DE8601340U1

DE8601340U1 - Rohrbündelwärmetauscher

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Publication number: DE8601340U1
Application number: DE8601340U
Authority: DE
Original assignee: VIA GESELLSCHAFT fur VERFAHRENSTECHNIK MBH 4000 DUESSELDORF DE
Current assignee: VIA GESELLSCHAFT fur VERFAHRENSTECHNIK MBH 4000 DUESSELDORF DE
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1987-05-21

Description

VIA Gesellschaft für Verfahrenstechnik mbH 4000 Düsseldorf 1

Rohrbündelwärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmetauscher für · Lufttrockner ·&ogr;. dgl., bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, in das ein Rohrbündel mit zwei die Rohrenden der einzelnen Rohre des Rohrbündels umgreifenden Abdichteinrichtungen eingeschoben ist.

Ein derartiger Rohrbündelwärmetauscher ist beispielsweise aus der US-PS 2 655 347 bereits bekannt. Eine ähnliche Konstruktion zeigt auch die britische Patentschrift 1 202 252, siehe insbesondere die Fig. 4. Ergänzend sei auch noch auf die US-PS 4· 186 495 verwiesen.

Bei den bekannten Rohrbündelwärmetauscheranordnungen werden die Ausgänge der Rohrenden mit den die Abdichteinrichtungen bildenden Stirnplatten entweder .verschweißt, verlötet oder mechanisch in aufwendiger -Weise versponnen (eingerieben).

Dies ist verhältnismäßig arbeitsaufwendig und hat auch noch den weiteren Nachteil, daß eine spätere Trennung der einzelnen Rohre von den Stirnplatten nur mit großen Schwierigkeiten möglich ist, wenn es überhaupt gelingt.

Eine solche Trennung kann sich aber dann als vorteilhaft erweisen, wenn einzelne Rohre beispielsweise zum Zwecke der Wartung herausgenommen oder ausgewechselt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Rohrbündelwärmetauscher derart weiterzubilden, daß sie nicht nur wesentlich einfacher aufgebaut werden können, sondern daß sie auch einen sp»tereⁿ Austausch einzelner Rohre bzw. auch des ganzen Rohr— bündeis ohne große Probleme ermöglichen.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Abdichteinrichtungen aus dem sandwichartigen Aufbau von zwei Druckplatten mit dazwischenliegender elastischer Platte bestehen, wobei die Platten fluchtende Durchbrüche zur Aufnahme der einzelnen Rohrenden des Rohrbündels sowie einen an den Innendurchmesser des Zylinders angepaßten Außendurchmesser aufweisen, und dadurch, daß Quetscheinrichtungen zum Zusammendrücken der · Druckplatten des Aufbaus und zum abdichtenden Andrücken der Durchbruch- und Umfangsrandbereiche der elastischen Platte an die Umfangsflachen der .Rohrenden und ,an die Innenfläche des Zylinders.

Diese Maßnahmen ermöglichen nicht nur -einen sehr einfachen und damit preiswerten Aufbau eines Rohrbündelwärmetauschers, wegen der Elastizität der elastischen Platte kann auch nach Lösen der Quetscheinrichtungen sowohl das Rohrbündel aus dem Zylinder wieder .entfernt werden, wie auch die einzelnen Rohrenden aus dem sandwichartigen Aufbau aus Druckplatten und elas tischer..Platte.

Die Quetscheinrichtungen können dabei von einer .oder auch von mehreren, den Plattenaufbau durchdringenden Schraubbolzen gebildet werden, wobei die für .die Schraubbolzen vorgesehenen Durchbrüche gleichfalls durch abdichtendes' Andrücken der-Durchbruchrandbereiche der elastischen. Platte abgedichtet sind.

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Die Quetscheinrichtungen können aber alternativ auch aus Abstandsstücken zwischen zwei zueinanderliegenden Druckplatten sowie einem oder auch mehreren, die jeweiligen Gegendruckplatten in Eingriff nehmenden Zugankern bestehen. Vorteilhafterweise können dabei die Abstandsstücke Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Zuganker aufweisen, wodurch eine Biegebelastung der Druckplatten verringert wird. Die

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zwischen ihren einzelnen Teilen Umlenkbleche oder .ähnliches halten, so daß sich eine noch weitere Vereinfachung der Montage ergibt.

