieser Bund an der Randleiste 71a abstützt.
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Bei dieser Ausführungform besitzt die
Muffe 7 eine geringe Dicke, und ein Ring 8 unigibt die Muffe 7 an der Stelle der inneren aktiven
Zone 7b. Ein derartiger Hing 8 besteht aus einem YTerKsTöTfV"""
welcher leichter verformbar als der Werkstoff der Muffe 7 is
Die Kombination einer derartigen Muffe
7 mit diesem Ring 8 erteilt der Gesamtanordnung mechanische Eigenschaften, welche durch die Verformbarkeit und die Elastizität der Y/erkstoffe bestimmt werden.
Eine derartige Muffe 7 wird in die öffnungen 4 der Eingangsrohrplatte 5 mit ihrer nicht mit der Rand-,leiste 71a versehenen Seite eingesetzt, d.h. mit ihrer Seite, welche mit der äusseren lippe 72a versehen ist, deren Aussendurchmesser gleich dem Durchmesser der öffnungen 4 oder etwas grosser als dieser ist.
Als Beispiel für die obigen Ausführungen sind nachstehend einige in Millimetern ausgedrückte Abmessungen eines erfindungsgc-ciässen Wärmeaustauschers angegeben* Aussendurchmesser des Rohrs 1 : 32 - 1 Durchmesser der öffnungen 4 : 38
Dicke der Rohrplatte 5 : 30 oder mehr. . .
Die nicht eingebaute Muffe 7 kann dann folgende in Millimetern ausgedrückte Abmessungen erhalten :
Aussendurchmesser der Randleiste 71a :. 42 Dicke der Randleiste 71a : 2 Aussendurchmesser der äusseren Lippe 72a : 38
axialer Abstand zwischen der äusseren Lippe 72a und der mit der Rohrplatte 5 oder 6 in Berührung stehenden Seite der Randleiste 71a : 16,5
axiale Ausdehunr des Abschnitts 73b : 3 Innendurchmesser des Abschnitts 73b : 30.
Bei der in ?ΐ,ς. 10 und 11 dargestellten
Ausführungcforn ist die Muffe 7 so ausgebildet, dass die innere aktive Zone 7b einen biegsamen Bund 74b aufweist, welcher sich radial nach aussen erstreckt und bei nicht eingebauter Muffe einen Aussendurchmesser besitzt, welcher etwas grosser als der
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Durchmesser der öffnung ist.
Die Abdichtung wird dann an der Stelle
der Eingangsrohrplatte 5 oder der Ausgangsrohrplatte 6 durch diesen biegsamen'"TSuncfTTb" hergestellt, welcher sich verfornt * und gegen die zylindrische Wand der öffnung 4 legt, wobei diese Anlage durch die Wirkung des Unterschieds der beiderseits der betreffenden Eingangsrohrplatte 5 oder Ausgangsrohrplatte 6 herrschenden Drücke verstärkt werden kann·
Diese Muffe 7 besitzt zweckmässig Randleisten 70a an der Stelle der äusseren aktiven Zonen 7a und einen zylindrischen Abschnitt 70b an der Stelle der inneren aktiven Zone 7b.
Der biegsame Bund 74b liegt dann vorzugsweise an den Ende des zylindrischen Abschnitts 70b, welcher sich auf der Seite der äusseren aktiven Zone 7a befindet, mit welcher die Muffe 7 in die öffnung 4 eingeführt wird.
Als Beispiel für die obigen Ausführungen sind nachstehend einige Abmessungen der Muffe 7 anpogeben, welche in einem Wärmeaustauscher mit gleichen Abmessungen wie der des anlässlich der ersten Ausführungsform der Erfindung gegebenen Beispiels benutzt wird, dessen Eingangsrohrplatte 5 oder Ausgangsrohrplatte 6 jedoch eine Dicke von 20 mn haben.
