DE2729526A1

DE2729526A1 - Senkrecht stehender waermetauscher kreisfoermigen querschnitts

Info

Publication number: DE2729526A1
Application number: DE19772729526
Authority: DE
Inventors: Hans Ecker; Karl Gasch; Harry Dipl Ing Spilker
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1979-01-11
Also published as: CH638606A5; DE2729526C2

Description

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HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GmbH Hansaring 53 - 57

5000 Köln

Senkrecht stehender Wärmetauscher kreisförmigen Querschnitts

Die vorliegende Erfindung betrifft einen senkrecht stehenden Wärmetauscher kreisförmigen Querschnitts mit einem innerhalb eines Leitmantels angeordneten kompakten Geradrohrbündel in Dreiecks- oder Quadratteilung, das parallel zu den Rohrachsen von einem inneren und einem äußeren Medium durchströmt wird

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und bei dem jeweils mehrere Rohre zu einem Teilbündel zusammengefaßt sind. Die Teilbündel sind im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet, und jedes Teilbündel weist an seinem oberen Ende einen Sammler auf, wobei die Sammler in mindestens drei verschiedenen horizontalen Ebenen derart angeordnet sind, daß benachbarte Sammler gegeneinander versetzt sind.

Bekannt sind Wärmetauscher mit einer Vielzahl von innerhalb eines äußeren Leitmantels angeordneten Geradrohrbündeln, die je von einem beidseitig offenen inneren Leitmantel umgeben und an ihren beiden Enden mit einem Rohrboden verbunden sind, an die sich eine Sammlerhaube anschließt. Jedes Rohrbündel bildet mit den zugehörigen Rohrboden und dem inneren Leitmantel eine Box, wobei alle Boxen im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet sind. Die Rohrboden sind auf beiden Seiten der Boxen in verschiedenen Ebenen senkrecht zur Achse des Wärmetauschers installiert. Benachbarte Rohrboden können sich im Grundriß überdecken, oder es ist nur ein sehr geringer Zwischenraum zwischen den Rohrboden der einen Box und dem inneren Leitmantel der dieser Box benachbarten Boxen vorhanden.

Derartige Wärmetauscher sind in den Offenlegungsschriften 2k Zk 355, 2h 30 161, 25 17 693 und 25 17 69h beschrieben. Sie werden bevorzugt in geschlossenen Gasturbinenanlagen und in der Kernkraftwerkstechnik eingesetzt, wo sie beispielsweise beim sogenannten integrierten Kernreaktor im selben Druckbehälter wie der Reaktorkern installiert sind.

Ein ähnlich aufgebauter Wärmetauscher ist aus der Offenlegungsschrift 21 20 $hk bekannt, bei dem das äußere Medium, z.B. das von einer Turbine kommende Abgas, entlang der Austauscherrohre innerhalb der beidseitig offenen Leitmäntel geführt wird, wobei seine Strömungsrichtung derjenigen des in den Rohren be-

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findlichen Mediums entgegengesetzt ist. Die Leitmäntel sind strömungsdicht in eine senkrecht zu ihnen verlaufende Platte eingesetzt, die ebenfalls strömungsdicht mit dem äußeren Leitmantel des Wärmetauschers verbunden ist. Mit dieser Platte soll eine leicht und funktionssicher herzustellende Führung für das äußere Medium erreicht werden.

Zum Stand der Technik gehört ferner ein Wärmetauscher, in dessen Leitmantel eine Anzahl von Rohrkörpern angeordnet ist, die sich aus einer Vielzahl von an ihren Enden mit Kopfstücken oder Rohrböden verbundenen Rohren zusammensetzen. Die im wesentlichen geraden Rohre sind in unmittelbarer Nähe der Kopfstücke derart auseinandergespreizt, daß sie über den größten Teil ihrer Länge eine gleichförmige Verteilung über den Querschnitt des Mantels einnehmen. Auf diese Weise läßt sich bei einer gegebenen Wärmeübertragungsleistung das Gesamtvolumen des Wärmetauschers gering halten. Ein derartiger Wärmetauscher ist in der Offenlegungsschrift \k 01 666 beschrieben.

