DE2708696A1

DE2708696A1 - Mehrschichtiger rohrboden fuer waermetauscher

Info

Publication number: DE2708696A1
Application number: DE19772708696
Authority: DE
Inventors: Walter Laber
Original assignee: Deggendorfer Werft und Eisenbau GmbH
Current assignee: MAN DWE GmbH
Priority date: 1977-03-01
Filing date: 1977-03-01
Publication date: 1978-09-07
Also published as: IT1092573B; BE863479A; JPS53109251A; AT353299B; FR2382667A1; NL7801304A; GB1581003A; US4182408A; ATA54078A; IT7820119A0

Description

Stichwort· ^MRohrbodenschichten"

DEGGSNDORFER WERFT UND Deggendorx /Donau, den 24.02.1977 EISENBAU, GES.M.B.H. h

Ca/Pa DG 101

Mehrschichtiger Rohrboden für Wärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrboderffür solche Wärmetauscher, bei denen aus bestimmten Gründen, z.B. wegen der gegenseitigen Unverträglichkeit von zwei Wärmetauschmedien, ganz besonders darauf geachtet werden muss, dass diese Medien bejfetwa auftretenden Undichtigkeiten im Bereich von Verbindungsstellen nicht miteinander in Berührung kommen. Bei einer Vermischung der Medien kann nämlich etwa eine sehr heftige, explosionsartige Reaktion erfolgen, oder die entstehende Verbindung kann Anlass zu starker Korrosion geben.

Man könnte daran denken, bei Wärmetauschern zwecks sehr guter Abdichtung zwei Rohrböden in geringem achsialen Abstand anzuordnen und beide mit den Rohren an ihrem Ende bzw. an einer davor liegenden Stelle zu verschweissen. Dabei wäre allerdings eine verhältnismässig grosse Rohrteilung erforderlich, um das zuerst durchzuführende Einschweissen der Rohre in den inneren Rohrboden zu ermöglichen. Infolgedessen würden sich für die einer bestimmten Wärmeübergangsleistung entsprechende Wärmetauschfläche, d.h. Rohrzahl, vergleichsweise sehr grosse Abmessungen des ganzen Apparates ergeben.

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Ausserdem würde der Wärmeübergangswert infolge der grossen Rohrteilung geringer, was unwirtschaftlich sein und sich zusätzlich im Sinne vergrösserter Abmessungen auswirken würde.

Im übrigen würden bei einer solchen Bauart die beiden Rohrboden unterschiedliche Temperaturen annehmen, da der innere Rohrboden sich der Temperatur des die Rohre umgebenden Mediums]und der äussere Rohrboden sich der Temperatur des durch die Rohre strömenden Mediums und damit etwa der Rohrtemperatur anpassen würde. Die Folge wären ungleiche Wärmedehnungen der beiden Rohrboden und damit relative Querverschiebungen der Rohre in den beiden Rohrbodenebenen.

Demgegenüber soll mit der Erfindung die Aufgabe einer ganz sicheren Abdichtung bei Rohrböden für Wärmetauscher in anderer Weise gelöst werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass eine Rohrbodengrundplatte ein sowohl an die Aussenseite jedes Rohres in seinem Abdichtungsbereich angeschlossenes als auch nach aussen führendes Kanalsystem aufweist, und dass ferner die Rohre an ihren über die Rohrbodengrundplatte_: hinausragenden Enden mit einer besonderen Rohrbodendeckplatte verschweisst sind, die ihrerseits mit der Rohrbodengrundplatte unmittelbar fest verbunden ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann ein mehrschichtiger Rohrboden nach dem gleichen Prinzip auch

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in der Weise ausgebildet sein, dass zwischen der mit den Rohrenden verschweissten Rohrbodendeckplatte und der Rohrbodengrundplatte eine mit beiden unmittelbar verbundene zweite Rohrbodendeckplatte angeordnet ist, in deren Bereich sich eine weitere Abdichtungsstelle jedes Rohres und ein entsprechendes Kanalsystem befinden.

Zweckmässig erfolgt die unmittelbare gegenseitige Verbindung der Rohrbodengrundplatte und der mittleren Rohrbodendeckplatte und im letzteren Falle auch der beiden Rohrbodendeckplatten durch Sprengplattieren.

Ferner kann das Kanalsystem der Rohrbodengrundplatte derart ausgebildet sein, dass sie im Einwalzbereich jedes Rohres eine Ringnut sowie mehrere, mit je einer Gruppe solcher Ringnuten in Verbindung stehende, nach aussen führende Querkanäle weist. Diese Querkanäle können an einen gemeinsamen Ringkanal und über diesen an eine nach aussen führende Bohrung angeschlossen sein. Stattdessen können die Querkanäle auch mehreren Ringkanalabschnitten zugeordnet sein, die an je eine nach aussen führende Bohrung angeschlossen sind.

