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Rohrverbindung Die Erfindung betrifft Rohrverbindungen und insbesondere
Verbindungen oder Armaturen zum Verbinden zweier Rohre verschiedenen Durchmesser.
Die Verbindungen oder Armaturen sind besonders zweckmäßig bei Wärmeaustauschern,
können aber auch für andere Zwecke verwendet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirksame Verbindung für 1Zolire
verschiedenen Querschnitts mit verhältnismäßig niedrigen Kosten herzustellen, die
extrem hohen Drücken ohne Undichtigkeit widerstehen. Ein wirksames Merkmal ist es,
diese Verbindung so vorzusehen, daß sie leicht zusammengesetzt und auseinandergenommen
werden kann, ohne daß hierfür besondere Werkzeuge oder Einrichtungen erforderlich
sind. Ein weiteres wesentliches Merkmal ist es, eine solche Verbindung insbesondere
für konzentrische Rohre zu schaffen, in der keine wesentlichen Torsionskräfte weder
auf die innere noch auf die äußere Röhre wirken während des Verbindens oder des
Lösens der Verbindung. Ein weiterer Punkt der Erfindung ist die Anwendung der Rohrverbindung
auf Wärmeaustauscher.
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Wesentlich für die Erfindung ist weiterhin eine neuartige mit Flanschen
versehene Endverbindung
bzw. ein Endabschluß, bei dem geschraubte
Rohrverbindungen oder geschraubte Armaturen vermieden sind.
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!'eitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung seien an Hand der
Zeichnung und der zugehörigen 1'>eschreibung näher erläutert.
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Fig. i ist ein teilweise geschnittener Aufriß eines Wärmeaustauschers
mit Doppelrohr nach der Erfindung; Fig. 2 ist eine Frontalansicht des `#'ärmeaustauschers
nach Fig. i ; Fig.3 ist eine Rückansicht, wobei einige Teile weggebrochen sind,
und . Fig.4 ist eine vergrößerte Einzelheit im Querschnitt, die den Aufbau der Verbindung
zwischen den inneren und den äußeren Rohren des Wärmeaustauschers zeigt.
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In den Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Rohrverbindung arn Beispiel
eines Wärmeaustauschers dargestellt. Dieser Wärmeaustauscher ist von <lern sog.
Haarnadeltvp und umfaßt ein inneres Ilaarnadel- oder U-förmiges Rohr io, das aus
zwei geraden Teilen i i und 12 besteht, die durch einen Umkehrkrümmer 13 verbunden
sind. Vorzugsweise ist die Verbindung hierzwischen, wie bei 14 angegeben, durch
Schweißen tiergestellt, wenn auch Verschraubungen oder andere Mittel zur Verbindung
des Umkehrkrümmers mit den geraden Teilen auf `Punsch verwendet werden können. Die
Mantelrohre 15 und 16 umgeben die geraden Teile ii und 12 des Haarnadelro'"urs io.
Um den Betrag des Wärmeaustauschers zwischen dem Gut innerhalb der Rohre i i und
12 und dem diese Rohre umgelxnden Gut innerhalb der Mantelrohre i 5 und 16 zu vergrößern,
sind die geraden Teile i i und 12 vorzugsweise mit Rippen 17 versehen, die in
geeigneter Weise, beispielsweise als U- oder L-förmige Längsrippen, auf die
Innenrohre aufgeschweißt sein können.
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Die Rohre ii und 12 sind an ihren äußeren hervorstehenden Enden mit
Armaturen oder Schratibverl>indungen 18 und i9 versehen, an denen Zu- und Abflußrohre
i9 und 20 mit Hilfe von Überwurfmuttern 21 und 22 befestigt sein können. `'Fenn
der Wärnieaustauscher nach dem Gegenstromprinzip arbeiten soll, 'kann das andere
Gut dem Innern des Mantelrohrs durch das Einlaßrohr 25, das, wie hei 26 dargestellt,
an das Mantelrohr angeschNveißt ist und mit einem üblichen Verbindungsflansch 27
versehen sein kann, zugeführt werden. Das strömende Mittel fließt durch das Einlaßrohr
25 in der Pfeilrichtung zum hinteren Ende des Wärmeaustauschers, wo das Rohr 16
mit dem Rohr 15 mit Hilfe von Blechen 28 verbunden ist, die außen auf die Rohre,
wie bei 29 und 3o angegeben, verschweißt sind, sowie ein Blech 31, das mit den Rohren
und den Blechen 28 ebenfalls verschweißt ist. Die Wandungen der Röhre 15 und 16
sind hierbei abgeschnitten, tun einen Übertritt der Flüssigkeit zwischen den Blechen
28 zu ermöglichen und einen lZaum für den Umkehrkrümmer 13 zu schaffen, Nv ie 1#'ig.
