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Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft eine neue Bauart von Röhretim-ärmeaustauschern,
insbesondere für größere Drucke, durch die die Möglichkeit geschaffen wird, Wärmeverluste
zu vermeiden und einen besseren Wärmeübergang zu erzielen sowie das Rohrbündel in
seiner ganzen Länge zum Wärmeaustausch heranzuziehen.
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Bisher war es üblich, Wärmeaustauscher mit oder ohne Ausgleichsmöglichkeit
für dieVerschiedenheit der Wärmedehnung des Rohrbündels und des äußeren Mantels
mit Umlenkblechen auszuführen, die in einem gewissen, möglichst gerinnen :\bstand
\-otn Mantel atiz;eordtiet und durch antikerrohre oder Abstandsbolzen oder Anschweißen
an das Rohrbündel oder sonstwie gehalten wurden. Eine Ausführungsform dieser bekannten
Bauart ist in Abb. I dargestellt.
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Diese Bauweisen haben, besonders bei unter Druck arbeitenden Austauschern,
die nach dem Schweißen spannungsfrei oder normalisierend geglüht werden müssen,
den Nachteil, daß der Abstand zwischen den Umlenkblechen und dem Außenmantel verhältnismäßig
groß wird, weil es nicht gelingt, die Außenmäntel vollkommen rund herzustellen,
wenn man sie nicht innen ausdreht. Infolgedessen wird die Wirkung der Umlenkbleche,
die
<las unt die Rohre fließende Mittel ständig durch (las Rohrbündel
hindurchführen sollen, praktisch unzulänglich, da ein großer Teil des Gasstroms
unmittelbar an der Außenwand der Rohre entlangstreicht. Würde man jedoch auf die
Umlenkbleche verzichten, so würde der Abstand zwischen den äußeren Rohren des Rohrbündels
und der Außentvand noch größer und damit praktisch das durchstri>niende Mittel zwischen
Behälterwand und den "ul.iereit Rohren hindurchströmen und so gut wie ;licht erwärmt
werden (vgl. Abb. 1I).
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Matt könnte nun zwar, wenn man eine der beiden i Wirsingen des Mantels
für das um die Rohre ströniende Mittel so groß macht, daß ein Mann hindurchkriechen
könnte, oder ein Mannloch in der Iliilie der einen Öffnung anordnet, nach dem Einbringen
aller Umlenkbleche und dem Einbringen einiger weniger Rohre zur Ausrichtung der
t `ntlenkhleche diese im vorgesehenen Abstand am Mantel anschweißen, vorausgesetzt,
daß der Wärmeaustailscher genügend groß ist, aber dann läßt sich (las 1Zohrhündel
nicht mehr ausziehbar ausführen, was meist sehr unerwünscht ist.
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"ach der Erfindung wird das zweckmäßig an und für sich ausziehbare
Rohrbündel. das mit oder ohne l"inlenkbleche ausgeführt sein kann, mit einem hinenniantel
umgeben, der ein- oder mehrteilig, zweckmäßig zweiteilig, sein kann und der das
Rohrbündel möglichst dicht umschließt und mit mindestens einem Rohrboden gasdicht
verbunden ist. Der Innenmantel besitzt ferner, zweckmäßig möglichst in der
Nähe des Rohrbodens, an dem er befestigt ist, eilte Öffnung, die mit einer Öffnung
im Außenmantel, z. B. mittels eines Rohrstücks, verblinden ist.
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In Ahb. 111 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt:' Die
Pfeile geben die Strömungsrichtung der beiden Mittel an. Das Rohrbündel ist ausziehbar
und der Innenmantel nur mit dem olleren Rohrboden fest verbunden. Unten besteht
keine Verbindung, so daß eine ringförmige Öffnung entstellt, durch die das eine
Mittel strömen kann. Oben ist die gasdichte Verbindung zwischen Rohrl)iii@(lelratim
und Öffnung des Außenmantels vorgesehen. Der untere Rohrhoden ist starr mit dem
äußeren 'Mantel verbunden; Wärmedehnungsunterschiede werden somit vom Werkstoff
selbst aufgenommen.
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:\b'). I\' stellt diese Anordnung mit, einer Ausgleichsvorrichtung
für die Wärmedehnung dar, so (laß sich (las Rohrbündel frei nach unten ausdehnen
kann. Vorteilhaft wird in diesem Fall auch die Verbindung des Innenmantels mit dem
zugeordneten Stutzen des Außenmantels beweglich ausgeführt, wie dies aus der Abb.
IV deutlich hervorgeht. Dabei werden zweckmäßig Verbindungsrohre verwendet, die
im Längsschnitt gefaltet, z. B. wellenfiirtnig oder zickzackförmig sind, z. B. sog.
Metallschläuche.
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Bei den Ausführungsformen der Abb. III und IV wird das Rohrbündel
unter Umständen nicht in seitici- ganzen Länge ausgenutzt, da für die Verhinduiig
des Innenmantels mit dein zugeordneten Stutzen des Außenmantels eilte gewisse Bauhöhe.
d. h. ein gewisser Abstand vom oberen Boden, in Anspruch genommen i\-cr(ieii muß.