Von diesem Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen, wobei ihr die Aufgabe zugrunde liegt, die bekannten Wärmetauscher dahingehend zu verbessern, daß sich eine günstige Ausgangslage zur Durchführung von Wiederholungsprüfungen und eine noch kompaktere Bauweise für den Wärmetauscher ergibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine gerade Anzahl, vorzugsweise zwei, der TeilbUndel zu einer Wärmetauscher-Einheit zusammengeschaltet sind, wobei die Rohre der einen Hälfte der Teilbündel jeder Wärmetauscher-Einheit im Gegenstrom und die Rohre der anderen Hälfte der Teilbündel im Gleichstrom zu dem äußeren Medium von dem inneren Medium durchströmt werden und am unteren Ende der Wärmetauscher-Ein-

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hexten Einrichtungen zur Umkehrung der Strömungsrichtung des inneren Mediums um 18O vorgesehen sind.

Der Wärmetauscher gemäß der Erfindung kann mit besonderem Vorteil als Hilfswärmetauscher des Nachwärmeabfuhrsystems von Hochtemperaturreaktoren sowie als Zwischenüberhitzer eingesetzt werden,da er bei guten Wärmeübertragungseigenschaften ein geringes Bauvolumen aufweist und guten Zugang für die Durchführung von Wiederholungsprüfungen bietet. Ferner treten innerhalb seines aktiven Bereichs keine Abdichtungsprobleme auf, wie es bei den bekannten Wärmetauschern in Boxenbauweise der Fall sein kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers liegt darin, daß er aus wenigen voneinander verschiedenen Einzelbauteilen zusammengefügt werden kann, die jeweils in großen Serien anfallen; es ergibt sich somit eine kostengünstige Herstellung.

Die TeilbUndel des Wärmetauschers sind in an sich bekannter Weise im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet. Die mögliche Anzahl der TeilbUndel läßt sich nach der mathematischen Formel

η = 6(1+2+3+4 ) +1 = <

berechnen, wenn mit i die Anzahl der im Gitter ineinanderliegenden Sechsecke bezeichnet wird und auch das Zentrum des Gitters mit einem Teilbündel besetzt ist.

Vorteilhafterweise sind jeweils zwei benachbarte TeilbUndel zu einer Wärmetauscher-Einheit zusammengeschaltet, wobei die Rohre des einen Teilbündels im Gegenstrom und die Rohre des anderen Teilbündels im Gleichstrom von dem inneren Medium durchströmt werden.

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Die Teilbündel können auch an ihrem unteren Ende je einen Sammler aufweisen. Zur Umkehrung der Strömungsrichtung des inneren Mediums um 180° sind die unteren Sammler jeder Wärmetauscher-Einheit, die von dem inneren Medium im Gegenstrom durchflossen werden, mit den im Gleichstrom durchflossenen unteren Sammlern der gleichen Wärmetauscher-Einheit durch U-förmig gebogene Rohrleitungen verbunden. Diese besitzen einen größeren Durchmesser als die Rohre der Teilbündel.

Wird auf das Vorhandensein von unteren Sammlern verzichtet, so ist zweckmäOigerwexse jedes Rohr eines im Gegenstrom durchflossenen Teilbündels mit einem Einzelrohr eines im Gleichstrom durchflossenen Teilbündels der gleichen Wärmetauscher-Einheit verbunden, und zwar durch eine U-förmig gebogene Rohrleitung von vorzugsweise dem gleichen Durchmesser wie die Einzelrohre der Teilbündel.

Vorteilhaft ist es, die Rohre jedes Teilbündels vor dem Eintritt in den Sammler bzw. in den oberen und unteren Sammler, falls letzterer vorhanden, mittels eines kleinen Etagenbogens symmetrisch auf ein kleineres Rohrteilungsmaß einzuziehen. Durch diese Maßnahme lassen sich kleinere Rohrteilungen im Bündel erreichen, und/oder der Grundriß der Sammler kann kleiner gewählt werden, was eine noch kompaktere Bauweise des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ermöglicht.