Diese Abmessungen sind in Millimetern ausgedrückt und betreffen die, nicht eingebaute Muffe : Aussendurchmesser der Randleisten 70a : 42 Dicke der Randleisten 70a : 2 axialer Abstand zwischen den beiden Randleisten 70a:18 axiale Ausdehnung des Abschnitts 70b : 3,7 Innendurchmesser, des Abschnitts 70b : 30 Aussendurchnesser des biegsamen Bundes 74b : 39»2.
Bei der in Pin. 12 und 13 dargestellten
Ausführun.~sform ist die Muffe 7 so ausgebildet, dass wenigstens eine der beiden äüsseren aktiven Zonen 7a eine zylindrische Anlasefläche 75a aufweist, deren.Aussendurchmesser bei nicht eingebauter Muffe 7 etwas grosser als der Durchmesser der öffnung 4 ist.
Die Abdichtung wird dann an der Stelle der Eingangsrohrplatte 5 oder der Ausgangsrohrplatte 6 durch
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t » · ■ 1 ι' t
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diese zylindirsche Anlagefläche 75a hergestellt, welche mit ■ der zylindrischen Wand der öffnung 4 zusammenwirkt, welche
• häufig einen besseren Oberflachenzustand als die Eingangs-
£.._ rohrplatte 5 oder die Ausgangsrohrplatte 6 aufv/eist.
I Diese Muffe 7 weist zweclmässig Rand-
%., leisten 70a an der Stelle der äusseren aktiven Zonen 7a und einen zylindrischen Abschnitt 70b an der Stelle der inneren aktiven Zone 7b auf.
Die Muffe besitzt dann eine einzige zy-
," lindrische Anlagefläche 75a an der Stelle der äusseren aktiven
; Zone 7a, welche der äusseren aktiven Zone 7a abgewandt ist, mit
'■ v/elcher die Muffe 7 in die öffnung 4 eingeführt wird.
I Die Muffe 7 be~ ;sjg
I sitzt eine geringe Dicke, und ein Ring 8'umgiVi; zweckraässig ■' I die Muffe 7 an der Stelle der inneren aktiven Zone 7b. Ein derartiger Ring besteht aus einem leicht verformbaren Material·
f,- ' Gemass einer nicht dargestellten Aus-
] führungsabwandlung der Erfindung hnn jedoch diese Muffe auch
mit einem biegsamen Bund versehen werden, wie ihn die in Pig· ;: 10 und 11 dargestellte Muffe aufweist.
"\ Als Beispiel für die obigen Ausführungen sind nachstehend einige Abmessungen der Muffe 7 angegeben, J welche in einem Wärmeaustauscher benutzt ist, welcher die gleichen Abmessungen wie der beispielshaürber anlässlich der ersten I Ausführungsform der Erfindung angegebene hat, aber eine Ein-,
Y gangsrohrpiatte 5 oder Ausgangsrohrplatte 6 mit einer Dicke
ι- . von 20 mm besitzt.
