EP2382435B1

EP2382435B1 - Rohrbündel-wärmeaustauschers mit einer vorrichtung zur einflussnahme auf die strömung im bereich einer rohrträgerplatte

Info

Publication number: EP2382435B1
Application number: EP09801407.9A
Authority: EP
Inventors: Jürgen GEHLING; Gottfried Kowalik; Ludger Tacke; Uwe Schwenzow; Franz Tasler
Original assignee: GEA TDS GmbH
Current assignee: GEA TDS GmbH
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: US9513062B2; ZA201105511B; DK2382435T3; EP2382435A1; BRPI0924161A2; UA99564C2; ES2540748T3; PL2382435T3; WO2010086004A1; US20120138265A1; DE102009006246B3

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einer Rohrträgerplatte, einem Austauscherflansch, einem Verbindungsbogen oder einer Verbindungsarmatur und einer Vorrichtung zur Einflussnahme auf die Strömung im Bereich der Rohrträgerplatte, insbesondere für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, der wenigstens einen die Strömung im Anströmbereich der Rohrträgerplatte beeinflussenden Verdrängerkörper aufweist, wobei der RohrbündelWärmeaustauscher einen von einem Außenmantel umgebenen Außenkanal für ein Wärmeträgermedium, eine Anzahl von sich achsparallel zum Außenmantel durch den Außenkanal erstreckenden, gemeinsam einen Innenkanal bildenden, endseitig jeweils in der Rohrträgerplatte abgestützten Innenrohren, einen für alle Innenrohre gemeinsamen, in dem Austauscherflansch ausgebildeten Eintritt oder Austritt und einen gemeinsamen, in einem Anschlussstutzen ausgebildeten Austritt bzw. Eintritt für ein Produkt aufweist, wobei der Verdrängerkörper an dem/der sich an den Austauscherflansch oder den Anschlussstutzen anschließenden Verbindungsbogen/Verbindungsarmatur unverrückbar befestigt, axialsymmetrisch und konzentrisch zur Rohrträgerplatte angeordnet und aus wenigstens zwei Abschnitten gebildet ist, die an ihrem Verbindungsquerschnitt miteinander einen gemeinsamen, größten inneren Außendurchmesser ausbilden, wobei der Verdrängerkörper die Strömung zum Innenkanal axialsymmetrisch teilt, nach außen umlenkt und dabei in einem düsenartig verengten Ringspaltquerschnitt beschleunigt, wobei letzterer zwischen dem Verdrängerkörper und einer mit diesem korrespondierenden Innenkontur der den Verdrängerkörper konzentrisch umschließenden Umgebung, ausgeformt in dem Austauscherflansch oder dem Anschlussstutzen, gebildet ist, und wobei der Verdrängerkörper, in Strömungsrichtung gesehen, nachfolgend zusammen mit der Innenkontur einen sich erweiternden Ringspaltquerschnitt bildet.

