DE1501439A1 - Heat exchanger - Google Patents

Description

Patentanmeldung P 15 01 439.8
AB Svenska Maskinverken Patent application P 15 01 439.8
AB Svenska Maskinverken

Neue BeschreibungNew description WärmeaustauscherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, "bestehend aus mehreren, im wesentlichen gleichartigen, parallel zueinander in senkrechten Ebenen angeordneten, flachen Rohrbaue inhe it en ·The invention relates to a heat exchanger, "consisting of several, essentially similar, flat pipe structures arranged parallel to one another in perpendicular planes inhe it en

Bei einem bekannten Wärmeaustauscher liegen die einzelnen Wärmeaustauschrohre in einer gemeinsamen Ebene und sind mit zylindrischen oder stangenförmigen Oberfläohenvergrösserungsorganen ausgestattet. Besondere Rohrbaueinheiten mit schräg verlaufenden, unter sich parallelen Rohren fehlen.In a known heat exchanger, the individual heat exchange tubes are in a common plane and are with cylindrical or rod-shaped surface enlarging organs fitted. There are no special tubular units with sloping, parallel tubes.

Es ist ferner ein Speisewasservorwärmer bekannt, dessen Rohre im Zickzack gebogen sind und flache Rohrbaueinheiten bilden, die in parallelen, lotrechten Ebenen liegen. Die Wärmeaustausohrohre sind mit zylindrischen oder stangenförmigen Oberflächenvergrbsserungsorganen ausgestattet, die den Raum zwischen je zwei in waagerechter Richtung benachbarten, je in einer lotrechten Ebene gewundenen Rohrwindungen ausfüllen.A feed water preheater is also known, the pipes of which are bent in a zigzag and form flat pipe units, which lie in parallel, perpendicular planes. The heat exchange tubes have cylindrical or rod-shaped surface enlargements equipped that the space between each two in the horizontal direction adjacent, each in fill in pipe windings wound in a vertical plane.

Ein bekannter Dampferzeuger hat schräg verlaufende, von einemA well-known steam generator has sloping one from one

909844/0612909844/0612

Afc» UnterJarAfc »UnterJar

150U39150U39

lotrechten Verteilerrohr ausgehende Verdampferohre. Das Rohrsystem ist weder als Ganzes, noch teilweise ausbaubar.vertical distribution pipe outgoing evaporator pipes. The pipe system is neither as a whole nor partially expandable.

Ein "bekannter Wassererhitzer weist vier flache, in parallelen, lotrechten Bb enen liegende Rohreinheiten auf, die je aus zwei lotrechten Rohren bestehen, die durch eine Anzahl sohräger und unter sich paralleler Rohre verbunden sind. Die Rohreinheiten können weder einzeln, noch in ihrer Gesamtheit ausgebaut werden.A "well-known water heater has four flat, parallel, pipe units lying on vertical floors, each from consist of two vertical tubes, which are connected by a number of sohräger and tubes parallel to each other. The pipe units can neither be expanded individually nor in their entirety.

Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung ist insbesondere dafür bestimmt, an Bord von Schiffen den Wärmeinhalt der Auspuffgase grosser Dieselmotoren für die Erzeugung von Dampf nutzbar zu machen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Reinigen und Reparieren eines solchen Wärmeaustauschers durch die Ermöglichung seines vollständigen oder teilweisen Ausbaues zu erleichtern. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass bei einem Wärmeaustauscher, der aus mehreren im wesentlichen gleichartigen flachen Rohrbaueinheiten besteht, die parallel zueinander in senkrechten Ebenen angeordnet sind, jede Rohrbaueinheit ein lotrechtes Verteilerrohr, ein lotrechtes Sammelrohr und eine Anzahl von Steigrohren umfasst, die unter dem gleichen Winkel schräg aufwärts vom Verteilerrohr zum Sammelrohr führen, wobei die einen Enden der Verteilerrohre mit einem waagerechten Speiserohr und die oberen Enden der Sammelrohre mit einem oder zwei waagerechten Auslassrohren verbunden sind. Der Wärmeaustauscher kann sodann leicht entweder als Ganzes von seinen Anschlüssen getrennt und angehoben werden oder es kann jede Rohrbaueinheit für sich in seitlicher Richtung ausgebaut werden·The heat exchanger according to the invention is intended in particular for the heat content of the exhaust gases on board ships to make large diesel engines usable for the generation of steam. The invention is based on the object that Cleaning and repairing such a heat exchanger by enabling its complete or partial removal to facilitate. To solve this problem, the invention proposes that in a heat exchanger, which consists of several consists of essentially similar flat tubular units which are arranged parallel to one another in vertical planes, each pipe assembly comprises a vertical manifold, a vertical manifold and a number of risers, which lead obliquely upwards from the distributor pipe to the collecting pipe at the same angle, with one end of the distributor pipes with a horizontal feed pipe and the upper ends of the headers with one or two horizontal outlet pipes are connected. The heat exchanger can then easily either be separated from its connections as a whole and raised or each pipe unit can be removed laterally

Weitere Einzelheiten und Verteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen.Further details and distributions of the invention result from the following description of two exemplary embodiments on the basis of the drawings.

