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DE7116476U - Heat exchangers, in particular feed water preheaters for steam power plants

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Publication date: 1971-07-29

Description

Heat exchangers, in particular feed water preheaters for steam power plants

Die Neuerung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere einen Speisewasservorwärmer für Dampfkraftanlagen, oder dergleichen, bei dea ee um die Befestigung von Rohren, in denen ein Fluid mit hohes Druck strömt, in starkwandigen Rohrplatten, Sammlern, Verteilern, Kammern oder ähnlichen Bauteilen, geht.The innovation relates to a heat exchanger, in particular one Feed water preheater for steam power plants, or the like, at dea ee about the fastening of pipes in which a fluid at high pressure flows in thick-walled pipe plates, collectors, distributors, chambers or similar components.

Bei derartigen Wärmetauschern ist es üblich, die wärmetauschenden Rohre durch Bohrungen der Rohrplrt ,u stecken und diese Rohre durch Aufweiten in der Rohrplatte dicht . befestigen. Dies geschieht im allgemeinen durch Einwalzen, Aufdornen oder Explosivumformung, wobei in der Rohrwand innen eine bleibende Verformung erzielt wird» Me auSenllegenden Bereiche der Rohrwand und die inneren Zonen der Pohrvng in der Rohrplatte werden dabei elastisch verdichtet, wodurch die »ur Halterung und Abdichtung erforderlichen Spannungen hervorgerufen werden. Im stationären Betrieb des Wärmetauschers bleiben diese Dichtkräfte wirksam. Tritt jedoch eine plötzliche Temperaturabsenkung des durch die Rohre strömenden Fluids ein, so schrumpfen diese dabei, so dab in manchen Fällen die Dichtheit der Verbindung zwischen Rohr und Rohrplatte nicht mehr gewährleistet ist. Dies geschieht bei den bekannten Rohrbefestigunge.n vor allem deshalb, weil das strömende Fluid nach dem Tempsraturabfall lediglich das Rohr abkühlt, während die starkwandige Rohrplatte wegen ihrer großen Masse und infolge der geringen unmittelbar vom Fluid berührten Oberfläche nur langsam der Temperaturänderung folgt.In such heat exchangers, it is common to use the heat exchangers Pipes through holes in the Rohrplrt, u put these pipes through Expand tightly in the tube plate. attach. This is generally done by rolling, expanding or explosive forming, whereby A permanent deformation is achieved in the inside of the pipe wall in the tube plate are thereby elastically compressed, which causes the tensions required for mounting and sealing will. These sealing forces remain effective in stationary operation of the heat exchanger. However, if the temperature suddenly drops fluid flowing through the tubes, these shrink, so in some cases the tightness of the connection between the tube and tube plate is no longer guaranteed. This happens with the known Rohrbefestigunge.n mainly because the flowing Fluid after the temperature drop merely cools the tube while the thick-walled tube plate because of its large mass and as a result of small surface directly in contact with the fluid only slowly follows the temperature change.

Wegen der unvermeidlichen Herstellungstoleranzen ist es erforderlich, den Durchmesser der Bohrungen in der Rohrplatte um ein geringes MaB größer als den Außendurchmesse ^ der Rohre auszuführen. Nach diesem Bohrungsdurchmesser wird jedoch die Verschwächung der Rohrplatte errechnet, so daß sich dadurch große Wandstärken ergeben.Because of the inevitable manufacturing tolerances, it is necessary the diameter of the holes in the tube plate by a small amount larger than the outer diameter of the pipes. After this Bore diameter, however, the weakening of the tube plate is calculated, so that this results in great wall thicknesses.

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Es sind auch Verfahren bekannt, bei welchen die Rohre durch spezielle Schweißverfahren an der Anschlußseite der Rohrplatte befestigt werden. Dabei ist es möglich, die Bohrungen in der Rohrplatte entsprechend dem Innendurchmesser der Rohre auszuführen. Diese Schweißverbindungen sind jedoch we/aren der unterschiedlichen M&asenanhäufuneren schwierig herzustellen und können im Schadensfall kaum nachgebessert werden.There are also known methods in which the tubes by special Welding process to be attached to the connection side of the tube plate. It is possible to drill the holes in the tube plate according to the Execute inner diameter of the pipes. However, these welded joints are difficult to produce due to the different masses of moss and can hardly be improved in the event of damage.