Schliesslich lässt sich die Rohrbodendeckplatte auch durch Auftragschweissen herstellen; in diesem Falle müssen allerdings die Querkanäle und gegebenenfalls der Ringkanal bzw. die Ringkanalabschnitte gegen die

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Mussere Stirnseite der Rohrbodengrundplatte durch Profilstäbe abgedeckt sein.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Rohrboden in Draufsicht,

Fig. 2 einen vertialen Teilschnitt nach der Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 und Fig. 4 wieder je einen Rohrboden in Draufsicht, aber mit anders ausgebildeten Kanalsystemen,

Fig. 5 und 6 horizontale Teilschnitte mit weiteren Variationen des Kanalsystems,

Fig. 7 einen vertikalen Teilschnitt durch eine noch

andere Ausführung eines solchen Rohrbodens und

Fig. 8 einen vertikalen Teilschnitt durch einen dreischichtigen Rohrboden.

Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 ist auf der Aussenseite einer den Innenraum eines Wärmetauschers begrenzenden Rohrbodengrundplatte 1 eine Rohrbodendeckplatte durch Sprengplattieren befestigt. Die Rohre J5 sind mit der Grundplatte 1 durch eine Einwalzung 4 und mit der Deckplatte 2 durch eine Schweissnaht 5 abdichtend verbunden.

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Die Grundplatte 1 weist ausserdem je eine Ringnut 6 im Bereich jeder Rohreinwalzung 4 sowie mehrere zueinander parallele, horizontal verlaufende Querkanäle 7 auf, die mit je einer Gruppe von Ringnuten 6 in Verbindung stehen und an ihren Enden in einen Ringkanal 8 einmünden (Fig. 1). Die Querkanäle 7 und' der Ringkanal 8 werden zweckmässig von der äusseren Stirnseite her in die Grundplatte 1 eingefräst, so dass sie auf dieser Seite durch die Declplatte 2 begrenzt werden.

Vom Ringkanal 8 führt eine Bohrung 9 seitlich nach aussen zu einem dort angeschweissten Rohrstutzen 10.

Bei dem Rohrboden nach Fig. 3, der ebenfalls aus einer Grundplatte 1 und einer darUberliegenden Deckplatte 2 mit in beiden gemäss Fig. 2 befestigten Rohren 3 besteht, sind die Querkanäle 7 an einem Ende an drei voneinander getrennte Ringkanalabschnitte 8a, 8b, 8c angeschlossen. Von jedem dieser Ringkanalabschnitte führt eine Bohrung 9a, 9b, 9c seitlich nach aussen zu einem dort angeschweissten Rohrstutzen 10, 10b, 10c.

Bei dem Rohrboden nach Fig. 4, der ebenfalls aus einer Grundplatte 1 und einer darUberliegenden Deckplatte 2 mit in beiden gemäss Fig. 2 befestigten Rohren 3 bestegtm subd die Querkanäle 7 teils an einem Ende, teils an beiden Enden unmittelbar an seitlich nach aussen führende Bohrungen 9d

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und dort angeschweisste Rohrstutzen 10 d angeschlossen.

Aus Fig. 5-7 sind andere Ausführungen des Querkanalsystems ersichtlich. Nach Fig. 5 sind die Rohre 3 in nicht gegeneinander versetzten Reihen angeordnet; infolgedessen habensie etwas grössere Abstände, so dass die Querkanäle J nicht unmittelbar mit den Ringnuten 6 von benachbarten Rohrreihen in Verbindung stehen können. Deshalb sind an den betreffenden Stellen noch kurze Zweigkanäle 11 angeordnet.

Nach Fig. 6 ist ein ganzes System kreuzweise verlaufender Querkanäle 7a vorhanden, die vergleichsweise schmaler sind und auch einen geringeren gegenseitigen Abstand haben. In diesem Falle ist jede Ringnut 6 im Bereich der einzelnen Rohre 2 ^an mehrere Querkanäle Ja angeschlossen. Hierbei können die gegenseitige Lage der Rohre 3 und ihre Teilung beliebig gewählt werden. Die Querkanäle Ja. münden zweckmässig in einen (nicht dargestellten) Ringkanal 8 gemäss den Fig. 1 und 2.

Nach Fig. 7 ist ein Querkanal J - das gleiche trifft für alle anderen Querkanäle zu - gegen die äussere Stirnseite der Grundplatte 1 durch einen Profilstab 12 dicht abgedeckt. Diese Massnahme ist notwendig, wenn die Deckplatte 2a, wiehier, durch Auftragsschweissen hergestellt und mit der Grundplatte fest verbunden wird.

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Nach Fig. 8 sind über der Grundplatte 1 zwei Deckplatten 2b, 2c angeordnet. Die Rohre 3 reichen durch alle drei Platten hindurch; sie sind in der Grundplatte 1 und in der mittleren Deckplatte 2b durch Einwalzungen 4 bzw. ha sowie am Ende an der oberen Deckplatte 2c durch eine Schweissnaht 5 abdichtend befestigt. In der Grundplatte 1 und in der mittleren Deckplatte 2b sind im Bereich jedes Rohres 3 Ringnuten 6 bzw. 6a angeordnet, mit denen Querkanäle 7 bzw. 7 a in Verbindung stehen, die in ihren Ebenen entsprechend den Ausführungen nach den Fig. 1-3 oder Fig. 4- über einen Ringkanal oder Ringkanalabschnitte bzw. unmittelbar nach aussen führen.

