DE854527C

DE854527C - Connection of the pipes of a heat exchanger with the collector

Info

Publication number: DE854527C
Application number: DEH4773A
Authority: DE
Inventors: Andre Huet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1950-08-02
Publication date: 1952-11-04

Description

Verbindung der Rohre eines Wärmeaustauschers mit dem Sammler Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine trennbare Verbindung zwischen den Rohren oder Elementen eines Wärmeaustauschers und den Sammlern des Austauschers, wobei die Verbindung so getroffen ist, daß sie selbst bei Temperaturänderungen und auch bei hohem Druck dicht ist.Connection of the tubes of a heat exchanger to the collector The present The object of the invention is a separable connection between the pipes or Elements of a heat exchanger and the collectors of the exchanger, the connection is made so that it even with changes in temperature and also at high pressure is tight.

In den Wärmeaustauschern, wie sie beispielsweise für die Erwärmung von Wasser Verwendung finden, oder bei Ekonomisern, ist das im Innern der Rohre des Austauschers fließende Wärmeaustauschmittel Wasser, und cla der Koeffizient der Wärmeübertragung zwischen dem Wasser und dem Metall sehr groß ist, so kühlen sich die verschiedenen Teile der Verbindung zwischen dem Rohr und dem Sammler nicht mit derselben Geschwindigkeit ab oder erwärmen sich auch nicht entsprechend. Daraus folgt, daß die miteinander in Berührung kommenden Flächen der Verbindung sich von Zeit zu Zeit voneinander entfernt befinden, insbesondere in dem Fall, wo das Wasser im Innern des Rohres unter hohem Druck steht, was Leckstellen, Erosionen und schnelle Zerstörung der Dichtigkeit zur Folge hat.In the heat exchangers, such as those used for heating of water, or by economists, is inside the pipes the heat exchange medium flowing through the exchanger is water, and cla is the coefficient the heat transfer between the water and the metal is very large, so cool the different parts of the connection between the pipe and the collector do not at the same speed or do not heat up accordingly. From it it follows that the surfaces of the connection which come into contact with one another move away from each other From time to time are located apart, especially in the case where the water inside the pipe is under high pressure, causing leaks, erosion and rapid Destruction of the tightness.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat der Erfinder eine Art und Weise der Verbindung zwischen den Rohren und den Sammlern hergestellt, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Danach wird das äußere, mit dem Sammler zu verbindende Rohrende in Gestalt einer konischen Fläche ausgeführt, die entweder Vollfläche oder Hohlfläche ist, und es «-ird in dem Sammler eine entsprechend konische Fläche, Hohlfläche oder Vollfläche vorgesehen. Über die ganzen oder einen Teil der konischen Flächen sowohl des Rohres als auch des Sammlers werden kleine kreisförmige Rinnen angebracht, die im Schnitt sägezahnartig auf der Oberfläche erscheinen. Zwischen zwei derartige Voll- und Hohlflächen bringt man dann ein Verbindungsstück aus plastischem oder elastischem Metall von kegelförmiger Gestalt, dessen Scheitelwinkel zweckmäßig ein wenig verschieden von dem der beiden konischen Flächen ist. Bei der Zusammensetzung legen sich die beiden konischen Flächen aufeinander, indem sie zwischen sich die plastische oder elastische Verbindung einschließen, welche sich zusammendrückt und die Abdichtung herstellt, selbst wenn unter der Wirkung von Temperaturänderungen für einen Augenblick die konischen Flächen sich voneinander entfernen würden.In order to avoid these disadvantages, the inventor has a way the connection is made between the pipes and the collectors that hold the object of the present invention. Then the outer one to be connected to the collector Pipe end designed in the form of a conical surface, either full surface or Is a hollow surface, and there is a correspondingly conical surface, hollow surface, in the collector or full surface provided. All or part of the conical Surfaces of both the pipe and the header become small circular gutters attached, which appear sawtooth-like on the surface in section. Between Two such solid and hollow surfaces are then brought into a plastic connecting piece or elastic metal of conical shape, the apex angle of which is appropriate is a little different from that of the two conical surfaces. When it comes to the composition place the two conical surfaces on top of one another by placing the include plastic or elastic connections which compress and creates the seal, even if under the effect of temperature changes for a moment the conical surfaces would drift away from each other.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch die verschiedenen Teile, aus denen die Verbindung besteht; Abb. 2 zeigt zwei Rohre, die mit dem Sammler verbunden sind und durch eine Brücke gegeneinandergedrückt werden; die Abb. 3 bis 5 beziehen sich auf Abändefrung, und zwar zeigt Abb. 3 die Teile für sich vor der Zusammenstellung, Abb.4 die vollständig hergestellte Verbindung, und Abb. 5 in größerem Maßstab die Stellung der. Teile, wenn durch Unterschied in der Ausdehnung ein Spiel zwischen den beiden Teilen der Verbindung entstanden ist, und zwar etwas übertrieben in der Zeichnung; die Abb. 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, wobei der Dichtungsteil zu einem U-förmigen Querschnitt umgestaltet ist; Abb. 6 zeigt die Teile vor der Verbindung und Abb.7 in der Verbindung; Abb.8 zeigt in größerem Maßstab die Stellung der verschiedenen Elemente, wenn ein Spiel infolge verschiedener Ausdehnung zwischen den Teilen eintritt.The invention is shown in the drawing in a few exemplary embodiments shown, namely Fig. i shows a section through the various parts, that make up the connection; Fig. 2 shows two pipes connected to the collector are and are pressed against each other by a bridge; refer to Figs. 3 to 5 on alteration, namely Fig. 3 shows the parts separately before the assembly, Fig.4 the fully established connection, and Fig. 5 on a larger scale the Position of. Divide if by difference in extent a game between the two parts of the connection, and somewhat exaggerated in the Drawing; Figs. 6 to 8 show a further embodiment, wherein the sealing part is reshaped into a U-shaped cross-section; Fig. 6 shows the parts before Connection and fig.7 in connection; Figure 8 shows the position on a larger scale of the different elements when a game due to different expansion between the parts occurs.

