DE1501681A1 - Horizontale Sammler - Google Patents

Description

• "Horizontale Sammlorm Die Erfindung bet--ifft einen Wärmetauscher, insbesondere für Kernkraftanlagen, mit vorzugsweise einem äußeren Druckgefäß und mit in Sammelkammern oder Sammler mündenden Wärmetausehrohren, welcher dadurch gekennzeichnet iztt daß mehre--e Sammler quer zur Wärmetauscheracheo innerhatb des Wärmetauscherdruckgefäßen, insbesondere in r,.;»ebrowen Ebez&4n übereinander, angeordnet sind.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in den Pig, 1 bi# 7 in einigen Ausführungsformen beispielsweise dargentellt. ng. 1 zeigt einen längsachnitt durch einen W4rmetauscher mit der erfindungegemäßen Anordnung der Sammler. Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines erfindungegemäßen Wärmetauaobers von der Stelle der SammleranochlUese her. In 7ig. 3 ißt ein Queraohnitt T-durch einen Wärmetauscher mit prionatiocheinInnenraum dar&*-stellt, wobei auch ein Sammler geschnitten erscheint. Figo 4 zeigt die erfindungegemäße Aufhängung der Heizflächen am den üammiern und Pig. 5 die Aufhänggng von Wärmetaunehrohren mittels Jochen über dem Sammler. in Fig. 6 ist eine Beitenannsieht der an den Sammlern aufgehängten Rohrpakete dargentellte Nig. 7 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher mit kreinzylindrischem Innenraum.
• In Pig. 1 ist mit 1 die Eintrittentelle den einen Urmetauschenden Mediums in den Wärmetauecher dargestellt und mit 2 die Austrittestelle. Diesen wärmetauschende Modium dazahatrömt zunächst einen Innenraum 3 des Druckgefäßes 3a Ve Wirretauacherep in welch= die Pakete der Wärmetauscherrahre 4 olt den Sammlern 5 untergebracht sind. Nach Durch-Arömin dioaer Pakete wird dau wärmetauschende Medium bei 6 ungelenkt und strömt iurch ainen Hing-raum 7 zurück, welcher vin dem Druckmantel 8 des WUrmetauschers und einem die Pakete der Wärmetauaebrohre 4t bzw. sämtliche Einbauten umhüllenden Mantel 9 gebildet wird.
• Mus zweite i.,M.rm(dtautzhenZe Medium strömt bei 10 in eie betreffenden Sammelkammeru 5 ein, bzw. aus diesen nach DurehtIloßen der Wärmetauaehrohrn aus. Die in Fig. 1 gezeigten Keile geben die Strömungerichtung an. Die in Klammer gezeigten Pfeile würden für die umgekehrte Strömungerichtung gelten. Die 5 durchdrings@L bel 11 den DruAmantel 8 des Wärmetauaohees und sind mit diesem durch die Überschubrohre 12 druckdiebt verbunden, Die Sammelkammern 5 sind jeweils an einer Stirnseite gegenüber dam im Sammler strömenden Medium# z.B. Wanner oder Dampf, dicht abgeschlossen und die Zufuhr den Nediums zum Sammler erfolgt durch das gegenüberliegende stirnseitige Ende 10 des Sammlers. Mit dem dicht verschlonsenen Ende 5a stützen sich die Sammelkammern 5 auf Führungen 13 gbp welche im Druckmantel 8 befestigt sind. Die Abdichtung der Sammelkammern 5 gegenüber dem inneren umhüllenden Mantel 9 erfolgt auf beiden Seiten mittels der Federbälge 14 und 15.
• Wie man sieht, braucht man bei dieser Anordnung die einzelnen Wärmetauscherrohre 4 nicht durch den Mantel des Druckgefäßes 3a zu führen, wodurch eine einfache Konstruktion gegeben ist. Die Anschlußenden der Sammelkammern 5, welche den Druckmantel 8 durchdringen, weisen alle nach derselben Seite.
• Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit der Anordnung von Sammelkammern 5 mit ihren Durchtritten 16, 17 und 18 durch den Druckmantel 8 des Wärmetauschers. Während je zwei Durchtritte 16 bzw. 17 in Ebenen winkelrecht zur Wärmetauscherlängsachne