3 hervorgeht. Eine abnehmbare Deckplatte 35 ist mit 13olzeri 36 an dem Flausch 37
befestigt, der auf die Enden der Rohre 15 und 16 und die Bleche 28 aufgeschweißt
ist. Einer der Bolzen, mit 36a bezeichnet, ist vorzugsweise verlängert, wie in Fig.
i gezeigt ist. Auf diese Weise wird ein drehbarer Halter geschaffen, wobei die Deckplatte
mit den anderen Bolzen abgezogen und dann um den Bolzen 36a als Drehachse nach außen
geschwungen Nverden 'kann, um auf diese `'eise den Zugang zum Innern des Wärmeaustauschers
zu ermöglichen. Die Deckplatte kann in ihrer abgenommenen Stellung durch einen der
neben dem Bolzen 36a liegenden Bolzen 36 gehalten werden. Eine geeignete Dichtung
38 kann zwischen der Deckplatte und dem Flansch vorgesehen werden, um eine dichte
Verbindung zu ergeben. So kann das strömende Mittel nach dem Ende des Wärmeaustauschers
.durch das Rohr 6o um die Außenseite des Umkehrkrümmers 13 in das Rohr 15 strömen,
dann innerhalb des Rohrs 15 zu dem Auslaßrohr 39, das ebenso wie das Einlaßrdhr
25 mit einer gebräuchlichen Flanschverbindung 4o versehen ist. Bei dieser Anordnung
tritt ein Gegenstrom der Güter in den inneren und äußeren Rohren ein. Wenn gewünscht,
kann auch gleichsinnige Strömung dadurch erzielt werden, daß lediglich die Ei.nlaß-
und Auslaßverbindungen für entweder das innere Rohr oder die äußeren Rohre vertauscht
werden. Mehrere Wärmeaustauscher können in üblicher Weise in Reihe miteinander verbunden
werden, falls dies erwünscht ist, und durch Rahmen oder Konsolen 41 und 42 gehalten
werden.
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Um die notwendige Verbindung zwischen den Mantelrohren 15 und 16 und
den Zweigen i i und 12 des Haarnadelrohrs herzustellen, dient die erfindungsgemäße
Verbindung oder Armatur, die in den Fig. i und 2 und in vergrößertem Maßstabe in
Fig. 4 dargestellt ist. Die Verbindung zwischen .den Mantelrohren und dem Haarriadelrohr
muß dabei auch bei hohen Drücken und stark schwankenden Temperaturbedingungen völlig
dicht sein; sie muß außerdem die Rohre in genauer gegenseitiger Lage halten und
muß so konstruiert sein, daß sie ohne Schwierigkeit zusammengebaut und auseinandergenommen
werden kann. Diese und andere vorteilhafte Ergebnisse sind durch eine Armatur oder
Verbindung zu erzielen, deren Hauptteile ein Hülsenglied 45, das durch Schweißen
oder auf andere Weise auf der Außenseite des Haarnadelrohrs ii nahe dessen Ende
befestigt ist, ein geschlitzter Spannring 46, der die Hülse 45 und den Flansch 47
auf dem Mantelrohr 15 miteinander verbindet, und ein Abschlußring 48 sind. Die Armatur
für den Zweig 12 ist vorzugsweise identisch hiermit.
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Der Spannring 46, der, wie in Fig. 2 gezeigt ist, aus zwei Hälften,
die mit 46a und 46b bezeichnet sind, zusammengesetzt ist, hat einen nach innen überstehenden
Flansch 5o, der bei 51 hinterschnitten ist, um in die entsprechend hinterschnittene
Oberfläche 52 des Flansches 47 einzugreifen. An seinem anderen Ende ist der Spannring
46 mit einem weiteren nach innen gerichteten Flansch 53 versehen, der Gewindebohrungen
trägt, in die die Kopfschratilyen 5- eingeschraubt sind, die in die
riiigf<irmige
Auskehlung 55 der 1liilse 45 hineinragen. Die Auskehlung 55 endet in einem hinterschnittenen
Bund 56, und der Teil 57 des Flansches 53 ragt nach außen gegen das Ende des Rohrs
i i und paßt in den hinterschnittenen Bund 56. Durch diese Anordnung ist der geschlitzte
Ring 46 fest auf dem N\'ärmeatistausclier in seiner Lage gehalten, solange keine
Spannung auf die Teile wirkt, kann aber leicht entfernt werden, sobald die Kopfschraul)eti
54 etwas gelockert werden. Der Eingriff des geschlitzten Rings 46 in den hinterschnittenen
Bund 5o der Hülse 45 sorgt für die genaue Lage der Hülsen und des inneren Rohres
in bezug auf das Mantelrohr. Wenn also die Kopfschrauben 54 gegen den Abschlußring
festgezogen werden, wird der Ring an die radialen Flächen 6o und 61 des Flansches
47 bzw. der Hülse 45 gedrückt, preßt damit die Dichtung 62 zusammen und sorgt somit
für einen <lichten Abschluß -zwischen den inneren und den äußeren Rohren. Der
Eingriff des Spannrings 46 in den Bund 56 hält die Hülse und das innere Rohr entgegen
dem Druck, der von dem Abschlußring 48 auf die Dichtung 62 und den Bund 61 ausgeübt
wird, fest. Dieser gleiche Eingriff zwischen (lern einwärts gerichteten Flansch
53 und dem Bund 56 hält den inneren Umfang des Flansches 53 in seiner Lage und gleicht
die äußeren Spannungen aus, die sonst im Flansch 53 auftreten würden, wenn die Kopfschrauben
zum Abschluß der Verbindungen angezogen würden. Die Teile sind so bemessen, ciaß,
wenn der Abschlußring in seiner Lage ist und die einwärts gerichteten Flansche in
die 'hinterschnittenen Bunde 52 und 56 eingreifen, die radialen Absc'hlußflächen
6o und 61 im wesentlichen in (lerselben Ebene liegen, so daß die Dichtung 62 leim
Zusammendrücken durch den Abschlußring 48 im wesentlichen gleiche Druckkräfte auf
beide Flächen ausübt.
