DE1096388B

DE1096388B - Waermetauscher mit kugelschaligen Endkammern und Schraubenrohrbuendel

Info

Publication number: DE1096388B
Application number: DEST13016A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Manfred Siebker
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1957-10-03
Filing date: 1957-10-03
Publication date: 1961-01-05

Description

Wärmetauscher mit kugelschaligen Endkammern und Schraubenrohrbündel Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher mit Kugel- oder kugelkalottenförmigen Kammern und Rohrbündeln.
Kugel- oder kugelkalottenförmige Rohrkammern ermöglichen bekanntlich geringe Wandstärken und vermeiden Spannungsanhäufungen. Als, nachteilig ergibt sich jedoch, daß die Raumrichtung jedes einzelnen Rohres von denen der anderen Rohre verschieden ist, wenn man nicht Bohrungen verwenden will, die die Kugelfläche schräg durchbrechen und daher Nachteile der Fertigung und insbesondere der Spannungsverteilung mit sich bringen. Man sah bisher in der Praxis keine Möglichkeit, große Rohrbündel mit enger Teilung von einer kugelförmigen oder kugelkalottenförmigen Kammer in eine andere zu führen, ohne die einzelnen Rohre beim Einführen in die Kammerbohrungen zu verformen oder zu verbiegen. Letzteres bedeutet aber in jedem Falle eine ungünstige Verfahrensweise, die leicht ein Verecken der einzuführenden Rohrenden mit sich bringt, insbesondere wenn die Rohre schraubenförmige Gestalt haben.
Erfindungsgemäß werden die Mängel der bekannten Lösungen dadurch vermieden, daß man die schraubenförmig gewundenen und an den Enden jeweils senkrecht zur Kammerwand abgebogenen Rohre so ausrichtet, daß die Windungsachse ihrer Schraubenform durch die Mittelpunkte der Kugeloberflächen der beiderseitigen Rohrkammern verläuft, und daß die Schraubenwindungszahl für jedes Rohr Einhalb plus 1\u11 oder beliebig viele Ganze beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die beiden geraden Enden eines jeden Heizflächenrohres parallel zueinander verlaufen.
Weiterhin wird nach der Erfindung vorgesehen, daß die Länge dieser geraden Enden mindestens gleich der Summe der Wandstärken der Kammern an den Eintrittsstellen der Rohre ist. Auf diese Weise wird es möglich, die Rohre ohne bleibende Verformung in die für sie vorgesehenen Bohrungen der beiden kugelförmig gekrümmten Kammern einzuführen. Dabei wird jedes Rohr zunächst in die ihm zugedachte radiale Bohrung auf dem zugehörigen Lochkreis der einen Kammer so weit hindurchgesteckt, bis das andere Ende durch Drehung vor die raumparallele Bohrung in der zweiten Kammer gebracht werden kann.
Im weiteren Ausbau des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, die Ein- und Austrittsstellen der Rohre auf konzentrischen Kreisen anzuordnen, deren Mittelpunkte auf der Verbindungslinie der beiden Kugelmittelpunkte liegen. Die zu gleichen Kreisen gehörenden Rohre erhalten dann völlig gleiche Form.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, die Innenrohre des Rohrbündels mit einer größeren Zahl von Schraubenwindungen zu biegen als die außenliegenden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Länge bzw. der Strömungswiderstand der inneren und der äußeren Rohre angenähert gleich werden, und daß die Steifigkeit der Innenrohre kaum größer ist als die der Außenrohre.
Vor allem wird man bei erfindungsgemäßen Wärmetauschern Rohre von der Spiralwindungszahl 11/z und 1/z benutzen, von denen die letzteren ohne jede Schwierigkeit von außen dem Bündel hinzugefügt werden können, ohne daß vorher ein Ineinanderstecken der Rohrgruppen notwendig ist.
In der Zeichnung ist ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung als Ausführungsbeispiel dargestellt.
Im Rohrraum 1 des Wärmetauschers sind schraubenförmige Rohre 2 zwischen Sammlern 3 und 4 mit kugelförmiger Anschlußfläche angeordnet. Die beiderseitigen Enden 5 und 5 a jedes Rohres sind auf einer Länge, die mindestens der zweifachen Wandstärke der Sammler entspricht, gerade ausgeführt und verlaufen außerdem parallel zueinander, wie auch die entsprechenden Lochachsen 6 und 6 a in den Kammern 3 und 4 parallel verlaufen.
Beim Einbau der Rohre wird jedes Rohrende 5 in das jeweilige Loch 6 so weit eingeführt und gedreht, daß das Rohrende 5 a unmittelbar vor der Bohrung 6 a in der Kammer 4 liegt. Anschließend wird das Rohrende 5 a durch Verschieben des Rohres 2 parallel zu den Lochachsen 6 und 6a in den Sammler 4 eingeführt. Der Ausbau erfolgt sinngemäß.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmetauscher mit beiderseits in einen kugelschalenförmigen Wandteil der beiden Endkammern einmündenden Rohren, deren Enden lotrecht zur Kammerwand abgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre derart schraubenförmig um die Verbindungsgerade zwischen den beiden Kugelschalenmittelpunkten als Schraubenachse gewunden sind, daß die Zahl der Schraubenwindungen für jedes Rohr Einhalb plus Null oder beliebig viele Ganze beträgt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der beiden raumparallel zueinander verlaufenden geraden Enden jedes Rohres mindestens gleich der Summe der Wandstärken der beiden Rohr-Endkammern ist.
3. Wärmetauscher nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-und Austrittsstellen der Rohre auf konzentrischen Kreisen auf den Kammern um die Verbindungslinie der beiden Kugelmittelpunkte liegen.
4. Wärmetauscher nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre des Rohrbündels mehr Schraubenwindungen aufweisen als die außenliegenden.
5. Wärmetauscher nach einem der Voransprüche; dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden an der Innenfläche der Kammern mit diesen verschweißt sind.
6. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Heizflächenrohre zunächst in eine Bohrung des ihm zugehörigen Lochkreises einer Kammer so weit hineingesteckt wird, bis es möglich ist, das andere Ende ohne Verformen des Schraubenrohres, also durch reine Drehung, vor die zugehörige Bohrung gleicher Raumrichtung auf der anderen Kammer zu bringen, durch teilweises Herausziehen des Rohres aus der ersten Kammer wird dieses dann in die entsprechende Bohrung der zweiten Kammer eingeführt.