Gemäß der Erfindung ist das Rohr oder Element a des Austauschers, welches mit der Wand des Sammlers b verbunden werden soll, mit einer Verstärkung c versehen, die an ihrem Ende in Gestalt eines vollen Kegels d ausgeführt ist. Eine entsprechende Hohlkegelfläche e ist an der Wand des Sammlers b vorgesehen. Zwischen diesen beiden Flächen ist ein plastisches oder elastisches Dichtungsstück, beispielsweise aus ausgeglühtem Kupfer f, angebracht, das im allgemeinen auch kegelstumpfförmig ist und dessen Scheitelwinkel etwas verschieden, z. B. etwas größer als der Winkel am Seheitel der Kegel d und e ist.According to the invention, the tube or element a of the exchanger which is to be connected to the wall of the collector b is provided with a reinforcement c which is designed at its end in the shape of a full cone d. A corresponding hollow conical surface e is provided on the wall of the collector b. Between these two surfaces a plastic or elastic sealing piece, for example made of annealed copper f, is attached, which is generally also frustoconical and whose apex angle is somewhat different, e.g. B. is slightly larger than the angle at the Seheitel of the cones d and e .

Außerdem ist eine kreisförmige Flächeg am Ende des vollen Kegels d vorgesehen, und die gleiche Fläche h ist am Grunde der Hohlkegelfläche e vorhanden. Das Dichtungsstück f zeigt einen kreisringförmigen Endflansch i, welcher sich auf die Fläche g des Kegels d auflegt. Alle oder ein Teil der Kegelstumpfflächen d und e sind mit kleinen Auskerbungen versehen, die beispielsweise dadurch erhalten werden, daß man kreisförmige Nuten in die Flächen der beiden Kegelstumpfe einschneidet, welche alsdann im Schnitt zahnartig aussehen.In addition, there is a circular area at the end of the full cone d provided, and the same area h is present at the bottom of the hollow conical surface e. The sealing piece f shows an annular end flange i, which is on the surface g of the cone d rests on it. All or part of the frustoconical surfaces d and e are provided with small notches, which are obtained, for example, by that circular grooves are cut into the surfaces of the two truncated cones, which then look tooth-like in section.

Für die Herstellung der Verbindung stützt sich ein Ring k auf eine beispielsweise kugelförmige Fläche 1, welche am unteren Teil des Vollkegels d vorgesehen ist. Die Ringe k der beiden aufeinanderfolgenden Elemente können sich gegen die Köpfe d der Elemente legen, um den Schluß der Verbindung herzustellen, und zwar unter Benutzung einer Brücke m, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist. Diese Brücke m wird gegen die Ringe k mittels eines Ringes st gedrückt, durch den ein Bolzen o, der in der Wand des Sammlers b befestigt ist, hindurchgeht. Eine Mutter p, die am Ende des Zapfens angesetzt wird, stützt sich auf den Ring n, der die Brücke m gegen die Ringe k drückt, wodurch der Eingriff der Vollkegel d in die Hohlkegel e erfolgt, wobei zwischen dien kegelförmigen Flächen das Dichtungsstück aus Kupfer f zusammengepreßt wird.To establish the connection, a ring k is supported on a, for example, spherical surface 1, which is provided on the lower part of the full cone d. The rings k of the two successive elements can lie against the heads d of the elements to complete the connection, using a bridge m, as can be seen in FIG. This bridge m is pressed against the rings k by means of a ring st through which a bolt o, which is fixed in the wall of the collector b, passes. A nut p, which is attached to the end of the pin, rests on the ring n, which presses the bridge m against the rings k, whereby the solid cone d engages in the hollow cone e , with the copper sealing piece between the conical surfaces f is compressed.