STAND DER TECHNIK

Ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 10 2005 059 463 A1 B3 oder der WO 20071068343 A1 bekannt. Der in Frage kommenden Rohrbündel-Wärmeaustauscher ist in der DE 94 03 913 U1 beschrieben. Einen jüngeren Stand der Technik auf dem Gebiet der einschlägigen Rohrbündel-Wärmeaustauscher, der sich prinzipiell jedoch nicht gegenüber dem älteren Rohr-bündel-Wärmeaustauscher unterscheidet, beschreibt die Firmendruckschrift "Röhrenwärmetauscher VARITUBE^®", GEA Tuchenhagen, Liquid Processing Division, 632d-00, aus dem Jahre 2000.
Derartige Rohrbündel-Wärmeaustauscher sind aufgrund ihrer Querschnittsgeometrie generell besser als andere Wärmeaustauscher-Bauarten, wie beispielsweise Platten-Wärmeaustauscher, geeignet zur thermischen Behandlung von Produkten mit hohen und niedrigen Viskositäten, von feststoffhaltigen Produkten mit ganzen Stücken, Pulpe oder Fasern. Gleichwohl ist auch hier zu beobachten, dass sich bei faserigen Medien, beispielsweise Säften mit Fruchtfleisch, Ablagerungen an den Eintrittsöffnungen der Innenrohre der Rohrträgerplatten bilden. Die Behandlung bei relativ hohen Temperaturen begünstigt die Agglomeration von Fasern und die Bildung von Pulpe. Diese lagern sich bevorzugt an den Stegen zwischen den mehrfach angeordneten Innenrohren und an den quer zur Strömungsrichtung orientierten Flächen der Rohrträgerplatte ab und können dort zu Verstopfungen führen. Temporäre Ablagerungen lösen sich von Zeit zu Zeit und die Klumpen gelangen dann ggf. in die für den Endverbraucher bestimmte Verpackung des jeweiligen Produkts, wo sie unerwünscht sind.
Das vorstehend geschilderte Problem wird durch eine in der DE 10 2005 059 463 A1 oder der WO 2007/068343 A1 vorgeschlagene Vorrichtung für eine Vielzahl von Anwendungsfällen hinreichend gelöst, eignet sich diese Vorrichtung doch insbesondere für die thermische Behandlung von feststoffhaltigen Produkten mit ganzen Stücken, Pulpe oder Fasern. Darüber hinaus bleibt durch die Anbindung des Verdrängerkörpers an den Verbindungsbogen oder die Verbindungsarmatur das Zentrum der Rohrträgerplatte frei für ein aktives Mittenrohr des Rohrbündel-Wärmeaustauschers, wenn geometrisch optimale Rohrteilungen mit 7, 19, 37 und mehr Innenrohren, die alle ein aktives Mittenrohr beinhalten, gewünscht sind. Allerdings hat sich gezeigt, dass mit der bekannten Vorrichtung bei Rohrträgerplatten mit mehr als 19 Rohren eine Ungleichverteilung der Strömung und damit eine ungleichverteilte Anströmung der über die Anströmfläche der Rohrträgerplatte verteilt angeordneten Innenrohre nicht verhindert werden kann.
Aus der DE 103 11 529 B3 oder der WO 2004/083761 A1 ist eine Vorrichtung zur Einflussnahme auf den Anströmbereich einer Rohrträgerplatte eines Rohrbündel-Wärmeaustauschers der in Rede stehenden Art bekannt, bei der der Verdrängerkörper entweder mit dem Zentrum der Rohrträgerplatte fest verbunden ist oder als Kugel ausgebildet und überwiegend im Zentrum der Rohrträgerplatte frei beweglich positioniert ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung in den beiden grundsätzlichen Ausführungsformen muss auf geometrisch optimale Rohrteilungen mit einem aktiven Mittenrohr von vornherein verzichtet werden, und es kann auch hier bei Rohrträgerplatten mit mehr als 19 Rohren eine Ungleichverteilung der Strömung und damit eine ungleichverteilte Anströmung der über die Anströmfläche der Rohrträgerplatte verteilt angeordneten Innenrohre nicht verhindert werden.
Aus der DE 1 263 969 B ist ein Prallverteiler für eine Kugelregenanlage bekannt, die eine gleichmäßige Beaufschlagung des Gaszuges über seinen Querschnitt durch die Reinigungsteilchen erzielt und auf diese Weise eine vollständige Reinigung innerhalb eines kurzen Reinigungszeitraumes herbeiführt. Dies wird erreicht mit einem in dem Prallverteiler angeordneten zentralen Durchgang, der kleiner ist als die Mündung des Aufgabetrichters, in einem oberen Prallkörper und einem darunter mit Abstand angeordneten, gleichsinnig gewölbten Prallkörper kleineren Durchmessers, wobei der untere Prallkörper gleichachsig innerhalb einer mit dem oberen Prallkörper fest verbundenen, nach unten sich trichterförmig erweiternden Abschirmung angeordnet ist, die den unteren Prallkörper nach unten überragt.
Aus der US 5 261 485 A ist ein Verteiler für Schlamm bekannt, der den aus Eis und Flüssigkeit bestehenden Schlamm in eine Vielzahl von Rohren, die über einen relativ großen kreisförmigen Querschnitt verteilt angeordnet sind, zur weiteren Behandlung in einen Kühlabschnitt eines Eiskristallisators verteilt. Zu diesem Zweck ist in einem nach oben durch einen gewölbten Boden abgeschlossenen Behälter ein erster konischer Verteilerboden mit Öffnungen vorgesehen, der radial nach außen abfällt und innenseits eine zentrale, rohrförmig berandete Öffnung in Form eines Überlaufwehres aufweist. Unterhalb des ersten konischen Verteilerbodens ist ein ebenflächiger, zweiter Verteilerboden mit Öffnungen vorgesehen, in dessen Zentrum ein mit einer Kappe versehenes Kernrohr zur Ablenkung des Schlammes nach außen angeordnet ist. Den Einlass in die vorg. Verteileranordnung bildet ein zentral im oberen Boden angeordneter Rohrstutzen, unterhalb dem ein schirmförmiges Ablenkblech angeordnet ist, das die zentrale Öffnung im ersten konischen Verteilerboden radial außenseits etwas überragt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung hygienisch, reinigungstechnisch und strömungsphysikalisch problematischer Lösungen einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass auch bei Rohrträgerplatten mit 19 und mehr Innenrohren eine Gleichverteilung der Strömung und damit eine gleichverteilte Anströmung der über die Anströmfläche der Rohrträgerplatte verteilt angeordneten Innenrohre sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Rohrbündel-Wärmeaustauschers sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfinderische Grundgedanke besteht darin, bei Rohrträgerplatten mit großer radialer Erstreckung das Problem der Gleichverteilung der Anströmung in diesem Bereich dadurch zu lösen, dass die an sich bekannten, erwünschten strömungsmechanischen Wirkungen des Verdrängerkörpers gegenüber seiner Umgebung zusätzlich auch von einem weiteren Bauteil, einem Leitring, generiert werden. Dabei bildet der Leitring radial innenseits mit seiner Innenkontur die erforderliche und bewährte Strömungsumgebung für den Verdrängerkörper, und er schafft mit seiner Außenkontur im Zusammenwirken mit der ihn radial außenseits umschließenden Umgebung strömungsmechanisch vergleichbare und wünschenswerte Verhältnisse, wie sie zwischen Verdrängerkörper und dessen Umgebung bestehen.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die aus dem Stand der Technik bekannte, mit dem Verdrängerkörper korrespondierende Innenkontur durch die Innenseite eines rotationssymmetrischen, hülsenförmigen Leitrings in Form einer inneren Innenkontur ausgebildet ist, dass der Leitring unmittelbar oder mittelbar mit dem Verbindungsbogen oder der Verbindungsarmatur fest verbunden ist, und dass der Leitring dabei aus einem Anström- und einem Abströmabschnitt gebildet ist, die an ihrem Verbindungsquerschnitt miteinander einen gemeinsamen, größten äußeren Außendurchmesser ausbilden. Diese Anordnung und Ausgestaltung bewirkt, dass der Leitring die Strömung zum Innenkanal des Rohrbündel-Wärmeaustauschers axialsymmetrisch teilt, nach außen umlenkt, indem auch eine radiale Strömungskomponente generiert wird, und dabei in einem zwischen dem Leitring und einer äußeren Innenkontur des Austauscherflansches oder Anschlussstutzens düsenartig verengten äußeren Ringspaltquerschnitt beschleunigt. Im Anschluss an den düsenartig verengten äußeren Ringspaltquerschnitt bildet der Leitring, in Strömungsrichtung gesehen, zusammen mit der äußeren Innenkontur einen sich erweiternden äußeren Ringspaltquerschnitt aus.
