DE2045353A1

DE2045353A1 - Rohrbündel Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2045353A1
Application number: DE19702045353
Authority: DE
Inventors: Dipl Ing Dr Kloster neuburg Lippitsch Josef Dipl Ing Graz Fritz. Kurt, (Osterreich). Lurf, Günther, Dipl Ing, 7000 Stuttgart
Original assignee: Waagner Biro AG, Wien
Priority date: 1969-09-26
Filing date: 1970-09-14
Publication date: 1971-04-15
Also published as: FR2063172B1; DE2045353B2; CH522190A; FR2063172A1; GB1283282A; AT304597B; US3720259A

Description

19734/Al

Patentanwalt

Dr.-W. Hasse M ν -κ c h θ η 9■

Waagner-Biro Aktiengesellschaft, A 1051 Wien, Margaretenstraße 70

Rohrbündel-Warmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmetauscher, bei welchem das Rohrbündel aus einer Vielzahl von gleichartigen oder gruppenweise gleichartigen, nach vorzugsweise konischen, Spiralen gebogenen Rohren besteht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel jeweils nur am inneren und/oder am äußeren Ende aufgehängt ist und zwischen den einzelnen Rohren bzw· Rohrwindungen eingelegte, an sich bekannte Distanzhalter angeordnet sind, die zusammen mit den Rohren ein kraftschlüssiges Rohrbündel bilden, welches das Eigengewicht und gegebenenfalls mechanische oder wärme« und strömungstechnische Reaktionskräfte an die Aufhängevorrichtung überträgt. Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die Rohrteilungen aufeinanderfolgender Rohrschlangen nur wenig größer als der Rohraußendurchmesser, so daß enge gewundene Strömungs- _ kanale für das um das Rohrbündel strömende Medium entstehen.

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Es werden dabei vorzugsweise wellenförmig ausgebildete Distanzhalter in Blech- oder Drahtform vorgesehen· Der Distanzhalter kann aber auch aus über die Rohre geschobene Rohrstücken bestehen, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind.

Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis Ö beispielsweise und schematisch dargestellt. Darin zeigen Fig. 1 im Aufriß einen Wärmetauscher, Fig. 2 gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 1 einen Schnitt durch den Wärmetauscher, die Fig. 3 bis 5 in mehreren Schnitten bzw. in Ansicht eine Ausbildungsform von Rohrhalterungen und die Fig. 6 bis Ö weitere Ausbildungsformen von Rohrhalterungen·

In Fig. 1 ist im Aufriß ein Wärmetauscher dargestellt, bei dem die Strömungsrichtung des um die Rohre strömenden Mediums durch Pfeile gekennzeichnet ist. Im Zentrum des Wärmetauschers ist ein kegelförmiger Verdränjingskörper vorgesehen, der sich in Strömungsrichtung erweitert. Das Rohrbündel 1 ist in mehrere Rohrgruppen aufgeteilt und bildet einen ringförmigen Körper, der durch die inneren Aufhängebleche 4 und die äußeren Aufhängebleche 5 begrenzt ist. Zwischen den einzelnen Rohrgruppen sowie am Anfang und am Ende des Rohrbündels sind kegelförmige Tragbleche 9 vorgesehen.

In Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß Schnittlinie I-I dargestellt. Man erkennt, daß das Rohrbündel 1 durch vier innere und äußere Aufhängelaschen 4 und 5 zusammengehalten wird. Diese Aufhängelaschen sind mit den Tragblechen 9 verschweißt und bilden so das eigentliche Traggerüst für das Rohrbündel.

