DE2417350A1

DE2417350A1 - Vorrichtung zum anbringen von rohrbuendeln in waermeaustauschern

Info

Publication number: DE2417350A1
Application number: DE2417350A
Authority: DE
Inventors: Oddvar Augland; Rasmus Vestre
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1973-04-10
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1974-10-31
Also published as: US3964146A; JPS5027152A; NO132704C; JPS587091U; NL7404815A; NO132704B

Description

Dr. F. Zur.nsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

PATENTANWÄLTE ? 4 1 7 3 ζ Π

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341 _a MÜNCHEN 2. TELEX 529979 BRÄUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-8Ο9, BLZ 70O10O8O BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

KTO.-NR. 397997, BLZ 70030600

31.351 OL 886

Norsk Hydro a.s., Bygd^y Alle 2, Oslo 2

Vorrichtung zum Anbringen von Rohrbündeln in Wärmeaustauschern

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen oder Festlegen der Röhren in Röhrenbündeln in Wärmeaustauschern mit einer Längsströmung außerhalb der Röhren der Bauart, die mit einer Mehrzahl von Stützgittern in gegenseitigem Abstand oder ähnlichem, mit Quergliedern versehen ist, die sich in dem freien Zwischenraum zwischen den Röhrengestellen befinden.

Die Erfindung kann bei Wärmeaustauschern, die in der chemischen Industrie verwendet werden, angewandt werden, zum Beispiel bei petro-chemischen Verfahren, in denen große Wärmemengen durch entsprechend große Gasmengen, die häufig einen relativ hohen Drück aufweisen, mit anderen Gasvolumen ausgetauscht werden sollen, wie zum Beispiel Hochdruckspeisewasser, Dampf oder anderen Fluiden.

409844/0734

ORIGINAL INSPECTED

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch auch bei bekannten anderen Arbeitsverfahren verwendet werden.

Wenn beispielsweise Wärme von einer Gasmenge, die einen geringen oder mittleren Druck aufweist beispielsweise zu einem Hochdruckdampf oder Speisewasser übertragen werden soll, wird häufig aufgrund der Leistungsfähigkeit und im Hinblick auf wirtschaftliche Gesichtspunkte das Fluid mit hohem Druck durch U-förmige Röhren geleitet. Dabei genügt es, im Betrieb einen einzigen. Rohrboden und eine Abdeckung für den Hochdruck zu verwenden. Um zu gewährleisten, daß der Wärmeaustauscher nach dem reinen Gegenstromprinzip betrieben werden kann, kann ein Umlenkblech, in dem Mantel zwischen jedem Schenkel der U-Form vorgesehen sein. Zum Anbringen oder Festlegen der Röhren sind gewöhnlich kombinierte Stütz- und Förderplatten (Umlenkbleche) vorgesehen, die im Hinblick auf das Stützen wenigstens eine Hälfte der Qu* rschnittsfläche benötigen müssen. Das Gas wird dann teils in Längsrichtung und teils in Querrichtung in Bezug auf das Röhrenbündel geleitet. Die für die Gasströmung verfügbare Fläche,, die die Gasgeschwindigkeit bestimmt, wird bei dieser Anordnung dann nur ungefähr ein Viertel der Querschnittsfläche des Mantels bis zu der gesamten Querschnittsfläche der Röhren betragen (d. h« die offene Querschnittsfläche zwischen den Röhren). Um die Geschwindigkeit und die Druckverluste auf angemessene Werte zu begrenzen, und um gleichzeitig die Abmessungen der mit hohem Druck beaufschlagten Bauteile innerhalb bestimmter Grenzen zu halten, wird häufig die Funktionsweise des Wärmeaustauschers auf einige parallele Einheiten aufgeteilt.

Möglicherweise kann der Gasstrom nur in eine Richtung gelenkt werden, und dadurch wird erzielt, daß die Hälfte der freien Querschnittsfläche zwischen den Röhren verwendet wird. Dabei wird das Gegenstromprinzip aufgegeben, und dadurch kann unter Berücksichtigung des Temperaturunterschieds die Anordnung von zwei Wärmeaustauschern, die in Reihe geschaltet sind, benötigt

409844/0734

werden."

