EP0780656B1 - Wärmetauscher - Google Patents

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EP0780656B1
EP0780656B1 EP96119514A EP96119514A EP0780656B1 EP 0780656 B1 EP0780656 B1 EP 0780656B1 EP 96119514 A EP96119514 A EP 96119514A EP 96119514 A EP96119514 A EP 96119514A EP 0780656 B1 EP0780656 B1 EP 0780656B1
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EP
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heat exchanger
tube
tubes
protective
tube plate
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EP96119514A
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EP0780656A2 (de
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Miroslan Dr.-Ing. Podhorsky
Wilhelm Dipl.-Ing. Bruckmann (Fh)
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Balcke Duerr GmbH
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Balcke Duerr GmbH
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/002—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using inserts or attachments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
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    • F28F21/083—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys from stainless steel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • F28F9/185—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding with additional preformed parts

Definitions

  • the invention relates in particular to the use of waste heat in the chemical industry Industry-specific heat exchangers with at least their ends in holes a tube plate pressure-tightly attached heat exchanger tubes made of ferritic Material in a heat exchanger housing through which a cooling medium flows are arranged, the at least in the high temperature range Heat exchanger tubes each have a protective tube made of insensitive to embrittlement Material, for example chrome nickel steel is arranged.
  • EP 0 042 028 shows a heat exchanger in which the heat exchanger tubes are welded on one side to a tube sheet, the tube opening with a aligned bore in the tube sheet.
  • the heat exchanger tubes are included made of a ferritic steel.
  • each tube sheet hole is coated made of nitride-resistant material.
  • nitride-resistant material According to one embodiment can be made of a nitride-resistant material Protective sleeve through the hole in the tube sheet through to the heat exchanger tube be introduced. Between the pipe bore and the wall of the The protective sleeve is left in a cavity filled with a heat insulating material.
  • DE 1 958 566 describes a heat exchanger for use in chemical processes is known in which the heat exchanger tubes in holes in a base plate are set. To avoid thermal stress is in the area the bottom plate inserted into each heat exchanger tube, wherein between the wall of the inner tube and the wall of the heat exchanger tube in the area of the tube sheet, a space filled with a thermal insulation material is left.
  • US 4,368,571 shows a method for repairing a damaged pipe in a steam generator of a nuclear power plant, being in the area of the damaged area introduced a repair sleeve and countered by hydraulic expansion the inner wall of the heat exchanger tube is pressed leak-tight.
  • the invention has for its object to protect the heat exchanger tubes made of ferritic material of such heat exchangers from embrittlement and the tube plate from thermal shock loads.
  • each protective tube is fastened by hydraulic expansion in the area of the tube plate in the heat exchanger tube and that in the inlet area of the protective tubes there is in each case an additional insert tube, provided on the outside with insulation, made of material which is insensitive to embrittlement, for example chromium-nickel steel is arranged, which is fixed outside of the tube plate by hydraulic expansion on the protective tube.
  • protective tubes made of brittle-insensitive material, For example, chrome nickel steel will diffuse the gas molecules heat-emitting medium in the ferritic material of the heat exchanger tubes prevented so that they are effectively protected against embrittlement.
  • By hydraulic expansion of the protective tubes in the area of the tube plate this in a particularly simple but effective manner in the respective heat exchanger tube attached.
  • To the tube plate of the heat exchanger during the on and Shutdown processes of the heat exchanger before thermal shock-like loads Protection is an additional one in the entrance area of the protective tubes, on his Insulated insert tube made of insensitive to embrittlement on the outside Material, such as chrome nickel steel, arranged outside the tube plate is fixed by hydraulic expansion on the protective tube.
  • the heat exchanger tubes can also be hydraulic in a manner known per se Widening can be fixed in the tube plate. This ensures reliable Attachment of the heat exchanger tubes in the tube plate without one According to a further feature of the invention, the front ends of the heat exchanger tubes with the pipe plate sealing weld seam with axial Pipe forces is loaded.
  • the protective tubes in the Hydraulic expansion area of the heat exchanger tubes expanded hydraulically, this expansion process of the heat exchanger tubes on the one hand and the Protection tubes, on the other hand, either simultaneously or in succession can be done.
  • the insulation of the insert tubes preferably has at least the thickness of the Pipe plate corresponding axial extension.