  liegen, und zwar am be8"--- #--ymiue-briE3ch zu einer durch die

  Wärmetauscherlängaachee gelegten Ebene, und vorzugsweise innerhalb eines Druckmanteleektors von höchstens 60 0 Zentriwinkel liegen die Durchtritte 18 alle auf einer Erzeugenden den zylindrischen Wärmetauschermantels 8.
• In Fig. 3 bezeichnet wieder 8 den Druckmantel des Wärmetauschers, 9 den inneren Mantel, welcher die Einbauten umhüllt, während 6 der innere Strömungsraum des einen wärme" tauschenden Mediums und 7 der ringförmige äußere Strömungoraum desselben ist. Die Sammelkamnier 5 liegt mit den zu ihr gehörenden Wärmetauscherrohren 43,welche schematisch dargestellt sind, im inneren Strömungeraum 6. Da das Paket der Wärmetauscherrohre 43 einen rechteckigen Querschnitt hatt

  ist innerhalb den Innenmantels 99 zur Vormeidung von toten

  Strösungeräumen, noch ein die Wirmetauscherrohre 43 umhüllender

  Mantel 41 mit ebenfalls rechteckigen Querschnitt vorgesehene

  Der Mantel 41 trägt außerdem eine.Wärzeleolierung 42. Die

  Samelkamer 5 geht über einen diffunorartigen Konun 19 in ihr

  Anschlußende 20 über, welchen eine kleinere licht@ Weite be"

  sitzt als die Sammelkammer 5 innerhalb den Einmündungebe-

  reichen der Wärmetaugehrohre.43. Mitteln einer Schweißnaht

  21 ist dieses Anschlußende 20' mit den inneren Stutzen 22 den

  Überechubrohren 12 verbunden. Der äußere Stutzen 23 des Über-.

  sohubrohres 12 int'mitteln Schweißnaht 24 mit einen Stutzen

  25 druokäioht verbundeng welcher au@ dem Druaknantel 8 nach

  außen vorragt. Das Übersohubrohr 12 und der Stutzen 25 haben

  die Aufgabe# übermäßig* Wärmeapannungen an der Verbindunge-

  stelle zwischen Druckmantel 8 und Banaler 5 zu v»rhindern.

  Die länge den über das Umhüllungeprofil der Innen-

  einbauten des Wärmetauaohern - in dargestellten ?all den

  Mantels 9 hinaueragenden Anochlußteilen 20 der Sämmelkammer

  5 soll gräfer als die Unge den-8tutzene 25 sein, gene»en von

  31 bin 240

  An ihren anderen Udo trägt die ß«solk«mer 5 einen

  Pftrungsannatz

  zylindrischen oder priematischenje69 welcher sich in einer

  entsproehenden-Ilührungebücheo 27 axial veraohieblich abetützt.

  Auf diese Weine können Wärmedohnungen der 8ammellrommer 5

  gegenüber dem Druckmantel 8 aufgenommen werden. Die PUhrungs-

  büohee 27 ist durch eine Öffnung 28 von außen in den Druck-

  mantel 8 eingesohoben und vorzugsweise mit diesen verbunden.

  Die Öffnung 28 wird durch eine aufgeaohweißte Kappe 29 druck-

  didht abgeaohlonnen. Die Durchdriaaufflw»llen der Omb»l"