Pig. 1 ist eine Seitenansicht einer Ausbildungsform der Erfindung,Pig. 1 is a side view of an embodiment of FIG Invention,

909844/0612909844/0612

150U39150U39

Fig. 2 zeigt einen Teil des Wärmeaustauschers nach Fig. 1FIG. 2 shows part of the heat exchanger according to FIG. 1

bei Betrachtung desselben von der linken Seite, Fig. 3 ist ein Schnitt länge der Linie III-III in Fig. 1 undwhen viewing the same from the left, Fig. 3 is a section length of the line III-III in Fig. 1 and

zeigt zwei benachbarte Rohre von zwei Baueinheiten, Fig. 4 ist eine Ansicht einer weiteren Ausbildungsform dershows two adjacent tubes of two structural units, FIG. 4 is a view of a further embodiment of FIG Erfindung,Invention,

Fig. 5 zeigt den Wärmeaustauscher nach Fig. 4 im Grundriss, Fig. 6 zeigt den Wärmeaustauscher nach Fig. 4 bei BetrachtungFIG. 5 shows the heat exchanger according to FIG. 4 in plan, FIG. 6 shows the heat exchanger according to FIG. 4 when viewed desselben von der linken Seite.the same from the left.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausbildungsform umfasst Steigrohre 3ι die gegen die Waagerechte geneigt sind und Verbindungen zwischen einem senkrechten Verteilerrohr 1 und einem senkrechten Sammelrohr 2 bilden. Die Rohre 1, 2 und 3 sind im wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene angeordnet und bilden zusammen ein aufrechtstehendes Aggregat bzw. eine Baueinheit des Wärmeaustauschers, der mehrere solche aufrechtstehenden Aggregate umfasst, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Steigrohre sind mit zur Vergrösserung ihrer Oberfläche dienenden Organen versehen, d. h. sie sind z.B. gemäss Fig. mit Stiften 4 besetzt. Diese Organe bestehen aus Kupfer oder Stahl oder aus mit Stahl überzogenem Kupfer oder Aluminium. Sie sind so gebogen, dass zwei entsprechend angeordnete Rohre benachbarter Einheiten die Stifte einander zuwenden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Oberflächenvergrösserungsorgane 4 haben vorzugsweise eine kreisrunde Quereohnittsform und sind stangenförmig ausgebildet. Die Organe 4 sind so gebogen, dass der Raum zwischen benachbarten Rohren 3, die zu zwei nebeneinander liegenden Einheiten des Wärmeaustauschers gehören, von den Oberfläohenvergrösserungeorganen 4 ausgefüllt wird, die in Ebenen angeordnet sind, welche parallel zur Strömungsrichtung der Gase verlaufen; jedoch kann auch eine ziokzaokförmige Anordnung gegenüber der Strömungsriohtung der Gase vorgesehen werden.The embodiment shown in Fig. 1 and 2 comprises riser pipes 3ι which are inclined to the horizontal and connections between a vertical distributor pipe 1 and a Form a vertical manifold 2. The tubes 1, 2 and 3 are arranged essentially in the same vertical plane and together form an upright aggregate or a Unit of the heat exchanger, which comprises several such upright units, as shown in FIG. 2. The risers are provided with organs to increase their surface area, i. H. they are e.g. according to Fig. occupied with 4 pins. These organs are made of copper or steel or of copper or aluminum coated with steel. They are bent so that two appropriately arranged tubes of adjacent units face the pins towards each other, as does is shown in FIG. The organs of surface enlargement 4 preferably have a circular transverse shape and are rod-shaped. The organs 4 are bent so that the space between adjacent tubes 3 belonging to two adjacent units of the heat exchanger, is filled in by the surface enlargement organs 4, which are arranged in planes which run parallel to the direction of flow of the gases; however, a ziokzaok-shaped arrangement opposite the flow direction of the gases can also be used are provided.

Die Richtung des Gasstroms ist in Fig. 3 durch den Pfeil A angedeutet.The direction of the gas flow is indicated by the arrow A in FIG. 3.