Vorzugsweise haben die Sammler im Grundriß Sechseckform, wobei die Ecken abgerundet sein können. Sie bestehen aus einer sechseckigen Lochplatte sowie einer gewölbten Haube, die von der Sechseckform an der Anschlußstelle zu der Lochplatte in eine halbkugelige Form übergeht. In die gewölbte Haube tritt ein Stutzen ein, durch den das innere Medium zu- bzw. abgeleitet wird. Die Einzelrohre aller Teilbündel sind im

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Dreiecksgitter angeordnet. Mit Rücksicht auf die Ausführbarkeit der im Grundriß sechseckigen Sammler ist der Teilungsabstand der Rohre im Dreiecksgitter nicht beliebig wählbar. Er unterliegt einer bestimmten Gesetzmäßigkeit, wie später noch erläutert wird. Insbesondere muß dabei beachtet werden, daß die Rohre in die Lochplatte eingeschweißt werden müssen.

Bei einem Wärmetauscher mit einem Geradrohrbündel in Quadratteilung kann für die Sammler im Grundriß auch eine quadratische Form gewählt werden. Die Lochplatte dieser Sammler ist dann ebenfalls quadratisch geformt, und die gewölbte Haube zeigt an der Übergangsstelle zur Lochplatte eine quadratische Form, die in eine halbkugelige Form übergeht.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Lochplatten der Sammler kreisrund auszubilden und den Hauben eine halbkugelige Form zu geben. Diese Variante kann mit besonderem Vorteil bei solchen Teilbündeln eingesetzt werden, bei denen die Rohre vor dem Eintritt in die Sammler auf ein kleineres Rohrteilungsmaß eingezogen sind.

Wie bereits beschrieben, sind alle Sammler in mindestens drei verschiedenen horizontalen Ebenen in einer solchen Weise angeordnet, daß benachbarte Sammler jeweils gegeneinander versetzt sind. Dies ermöglicht es, die Teilbündel so dicht nebeneinander zu installieren, daß sich die Sammler im Grundriß überdecken. Unter Umständen kann bei in halbkugeliger Form ausgebildeten Sammlern mit auf ein kleineres Rohrteilungsmaß eingezogenen Rohren darauf verzichtet werden, die Sammler so eng anzuordnen, daß es - im Grundriß gesehen - zu einer Überdeckung kommt.

In der Höhe können die Sammler in beliebiger Form, z.B. in

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Form eines Kegels, gestaffelt werden, wobei jedoch auf thermodynamische Gegebenheiten und konstruktive Vorteile Rücksicht genommen werden muß.

Wird das Zentrum des Wärmetauschers nicht mit Rohren besetzt, so ist hier vorteilhafterweise ein Füllkörper vorgesehen, der sich durch den gesamten aktiven Bereich des Wärmetauschers erstreckt. Ähnlich gestaltete Füllkörper können auch in den an den Wärmetauscher-Leitmantel angrenzenden Räumen installiert sein, die frei von Rohren sind. Durch die Füllkörper werden die Strömungsverhältnisse des äußeren Mediums und damit die Wärmeübertragungseigenschaften des erfindungsgemäßen Wärmetauschers verbessert.

Für die Halterung der einzelnen Rohre aller Wärmetauscher-Einheiten sind Stützgitter, z.B. in Waben-, Rhombus- oder Ringform, vorgesehen, wobei zweckmäßigerweise jeweils die Rohre einer Wärmetauscher-Einheit oder weniger Einheiten in einem Stützgitter zusammengefaßt sind. Die Anzahl der Bereiche, in denen Stützgitter erforderlich sind, läßt sich durch Berechnungen ermitteln. Die Stützgitter haben die Aufgabe, die Ausschläge der aus der Anregung des außen strömenden Mediums resultierenden Rohrschwingungen in zulässigen Grenzen zu halten. Sie können in jedem Bereich in verschiedenen horizontalen Ebenen angeordnet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung sinlin mindestens einem Bereich alle Stützgitter in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet und in einem gemeinsamen Führungsrost längsverschiebbar geführt, wobei sie gleichzeitig durch den Führungsrost horizontal abgestützt werden (um z.B. Erdbebenkräfte aufnehmen zu können).