  • the protective tubes and the insert tubes protrude on the inflow side out of the tube plate and the heat exchanger tubes and are attached at their ends to an intermediate floor of an entry collector, preferably by welding. In this way, an additional backup can be made achieve the tube plate against an excessive temperature load.
  • the tube plate can be clad on the inflow side made of material that is insensitive to embrittlement, e.g. chrome nickel steel in order to apply hot gas directly to the tube plate Avoid embrittlement of the tube plate.
  • material that is insensitive to embrittlement e.g. chrome nickel steel
  • the heat exchanger shown only schematically in FIG. 1, for example used for waste heat in the chemical industry, comprises a gas line 1 from which the nitrogen-containing gas G h, for example 480 ° C., is fed to an inlet collector 2. From this inlet header 2, the hot gas G h enters heat exchanger tubes 3, which are U-shaped in the exemplary embodiment and are pressure-tightly fastened in a tube plate 4 with both ends.
  • the heat exchanger tubes 3 are surrounded by a housing 5 which is provided with connections (not shown in the drawing) for the supply and discharge of a medium which absorbs heat from the hot gas G h .
  • the upstream ends 3a of the heat exchanger tubes 3 protrude from the tube plate 4. They are fastened in a pressure-tight manner in a wall of the inlet header 2 to be regarded as an intermediate floor 2a to the tube plate 4, so that the hot gas G h enters the ends 3a of the heat exchanger tubes 3 from the inlet header 2.
  • the hot gas G h flows through the heat exchanger tubes 3 arranged in the housing 5, heat is extracted from the gas, so that in the selected exemplary embodiment it leaves the heat exchanger tubes 3 ending on the underside of the tube plate 4, for example at a temperature of 330 ° C.
  • This cooled gas G k is symbolized by an arrow in FIG. 1.
  • embrittlement favored by the high temperatures to prevent the heat exchanger tubes 3 made of ferritic material is, as can be seen from FIGS. 2 and 3, in the high temperature range of the heat exchanger tubes 3 a protective tube 6 is arranged in each heat exchanger tube 3, that is made of a material that is insensitive to embrittlement, for example chrome nickel steel consists.
  • This protective tube 6 is in the area of the tube plate 4 by hydraulic Widening in the respective heat exchanger tube 3 attached.
  • the heat exchanger tubes 3 by hydraulic Widening into corresponding annular recesses in the holes the tube plate 4 attached to this.
  • the resulting annular Recesses inside the heat exchanger tubes 3 were made for the hydraulic Widening the protective tubes 6 used.
  • the hydraulic expansion of the one hand Heat exchanger tubes 3 and on the other hand, the protective tubes 6 can be consecutive in time or take place simultaneously.
  • Protective tubes 6 made of material that is insensitive to embrittlement will Diffusion of gas molecules of the heat-emitting medium, in particular one nitrogenous gas in the ferritic material of the heat exchanger tubes 3 prevented, so that they are effectively protected against embrittlement.
  • the axial The length of the protective tubes 6 essentially depends on the temperature profile in axial direction of the heat exchanger tubes 3 and thus the intensity of the cooling the heat exchanger tubes 3. In the illustrated embodiment, the Cooling so intense that the protective tubes 6 with only a slight axial Extend beyond the tube plate 4 on the downstream side.
  • an additional, Insert tube 10 provided on its outside with insulation 9 arranged, which also consists of an embrittlement-insensitive material.
  • insulation 9 preferably extends at least over an axial length corresponding to the thickness of the tube plate 4.
  • the tube plate 4 is, as can be seen in FIGS. 2 and 3, a cladding on the inflow side 4a provided.
  • this is a with ferritic material weldable material, so that between plating 4a and the end face of each heat exchanger tube 3 a sealing weld 8 placed can be. Due to the definition of the heat exchanger tube 3 on the tube plate 4 by hydraulic expansion, this is particularly the better seal Serving sealing weld 8 relieved of axial pipe forces.
  • the protective tubes 6 protrude on the inflow side out of the tube plate 4.
  • This upstream ends 6a of the Protective tubes 6 are attached to an intermediate floor 2a, which is part according to FIG. 1 an entry collector 2 can be.
  • the attachment of the protective tube 6 to the intermediate floor 2a is pressure-tight in the embodiment according to FIG. 2 a weld seam 7.
  • Figure 2 shows a manufacturing stage before insertion of the additional tube 10 provided with the insulation 9 into the protective tube 6.