In Fig. 3 ist ⁱⁿ einem Schnitt eine Rohrgruppe des Rohrbündels 1, bestehend aus den Rohren 11-14, 21-24, 31-34» 41-441 51-54, dargestellt. Zwischen den einzelnen Rohren sind Drähte 3 vorgesehen, die wellenförmig gebogen sind und die in den inneren und äußeren Aufhängeblechen 4 und 5 eingeschweißt sind. Die Drähte 3 umschließen hiebei

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die einzelnen Rohre und bilden sogenannte Distanzhalter. Vorteilhafterweise sind in jeder Ebene mehrere Drähte nebeneinander angeordnet, so daß die Drähte 3 Distanzbänder bilden. Die äußeren und inneren Aufhängebleche 4 und 5 bilden zusammen mit den Tragblechen 9 die Trageinrichtung für das Rohrbündel.

In Fig. 4 ist die äußere Aufhängelasche 5 in An- · sieht dargestellt. Der Ansichtpfeil ist in Fig. 4 mit II bezeichnet. Man erkennt, daß die Bohrungen für die Distanzdrähte 3 für aufeinanderfolgende Reihen von Distanzdrähten zueinander versetzt sind« Diese Anordnung ermöglicht in den Berührungspunkten der benachbarten Scharen von Distanzdräh- ™ ten ein Nebeneinanderliegen derselben, wie dies etwa in Fig« 5 dargestellt ist. Die Distanzdrähte 3 sind mit den Aufhängelaschen 5 verschweißt.

In Fig. 5 ist ein Schnitt durch das Rohrbündel gemäß Fig. 3 dargestellt. Die Schnittdührung erfolgt nach der Schnittlinie III in Fig. 3 und verläuft im wesentlichen normal zur Strömungsrichtung des um die Rohre strömenden Mediums. In dem Schnitt sind vier übereinanderliegend^ Rohre 12j 33» 54» 75 dargestellt, zwischen welchen die einzelnen Distanzdrähte 3 angeordnet sind. Die erwähnten Rohre liegen zwischen den Tragblechen 9·

Die Bezeichnung der einzelnen Rohre ist in den einzelnen Figuren so gewählt, daß die Zehnerziffer der Bezugszahl die Rohrreihe angibt, während die Einerziffer die Lage des Rohres in der Rohrebene angibt. Die Zahlen 10, 20 usw. bezeichnen die aufeinanderfolgenden kegelmantelf örmigen Rohrebenen· In Fig. 6 ist ein Teil einer Rohrgruppe dargestellt, bei der die Distanzhalter 6 von Ringen gebildet werden, die auf die Rohre aufgezogen werden. Die einzelnen Distanzringe 6 werden an ihren Berührungspunkten miteinander verschweißt, so daß eine netzförmige Rohrhaiterung entsteht·

In Fig. 7 ist ein Teil einer Rohrgruppe dargestellt, bei der die Distanzhalter 7 von abgeknickten Distanz-

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blechen gebildet sind, die ein etwa wabenförmiges Gebilde darstellen» Bei dieser Konstruktion sind die äußeren Distanzbleche an den inneren Berührungsstellen miteinander verschweißt. »

In Fig. 8 ist ein Teil einer Rohrgruppe dargestellt, bei der die Distanzhalter Ö von wellenförmig gebogenen Distanzblechen gebildet sind. Bei dieser Konstruktion sind die Rohre so gebogen, daß sich im Schnitt eine gleichseitige oder gleichschenkelige Dreiecksteilung ergibt. Die Rohrteilung ist hiebei nur ein wenig größer als der Rohraußehdurchmesser, so daß enge, gewundene Strömungskanäle entstehen, die eine sehr günstige Wärmeübertragung ermöglichen. In axialer Richtung ist die Rohrteilung gleich dem Rohrdurchmesser plus einmal der Dicke der wellenförmigen Distanzbleche. Normal zur Hauptströmungsrichtung ist die Rohrteilung gleich dem Rohrdurchmesser plus zweimal der Dicke der Distanzbleche. Die Distanzbleche schmiegen sich an die einzelnen Wärmetauscherrohre, wobei sie etwa 120° an diesen anliegen. Sie sorgen für gleichmäßige Abstände unter allen Betriebsbedingungen und übertragen die Lasten. An der Berührungsstelle zweier Distanzbleche werden dieselben vorteilhaft durch Schweißung miteinander verbunden. An den Aufhängeblechen 4 und 5 sind die Distanzbleche angeschweißt.