Bei der Zuordnung der Teilbündel bzw. der Wärmetauscher-

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Einheiten, die jeweils durch ein Stützgitter gehaltert sind, muß darauf Rücksicht genommen werden, wie sich eine Führung dieser Teilbündel bzw. Einheiten in dem Führungsrost realisieren läßt. Bei entsprechender Zusammenfassung der Teilbündel bzw. Wärmetauscher-Einheiten kann der komplette Führungsrost auf das komplett vorgefertigte Geradrohrbündel des Wärmetauschers montiert werden.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, der für den Einsatz als Hilfswärmetauscher in dem Nachwärmeabfuhrsystem eines mit Helium gekühlten Hochtemperaturreaktors bestimmt ist. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Hilfswärmetauschers im Längsschnitt nach der Linie A-A der Fig. 2 mit in Dreiecksteilung angeordneten Rohren und im Grundriß sechseckigen Sammlern,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. 1,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Sammler-Bereich des Hilfswärmetauschers, ebenfalls im Querschnitt,

Fig. 4 einen einzelnen Sammler des Hilfswärmetauschers der Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 5 den Grundaufbau des Tragrostes dieses Hilfswärmetauschers,

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Pig. 6 das Stützgitter für eine Wärmetauscher-Einheit,

Fig. 7 den Grundaufbau des Führungsrostes des Hilfswärmetauschers der Fig. 1,

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längss chni 11,

Fig. 9 einen Ausschnitt aus einem dritten Ausführungsbeispiel mit im Grundriß runden Sammlern,

Fig. 10 einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel mit im Grundriß quadratischen Sammlern,

Fig. 11 eine Variante des in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die Figuren 1 bis 7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des in stehender Anordnung installierten Hilfswärmetauschers 1, der zu dem Primärkreislauf des Hochtemperaturreaktors gehört und wie alle anderen Komponenten dieses Kreislaufs in einem vertikalen Pod innerhalb eines Spannbetondruckbehälters untergebracht ist (nicht dargestellt). Der Hilfswärmetauscher ist von einem Leitmantel 2 umgeben, in den unten eine Gaseintrittsleitung 3 mündet. Das abgekühlte Helium wird oben aus dem Leitmantel 2 abgezogen.

Innerhalb des Leitmantels 2 ist ein kompaktes Geradrohrbündel installiert, dessen einzelne Rohre k in Dreiecksteilung angeordnet sind. Jeweils sieben der Rohre 4 sind zu einem TeilbUndel 5 zusammengefaßt, wie aus der Fig. 3 ersichtlich.

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Jedes Teilbündel 5 ist an seinem oberen Ende mit einem Sammler 6 versehen, der im Grundriß eine sechseckige Form aufweist. Er besteht aus einer sechseckigen Lochplatte 7 mit abgerundeten Ecken, einem Stutzen 8 und einer gewölbten Haube 9» die von der Sechseckform an der Anschlußstelle 10 zur Lochplatte 7 in eine halbkugelige Form übergeht. Die Rohre 4 sind in die Lochplatte 7 eingeschweißt. Ein solcher Sammler wird in der Fig. 4 gezeigt.

Der Teilungsabstand t der Rohre 4 im Dreiecksgitter ist mit Rücksicht auf die Ausführbarkeit der im Grundriß sechseckigen Sammler 6 der folgenden Gesetzmäßigkeit unterworfen:

;-d ^ 3YtVd +2(r+s).

ei * Si

Darin bedeutet d den Durchmesser der Einzelrohre k; die

Bedeutung von r und s ist der Fig. 4 zu entnehmen. Nach einigen Umformungen ergibt sich aus dieser Gesetzmäßigkeit für den Teilungsabstand t im Dreiecksgitter:

Die Teilbündel 5 sind im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet, wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist. Im Zentrum des Hilfswärmetauschers 1 befindet sich ein sechseckiger Füllkörper 11; weitere Füllkörper 12 (nur teilweise gezeigt) sind am ganzen Umfang des Hilfswärmetauschers zwischen den Teilbündeln 5 und dem Leitmantel 2 vorgesehen. Die Sammler 6 sind in zehn verschiedenen horizontalen Ebenen I bis X angeordnet, wobei benachbarte Sammler stets gegeneinander versetzt sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Auf diese Weise ist es möglich, durch das gesamte Geradrohrbündel hindurch eine ununterbrochene Dreiecksteilung der Einzelrohre bei-

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zubehalten. Wie die Fig. 3 zeigt, überdecken sich die versetzt angeordneten Sammler 6 im Grundriß, wodurch sich ein besonders kompakter Aufbau des Hilfswärmetauschers 1 ergibt. In der Fig. 2 ist durch die in einige der Teilbündel 5 eingeschriebenen Ziffern I bis X angedeutet, in welcher Ebene der zu jedem Teilbündel gehörige Sammler 6 angeordnet ist. Es ist klar ersichtlich, daß einander benachbarte Sammler
stets in verschiedenen Horizontalebenen liegen.