Die erfindungsgemäße Lösung findet vorrangig Anwendung auf der Anströmseite der Rohrträgerplatte, so dass hier die in Rede stehenden Ablagerungen wirksam verhindert werden. Dabei sind der Verdrängerkörper und der Leitring entweder in einem als 180 Grad Rohrbogen ausgeführten Verbindungsbogen oder in einer eine 180 Grad Strömungsumlenkung bewirkenden Verbindungsarmatur angeordnet, wobei diese endseitig entweder jeweils in einem Austauscherflansch oder einem Anschlussstutzen enden. Der Verbindungsbogen oder die Verbindungsarmatur verbinden jeweils zwei benachbarte, im Wesentlichen parallel angeordnete, in Reihe geschaltete Rohrbündel des Rohrbündel-Wärmeaustauschers miteinander. Ein diesbezüglicher Rohrbündel-Wärmeaustauscher ist beispielsweise aus der DE 94 03 913 U1 bekannt, ein in diesem verwendeter Verbindungsbogen ist z.B. in der WO 2004/051 174 A1 oder der WO 2004/083 761 A1 offenbart und eine diesbezügliche Verbindungsarmatur ist in der DE 10 2005 059 463 A1 beschrieben.
Die angestrebte strömungsmechanische Wirkung des Leitrings erwächst unter anderem aus dem Ringspaltquerschnitt zwischen letzterem und der äußeren Innenkontur des Austauscherflansches oder des Anschlussstutzens. Der Leitring beeinflusst die ihn umgebende Strömung dann besonders wirksam, wenn, wie dies zwei Vorschläge vorsehen, ein erster erweiterter Durchtrittsquerschnitt innerhalb des Austauscherflansches oder ein zweiter erweiterter Durchtrittsquerschnitt innerhalb des Anschlussstutzens jeweils Teil der äußeren Innenkontur ist.
Die wünschenswerte Ablösung der Strömung wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung durch eine am Verdrängerkörper ausgeführte umlaufende innere Strömungsabrisskante herbeigeführt. Diese innere Strömungsabrisskante ist dann besonders wirksam, wenn sie, wie dies auch vorgesehen ist, in einem sich erweiternden inneren Ringspaltquerschnitt des Leitrings positioniert ist.
Die strömungsmechanische Funktion des vorgeschlagenen Verdrängerkörpers kommt besonders vorteilhaft zum Tragen, wenn, wie dies eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vorsieht, die innere Strömungsabrisskante an der engsten Stelle (minimaler innerer Rinspaltquerschnitt) des inneren Ringspaltquerschnittes positioniert ist.
Eine weitere diesbezügliche Ausführungsform sieht vor, die innere Strömungsabrisskante, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der engsten Stelle (minimaler innerer Rinspaltquerschnitt) des inneren Ringspaltquerschnittes zu positionieren.
Die Anforderungen, die an den Verdrängerkörper gestellt werden, bestehen nicht nur darin, dass er eine besonders wirksame Einflussnahme auf die von ihm beeinflussbare Strömung im Bereich der Rohrträgerplatte ausübt, sondern er ist auch dahingehend auszugestalten, dass er möglichst geringe Druckverluste bewirkt und nicht selbst zu einem Problem für Ablagerungen wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht diesbezüglich vor, dass die wenigstens zwei Abschnitte des Verdrängerkörpers axialsymmetrisch ausgeführt sind und am Verbindungsquerschnitt miteinander, dem gemeinsamen, größten inneren Außendurchmesser, die innere Strömungsabrisskante ausbilden.
Es ist in diesem Zusammenhang strömungsmechanisch von Vorteil, wenn die zwei Abschnitte, der angeströmte und der abgeströmte Abschnitt, jeweils durch eine konkave Außenkontur berandet sind. Die Befestigung des Verdrängerkörpers an dem Verbindungsbogen oder der Verbindungsarmatur wird mechanisch und strömungsmechanisch begünstigt, wenn der angeströmte Abschnitt des Verdrängerkörpers mit einem sich in Richtung seiner Symmetrieachse erstreckenden Schaftteil versehen ist, an dem die Befestigungstraverse(n) angreift (angreifen).
Der Strömungswiderstand des Verdrängerkörpers wird klein gehalten, wenn die dem angeströmten Abschnitt zugeordnete erste konkave Außenkontur an der Anströmseite durch eine erste konvexe Außenkontur abgerundet ist.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die konkaven Außenkonturen durch eine zweite konvexe Außenkontur miteinander abgerundet sind. Dieser stetige Übergang zwischen den beiden konkaven Außenkonturen wirkt einer Produktansatzbildung in diesem Bereich entgegen, ohne dass durch diese Abrundung die wünschenswerte Ausbildung der in diesem Bereich vorzusehenden inneren Strömungsabrisskante verwirkt wird.
Um einer Produktansatzbildung auch im Abströmbereich des Verdrängerkörpers entgegen zu wirken, wird weiterhin vorgeschlagen, dass die dem abgeströmten Abschnitte zugeordnete zweite konkave Außenkontur an der Abströmseite durch eine dritte konvexe Außenkontur abgerundet ist.
Die wünschenswerte Ablösung der Strömung am Leitring wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung durch eine an diesem ausgeführte umlaufende äußere Strömungsabrisskante herbeigeführt. Letztere ist dann besonders wirksam, wenn sie, wie dies auch vorgesehen ist, im sich erweiternden äußeren Ringspaltquerschnitt des Austauscherflansches oder des Anschlussstutzens positioniert ist.
Die strömungsmechanische Funktion des vorgeschlagenen Leitrings kommt besonders vorteilhaft zum Trägen, wenn, wie dies eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vorsieht, die äußere Strömungsabrisskante an der engsten Stelle (minimaler äußerer Rinspaltquerschnitt des äußeren Ringspaltquerschnittes positioniert ist.
Eine weitere diesbezügliche Ausführungsform sieht vor, die äußere Strömungsabrisskante, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der engsten Stelle (minimaler äußerer Rinspaltquerschnitt) des äußeren Ringspaltquerschnittes zu positionieren.
Die Anforderungen, die an den Leitring gestellt werden, bestehen nicht nur darin, dass er eine besonders wirksame Einflussnahme auf die von ihm beeinflussbare Strömung im Bereich der Rohrträgerplatte ausübt, sondern er ist auch dahingehend auszugestalten, dass er möglichst geringe Druckverluste bewirkt und nicht selbst zu einem Problem für Ablagerungen wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht diesbezüglich vor, dass der Anström- und der Abströmabschnitt des Leitrings axialsymmetrisch ausgeführt sind und am Verbindungsquerschnitt miteinander, dem gemeinsamen, größten äußeren Außendurchmesser, die äußere Strömungsabrisskante ausbilden.
Der Strömungswiderstand des Leitrings wird klein gehalten, wenn das freie Ende seines Anströmabschnittes konvex abgerundet ausgebildet ist. Eine diesbezügliche Abrundung wirkt auch einer Produktansatzbildung im Anströmbereich des Leitrings entgegen. Einer Produktansatzbildung im Abströmbereich des Leitrings wird entgegengewirkt, wenn das freie Ende des Abströmabschnitts des Leitrings konvex abgerundet ausgebildet ist.
Die unverrückbare Befestigung des Verdrängerkörpers und des Leitrings gestaltet sich sehr einfach, wenn diese über wenigstens eine an beiden zugleich angreifende stabförmige Befestigungstraverse mit dem Verbindungsbogen oder der Verbindungsarmatur verbunden sind. Hinreichende Stabilität der Befestigung und eine symmetrische Beeinflussung der Strömung durch die Befestigung werden sichergestellt, wenn drei gleichmäßig über den Umfang des Verdrängerkörpers und damit auch des Leitrings verteilt angeordnete Befestigungstraversen vorgesehen sind.
Eine geringstmögliche Beeinflussung der Strömung durch die Befestigungstraverse(n) ergibt sich im Anströmbereich des Leitrings, wenn diese am freien Ende des Anströmabschnitts des Leitrings angreift (angreifen). Eine geringstmögliche Beeinflussung der Strömung durch die Befestigungstraverse(n) ergibt sich im Anströmbereich des Verdrängerkörpers, wenn diese am angeströmten Abschnitt des Verdrängerkörpers angreift (angreifen). Ein geringer Strömungswiderstand der Befestigung wird erreicht und einer Produktansatzbildung durch die Befestigung wird entgegengewirkt, wenn der angeströmte Abschnitt des Verdrängerkörpers mit einem sich in Richtung seiner Symmetrieachse erstreckenden Schaftteil versehen ist, an dem die Befestigungstraverse(n) angreift (angreifen).
Zur Erhöhung der Stabilität der Befestigung ist der Verbindungsbogen oder die Verbindungsarmatur im Befestigungsbereich der Befestigungstraverse(n) mit einer verstärkten Wandstärke in Form eines umlaufenden Verstärkungsringes ausgebildet.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine eingehendere Darstellung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Während die Erfindung in den verschiedensten Ausführungsformen realisiert ist, wird in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen Rohrbündel-Wärmeaustauschers dargestellt und nachfolgend nach Aufbau und Funktion beschrieben.
Ausgehend vom Stand der Technik zeigt