% Diese Abmessungen sind in Millimetern
% ausgedrückt und betreffen die nicht eingebaute Muffe :
■ Durchmesser der Randleisten 70a : 42
H . Dicke der Randleisten 70a : 2
f: axialer Abstand zwischen den beiden Randleisten 70a :
; axiale Ausdehnung des Abschnitts 70b : 3,7
; Innendurchmesser des Abschnitts 70b : 30
axiale Ausdehnung der zylindrischen Ar.lagefläche 75a : Aussendurchmesser der zylindrischer. ArJLagefiäche 75a: 38,5·
Der erfindungsgeciässe Wärmeaustauscher
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mit Glasrohren besitzt eine gewisse Zahl von Vorteilen, insbesondere folgende :
- Die zwischen jeden Rohr und der Eingangsrohrplatte und der Ausgangsrohrplatte angeordnete Muffe ermöglicht den Ausgleich des betrieblichen Spiels zwischen jeder Öffnung und dem entsprechenden Rohr ;
- die. Abdichtung wird ständig zv;isehen
jedem Rohr und der Eingangsrohrplatte und der Ausgangsrohrplatöe aufrechterhalten, und zwar unter beliebigen Betriebsbedingungen des Austauschers ;
• - die Muffe ermöglicht einen Betrieb bis zu Temperaturen von 25O0C,
- die Muffe hält die schädlichsten Ätzmittel aus, z.B. konzentrierte Schwefelsäure ;
- die Muffe besitzt keine Porosität und
kann daher keine Ätzmittel ansammeln, was die Gefahr eines Zerdrückens oder einer Blockierung der Rohre durch Quellen oder eine Änderung der mechanischen Eigenschaften der Dichtungsmittel ausschliesst (was bei den üblichen Dichtungsmitteln der Fall war) ;
- die Reibungskräfte zwischen jedem
Rohr und den Muffen sind sehr gering und ermöglichen die freie Dehnung der Rohre in ihrer Längsrichtung ;
- die mechanische Verbindung zwischen
den Rohren und der Eingangsrohrplatte und der Ausgang3rohrplatte erfolgt ohne Einspannung, was die Gefahr eines Bruchs der Rohre stark herabsetzt, da diese praktisch an die Rohrplatten "angelenkt" sind ;
- der Gestehungspreis der Muffen ist
sehr niedrig, insbesondere wenn sie unter Ausgang von zylindrischen Abschnitten hergestellt werden,welche durch Formung in v/armem Zustand auf die gewünschte Form gebracht v/erden;.
- Sie Muffe besitzt Eigenschaften, welche einen sehr leichten Einbau in die Öffnungen der Eingangsrohrplatte oder der Ausgangsrohrplatte ermöglichen ;
- die Muffe kann so ausgebildet werden,
- 16 -
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dass sie eine axiale Ausdehnung hat, weiche erheblich kleiner als die Dicke der Eingangsrohrplatte oder der Ausgangsrohrplatte sein kann, was eine sehr erhebliche Materialersparnis ermöglicht, insbesondere bei der oberen Rohrplatte eines lotrechten Austauschers, v/elche in allgemeinen sehr dick ist (grÖ3senordnunr:sr.iässig doppelt so dick wie die untere Rohrplat te).

Claims (1)

  1. • » I > I a *
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    ^-ft-Φ j^ri ο ρ r ü c h e
    1.) Wärmeaustauscher mit einem Rohrbündel, insbesondere aus Borsilikatgla3rohren, mit einer gewissen Zahl von im allgemeinen zueinander parallelen Rohren, v/elche eine Eingangskammer und eine Ausgangskamrr.er miteinander verbinden und von einem der beiden Strömungsmittel durchströmt werden, zwischen welchen der Wärmeaustausch erfolgen soll, während das andere Strömungsmittel'die Rohre umströmt, wobei jedes Rohr unter Zwischenschaltung von Dichtungsmitteln in öffnungen eingesetzt ist, v/elche in einer Wand (Eingangsrohrplatte) der Eingangskamner und in einer Wand (Ausgangsrohrplatte) der Ausgangskammer ausgebildet sind, und an welchen die beiden Enden des Rohrbündels endigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel durch eine Dichtungsmuffe (7) aus einem verformbaren elastischen Werkstoff gebildet v/erden, v/elche wenigstens zwei axial gegeneinander versetzte und durch eine Verbindungszone (7c) verbundene aktive Zonen (7a und 7b) aufweist, nämlich wenigstens eine äussere aktive Zone (7a) mit einem solchen Durchmesser, dass nach Einsetzen der Muffe (7) in uie betreffende Öffnung (4) sich diese äussere aktive Zone (7a) gegen die Ränder der Öffnung (4) legt und eine Abdichtung herstellt, wobei diese äussere aktive Zone (7a) vorzugsweise so ausgebildet ist, dass sie mit einem gegenüberliegenden Abschniti der betreffenden Rohrplatte (5 oder 6) einen die Lage dor Muffe (7) gegenüber der Rohrplatte bestimmenden axialen Anschlag bildet, und eine innere aktive Zone (7b) mit einem solchen Durchmesser, dass bei Einführung des Rohrs (i)in die Muffe (7) diese innere aktive Zone (7b) das Rohr (1 ) fest umfasst und die Abdichtung herstellt.