Bei herkömmlichen Wärmetauschern, bei denen die Rohre die gesamte Rohrplatte durchdringen, hat es sich gezeigt, daß die Länge für eine dichte Verbindung nur etwa dem Rohrdurchmesser zu entsprechen braucht. Ist jedoch mit Korrosion im Spalt zwischen Rohr und Rohrplattenbohrung zu rechnen, so muß entweder das Rohr entsprechend der Dicke der Rohrplatte aufgeweitet werden oder es ist zumindest eine besondere Maßnahme, zum Beispiel eine Anlegewalzung am Ende des Spaltes, erforderlich*In conventional heat exchangers, in which the tubes cover the entire tube plate penetrate, it has been shown that the length for a tight connection only needs to correspond approximately to the pipe diameter. is however, with corrosion in the gap between the pipe and the tube plate bore calculate, so either the tube must be expanded according to the thickness of the tube plate or it is at least a special measure to Example of a lay-on roll at the end of the gap, required *

Weiterhin hat sich bei den bekannten Bauweisen gezeigt, daß die Rohrenden, besonders an der Eintrittsseite des Fluids, durch Erosion oder Erosionskorrosion besondere gefährdet sind, weil dort gefährliche Einlaufwirbel auftreten können. Es wäre nun möglich, durch konische Verschwächung der Rohrwand am Rohreintritt die Strömungeverhältnisse zu verbessern. Leider hat sich jedoch gezeigt, daß die spitzen Rohrenden keine ausreichende Haftkraft besitzen, da dort nicht genügend Material für eine plastische und elastische Verformung zur Herstellung der erforderlichen Dichtkraft vorhanden ist. So werden diese spitzen Rohrenden rasch angegriffen, was bald zu weitergehenden Schäden führt.Furthermore, it has been shown in the known construction methods that the pipe ends, are particularly at risk from erosion or erosion corrosion on the inlet side of the fluid, because there dangerous inlet eddies may occur. It would now be possible through conical weakening the pipe wall at the pipe inlet to improve the flow conditions. Unfortunately, it has been shown that the pointed pipe ends do not have sufficient adhesive force because there is not enough material for plastic and elastic deformation to produce the required Sealing force is available. These pointed pipe ends are quickly attacked, which soon leads to further damage.

Die geschilderten Nachteile vermeidet die Neuerung dadurch, άύ,Β die Bohre an der Anschlußseite der Rohrplatte nur auf diejenige Länge in entsprechend groBe Bohrungen eingeschoben und darin befestigt siri, wie es βατ ErzfeLung einer dichten Verbindung erforderlieh ist, wobei an der Außenseite des Rohres ein ringförmiger Raum vorhanden ist, wo- durch'irotz der Herstellungstoleranzen möglich wird, eine dichte, stufenlos« Verbindung bei ausreichender Rohrwandstärke ohne Spalt zwischen Rohr und Rohrplatte herzustellen. Die übrige Länge der Bohrungen in der Rohrplatte kann entsprechend dem Rohr innendurchmesser nach dem Aufweiten bemessen werden. Wegen der dadurch geringeren Rohrboden- - ▼erschwachung kann die Wandstärke dieses Bauteils entsprechend kleiner gwwfthlt werden« wodurch erhebliche Material- und Herstellungskosten gespart werden. ^ The disadvantages described are avoided by the innovation by inserting the bore on the connection side of the tube plate only to that length into correspondingly large bores and fastened therein as required for a tight connection, with an annular one on the outside of the tube Space is available, whereby, despite the manufacturing tolerances, it is possible to establish a tight, stepless connection with sufficient pipe wall thickness without a gap between the pipe and the pipe plate. The remaining length of the bores in the tube plate can be dimensioned according to the tube inside diameter after the expansion. Because of the resulting lower tube sheet - ▼ erschwachung the wall thickness of this component are correspondingly smaller gwwfthlt "whereby considerable material and manufacturing costs. ^

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Im Falle eines Thermoschocks folgt die Rohrplatte wegen der größeren benetzten Oberfläche der Temperaturänderung so rasch, daß ein unzulässig hohes, momentanes Nachlassen der Dichtkräfte an den Rohrvertiindungen nicht eintritt.In the event of a thermal shock, the tube plate follows because of the larger wetted surface of the temperature change so quickly that an impermissibly high, momentary decrease in the sealing forces on the Rohrvertiindungen does not occur.

Schließlich ermöglicht es die Neuerung, die Bohrungen am Strömungseintritt so auszubilden, daß optimale Verhältnisse entstehen und dort mit Sicherheit keine Schäden durch Erosion oder Erosionsk'orrosion zu erwarten sind.Finally, the innovation makes it possible to design the bores at the flow inlet in such a way that optimal conditions arise and there certainly no damage from erosion or erosion corrosion are expected.

Die Neuerung ist an zwei Beispielen näher erläutert. In Fig. 1 und 2 sind Schnitte durch Teile von Rohrplatten 1 gezeigt, wobei jeweils ein Rohr 5 ^v°r und nach der Befestigung in der Rohrplatte 1 ebenfalls im Schnitt dargestellt ist. Gleiche Teile in beiden Figuren-sind mitThe innovation is explained in more detail using two examples. In Fig. 1 and 2 sections are shown by parts of tube plates 1, wherein in each case a tube 5 ° ^v r and also shown in section after the fastening in the tube plate 1. Same parts in both figures are with

gleichen Bezugszeichen versehen.provided with the same reference numerals.