Je zwei der Teilbündel 5 sind zu einer Wärmetauscher-Einheit

13 vereinigt, und zwar sind bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils benachbarte Teilbündel 5 zusammengefaßt. Alle Wärmetauscher-Einheiten 13 sind derart geschaltet, daß die Einzelrohre 4 des einen Teilbündels 5a im Gegenstrom und die
Einzelrohre 4 des anderen Teilbündels 5b im Gleichstrom zu dem außen an den Rohren entlangströmenden Helium durchflossen werden. Am unteren Ende der Wärmetauscher-Einheiten 13 sind zur Umkehrung der Strömungsrichtung des inneren Mediums
U-förmig gebogene Rohrleitungen 14 vorgesehen, wie in der
Fig. 1 angedeutet. Diese besitzen den gleichen Durchmesser wie die Einzelrohre 4 und verbinden jeweils ein Einzelrohr eines der Teilbündel 5a mit einem Einzelrohr des zur gleichen Wärmetauscher-Einheit gehörenden Teilbündels 5*>·

Bei dem in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen sind insgesamt 111 Wärmetauscher-Einheiten 13 vorhanden, wobei jede Wärmetauscher-Einheit 13 zwei Sammler 6 und

14 Einzelrohre 4 aufweist. Dieses Konzept ergibt für den
erfindungsgemäßen Hilfswärmetauscher die geringste Bauhöhe und die günstigste Durchmischung des äußeren Mediums Helium.

Das gesamte aus den Teilbündeln 5 bestehende Geradrohrbündel ist an einem Tragrost 15 aufgehängt, der sich oberhalb der Sammler 6 in dem Hilfswämretauscher 1 befindet. Er

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weist Durchbrüche für die Stutzen 8 auf, mit denen er jeweils durch ein Thermosleeve verbunden ist, um das Entstehen von Wärmespannungen zu verhindern (nicht dargestellt). Der Tragrost 15 besteht aus einem Außenring 16, einem Innenring 17 und sechs radial angeordneten Tragarmen 18, wie in der Fig. 5 gezeigt. Die Tragarme 18 sind untereinander durch Zwischenriegel 19 verbunden, an denen sowie an den Tragarmen 18 die Teilbündel 5 aufgehängt sind. In der Fig. 5 ist die Anordnung der Zwischenriegel 19 nur in einem Kreisausschnitt dargestellt. Der zentrale Füllkörper 11 ist ebenfalls an dem Tragrost 15 befestigt.

Um die Schwingungen der Einzelrohre k in zulässigen Grenzen zu halten, ist eine erste Reihe von Stützgittern 20 vorgesehen, in denen jeweils die Rohre k einer Wärmetauscher-Einheit 13 gehaltert sind, wie aus der Fig. 6 ersichtlich. Die Stutzgitter 20 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Wabengitter ausgebildet. Ihre Anordnung erfolgt in verschiedenen horizontalen Ebenen, beispielsweise in den Ebenen A bis D, wie die Fig. 1 zeigt. Im unteren Teil des Hilfswärmetauschers 1 ist eine weitere Gruppe von Stützgittern 20' vorgesehen, die in horizontalen Ebenen A¹ bis D¹ angeordnet sind. Jede Wärmetauscher-Einheit 13 ist somit in einem Stützgitter 20 und einem Stützgitter 20· gehaltert.

