DE2126318B2 - Heat exchanger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen ' /ärmetauscher mit einem zylindrischen äußeren Mantel und aus Kohlenstoff bestehenden inneren Rohren, die durch aus Kohlenstoff bestehende Rohrböden in ihrer Stellung und voneinander getrennt gehalten sind, wobei einer der Rohrböden in Bezug auf den Mantel axial bewegbar ist.The invention relates to a '/ heat exchanger with a cylindrical outer shell and made of carbon existing inner tubes held in place by carbon tube sheets and are kept separate from one another, one of the tube sheets being axially movable with respect to the shell.

Im allgemeinen bestehen Wärmetauscher aus einem zylindrischen äußeren Mantel, üblicherweise aus Stahl, und einer großen Anzahl von inneren Rohren, meistens aus Graphit. Die Rohre werden üblicherweise durch ein Paar von aus Kohlenstoff bestehenden Rohrböden in ihrer Stellung gehalten und voneinander getrennt, die jeweils an gegenüberliegenden Enden des Wärmetauschers angebracht sind.In general, heat exchangers consist of a cylindrical outer shell, usually made of steel, and a large number of inner tubes, mostly made of graphite. The pipes are usually through a Pair of carbon tube sheets held in place and separated from each other, the are each attached to opposite ends of the heat exchanger.

Die US-Patentschrift 33 27 777 offenbart einen Wärmetauscher mit einem zylindrischen äußeren Mantel und aus Kohlenstoff bestehenden inneren Rohren, die durch aus Kohlenstoff bestehende Rohrböden in ihrer Stellung und voneinander getrennt gehalten sind, wobei einer der Rohrböden in Bezug auf den Mantel axial bewegbar ist. Ein solcher Wärmetauscher hat schwache Verbindungsstellen dort, wo Schrauben in den bewegbaren Boden aus Graphit oder Kohlenstoff ingreifen. Derartige Verbindungen lösen unerwünschte Scherkräfte und Lagerbelastungen in dem aus Graphit oder Kohlenstoff bestehenden Rohrboden aus. Werden diese Materialien einer Zugspannung unterworfen, besteht die Gefahr, daO der Rohrboden zerstört wird, was beispielsweise durch verschieden hohe Drücke in der Behälterabdeckung hervorgerufen werden kann.US Pat. No. 3,327,777 discloses a heat exchanger with a cylindrical outer Jacket and carbon inner tubes passed through carbon tube sheets are held in place and separated from each other, one of the tube sheets with respect to the Sheath is axially movable. Such a heat exchanger has weak joints where screws are in grip the movable bottom made of graphite or carbon. Such connections solve undesirable Shear forces and bearing loads in the graphite or carbon tube sheet. Will If these materials are subjected to tensile stress, there is a risk that the tube sheet will be destroyed, which can be caused, for example, by different pressures in the container cover.

Um die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Mantels und der Rohre aufzunehmen, sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Eine dieser Maßnahmen besteht darin, einen Balg am Mantel vorzusehen, während beide Rohrböden starr mit den Mantelenden verbunden sind, so daß die unterschiedliche Ausdehnung zwischen den Rohren und dem Mantel von dem Balg aufgenommen wird. Der wesentliche Nachteil liegt jedoch darin, daß Wärmetauscher mit größeren Abmessungen erheblich teurer sind. Ein weiterer großer Nachteil besteht darin, daß es nicht möglich ist, das Rohrbündel während der regelmäßigen Wartungen leicht zu entfernen, da die Rohrböden üblicherweise mit den Rohrenden verklebt Various measures are known to accommodate the different thermal expansions of the jacket and the tubes. One of these measures is to provide a bellows on the jacket, while both tube sheets are rigidly connected to the jacket ends , so that the different expansion between the tubes and the jacket is absorbed by the bellows. The main disadvantage, however , is that heat exchangers with larger dimensions are considerably more expensive. Another major disadvantage is that it is not possible to easily remove the tube bundle during regular maintenance, since the tube sheets usually stick to the tube ends

ίο und starr an den Mantelenden angebracht sind. ίο and are rigidly attached to the jacket ends.

Außerdem ist es nicht möglich, die Mantelseite des In addition, it is not possible to change the shell side of the

Rohrbündels in einfacher Weise zu kontrollieren, weilTube bundle in an easy way to control because

die Rohrböden starr befestigt sind.the tube sheets are rigidly attached.