Die Abstandsstücke können auch Gewindebohrungen zur Aufnahme von quetschenden Schraubbolzen aufweisen, was bedeutet, daß sie die Aufgabe der Zuganker mit übernehmen.

Das Material für 'die elastische. Platte ist vorzugsweise Gummi oder auch Elastomer,, je nach dem Gas oder der .Flüssigkeit, das dem Wärmeaustauscher .zugeführt werden soll.

Derartige erfindungsgemäße

Rohrbündelwärmetauscher für zylindrische Drucklutttrockner lassen sich dadurch aufbauen, daß über die Enden der Rohre des Rohrbündeis jeweils ein sandwichartiger Aufbau aus starrer-Druckplatte, elastischer · Abdichtplatte und starrer· Druckplatte aufgeschoben wird, wobei die. Platten einen Kreisumfang, der .geringfügig kleiner ist als der·.Innendurchmesser des Zylinders, und Bohrungen für -die Rohre bzw. Quetscheinrichtungen aufweisen, die geringfügig größer .als die Aiißendürohmesser .der -Rohre bzw. Quetscheinrichtungen sind, .Einschieben des Rohrbündeis mit den Aufbauten in den Zylinder,· und Verquetschen der -elastischen Platte durch Zusammendrücken der Druckplatten.

Vorteilhafterweise kann das Verquetschen mittels einer oder · auch mehrerer .Durchgangsschrauben erfolgen, oder aber mittels

eines oder .mehreren, zwischen den beiden inneren, sich gegenüberliegenden Druckplatten angeordneten Distanzstücken und einer oder -mehreren Durchgangsschrauben. Möglich ist die Verwendung des Rohrbündelwärmeaustauschers gtanäß der -Erfindung für einen kompakten Drucklufttrockner, dessen Gehäuse zylindrisch ist und die Zylinderinnenfläche für den Wärmetauscher bildet. Dabei kann das zylindrische Gehäuse neben dem Wärmetauscher -zumindest eine weitere Einrichtung enthalten, wie einen Kondensatabscheider oder einen oder auch mehrere weitere Wärmetauscher,· die hintereinander -geschaltet sind.

Auch das zylindrische Gehäuse kann mehrteilig gestaltet werden, wobei die einzelnen Teile untereinander verflanscht sein können. In diesem Fälle kann jedes Teil jeweils einen Wärmetauscher und/oder einen Kondensatabscheider o. dgl. umfassen.

Eine besonders günstige Ausgestaltung wird gebildet, wenn in dem senkrecht stehenden zylindrische^ Gehäuse eine Kondensatabscheidereinrichtung und darüber eine Einheit aus vormontierten. Wärmetauscherelementen für .Luft/Luft-, Iiüft/r'iltemittel- und wiederum LUft/LUft-Wärmetausch angeordnet sind. Dabei kann die Kondensatabscheidereinrichtung zweckmäßigerweise von dem unteren Ende der Einheit geheilten sein, so daß wiederum durch einfaches Einschieben der Gesamtkonstruktion in den Zylinder -die Montage ermöglicht wird.

Aus alledem folgt, daß die erfindungsgemäße Anordnung nicht nur eine wesentlich .einfachere Montage bei ausreichender · Dichtung gegenüber Differenzdrücken liefert, sondern auch . eine schnelle Demontage bei Reparaturarbeiten und Wiederverwendung .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aüsführungsbeispielen näher .erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig.'.l

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

in einer schematisierten Axialteilschnittansicht das eine Ende eines Rohrbündelwärmetauschers in einem zylindrischen Gehäuse?

eine ähnliche Darstellung wie Fig.l, jedoch mit der -erfindungsgemäßen Abdichtung;

in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 2 beide Enden eines Rohrbündelwärmetauschers zur Darstellung einer Quetscheinrichtung in Form eines ein Distanzstück durchdringenden Zugankers; und

in einer .axialen schematisierten Querschnittsansicht den erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmetauscher in einem Drucklufttrockner.