Um auch eine horizontale Abstützung der Einzelrohre k zu erreichen, sind je eine Wärmetauscher-Einheit 13 umfassende Stützgitter 21 im unteren Teil des Hilfswärmetauschers 1 vorgesehen, die in einer horizontalen Ebene liegen. Die Stützgitter 21 sind längsverschiebbar in einem Führungsrost 22 geführt, wie aus Fig. 1 zu erkennen. Der Grundaufbau des Führungsrostes 22 ist in der Fig. 7 dargestellt. Er besteht aus einem Außenring 23, einem Innenring Zh mit vieleckigem

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Grundriß und sechs radialen Armen 25. Zwischen den radialen Armen 25 befindet sich ein Gitterwerk 26, das zusammen mit den Stützgittern 21 die Einzelrohre 4 der Teilbündel 5 abgestützt. Die Stützgitter 21 sind in gleicher Weise ausgebildet wie die Stützgitter 20 und 20·. Falls erforderlich, kann ein solcher Führungsrost 22 noch in einer weiteren horizontalen Ebene vorgesehen sein, z.B. in der halben Höhe des Geradrohrbündels.

In der Fig. 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hilfswärmetauschers 1 dargestellt. Er weist einen Leitmantel 2 auf, in den von unten das heiße Helium eingeleitet wird. Parallel zu dem inneren Medium Wasser strömt es in dem Leitmantel 2 nach oben.

Wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel ist das innerhalb des Leitmantels 2 angeordnete kompakte Geradrohrbündel in eine Vielzahl von Teilbündeln 5 unterteilt, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur einige gezeigt sind. Jedes Teilbündel 5 umfaßt sieben Einzelrohre k, die im Dreiecksgitter angeordnet sind. An seinem oberen Ende ist jedes Teilbündel 5 mit einem Sammler 6 versehen, der im Grundriß eine secheeckige Form mit abgerundeten Ecken besitzt. Er besteht aus einer Lochplatte 7, in die die Einzelrohre 4 eingeschweißt sind, einem Stutzen 8 und einer gewölbten Haube 9, wie in der Fig. h gezeigt.

Am unteren Ende weist jedes Teilbündel 5 einen in der gleichen Weise ausgebildeten Sammler 27 auf, der also ebenfalls aus Lochplatte, Stutzen und gewölbter Haube besteht. Auch bei diesem Hilfswärraetauscher sind die Teilbündel 5 im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet. Sowohl die oberen Sammler 6 als auch die unteren Sammler 27 befinden sich auf verschie-

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denen horizontalen Ebenen I, II, III bzw. I¹, II¹, III¹, wobei benachbarte Sammler stets gegeneinander versetzt sind.

Aus je zwei benachbarten Teilbündeln 5 ist eine Wärmetauscher-Einheit 13 gebildet, wobei die Rohre h des einen Teilbündels 5a im Gegenstrom und die Rohre k des anderen Teilbündels 5t» im Gleichstrom zu dem Helium vom Kühlwasser durchströmt werden. Die Umkehrung der Strömungsrichtung des Kühlwassers erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe von U-förmigen Leitungsabschnitten 28, die jeweils die beiden Sammler 2 ja und 27b einer Wärmetauscher-Einheit 13 verbinden. Sie besitzen einen wesentlich größeren Durchmesser als die Einzelrohre 4.

Oberhalb der Sammler 6 ist in dem Leitmantel 2 ein Tragrost 15 vorgesehen, an dem die Teilbündel 5 über die Stutzen 8 aufgehängt sind. Der Tragrost kann in der in der Fig. gezeigten Weise ausgebildet sein.

Die Abstützung der Einzelrohre k erfolgt ebenfalls in der bei dem ersten AusfUhrungsbeispiel dargestellten Weise, und zwar einmal über Stützgitter 20, die auf verschiedenen horizontalen Ebenen A, B₁ C angeordnet sind, und zum anderen über längsverschiebbar in einem Führungsrost 22 geführte Stützgitter 21 .

Die Fig. 9 gibt einen Ausschnitt aus einem dritten Ausführungsbeispiel wieder, der oben den Sammler 29 eines Teilbündels 5 und unten einen Querschnitt durch die Einzelrohre h darstellt, die hier ebenfalls in Dreiecksteilung angeordnet sind. Es sind wieder sieben Einzelrohre k in einem Sammler 29 zusammengefaßt. Der Sammler weist hier jedoch im Grundriß gesehen - einen runden Querschnitt auf. Er be-

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steht aus einer halbkugeligen Haube 30, in die oben ein Stutzen 32 eintritt, und einer kreisrunden Lochplatte 31. In letztere sind die sieben Einzelrohre 4 eingeschweißt.