  kammer 5 duroh den lmu*en Mantel 9 eind Mit den IP*d*Wb&IOIR

  14*und 15 gegenüber den äußeren linamun 7 abgediehtete Diese

  Poderbälge gestatten ferner eine Wärmodehnung der Oaamelksmaer

  5 gegenüber den inneren Kantel 9. Gemäß der Irtiadung o011 zu:a

  die Distanz zwisohen den Anachlutende 21 der Oammelkammer 5

  und den Udo 30 ihren 7Uhrun4@anoatzen 26 kleiner sein ala-die

  Dietann der beiden gegenüberliegenden Wandungentellen 31 vM 32

  den Wärmetau»oherdruolm+antole 8-, Hieduroh und duroh die er*

  findungegemäße Bemensung der ßammeIkammerlänge #egenüber den

  lichtraum den Druckgefädent sowie duroh die erfindungegemäte

  Anordnung von lUrungemitteln für die frei aunkrageaden Sammel-m

  kammerenden, int folgenden Kontapverfahren a#Slioh.Diu

  kompletten Einbaueinheiten von derartigen Wärmelauaoherup-ein-

  achließlich der zugehörigen Bammelkammerng worden außerhalb

  des Wärmetauscherdruckgefäßen zusammengebaut und gemeinean in

  das Druckgefäß in Richtung dennen längeaohne eingesehoben. Die

  Verbindung der au» den Druckmantel 8 heraueführendea Auaohlug-

  enden 20 mit erfindungegemäßen Übertohubrohren 23 erfolgt 44t-

  durch, daß die kompletten-Einbauten gegenüber den Ihrgekgefäß,-

  mantel 8 in Richtung der ß«molka»erlängeaohne no weit vere

  achoben vordeng daß die Anachlußetollen 20 der Sanmelkammer:M

  aus den zugehörigen Stutzen 25 in I#rueknantel, 8 kormuragen,b.

  Sodann worden Überschubrohre 23 mii ihren inneren Stutzen 2#

  an die Si,--mm-elkamme= angeachweißt ('Sohweignäht 21)o Dann

  worden die genamten Einbauten wieder in Riohtung der Baumelt,

  kamerlängeaohnen in ihre Betriebelage zurüokyoraohoben Mdf.

  schließlich die Übersohubrohre 23 mit den Druokgo£Unantel

  die 7Uhr=Sobüoheen 27 von außen eingebracht worden und vorzugeweiee mit dein Druckmantel 8 fest verbunden werden und da= die Öffnungen 28 mit den Kappen 29 durch Bchweißung verschlossen worden. Der in Innenraum 6 liegende Teil das Sammlern 5 ist vorzugsweise durch eine Wärzeinolierung 33 geschützt# welche beispielsweise aus einen oder mehreren Bleohmänteln mit dazwiechenliegender etagniererider Ganachicht gebildet wird@ Yig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein Wärmetauecherpaket mit drei Bammelkimmern, von welchen zwei Kammern 5 oben liegen und no ausgebildet eind, wie dies in 7ig. 3 gezeigt worden ist. Die darunter liegende. Sammelkammer 34 erstreckt *ich nieht über den gesamten lichten Raum den Wärmetausoherdruckmanteln 89 no daß *ich deren frei vorragendea Ende nicht an den Druckmantel selbst abstützen kann. Zu ist daher mittels geeigneter Konsolen 35 an den beiden oberen Sammelkammern 5 abgestüteto Die Wärmetauscherrohre 36, welche in die Bammelkammern 5 und 34 einmünden# werden von Tragotangen57 getragen. Die 2ragetangen 37 sind an Jochen 38 befestigtp welche auf den 8ammelkammern bzw. 34 aufruhen oder befestigt sind.
• In 71«. 5 ist in einen Schnitt geseigtt wie die Joch@ 38 auf den Samielkimmern aufruhent und wie die an den Jochen 38. angehängten Tragetangen 37 Mitteln Tragpratzen 39 die Wärme-