Iri Fig.'l ist das eine Ende eines Rohrbündelwärmetauschers'10 zu erkennen, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse' 12, in das ein Rohrbündel 14 mit die Rohrenden· 16 umgreifenden Abdichteinrichtungen 18 eingeschoben ist. Bei der in Fig.'l dargestellten Konstruktion besteht die Abdichteinrichtung aus einer Metallplatte 20, in die die Enden 16 der einzelnen Rohre 22 des Rohrbündels' 14 gelötet, verschweißt oder "Versponnen" ;sind, siehe Bezugszahl 24. In ähnlicher -Weise kann die Metallplatte 20 mit dem zylindrischen Gehäuse' 12 mit Hilfe von Lötung oder Verschweißung, siehe Bezugszahl 26, abdichtend verbunden sein. Dies* 'dichtung ist notwendig, damit nicht <falls es sich beispielsweise um einen Lufttrockner handelt) die bei 28 eintretende Luft sich mit dem im Raum 30 befindlichen Luft anderer Temperatur bzw. auch

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Kühlmittel vermischen kann, was den Härmetauscheffekt durch Bypasswirkung verringern oder zu schädlichem Eintritt von

Kühlflüssigkeit in den Luftkreislauf führen könnte.

In Fig. 2 ist in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 1 eine erfindungsgemäß verbesserte Konstruktion zu erkennen, bei der die Abdichteinrichtungen' 18 aus einem sandwichartigem Aufbau von zwei Druckplatten 32, 34 und einer dazwischenliegend angeordneten elastischen Platte 36 bestehen, wobei die .Platten 32, 34 und 36 Durchbrüche 38 zur Aufnahme der · einzelnen Rohrenden·16 besitzen, wobei die Durchbrüche 38 in den beiden Druckplatten 32 und 34 sowie der elastischen )C Abdichtplatte 36 für .jeweils ein Rohr -derartig zueinander · fluchtende Durchmesser aufweisen, daß im &eegr;ichtgequetsehten Zustand der elastischen. Platte 34 sich die Rohrenden 16 leichtgängig ein- und hindurchschieben lassen. Zur Erhöhung .der .Abdichtsicherheit sind die Durchbrüche kreisförmig, wie auch der Zylinder· 12 aus dem gleichen Grunde zweckmäßigerweise kreisförmig ist und die Druckplatten 34, 32 sowie die Äbdichtplatte 36 jeweils einen Außendurchmesser besitzen, der geringfügig kleiner .ist als der'Innendurchmesser des Zylinders· 12 und daher ein leichtes Einschieben der Abdicht-

einrichtung- 18 in den Zylinder'12 ermöglicht wird, gleichzeitig aber bei Verquetschung der aus relativ dünnem aber ausreichend festem Metall, wie Stahl oder starrem Kunststoff bestehenden Druckplatten durch Verquetschung der Druckplatten gegeneinander, beispielsweise mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Durchgangsschraube, eine das inkompressible Elastomer verformende Pressung sich ergibt, so daß das Elastomer sowohl dicht an die durchgesteckten Rohrenden sich anfügt, wie auch ein Ausquellen des Elastomers über den Scheibenradius hinaus auftritt, so daß auch eine Abdichtung gegenüber der Innenwandung des zylindrischen Gehäuses- 12 erzielt wird.

Die Höhe des auszuübenden Quetschdruckes ißt dabei so gewählt, .daß die Im Betrieb auftretenden Differenzdrücke zwischen den abzudichtenden Räumen mit Sicherheit zu keinen

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Undichtigkeiten führen.

Da mit der .Quetscheinrichtung gleichzeitig auch eine Festlegung des Plattenaufbaus innerhalb des Zylinders·12 zweckmäßigerweise erfolgt, hat es sich als günstig erwiesen, der ■ Quetscheinrichtung die Form der Fig. 3 zu geben, bei der sie aus einem (oder .mehreren) Abstandsstück 40 besteht, das zwischen zwei zueinander liegenden Druckplatten 32, 34 gemäß Fig. 3 angeordnet ist, wobei gemäß der .Darstellung das Abstandsstück aus einer .Hülse besteht, durch die ein Schraubbolzen oder Zuganker 42 hindurchreicht., der die jeweiligen Gegendruckplatte!:· 134, · 132 der .beiden Plattenaufbauten 44, 46 in Eingriff nimmt und durch Anziehen einer -der beiden Muttern 48 eine gleichzeitige Verquetschung des Plattenaufbaus 44 sowohl »nit den einzelnen Rohren 22 als auch mit dem Zylinder ·

