DE891994C

DE891994C - Wärmeaustauscher, dessen Heizfläche aus nichtmetallischen Rohren besteht

Info

Publication number: DE891994C
Application number: DENDAT891994D
Authority: DE
Inventors: Frankenthal Max Heyden (Pfalz) und Hans Sourisseaux, Frankenthal (Pfalz)
Original assignee: Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp IS. Kausch, Frankenthal (Pfalz)
Publication date: 1953-08-20

Description

Wärmeaustauscher, dessen. Heizfläche aus nichtmetallischen Rohren besteht Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, dessen Heizfläche aus nichtmetallischen Rohren besteht, die mittels elastischer, z. B. aus Gummi bestehender Ringe an zylindrischen Dichtungsflächen in den Rohrböden abgedichtet sind.
Bei Wärmeaustauschern mit metallischen Austauschrohren kann die Dichtung zwischen den Austauschrohren und den Böden beispielsweise durch Einwalzen, Einschweißen oder Einlöten erfolgen. Bei Wärmeaustauschrohren aus nichtmetallischen Werkstoffen, z. B. aus keramischen Stoffen, wie Porzellan, Steinzeug, Graphit, muß man dagegen eine andere Art der Abdichtung anwenden. Bei diesen Stoffen treten im Betrieb infolge der Wärmeausdehnungen zwischen den einzelnen Teilen in Längsrichtung des Wärmeaustauschers Unterschiede von z mm bis beispielsweise 3 mm auf, und die Dichtungen müssen diese Längenunterschiede aufnehmen können, ohne daß Undichtigkeiten auftreten, die nichtmetallischen Rohre beschädigt werden oder störende Alterungen beobachtet werden.
Ein naheliegender Weg zur Behebung dieser Schwierigkeiten könnte darin gesehen werden, Mehrfachdichtungen zu verwenden, die so gestaltet werden, daß der auf der einen Seite während des Betriebes auftretende überdruck den Anpreßdruck der Dichtung erhöht. Eingehende Dauerversuche haben jedoch gezeigt, daß dieser Weg trotz der aufgewandten hohen Kosten für die Dichtungen den Anforderungen nicht gerecht wird. Anscheinend neigt eine Mehrfachdichtung dazu, daß beim Undichtwerden einer Teildichtung auch die anderen Teildichtungen versagen, voraussichtlich weil die Ursache des Undichtwerdens einer Teildichtung in einem solchen Fall dann auch für die anderen Teildichtungen gilt. Auch die Heranziehung der Druckdifferenz auf beiden Seiten der Dichtungsstelle konnte diesen Fehler nicht beseitigen; dies liegt möglicherweise daran, daß .die-Austauschrohre bei zahlreichen Verdampfern ständigen Erschütterungen ausgesetzt sind, welche ein dauerndes Arbeiten des Dichtungselements an den Dichtungsflächen hervor= rufen.
Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung einer einfachen und einfach anzubringenden Dichtung, die den erhöhten Anforderungen des betrachteten Arbeitsgebietes gerecht wird. Demgemäß ist ein Wärmeaustauscher, dessen Heizfläche aus nichtmetallischen Rohren besteht, die mittels elastischer, z. B. aus Gummi bestehender Ringe an zylindrischen Dichtungsflächen in den Böden abgedichtet sind, gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtungsstelle einen einzigen in axialer Richtung nicht gepreßten Dichtungsring aufweist, daß jeder Dichtungsring nach dem Einbau im axial unbelasteten Zustand einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, daß seine radiale Stärke so bemessen ist, daß er die temperaturwechselbedingten Lageänderungen zwischen Rohr und Boden ohne gleitende axiale Verschiebung aufnimmt, daß seine axiale Länge so bemessen ist, daß er sich bei den. temperaturwechselbedingten Lageänderungen zwischen Rohr und Boden nicht verkantet und nicht auf dem Rohr abrollt, daß sein Innendurchmesser in ungespanntem Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres und daß sein Außendurchmesser nach dem Aufbringen auf das Rohr größer ist als der Innendurchmesser der Öffnung im Boden. Im wesentlichen ist also die Dichtung so gestaltet, daß die dichtende Wirkung aus dem Arbeitsvermögen des -beim Einbau elastisch verformten Dichtungselements gewonnen wird.
An Stelle einer Mehrfachdichtung wird eine Einfachdichtung benutzt. Diese Einfachdichtung soll im Ruhezustand, abgesehen von den druckbedingten tonnenartigen Verformungen, einen rechteckigen Querschnitt haben, so daß also der auf der einen Seite, z. B. der Dampfseite, ruhende überdruck keinen Beitrag zum Anpreßdruck der Dichtung liefert, sondern die Dichtung unabhängig von dem Vorhandensein eines solchen Überdruckes dicht abschließt. Die übrigen Bemessungsangaben der Erfindungsdefinition werden zweckmäßig an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Fig. i gibt die Dichtung in axial unbelastetem Zustand und die Fig. 2 dieselbe Dichtung in axial belastetem Zustand wieder. Das aus nichtmetallischem Werkstoff, z. B. Graphit, bestehende Rohr i ist an seinem Ende bei 2 außen abgeschrägt, um das Aufschieben des Dichtungsringes zu erleichtern.