Wenn die Verbindung hergestellt ist, so drücken die Kegelstumpfflächen d und e zwischen sich mit erheblicher Kraft die Kupferdichtung zusammen, und diese tritt daher in die Rillen oder Wellungen ein, wodurch die Dichtung hergestellt wird. Da das Dichtungsstück als Kegelmantel mit größerem Scheitelwinkel als die beiden Kegelflächen hergestellt ist, so tritt ein festeres Anliegen am oberen Teil des Vollkegels ein und ebenso am unteren Teil des Hohlkegels. Das hat zur Folge, daß bei einer durch Wärmeausdehnung erfolgten Lösung der beiden Kegelflächen voneinander doch die nachgiebige Dichtung - noch bestehenbleibt, da das Dichtungsstück einerseits am oberen Ende des Vollkegels und andererseits am unteren Teil des Hohlkegels fest haftet.When the connection is established, the frustoconical surfaces press d and e the copper gasket together with considerable force, and this therefore enters the grooves or corrugations, thereby making the seal. Since the sealing piece as a cone jacket with a larger apex angle than the two Conical surfaces is established, a tighter fit occurs on the upper part of the Full cone and also on the lower part of the hollow cone. This has the consequence that when the two conical surfaces become detached from one another due to thermal expansion but the resilient seal - still exists because the sealing piece on the one hand at the upper end of the full cone and on the other hand at the lower part of the hollow cone adheres.

Der Flansch i, der bei der Ausführungsform nach den Abb. i und 2 noch an dem Dichtungsstück f vorgesehen ist, hat zweierlei Aufgaben zu erfüllen. Einerseits hat er bei der Montage das Dichtungsstück f zu zentrieren, so daß es in die richtige Lage zu den beiden Kegelflächen kommt und andererseits das Dichtungsstück oben fest auf die Stirnfläche des Vollkegels durch den inneren Druck gedrückt und dadurch in seiner Lage gehalten wird.The flange i, which in the embodiment according to Figs. I and 2 still is provided on the sealing piece f, has to fulfill two tasks. On the one hand he has to center the sealing piece f during assembly so that it is in the correct position Location comes to the two conical surfaces and on the other hand the sealing piece is fixed at the top pressed onto the face of the full cone by the internal pressure and thereby is held in place.

Bei der Ausführungsform nach den Abb. 3 bis 5 ist das Dichtungsstück f1 einfach kegelstumpfförmig und ohne Flansch ausgeführt, und die Rillen q sind lediglich an dem oberen Teil des Vollkegels d auf einer Höhe vorgesehen,. die etwa der Mitte der Höhe des Kegelstumpfes f1 entspricht. An dem Hohlkegelteil e sind Rillen r vorgesehen, und zwar am unteren Ende des Hohlkegels auf einer Höhe, die gleich der Hälfte der Höhe des Kegelstumpfes f l ist. Die Verbindung erfolgt dann wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, und die Teile kommen in die in Abb. 4 dargestellte Lage, wobei das Dichtungsstück f1 zwischen den Flächen d und e zusammengedrückt ist.In the embodiment according to FIGS. 3 to 5, the sealing piece f1 is simply designed in the shape of a truncated cone and without a flange, and the grooves q are only provided at one level on the upper part of the full cone d. which corresponds approximately to the middle of the height of the truncated cone f1. Grooves r are provided on the hollow cone part e, specifically at the lower end of the hollow cone at a height which is equal to half the height of the truncated cone fl. The connection is then made as in the previous embodiment, and the parts come into the position shown in Fig. 4, the sealing piece f1 being compressed between the surfaces d and e.

Wenn unter Wirkung von Temperaturänderungen ein Spiel zwischen den beiden Voll- und Hohlkegelflächen eintritt, welches der Deutlichkeit halber in der Abb. 5 übertrieben dargestellt ist, so sieht man, daß der obere Teil des Dichtungsstückes f1 an der Hohlkegelfläche e infolge der Rillen r verbleibt, während der untere Teil desselben Dichtungsstückes f 1 an der Hohlkegelfläche d haftet, und zwar infolge der oben befindlichen Rillen von d; das Dichtungsstück f1 nimmt alsdann die in der Abbildung dargestellte Gestalt an, wodurch die Abdichtung erreicht wird trotz des Zwischenraumes, der sich zwischen den Flächen d und e befindet.If under the effect of temperature changes there is a play between the two solid and hollow conical surfaces, which is exaggerated for the sake of clarity in Fig. 5, it can be seen that the upper part of the sealing piece f1 remains on the hollow conical surface e due to the grooves r, while the lower part of the same sealing piece f 1 adheres to the hollow conical surface d due to the grooves of d at the top; the sealing piece f1 then assumes the shape shown in the figure, whereby the seal is achieved despite the space which is located between the surfaces d and e.