<12 wie auch des Plattenaufbaus 46 mit den Rohren 22 und der · Zylinderwand des Zylinders-12 ermöglicht. Dabei wird man die Mutter 48 an der Stelle wählen, die am leichtesten zugänglich

: ist, bei dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau wäre es die am oberen Ende liegende Mutter 48. Selbstverständlich können mehr als zwei derartige Plati-.enaufbauten 44, 46 hintereinandergeschaltet und durch einen gemeinsamen Zuganker 42 verquetscht werden, je nachdem, wieviel einzelne Wärmetauscherabteilungen vorgesehen werden. Die einzelnen Abstandsstücke 40 können auch mehrstückig sein und dadurch ermöglichen, zwischen den einzelnen Stücken Prallbleche oder Umlenkbleche oder ähnliches anzuordnen, beispielsweise zu dem Zweck, das Wärmetauschmedium (z. B. Flüssigkeit oder Gas) einen gewundenen Weg aufzudrücken und dadurch die. Wärmetauecheigenschaften zu verbessern. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß die Wärmetauscheinheit als ganzes vormontiert, in den Zylinder' 12 eingeschoben und dann durch einfaches Festdrehen der Mutter 48 verquetscht und damit festgelegt werden kann. Fig. 4 zeigt eine Anwendung des erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmetauschers' 10 bei einem Drucklufttrockner,· der .aus einem langgestreckten zylin-

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drischen Gehäuse 12 besteht, das an seinem unteren Ende geschlossen ist, abgesehen von einer •Kondensatableiteinrichtung 50. Der Drucklufttrockner umfaßt einen unteren TeJl 52 und einen oberen Teil 54, wobei im unteren Teil Kühlschlangen 56 zu erkennen sind, durch die eine Kühlflüssigkeit hindurchgeführt wird. In diesem Raum erreicht ein zu behandelndes Gas seine tiefste Temperatur und gibt dabei Feuchtigkeit in Form eines Kondensats ab, dai> sich auf den Rohrschlangen 5 6 niederschlägt und nach untenhin abtropft und dort über die bereits erwähnte Kondensatableiteinrichtung 50 abgezogen werden kann. Das insoweit von Kondensat und Feuchtigkeit befreite Gas gelangt dann über eine trichterförmige Öffnung 58 in ein nach oben führendes Rohr ·60, wo es dann in den Raum 30 des Rohrbündelwärmetauschers' 10 eindringt und dort, serpentinenartig roit Hilfe von Prallplatten 64 geführt, zwischen den Rohren 22 nach oben strömt und dort an einer .hier .nicht dargestellten Stelle als entfeuchtetes, wieder .angewärmtes Druckgas ausströmt. Die Erwärmung erfolgt durch das am oberen Ende 62 in die Röhren 22 eingeführte, durjh den KorapressionsVorgang angewärmte zu behandelnde Gas, siehe auch Bezugszahl 28 der Fig.'1, das in entgegengesetzte Richtung, also nach unten, durch die Röhren strömt und in den unteren Teil 52 an der Stelle 66 austritt und hier bereits . vorgekühlt ist.

Diese Art der Gegenstromführung bei der Trocknung von Druckgas ist Stand der Technik, siehe beispielsweise die US-PS 4' 186 495.

Von Vorteil ist, daß die Montage des Rohrbündelwärmetauschers • 10 außerhalb des Zylinders· 12 erfolgen iLid erst der vormontierte Wärmetauscher .dann in den Zylinder·12 eingeschoben und durch Anziehen einer .Schraube 48 festgelegt werden kann, wobei gleichzeitig eine Abdichtung der einzelnen Räume durch die vorstehend beschriebene Abdichteinrichtung 18 ermöglicht wird» Die im unteren Teil 52 angeordnete Kühleinrichtung mit

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den Kühlschlangen 56 und der durch den Trichter 58 gebildeten, ein Mitreißen von feuchten Tropfen nach oben reproduzierenden Beruhigungskammer kann in ähnlicher Weise erfolgen, nämlich dadurch, daß diese Einrichtung vormontiert, vorzugsweise zu diesem Zweck an dem Rohrbündelwärmetauscher

'10 mittels geeigneter .Einrichtungen befestigt wird, so daß entweder die beiden Einheiteh nacheinander oder gleichzeitig

. in den zylinder»·&iacgr;&zgr; eingeschoben und festgelegt werden können.