Die Gasströmung in Querrichtung und in Längsrichtung ergibt weiterhin relativ hohe Druckverluste und ebenfalls große Geschwindigkeit s Schwankungen. Somit können gefahrenvolle Schwingungen' in der Anordnung auftreten. Dies kann ebenfalls dadurch auftreten, daß die öffnungen in den Umlenkblechen mit einem gewißen· Spielraum für die Röhren versehen sein müssen.

Im Hinblick auf die Wärmeübergangszahl auf der Gasseite wird allgemein angenommen, daß durch die Verknüpfung von Strömungen, in Längsrichtung und Querrichtung, die bei einer Einrichtung von Umlenkblechen erzielt werden, eine größere Wärmedurchgangszahl als bei reiner Strömung in Längsrichtung erhalten wird, wobei die Reynold-Zahl in beiden Fällen dieselbe ist. (eine dimensionslose Zahl kennzeichnet den Wärmeübergang, dessen Wert von dem Massenstrom abhängt, in den hauptsächlich die Größen des Röhrendurchmessers und die Viskosität eingehen).

Bei den bekannten Berechnungsverfahren ist die obige Folgerung im Zusammenhang mit Wärmeaustauschern richtig, die einer geringen oder mittleren Last unterworfen sind (die Reynold-Zahlen sind kleiner als ungefähr zwischen 20 bis 30 000). Bei größeren Reynold-Zahlen werden diese Annahmen sich jedoch zu einem Vorteil entwickeln, wenn eine reine Strömung in Längsrichtung Verwendung findet, so daß bei Reynold-Zahlen von ungefähr 100 000 bis 300.000, die häufig in hoch belasteten Wärmeaustauschern, wie vorher erwähnt, vorherrschen, die Wärmeübergangszahl auf der Gasseite beträchtlich höher bei einer Strömung in Längsrichtung sein wird. Die Berechnungen werden ebenfalls zutreffender sein, da die Berechnungsverfahren für eine Fluidströmung in Röhren angewandt werden kann.

Im Hinblick auf- die Feststellung, daß die Wärmeübergangsbedingungen bei großen Reynold-Zahlen besser bei reiner Strömung in

409844/0734

Längsrichtung ist als bei einer kombinierten Strömung in Längsrichtung und in Querrichtung wird angenommen, daß die ungleichen Geschwindigkeiten und .die "Totbereiche", die bei dem letzteren Strömungsbild vorherrschen, einen großen Einfluß bei höheren Reynold-Zahlen haben.

Auf dem Hintergrund der oben erwähnten Einflußgrößen wurde festgestellt, daß bei größeren Reynold-Zahlen die Verwendung von reiner Strömung in Längsrichtung außerhalb der Röhren in den Wärmetauschern mit Röhrenbündeln vorteilhafter ist, als eine kombinierte Strömung in Längsrichtung und Querrichtung durch Einrichtungen von Umlenkblechen.

Das Ziel der Erfindung liegt darin, die Wärmeaustauscher mit Röhrenbühdeln, die eine reine Strömung in Längsrichtung aufweisen, so zu verbessern, daß einerseits eine gering wie mögliche Verringerung der freien Querschnittsfläche zwischen den Röhren ermöglicht wird und andererseits gleichzeitig eine so starre Anbringung oder Festlegung der Röhren ermöglicht wird, daß keine Gefahr des Auftretens von Schwingungen und/oder Rohrbrüche bei jenen dort vorhandenen großen Massenströmen besteht.