Der Vorteil eines solchen mehrschichtigen Rohrbodens gemäss der Erfindung besteht darin, dass bei etwaigen Undichtigkeiten zwischen den Rohren Z> und der Rohrbodengrundplatte 1 oder/und der Rohrbodendeckplatte 2j 2a sowohl das eine wie das andere Wärmetauschmedium über das Kanalsystem nach aussen abgeführt wird. Durch die Anordnung eines geeigneten Messgerätes in dem bzw. jedem Austrittsstutzen 10; 10a, 10b, 10c; 1Od lässt sich dann die Undichtigkeit sofort feststellen und eine Reparatur des Wärmetauschers nach Abschaltung desselben durchführen, ohne dass die beiden Wärmetauschmedien unerkannt in grösserer Menge und für längere Zeit miteinander in Berührung kommen und sich daraus die eingangs erwähnten gefährlichen Folgen ergeben.

Bei der Ausführung nach Fig. 8 ergibt sich «insofern noch eine

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besondere Wirkung, als das die Rohre 3 umgebende Wärmetauschmedium bei einer Undichtigkeit der Einwalzung 4 in der Rohrbodengrundplatte 1 über die in deren Ebene angeordneten Querkanal e 7 austritt, während das durch die Rohre 3 geführte Wärmetauschmedium bei einer Undichtigkeit an der Schweissnaht über die in der Ebene der mittleren Rohrbodendeckplatte 2b angeordneten Querkanäle 7& austritt. Durch diese getrennte Abführung und damit auch Kontrolle der beiden Wärmetausehmedien lässt sich deren gegenseitige Berührung ganz vermeiden und auch sofort erkennen, wo dieUndichtigkeit liegt.

Bei den Ausführungen nach Fig. j5 und Fig. 4 ist andererseits feststellbar, in welchem Teilbereich des Rohrbodens eine Undichtigkeit aufgetreten ist.

Das abdichtende Befestigen der Rohre 3 in der Rohrbodengrundplatte 1 und/oder gegebenenfalls in der mittleren Rohrbodendeckplatte 2b kann statt durch Einwalzung auch durch eine andere geeignete Massnahme erfolgen.

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Claims

Patentansprüche:

ί 1. !Mehrschichtiger Rohrboden für Wärmetauscher, insbesondere bei Verwendung von zwei miteinander unverträglichen Wärmetauschmedien, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rohrbodengrundplatte (l) ein sowohl an die Aussenseite jedes Rohres (3) in seinem Abdichtungsbereich (4) angeschlossenes als auch nach aussen führendes Kanalsystem aufweist, und dass ferner die Rohre an ihren über die Rohrbodengrundplatte hinausragenden Enden mit einer besonderen " Rohrbodendeckplatte (2) verschweisst sind, die ihrerseits mit der Rohrbodengrundplatte unmittelbar fest verbunden ist.
2. Rohrboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mit den Rohrenden verschweissten Rohrbodendeckplatte (2c) und der Rohrbodengrundplatte (l) eine mit beiden unmittelbar verbundene zweite Rohrbodendeckplatte (2b) angeordnet ist, in deren Bereich sich eine weitere Abdichtungsstelle (4a) jedes Rohres (3) und ein entsprechendes Kanalsystem (7a) befinden.
3. Rohrboden nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbodengrundplatte (l) mit der

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bzw. der zweiten (mittleren) Rohrbodendeckplatte (2 bzw.2b) und letztere gegebenenfalls mit der ersten (äusseren) Rohrbodendeckplatte (2c) durch Sprengplattieren fest verbunden sind.
4. Rohrboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbodengrundplatte (l) im Abdichtungsbereich jedes Rohres (?) eine Ringnut (6) sowie mehrere, mit je einer Gruppe solcher Ringnuten in Verbindung stehende, nach aussen führende Querkanäle (7) aufweist.
5. Rohrboden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7) an einen gemeinsamen Ringkanal (8) und über diesen an eine nach aussen führende Bohrung (9) angeschlossen sind.
6. Rohrboden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7) mehreren Ringkanalabschnitten (8a, 8b, 8c) zugeordnet sind, die an je eine nach aussen führende Bohrung (9a, 9b, 9c) angeschlossen sind.
7. Rohrboden nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7) und gege-

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benenfalls der .Ringkanal (8) bzw. die Ringkanalabschnitte (8a, 8b, 8c) gegen die äussere Stirnseite der Rohrbodengrundplatte (l) durch Profilstäbe (ll) abgedeckt sind und die Rohrbodendeckplatte (2a) durch Auftragschweissen hergestellt ist.
8. Rohrboden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7* 7a) in den Bereichen der Rohrbodengrundplatte (l) und der mittleren Rohrbodendeckplatte (2b) an getrennte Austrittsbohrungen und Austrittsstutzen angeschlossen sind.

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