So ist aus der US-PS 18 62 310 ein WärmetauscherSo from US-PS 18 62 310 is a heat exchanger

mit einer Einrichtung bekannt, die es erlaubt, den Rohrboden in einer Stellung axial mit Abstand zu dem Ende des Mantels anzuordnen. Dieser Wärmetauscher hat jedoch wie der aus der US-PS 33 27 777 offenbarte Wärmetauscher den Nachteil, daß das Rohrbündel während der regelmäßigen Wartungen nicht leicht entfernt werden kann, da bei ihm die Rohrenden mit den Rohrböden verklebt sind. Die axiale Erstreckung der zylindrischen Schürze vom Inneren des Mantels weist einen fingerhut- oder kalottenförmigen Rohrboden mit einer einstückig damit verbundenen Muffe auf. known with a device which allows the tube sheet to be arranged in a position axially at a distance from the end of the shell. This heat exchanger , however, like the heat exchanger disclosed in US Pat. No. 3,327,777, has the disadvantage that the tube bundle cannot be easily removed during regular maintenance because the tube ends are glued to the tube sheets. The axial extension of the cylindrical skirt from the inside of the jacket has a thimble-shaped or dome-shaped tube sheet with a sleeve connected to it in one piece.

Eine andere, die unterschiedlichen Wärmedehnungen berücksichtigende Maßnahme besteht darin, einen bewegbaren Rohrboden und eine Abdeckung an dem gegenüberliegenden Ende vorzusehen, wobei die bewegbaren Endteile von einer Mantelflüssigkeit umgeben und in dem Mantel abgedichtet sind. Diese Maßnahme ist zwar nützlich, jedoch nicht zufriedenstellend, da die Mäntel länger sein müssen, als dies bei einem Wärmetauscher mit einem Balg der Fall wäre.Another measure that takes into account the different thermal expansions is to use a movable tube sheet and a cover to provide at the opposite end, the movable end parts are surrounded by a jacket liquid and sealed in the jacket. These Measure is useful, but not satisfactory because the coats must be longer than at a heat exchanger with a bellows would be the case.

Außerdem ist ein gesonderter Verschluß für das bewegbare Ende des Mantels sowie eine zusätzliche Dichtung für diesen Verschluß erforderlich. Hinzu kommt noch, daß ein inneres Lecken der Dichtung von außen nicht sichtbar ist und daher ein Vermischen vonIn addition, there is a separate closure for the movable end of the jacket as well as an additional one Seal required for this closure. In addition, there is an internal leakage of the seal from is not visible from the outside and therefore a mixing of

■«ο Prozeßflüssigkeiten nicht sogleich festgestellt und die Ursache beseitigt werden kann. Ein wesentlicher Nachteil eines solchen Wärmetauschers besteht darin, daß es schwierig ist, die Mantelseite der Rohre vollständig zu untersuchen, um ein Abblättern oder eine Rohrbeschädigung festzustellen.■ «ο process fluids not immediately identified and the Cause can be eliminated. A major disadvantage of such a heat exchanger is that that it is difficult to fully examine the shell side of the tubes for flaking or a Detect pipe damage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit bewegbarem Rohrboden vorzuschlagen, der die Untersuchung der Mantelseite der Rohre erleichtert Utid leicht demontierbar ist, so daß alle Dichtungen schnell untersucht und ersetzt werden können. Der bewegbare Rohrboden soll keinen gesonderten mantelseitigen Verschluß für das Mantelende erfordern und die einfache Entfernung des Rohrbündels ermöglichen.The invention is based on the object of proposing a heat exchanger with a movable tube sheet, which facilitates the examination of the shell side of the pipes Utid can be easily dismantled so that all Seals can be quickly examined and replaced. The moveable tube sheet shouldn't require separate jacket-side closure for the jacket end and the easy removal of the Enable tube bundle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bewegbare Rohrboden vollkommen außerhalb des Mantels angeordnet und durch eine längliche zylindrische metallische Schürze, die sich von innerhalb des Mantels erstreckt und nur in Berührung mit der Rohrseite des Rohrbodens steht, axial im Abstand gehalten ist, daß eine Dichtpackung vorgesehen ist, die eine dichte Gleitbewegung zwischen der inneren Wand des Mantels und der äußeren Wand der zylindrischen metallischen Schürze erlaubt, und daß durch eine Klemmeinrichtung, die eine metallische Abdeckung umfaßt, die Schürze in dichter Berührung mit dem bewegbaren Rohrboden gehalten ist und daß die metallische Abdeckung mit der metallischen SchürzeThis object is achieved according to the invention in that the movable tube sheet is completely outside of the mantle and arranged by an elongated cylindrical metallic skirt extending from within of the jacket extends and is only in contact with the tube side of the tube sheet, axially at a distance is held that a packing is provided, the tight sliding movement between the inner wall of the jacket and the outer wall of the cylindrical metallic skirt allowed, and that by a Clamping means comprising a metallic cover, the skirt in tight contact with the movable tube sheet is held and that the metallic cover with the metallic apron

verbunden ist.connected is.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Dichtpackung außerhalb des Mantels zwischen den berührenden Flächen des bewegbaren Rohrbodens und der verlängerten metallischen Schürze vorgesehen.According to a further embodiment of the invention, the packing is outside of the jacket between the Contacting surfaces of the movable tube sheet and the extended metallic skirt provided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. The figure shows a partial sectional view of a heat exchanger according to the invention.