Bekannt sind einige Ausgestaltungsformen für die Gitterquerglieder und für andere Anordnungseinrichtungen, deren besonderes Ziel darin besteht, einen größtmöglichen Teil der offenen Querschnitt sflache zu erhalten. Beispielsweise wird Bezug genommen auf die schwedische Patentschrift Nr. 219 944-» die eine Anordnungs einrichtung betrifft, die die Form von wellenförmigen oder zickzackförmigen elastischen Plattenstreifen aufweist, die quer entlang dem gleichmäßigen Zwischenraum zwischen den Röhren so angeordnet sind, daß die Streifen in Berührung mit angrenzenden Röhren auf versetzte Weise sind, wobei das Streifenmaterial unter Spannung von Röhre zu Röhre angeordnet ist. Jedoch ist es. offensichtlich, daß eine solche Anordnung nicht ausreichen wirdj wenn Wärmeaustauscher verwendet werden, die unter hohen Belastungen und mit großen Gasmengen betrieben v/erden sollen.

A0984A/0734

Zusätzliche Schwierigkeiten treten bei dem Anbringen der Röhren aus zwei Gründen auf, wenn der Zwischenraum zwischen den Röhren geringer wird, da einerseits äußerst wichtig ist, eine so groß wie mögliche freie Querschnittsfläche dazwischen zu erzielen, die für die Gasströmung verwendbar ist, und da andererseits bei . dem verringerten Raum eine Erzielung der genügenden mechanischen Steifigkeit in der Anordnung schwierig ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anbringen oder Festlegen der Röhren in einem Wärmetauscher mit Röhrenbündeln mit einer Längsströmung außerhalb der Röhren weist eine Anzahl von Stützquergliedgittern in Abständen auf, die mit Quergliedern versehen sind, die sich in dem Zwischenraum zwischen den Röhren erstrekken, und wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Querglieder auf solche' Weise angeordnet sind, daß die Querglieder in jedem der beiden angrenzenden Gitter ihre Stützfunktion dadurch erfüllen, daß sie wechselweise in entgegengesetzter Richtung Druck in Querrichtung auf die Röhren ausüben.

Dadurch wird erzielt, daß für den Gasstrom ein optimaler Teil der freien Querschnittsfläche zwischen den Röhren erhalten bleibt und gleichzeitig sind diese Röhren auf einfache und sichere Weise festgehalten.

Vorrichtungen zum Festlegen von Röhren in Röhrenbänken sind bekannt, in denen die Röhren durch seitliche Druckkräfte gespannt sind, aber beim bekannten Stand der Technik haben das Gitter und die Querglieder - und nicht die Röhren - zu dem Hauptteil der flexiblen Stütze beigetragen.'

Die Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Bei einer Ausführungsform erstrecken sich die Querglieder an jedem Gitterquerschnitt alternativ durch einen Bruchteil des darauffolgenden Zwischenraums zwischen den Röhren, wobei die Röhren dadurch festgelegt sind, daß sie abgedichtet oder einer , 'Spannung durch wechselweise quergerichtete Verschiebung und 3?est-

409844/0734

legung der entsprechenden Quergliedgitter unterworfen sind. Bei einer zweiten "bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere für Röhrenbündel mit einem relativ großen Röhrenabstand geeignet ist, können Querglieder verwendet werden, die sich durch alle Zwischenräume zwischen den Röhren erstrecken, wobei Quergliedgitter verwendet werden, die öffnungen oder Abschirmungen aufweisen, wobei die Querglieder dünner als die Zwischenräume zwischen den Röhren sein können, und wobei die Spannung und' Festlegung der Röhren dadurch erzielt wird, daß die Gitter quer zu den Röhren verschoben sind, und diagonal in Bezug, auf die Abschirmungen oder Rauten in dem Gitter und vorzugsweise in wechselweisen Richtungen an federn darauffolgenden Gitter verschoben sind. Bei dieser Ausführungsform werden einige wichtige Vorteile erzielt.

In Längsrichtung können die Gitter so angeordnet sein, daß sie einen gleichen Zwischenraum oder Abstand dazwischen entlang der Gesamtlänge des Röhrenbündels aufweisen, oder dadurch, daß zwei Gitter, beziehungsweise drei oder vier, relativ eng zueinander in einem Halter oder einer korbförmigen Einrichtung oder einer "Gittereinheit" angeordnet sind, und einen· passenden Abstand zu der nächsten Gittereinheit aufweisen.

