DE2005750A1 - Hochdruckwärmeaustauscher - Google Patents

Description

FRIEDRICH UHDE GMBH
Dortmund

Aktenzeichen: 35 008
4. Februar 1970

Hochdruckwärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Hochdruckwärmetauscher mit starkwandigem Rohrboden, insbesondere für Abhitze-Dampferzeuger in Ammoniaksynthese-Anlagen.

Bei derartigen Anlagen werden Wärmetauscher erforderlich, die auf der Gasseite für« Temperaturen von z.B. 500 C und Drücke von z.B. 300 atü und auf der Dampf- oder Wasserseite für Temperaturen von z.B. 330 ⁰C und Drücke von z.B. 120 atü auszulegen sind. Rohrboden und Vorkammern sind so zu dimensionieren, daß im Betrieb bei Belastung und Entlastung keine bleibenden Verformungen auftreten, d.h. nur elastische Verformungen vorkommen. Bleibende wesentliche Verformungen führen bei erneuter Belastung durch Druck- und Temperaturdifferenz nachweislich zur Zerstörung.

Es ist bekannt, Rohrboden derart auszuführen, daß sie gleichzeitig den Flansch für den Gegenflansch der Vorkammer bilden oder Rohrboden in Flansche einzuspannen. Weiterhin ist bekannt, Rohrboden mit einem zylindrischen Teil mit Flanschausbildung der Vorkammer zu verschweißen und dann mittels des übrigen Teiles der Vorkammer ebenfalls mit Flansch eine Verbindung herzustellen. Falls Rohrboden gleichzeitig den Flansch darstellen oder mittels eines noch größeren Flansches verbunden werden, ergeben sich sehr große Vorkammern mir entsprechenden Spannungen infolge des hohen Betriebsdruckes und der vorhandenen Fläche, auf die der Betriebsdruck wirksam werden kann. Rohrboden mit angeschweißtem oder angearbeitetem zylindrischen Teil weisen im Betrieb im Übergang Rohrboden - Kammermantel hohe Spannungsspitzen auf, da der Übergang von Rohrboden zum zylindrischen Teil eine scharfe Abknickung der Spannungslinien zur Folge hat. Bekannte Konstruktionen weisen einen hohen Materialaufwand aus und sind daher sehr teuer.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochuruckuvrir.etauscher zu entwickeln, bei dem geringstmögliche Spannung«spitzen auftreten und der Materialaufwand minimal ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, äaPj die Vorkammer des Wärmeaustauschers aus dem Rohrboden mit kugelförmigen Ansatz und einer Kugelhaube besteht, deren Höhe größer als der Kugelradius ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stellt der kugelförmige Ansatz am Rohrboden eine offene Kugelzone dar und die Kugelhaube ist eine Halbkugel. Beide Kugelteile sind mittels Flanschen verbunden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Verbindung des Rohrbodens mit kugelförmigen Ansatz mit der Kugelhaube mittels einer* Schweißverbindung erzielt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß an dem Übergang von Rohrboden zum kugelförmigen Ansatz keine scharfe Abknickung der Spannungslinien auftritt und deshalb eine günstige Spannungsverteilung vorliegt, die einen sicheren Abstand zur Fließgrenze gewährleistet. Darüber hinaus stellt die Kugel die optimale Körperform dar in bezug auf SpannUngsverteiiung und Wandstärke bei einer bestimmten Belastung. Hieraus ergibt sich eine bedeutende Materialeinsparung, da bei einer vorgegebenen Druckbelastung die -Wandstärke der Vorkammer zum Minimum wird, was gleichzeitig eine Verminderung des Verarbeitungsrisikos bedeutet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 - U dargestellt und werden im folgenden näher baschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorkammer mit Rohrboden und kugelförmigen Ansatz, die mit einer Kugelhaube direkt verschweißt ist,

Fig. 2 eine Vorkammer, die aus dem Rohrboden mit kugelförmigem Ansatz und Flansch besteht und eine Haibkuge!haube, die ebenfalls mit Flansch versehen ist.

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Fig. 3 ein«; Vorkammer nil Rohrbeden und kugel f ürmigein Annatz, wobei die Kugelhaube aus zusammengeschweißten Segmenten bestellt,

Fig. ^l* die Seitenansicht der Figur 3, bei der die Segmenteinteilung zu erkennen ist.

Der kugelförmige Ansatz 1 am Rohrboden 2 kann auf verschiedene Art und Viei si? hergestellt werden. So kann er beispielsweise durch Anschmieden aus einem großen Rohling und anschließende spanabhebende Bearbeitung erhalten werden oder nur durch spanabhebende Bearbeitung aus einen Stück. La ist lüöglichst ein Herstellungsverfahren zu wählen, bei de:n die Gewähr gegeben ist, daß dm Belastungsfall unzulässige Hpannungspitzen im Überganr von Rohrbeden sun kugelförmigen Ansatz nicht auftreten. Ks ist zweckmäßig, die Rundung 3 fein ru bearbeiten, da anderenfalls Bearbeitungsriefen den Ausgangspunkt von Spannungsrissen bilden können. Die Kugelhaube 4 wird mittels einer Schweißnaht 5 angesetzt und bildet die Vorkammer des Wärmetauschers f». Der Wärmetauscher 6 wird entsprechend den wärmetechnischen Forderungen ausgebildet. Der Hantel 7 kann auf bekannte Art und Weise, z.B. mittels Schweißverbindung oder Schraubverbindung an Rohrboden befestigt werden.

Eine weitere Ausbildung der Vorkammer des Wärmetauschers kann nach Figur 2 erfolgen. Die Verbindung der beiden Schalen 8 u. 9 kann mittels Flanschen und Schrauben oder mittels einer bekannte]) Klammerverbindung hergestellt werden.

Eine weitere Ausbildung der Vorkammer des Wärmetauschers kann nach Figur 3 erfolgen. Da die Vorkammer in den meisten Fällen nach dem Schweißen spannungsfrei geglüht werden muß, muß sie für das nachträgliche Einschweißen der Rohre in den Rohrboden mindestens so groß sein, daß ein Arbeiten in Ihr möglich ist.

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Claims (3)

1. Pat en1ansj)T *^⁽ι

   Vorkamner Jib- VJ.'ii j;i<:taui;cher mit starkwandigem Rohrboden, dadurch gehenn::i^: i cliiiol., (Kiß die Vorkammer de:; Wärmetauschers rtU!J dein Rol)il:o(](.n j.ii 1 kujzi?] f örmigem Annntz und einer Kugelhaube besteht, deren Höhe größer air» der Kugelradius ist.
2. 2. Vorkammer für Wärmetauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gehenm'-ei chn< 1 , daß dev kugelförmige Ansatz am Rohrboden eine oi ί ene- I uj.c] ;:unc mit einem Radius gleich dem Kugelradius iut , und die rugelliaube eine Halbkugel ist und beide .Kugelteile mittels Flanschen verbunden sind.
3. 3. Vorkammer ίür Wärmetauscher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer und der Rohrboden eine einteilige Schweißkonstruktion ist.

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