DE2708696A1 - Mehrschichtiger rohrboden fuer waermetauscher - Google Patents
Mehrschichtiger rohrboden fuer waermetauscherInfo
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Description
Stichwort· MRohrbodenschichten"
DEGGSNDORFER WERFT UND Deggendorx /Donau, den 24.02.1977
EISENBAU, GES.M.B.H. h
Ca/Pa DG 101
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrboderffür solche
Wärmetauscher, bei denen aus bestimmten Gründen, z.B. wegen der gegenseitigen Unverträglichkeit von zwei Wärmetauschmedien,
ganz besonders darauf geachtet werden muss, dass diese Medien bejfetwa auftretenden Undichtigkeiten im Bereich
von Verbindungsstellen nicht miteinander in Berührung kommen. Bei einer Vermischung der Medien kann nämlich etwa eine sehr
heftige, explosionsartige Reaktion erfolgen, oder die entstehende Verbindung kann Anlass zu starker Korrosion geben.
Man könnte daran denken, bei Wärmetauschern zwecks sehr guter Abdichtung zwei Rohrböden in geringem achsialen Abstand
anzuordnen und beide mit den Rohren an ihrem Ende bzw. an einer davor liegenden Stelle zu verschweissen. Dabei wäre
allerdings eine verhältnismässig grosse Rohrteilung erforderlich,
um das zuerst durchzuführende Einschweissen der Rohre in den inneren Rohrboden zu ermöglichen. Infolgedessen würden
sich für die einer bestimmten Wärmeübergangsleistung entsprechende Wärmetauschfläche, d.h. Rohrzahl, vergleichsweise
sehr grosse Abmessungen des ganzen Apparates ergeben.
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Ausserdem würde der Wärmeübergangswert infolge der grossen
Rohrteilung geringer, was unwirtschaftlich sein und sich zusätzlich im Sinne vergrösserter Abmessungen auswirken
würde.
Im übrigen würden bei einer solchen Bauart die beiden
Rohrboden unterschiedliche Temperaturen annehmen, da der innere Rohrboden sich der Temperatur des die Rohre umgebenden
Mediums]und der äussere Rohrboden sich der Temperatur des durch die Rohre strömenden Mediums und damit
etwa der Rohrtemperatur anpassen würde. Die Folge wären ungleiche Wärmedehnungen der beiden Rohrboden und damit
relative Querverschiebungen der Rohre in den beiden Rohrbodenebenen.
Demgegenüber soll mit der Erfindung die Aufgabe einer ganz sicheren Abdichtung bei Rohrböden für Wärmetauscher
in anderer Weise gelöst werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass eine Rohrbodengrundplatte
ein sowohl an die Aussenseite jedes Rohres in seinem Abdichtungsbereich angeschlossenes als auch nach aussen
führendes Kanalsystem aufweist, und dass ferner die Rohre an ihren über die Rohrbodengrundplatte: hinausragenden
Enden mit einer besonderen Rohrbodendeckplatte verschweisst sind, die ihrerseits mit der Rohrbodengrundplatte
unmittelbar fest verbunden ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann ein mehrschichtiger
Rohrboden nach dem gleichen Prinzip auch
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in der Weise ausgebildet sein, dass zwischen der mit den Rohrenden verschweissten Rohrbodendeckplatte und
der Rohrbodengrundplatte eine mit beiden unmittelbar verbundene zweite Rohrbodendeckplatte angeordnet
ist, in deren Bereich sich eine weitere Abdichtungsstelle jedes Rohres und ein entsprechendes Kanalsystem befinden.
Zweckmässig erfolgt die unmittelbare gegenseitige Verbindung der Rohrbodengrundplatte und der mittleren
Rohrbodendeckplatte und im letzteren Falle auch der
beiden Rohrbodendeckplatten durch Sprengplattieren.
Ferner kann das Kanalsystem der Rohrbodengrundplatte derart ausgebildet sein, dass sie im Einwalzbereich
jedes Rohres eine Ringnut sowie mehrere, mit je einer Gruppe solcher Ringnuten in Verbindung stehende,
nach aussen führende Querkanäle weist. Diese Querkanäle können an einen gemeinsamen Ringkanal und über
diesen an eine nach aussen führende Bohrung angeschlossen sein. Stattdessen können die Querkanäle auch mehreren
Ringkanalabschnitten zugeordnet sein, die an je eine nach aussen führende Bohrung angeschlossen sind.
Schliesslich lässt sich die Rohrbodendeckplatte auch durch Auftragschweissen herstellen; in diesem Falle
müssen allerdings die Querkanäle und gegebenenfalls der Ringkanal bzw. die Ringkanalabschnitte gegen die
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Mussere Stirnseite der Rohrbodengrundplatte durch Profilstäbe
abgedeckt sein.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen Rohrboden in Draufsicht,
Fig. 2 einen vertialen Teilschnitt nach der Linie H-II in Fig. 1,
Fig. 3 und Fig. 4 wieder je einen Rohrboden in Draufsicht,
aber mit anders ausgebildeten Kanalsystemen,
Fig. 5 und 6 horizontale Teilschnitte mit weiteren Variationen des Kanalsystems,
Fig. 7 einen vertikalen Teilschnitt durch eine noch
andere Ausführung eines solchen Rohrbodens und
Fig. 8 einen vertikalen Teilschnitt durch einen dreischichtigen
Rohrboden.
Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 ist auf der
Aussenseite einer den Innenraum eines Wärmetauschers begrenzenden Rohrbodengrundplatte 1 eine Rohrbodendeckplatte
durch Sprengplattieren befestigt. Die Rohre J5 sind mit
der Grundplatte 1 durch eine Einwalzung 4 und mit der Deckplatte 2 durch eine Schweissnaht 5 abdichtend
verbunden.
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Die Grundplatte 1 weist ausserdem je eine Ringnut 6 im Bereich jeder Rohreinwalzung 4 sowie mehrere zueinander
parallele, horizontal verlaufende Querkanäle 7 auf, die mit je einer Gruppe von Ringnuten 6 in Verbindung
stehen und an ihren Enden in einen Ringkanal 8 einmünden (Fig. 1). Die Querkanäle 7 und' der Ringkanal 8 werden
zweckmässig von der äusseren Stirnseite her in die Grundplatte 1 eingefräst, so dass sie auf dieser Seite
durch die Declplatte 2 begrenzt werden.
Vom Ringkanal 8 führt eine Bohrung 9 seitlich nach aussen zu einem dort angeschweissten Rohrstutzen 10.
Bei dem Rohrboden nach Fig. 3, der ebenfalls aus einer
Grundplatte 1 und einer darUberliegenden Deckplatte 2 mit in beiden gemäss Fig. 2 befestigten Rohren 3 besteht,
sind die Querkanäle 7 an einem Ende an drei voneinander
getrennte Ringkanalabschnitte 8a, 8b, 8c angeschlossen. Von jedem dieser Ringkanalabschnitte führt eine Bohrung
9a, 9b, 9c seitlich nach aussen zu einem dort angeschweissten Rohrstutzen 10, 10b, 10c.
Bei dem Rohrboden nach Fig. 4, der ebenfalls aus einer Grundplatte 1 und einer darUberliegenden Deckplatte 2 mit
in beiden gemäss Fig. 2 befestigten Rohren 3 bestegtm subd
die Querkanäle 7 teils an einem Ende, teils an beiden Enden unmittelbar an seitlich nach aussen führende Bohrungen 9d
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und dort angeschweisste Rohrstutzen 10 d angeschlossen.
Aus Fig. 5-7 sind andere Ausführungen des Querkanalsystems
ersichtlich. Nach Fig. 5 sind die Rohre 3 in nicht gegeneinander versetzten Reihen angeordnet; infolgedessen
habensie etwas grössere Abstände, so dass die Querkanäle J nicht unmittelbar mit den Ringnuten 6 von
benachbarten Rohrreihen in Verbindung stehen können. Deshalb sind an den betreffenden Stellen noch kurze
Zweigkanäle 11 angeordnet.
Nach Fig. 6 ist ein ganzes System kreuzweise verlaufender Querkanäle 7a vorhanden, die vergleichsweise
schmaler sind und auch einen geringeren gegenseitigen Abstand haben. In diesem Falle ist jede Ringnut 6
im Bereich der einzelnen Rohre 2 an mehrere Querkanäle Ja
angeschlossen. Hierbei können die gegenseitige Lage der Rohre 3 und ihre Teilung beliebig gewählt werden. Die
Querkanäle Ja. münden zweckmässig in einen (nicht dargestellten)
Ringkanal 8 gemäss den Fig. 1 und 2.
Nach Fig. 7 ist ein Querkanal J - das gleiche trifft für
alle anderen Querkanäle zu - gegen die äussere Stirnseite der Grundplatte 1 durch einen Profilstab 12
dicht abgedeckt. Diese Massnahme ist notwendig, wenn die Deckplatte 2a, wiehier, durch Auftragsschweissen
hergestellt und mit der Grundplatte fest verbunden wird.
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Nach Fig. 8 sind über der Grundplatte 1 zwei Deckplatten 2b, 2c
angeordnet. Die Rohre 3 reichen durch alle drei Platten hindurch; sie sind in der Grundplatte 1 und in der mittleren
Deckplatte 2b durch Einwalzungen 4 bzw. ha sowie am Ende
an der oberen Deckplatte 2c durch eine Schweissnaht 5 abdichtend
befestigt. In der Grundplatte 1 und in der mittleren Deckplatte 2b sind im Bereich jedes Rohres 3 Ringnuten 6 bzw.
6a angeordnet, mit denen Querkanäle 7 bzw. 7 a in Verbindung
stehen, die in ihren Ebenen entsprechend den Ausführungen nach den Fig. 1-3 oder Fig. 4- über einen Ringkanal oder
Ringkanalabschnitte bzw. unmittelbar nach aussen führen.