Der Wärmetauscher weist einen zylindrischen, eine große Anzahl von Graphitrohren enthaltenden äußeren Mantel Sauf. Die Graphitrohre sind mit den aus Graphit bestehenden Rohrboden 10 und 12 verklebt und auf Abstand voneinander gehalten. Der Rohrboden 10 ist mit dem Mantel Sdurch Schraubenbolzen, die durch die Flansche B gehen, fest verbunden. Der Rohrboden 12 ist dagegen nicht starr mit dem Mantel verbunden, sondern axial im Abstand zu dem Mantelende angeordnet, wozu eine längliche zylindrische metallische Schürze 14 dient, die sich axial von innerhalb des Wärmetauschermantels bis zu einer Berührungsstelle mit der inneren Fläche des Rohrbodens 12 erstreckt Die gegenüberliegenden Enden der metallischen Schürze 14 berühren gleitend eine äußere Dichtpackung 16, die eine Dichtung zwischen dem Mantel und der umgebenden Atmosphäre herstellt Eine geeignete Dichtpackung kann beispielsweise aus Asbest, Graphit oder Teflon bestehen.The heat exchanger has a cylindrical outer shell S containing a large number of graphite tubes. The graphite tubes are glued to the graphite tube sheets 10 and 12 and kept at a distance from one another. The tube sheet 10 is firmly connected to the jacket S by screw bolts which pass through the flanges B. The tube sheet 12, on the other hand, is not rigidly connected to the shell, but is arranged axially at a distance from the shell end, for which an elongated cylindrical metallic skirt 14 is used, which extends axially from within the heat exchanger shell to a point of contact with the inner surface of the tube sheet 12 opposite ends of the metallic skirt 14 slidingly contact an outer sealing packing 16, which creates a seal between the jacket and the surrounding atmosphere. A suitable sealing packing can for example consist of asbestos, graphite or Teflon.

Die Dichtpackung erlaubt auch eine Gleitbewegung zwischen der inneren Wand des Mantels 5 und der äußeren Wand der metallischen Schürze 14. Eine Klemmeinrichtung 18 ist vorgesehen, um die Schürze 14 in dichter Berührung mit dem bewegbaren Rohrboden 12 zu halten. Diese Klemmeinrichtung kann aus einem geschlitzten Ring 17 bestehen, der in einer Nut in der Schürze 14 sitzt. Der geschlitzte Ring 17 greift in einen losen Stützring 15 ein, der wiederum mit dem Deckelflansch 19 verschraubt ist. Die äußere Fläche des bewegbaren Rohrbodens 12 ist durch eine Abdeckung 20 abgeschlossen. Eine Dichtung 22 ist zwischen den beröhrenden Flächen der metallischen Schürze 14 und dem Rohrboden 12 vorgesehen, um ein Austreten von Flüssigkeit aus dem Mantel zu verhindern. Bei Betrieb werden die durch Wärme bedingten unterschiedlichen Dehnungen und Zusammenziehungen der Graphitrohre T in Bezug auf den zylindrischen Mantel S durch die axiale Bewegung des bewegbaren Rohrbodens 12 und der mit der Abdeckung 20 zusammengeklemmtenThe packing also allows sliding movement between the inner wall of the jacket 5 and the outer wall of the metallic skirt 14. A clamping device 18 is provided to hold the skirt 14 in tight contact with the movable tube sheet 12. This clamping device can consist of a slotted ring 17 which sits in a groove in the apron 14. The slotted ring 17 engages in a loose support ring 15, which in turn is screwed to the cover flange 19. The outer surface of the movable tube sheet 12 is closed by a cover 20. A seal 22 is provided between the contacting surfaces of the metallic skirt 14 and the tube sheet 12 to prevent leakage of liquid from the jacket. In operation, the different expansions and contractions of the graphite tubes T caused by heat with respect to the cylindrical shell S are clamped together by the axial movement of the movable tube sheet 12 and the one with the cover 20

ίο metallischen Schürze 14 ausgeglichen, wie dies durch die Pfeile in der Figur dargestellt ist Während dieser Bewegung wird durch die Dichtpackung 16 ein Austreten von Flüssigkeit verhindert.ίο metallic apron 14 balanced as indicated by the Arrows shown in the figure. During this movement, the packing 16 is a Prevents liquid from leaking.