  bau. den daran vorgesehenen Stutzen 25 druckdicht verbunden*

  Zur Abetützung der ß«molk«mern und der daran hängenden

  Binbauteile auf der gegenüberliegenden Seite worden nun ge-

  eignete Yührungemittel von der Außenseite in den Druokgeräg-

  mantel eingebracht und die hiefür vorgenehengnÜffnuniebew-

  falle druckdicht verschlossen. Dies erfolgt no, daß auern't

  taueaherrohre 36 tragen. Es ist ferner gezeigt» wie die Isolierung 33 der Ba»älk«mer 5 auch die Joche 38 mit ge- eigneten Rauben 40 ungreift.
• Pig. 6 zeigt noahmals die in Pig. 4 dargestellte Anordnung der Sammelkammern und Wärmetausehrohre in einer Seitenansicht. Es gelten die gleichen Bezeichnungen wie in den Fig. 4 und 5.
• Pig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Druckmanterl 8 eines Wärmetauschere, welcher einen tylindrischen Einbau mit einem Mantel 9 und einer inneren Wärzeieolierung 45 aufweist. Der Druckmantel 8 ist mit einer äußeren Iäolierschicht 44 überzogen. In inneren Strömungeraum 6 befinden sich die Wärmetauschrohre 43 und ein runder zentraler Verdrängungekörper 46. Verdrängungskörper 46 und Wärmetauneherrohre 43 sind an der Sammelkammer 5 befeatigty in ähnlicher Weine wie in den Pig. 4, 5, 6 gezeigt. Durch diese runde Ausführung den inneren Strömungeraumes 6 ist ei möglichy die Wärmetauschrohre 43 nach einer Schraubenlinie zu biegen und z.B. mehrgängige Sehraubenrohre anzuordnen. Damit kann der vorhandene Raum besser ausgenutzt werden. Eine andere Ausbildungeform der Rohrwicklung wäre die Wicklung nach einer Spiralep inebesondere nach einer Igvolvonte. Die Wärmetauaohrohre 43 werden über ein Verbindungestück 50, das aus einem oder mehreren Rohrbogen und geraden Rohrstücken besteht, in die Sammelkammer 5 eingeleitet. Die Sammelkammer 5, ist, wie in Fig. 3 dargeatelltg mit dem äußeren Druckmantel voraohweißt. Die gleitende Verbindung am Ende 30 der Sammelkammer 5 ist

  durch ein 47p welchen in eine

  entsproehende,Auenehavag 48 den luden 30 der ßa»olkumer 5

  eingreift, bewirkt. In gelten dieselben wie

  für Pig. 3 beschrieben* Die Snamelkammer 5 Ist mit einer

  wärmeelantischen Isolierung 49 verseheng die @ich somit unab-_

  hängig von der LängeMbhung der Sa»olka»er 5 und der Dehnung

  des Manteln 9 in sich dehnen kann.