Figur 1: einen Mittelschnitt durch ein sog. Rohrbündel als modularer Teil eines ggf. aus einer Vielzahl solcher Rohrbündel bestehenden Rohrbündel-Wärmeaustauschers, wobei auf jeder Seite ein kreisförmiger Verbindungsbogen oder eine Verbindungsarmatur mit 180 Grad Umlenkung gemäß DE 10 2005 059 463 A1 angeordnet ist, auf den/die die erfindungsgemäßen Merkmale Anwendung finden.

Ein Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Rohrbündel-Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung ist in den weiteren Figuren der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen

Figur 2: in perspektivischer Darstellung einen Mittelschnitt durch einen Verbindungsbogen, wobei in diesem ein von einem Leitring umschlossener Verdrängerkörper auf der Anströmseite einer nicht dargestellten Rohrträgerplatte angeordnet ist und der Blick auf die Frontseite der Austauscherflansche und somit auf die Abströmseite des Verdrängerkörpers und des Leitrings gerichtet ist;
Figur 3: in perspektivischer Darstellung den Mittelschnitt durch den Verbindungsbogen gemäß Figur 2 , wobei der Blick nunmehr auf die Anströmseite des Verdrängerkörpers und des Leitrings gerichtet ist;
Figur 4: den Mittelschnitt durch den Verbindungsbogen gemäß den Figuren 2 und 3 und
Figur 4a: einen Mittelschnitt durch den vereinzelten, aus Figur 4 herausgelösten Verdrängerkörper.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Ein in der Regel aus einer Vielzahl von Rohrbündeln 100.1 bis 100.n zusammengesetzter Rohrbündel-Wärmeaustauscher 100 nach dem Stand der Technik, wobei mit 100.i ein beliebiges Rohrbündel bezeichnet wird ( Figur 1 ; siehe auch DE 94 03 913 U1 ), besteht in seinem mittleren Teil aus einem einen Außenkanal 200* begrenzenden Außenmantel 200 mit einem, bezogen auf die Darstellungslage, linksseitig angeordneten festlagerseitigen Außenmantelflansch 200a und einem rechtsseitig angeordneten loslagerseitigen Außenmantelflansch 200b. An dem letzteren schließt sich ein von einem ersten Gehäuse 400.1 begrenzter erster Querkanal 400a* mit einem ersten Anschlussstutzen 400a und an den festlagerseitigen Außenmantelflansch 200a schließt sich ein von einem zweiten Gehäuse 400.2 begrenzter zweiter Querkanal 400b* mit einem zweiten Anschlussstutzen 400b an. Eine Anzahl von sich achsparallel zum Außenmantel 200 durch den Außenkanal 200* erstreckenden, gemeinsam einen Innenkanal 300* bildenden Innenrohre 300, beginnend mit vier und danach auch bis neunzehn ansteigend und, mit Blick auf die vorliegende Erfindung, auch mehr an der Zahl, sind endseitig jeweils in einer festlagerseitigen Rohrträgerplatte 700 bzw. einer loslagerseitigen Rohrträgerplatte 800 (beide auch als Rohrspiegelplatte bezeichnet) abgestützt und an ihrem Rohraußendurchmesser in dieser verschweißt, wobei diese Gesamtanordnung über eine nicht näher bezeichnete Öffnung am zweiten Gehäuse 400.2 in den Außenmantel 200 eingeführt und über einen festlagerseitigen Austauscherflansch 500 mit dem zweiten Gehäuse 400.2 unter Zwischenschaltung von jeweils einer Flachdichtung 900 zusammengespannt ist (Festlager 500, 700, 400.2).
Die beiden Gehäuse 400.1, 400.2 sind gegenüber dem jeweils benachbarten Außenmantelflansch 200b, 200a ebenfalls mit einer Flachdichtung 900 abgedichtet, wobei das rechtsseitig angeordnete erste Gehäuse 400.1 in Verbindung mit dem Außenmantel 200 über einen loslagerseitigen Austauscherflansch 600 unter Zwischenschaltung eines O-Ringes 910 gegen das linksseitig angeordnete Festlager 500, 700, 400.2 gepresst wird. Die loslagerseitige Rohrträgerplatte 800 greift durch eine nicht näher bezeichnete Bohrung im loslagerseitigen Austauscherflansch 600 hindurch und findet gegenüber letzterem ihre Abdichtung mittels des dynamisch beanspruchten O-Ringes 910, der darüber hinaus das erste Gehäuse 400.1 statisch gegen den loslagerseitigen Austauscherflansch 600 abdichtet. Letzterer und die loslagerseitige Rohrträgerplatte 800 bilden ein sog. Loslager 600, 800, welches die Längenänderungen der in der loslagerseitigen Rohrträgerplatte 800 eingeschweißten Innenrohre 300 infolge Temperaturänderung in beiden axialen Richtungen zulässt.
Abhängig von der Anordnung des jeweiligen Rohrbündels 100.1 bis 100.n im Rohrbündel-Wärmeaustauscher 100 und seiner jeweiligen Beschaltung können die Innenrohre 300, bezogen auf die Darstellungslage, entweder von links nach rechts oder umgekehrt von einem Produkt P durchströmt werden, wobei die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Innenrohr 300 und damit im Innenkanal 200* mit v gekennzeichnet ist. Die querschnittsmäßige Auslegung erfolgt in der Regel derart, dass diese mittlere Strömungsgeschwindigkeit v auch in einem Verbindungsbogen 1000 oder einer Verbindungsarmatur 1100 vorliegt, der oder die, bezogen auf das in Frage kommende Rohrbündel 100.i, einerseits mit dem festlagerseitigen Austauscherflansch 500 und andererseits mittelbar mit einem mit der loslagerseitigen Rohrträgerplatte 800 fest verbundenen loslagerseitigen Anschlussstutzen 800d verbunden ist. Mit den beiden in der Zeichnung nur jeweils zur Hälfte dargestellten Verbindungsbogen 1000 (sog. 180 Grad-Rohrbogen) wird das in Rede stehende Rohrbündel 100.i mit dem jeweils benachbarten Rohrbündel 100.i-1 bzw. 100.i+1 in Reihe geschaltet. Daher bildet einmal der festlagerseitige Austauscherflansch 500 einen Eintritt E für das Produkt P und der loslagerseitige Anschlussstutzen 800d beherbergt einen dazugehörenden Austritt A; beim jeweils benachbarten Rohrbündel 100.i-1 bzw. 100.i+1 kehren sich diese Ein- und Austrittsverhältnisse jeweils entsprechend um. Ein von dem Verbindungsbogen 1000 oder der Verbindungsarmatur 1100 überbrückter mittlerer Abstand der Rohrträgerplatten 700, 800 ist mit b gekennzeichnet (s. Figur 4 ).