Bei der oben erwähnten Vorrichtung zum Anbringen der Röhren in dem Röhrenbündel werden einige Vorteile erzielt. Einerseits ist ungefähr 70 % bis 90 % der freien Querschnittsfläche zwischen den Röhren für die Gasströmung verfügbar und gleichzeitig werden die Röhren auf eine einfache und sichere Art und Weise gestützt und festgelegt.

Weiter v/erden in der Verbindung und Festlegung der Röhren relativ geringe Mengen an Haterial für die Gitter- und Quergliedanordnung erforderlich sein, eine Tatsache, die von wirtschaftlicher Bedeutung sein kann, da häufig ein relativ teures Material verwendet werden muß, wie zum Beispiel rostfreier Stahl.

409844/0734

Weiter können "bei demselben Druckverlust größere Geschwindigkeiten erzielt werden, als es "bei don "bekannten Auslegungen moglich ist. Infolge der oben erwähnten Bedingung, insbesondere verbesserte Wärmeübertragung bei Längsströmung und großen Reynold-Zahlen sind beträchtlich geringere Übertragungsflächen nötig.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert:

Figuren 1a und 1b zeigen einen Längsschnitt durch einen bekannten Wärmetauscher mit Umlenkblechen und einen Längsschnitt eines Wärmetauschers mit der Vorrichtung zum Anbringen von Rohr-' bündeln gemäß der Erfindung. Die dargestellten Figuren weisen · denselben Maßstab auf, stellen Wärmetauscher dar, die dieselbe Arbeitsleistung und denselben, Druckverlust aufweisen, und enthalten ein Gas bei einem Druck von 30 atm. Mit einem spezifischen Gewicht von 10 kg/m.3, das Wärme beispielsweise zum durch die Röhren fließenden Speisewasser überträgt.

Figur 2 ist ein Teilausschnitt einer Längsschnittansieht durch einen Wärmetauscher, an dem die Vorrichtung zum Anbringen von Rohrbündeln gemäß der Erfindung vorgesehen ist, und

Figur 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie C-C in Figur 4- im Ausschnitt,

Figur 4 ist eine Einzelansicht im Querschnitt entlang der Linie D-D in Figur 2, .

Figur 5 zeigt eine Querschnittansicht ähnlich der Figur einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figuren 6 und 7 sind Ausschnittansichten, die einen Querschnitt und einen Längsschnitt ähnlich der Ansichten der Figuren 3 und A- zeigen, wobei Figur 6 eine Querschnittansieht entlang der Linie B-B in Figur 7» tmcL Figur 7 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Figur 6 zeigen.

Figur 1a zeigt einen Längsschnitt durch einen bekannten der Länge nach durchströmten Wärmeaustauscher in schematischer

409844/073A

Darstellung, der einen Mantel 2 aufweist, der mit Einlaß-/ Auslaßrohrverbindungsstücken 4· und 6 versehen ist. Innerhalb des Mantels 2 ist ein Rohrbündel 8 vorgesehen, das parallele Röhren enthält, die sich zwischen den Kopfstücken 10 und 12 mit Sammelkammern 14 und 16 über Rohrverbindungsstücke 18 und 20 in die kurvenförmigen Abschlußteile 21 und 23 erstrecken. Innerhalb des Mantels sind bei bekannten Ausführungsformen wechselweise versetzte Umlenkplatten 22, 24- vorgesehen, so daß der Gasstrom durch den Mantel des Wärmeaustauschers einen zickzackformigen Verlauf aufweist, wie es mit der Bezugsziffer 25 bezeichnet ist. Der gezeigte Wärmeaustauscher ist für eine Wärmeübertragung eines Gases mit einem Druck von 30 atm und mit einem spezifischen Gewicht von 10 kg/m.3 ausgelegt, und dient zum Beispiel dazu,, Wärme an das Speisewasser, das durch die Röhren in dem Röhrenbündel fließt, zu übertragen.

