DE2651940C3 - Doppelrohr-Wärmeübertrager - Google Patents
Doppelrohr-WärmeübertragerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
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- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
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Description
Die Erfindung betrifft einen Doppelrohr-Wärmeübertrager, bei dem parallele Sackrohre mit ihren
offenen Enden an einer ersten Rohrplatte dichtend angeschlossen sind, bei dem ferner beidseitig offene,
parallele, gerade Innenrohre an einer zweiten Rohrplatte befestigt sind, jedes der Innenrohre konzentrisch in je
ein Sackrohr hineinragt und in der ihm zugeordneten Rohrplatte derart lösbar verankert ist, daß es durch die
Platte hindurch ausziehbar ist.
Im Reaktorbau und in der chemischen Verfahrenstechnik
müssen oft Wärmeübertrager im Laufe ihrer Lebensdauer mehrfach, beispielsweise jährlich, auf
Schaden geprüft werden. Bei gewöhnlichen, beidendig mit Rohrplatten versehenen Geraderohr-Wärmeübertragern
bieten solche wiederholten Prüfungen keine Schwierigkeilen.
Bei Wärmeübertragern der eingangs genannten Art ist es bekannt, die Innenrohre demontierbar anzuordnen,
so daß sie einzeln ausgebaut und geprüft werden können (DE-PS 5 93 906). Die Überwachung und falls
notwendig der Ersatz der Außenrohre wird dadurch nicht vereinfacht. Die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe besteht darin, eine Konstruktion zu schaffen, bei der die wiederholten Prüfungen und Überwachungen
sowie gegebenenfalls das Ersetzen auch der Aiißenrohre einfacher und rascher durchzuführen sind.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Aiißutulurchniesser jeden Innenrohres im
Bereich der ihm zugeordneten Rohrplatte größer ist als
der maximale Außendurchinesscr des zugehörigen Sackrohrcs.
Die neue Konstruktion erlaubt es, die Rohrplatten für die Innenrohre an Ort und Stelle zu belassen, die
Innenrohre in bekannter Weise einzeln aus ihr herauszuziehen und bei ausgebautem Innenrohr gleichzeitig
die Außen- oder Sackrohre für die jeweils gerade herausgezogenen Innenrohre vor deren Wiedereinbau
zu überprüfen und notfalls auszuwechseln.
Als Mittel für ihre lösbare Verankerung können Innenrohre mit Vorteil am ihrer Rohrplatte zugeordneten
Ende diametral gegenüberliegend mit Längsschlitzen versehen sein, die in je einem Querschlitz enden,
wobei die Innenrohre weiterhin auf ihrer Außenseite, rechtwinklig zu den Längsschlitzen angeordnete, über
einen Teil ihres Umfangs Querrippen tragen, die in entsprechenden Nuten in ihrer Durchtrittsbohrung
durch die Rohrplatte eingreifen.
Für fluchtend hintereinanderliegende Innenrohre ist es weiterhin möglich, diese durch je ein die Längsschlitze
durchsetzendes gemeinsames Sicherungselement zu sichern.
Weiterhin kann die lösbare Halterung der Innenrohre in ihrer Rohrplatte schließlich mit Hilfe von exzentrischen Schrauben erfolgen, die über den Rand der
Innenrohre greifen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der
Zeichnung näher erläutert:
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Reaktor-Druckgefäßes aus Beton;
F i g. 2 und 3 veranschaulichen in je einem Längsschnitt
durch ein Innenrohr im Bereich der ihm zugeordneten Rohrplatte je eine Konstruktion für die
lösbare Verankerung.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Wärmeübertrager Teil eines Reaktorkreislaufs; der
Reaktor wird durch Helium gekühlt. Dieses treibt eine Turbine an, wird anschließend zunächst in einem
Rekuperator und sodann in einem nachgeschalteten Kühler zurückgekühlt, bevor es verdichtet, im Rekuperator
wieder aufgewärmt und schließlich dem Reaktor wieder zugeführt wird.
