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Befestigung von auswechselbaren Rohren in Rohrplatten.
Die Erfindung betrifft eine besondere Art der Befestigung von auswechselbaren Rohren an Rohrplatten von Wärmeaustauschvorrichtungen verschiedenster Art, wie Kühlern, Vorwärmern, Kondensatoren, Reaktionsgefässen der chemischen Industrie und Dampfkesseln usw., bei denen eine Anzahl von Rohren an einem oder beiden Enden in Rohrplatten bzw. Rohrböden befestigt sind.
Bisher wurden die Rohre gewöhnlich entweder glatt eingewalzt oder mit Gewinde in die Rohrböden eingeschraubt, namentlich dann, wenn sie als Ankerrohre zur Versteifung der Rohrböden dienten. Zum Schutz der Rohre dienten besonders eingesetzte Brandringe. Auch ist es bekannt, die Rohrenden innen und aussen mit einer Schutzkappe zu umfassen und sie samt den Rohrenden nach aussen hin aufzudornen. Schliesslich ist auch üblich, die Rohre stopfbüchsenartig in den Rohrböden abzudichten, wobei Ringmuttern verwendet werden, welchen die Aufgabe zufällt, die Packung zwischen dem Rohrboden und den Rohren nachzuziehen ; die Rohre liegen hiebei gleitend in der Packung, wodurch den Ausdehnungsverhältnissen Rechnung getragen wird.'
Nach der Erfindung ist nun das Rohr am Ende kegelförmig nach innen eingezogen.
Die zur Befestigung dienende Mutter besitzt eine Ringnut, deren äussere Begrenzungsfläche der Kegelform des Rohrendes angepasst ist. Die Ringnut ist so weit, dass die Schraubenmutter in die Rohrwand über das kegelförmige Ende des Rohres niedergeschraubt werden kann, bis das Rohrende den Grund der Ringnut erreicht. Alsdann wird der die Ringnut innen begrenzende Rand der Schraubenmutter gegen das kegelförmige Ende des Rohres gewalzt, so dass es diesen hintergreift,
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele. Fig. ! und 2 zeigen ein Rohr und eine Schraubenmutter im Querschnitt vor dem Einbau in die Rohrwand. Fig. 3 stellt ein im Rohrboden fertig eingesetztes Rohr mit besonders ausgebildeter Schraubenmutter dar.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Schraubenmutter mit in ihr angeordneten Drallschaufeln in Schnitt und Aufsicht und Fig. 6 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. i und 2) ist 1 ein Rohr, dessen Ende 6 zugeschärft und kegelförmig-nach innen eingezogen ist. Die Schraubenmutter 2 besitzt eine Ringnut 4, deren äussere Begrenzungsfläche der Aussenseite des konischen Endes des Rohres entspricht und deren innerer Rand 3 so weit ist, dass die Schraubenmutter mit der Nut über den Innenrand des konischen Rohrendes geschoben werden kann. Die Mutter ist in bekannter Weise mit schwach konischem Aussengewinde 9 versehen. Sie ist mit dem Gewinde 9 so weit in einen Rohrboden l' (Fig. g) eingeschraubt, dass sie gegen das konische Ende 6 des Rohres 1 anliegt, wobei angenommen ist, dass das Rohr 1 durch'eine Öffnung des Rohrbodens l'ragt, die ein dem Gewinde 9 entsprechendes Gewinde aufweist.
Nun wird der Rand 3 der Ringnut 4 auf das konische Ende 6 niedergewalzt, also ausgeweitet, so dass er das konische Rohrende hintergreift. Auf diese Weise ist das Rohr 1 in dem Rohrboden völlig dicht und gegen Zug haltbar befestigt. Der in das Rohr eingewalzte Teil der Schraubenmutter ersetzt den bei Dampfkesseln üblichen Brandring.
Nach Fig. 3 sind in dem Innenrand der Schraubenmutter an der Stirnseite Schlitze J vorgesehen für den Eingriff der Nasen eines Steckschlüssels.
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Durch die innere Wandung der Schraubenmutter ist eine Verengung und daran anschliessend eine konische Erweiterung des Durchgangsquerschnittes in der Strömungsrichtung des Mediums gebildet, wodurch für den Durchgang des Mittels, z. B. der Heizgase, bei richtiger Gestaltung die Wirkung Lavalscher Expansionsdüsen erzielt wird. Das hat eine erhöhte Durchflussgeschwindigkeit des Mittels durch das Rohr zur Folge und damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades im Wärmeaustausch, durch die der etwaige Nachteil einer Verengung des Rohres durch den inneren Ring aufgehoben wird.
Die Anwendung der Schlitze 5 (Fig. 3) kommt bekanntlich dann in Frage, wenn die Teilung der Rohrböden, wie bei Kondensatoren, so eng ist, dass sechskantige Schraubenmuttern und Aufsteckschlüssel nicht angewendet werden können. Um Wirbelbildungen durch die Schlitze 5 für den Schlüssel zu verhindern, werden darin, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, schraubenförmig gestaltete Drallflügel 7 eingeklemmt, die eine Drehbewegung in dem die Rohre durchströmenden Mittel erzeugen, was zur Verbesserung des Wärmeaustausches beiträgt, eine Massnahme, die an und für sich nicht neu ist, hier aber die Nachteile der Schlitze beseitigt.
Durch entsprechende Bemessung der Bohrung der Schraubenmuttern hat man es in der Hand, bei Kühlern und Wasserrohrkesseln die Durchflussmenge und Geschwindigkeit des Wassers in den'verschiedenen Rohrlagen gesetzmässig nach den im Innern des Kühlers bzw. Kessels herrschenden Temperaturabstufungen zu erzielen, eine Wirkung, die man gewöhnlich durch besonders eingesetzte durchbohrte Stopfen verschiedener Weite zu erreichen bestrebt war. Bei mittels Überwurfmuttern. stopfbüchsenartig verpackten Rohren hat man zum selben Zweck im Boden der Mutter eine Bohrung vorgesehen, deren Weite den Verhältnissen angepasst ist.
Etwaigen Längsdehnungen der Rohre bei Wärmeaustauschvorrichtungen mit zwischen zwei Rohrböden angeordneten Rohren trägt man bei Anwendung vorliegender Befestigungsart dadurch Rechnung, dass die oberen Rohrbündel nach oben, die unteren nach unten durchgebbgen werden ; das Einbringen der gebogenen Rohre macht bei den weiten Bohrungen der Rohrwand für die Anbringung der Schraubenmuttern keine Schwierigkeiten.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei einseitig eingespannten Rohren Verwendung finden, beispielsweise bei Fieldrohrkesseln und Taschenkühlern für chemische Reaktionsgefässe. Eine solche Ausführung zeigt die Fig. 6, bei welcher 8 ein nur einseitig offenes Rohr ist.
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