Die erfindungsgemäße Konstruktion bietet die folgenden Vorteile:

Das Rohrbündel ist wärmeelastisch. Durch den Einfluß von Temperaturen und Wärmeänderungen entstehen nur geringe zusätzliche Spannungen in den Rohren.

Die Distanzhalter wirken als einwandfreie Schwingungsknoten mit bekannter und während der Betriebszeit gleichbleibender Dämpfung, da das Eigengewicht eines Rohrpaketes bzw. der sonstigen auf dieses wirkenden Kräfte, wie z.B. Strömungskräfte, eine vorgegebene und konstante Anpreßkraft bewirken.

Das Rohrbündel ist eng gewickelt. Es werden sehr

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große Heizflächen je Einheit des Volumens untergebracht! Dies ist besonders wichtig für Medien von hohem Druck, da das Druckgefäß klein und daher billig wirdj auch werden so hohe Wärmeübergangszahlen erzielt«

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Claims

Patentansprüche :

1·/ Rohrbündelwärmetauscher, bei welchem das Rohrbündel aus einer Vielzahl von gleichartigen oder gruppenweise gleichartigen nach, vorzugsweise konischen, Spiralen gebogenen Rohren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel (1) jeweils nur am inneren und/oder äußeren Ende aufgehängt ist, und daß zwischen den einzelnen .Rohren (11 bis 99) bzw. Rohrwindungen eingelegte, an sich bekannte Distanzhalter (3, 6, 7, 8) angeordnet sind, die zusammen mit den Rohren ein kraftschlüssiges Rohrbündel (1) bilden, welches das Eigengewicht und gegebenenfalls mechanische oder wärme- und strömungstechnische Reaktionskräfte an die Aufhängevorrichtung (5) überträgt«
2. Wärmetauscher nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Rohren (11 bis 99) oder Rohrgruppen kegelmantelförmig gebogene Tragbleche (9) angeordnet sind, so daß das um die Rohre strömende, wärmetauschend e Medium das Rohrbündel im wesentlichen in der durch diese Bleche vorgegebenen Richtung durchströmt.
3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem axialen Schnitt die Rohre (11 bis 99) in gleichseitiger oder gleichschenkeliger Dreieckteilung angeordnet sind (Fig. 3, 6, 7_t 8)
4· Wärmetauscher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteilungen aufeinanderfolgender Rohrschlangen (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) nur wenig größer sind als der Rohraußendurchmesser, so daß enge, gewundene Strömungskanäle für das um das Rohrbündel (1) strömende Medium entstehen.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter (8) als wellenförmig eingelegte Blechstreifen ausgebildet sind (Fig· 8).

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6, Wärmetauscher nach Anspruch 5ι dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteilung in axialer Richtung des Wärmetauschers gleich ist dem Rohrdurchmesser plus einmal der Dicke der wellenförmigen Bleche (8), während die Rohrteilung normal air Haupt Strömungsrichtung gleich ist dem Rohrdurchmesser plus zweimal der Dicke der Blechstreifen (Ö) (Fig. 8). ·

7· Wärmetauscher nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter aus über die Rohre (11 bis 99) geschobenen Rohrstücken (6) bestehen, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind. (Fig. 6).

. $· Wärmetauscher nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß lie Distanzhalter aus wellenförmig geknickten Blechstreifen (7) bestehen, die miteinander zu einem wabenförmigen Teil verschweißt sind (Fig. 7)·

9· Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter von Distanzdrähten (3) gebildet sind, die vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind und ein die Rohre umgebendes Distanzband bilden (Fig. 3 bis 5). ■ * . ...

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