Der festlagerseitige Austauscherflansch 500 weist eine erste Anschlussöffnung 500a auf, die einem Nenndurchmesser DN und damit einem Nenndurchtrittsquerschnitt A₀ des dort angeschlossenen Verbindungsbogens 1000 oder der Verbindungsarmatur 1100 entspricht, wobei die Anschlussöffnung 500a in der Regel so bemessen ist, dass dort die der mittleren Strömungsgeschwindigkeit v im Innenrohr 300 bzw. Innenkanal 300* entsprechende Strömungsgeschwindigkeit vorliegt. In gleicher Weise ist auch eine zweite Anschlussöffnung 800a in dem loslagerseitigen Anschlussstutzen 800d bemessen, wobei sich die jeweilige Anschlussöffnung 500a bzw. 800a auf einen jeweils erweiterten Durchtrittsquerschnitt 500c bzw. 800c im Bereich zur benachbarten Rohrträgerplatte 700 bzw. 800 durch einen konischen Übergang 500b bzw. 800b erweitert. Der erweiterte Durchtrittsquerschnitt 500c bzw. 800c ist dabei im Wesentlichen zylindrisch mit einem Durchmesser D₁ (größter Durchmesser des ersten erweiterten Durchtrittsquerschnitts 500c) ausgeführt, wobei letzterer in der Regel ein bis zwei Nennweiten größer als der Nenndurchmesser DN des Verbindungsbogens 1000 oder der Verbindungsarmatur 1100 (Nenndurchtrittsquerschnitt A_o des Verbindungsbogens oder der Verbindungsarmatur) und demnach entsprechend größer als der Gesamtdurchtrittsquerschnitt nA_i aller in den festlagerseitigen Austauscherflansch 500 eintretenden Innenrohre 300 der Anzahl n mit einem jeweiligen Rohrinnendurchmesser D_i und einem Durchtrittsquerschnitt A_i dimensioniert ist. Der erweiterte Durchtrittsquerschnitt 500c bzw. 800c bildet zusammen mit dem ersten konischen Übergang 500b bzw. 800b eine Innenkontur K_i im festlagerseitigen Austauscherflansch 500 bzw. im loslagerseitigen Anschlussstutzen 800d aus.
In Abhängigkeit von der Richtung der Strömungsgeschwindigkeit v im Innenrohr 300 bzw. Innenkanal 300* strömt das zu behandelnde Produkt P entweder über die erste Anschlussöffnung 500a oder die zweite Anschlussöffnung 800a dem Rohrbündel 100.1 bis 100.n zu, so dass entweder die festlagerseitige Rohrträgerplatte 700 oder die loslagerseitige Rohrträgerplatte 800 angeströmt wird. Da in jedem Falle ein Wärmeaustausch zwischen Produkt P in den Innenrohren 300 bzw. den Innenkanälen 300* und einem Wärmeträgermedium M im Außenmantel 200 bzw. in den Außenkanälen 200* im Gegenstrom zu erfolgen hat, strömt dieses Wärmeträgermedium M entweder dem ersten Anschlussstutzen 400a oder aber dem zweiten Anschlussstutzen 400b mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Außenmantel c zu.
Ein an sich bekannter Verdrängerkörper 10 ( Figur 4a ; z.B. Stand der Technik gemäß DE 10 2005 059 463 A1 ) ist insgesamt rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse, einer Symmetrieachse S, ausgebildet und besteht aus einem vorzugsweise zylindrischen Schaftteil 10i, der einen Schaftdurchmesser d₃ aufweist, und einem sich daran unmittelbar anschließenden angeströmten Abschnitt 10a, wobei der Übergang zwischen beiden stetig verläuft. Der angeströmte Abschnitt 10a ist mit einem schaftfernen, abgeströmten Abschnitt 10b verbunden, und beide Abschnitte 10a, 10b bilden an ihrem Verbindungsquerschnitt miteinander einen gemeinsamen, größten inneren Außendurchmesser d_max aus, der gleichzeitig auch eine umlaufende innere Strömungsabrisskante 10c sein kann.
Der Verdrängerkörper 10 ist derart in dem Austauscherflansch 500 oder dem Anschlussstutzen 800d des Verbindungsbogens 1000 bzw. der Verbindungsarmatur 1100 angeordnet ( Figuren 2 bis 4 ), dass seine Symmetrieachse S konzentrisch zur Längsachse des Rohrbündels 100.i und damit konzentrisch zur Rohrträgerplatte 700, 800 ((s. hierzu auch Figur 1) verläuft. Der Schaftteil 10i ist mit dem Verbindungsbogen 1000 oder der Verbindungsarmatur 1100 fest verbunden. Somit realisiert die vorbeschriebene, an sich bekannte Anordnung, soweit es sich allein um den Verdrängerkörper 10 handelt, einen auf der Anströmseite der Rohrträgerplatte 700, 800 positionierten Verdrängerkörper 10.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin ( Figuren 2 bis 4 , 4a ), dass der an sich bekannte und vorstehend in seinen Grundzügen beschriebene Verdrängerkörper 10 in einem rotationssymmetrischen, hülsenförmigen Leitring 11 derart angeordnet ist, dass die Symmetrieachse S des Verdrängerkörpers 10 und jene des Leitrings 11 deckungsgleich sind. Letzterer ist wenigstens aus einem Anström-11 a und einem Abströmabschnitt 11 b gebildet, die axialsymmetrisch ausgeführt sind und die an ihrem Verbindungsquerschnitt miteinander einen gemeinsamen, größten äußeren Außendurchmesser D_max ausbilden ( Figur 3 ), der gleichzeitig auch eine umlaufende äußere Strömungsabrisskante 11 c sein kann. Das jeweilige freie Ende des Anström- 11 a und des Abströmabschnitts 11 b sind vorzugsweise konvex abgerundet ausgebildet.
Der Leitring 11 ist unmittelbar oder mittelbar mit dem Verbindungsbogen 1000 oder der Verbindungsarmatur 1100 fest verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Verdrängerkörper 10 und der diesen konzentrisch umschließende Leitring 11 über drei gleichmäßig über den Umfang des Verdrängerkörpers 10 und damit auch des Leitrings 11 verteilt angeordnete, stabförmige Befestigungstraversen 12 mit dem Verbindungsbogen 1000 fest verbunden ( Figur 3 ), wobei die Befestigungstraversen 12 am freien Ende des Anströmabschnitts 11a und zugleich unmittelbar oder mittelbar am angeströmten Abschnitt 10a, und hier bevorzugt an dem sich in Richtung der Symmetrieachse S erstreckenden Schaftteil 10i, angreifen ( Figur 4a ). Der Verbindungsbogen 1000 oder die Verbindungsarmatur 1100 ist im Befestigungsbereich der Befestigungstraversen 12 mit einer verstärkten Wandstärke in Formeines umlaufenden Verstärkungsringes 13 ausgebildet ( Figuren 2 bis 4 ).
Die wenigstens zwei Abschnitte 10a, 10b des Verdrängerkörpers 10 sind jeweils durch eine konkave Außenkontur 10g, 10h berandet ( Figur 4a ), wobei die dem angeströmten Abschnitt 10a zugeordnete erste konkave Außenkontur 10g an der Anströmseite durch eine erste konvexe Außenkontur 10d abgerundet ist. Die konkaven Außenkonturen 10g, 10h sind durch eine zweite konvexe Außenkontur 10e miteinander abgerundet, und die dem abgeströmten Abschnitt 10b zugeordnete zweite konkave Außenkontur 10h ist an der Abströmseite durch eine dritte konvexe Außenkontur 10f abgerundet.
Der Verdrängerkörper 10 bildet zwischen seinem Schaftteil 10i und dem sich anschließenden angeströmten Abschnitt 10a, der mit der ersten konkaven Außenkontur 10g ausgeformt ist, und dem Anströmabschnitt 11a des Leitrings 11, der einen ersten Abschnitt einer inneren Innenkontur K_i1 bildet, einen sich düsenartig verengenden inneren Ringspaltquerschnitt A_S1 aus ( Figur 4 ). Letzterer ist an seiner engsten Stelle, einem minimalen inneren Ringspaltquerschnitt A_Smin1, radial innenseits von der inneren Strömungsabrisskante 10c begrenzt. Die am abgeströmten Abschnitt 10b des Verdrängerkörpers 10 ausgeformte zweite konkave Außenkontur 10h bildet, in Strömungsrichtung gesehen, zusammen mit einem zweiten Abschnitt der inneren Innenkontur K_i1 einen sich erweiternden inneren Ringspaltquerschnitt A_SE1 aus.