  • the tube plate 4 is on the inflow side provided with a cladding 4a between and the heat exchanger tube 3 a sealing weld 8 is placed in each case.
  • a sealing weld 8 is placed in each case.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zur Abwärmenutzung in der chemischen Industrie bestimmten Wärmetauscher mit an ihren Enden in Bohrungen mindestens einer Rohrplatte druckdicht befestigten Wärmetauscherrohren aus ferritischem Werkstoff, die in einem von einem Kühlmedium durchflossenen Wärmetauschergehäuse angeordnet sind, wobei zumindest im hohen Temperaturbereich der Wärmetauscherrohre jeweils ein Schutzrohr aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl angeordnet ist.
Bei derartigen Wärmetauschern besteht die Gefahr der Versprödung des ferritischen Rohrwerkstoffes, wenn das in den Rohren strömende gasförmige Medium, beispielsweise stickstoffhaltige Gase, Temperaturen oberhalb 350°C aufweist. Aus diesem Grund sind aus der Praxis verschiedene Maßnahmen bekannt, um diese Versprödung zu vermeiden.
Die EP 0 042 028 zeigt einen Wärmetauscher, bei dem die Wärmetauscherrohre einseitig an einem Rohrboden angeschweißt sind, wobei die Rohröffnung mit einer in dem Rohrboden geführten Bohrung fluchten. Die Wärmetauscherrohre sind dabei aus einem ferritischen Stahl gefertigt. Zur Vermeidung von Schäden durch Nitrierung der mit dem zu kühlenden Medium im Bereich hoher Temperatur in Kontakt kommenden Vorrichtungsteile ist jede Rohrbodenbohrung mit einer Beschichtung aus nitrierbeständigem Werkstoff versehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann hierzu eine aus einem nitrierbeständigem Werkstoff gefertigte Schutzhülse durch die Bohrung in dem Rohrboden hindurch bis in das Wärmetauscherrohr hineingeführt sein. Zwischen der Rohrbohrung und der Wandung der Schutzhülse ist dabei ein mit einem Wärmeisoliermaterial gefüllter Hohlraum belassen.
Aus der DE 1 958 566 ist ein Wärmetauscher zum Einsatz in chemischen Verfahren bekannt, bei welchem die Wärmetauscherrohre in Bohrungen einer Bodenplatte festgelegt sind. Zur Vermeidung von thermischen Spannungen ist im Bereich der Bodenplatte in jedes Wärmetauscherrohr ein Innenrohr eingesetzt, wobei zwischen der Wandung des Innenrohres und der Wand des Wärmetauscherrohrs im Bereich des Rohrbodens ein mit einem Wärmeisoliermaterial gefüllter Zwischenraum belassen ist.
Die US 4,368,571 zeigt ein Verfahren zum Reparieren eines schadhaften Rohrs in einem Dampfgenerator eines Kernkraftwerkes, wobei in den Bereich der Schadstelle eine Reparaturhülse eingebracht und durch hydraulisches Aufweiten gegen die Innenwandung des Wärmetauscherrohrs leckdicht verpreßt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus ferritischem Werkstoff bestehenden Wärmetauscherrohre derartiger Wärmetauscher vor Versprödung und die Rohrplatte vor thermoschockartigen Belastungen zu schützen.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schutzrohr durch hydraulisches Aufweiten im Bereich der Rohrplatte im Wärmetauscherrohr befestigt ist und, daß im Eintrittsbereich der Schutzrohre jeweils ein zusätzliches, auf seiner Außenseite mit einer Isolierung versehenes Einsatzrohr aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl angeordnet ist, das außerhalb der Rohrplatte durch hydraulisches Aufweiten am Schutzrohr festgelegt ist.
Durch die zumindest im hohen Temperaturbereich innerhalb der Wärmetauscherrohre angeordneten Schutzrohre aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl wird die Diffusion von Gasmolekülen des wärmeabgebenden Mediums in den ferritischen Werkstoff der Wärmetauscherrohre verhindert, so daß diese wirksam vor Versprödung geschützt sind. Durch hydraulisches Aufweiten der Schutzrohre im Bereich der Rohrplatte werden diese auf besonders einfache, aber wirksame Weise im jeweiligen Wärmetauscherrohr befestigt. Um die Rohrplatte des Wärmetauschers während der An- und Abfahrvorgänge des Wärmetauschers vor thermoschockartigen Belastungen zu schützen ist im Eintrittsbereich der Schutzrohre jeweils ein zusätzliches, auf seiner Außenseite mit einer Isolierung versehenes Einsatzrohr aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl angeordnet, das außerhalb der Rohrplatte durch hydraulisches Aufweiten am Schutzrohr festgelegt ist. Mit diesem Vorschlag ergibt sich zusätzlich zum Schutz der Wärmetauscherrohre gegen Versprödung ein Schutz der Rohrplatte gegen thermoschockartige Belastungen, wobei die Festlegung der Einsatzrohre am Schutzrohr durch außerhalb der Rohrplatte erfolgendes hydraulisches Aufweiten sicherstellt, daß die gegen Belastungen empfindliche Isolierung zwischen Schutzrohr und Einsatzrohr nicht überbelastet wird.