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Wie oben bemerkt, kann die Verbindung einfach durch Lösen der Kopfschrauben
54 nm wenige Windungen auseinandergenommen werden. Sobald die Kopfschrauben genügend
gelöst sind, um die beiden Hälften 46° und 46b des Spannrings 46 von den hinterschnittenen
Bunden 52 und 56 außer Eingriff zu bringen, können die Hälften des Spannrings von
der Anordnung völlig entfernt werden. Darin kann das innere Rohr i i in bezug auf
.das äußere Mohr 15 in beiden Richtungen verschoben werden. Der Abschlußring 48
und die Dichtungsscheibe 62 können von der Hiilse 45 abgeschoben werden, so claß
die Verbindung vollständig gelöst ist.
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In dem dargestellten speziellen Wärmeaustaascher kann das Haarnadelrohr
aus den beiden Mantelrohren durch Herausschwingen der Deckplatte 35 nach einer Seite
entfernt werden, wobei der Bolzen 36° als Dreliliunkt dient.Hierbei müssen die Überwurfmuttern
21 und 22 von den Armaturen 18 und icg gelöst werden, worauf .die Verbindung zwischen
den inneren und den äußeren Rohren in der oben beschriebenen Weise gelöst wird.
Dann kann das Haarnadelrohr aus den beiden U-Rohren durch die Öffnung am hinteren
Ende des Austauschers herausgezogen werden, die durch Entfernen der Deckplatte 35
gewonnen ist. In Wärmeaustauschern, bei denen der Umkehrkrümmer des Haarnadelrohrs
mit den geraden Teilen durch Muffen oder Schraubverbindungen verbunden ist, 'können
dann die geraden Teile des Haarnadelrohrs getrennt aus den Mantelrohren gezogen
werden dadurch, daß sie von dem Umkehrkrümmer gelöst werden. Dann wird die Verbindung
zwischen den Mantelrohren und den geraden Teilen, wie oben beschrieben, gelöst und
die Rohre vom vorderen Ende des Austauschers, d. h. nach rechts in der Zeichnung,
herausgezogen. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Rohrverbindung für Wärmeaustauscher
verschiedenster Arten geeignet und auch in gleicher Weise in anderen Beziehungen
vorteilhaft, wo es erwünscht ist, Rohre verschiedener Durchmesser miteinander zu
verbinden.
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Wie oben erläutert, kann die erfindungsgemäße Armatur allein durch
Anziehen oder Lockern der verhältnismäßig kleinen Kopfschrauben 54 befestigt oder
gelöst werden. Die Ausschaltung großer Muttern und Schraubverbindungen macht einen
gedrängten Aufbau möglich und erleichtert den Zusammenbau und das Auseinandernehmen
ganz beträchtlich. Nur kleine Schraubenschlüssel werden für die Kopfschrauben 54
gebraucht. Auf diese Weise können keine heftigen Torsionskräfte oder Spannungen
weder auf,das Mantelrohr noch auf das Rippenrohr beim Festziehen der Verbindung
ausgeübt werden. Außerdem werden beim Herstellen der Verbindung beide Rohre nicht
unter Druck oder Spannung gesetzt. Das Haarnadelrohr wird in bezug auf das Mantelrohr
durch die Verbindung in der richtigen Lage festgehalten. Trotzdem ist das Rohr frei,
sich unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen auszudehnen oder zusammenzuziehen,
ohne daß irgendwelche Spannungen auf die Verbindung übertragen werden. Die Dichtung
kann, wenn nötig, leicht ersetzt werden. Die Abschlußflächen sind leicht zu überwachen
und zu reinigen, unmittelbar bevor die Dichturig und der Abschlußring in ihre Lage
gebracht werden. Die Teile sind so konstruiert, daß sie leicht geformt und bearbeitet
werden können, und zwar mit geringen Kosten und mit normalen Herstellungsmethoden.
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Für Fachleute ist leicht wahrzunehmen, daß verschiedenartige Änderungen
und Abwandlungen der Erfindung ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken oder dessen
Umfang möglich sind. Es ist daher klar, daß ,die vorliegende Erfindung nicht auf
die vorzugsweise verwendete und im vorstehenden beschriebene :'Ausführungsform beschränkt
ist.