Das Rohr ist in die Platte 3 eingesetzt, wobei die Rohrbohrung bei diesem Ausführungsbeispiel aus verschiedenen Abschnitten besteht. Der erste Abschnitt q. hat eine zylindrische Gestalt und ist so bemessen, daß die auf das Rohr aufgezogene Dichtung in diesen Teil q. glatt und ohne Pressung eingeführt werden kann. An den zylindrischen Teil q_ schließt sich ein, sich konisch verengender Teil 5 an, der den Übergang zu der zylindrischen Dichtungsfläche 6 darstellt. Hieran wiederum schließt sich ein konischer Übergangsteil 7, der als Schulter des engen zylindrischen Bohrungsteils 8 betrachtet werden kann.
Zwischen der Dichtungsfläche 6 und dem Rohr i ist die z. B. aus Kunstgummi bestehende Dichtung g eingeklemmt, die im wesentlichen den dargestellten rechteckigen. Querschnitt aufweist, deren Endwandungen sich jedoch infolge der radialen Druckbeanspruchungen etwas tonnenförmig verformen werden.
Die Fig.2 zeigt dieselbe Dichtung nach dem Auftreten einer axialen Verschiebung infolge von Ausdehnungsdifferenzen. Gemäß der Lehre der Erfindung ist nun die radiale Stärke der Dichtung, d. h. die Dicke des ungepreßten Ringes, so bemessen, daß die Dichtung die temperaturwechselbedingten Lageänderungen zwischen Rohr und Boden ohne gleitende axiale Verschiebung aufnimmt. Die Fig. 2 zeigt, wie diese Aufnahme der axialen Verschiebung erfolgt. Aus der im Querschnitt rechteckigen Dichtung wird eine im Querschnitt parallelogrammförmige Dichtung. Dabei muß nun die Ausgangsstärke des Ringes so be-,messen sein, daß auch bei der größten auftretenden Verzerrung zum Parallelogramm noch ein ausreichender Dichtungsdruck auf den beiden Dichtungsflächen liegt. Im Zusammenhang damit steht, daß die Dichtung sich nicht axial verschieben darf. Diese Behinderung einer axialen Verschiebung kann durch haftungserhöhende Mittel verstärkt werden, z. B. durch Aufrauhen oder durch Aufbringen von Klebstoff.
Ferner soll sich der Dichtungsring bei den temperaturwechselbedingten Lageänderungen nicht verkanten und nicht auf dem Rohr abrollen, wozu eine Mindestlänge der Dichtung.in axialer Richtung erforderlich ist.
Die Gefahr eines Abrollens würde beispielsweise bestehen, wenn diejenige Kante des Dichtungsringes, die den Übergang von der zylindrischen Dichtungsfläche 6 zur konischen Schulter 7 berührt, bei axialer Verschiebung des Rohres i über die diagonal gegenüberliegende innere Kante des Dichtungsringes hinauswandern würde.
Eine freie Verformung des Dichtungsringes läßt sich beispielsweise dadurch erzielen, daß man die Dichtungsfläche 6 in axialer Richtung wesentlich länger macht als die Dichtung, so daß die sich zum Parallelogrammquerschnitt verformende Dichtung nicht gegen die Schulter des engen Rohrteils 8 stoßen kann. Zweckmäßiger ist es jedoch, diese Schulter konisch auszubilden, wie dies in der Zeichnung bei 7- dargestellt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Wärmeäustauscher, dessen Heizfläche aus nichtmetallischen Rohren besteht, die mittels elastischer, z. B. aus Gummi bestehender Ringe an zylindrischen Dichtungsflächen in den Böden abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtungsstelle einen einzigen in axialer Richtung nicht gepreßten Dichtungsring aufweist, daß jeder Dichtungsring nach dem Einbau im axial unbelasteten Zustand einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, daß seine radiale Stärke so bemessen ist, daß er die temperaturwechselbedingten Lageänderungen zwischen Rohr und Boden ohne gleitende axiale Verschiebung aufnimmt, daß seine axiale Länge so bemessen ist, daß er sich bei den temperaturwechselbedingten Lageänderungen zwischen Rohr und Boden nicht verkantet und nicht auf dem Rohr abrollt, daß sein Innendurchmesser in ungespanntem Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres und daß sein Außendurchmesser nach dem Aufbringen auf das Rohr größer als der Innendurchmesser der Öffnung im Boden ist.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dichtungsflächen haftungserhöhende Mittel, z. B. Aufrauhungen oder Klebstoffe, vorgesehen sind.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch i oder 2 mit einseitig durch eine nach innen vorstehende Schulter des Bodens begrenzter Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche dieser Schulter von der Dichtung aus gesehen konisch versenkt ist.