Auch die Wärmetauscherrohre können in an sich bekannter Weise durch hydraulisches Aufweiten in der Rohrplatte befestigt werden. Hierdurch erfolgt eine zuverlässige Befestigung der Wärmetauscherrohre in der Rohrplatte, ohne daß eine gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die stirnseitigen Enden der Wärmetauscherrohre mit der Rohrplatte verbindende Dichtschweißnaht mit axialen Rohrkräften belastet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Schutzrohre im Bereich der hydraulischen Aufweitung der Wärmetauscherrohre hydraulisch aufgeweitet, wobei dieser Aufweitvorgang der Wärmetauscherrohre einerseits und der Schutzrohre andererseits entweder gleichzeitig oder zeitlich aufeinanderfolgend erfolgen kann.
Die Isolierung der Einsatzrohre weist vorzugsweise eine mindestens der Dicke der Rohrplatte entsprechende axiale Erstreckung auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ragen die Schutzrohre und die Einsatzrohre einströmseitig aus der Rohrplatte und den Wärmetauscherrohren heraus und sind mit ihrem Ende an einem Zwischenboden eines Eintrittsammlers befestigt, vorzugsweise durch Schweißen. Auf diese Weise läßt sich eine zusätzliche Sicherung der Rohrplatte gegen eine zu hohe Temperaturbelastung erzielen.
In an sich bekannter Weise kann die Rohrplatte einströmseitig mit einer Plattierung aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl versehen sein, um bei einer direkten Beaufschlagung der Rohrplatte mit heißem Gas Versprödungen der Rohrplatte zu vermeiden.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmetauschers dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines kompletten Wärmetauschers,
Fig. 2
Ausführungsbeispiel anhand eines Schnittes durch ein in der Rohrplatte druckdicht befestigtes Wärmetauscherrohr mit Schutzrohr, vor dem Einsetzen eines Einsatzrohres und
Fig. 3
eine der Fig. 2 entsprechende Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels mit in das Schutzrohr eingefügtem Einsatzrohr.
Der in Fig. 1 nur schematisch dargestellte, beispielsweise zur Abwärmenutzung in der chemischen Industrie eingesetzte Wärmetauscher umfaßt eine Gasleitung 1, aus der das beispielsweise 480° C heiße, stickstoffhaltige Gas Gh einem Eintrittsammler 2 zugeführt wird. Aus diesem Eintrittsammler 2 gelangt das heiße Gas Gh in Wärmetauscherrohre 3, die beim Ausführungsbeispiel U-förmig ausgeführt und mit beiden Enden in einer Rohrplatte 4 druckdicht befestigt sind. Die Wärmetauscherrohre 3 sind hierbei von einem Gehäuse 5 umgeben, das mit auf der Zeichnung nicht dargestellten Anschlüssen für die Zufuhr und Abfuhr eines aus dem heißen Gas Gh Wärme aufnehmenden Mediums versehen ist.
Beim Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 1) ragen die zuströmseitigen Enden 3a der Wärmetauscherrohre 3 aus der Rohrplatte 4 heraus. Sie sind in einer als Zwischenboden 2a zur Rohrplatte 4 anzusehenden Wand des Eintrittsammlers 2 druckdicht befestigt, so daß das heiße Gas Gh aus dem Eintrittsammler 2 in die Enden 3a der Wärmetauscherrohre 3 eintritt. Bei der Durchströmung des heißen Gases Gh durch die im Gehäuse 5 angeordneten Wärmetauscherrohre 3 wird dem Gas Wärme entzogen, so daß es beim gewählten Ausführungsbeispiel die auf der Unterseite der Rohrplatte 4 endenden Wärmetauscherrohre 3 beispielsweise mit einer Temperatur von 330° C verläßt. Dieses abgekühlte Gas Gk ist durch einen Pfeil in Fig. 1 symbolisiert.