9098^4/06129098 ^ 4/0612

150H39150H39

Die Einheiten, von denen jede ein Verteilerrohr 1, ein Sammelrohr 2 und die Steigrohre 3 umfasst, sind an ihren oberen Enden duroh ein Einlass- oder Speiserohr 31 und ein Auslass- oder Emulsionsrohr 32 miteinander verbunden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die senkreohten Verteilerrohre 1 an das Speiserohr 31 angeschlossen, während die senkrechten Sammelrohre 2 mit dem Auslaserohr 32 verbunden sind, und zwar in beiden Fällen an den oberen Enden der Rohre. Die Steigrohre 3 sind geneigt und erstrecken sich schräg nach oben von dem Verteilerrohr 1 zu dem Sammelrohr 2. An ihren unteren Enden sind die Verteilerrohre durch ein Überlaufrohr 33 miteinander verbunden; entsprechend sind die Sammelrohre 2 durch ein Überlaufrohr 34 miteinander verbunden. Um eine Reinigung zu ermöglichen, sind die Überlaufrohre 33 und 34 mit Kittelnwrsehen, die es ermöglichen, die unteren Teile auszublasen. Die Rohre 1, 2 und 3 sind mit den Rohren 31, 32, 33 und 34 verschwelest, so dass sie eine zusammenhängende Baueinheit bilden. Die Sammel- und Verteilerrohre werden von einer Trägerkonstruktion 13 getragen, wobei der gesamte Wärmeaustauscher frei aufgehängt ist, so dass er sich ungehindert auedehnen und leicht als ganzes von seinen Anschlüssen getrennt und angehoben werden kann. Die Flüssigkeit strömt duroh den Wärmeaustauscher von dem Einlassrohr 31 aus über die Verteilerrohre 1 zu den Steigrohren 3» durch welohe die Flüssigkeit nach oben strömt. Von dort aus gelangt die Flüssigkeit, bei der es sich im vorliegenden Fall um eine Emulsion aus Dampf und Wasser handeln kann, über die Sammelrohre 2 nach oben zu dem Auslassrohr 32. Die Gase etrömen in Richtung des Pfeils A senkrecht zwischen den Steigrohren hindurch.The units, each of which is a manifold 1, a The collecting pipe 2 and the riser pipes 3 are at their upper ends duroh an inlet or feed pipe 31 and a Outlet or emulsion tube 32 connected to one another. In the embodiment described here, the vertical Manifolds 1 connected to the feed pipe 31 while the vertical header pipes 2 are connected to the discharge pipe 32, in both cases at the upper ends of the Tube. The riser pipes 3 are inclined and extend obliquely upwards from the distributor pipe 1 to the collecting pipe 2. At their lower ends, the distribution pipes are connected to one another by an overflow pipe 33; accordingly are the Collecting pipes 2 connected to one another by an overflow pipe 34. In order to enable cleaning, the overflow pipes 33 and 34 are fitted with smocks that allow the lower Blow out parts. The tubes 1, 2 and 3 are carbonized with the tubes 31, 32, 33 and 34, so that they are a coherent Form unit. The collecting and distribution pipes are supported by a support structure 13, the entire The heat exchanger is freely suspended so that it can expand freely and easily as a whole from its connections can be separated and lifted. The liquid flows out through the heat exchanger from the inlet pipe 31 via the distribution pipes 1 to the riser pipes 3 »through which the liquid flows upwards. From there the Liquid, which in the present case can be an emulsion of steam and water, via the collecting pipes 2 up to the outlet pipe 32. The gases flow in the direction of arrow A perpendicularly between the risers through.

Bei der in Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausbildungsform haben die Steigrohre 3 bei sämtlichen Baueinheiten den gleichen Neigungswinkel. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann jede Einheit für sich in seitlicher Richtung aus dem Wärmeaustauscher ausgebaut werden, z. B. gemäss Fig. 4 in Richtung naoh links,In the embodiment shown in FIGS. 4 to 6, the riser pipes 3 have the same angle of inclination in all structural units. In this embodiment, each unit can be removed from the heat exchanger in a lateral direction be e.g. B. according to Fig. 4 in the direction near the left,