Der Vorteil eines solchen mehrschichtigen Rohrbodens gemäss der Erfindung besteht darin, dass bei etwaigen Undichtigkeiten
zwischen den Rohren Z> und der Rohrbodengrundplatte 1
oder/und der Rohrbodendeckplatte 2j 2a sowohl das eine wie das andere Wärmetauschmedium über das Kanalsystem nach aussen
abgeführt wird. Durch die Anordnung eines geeigneten Messgerätes in dem bzw. jedem Austrittsstutzen 10; 10a, 10b, 10c;
1Od lässt sich dann die Undichtigkeit sofort feststellen und eine Reparatur des Wärmetauschers nach Abschaltung desselben
durchführen, ohne dass die beiden Wärmetauschmedien
unerkannt in grösserer Menge und für längere Zeit miteinander in Berührung kommen und sich daraus die eingangs erwähnten
gefährlichen Folgen ergeben.
Bei der Ausführung nach Fig. 8 ergibt sich «insofern noch eine
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besondere Wirkung, als das die Rohre 3 umgebende Wärmetauschmedium
bei einer Undichtigkeit der Einwalzung 4 in der Rohrbodengrundplatte 1 über die in deren Ebene angeordneten Querkanal
e 7 austritt, während das durch die Rohre 3 geführte Wärmetauschmedium bei einer Undichtigkeit an der Schweissnaht
über die in der Ebene der mittleren Rohrbodendeckplatte 2b angeordneten
Querkanäle 7& austritt. Durch diese getrennte Abführung
und damit auch Kontrolle der beiden Wärmetausehmedien
lässt sich deren gegenseitige Berührung ganz vermeiden und auch sofort erkennen, wo dieUndichtigkeit liegt.
Bei den Ausführungen nach Fig. j5 und Fig. 4 ist andererseits
feststellbar, in welchem Teilbereich des Rohrbodens eine Undichtigkeit aufgetreten ist.
Das abdichtende Befestigen der Rohre 3 in der Rohrbodengrundplatte
1 und/oder gegebenenfalls in der mittleren Rohrbodendeckplatte 2b kann statt durch Einwalzung auch durch eine
andere geeignete Massnahme erfolgen.
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Claims (8)
- Patentansprüche:ί 1. !Mehrschichtiger Rohrboden für Wärmetauscher, insbesondere bei Verwendung von zwei miteinander unverträglichen Wärmetauschmedien, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rohrbodengrundplatte (l) ein sowohl an die Aussenseite jedes Rohres (3) in seinem Abdichtungsbereich (4) angeschlossenes als auch nach aussen führendes Kanalsystem aufweist, und dass ferner die Rohre an ihren über die Rohrbodengrundplatte hinausragenden Enden mit einer besonderen " Rohrbodendeckplatte (2) verschweisst sind, die ihrerseits mit der Rohrbodengrundplatte unmittelbar fest verbunden ist.
- 2. Rohrboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mit den Rohrenden verschweissten Rohrbodendeckplatte (2c) und der Rohrbodengrundplatte (l) eine mit beiden unmittelbar verbundene zweite Rohrbodendeckplatte (2b) angeordnet ist, in deren Bereich sich eine weitere Abdichtungsstelle (4a) jedes Rohres (3) und ein entsprechendes Kanalsystem (7a) befinden.
- 3. Rohrboden nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbodengrundplatte (l) mit der- 10 -809836/0027 ORIGINAL INSPECTEDbzw. der zweiten (mittleren) Rohrbodendeckplatte (2 bzw.2b) und letztere gegebenenfalls mit der ersten (äusseren) Rohrbodendeckplatte (2c) durch Sprengplattieren fest verbunden sind.
- 4. Rohrboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbodengrundplatte (l) im Abdichtungsbereich jedes Rohres (?) eine Ringnut (6) sowie mehrere, mit je einer Gruppe solcher Ringnuten in Verbindung stehende, nach aussen führende Querkanäle (7) aufweist.
- 5. Rohrboden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7) an einen gemeinsamen Ringkanal (8) und über diesen an eine nach aussen führende Bohrung (9) angeschlossen sind.
- 6. Rohrboden nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7) mehreren Ringkanalabschnitten (8a, 8b, 8c) zugeordnet sind, die an je eine nach aussen führende Bohrung (9a, 9b, 9c) angeschlossen sind.
- 7. Rohrboden nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7) und gege-- 11 -809836/00273 270869Gbenenfalls der .Ringkanal (8) bzw. die Ringkanalabschnitte (8a, 8b, 8c) gegen die äussere Stirnseite der Rohrbodengrundplatte (l) durch Profilstäbe (ll) abgedeckt sind und die Rohrbodendeckplatte (2a) durch Auftragschweissen hergestellt ist.
- 8. Rohrboden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle (7* 7a) in den Bereichen der Rohrbodengrundplatte (l) und der mittleren Rohrbodendeckplatte (2b) an getrennte Austrittsbohrungen und Austrittsstutzen angeschlossen sind.809836/0027
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