Um die Wirkung der Verbindung noch zu erleichtern, ist der Scheitelwinkel des Kegelstumpfes f1 ein wenig größer als der Scheitelwinkel der Kegelstumpfe d und e. Es ist ersichtlich, daß man einen Kegelstumpf f1 verwenden könnte, dessen Scheitelwinkel kleiner als der des Scheitelwinkels der Kegelstumpfe d und e ist, aber in diesem Fall muß die Anordnung,der Rillen q und r auf den Flächen d und e umgekehrt werden, d. h. der Kegelstumpf f1 würde dann mit seinem unteren Teil an der Vollkegelfläche und mit seinem oberen Teil an der Hohlkegelflächee anhaften.To make the connection even easier, the apex angle of the truncated cone f1 is a little larger than the apex angle of the truncated cones d and e. It can be seen that one could use a truncated cone f1 whose apex angle is smaller than that of the apex angle of the truncated cones d and e, but in this case the arrangement of the grooves q and r on the faces d and e must be reversed, i.e. the Truncated cone f1 would then adhere with its lower part to the full conical surface and with its upper part to the hollow conical surface.

Die Abb. 6 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform, bei welcher das Dichtungsstück f2 zwar auch noch kegelstumpfförmig ist, jedoch aus einem Metallblatt gebildet, das in Gestalt eines U umgefaltet ist. Die Rillen q1 und r1, die auf den Flächen d und e angebracht sind, nehmen eine Höhe ein, die der ganzen Höhe des Kegelstumpfes f2 entspricht. Das Ende der Dichtung f2, das gegen das Innere des Sammlers gerichtet ist, wird zweckmäßig schräg abgeschnitten, wie bei f3 ersichtlich, um das 1--infließen des Wärmeaustauschmittels in das Innere der U-förmigen Dichtung zu gestatten, und zwar zwischen die beiden metallischen Blätter, aus denen das U besteht, wenn durch Ausdehnungen Loslösung erfolgt. Die Abb. 7 zeigt die zusammengesetzte Verbindung und die Abb.8 in größerem Maßstab die Stellung der Teile, wenn eine Loslösung des Vollkegels d von dem Hohlkegel e stattgefunden hat. In diesem Fall öffnet sich die U-förmige Dichtung f2, welche infolge der Aufrauhungql und r1 auf den konischen Flächen verbleibt, wobei diese Wirkung durch den Druck des Wärmeaustauschmittels erleichtert wird, welches in die U-förmige Dichtung eindringt, da die oberen Ränder dieser Dichtung bei f3 schräg abgeschnitten sind.FIGS. 6 to 8 show another embodiment in which the sealing piece f2 is also frustoconical, but is formed from a metal sheet which is folded over in the shape of a U. The grooves q1 and r1, which are made on the surfaces d and e, assume a height which corresponds to the entire height of the truncated cone f2. The end of the seal f2, which is directed towards the interior of the collector, is suitably cut obliquely, as can be seen at f3, in order to allow the heat exchange medium to flow into the interior of the U-shaped seal, namely between the two metallic ones Leaves that make up the U when detachment occurs through expansion. Fig. 7 shows the assembled connection and Fig. 8 on a larger scale shows the position of the parts when a detachment of the full cone d from the hollow cone e has taken place. In this case, the U-shaped seal f2, which remains on the conical surfaces as a result of the roughening ql and r1, opens, this effect being facilitated by the pressure of the heat exchange medium penetrating into the U-shaped seal, as the upper edges of this seal are truncated diagonally at f3.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Connection of the tubes of a heat exchanger to the collector, which remains tight even with significant temperature changes and high liquid pressures inside the exchanger, characterized in that conical surfaces (d) at the ends of the tube and conical recesses (e) in the wall of the collector ( b) are provided, and that grooves or circular roughening are made on the whole or only part of the height of the conical surfaces, while a sealing piece (f), suitably made of plastic metal, is inserted between the two conical surfaces, the apex angle of the The sealing piece is slightly different from the vertex angles of the conical surfaces between which it is inserted. z. Embodiment of the connection according to claim i, characterized in that the grooves or roughening on the conical surfaces only reach a height which corresponds to half the height of the metallic sealing piece (f) which is inserted between the two surfaces. 3. Embodiment of the connection according to claim i, characterized in that the seal consists of a frustoconical metal sheet which is folded over to form a U , wherein the end directed towards the interior of the collector can be beveled.