Im Druckgefäß 1 (Fig. I) ist eine im wesentlichen
zylindrische Kaverne 2 vorgesehen, die mit einem Blechfutter 3 ausgekleidet ist. Im unteren Teil erweitert
sich die Kaverne 2 zu einem Vorraum 4, während sie oben konisch verengt ist und in einen zylindrischen
Kanal 5 übergeht. Am Übergang zur Erweiterung 4 ist an das Futter 3 ein Rohrstück 10 angesetzt, das unten
durch einen Rohrboden 11 mit Flansch 12 abgeschlossen
ist. Im Rohrboden U sitzt ein Bündel vertikal stehender, in einem versetzten Gitter angeordneter Sackrohre 15,
deren freies, oberes Ende 16 kalottenförmig geschlossen ist. Das Bündel der Sackrohre 15 ist auf ganzer Länge
von einem zylindrischen Hemd 20 umgeben, das durch auf den Umfang mit Abstand verteilte Flacheisenslücke
21 auf dem Rohrboden 11 abgestützt ist. Das Hemd 20 ist von einem Mantel 22 umhüllt, der an einem Konus 23
hängt; dieser ist an einem gewinkelten Krümmer 24 befestigt. Der gewinkeile Krümmer 24 geht in ein
6(> Zufuhrrohr 25 über, das durch eine mit einem Futter 27 ausgekleidete, seitliche öffnung 26 im Betondruckgefäß
1 zu einer nicht gezeichneten Kaverne des Rekuperators verläuft.
Das Zufuhrrohr 25 ist auf nicht gezeichnete Weise
br> konzentrisch auf dem Futter 27 abgestützt. Der
Krümmer 24 ist zusätzlich an einer Lasche 30 aufgehängt, die ihrerseits drehbar an einer Halterung 31
befestigt ist. Diese kragt von einer konischen Zwischen-
wand 32 aus, die in einem Kragen 35 mit dem Futter 3, in einem zweiten Kragen 36 mit dem Zufuhrrohr 25 und
schließlich in einer Naht 37 mit einem Innenrohr 38 dichtend verbunden ist
Über das Rohr 25 wird in dem nicht dargestellten Rekuperator vorgekühltes Helium dem Bündel der
Sackrohre 15 zugeführt Dieses strömt dem Rohrboden 11 zu und kühlt sich dabei an der äuQeren Oberfläche
der Sackrohre 15 auf seine Minimaltemperatur ab. Im Bereich des Rohrbodens 11 wird das Helium nach außen
umgelenkt; es gelangt dann durch den Ringraum zwischen dem Mantel 22 und dem Rohrstück 10 bzw.
dem Futter 3 und dann durch die von der Zwischenwand 32 bzw. dem Innenrohr 38 umgrenzten Räume zum nicht
dargestellten Verdichter. Ein Teilstrom des von diesem verdichteten Heliums strömt als Kühlmedium zwischen
dem Futter 3 und dem Innenrohr 38 bzw. der Zwischenwand 32 bzw. zwischen dem Zufuhrrohr 25
und dem Futter 27 zurück zum Rekuperator. Die Sackrohre 15 sind auf der Innenseite wassergekühlt
Dies geschieht mit Hilfe von geraden Innenrohren 50, die in den Sackrohren 15 bis nahe an deren
geschlossenes Ende reichen und in einem Rohrboden 51 fixiert sind. Der Rohrboden 51 geht in eine zylindrische
Wand 52 über, die einen Flansch 53 trägt, der mit dem Flansch 12 des Rohrbodens 11 dicht verbunden ist
An der zylindrischen Wand 52 ist seitlich ein Stutzen 55 vorgesehen, an dem eine Kühlwasserzufuhrleitung 56
angeschlossen ist Der Rohrboden 51 wird von einem gewölbten Boden 60, an dem zentral ein Kühlwasserabflußstutzen
61 angeschweißt ist, überspannt. Das Bündel der Innenrohre 50 ist von einer kurzen Trennwand 65,
die am Rohrboden 11 befestigt ist, umgeben.
Das Kühlwasser tritt über die Leitung 56 und den Stutzen 55 seitlich in den Ringraum zwischen der
zylindrischen Wand 52 und der Trennwand 65 ein, wird dort über den Umfang verteilt, strömt sodann zwischen
der Unterkante der Trennwand 65 und dem Rohrboden 51 in den Bereich des Bündels der Innenrohre 50 und
von dort, gleichmäßig verteilt, durch die ringförmigen Zwischenräume zwischen den Innenwänden der Sackrohre
15 und den Außenwänden der Innenrohre 50 bis zum oberen Ende der Sackrohre 15, wobei es die
Sackrohre kühlt und Wärme <uir.<immt. Das erhitzte
Wasser tritt sodann durch die offenen, oberen Enden in die Innenrohre 50 ein und verläßt diese unterhalb der
Rohrplatte 51, um schließlich über den Stutzen 61 den Wärmeübertrager zu verlassen.