    2.) Austauscher nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass die Verbindungszone (7c) eine solche axiale Ausdehnung hat, dass sie einen Kegelstumpf bildet, dessen halber Spitzenwinkel zwischen 5 und 20° liegt.
    3.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) aus polymerisiertem .Tfiirafluoräthylen oder einem Werkstoff auf der Basis von Tetrafluoräthylen besteht, welchem gegebenenfalls kleine Mengen von Zusatzstoffen' zugesetzt werden Können.
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    - 18 - 3096-69
    4t) Austauscher nach Anspruch 1, ^durph
    gekennzeichnet, days die Muffe (7) eine einzige1äussere aktive Zone (7a) aufweist und dann nur eine einzige Verbinduhgszöne *| (7c) besitzt.
    5.) Austauscher nach Anspruch 4» da- , durch gekennzeichnet, dass die äussere aktive Zone (7a) auf J der Seite angeordnet ist, auf welcher die Einführung des Rohrs (1) erfolgen soll.
    6.) Austauscher nach Anspruch 4» da-,
    durch gekennzeichnet, dass die äussere aktive Zone (7a) eine Erv/eiterung (7e) aufweist, welche die axiale Anschlagv/irkung verstärkt, welche diese äussere aktive Zone (7a) mit dem gegenüberliegenden Abschnitt der Eingangsrohrplatte oder der Aus* Λ gangsrohrplatte (5 oder 6) ausübt.
    7.) Austauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rohr (1) in der Nahe eines seiner Enden einen Bund (1a) aufweist, dessen Aussendurchmesser grosser als der Durchmesser der öffnung (4) ist, und v/elcher sich an dem die äussere aktive Zone (7a) und die Erv/eiterung (7e) aufweisenden Abschnitt der Muffe (7) abstützt.
    8.) Austauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absatz (4a) um jede öffnung (4) herum vorgesehen ist, welcher einerseits den die äussere aktive Zone (7a) und die Erweiterung (7e) enthaltenden Abschnitt der Muffe (7) und andererseits den Bund (1a) deo Rohrs (1) aufnimmt.
    9·) Austauscher nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine vollständige oder teilweise Ausfüllung des die Enden des Rohrs (V) und der Muffe (7) aufnehmenden Absatzes (4a) durch eine Dichtung (9) aus einem ausgedrückten. Kunststoff ο der durch einen ringförmigen Teil in Form eines Sprengringes aus einem Kunststoff.
    10.) Austauscher nach Anspruch 1, da-*
    durch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) zwei äussere aktive Zonen (7a) und eine etwa in gleichem Abstand von dieser, liegende innere aktive Zone (7b) aufweist, und dann zwei Yerbindungszonen (7c) besitzt.
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    11.) Austauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) eine geringe Dicke hat, und dass ein Ring (8) die Muffe (7) an der Stelle der inneren aktiven Zone (7b) umgibt, wobei dieser Ring (8) aus einen Werkstoff besteht, v/elcher leichter verformbar als der die Huff ε (7) bildende Werkstoff ist. x.
    12.) Austauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnst, dass die äussere aktive Zone (7a) auf der Seite, auf v/elcher die Einführung des Rohrs (1) erfolgen soll, eine Erweiterung (7d) aufweist, welche die axiale Anschlagwirkung verstärkt, welche diese äussere aktive Zone (7a) mit dem gegenüberliegenden Abschnitt der Eingangsrohrplatte (5) oder der Ausgangsrohrplatte (6) ausübt.