Um eine insbesondere durch die hohen Temperaturen begünstigte Versprödung der aus ferritischem Werkstoff bestehenden Wärmetauscherrohre 3 zu verhindern, ist, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, im hohen Temperaturbereich der Wärmetauscherrohre 3 in jedem Wärmetauscherrohr 3 jeweils ein Schutzrohr 6 angeordnet, das aus einem versprödungsunempfindlichen Material, beispielsweise Chromnikkelstahl besteht. Dieses Schutzrohr 6 ist im Bereich der Rohrplatte 4 durch hydraulisches Aufweiten im jeweiligen Wärmetauscherrohr 3 befestigt. beim Ausführungsbeispiel sind auch die Wärmetauscherrohre 3 durch hydraulisches Aufweiten in entsprechende ringförmige Ausnehmungen in den Bohrungen der Rohrplatte 4 an dieser befestigt. Die sich hierbei ergebenden ringförmigen Vertiefungen im Inneren der Wärmetauscherrohre 3 wurden für das hydraulische Aufweiten der Schutzrohre 6 benutzt. Das hydraulische Aufweiten einerseits der Wärmetauscherrohre 3 und andererseits der Schutzrohre 6 kann zeitlich aufeinanderfolgend oder gleichzeitig erfolgen.
Durch die im hohen Temperaturbereich innerhalb der Wärmetauscherrohre 3 angeordneten Schutzrohre 6 aus versprödungsunempfindlichem Material wird die Diffusion von Gasmolekülen des wärmeabgebenden Mediums, insbesondere eines stickstoffhaltigen Gases in den ferritischen Werkstoff der Wärmetauscherrohre 3 verhindert, so daß diese wirksam vor Versprödung geschützt sind. Die axiale Länge der Schutzrohre 6 hängt hierbei im wesentlichen vom Temperaturverlauf in axialer Richtung der Wärmetauscherrohre 3 und damit von der Intensität der Kühlung der Wärmetauscherrohre 3 ab. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühlung derart intensiv, daß die Schutzrohre 6 mit einer nur geringfügigen axialen Erstreckung abströmseitig die Rohrplatte 4 überragen.
Um die Rohrplatte 4 bei Anfahr- und Abfahrvorgängen gegen thermoschockartige Belastungen zu schützen, ist wie in Fig. 3 ersichtlich im Eintrittsbereich der Schutzrohre 6 jeweils ein zusätzliches, auf seiner Außenseite mit einer Isolierung 9 versehenes Einsatzrohr 10 angeordnet, das ebenfalls aus einem versprödungsunempfindlichen Material besteht. Die zwischen dem innenliegenden Einsatzrohr 10 und dem außenliegenden Schutzrohr 6 angeordnete Isolierung 9 erstreckt sich vorzugsweise mindestens über eine der Dicke der Rohrplatte 4 entsprechende axiale Länge. Um die empfindliche Isolierung 9 vor Beschädigungen oder Zerstörungen zu schützen, erfolgt die Festlegung jedes Einsatzrohres 10 am Schutzrohr 6 durch außerhalb der Rohrplatte 4 erfolgendes hydraulisches Aufweiten, d.h. durch ein Aufweiten in einem Bereich, in dem die Einsatzrohre 10 und Schutzrohre 6 unmittelbar, d.h. ohne zwischenliegende Isolierung 9 aneinanderliegen.
Damit auch die ungekühlte Oberfläche der Rohrplatte 4 vor einer unerwünschten Versprödung geschützt wird, ist die Rohrplatte 4 wie in den Fig. 2+3 ersichtlich einströmseitig mit einer Plattierung 4a versehen. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um ein mit ferritischem Material verschweißbares Material, so daß zwischen Plattierung 4a und der Stirnseite jedes Wärmetauscherrohres 3 eine Dichtschweißnaht 8 gelegt werden kann. Aufgrund der Festlegung des Wärmetauscherrohres 3 an der Rohrplatte 4 durch hydraulisches Aufweiten ist diese insbesondere der besseren Abdichtung dienende Dichtschweißnaht 8 von axialen Rohrkräften entlastet.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 ragen die Schutzrohre 6 einströmseitig aus der Rohrplatte 4 heraus. Diese zuströmseitigen Enden 6a der Schutzrohre 6 sind an einem Zwischenboden 2a befestigt, der gemäß Fig. 1 Teil eines Eintrittsammlers 2 sein kann. Die Befestigung des Schutzrohres 6 am Zwischenboden 2a erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 druckdicht durch eine Schweißnaht 7. Die Abbildung Fig. 2 zeigt eine Fertigungsstufe vor dem Einsetzen des mit der Isolierung 9 versehenen Zusatzrohres 10 in das Schutzrohr 6.