Für den dargestellten Wärmeübertrager ist jährlich mindestens eine Überprüfung vorgesehen. Zu diesem
Zweck wird ein Zugang zum Vorraum 4 geöffnet und der Boden 60 nach unten weggenommen. Daraufhin
werden die Innenrohre 50 durch die Rohrplatte 51 hindurch einzeln nach unten ausgezogen und geprüft,
während gleichzeitig das zugehörige Sackrohr 15 durch die Rohrplatte 51 hindurch von innen her untersucht
wird. Sind beide Rohre für gut befunden worden, so wird das Innenrohr 50 wieder in das zugehörige Sackrohr 15
eingeführt und in der Rohrplatte 51 verankert. Ist das Innenrohr 50 beschädigt, so wird es ausgev. echselt; muß
ein Sackrohr 15 ersetzt werden, so wird es mit einem durch die Rohrplatte 51 hindurch operierenden
Spezialwerkzeug aus der Rohrplatte Il herausgebohrt und entfernt, anschließend wird ein neues Rohr 15
eingebaut und dicht in die Rohrplatte 11 eingeschweißt.
Für die Verankerung der Innenrohre 50 in der Rohrplatte 51 sind zwei verschiedene Konstruktionen
näher dargestellt.
In F i g. 2 erkennt man ein Innenrohr 50, das in ein Sackrohr 15 ragt; dieses ist in der Rohrplatte 11 durch eine Schweißnaht 70 befestigt Vom Sackrohr 15 her gesehen geht das Innenrohr 50 zunächst in einen Konus 71 und anschließend in einen Rohrabschnitt 72 über: dieser hat erfindungsgemäß einen größeren Außendurchmesser als das Sackrohr 15, um den erwähnten Ausbau der Sackrohre 15 durch die Rohrplatte 11 hindurch zu ermöglichen. An seinem unteren Ende trägt der Rohrabschnitt 72 einen Außenrand 73 und fünf parallele, zirkuläre Dreiecksrippen 74, die sich über je zwei diametral gegenüberstehende Bereiche des Rohrumfangs erstrecken. Zwischen diesen beiden Bereichen ist das Rohr 72 durch zwei axial verlaufende Längsschlitze 75, die bis zu zwei Querschlitzen 76 verlaufen, gespalten. Der Rohrboden 51 weist dem Außendurchmesser des Rohrabschnittes 72 entsprechende Bohrung 80 auf, die in ihrem unteren Bereich je sechs den Rippen 74 entsprechende dreieckförmige Zirkularnuten 81 aufweisen. Im Schlitz 75 verläuft unterhalb des Rohrbodens 51 als Sicherungselement ein sich über mehrere Rohre 50 erstreckender Keilstab 82, der lösbar am Rohrboden 51 befestigt ist
In F i g. 2 erkennt man ein Innenrohr 50, das in ein Sackrohr 15 ragt; dieses ist in der Rohrplatte 11 durch eine Schweißnaht 70 befestigt Vom Sackrohr 15 her gesehen geht das Innenrohr 50 zunächst in einen Konus 71 und anschließend in einen Rohrabschnitt 72 über: dieser hat erfindungsgemäß einen größeren Außendurchmesser als das Sackrohr 15, um den erwähnten Ausbau der Sackrohre 15 durch die Rohrplatte 11 hindurch zu ermöglichen. An seinem unteren Ende trägt der Rohrabschnitt 72 einen Außenrand 73 und fünf parallele, zirkuläre Dreiecksrippen 74, die sich über je zwei diametral gegenüberstehende Bereiche des Rohrumfangs erstrecken. Zwischen diesen beiden Bereichen ist das Rohr 72 durch zwei axial verlaufende Längsschlitze 75, die bis zu zwei Querschlitzen 76 verlaufen, gespalten. Der Rohrboden 51 weist dem Außendurchmesser des Rohrabschnittes 72 entsprechende Bohrung 80 auf, die in ihrem unteren Bereich je sechs den Rippen 74 entsprechende dreieckförmige Zirkularnuten 81 aufweisen. Im Schlitz 75 verläuft unterhalb des Rohrbodens 51 als Sicherungselement ein sich über mehrere Rohre 50 erstreckender Keilstab 82, der lösbar am Rohrboden 51 befestigt ist
Zum Ausbau des Rohres 50 wird zunächst der betreffende Keilstab 82 entfernt, sodann ein nicht