    13.) Austauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) so ausgebildet ist, dass jede der beiden äusseren aktiven Zonen (7a) eine sich senkrecht zu der Achse der Muffe nach aussen erstreckende Randleiste (70a) aufweist, wobei die Randleiste (70a) einer der beiden äusseren aktiven Zonen (7a) vorzugsweise einen Durchmesser und eine Dicke aufweise, weiche etwas kleiner als»der Durchmesser und die Dicke der Randleiste (70a) der anderen äusseren aktiven Zone (7a) sind, wobei der axiale Abstand zwischen diesen beiden Randleisten (70a) etwas kleiner als die Dicke der Eingangsrohrplatte (5) oder der Ausgangsrohrplatte (6) ist, in welche die Muffe (7) eingesetzt werden soll, und dass die innere aktive Zone (7b) durch einen Abschnitt (70b) der Innenwand der Muffe gebildet wird, v/elcher zylindrisch ist, wenn die Muffe (7) nicht in die Eingangsrohrplatte (5) oder die Ausgangsrohrplatte (6) eingebaut ist, während sich dieser zylindrische Abschnitt (70b) bei eingebauter Muffe (7) so verformt, . dass er etwas konkav wird, da der axiale Abstand zwischen den beiden Randleisten (70a) der beiden äucseren aktiven Zonen (7a) etwas kleiner als die Dicke der Rohrplatte (5 oder 6) ist.
    14.) Austauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) in die öffnungen (4) der ^ingangsrohrplatte (5) oder der Ausgangsrohrplatte (6) mit ihrer Seite eingesetzt wird, welche mit der Randleiste (70a) mit den kleineren Durchmesser und der kleineren Dicke versehen ist.
    - 20 - . 3096-69
    15.) Austauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) so ausgebildet ist, dass die einen axialen Anschlag bildende äussere aktive Zone (7a), eine sich senkrecht zu der Achse der Muffe (7) nach aussen erstreckende .Handleiste (71a) aufweist, während die andere äussere aktive Zone (7a) eine äussere mit der zylindrischen Wand der öffnung (4) in Berührung könnende Lippe (72a) besitzt, derart, dass der axiale Abstand zwischen dieser äusseren Lippe (72a) und der mit der betreffenden Rohrplatte (5 oder 6) in Berührung könnenden Seite der Randleiste (71a) kleiner als die Dicke der Rohrplatte (5 oder 6) ist, und dass die innere aktive Zone (7b) durch einen Abschnitt ( 73b) der Innenwand der Huffe (7) gebildet wird, welcher zylindrisch ist, wenn die Muffe (7) nicht zwischen der Eingangsrohrplatte (5) oder der Ausgangsrohrplatte (6) und **t einen Rohr (1) angeordnet ist, wobei sich dieser zylindrische Abschnitt (73b) bei eingesetzter Huffe (7) infolge der Einführung des Rohrs (1) und der Reaktion, welche auf die Muffe (7) an der Stelle der sich gegen die zylindrische Wand der öffnung (4) legenden äusseren Lippe (72a) ausgeübt wird, verformt und etwas konkav wird.
    16.) Austauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) so ausgebildet ist, dass die innere aktive Zone (7b) einen biegsanen sich radial nach aussen erstreckenden Bund (74b) aufweist, welcher bei nicht eingebauter Muffe (7) einen Aussendurchnesser besitzt, welcher etwas grosser als der Durchmesser der Öffnung (4) ist.
    17.) Austauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (7) so ausgebildet ist, dass wenigstens eine der beiden äusseren aktiven Zonen (7a) eine zylindrische Anlagefläche (75a) aufweist, welche bei nicht eingebauter Muffe (7) einen Aussendurchmesser besitzt, v/elcher etwas grosser als der Durchmesser der öffnung (4) ist.
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