Der Verdrängerkörper 10 im umschließenden, die innere Innenkontur K_i1 ausformenden Leitring 11 teilt einen über den Verbindungsbogen 1000 oder die Verbindungsarmatur 1100 mit einer ungleichverteilten Strömungsgeschwindigkeit w zum Innenkanal 300* (s. Figur 1) des Rohrbündels 100.i durch die Ringspaltquerschnitte A_S1, A_Smin1 und A_SE1 strömenden eintretenden Produktstrom P(E) axialsymmetrisch über den gesamten Umfang der Ringspaltquerschnitte auf und lenkt ihn nach außen um ( Figuren 2 , 4 ). Der in das Rohrbündel 100.i eintretende Produktstrom P(E) resultiert aus einem austretenden Produktstrom P(A), der aus dem vorgeschalteten Rohrbündel 100.i-1 über den Verbindungsbogen 1000 oder die Verbindungsarmatur 1100 abströmt. Dabei wird die Strömung in dem zwischen dem Verdrängerkörper 10 und der inneren Innenkontur K_i1 des Leitrings 11 düsenartig verengten inneren Ringspaltquerschnitt A_S1 beschleunigt und erreicht an dessen engster Stelle, dem minimalen inneren Ringspaltquerschnitt A_Smin1, eine maximale Strömungsgeschwindigkeit. Die innere Strömungsabrisskante 10c ist im Ausführungsbeispiel an der Stelle des minimalen inneren Ringspaltquerschnittes A_Smin1 positioniert.
Die Strömung wird hinter dem Verdrängerkörper 10 zum Zentrum der Rohrträgerplatte 700, 800 hin umgelenkt, wodurch eine möglichst gleichmäßige Durchströmung aller Innenrohre 300 bzw. Innenkanäle 300* in diesem zentralen Bereich erfolgt (s. hierzu auch Figur 1). Darüber hinaus erweitert sich hinter dem minimalen inneren Ringspaltquerschnitt A_Smin1 der Durchtrittsquerschnitt für die Strömung. Die derart gekrümmte und verzögerte Strömung muss zwangsläufig in diesem Bereich ablösen. Durch die innere Strömungsabrisskante 10c erfolgt die Ablösung planmäßig an dieser eindeutig definierten Stelle. Die geschilderte Strömungsbewegung hinter dem Verdrängerkörper 10 führt dort nach den strömungsmechanischen Gesetzmäßigkeiten zu einer Sekundärströmung, auf der die gewünschte Wirkung, nämlich die Verhinderung von Ablagerungen im zentralen Bereich der angeströmten Rohrträgerplatte 700, 800, zum Teil beruht.
Die Strömungsverhältnisse in den Ringspaltquerschnitten A_S1, A_Smin1 und A_SE1 sind, soweit sie sich auf eine Anordnung des Verdrängerkörpers 10 gemäß DE 10 2005 059 463 A1 beschränken, prinzipiell bekannt; sie sind dort und auch zusätzlich in Figur 4 der vorliegenden Erfindung - in letzterer wegen der Zuordnung zum genannten Stand der Technik - mit A_S1, A_Smin und A_SE bezeichnet.
Der Leitring 11 bildet zwischen seinem Anströmabschnitt 11a und einem ersten Abschnitt einer äußeren Innenkontur K_i2, der im Wesentlichen von dem ersten konischen Übergang 500b im Austauscherflansch 500 und dem vorgeordneten, die erste Anschlussöffnung 500a umschließenden Rohrteil oder von dem zweiten konischen Übergang 800b im Anschlussstutzen 800d und dem vorgeordneten, die zweite Anschlussöffnung 800a umschließenden Rohrteil gebildet ist, einen sich düsenartig verengenden äußeren Ringspaltquerschnitt A_S2 aus ( Figur 4 ). Der äußere Ringspaltquerschnitt A_S2 ist an seiner engsten Stelle, einem minimalen äußeren Ringspaltquerschnitt A_Smin2, radial innenseits von der äußeren Strömungsabrisskante 11 c begrenzt.
Der Abströmabschnitt 11 b des Leitrings 11 bildet, in Strömungsrichtung gesehen, zusammen mit einem zweiten Abschnitt der äußeren Innenkontur K_i2, der im Wesentlichen von dem ersten konischen Übergang 500b im Austauscherflansch 500 und dem nachgeordneten ersten erweiterten Durchtrittsquerschnitt 500c oder von dem zweiten konischen Übergang 800b im Anschlussstutzen 800d und dem nachgeordneten zweiten erweiterten Durchtrittsquerschnitt 800c gebildet ist, einen sich erweiternden äußeren Ringspaltquerschnitt A_SE2 aus ( Figur 4 ).
Der Leitring 11 in der umschließenden äußeren Innenkontur K_i2 teilt den über den Verbindungsbogen 1000 oder die Verbindungsarmatur 1100 mit einer ungleichverteilten Strömungsgeschwindigkeit w zum Innenkanal 300* (s. Figur 1) des Rohrbündels 100.i durch die Ringspaltquerschnitte A_S2, A_Smin2 und A_SE2 strömenden eintretenden Produktstrom P(E) axialsymmetrisch über den gesamten Umfang der Ringspaltquerschnitte auf und lenkt ihn in der Hauptsache nach außen um ( Figuren 2 , 4 ). Die Umlenkung der Strömung in den Außenbereich der Rohrträgerplatte 700, 800 ist unter Anderem erklärtes Ziel der Erfindung, insbesondere dann, wenn die Rohrträgerplatte 700, 800 neunzehn (n = 19) Innenrohre und mehr an der Zahl aufweist. Die Strömung wird in dem zwischen dem Leitring 11 und der äußeren Innenkontur K_i2 düsenartig verengten äußeren Ringspaltquerschnitt A_S2 beschleunigt und erreicht an dessen engster Stelle, dem minimalen äußeren Ringspaltquerschnitt A_Smin2, eine maximale Strömungsgeschwindigkeit. Die äußere Strömungsabrisskante 11 c ( Figur 4 ) ist im Ausführungsbeispiel an der Stelle des minimalen äußeren Ringspaltquerschnittes A_Smin2 positioniert.
Die Strömung wird hinter dem Leitring 11 auch radial nach innen umgelenkt, wodurch eine möglichst gleichmäßige Durchströmung der Innenrohre 300 bzw. Innenkanäle 300* in diesem zentralen Außenbereich erfolgt, der vom Verdrängerkörper 10 nicht mehr hinreichend beeinflusst werden kann. Darüber hinaus erweitert sich hinter dem minimalen äußeren Ringspaltquerschnitt A_Smin2 der Durchtrittsquerschnitt für die Strömung. Die derart gekrümmte und verzögerte Strömung muss zwangsläufig in diesem Bereich ablösen. Durch die äußere Strömungsabrisskante 11 c erfolgt die Ablösung planmäßig an dieser eindeutig definierten Stelle. Die geschilderte Strömungsbewegung hinter dem Leitring 11 führt dort nach den strömungsmechanischen Gesetzmäßigkeiten zu einer Sekundärströmung, auf der die gewünschte Wirkung, nämlich die Verhinderung von Ablagerungen im zentralen Außenbereich der angeströmten Rohrträgerplatte 700, 800, zum Teil beruht.
Durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken des Verdrängerkörpers 10 und des Leitrings 11 ( Figuren 2 bis 4 ) wird bei Rohrbündel-Wärmeaustauschern 100 der in Rede stehenden Art ( Figur 1 ) mit Rohrträgerplatten 700, 800, die insbesondere n = 19 und mehr Innenrohre aufweisen, in einem, in Strömungsrichtung gesehen, hinter dem Verdrängerkörper 10 und dem Leitring 11 sich ausbildenden Verteilungsquerschnitt (Strömungsgeschwindigkeit w; s. Figur 3 ) eine weitestgehende Gleichverteilung der Strömung und damit eine weitestgehend gleichverteilte Anströmung der über die Anströmfläche der Rohrträgerplatte 700, 800 verteilt angeordneten Innenrohre 300 sichergestellt.

BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN

Figur 1 (Stand der Technik - DE 94 03 913 U1 )

100: Rohrbündel-Wärmeaustauscher
100.1, 100.2, ..., 100.i, ... ..., 100.n: Rohrbündel
100.i: i-tes Rohrbündel
100.i+1: dem Rohrbündel 100.i nachgeschaltetes Rohrbündel
100.i-1: dem Rohrbündel 100.i vorgeschaltetes Rohrbündel

200: Außenmantel
200*: Außenkanal
200a: festlagerseitiger Außenmantelflansch
200b: loslagerseitiger Außenmantelflansch

300: Innenrohr
300*: Innenkanal

400.1: erstes Gehäuse
400a: erster Anschlussstutzen
400a*: erster Querkanal
400.2: zweites Gehäuse
400b: zweiter Anschlussstutzen
400b*: zweiter Querkanal

500: (festlagerseitiger) Austauscherflansch
500a: erste Anschlussöffnung
500b: erster konischer Übergang
500c: erster erweiterter Durchtrittsquerschnitt

600: loslagerseitiger Austauscherflansch
700: festlagerseitige Rohrträgerplatte (Rohrspiegelplatte)
800 loslagerseitige Rohrträgerplatte (Rohrspiegelplatte)
800a zweite Anschlussöffnung
800b zweiter konischer Übergang
800c zweiter erweiterter Durchtrittsquerschnitt
800d (loslagerseitiger) Anschlussstutzen
900 Flachdichtung
910 O-Ring
1000 Verbindungsbogen
1100 Verbindungsarmatur
b mittlerer Abstand der Rohrträgerplatten (Rohrbündel)
c Strömungsgeschwindigkeit im Außenmantel
n Anzahl der Innenrohre
v mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Innenrohr
A Austritt
A_i Durchtrittsquerschnitt des Innenrohres
nA_i Gesamtdurchtrittsquerschnitt aller parallel durchströmten Innenrohre
A_o Nenndurchtrittsquerschnitt des Verbindungsbogens
D_i Rohrinnendurchmesser (Innenrohr 300)
D₁ größter Durchmesser des ersten erweiterten Durchtrittsquerschnitts 500c im festlageseitigen Austauscherflansch 500
DN Nenndurchmesser des Verbindungsbogens (A_o = DN²π/4)
E Eintritt
K_i Innenkontur
M Wärmeträgermedium, allgemein
P Produkt (temperaturbehandelte Seite)

(Stand der Technik - DE 10 2005 059 463 A1 )

(10: Verdrängerkörper)
(10a,10b): Abschnitte
d_max: gemeinsamer, größter (innerer) Außendurchmesser (Verdrängerkörper)
d₃: Schaftdurchmesser
A_S: Ringspaltquerschnitt
A_SE: erweiternder Ringspaltquerschnitt
A_Smin: minimaler Ringspaltquerschnitt (engste Stelle des Ringspaltquerschnittes A_S)
S: Symmetrieachse

Figuren 2 bis 4, 4a

10: Verdrängerkörper
10a: angeströmter Abschnitt
10b: abgeströmter Abschnitt
10c: innere Strömungsabrisskante
10d: erste konvexe Außenkontur
10e: zweite konvexe Außenkontur
10f: dritte konvexe Außenkontur
10g: erste konkave Außenkontur
10h: zweite konkave Außenkontur
10i: Schaftteil

11: Leitring
11a: Anströmabschnitt
11b: Abströmabschnitt
11c: äußere Strömungsabrisskante

12: Befestigungstraverse
13: Verstärkungsring

w: Strömungsgeschwindigkeit im Verteilungsquerschnitt

A_S1: innerer Ringspaltquerschnitt
A_SE1: erweiternder innerer Ringspaltquerschnitt
A_Smin1: minimaler innerer Ringspaltquerschnitt (engste Stelle des inneren Ringspaltquerschnittes A_S1)
A_S2: äußerer Ringspaltquerschnitt
A_SE2: erweiternder äußerer Ringspaltquerschnitt
A_Smin2: minimaler äußerer Ringspaltquerschnitt (engste Stelle des äußeren Ringspaltquerschnittes A_S2)

D_max: gemeinsamer, größter äußerer Außendurchmesser (Leitring)