  Die Irtindung ist auf die beschriebenen und in den

  Pigo dargestellt** AusfUhrungen in keiner Weine beschränkt. 6o

  Ist en so»v-ab41teh@ in ein und dasselbe Wirmetauecherdruokge--

  fäß mehrere voneinander =abhängig* Wärmetauscheinheiten

  anzuordnend, Zu könnten da= selbstverständlich die Anschluß-

  stellen aller ß«molkamern der einen Wirmetauaohereinheit

  nach der-einen Riehtung aus den Druckmantel den Wärmetauechern

  geführt und.die Anochlußetellen der Bannelkammern einer zweiten

  Wärzeiauaohereinheit,nach einer anderen Beite au% den Druck-

  mantel geführt worden., Wesentlich tot hiebei etetsq da£

  sämtliche Sommelkämmern einer.Wärmetausoheriinheit in der

  gleichen VLiehtimg aus den Wärmtauscherdrutknahtel heraus&@-

  führt worden, da nur auf diese Weine der erfinAungegemäße

  Xontagevorgand durohgefthrt worden kann. Die Lage der Ane

  sohlußetellen der Sa»olkamme= einer gesohlonnenen.Wärze-

  tausehereirtheit'aut'einer Bette des Druckmanteln bietet

  außerdem noch einen großen Vorteil bei allfälligen Reparaturen

  an den Anaohlußetellen, bave falle bei Undichtwerden einzelner

  Wärmetauscherrohre diene mittels einer geeigneten Abstope#elunge-

  einrichtung außer Betrieb gesetzt worden sollen# welche nur

  durch den Samelkammeranachluß in das Innere der ß»molkammer

  ein'geführt worden kann.
• Eine weitere Ausführungeform den erfindungegemäßen Wäi#metauschere besteht darin, daß gegenüber den 7ig. 19 3 und 7 der äußere ßtrömungeraum 7 entfällt und das wärmeübertragende Medium den Wärmetauscher nur in einer Richtung durchsetzt, in dem es beispielsweise oben bei 1 ein- und am anderen Ende austritt. Es entfällt dann der Mantel 9. Die Isolierung 18 ist mit kreistörmigem Querschnitt innerhalb den Druckmanteln 8 angebracht und an diesem befestigt. Sie kann aber auch gänzlich entfallen, indem das Wärmetauscherdruckgefäß nur außen mit der Isolationaschicht 44 in üblicher Weine wärmeiaoliert ist. Die Federbälge 14 und 15 entfallen naturgemäß dann, wenn nach dem oben Gesagten die zugehörigen Mäntel entfallen.
• Ferner ist eine Auaführungsform mögliohv bei der Durchtritte der Samniler kzw. der Ännohlußenden duroh das Dz»kgefäß sowohl im zylindriaohen Druckmantel als auch an den daran anschließenden gewölbten, insbesondere halbkugelförmigehlöden angeordnet sind.

Claims (2)