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Das Rohr 5 mit dem Außendurchmesser 6 und dem Innendurchmesser 7 ist beim Beispiel nach Fig. 1 in üblicher Weise gerade abgeschnitten. In der Rohrplatte 1 sind Bohrungen 2 mit dem Durchmesser 8 vorhanden, welcher etwas größer als der Rohrinnendurchmesser 7 ist und dem Innendurchmesser nach der Befestigung des Rohre3 entspricht. Auf der Befestigungslänge 10 besitzt die Rohrplatte 1 nine Bohrung vom Durchmesser 9» der etwas größer als der Rohraußendurchmesser 6 1st. Zwischen den Bohrungen 8 und 10 in der Rohrplatte 1 ist eine ringförmige Ausnehmung 4 vorhanden, deren kreisförmige Ausdehnung über den Durchmesser 9 hinausgeht. Wird nun das Rohr 5 in die Bohrung 9 und die Ausnehmung 4 des Rohrbodens 1 eingeschoben und wird sein Innendurchmesser 7 auf den Durchmesser 8 aufgeweitet, so kann überschüssiges Material in der Ausnehmung 4 Platz finden, so daß ein dichter, stufenloser Übergang zwischen der Bohrung 8 der Rohrplatte 1 und dem Rohr mit seinen Innendurchmessern 7 und 8 entsteht und ein restlicher Ringraum 11 innerhalb der Ausnehmung 4 verbleibt.The tube 5 with the outer diameter 6 and the inner diameter 7 is in the example of FIG. 1 cut straight in the usual way. In the tube plate 1 there are holes 2 with a diameter of 8, which is slightly larger than the pipe inner diameter 7 and the inner diameter after fixing the tube3. On the fastening length 10, the tube plate 1 has a bore with a diameter of 9 »which is slightly larger than the outer tube diameter 6 1st. Between the bores 8 and 10 in the tube plate 1 has an annular recess 4, the circular extent of which extends over the diameter 9 goes out. If the tube 5 is now in the bore 9 and the Recess 4 of the tube sheet 1 is inserted and becomes its inner diameter 7 expanded to the diameter 8, so excess material can find space in the recess 4, so that a denser, stepless The transition between the bore 8 of the tube plate 1 and the tube with its inner diameters 7 and 8 is created and a remaining one Annular space 11 remains within recess 4.

In Fig. 2 ist ein ähnliches Verfahren dargestellt, welches besonders für größere Rohrwandstärken geeignet ist. Hier ist in der Rohrplatte im Bereich der 3efestigungszone 10 eine normale Aufbohrung mit dem Durchmesser ° vorhanden, welche die übliche Anschrägung 12 besitzt, an die sich die Bohrung 8 anschließt. Das Rohr 5 mit dem Außendurchmesser 6 und dem Innendurchmesser 7 besitzt am Ende eine kegelförmige Spitze Ϊ5.In Fig. 2, a similar method is shown, which is particularly is suitable for larger pipe wall thicknesses. Here, in the tube plate in the area of the fastening zone 10, there is a normal drilling with the Diameter ° available, which has the usual bevel 12, to which the bore 8 adjoins. The tube 5 with the outer diameter 6 and the inner diameter 7 has a conical tip Ϊ5 at the end.

Nach dem Einschieben des Rohres 5 und der Aufweitung des Rohrinnendurchmessers 1 im Bereich der Befestigungszone 10 auf den Durchmesser θ verbleibt ein Ringraum I4, damit Platz für überschüssiges Material vorhanden is 5. Zur Verbesserung der Einströmverhältnisse sind an der Rohrplatte 1 die Bohrungen 2 am Strömungseintritt mit Ausrundungen 15 versehen. After the pipe 5 has been pushed in and the pipe inner diameter 1 has been expanded in the area of the fastening zone 10 to the diameter θ, an annular space I4 remains so that there is space for excess material Fillets 15 provided.

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Claims

Protection claims

1. Heat exchangers, in particular feed water preheaters for steam power plants, with pipes fastened in thick-walled pipe plates, collectors, distributors, chambers or similar components in which a fluid at constant pressure flows, characterized in that "the Pipes (5) only in the length of the fastening zone (1O) in the pipe plate (1) inserted and there by widening the inside diameter of the pipe (7) are attached to the bore diameter (θ).

2. Heat exchanger according to claim I _1, characterized in that an annular space (11, 14) is formed in the region of the outside of the turning end.

3 * heat exchanger according to claim 2, characterized in that between the narrower bore (6) and the further bore (1O) of the tube plate (1) an annular recess (4) is present, which also exists after the expansion of the tube (5) ale annular space (11) remain.

4 · Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the Ends of the tubes (5) are provided with a bevel 03), whereby after the expansion of the pipe inner diameter (7) on the bore diameter (8) in the pipe plate (1) an annular space (14) persists.

5. Heat exchanger according to claim 1 to 4 »characterized in that the inlet openings (15) of the bores (2) in the tube plate (1) are rounded in a known manner.

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