909844/0612909844/0612

150H39150H39

um ein Auswechseln, die Reinigung oder Instandsetzungsarbeiten zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist das Einlassrohr 31 auf der rechten Seite an der Unterkante des Wärmeaustauschers angeordnet, und jedes Verteilerrohr ist an seinem unteren Ende bei 37 durch einen Planschanschluss mit dem Einlassrohr verbunden. Die Austrittsenden der Sammelrohre 2 befinden sich an der Oberseite des Wärmeaustauschers, und zwei Auslassrohre 32 sind oberhalb der Austrittsenden und parallel zu diesen angeordnet, wobei ein Rohr 32 in Pluchtung mit den Sammelrohren 2 steht, während das andere Rohr 32 um eine kleine Strecke naoh innen versetzt ist. Jedes zweite Sammelrohr 2 ist mit dem äusseren der beiden Auslaserohre 32 verbunden, und jedes zweite andere Sammelrohr 2 ist gemäss Pig. 5 mit dem weiter innen liegenden Rohr 32 durch einen gekrümmten Rohrabschnitt 46 verbunden. Diese Verbindungsstellen sind so ausgebildet, dass die Planschverbindungen 35 gemäss Pig. 4 in der gleichen Ebene liegen, wobei gleichzeitig die Sammelrohre 2 einander benachbart sind; anderenfalls würden es die Abmessungen der Plansche im Vergleich zu dem kleineren Durchmesser der Sammelrohre unmöglich machen, die Plansche auf einer gemeinsamen Linie und nebeneinander in der gleichen waagerechten Ebene anzuordnen. Jede Baueinheit ist mit Hilfe des Sammelrohrs 2 aufgehängt.to enable replacement, cleaning or repair work. For this purpose, the inlet pipe 31 is located on the right hand side at the lower edge of the heat exchanger, and each header pipe is at its lower end at 37 connected to the inlet pipe by a splash connection. The outlet ends of the manifolds 2 are located at the top of the heat exchanger, and two outlet pipes 32 are above and parallel to the discharge ends arranged, wherein a pipe 32 is in Plungeung with the headers 2, while the other pipe 32 around a small Stretch near inside. Every second collecting tube 2 is connected to the outer of the two discharge tubes 32, and every other other manifold 2 is according to Pig. 5 with the pipe 32 located further inward is connected by a curved pipe section 46. These junctions are like that formed that the splash connections 35 according to Pig. 4 lie in the same plane, at the same time the manifolds 2 are adjacent to each other; otherwise it would be the dimensions of the pool compared to the smaller diameter the collecting pipes make impossible the splashing on a common line and side by side in the same to be arranged on a horizontal plane. Each structural unit is suspended with the aid of the manifold 2.

Die Sammelrohre 2 weisen an ihren oberen Enden Befestigungsvorrichtungen 42 auf, die an der Trägerkonstruktion 13 mit Hilfe von Schrauben 38 beweglich aufgehängt sind. An ihren unteren Enden sind die Sammelrohre 2 mit einem Träger 39 verschraubt, der von der Rahmenkonstruktion gelöst werden kann.The header pipes 2 have fastening devices at their upper ends 42, which are movably suspended on the support structure 13 with the aid of screws 38. At her At the lower ends, the header pipes 2 are screwed to a carrier 39 which can be detached from the frame structure.

Die Verteilerrohre 1 sind an ihren oberen Enden fest mit zwei Trägern 40a und 40b verbunden; der Träger 40a kann von der Rahmenkonstruktion gelöst werden.The distribution pipes 1 are fixedly connected at their upper ends to two supports 40a and 40b; the carrier 40a can of the Frame construction can be solved.

Die Flüssigkeit strömt wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel von dem Einlassrohr 31 aus in das Vertei-As in the embodiment described first, the liquid flows from the inlet pipe 31 into the distributor

9098 /»4/061?9098 / »4/061?

150H39150H39

lerrohr 1 ein und "bewegt sich in den Steigrohren 3 naoh oben, um über die Sammelrohre 2 zu den Auslassrohren 32 zu gelangen, Die Gase strömen senkrecht von unten nach oben.lerrohr 1 and "moves in the riser 3 near the top, in order to reach the outlet pipes 32 via the header pipes 2, The gases flow vertically from bottom to top.

Über die Grosse des Winkels, den die Steigrohre 3 mit der Waagerechten bilden, wurden vorstehend keine Angaben gemacht. Im Rahmen der Erfindung kann dieser Winkel nach Bedarf variiert werden, wobei es jedoch darauf ankommt, dass das Strömen der Flüssigkeit durch die Steigrohre gewährleistet ist, und zwar sowohl dann, wenn die Flüssigkeit siedet als auch dann, wenn sie sich nur auf einer erhöhten Temperatur befindet.About the size of the angle that the risers 3 with the Form horizontal, no information was given above. In the context of the invention, this angle can be varied as required but it is important that the flow of the liquid through the riser pipes is ensured, and Both when the liquid is boiling and when it is only at an elevated temperature.

Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher beansprucht wenig Raum und ist sehr widerstandsfähig gegen Spannungen und Beanspruchungen einschliesslich Schwingungen und Stössen. Daher eignet sich der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher insbesondere zur Verwendung an Bord von Schiffen, z. B. als Dampferzeuger. Im Vergleich mit bekannten Wärmeaustauschern gleicher leistung weist der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher ein geringes Gewicht auf.The heat exchanger according to the invention requires little Space and is very resistant to tension and stress, including vibrations and shocks. Therefore the heat exchanger according to the invention is particularly suitable for use on board ships, e.g. B. as a steam generator. In comparison with known heat exchangers of the same performance, the heat exchanger according to the invention a light weight.

Patentansprüche;Claims;

9098/>4/06129098 /> 4/0612

Claims (5)

150U39 - 7 Patentansprüche150U39 - 7 claims 1. Wärmeaustauscher, bestehend aus mehreren, im wesentlichen gleichartigen, parallel zueinander in senkrechten Ebenen angeordneten, flachen Rohrbaueinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rohrbaueinheit in an sich bekannter Weise aus einem lotrechten Verteilerrohr (1), einem lotrechten Sammelrohr (2) und einer Anzahl von vom Verteilerrohr (1) unter gleichem Winkel schräg aufwärts zum Sammelrohr (2) führenden Steigrohren (3) besteht,wobei die einen Enden der Verteilerrohre (1) der einzelnen Rohrbaueinheiten mit einem waagerechten Speiserohr (31) und die oberen Enden der Sammelrohre (2) der einzelnen Rohrbaueinheiten mit einem oder zwei waagerechten Auslassrohren (32) verbunden sind.1. Heat exchangers, consisting of several, essentially similar, parallel to one another in vertical planes arranged, flat pipe units, characterized in that each pipe unit in per se known Way from a vertical manifold (1), a vertical manifold (2) and a number of from the manifold (1) at the same angle obliquely upwards to the collecting pipe (2) leading riser pipes (3), the one Ends of the distribution pipes (1) of the individual pipe assemblies with a horizontal feed pipe (31) and the upper ends the header pipes (2) of the individual pipe units are connected to one or two horizontal outlet pipes (32) are. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Enden der Verteilerohre (1) lösbar mit einem waagerechten Speiserohr (31) und die oberen Enden der Sammelrohre (2) abwechselnd mit dem einen oder dem anderen von zwei waagerecht nebeneinander angeordneten Auslassrohren (32) lösbar verbunden sind (Fig. 4-6).2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the lower ends of the distributor pipes (1) are releasably with a horizontal feed pipe (31) and the upper ends of the headers (2) alternating with one or the other the other of two outlet pipes (32) arranged horizontally next to one another are releasably connected (Fig. 4-6). 3. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigrohre (3) in an sich bekannter Weise mit zylindrischen oder stangenförmigen Oberflächenvergrösserungsorganen (4) ausgestattet sind, die in gleichfalls an sich bekannter Weise den Raum zwischen den benachbarten Steigrohren (3) zweier benachbarter Rohrbaueinheiten (1, 2, 3) ausfüllen.3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the riser pipes (3) are known per se Way are equipped with cylindrical or rod-shaped surface enlarging organs (4), which are shown in likewise, in a manner known per se, the space between the adjacent riser pipes (3) of two adjacent pipe assemblies Fill in (1, 2, 3). 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvergrösserungsorgane (4) in Ebenen liegen, die parallel zur Strömungsriohtung des die Rohre des Wärmeaustauschers von aussen bestreichenden, gasförmigen Wärmeaustauschmittels verlaufen.4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the surface enlarging organs (4) in planes which lie parallel to the flow direction of the gaseous form that is brushing the tubes of the heat exchanger from the outside Heat exchange medium run. 909844/0612909844/0612 ,».„.4.9., ».". 4.9. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, dass die Oberflächenvergrösserungsorgane (4) in Ebenen liegen, die gegenüber der Strömungsriohtung des die Rohre des Wärmeaustauschers von aussen "bestreichenden, gasförmigen Wärmeaustauschmittels zickzackförmig angeordnet sind.5. Heat exchanger according to claim 3 »daduroh characterized, that the surface enlarging organs (4) lie in planes which are opposite to the flow direction of the pipes of the heat exchanger from the outside "sweeping, gaseous heat exchange means are arranged in a zigzag shape. Der PatentanwaltThe patent attorney 9098/, A/06129098 /, A / 0612