K_i1: innere Innenkontur
K_i2: äußere Innenkontur

P(A): austretender Produktstrom
P(E): eintretender Produktstrom

Claims

Rohrbündel-Wärmeaustauscher (100) mit einer Rohrträgerplatte (700, 800), einem Austauscherflansch (500), einem Verbindungsbogen (1000) oder einer Verbindungsarmatur (1100) und einer Vorrichtung zur Einflussnahme auf die Strömung im Bereich der Rohrträgerplatte (700, 800), der wenigstens einen die Strömung im Anströmbereich der Rohrträgerplatte (700, 800) beeinflussenden Verdrängerkörper (10) aufweist, wobei der Rohrbündel-Wärmeaustauscher (100) einen von einem Außenmantel (200) umgebenen Außenkanal (200*) für ein Wärmeträgermedium (M), eine Anzahl von sich achsparallel zum Außenmantel (200) durch den Außenkanal (200*) erstreckenden, gemeinsam einen Innenkanal (300*) bildenden, endseitig jeweils in der Rohrträgerplatte (700, 800) abgestützten Innenrohren (300) einen für alle Innenrohre (300) gemeinsamen, in dem Austauscherflansch (500) ausgebildeten Eintritt (E) oder Austritt (A) und einen gemeinsamen, in einem Anschlussstutzen (800d) ausgebildeten Austritt (A) bzw. Eintritt (E) für ein Produkt (P) aufweist, wobei der Verdrängerkörper (10) an dem/der sich an den Austauscherflansch (500) oder den Anschlussstutzen (800d) anschließenden Verbindungsbogen (1000)/Verbindungsarmatur (1100) unverrückbar befestigt, axialsymmetrisch und konzentrisch zur Rohrträgerplatte (700, 800) angeordnet und aus wenigstens zwei Abschnitten (10a, 10b) gebildet ist, die an ihrem Verbindungsquerschnitt miteinander einen gemeinsamen, größten inneren Außendurchmesser (d_max) ausbilden, wobei der Verdrängerkörper (10) die Strömung zum Innenkanal (300*) axialsymmetrisch teilt, nach außen umlenkt und dabei in einem düsenartig verengten Ringspaltquerschnitt (A_S) beschleunigt, wobei letzterer zwischen dem Verdrängerkörper (10) und einer mit diesem korrespondierenden Innenkontur (K_i) der den Verdrängerkörper (10) konzentrisch umschließenden Umgebung (500 oder 800d), ausgeformt in dem Austauscherflansch (500) oder dem Anschlussstutzen (800d), gebildet ist, und wobei der Verdrängerkörper (10), in Strömungsrichtung gesehen, nachfolgend zusammen mit der Innenkontur (K_i) einen sich erweiternden Ringspaltquerschnitt (A_SE) bildet,
dadurch gekennzeichnet,
• dass konzentrisch zwischen dem Verdrängerkörper (10) und dem Austauscherflansch (500) oder dem Anschlussstutzen (800d) ein rotationssymmetrischer, hülsenförmiger Leitring (11) angeordnet ist,

• der mit seiner radial innenseitigen Innenkontur eine innere Innenkontur (K_i1) ausbildet, die die Innenkontur (K_i) der den Verdrängerkörper (10) umschließenden Umgebung bildet,

• dass der Leitring (11) unmittelbar oder mittelbar mit dem Verbindungsbogen (1000) oder der Verbindungsarmatur (1100) fest verbunden ist,

• dass der Leitring (11) wenigstens aus einem Anström- (11a) und einem Abströmabschnitt (11b) gebildet ist, die an ihrem Verbindungsquerschnitt miteinander einen gemeinsamen, größten äußeren Außendurchmesser (D_max) ausbilden,

• dass der Leitring (11) die Strömung zum Innenkanal (300*) axialsymmetrisch teilt, nach außen umlenkt und dabei in einem zwischen dem Leitring (11) und einer äußeren Innenkontur (K_i2) des Austauscherflansches (500) oder Anschlussstutzens (800d) düsenartig verengten äußeren Ringspaltquerschnitt (A_S2) beschleunigt,

• und dass der Leitring (11), in Strömungsrichtung gesehen, nachfolgend zusammen mit der äußeren Innenkontur (K_i2) einen sich erweiternden äußeren Ringspaltquerschnitt (A_SE2) bildet.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Austauscherflansch (500) eine einerseits zum Verbindungsbogen (1000)/zur Verbindungsarmatur (1100) führende erste Anschlussöffnung (500a) aufweist, die sich andererseits im Austauscherflansch (500) durch einen ersten konischen Übergang (500b) auf einen dort ausgebildeten ersten erweiterten Durchtrittsquerschnitt (500c) erweitert, und
dass der erste erweiterte Durchtrittsquerschnitt (500c) innerhalb des Austauscherflansches (500) Teil der äußeren Innenkontur (K_i2) ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (800d) eine einerseits zum Verbindungsbogen (1000)/zur Verbindungsarmatur (1100) führende zweite Anschlussöffnung (800a) aufweist, die sich andererseits im Anschlussstutzen (800d) durch einen zweiten konischen Übergang (800b) auf einen dort ausgebildeten zweiten erweiterten Durchtrittsquerschnitt (800c) erweitert, und
dass der zweite erweiterte Durchtrittsquerschnitt (800c) innerhalb des Anschlussstutzens (800d) Teil der äußeren Innenkontur (K_i2) ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdrängerkörper (10) eine umlaufende innere Strömungsabrisskante (10c) besitzt.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die innere Strömungsabrisskante (10c) in einem erweiternden inneren Ringspaltquerschnitt (A_SE1) positioniert ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die innere Strömungsabrisskante (10c) an einer engsten Stelle (minimaler innerer Rinspaltquerschnitt A_Smin1) des inneren Ringspaltquerschnittes (A_S1) positioniert ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die innere Strömungsabrisskante (10c), in Strömungsrichtung gesehen, hinter einer engsten Stelle (minimaler innerer Rinspaltquerschnitt A_Smin1) des inneren Ringspaltquerschnittes (A_S1) positioniert ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens zwei Abschnitte (10a, 10b) axialsymmetrisch ausgeführt sind und am Verbindungsquerschnitt miteinander, dem gemeinsamen, größten inneren Außendurchmesser (d_max), die innere Strömungsabrisskante (10c) ausbilden.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abschnitte (10a, 10b) jeweils durch eine konkave Außenkontur (10g, 10h) berandet sind.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dem angeströmten Abschnitt (10a) zugeordnete erste konkave Außenkontur (10g) an der Anströmseite durch eine erste konvexe Außenkontur (10d) abgerundet ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die konkaven Außenkonturen (10g, 10h) durch eine zweite konvexe Außenkontur (10e) miteinander abgerundet sind.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dem abgeströmten Abschnitt (10b) zugeordnete zweite konkave Außenkontur (10h) an der Abströmseite durch eine dritte konvexe Außenkontur (10f) abgerundet ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leitring (11) eine umlaufende äußere Strömungsabrisskante (11c) besitzt.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Strömungsabrisskante (11c) im erweiternden äußeren Ringspaltquerschnitt (A_SE2) positioniert ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Strömungsabrisskante (11 c) an einer engsten Stelle (minimaler äußerer Rinspaltquerschnitt A_Smin2) des äußeren Ringspaltquerschnittes (A_S2) positioniert ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Strömungsabrisskante (11c), in Strömungsrichtung gesehen, hinter einer engsten Stelle (minimaler äußerer Ringspaltquerschnitt A_Smin2) des äußeren Ringspaltquerschnittes (A_S2) positioniert ist.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anström- (11a) und der Abströmabschnitt (11 b) axialsymmetrisch ausgeführt sind und am Verbindungsquerschnitt miteinander, dem äußeren Außendurchmesser (D_max), die äußerer Strömungsabrisskante (11 c) ausbilden.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass das jeweilige freie Ende des Anström- (11 a) und des Abströmabschnitts (11 b) konvex abgerundet ausgebildet sind.
Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdrängerkörper (10) und der Leitring (11) über wenigstens eine stabförmige Befestigungstraverse (12) mit dem Verbindungsbogen (1000) oder der Verbindungsarmatur (1100) verbunden sind.