Es ist klar,- daß auch mehrere Rohrbündelwärmetauscher-.10 hintereinander -in ein langgestrecktes Zylinder rohr». 12 eingeschoben und nacheinander .mittels entsprechender •Quetscheinrichtungen festgelegt werden könneL·, wie auch der .Zylinder

' 12 seinerseits mehrteilig sein kann und diese einzelnen Teile über Flanschverbindungen, wie sie bei 68 dargestellt sind, aneinander .angeschlossen werden können.· Im vorliegenden Falle wird man allerdings auf den Flansch 68 eine Anschlußeinrichtung für zu behandelndes Gas, insbesondere Druckgas

. vorsehen, ggf. ,Könnte dabei auch ein seitlicher Auslaß für ■ behandeltes Gas im Zylinder'12 verzichtet und stattdessen, siehe Pfeil 70, das behandelte Gas über .eine entsprechende eingequetschte Rohrleitung 72 abgeführt werden, die <3urch den entsprechenden aufgeflanschten Deckel geführt ist.

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Claims

. Ern^T pat'enVÄNwalt d-4ooo düsseldorf 1 · schadowplatz 9 VNR; 109126 Düsseldorf, 20. Jan. 1985 8570 VJA Gesellschaft für Verfahrenstechnik mbH Düsseldorf· 1 S_ c hut? ansprüche ;

1. Rohrbündalwä metauscher (10) für Lufttrockner o. dgl., bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse <12), in das ein Rohrbündel (14) mit zwei die Rohrenden (16) der .einzelnen Rohre (22) des Rohrbündels (14) -umgreifenden Abdichteinrich^ungen (18) eingeschoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichteinrichtungen (18) aus einem sandwichartigem Aufbau (44, 46) von zwei Druckplatten (32, 34) mit dazwischenliegender elastischer Platte (36) bestehen, wobei die Platten (32, 34, 36) fluchtende Durchbrüche (38) zur Aufnahme der einzelnen Rohrenden (16) des Rohrbündels (14) sowie einen an den Innendurchmesser des Zylinders (12) angepaßten Aüßendurchmesser aufweisen, und daß Quetscheinrichtungen zum Zusammendrücken der Druckplatten (32, 34) des Aufbaus (44, 46) und zum abdichtenden Eindrücken der Durchbruch- und Umfangsrandbereiche der elastischen Platte (34) an die Umfangsflächen der Rohrenden (16) und an die Innenfläche des Zylinders (12) vorgesehen sind.

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2*. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch· 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetscheinrichtungen von einer

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oder mehreren, den Plattenaufbau (44, 46) durchdringenden Schraubbolzen gebildet wird, wobei die für die Schraubbolzen vorgesehenen Durchbrüche gleichfalls durch abdichtendes Andrücken der Durchbruchrandbereiche der elastischen Platte (36) abgedichtet sind.

Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetscheinrichtung aus Abstandsstücken (40) .zwischen zwei zueinanderliegenden Druckplatten (34, 32) sowie einem oder .mehreren, die jeweiligen Gegendruckplatten .(132,· 134) in Eingriff nehmenden Zugankern (42, 48) besteht.

Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (40) .Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der -Zuganker (42) aufweisen, insbesondere Rohrhülsen sind.

Rohrbündelwärmetauscher -nach Anspruch 3 oder 4, dad'xrch gekennzeichnet, daß die Abstandsstück© (40) mehrteilig sind und daß sie zwischen ihren einzelnen Teilen Umlenkbleche (64) o. dgl. halten.

Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (40) Gewindebohrungon zur Aufnähme von quetschenden Schraubbolzen aufweisen.

Rohrbündelwärmetauscher nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Platte (36) aus Gummi oder Elastomer besteht.