Figur 1b zeigt einen entsprechenden der Länge nach durchflossenen Wärmeaustauscher, in dem das Röhrenbündel gemäß der Erfindung angebracht ist. Andererseits ist dieser Wärmeaustauscher so ausgelegt, daß er eine den Wärmeaustauscher, wie er in Figur 1a gezeigt ist, entsprechende Arbeitsleistung aufweist, so daß dieser Wärmeaustauscher den gleichen Druckverlust an der Gasseite aufweist. Gleiche Bezugsziffern in den Figuren 1a und 1b bezeichnen entsprechende Teile. Die bei dieser Anordnung erforderliche Wärme bewirkt, daß nur 1/3 der Querschnittsfläche im Vergleich zu dem bekannten Wärmeaustauscher, wie er in Figur 1a gezeigt ist, ergibt, so daß dadurch entsprechend kleinere äußere Abmessungen erzielt werden, wie sieVgüm Beispiel infolge desselben Maßstabes der Figuren 1a und 1b beim Vergleichen ergeben.

Figur 2 zeigt eine Längsschnittansicht in schematischer Darstellung als vergrößerten Ausschnitt eines Wärmeaustauschers nach Figur 1b, der ein U-förmiges Röhrenbündel und eine Trennungsplatte 29 entlang der Mittelebene aufweist. Wie gezeigt, sind die Röhren in dem Röhrenbündel 28 fest in dem Mantel durch . eine Einrichtung von transportierbaren Gitterquergliedern 30» 32,

409844/0734

34, 36 angeordnet, wobei jedes dieser Querglieder parallel mit gleichen Gitterquergliedern 38, 40 versehen ist. Die Gitterquerglieder sind zur einfachen Anbringung, wie gezeigt, mit ungleichen Abständen der Länge nach durch das Röhrenbündel versehen, so daß die Gitterglieder in entsprechende Paare 30, 32; 34, 36; usw. aufgeteilt sind, die einen passenden veränderbaren Abstand, so wie es in Figur 1b gezeigt ist, aufweisen. Die Gitterquerglieder erstrecken sich nur durch jeden zweiten entsprechenden Abstand zwischen den Röhren und sind so angeordnet, daß die Röhren in Blickrichtung von Gitter zu Gitter einem entgegengesetzt gerichteten Längsdruck ausgesetzt sind. Die Auslegung eines Wärmeaustauschers, wie er in den Figuren ia, 1b und Figur 2 dargestellt ist, stellen die Figuren 3 und 4 im einzelnen dar. In diesen Figuren ist der Mantel beliebig dargestellt und mit der Bezugsziffer 2 versehen. Jedes der Gitterquerglieder 30, 32 weist einen ringförmigen Rahmen 50, 52 aus Stahlrohren auf, der einen äußeren Durchmesser aufweist, der etwas kleiner als der innere Durchmesser des Mantels ist. In den Gitterquerträgern 30 und 32 sind beispielsweise durch Schweißen parallele Sätze von Quergliedern angebracht, die mit 56, 58, 60 und 62, 64, 66, bezeichnet sind und die sich in der Ebene der parallelen Röhren in dem Rohrbündel erstrecken. Die Querglieder sind, wie gezeigt, nur in dem Zwischenraum zu jedem Gitterquerglied jedes zweiten Rohres angeordnet. Die Querglieder 56, 58, 60 erstrecken sich hingegen in den Zwischenräumen, die mit I, III und V bezeichnet sind, und die Querglieder 62, 64, 66 an das angrenzende Querglied 32 erstrecken sich in den dazwischen gebildeten Zwischenräumen, die mit II, IV und VI bezeichnet sind. Quer zu und zwischen den Gitterquergliedern in jedem Gitter sind weiterhin in passenden veränderbaren Abständen querverlaufende parallele Verstärkungsteile 68 angeordnet.

