EP0004983A1 - Gaskühler mit innenberippten Bleirohren - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for cooling, in particular, S02-containing gases, consisting essentially of an externally cooled bundle of lead pipes arranged in parallel and fastened at the end in tube plates with internal longitudinal ribs, a housing with supply and discharge lines for a coolant and diffuser-type connecting channels for the gas flow.
- a device for cooling in particular, S02-containing gases, consisting essentially of an externally cooled bundle of lead pipes arranged in parallel and fastened at the end in tube plates with internal longitudinal ribs, a housing with supply and discharge lines for a coolant and diffuser-type connecting channels for the gas flow.
- S02-containing gases consisting essentially of an externally cooled bundle of lead pipes arranged in parallel and fastened at the end in tube plates with internal longitudinal ribs, a housing with supply and discharge lines for a coolant and diffuser-type connecting channels for the gas flow.
- the invention has for its object to show a way to improve the gas cooler described above, on the one hand noticeable weight savings achieved, but on the other hand the functionality of the gas cooler is not impaired during the specified life.
- the post-forming can expediently consist in that dome-shaped indentations are attached to the tube from the outside.
- annular circumferential depressions can also be pressed into the tube from the outside. The same advantages can also be achieved if the lead pipes are pressed into a shaping one spanmunag are partially expanded from the inside.
- FIG. 1 a section of a lead pipe 1 is shown in view and cross section, in which the post-deformation was carried out by means of steel balls in the form of impressions arranged offset by 120 ° C., in which dome-shaped depressions 2 are formed. Lines 3 mark the boundary of the forming areas.
- Figure 2 shows a view and cross section of a lead pipe section 4, which was post-deformed by annular constrictions 5.
- the lead pipe viewed in longitudinal section, receives a plurality of successive barrel-shaped regions 6.
- FIG. 3 shows the results of creep tests in which various pipe samples in the test apparatus were subjected to an external water pressure.
- the service life in hours is shown on the abscissa and the pressure applied in bar on the ordinate.
- the samples were initially subjected to an external pressure of 2.5 bar for 750 hours.
- the pressure was then increased by approximately 0.5 bar at approximately constant intervals, the pipe, which had not been deformed, being compressed at a pressure of 4 bar after 1150 hours until the inner ribs abutted against one another.
- the tube sample with ball indentations according to FIG. 1 only collapsed at 4.5 bar after 1330 hours. It should therefore be noted that a simple improvement of the reshaping can significantly improve the service life or the possibility of pressure loads.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung insbesondere S02 haltiger Gase, bestehend im wesentlichen aus einem außengekühlten Bündel parallel angeordneter, endseitig in Rohrböden befestigter Bleirohre mit Innenlängsrippen, einem Gehäuse mit Zu- und Abführleitungen für ein Kühlmittel sowie diffusorartiger Anschlußkanälen für den Gasstrom. Bei der Auslegung derartiger Gaskühler sind verschiedene Grenzbedingungen zu beachten. Der Forderung nach möglichst großen Baueinheiten steht entgegen, daß die Kühler wegen des hohen Bleianteils sehr schwer sind und wirtschaftlich nur dann gefertigt, transportiert und montiert werden können, wenn hierzu die üblichen Hebe- und Transporteinrichtungen verwendet werden können und nicht erst teure Sondereinrichtungen bereitgestellt werden müssen. Daraus folgt, daß man bestrebt ist, die Bleirohre mit möglichst geringer Wanddicke auszuführen. Andererseits erlauben die Betriebsbedingungen und die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffs Blei nicht, bestimmte Wanddicken zu unterschreiten, wenn die geforderten und vom Hersteller zu gewährleisten- den Lebensdauerwerte erreicht werden sollen. Schließlich ist es nur begrenzt möglich, die Festigkeitswerte des Werkstoffs legierungstechnisch zu verbessern, da gleichzeitig auf eine unverminderte Korrosionsbeständigkeit geachtet werden muß. Als Kompromiß zwischen den genannten Anforderungen werden heute vorwiegend stranggepreßte Bleirohre mit einem Außendurchmesser von 70 mm und einer Wanddicke von 6 mm verwendet, die entweder sechs vergleichsweise stabile Innenlängsrippen mit einer Höhe von 13 mm oder aber sechs dünne Rippen gleicher Höhe und dazwischen noch sechs kleinere Rippen mit einer Höhe von 7 mm aufweisen.
- Ausgehend von der letztgenannten Rohrform wurden Versuche mit innenberippten Bleirohren durchgeführt, die einen auf 68 mm verminderten Außendurchmesser und eine auf 5 mm reduzierte Wanddicke hatten. Die innere Querschnittsform und Größe wurde beibehalten. Die Änderung des Außendurchmessers entspricht einer Material- und Gewichtsersparnis von etwa 15 %. Diese Rohre wurden unter Betriebsbedingungen im Langzeitversuch getestet, wobei sich herausgestellt hat, daß sie den Anforderungen nicht genügen. Sie gingen innerhalb von ca. 3.000 Betriebsstunden zunächst allmählich in eine Ovalform über und wurden danach in kurzer Zeit bis zum gegen-.. seitigen Anliegen der Rippen vollständig zusammengedrückt. Es wurde vermutet und durch Messungen bestätigt, daß die Verformung der Rohre unter Betriebsbedingungen stets an den Stellen der Rohrwandung beginnt, die an der unteren Grenze der Wanddickentoleranz liegen. Offenbar lassen sich gewisse Exzentrizitäten des Innenwerkzeugs beim Strangpressen nicht vermeiden, so daß Abweichungen der Wanddicke von ± 5 % durchaus üblich sind.