In Fig. 3 ist die Rohrplatte 4 einströmseitig mit einer Plattierung 4a versehen, zwischen der und dem Wärmetauscherrohr 3 jeweils eine Dichtschweißnaht 8 gelegt ist. Wie dieser Darstellung des fertigen Wärmetauscherrohres 3 zeigt, ragt außer dem Schutzrohr 6 auch das Einsatzrohr 10 aus der Rohrplatte 4 heraus, wobei bei dieser Ausführungsform das konisch aufgeweitete Einsatzrohr 10 mittels einer Schweißnaht 7 am Zwischenboden 2a des Eintrittsammlers 2 befestigt ist.
Bezugszeichenliste:
1
Gasleitung
2
Eintrittsammler
2a
Zwischenboden
3
Wärmetauscherrohr
3a
zustömseitiges Ende
4
Rohrplatte
4a
Plattierung
5
Gehäuse
6
Schutzrohr
6a
zuströmseitiges Ende
7
Schweißnaht
8
Dichtschweißnaht
9
Isolierung
10
Einsatzrohr
Ga
heißes Gas
Gk
abgekühltes Gas

Claims (7)

  1. Wärmetauscher, insbesondere zur Abwärmenutzung in der chemischen Industrie, mit an ihren Enden in Bohrungen mindestens einer Rohrplatte druckdicht befestigten Wärmetauscherrohren (3) aus ferritischem Werkstoff, die in einem von einem Kühlmedium durchflossenen Wärmetauschergehäuse (5) angeordnet sind, wobei zumindest im hohen Temperaturbereich der Wärmetauscherrohre (3) jeweils ein Schutzrohr (6) aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schutzrohr (6) durch hydraulisches Aufweiten im Bereich der Rohrplatte (4) im Wärmetauscherrohr (3) befestigt ist und, daß im Eintrittsbereich der Schutzrohre (6) jeweils ein zusätzliches, auf seiner Außenseite mit einer Isolierung (9) versehenes Einsatzrohr (10) aus versprödungsunempfindlichem Material, beispielsweise Chromnickelstahl angeordnet ist, das außerhalb der Rohrplatte (4) durch hydraulisches Aufweiten am Schutzrohr (6) festgelegt ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (9) eine mindestens der Dicke der Rohrplatte (4) entsprechende axiale Erstreckung hat.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden der Wärmetauscherrohre (3) mit der Rohrplatte (4) durch eine Dichtschweißnaht (8) verbunden sind.
  4. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (3) durch hydraulisches Aufweiten in der Rohrplatte (4) befestigt sind.
  5. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre (6) im Bereich der hydraulischen Aufweitung der Wärmetauscherrohre (3) hydraulisch aufgeweitet sind.
  6. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre (6) und die Einsatzrohre (10) einströmseitig aus der Rohrplatte (4) und den Wärmetauscherrohren (3) herausragen und mit diesem Ende an einem Zwischenboden (2a) eines Eintrittsammlers (2) befestigt sind.
  7. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrplatte (4) einströmseitig mit einer Plattierung (4a) versehen ist.
EP96119514A 1995-12-23 1996-12-05 Wärmetauscher Expired - Lifetime EP0780656B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19548688 1995-12-23
DE19548688A DE19548688C2 (de) 1995-12-23 1995-12-23 Wärmetauscher zum Kühlen von stickstoffhaltigem Gas hoher Temperatur

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0780656A2 EP0780656A2 (de) 1997-06-25
EP0780656A3 EP0780656A3 (de) 1998-11-18
EP0780656B1 true EP0780656B1 (de) 2002-05-29

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP96119514A Expired - Lifetime EP0780656B1 (de) 1995-12-23 1996-12-05 Wärmetauscher

Country Status (3)

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EP (1) EP0780656B1 (de)
JP (1) JPH09178393A (de)
DE (2) DE19548688C2 (de)

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