Die Gitterquerglieder können sogar als ebene parallele Querglieder ausgelegt sein, die eine etwas größere Dicke als die lichte Weite oder der Abstand zwischen den Röhren in jedem folgenden Rohrzwischenraum aufweisen, und das Rohrbündel ist so angeordnet,

409844/0734

- ίο -

daß die Querglieder zwischen die Röhren in dem Bündel gestoßen werden, wobei alle angrenzenden Röhren in der "betreffenden Rohrebene daraufhin um einen kleinen Betrag verschoben werden, so daß sie quer zueinander einer elastischen Beanspruchung oder Verformung ausgesetzt sind. Andererseits können die Röhren zwischen den Quergliedern in Längsrichtung gedruckt werden. Durch diese Anbringung werden alle Röhren in dem Bündel fest angebracht, und sind einer gewißen wechselweisen Querbeanspruchung von Gitter zu Gitter infolge der wechselweisen Stellung der Gitterquerträger ausgesetzt. Somit wird erzielt, daß an jedem Gitter Querglieder nur durch jeden zweiten Zwischenraum zwischen den Röhren angeordnet sind, wodurch ein freier Raum (d. h. eine lichte Strömungsfläche) zwischen den Röhren entlang jedem zweiten Rohrzwischenraum über dem Gitterabschnitt gebildet wird. Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in den Figuren 3 und 4- dargestellt ist, sind die Rohrgitter beträchtlich größer als der Zwischenräum zwischen den Röhren ausgelegt, in dem die Querglieder wie gezeigt gerippt mit kreisförmigen Sitzen 70,70 usw. versehen sind, die an die Röhren so angepaßt sind, so daß diese ständig unterstützt sind, und ebenfalls auch in Querrichtung ständig unterstützt sind. Diese Sitze dienen ebenfalls als Führungen in der Anordnung. Bei der gezeigten Ausführungsform brauchen die Röhren im wesentlichen bei der Anbringung in Querrrichtung keiner Zugbeanspruchung unterworfen werden, aber das Spiel sollte so gering gehalten werden, so daß ein Klingeln oder Schwingen vermieden wird. Weiterhin sind die Querglieder abgekantet und/oder entlang der Seitenkanten 74·» 74-» usw. in Richtung der Gasströmung verjüngt, wie es mit dem Pfeil 75 dargestellt ist, um die Reibung der Gasströmung zu verringern.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt ähnlich zu Figur 3 einer abgewandelten AusführungsfoxTH der Erfindung..

Dabei sind die Querglieder gitter 78 mit Verbindungselementen versehen, die als ein Hetz gitterförmig angeordnet sind, sogenannte quadratische Abschirmungen 80, so daß parallele Verbindungseie-.

409844/0734

mente 82,82 usw. sich in einer Richtung erstrecken und andere Verbindungselemente 83,83 usw. sich senkrecht zu den vorher "beschriebenen Verbindungselementen 82,82 erstrecken. Dieses Gitter oder "VerMndungsabschirmungen" sind veränderbar gleich und jedes ist so genau angepaßt, daß es eine Gruppe von vier angrenzenden Röhren 84-,85,86,87 umfaßt (dabei sind die sogenannten Gitterabschirmungen entlang dem Umfang des Röhrenbündels nicht in Betracht gezogen, weil dort die Anzahl der Röhren notwendigerweise kleiner sein wird). Weiterhin sind die Abschirmungen in dem Quergliedgitter alternativ quer verschiebbar um einen Röhrenabstand in beiden Richtungen von Traggitter zu Traggitter (diagonal verschiebbar), so daß die Quergliedabschirmungen 90 in dem angrenzenden (rückwärtig) angeordneten Traggitter (nicht schraffiert) so angeordnet sind, wie es in Figur 5 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung wird im wesentlichen dieselbe Wirkung wie mit der Anordnung, wie sie in den Figuren 3 "und 4-gezeigt ist, erreicht, außer dem Unterschied, daß jede Röhre bei dieser Anordnung an zwei vorbestimmten Punkten, die entlang dem Umfang der Röhre an jedem Traggitter um einen Winkel von 90° verschoben sind, fest angebracht ist. "Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise sollten die Querglieder in dieser Ausführungsform eine Dicke, die etwas größer als der Zwischenraum zwischen den Röhren ist, aufweisen, so daß die Gitter und die Röhren in · dem Bündel zusammen einer gewißen elastischen Beanspruchung der Röhren ausgesetzt sind. Andererseits wird in dieser Ausführungsform eine geschlossene freie öffnung zwischen jedem zweiten Rohrzwischenraum entlang dem Querschnittsraum durch jedes Traggitter erzielt.