1. P a t e n t a n a p r ü o h e a Wärmetauscher, insbesondere für X*r.nkraft«lagen mit vorzugsweise einem äußeren Druckgefäß und mit in Benwelkammern oder Sammelrohren mündenden Wärmetausehrohreng dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sammler quer zur Wärmetauscherachne innerhalb des Wärmetauscherdruckgefäßeng inebeaander.& in. mehreren Ebenen übereinander angeordnet sind.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammern in Ebenen winkelrecht zur längeaohne des Wärmetauscherdruckgefäßee liegen und ihre längsachnen zueinander parallel oder angenähert parallel sind. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiahnet, daß jeweils eine Stirnseite der Sammler gegenüber dem in Sammler strömenden'Medium dicht abgeschlossen ist und die Zufuhr den Modiums zum Sammler oder Abfuhr den Mediums von Oammler durch das gegenüberliegende Btirnaeitige Ende den Sammlere erfolgt# wobei die Anschlußenden durch das Druckge-fäß hindurchgetührt und in diesem dichtend befestigt sind. 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3" dadurch gekonnzeichnet# daß die Durchtritteatellen der Sammelkammern einer Wärmetauaohereinheit durch den Mantel den Druckgefäßee auf ein und;dernelben Seite liegen, vorzugeweine in Bereich einen Dmokaantelnekte» von höchsten» 60 0 Zentrivinkei. Wä#metauecher wwh Anspruch 49 dadurch gekennseichnotg daß die Durohtrittentellen mehrerer Banaler dureh den Dmokmantel auf einer Braeugenden den Druckmanteln liegen. 6,e Wärmetauscher nach Anspruch 49 dadurch gekennzeichnet, daß Sammler in einer Ebene winkelrecht zur längs-&ohne den Druckgefäßen, vorzugsweise eImmetriaoh zu-einer Ebene durch die Wärmetauscheracheeg angeordnet eind. 7. Wärmetauacher nach Anspruch 4-9 5 oder 69 daduroh gekennzeichnet, daß die Durohtritte der Sammelkammern oder itmelrohre durch da@ Druckgefäß sowohl in zylindriaohen teil de.a Druckmanteln als auch in den daran anno'Aeßenden gewölbt eng.inebesondere halbkugelförnigen Böden angeordnet eind. 8. Wärmetauscher nach Anspruch 49 dadurch gekennseiehnotg daß die dichte Verbindung der Sammelkammern mit den Mantel den Druokgetäßeo unter Zwischenschaltung einen die Wärmeleitung in der Wand vermindernden Überschubrohreshergestellt ist. g. Wärmetaunaher nach Anspruch 89 dadurch gekennzeichnet# daß die Überschubrohre unter Zwischenschaltung einen. Rohrstutzen am Mantel den Druokgefäßen befestigt sind. 10. WärmLotquacher nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß das der Anachlußaeite gegenüberliegende Ende des Sammlers mit einem zum Sammler aohnparallelen mylindrischen oder prinmatiochen Pührungsanaatz oder M rungeöffnungen vorsehen ist. 11. Wärmetauscher nach Anspruch 109 dadurch gekennzeichnet, daß der Pftrungsansatz in der Wand den Druokgefäßen abgestützt ist. 12o Wärmetauocher nach Anspruch lip daduroh pkennzeichnet, daß ilg Mantel den Druokgelägen lUhrungmittel befestigt, eindv an denen sich der Pftrungeanaatz abstützt und in welchen der Mrungeannatz bei Wärmedehnungen azial vornehlebbar ist. 13. Wärmetauaoher nach Anspruch 12v dadurch gekonnzeichnet# daß die Mtungsmittel nach Sinbringung der zugehörigen Bammelkammer von der Außenseite her in Mantel des Druckgefäßen befestigt und gegen diesen abgedichtet sind. 14. Wärmetauooher nach Anspruch 139 dadurch gekannzeichnet, daß der Mantel den Druckgefäßen mit deneingebrachten. ?Uhrungemitteln durch eine aufganchweißte Uppe--'illjgediehtet ist. 15. Wärmetauecher nach den Ansprüchen 8 bin 109 dadurch gekennzeichnet, daß-ior Abstand awinohen den freien Ende den PühruMaannatzen und der Verbindungentelle mit dem Überschubrohr (ichweiß.naht) kleiner ist# als die licht* Weite zwischen den Innenwandungen den Druakgefäßes an-der Einbaustelle der Bammelkeimere 16. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 8 bis 10-und 15,9 dadurch gekonnseichnetg dat der über das Umhüllungsprofil der Inneneinbauten den Wärmetaufichern (z.B. Wärmetauschtlächen-Pakete oder innerer Mantel) hinaiieragende Anschlußteil der Sammelkemmer mindestens gleich lang oder länger ist als die ]Gänge-den an-der Außenseite den Druckgefäßes angeordneten Stutzenn. 17, Wärmetauacher nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dai die Sammelkammer in ihrem Anachlußteil eine kleinere lichte Weite aufweist als im Ureich der Wärmetausehrohre, und daß der Übergang zwischen diesen verschiedenen lichten Weiten vorzugsweise durch einen an sich bekannten Strömungedittunor gebildet ist. 18. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetg daß Durohtrittentellen der Sammler durch etwa innerhalb des Druckmantels vorhandene Wandungen von Einbauten mittel@ Wärmedehnungen ausgleichender Elemente beispielsweise durch Pederbälge oder elastische Dichtleisten abgedichtet sind. 19. Wärmetauacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sammelkammern Jochag Konaolen oder dgl. befestigt eindg welche über entsprechende Verbindungeglieder wie Tragstangen, Querträgerp Pratzen usw. die an die Sammelkammer angeschlossenen Wärmetauscherelemente tragen. ,20. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Sammelkammern nur in einen Teil den Lichtraumes des Druckmantele hineinragen und daß sie mit ihren frei auskragenden Enden an benachbarten, sich über dem gesamten Lichtraum des Druckmanteln erstreckenden Seirnilern abgeatützt sind. 21. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammern an ihrer Außenseite mit einbr Wärmeisolierung versehen eind» welohe vorzugsweise aus ein*4& mit stagnierendem Gas gefüllten Mantel besteht. 22. Verfahien zur Herstellung den Wärmetauachernnach Anspruch 19 dadurch gekonnzei4hnet, daß die Einbauten den Wärmetauschere (Wärmetauseherflächen usw) mit den zugehörigen Sammelkammern außerhalb den Wärmetauscherdruokmanteln zusammengebaut werdeng, dann in den Druckmantel eingeführt wordeng anschließend die Einbauten soweit gegenüber dem Druckmantel verschoben werden, bis die Anachlußteile der Sammelkammern aus den zugehörigen Stutzen dee Druckmantels herausragen# daß die Überschubrohre an die Anschlußteile der Sammelkammern angeschweißt werden" daß die gesamten Einbauten gegenüber--den Druckmantel wieder soweit verschoben werdeng bis die Überschubrohre an dem Stutzen des Druckmantele anliegen und daß -schließlich die Führungsmittel zur Abatützung der aätze an den Sammelkammern von außen in den Druckmantfjl singebracht, vorzugsweise daran befestigt und diekiefür-vorgesehenen Öffnungen abgedichtet werden..