Um die Mantelseite der Rohre schnell untersuchen zu können, ist es nur erforderlich, die Schraubenbolzen 13, die die Abdeckung in ihrer Stellung halten, zu entfernen, und daraufhin den Stützring 15, den geschlitzten Ring 17 und die metallische Schürze 14 axial in Richtung auf den festen Rohrboden 10 zu verschieben, so daß die Rohre für eine Untersuchung freiliegen. An dem bewegbaren Ende sind nur die Dichtungen 22 um. 24 erforderlich, die jederzeit untersucht und ausgetauscht w ;rden können.In order to be able to examine the shell side of the pipes quickly, it is only necessary to remove the screw bolts 13, that hold the cover in place, and then remove the support ring 15, the slotted ring 17 and to move the metallic skirt 14 axially in the direction of the fixed tube sheet 10, so that the tubes exposed for investigation. At the movable end, only the seals are 22 µm. 24 required the can be examined and exchanged at any time.

Um das gesamte Rohrbündel mit den beiden Rohrboden zu entfernen, wird nach Abnahme der Abdeckung 26 derselbe Vorgang wie beschrieben noch einmal ausgeführt. Daraufhin können die Rohre mit den beiden daran angebrachten Rohrboden aus dem Mantel herausgezogen werden.In order to remove the entire tube bundle with the two tube sheets, after removing the Cover 26 carried out the same process as described again. The pipes can then be connected to the two tube sheets attached to it can be pulled out of the jacket.

Dem Vorbekannten gegenüber besieht der technisehe Fortschritt des Anmeldungsgegenstandes im wesentlichen darin, daß das Rohrbündel des Wärmetauschers zwecks regelmäßiger Wartung in einfacher Weise freilegbar ist, wobei trotzdem eine zerstörungsfreie Anordnung von aus Kohlenstoff bestehendenOpposite to the previously known, the technical progress of the subject of the application in the essential is that the tube bundle of the heat exchanger for the purpose of regular maintenance in a simple Way can be exposed, with a non-destructive arrangement of carbon

•15 Rohren und Rohrboden den auftretenden Druck- und Zugkräften gegenüber gewährleistet ist und der Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen von Mantel und Rohren aufrechterhalten bleibt.• 15 tubes and tube sheet the occurring pressure and Tensile forces is guaranteed against and the compensation of different thermal expansions of Jacket and pipes are maintained.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärmetauscher mit einem zylindrischen äußeren Mantel und aus Kohlenstoff bestehenden inneren Rohren, die durch aus Kohlenstoff bestehende Rohrböden in ihrer Stellung und voneinander getrennt gehalten sind, wobei einer der Rohrböden in Bezug auf den Mantel axial bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Rohrboden (12) vollkommen außerhalb des Mantels (S) angeordnet und durch eine längliche zylindrische metallische Schürze (14), die sich von innerhalb des Mantels (S) erstreckt und nur in Berührung mit der Rohrseite des Rohrbodens (12) steht, axial im Abstand gehalten ist, daß eine Dichtpackung (16) vorgesehen ist, die eine dichte Gleitbewegung zwischen der inneren Wand des Mantels (S)und der äußeren Wand der zylindrischen metallischen Schürze (14) erlaubt, und daß durch eine Klemmeinrichtung, die eine metallische Abdekkung (2ft) umfaßt, die Schürze (14) in dichter Berührung mit dem bewegbaren Rohrboden (12) gehalten ist und daß die metallische Abdeckung (20) mit der metallischen Schürze (14) verbunden ist 1. Heat exchanger with a cylindrical outer shell and inner tubes made of carbon which are held in place and separated from one another by tube sheets made of carbon, one of the tube sheets being axially movable with respect to the jacket, characterized in that the movable tube sheet (12) arranged completely outside the shell (S) and axially spaced apart by an elongated cylindrical metallic skirt (14) which extends from inside the shell (S) and is only in contact with the tube side of the tube sheet (12) is that a sealing packing (16) is provided, which allows a tight sliding movement between the inner wall of the jacket (S) and the outer wall of the cylindrical metallic skirt (14), and that by a clamping device, which a metallic cover (2ft) comprises, the skirt (14) is held in tight contact with the movable tube sheet (12) and that the metallic cover (20) with the meta llischen apron (14) is connected 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtpackung (16) außerhalb des Mantels (S) zwischen den berührenden Flächen des bewegbaren Rohrbodens (12) und der verlängerten metallischen Schürze (14) vorgesehen ist.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the sealing packing (16) outside the shell (S) between the contacting surfaces of the movable tube sheet (12) and the elongated metallic skirt (14) is provided.