- Es leuchtet ohne weiteres ein, daß ein Gaskühler nicht mehr einwandfrei arbeiten kann, wenn der Gasdurchtrittsquerschnitt einzelner oder gar mehrerer Bleirohre durch Deformation stark vermindert ist. Die angestrebte Material- und Gewichtsersparnis läßt sich auf diese Weise also nicht erreichen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verbesserung der eingangs beschriebenen Gaskühler aufzuzeigen, wobei einerseits eine merkliche Gewichtserspamis erreicht, andererseits aber die Funktionsfähigkeit des Gaskühlers während der vorgegebenen Lebensdauer nicht beeinträchtigt wird.
- Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn die stranggepreßten Bleirohre senkrecht zu ihrer Längsachse eine partielle Nachverformung aufweisen.
- Die Nachverformung kann zweckmäßigerweise darin bestehen, daß am Rohr von außen kalottenförmige Einbuchtungen angebracht sind. Nach einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens können am Rohr von außen auch ringförmig umlaufende Vertiefungen eingedrückt sein. Die gleichen Vorteile können auch erreicht werden, wenn die Bleirohre mittels Druck in einer formgebenden Einspanmunag von innen her partiell aufgeweitet sind.
- Durch die erfindungsgemäße Nachverformung der stranggepreßten Bleirohre, vermögen diese bei gleicher Wanddicke einem vorgegebenen Druck ohne Deformation wesentlich länger oder bei gleicher Lebensdauer einem höheren Druck standzuhalten. Sind umgekehrt Lebensdauer und Außendruck vorgegeben, so können durch die erfindungsgemäße Nachverformung Material- und Gewichtseinsparungen durch verminderte Wanddicke in der Größenordnung von 15 % erreicht werden.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sowie der Ergebnisse von Vergleichsversuchen näher erläutert.
- Figur 1 zeigt einen Bleirohrabschnitt mit Kugeleindrücken.
- Figur 2 zeigt einen Bleirohrabschnitt mit Einschnürungen.
- Figur 3 zeigt im Diagramm die Ergebnisse von Zeitstandversuchen.
- In Figur 1 ist ein Abschnitt eines Bleirohres 1 in Ansicht und Querschnitt dargestellt, bei dem die Nachverformung durch am Umfang um 120°C versetzt angeordnete Eindrücke mittels Stahlkugeln durchgeführt wurde, bei der sich kalottenförmige Vertiefungen 2 ausbilden. Mit den Linien 3 ist die Grenze der Umformbereiche gekennzeichnet.
- Figur 2 zeigt in Ansicht und Querschnitt einen Bleirohrabschnitt 4, der durch ringförmige Einschnürungen 5 nachverformt wurde. Auf diese Weise erhält das Bleirohr im Längsschnitt gesehen eine Mehrzahl aufeinanderfolgender tonnenförmiger Bereiche 6.
- Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den Figuren 1 und 2 die Innenlängsrippen der Bleirohre 1, 4 nicht mitgezeichnet worden.
- Figur 3 gibt die Ergebnisse von Zeitstandversuchen wieder, bei denen verschiedene Rohrproben in der Prüfapparatur mit einem äußeren Wasserdruck beaufschlagt wurden. Auf der Abzisse ist die Standzeit in Stunden und auf der Ordinate der angewendete Druck in Bar dargestellt. Die Proben wurden zunächst 750 Stunden einem äußeren Druck von 2,5 Bar unterworfen. Danach wurde der Druck in etwa gleichbleibenden Zeitabständen um jeweils 0,5 Bar erhöht, wobei das nicht nachverformte Rohr bei einem Druck von 4 Bar nach 1150 Stunden bis zum gegenseitigen Aneinanderliegen der Innenrippen zusammengedrückt wurde.
- Die Rohrprobe mit Kugeleindrücken gemäß Figur 1 kollabierte erst bei 4,5 Bar nach 1330 Stunden. Es ist also festzustellen, daß bereits mit einer leicht zu bewerkstelligenden Nachverformung eine deutliche Verbesserung der Standzeit bzw. Druckbelastungsmöglichkeit erreicht werden kann.
- Eine wesentlich größere Steigerung konnte mit einer Nachverformung durch ringförmige Einschnürungen erzielt werden (Rohr Nr. 2). Hierbei wurde eine Standzeit von 1820 Stunden erreicht, wobei allerdings der Druck bereits auf 6 Bar gesteigert worden war. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß ohne Drucksteigerung mit einem Rohr mit Kugeleindrücken die Standzeit etwa verdoppelt werden kann, während mit einem Rohr gemäß Figur 2 die Standzeit auf den 8- bis 10-fachen Wert des nicht nachverformten Rohres gesteigert werden kann. Umgekehrt läßt sich aus dem Diagramm schließen, daß nachverformte Rohre bei zum Teil wesentlich höheren Drücken eingesetzt werden können, wenn nur bestimmte Standzeiten gefordert sind. Die eingangs geschilderten Probleme können also bei Anwendung der erfindungsgemäßen Nachumformung auf verhältnismäßig einfache Weise gelöst werden.
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