Diese ßauhölie wird besonders groß, weitet die in A11. I V angedeutete, beweglich
ausgeführte Verbindung zwischen Innenmantel und Öffnung des .\ußenmantels vorgesehen
wird. Dieser Flächenverlust kann null. wie sich weiter gezeigt hat, vermieden werden,
wenn der Innenmantel am oberen Ende mit einem bis unter die obere Öffnung des .-@ußenmantels
reichenden Ringraum umgeben wird, der tritt der Öffnung des Außenmantels unmittelbar
verbunden wird, wie das in Abb. V dargestellt ist (vgl. dort Ringraum b). Da bei
dieser Anordnung die Wand des Ringraums mit dem Rohrboden gasdicht verbunden ist,
kann hier der Innenmantel beiderseits einen geringelt Abstand von den Rohrböden
besitzen, so daß' (las Rohrbündel in seiner ganzen Länge zum Wärineatistausch herangezogen
werden kann.
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Außer der einen oberen Verbindung des Rohrbündelraums mit .\ußen kiiiinen
noch weitere derartige Verbindungen angeordnet werden. Bei der Ausführungsform der
Abb. N- ist etwa in der 'litte noch eine zweite derartige @'eritin(lung vorgesehen,
und zwar hier zum Zweck der Zugale eines anderen oder auch gleichen Mittels, (las
eine andere Temperatur besitzt und deshalb alt einer Stelle eingeführt werden soll,
die seiner Temperatur entspricht. Auch hier katui ein Ringraum wie oben angeordnet
werden. Die Verbindungen zwischen Innenmantel und Außenmantel können starr oder
besser elastisch ausgeführt werden; in Abb. V sind beide elastisch angeordnet, um
der Dehnungsmöglichkeit in jeder @\'eise Rechnung zu tragen. 1 )er Linienmantel
Hingt sich nämlich anders als der .\tißeninantel und das Rohrbüledel wiederum arider:
als der Innenmantel. Bei der dargestellten .\nordnung werden aber auch die Unterschiede
der Delitiungen im Durchmesser ausgeglichen, die dadurch auftreten. (laß sich der
Innenmantel stärker weitet als der kalte :ltißenmantel.
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Wenn die Rohrbündel ausziehbar sein sollen, so müssen auch die Verbindungen
zwischen Innenmantel und Außenmantel leicht lösbar vorgesehen sein. Dies kann z.
13. in der in .\b'). VI dargestellten Weise erfolgen. Der lntieninantel c oder der
diesen umgehende Sammelraum wird mit einem Flansch (1 ausgestattet, der ein leicht
lösbares Gewinde trägt. 1n dieses Gewinde wird ein starre: Rohrstück e von entsprechender
Länge eingeschraubt, das mit einem leicht beweglichen Rohr f (.Nletallscltlauch)
tinigehen ist, das einerseits in der Nähe des Gewindes bei ;; an das starre IZolirstiick
e angeschweißt ist. anderseits in eine ebene Platte li ausläuft. Durch Einschrauben
des starren 1Zohrstücks tnit dem daran befestigten beweglichen Rohrstück wird eine
Dichtung il am Grund des Gewindes festgeklemmt, die den Durchtritt von Gas oder
Flüssigkeit nach außen oder umgekehrt verhindert. Durch dichtes Festklemmen der
ebenen Platteli des beweglichen Rohrs zwischen dem Flansch i des Stutzens s des
Außenmantels und dem Flansch ni der anschließenden lZohrleitung k wird andererseits
der Rauin außer-
| halb des Innenmantels gegen Übertritt nach außen |
| und damit gleichzeitig gegen Übertritt ins Innere |
| des Rohrstutzens gesichert. |
| leer all (lein Innenmantel oder dem Mantel des |
| Ringraums c befestigte Flansch (1 mit Innengewinde |
| kann auch in Richtung der -Mittelachse zweiteilig |
| ausgeführt sein. was dann notwendig ist, wenn der |
| Raum zwischen Innenmantel und Außenmantel so |
| schmal wie lniiglich gehalten werden soll. |
| I)ie \'erscliratilttitig kann auch durch einen all- |
| deren Vurschlul:i, z. ß. durch einen Bajonettver- |
| sclilttl.i oder stopflriichsähnliche Verbindupgen oder |
| andere lriclit lüs1>@it-e Verbindungen, ersetzt sein. |
| t@egenül>er der dargestellten Verschraubung haben |
| aber z. I>. @t(>l@fltüchscn (gen Nachteil, weniger |
| elastisch und, wenn tnan sie etwas beweglicher |
| machen will, indem malt sie nicht so fest anzieht, |
| nicht dicht ztt seilt. |
| [)er treue \\-:il-ineaustatischer kann für die ver- |
| schie(lensten Zwecke (Mienen, z. B. für die Rück- |
| g(#Winnung oder Altleitung fühlbarer Wärme, z. B. |
| Reaktiomstt:irlne bei chemischen Vorgängen, oder |
| für die Itücl:gctt-itnlung oder Ableitung fühlbarer |
| Kälte (lurch Abgabe (Mieser Wärme oder Kälte an |
| ein anderes Mittel, beispielsweise zum Zweck der |
| 'I'ctnlceratursteigerultg oder -ertliedrigung dieses |
| -Mittels. |