Die Figuren 6 und 7 sind AusSchnittsansichten, die einen Querschnitt und einen Längsschnitt zeigen, die im wesentlichen den Figuren 3 und A- entsprechen, wobei die Figur 6 einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Figur 7 zeigt, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt, und Figur 7 zeigjt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 6. Diese Ausfüh-

409844/0734

rungsform ist insbesondere für große Abstände zwischen den Röhren geeignet, wobei die Querglieder, die bei der Ausführungsform, wie sie in den Figuren 2-5 gezeigt ist, verwendet werden, unangemessen dick sein können. Im Hinblick auf die Gasströmung ist es vorteilhaft, Querglieder zu verwenden, die so dünn als möglich sind, während im Hinblick auf die Bauart die Querträger genügend steif sein sollten, um zu vermeiden, daß die Röhren sich auf eine unerwünschte Art und Weise während des Betriebs des Wärmeaustauschers bewegen. Bei dieser Ausführungsform weist jede Stützeinheit zwei identisch gleiche einzelne Gitter 91 und 92 auf, die aus zusammengeschweißten Quergliedern bestehen. Die Gittermasken sind genau entsprechend dem Rohrabstand in dem Bündel ausgelegt, und sie sind so ausgebildet, daß sie nur eine einzige Röhre umfassen. Zum Zusammensetzen des Röhrenbündels werden diese Gitter verschoben und werden diagonal abwechslungsweise fest angebracht, d. h. unter 45° in Bezug auf die Gitterabschirmungen, bis jede einzelne Röhre von einer feststehenden Stütze an zwei entgegengesetzten Punkten, die um 90° an jedem Gitter verschoben sind, aufgenommen werden, und eine Röhre 95 j die beliebig ausgewählt ist, wird in den Punkten 9²N 96 in dem Gitter 91 und in den Punkten 98, 100 in dem Gitter 92 aufgenommen. Im Aufbau unterscheidet sich diese Ausführungsform von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, daß jedes Traggitter eine Einheit aufweist, die aus zwei Gittern 91 und 92 besteht, und die in veränderbaren Abständen in einem Stützrahmen 102 gestützt sind, der an gegenüberliegenden Einfassungen 104 mit einem radial angeordneten Querträger 105 verbunden sind, wobei die Gitter 91 und 92 durch eine Einrichtung von schraubenähnlichen Feststellelementen 106, 108 regelbar befestigt werden können. Diese Gittereinheit entspricht andererseits einer jener paarweisen Einheiten, die in der Figur 1 dargestellt sind, und eine solche Anbringung kann andererseits ebenso bei- der Ausführungsform, die in den Figuren 2-5 gezeigt ist, verwendet werden. Bei dieser Anbringung werden alle Röhren anfangs in ihre entsprechenden Stellen in den Gitterabschirmungen der Gitter hineingestoßen, wobei die einzelnen Gitter in einer bestimmten Stellung durch regelbare schraub-