gezeichnetes, zangenartiges Werkzeug mit in das Rohr 72 eingreifendem Zapfen so im Bereich des Randes 73
angesetzt, daß die beiden gabelartigen Enden des Rohrabschnittes 72 zusammengedrückt werden können,
wobei die Rippen 74 aus den Nuten 81 ausrasten. In diesem Zustand läßt sich mit dem genanr ^r. Werkzeug
J5 das Innenrohr 50 durch den Rohrboden 51 hindurch
ausziehen. Während das Innenrohr untersucht wird, wird in bekannter Art beispielsweise eine Wirbelstromsonde
durch den Rohrboden 51 hindurch in das Rohr 15 eingeführt und dieses geprüft. Falls der Zustand des
•to Sackrohres 15 einen Ersatz dieses Rohres erfordert, so
wird dieses in der vorstehend beschriebenr,: Weise ersetzt
Anschließend wird mit dem erwähnten zangenartigen Werkzeug das geprüfte Innenrohr 50 wieder so weit in
das Sackrohr eingefühlt, bis die Zange am Rohrboden 51 ansteht. Wird nun die Zange geöffnet, so rasten die
Rippen 74 wiederum in die Nuten 81 ein. Ist eine ganze Reihe fluchtend hintereinanderliegender Rohre 50
durchgeprüft, so wird der Stab 82 in die Schlitze 75 eingelegt und an seinen beiden Enden gesichert, was
nicht gezeigt ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 weist der Rohrabschnitt 72 am unteren Ende einen Bund 96 auf, in
dessen Bereich innen eine dreieckige Nut 97 angebracht
5r> ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Rohr, nach
Entfernen eines Sicherungs-Flacheisens 98, von innen her durch ein einfaches, nicht gezeichnetes Manipulierwerkzeug,
das in die Nut 97 eingreift, gefaßt. Dann wird eine seitliche, im Fleisch der Rohrplatte 51 zwischen
W) drei Bohrungen 80 angeordnete Schraube 99 mit
exzentrischem Kopf so gedreht, daß der Bund 96 freigegeben wird. In diesem Zustand läßt sich das
Innenrohr 50 mit Hilfe des Manipulierwerkzeuges ausziehen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Doppelrohr-Wärmeübertrager, bei dem parallele Sackrohre mit ihren offenen Enden an einer ersten
Rohrplatte dichtend angeschlossen sind, bei dem ferner beidseitig offene, parallele, gerade Innenrohre
an einer zweiten Rohrplatte befestigt sind, jedes der Innenrohre konzentrisch in je ein Sackrohr hineinragt
und in der ihm zugeordneten Rohrplatte derart lösbar verankert ist, daß es durch die Platte hindurch
ausziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser jedes Innenrohres (50)
im Bereich der ihm zugeordneten Rohrplatte (51) größer ist als der maximale Außendurchmesser des
zugehörigen Sackrohres (15).
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (50) am ihrer
Rohrplatte (51) zugeordneten Ende diametral gegenüberliegend mit Längsschlitzen (75; 87) versehen
sind.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (75) in je
einem Queirschlitz (76) enden, und daß ferner die Innenrohre (50), auf ihrer Außenseite rechtwinklig
zu den Längsschlitzen (75) angeordnet, über einen Teil ihres Umfangs Querrippen (74) tragen, die in
entsprechende Nuten (81) in ihrer Durchtrittsbohrung (80) durch die Rohrplatte (51) eingreifen.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Reihe fluchtend
hintereinanderliegende Innenrohre (50) durch je ein die Längsschlitze (75,87) durchsetzendes, gemeinsames
Sicherungselement (82) gesichert sind.
Applications Claiming Priority (1)
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FR2370250A1 (fr) | 1978-06-02 |
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