409844/0734

"bare Elemente fest angebracht sind, so daß die Gitter in jeder Einheit diagonal angeordnet sind," wie es "besonders deutlich in Figur 6 dargestellt ist. Anschließend wird die ganze Einheit in einer "bestimmten Stellung in den Mantel 2 eingesetzt und wird fest angebracht, "beispielsweise durch Schweißen oder mit Hilfe von verschiedenen verschraubten Bauteilen.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die wechselweise Zugbeanspruchung der Röhren in dem Bündel an jedem zweiten Traggitter für das Bündel aufgebracht v/erden. Bei den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind nur Röhrenbündel gezeigt, wobei die einzelnen Röhren in jeder Ebene um einen ganzen Röhrenabstand sowohl in der Rohrebene als auch in der Richtung senkrecht dazu verschoben sind. In Röhrenbündeln, in denen die Röhren in angrenzenden Rohrebenen nur um einen halben Rohrabstand verschoben sind, so daß je 3 angrenzende Röhren in dem Bündel durch gleichschenkelige Dreiecke, die einen Öffnungswinkel von 60° aufweisen, umschlossen werden können, kann diese Anordnung auf entsprechende Weise entweder durch eine Einrichtung von parallelen Gitterquergliedern und/oder von Quergliedern, die sich unter einem spitzen Winkel von 60° erstrecken, verwendet werden. Andererseits können auch Quergliedergitter verwendet werden, die denen, die in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigt sind, entsprechen, da die Gitter in entsprechender Weise als ein Netz von Abschirmungen, die eine rhombische Form aufweisen, ausgeführt sein können. Weiterhin können andere geometrische Zusammenstellungen verwendet v/erden.

409844/0734

Claims

Patentansprüche

11.1 Vorrichtung zum Inbringen von Röhren in Röhrenbündeln bei Wärmeaustauschern mit einer äußeren Durchströmung der Röhren in Längsrichtung, die eine Anzahl von Rohrtraggittern in bestimmten Längsabständen aufweist, die mit Quergliedern versehen sind, die sich quer zwischen den Zwischenräumen zwischen den Röhren erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterquerglieder so angeordnet sind, daß die Querglieder in jeden beiden beliebig ausgewählten benachbarten Gittern durch einen abwechselnden entgegengesetzten Druck quer zu jeder der Röhren gestützt ist.

2. Vorrichtung zum Anbringen von Rohrbündeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterquerglieder an den Gitterquerschnittsebenen abwechslungsweise durch einen Bruchteil (1/2, 1/5* 1/4· usw.) des folgenden Abstandes zwischen den Röhren versehen sind, und daß die Querglieder so angeordnet sind, daß die Röhren durch abwechselnde seitliche Anpressung und/oder Zugbeanspruchung festgehalten sind (Figuren 2-4- und Figur 5)-

5- Vorrichtung zum Anbringen von Röhren nach Anspruch 1 in Röhrenbündeln-V/änneaustauschern, in denen die Gitterquerglieder sich durch alle, Zwischenräume zwischen den Röhren erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gitter als ein Hetz ausgelegt ist, in dem die Querglieder im wesentlichen dünner als der Zxfischenraum zwischen den Röhren ist, und daß die Röhren durch jedes zweite Gitter, das in entgegengesetzter Richtung gedrückt ist, vorzugsweise diagonal in Bezug auf die Gitterabschirmungen, befestigt sind (Figuren 6 und 7)·

409844/0734

4·. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die Querglieder eben sind und dieselbe Dicke aufweisen, und daß sie wechselweise unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querglieder gleich gerich-

■ tet sind, und daß sie profeliert ausgebildet sind, so daß die Röhren in Bezug auf die Längsrichtung der Querglieder seitlich gestützt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Gittern einen ungleichen Abstand aufweist.

7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a • durch gekennzeichnet, daß die Querglieder entlang "beider Seitenkanten auf an sich bekannte Weise abgekantet und/oder verjüngt sind (Figur 4).

8. Vorrichtung zum Anbringen von Röhren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Traggitter seitlich in Bezug zu der Mittellinie in Längsrichtung des Wärmeaustauschers in dem Wärmeaustauscher regelbar gestützt sind (Figuren 6 und 7).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quergliedgitter regelbar in dem Han-

. tel des Wärmeaustauschers mit einer Einrichtung von am Umfang angeordneten Schrauben oder ähnlichem gestützt sind (Figuren 6 und 7). ■

409844/0734

ι ^Λ -

Leerseite