Der in der Pig. 10 gezeigte Sammler 33 ist für einen Hilfswärmetauscher gedacht, der eine quadratische Rohrteilung besitzt, wie aus dem unterhalb des Sammlers 33 dargestellten Querschnitt durch ein Teilbündel 34 ersichtlich. Dieser Rohrteilung ist der Sammler 33 angepaßt, d.h. er hat im Grundriß eine quadratische Form. Seine Lochplatte 35 weist ebenfalls quadratische Form auf, während die Haube "}6 von einer quadratischen Form an der Anschlußstelle 38 zu der Lochplatte 35 in eine halbkugelige Form übergeht. Es sind vier Einzelrohre 4 in einem Sammler 39 zusammengefaßt. An die Haube 36 schließt sich oben ein Stutzen 37 an.

In der Fig. 11 ist eine Variante des in der Fig. 9 gezeigten Teilbündels dargestellt. Auch hier handelt es sich um ein Teilbündel 4o, dessen Einzelrohre 41 in Dreiecksteilung angeordnet sind. Die Rohre 41 sind jedoch vor ihrem Eintritt in den Sammler 39 mit Hilfe eines kleinen Etagenbogens 42 auf ein kleineres Röhrteilungsmaß eingezogen. Der Sammler besteht aus einer kreisförmigen Lochplatte 44, einer halbkugeligen Haube 45 und einem Stutzen 46.

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Le e rse i te

Claims

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Patentansprüche

Senkrecht stehender Wärmetauscher kreisförmigen Querschnitts mit einem innerhalb eines Leitmantels angeordneten kompakten Geradrohrbündel in Dreiecks- oder Quadratteilung, das parallel zu den Rohrachsen von einem inneren und einem äußeren Medium durchströmt wird und bei dem jeweils mehrere Rohre zu einem TeilbUndel zusammengefaßt sind, wobei die Teilbündel im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet sind und jedes Teilbündel an seinem oberen Ende einen Sammler aufweist und wobei die Sammler in mindestens drei verschiedenen horizontalen Ebenen derart angeordnet sind, daß benachbarte Sammler gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß eine gerade Anzahl, vorzugsweise zwei, der Teilbündel (5, 3^, '♦θ) zu einer Wärmetauscher-Einheit (13) zusammengeschaltet sind, wobei die Rohre (k) der einen Hälfte der Teilbündel (5a) jeder Wärmetauscher-Einheit (13) im Gegenstrom und die Rohre (h) der anderen Hälfte der Teilbündel (5b) im Gleichstrom zu dem äußeren Medium von dem inneren Medium durchströmt werden und am unteren Ende der Wärmetauscher-Einheiten (13) Einrichtungen (ik, 28) zur Umkehrung der Strömungsrichtung des inneren Mediums um 180 vorgesehen sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Teilbündel (5a, 5b) zu einer Wärmetauscher-Einheit (13) zusammengeschaltet sind.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dai3 die Teilbündel (5) auch an ihrem unteren Ende je einen Sammler (27) aufweisen, wobei die im Gegenstrom durchflossenen Sammler (27a) jeder Wärmetauscher-Einheit (θ) mit den im Gleichstrom durchf lossenen Sammlern (27a) durch U-förmig gebogene Rohrleitungen (28) verbunden sind.
h. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre (h) der im Gegenstrom durchflossenen Teilbündel (5a) jeder Wärmetauscher-Einheit (13) mit den Rohren (h) der im Gleichstrom durchflossenen Teilbündel (5b) dieser Einheit durch U-förmig gebogene Rohrleitungen (1h) verbunden sind.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (k) jedes Teilbündels (^0) vor dem Eintritt in den bzw. die Sammler (39) mittels eines kleinen Etagenbogens (^2) symmetrisch auf ein kleineres Rohrteilungsmaß eingezogen sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Sammler (6) im Grundriß Sechseckform, vorzugsweise mit abgerundeten Ecken, aufweisen und aus einer sechseckigen Lochplatte (7) sowie einer gewölbten Haube (9) bestehen, die von der Sechseckforni an der Anschlußstelle (1O) zu der Lochplatte (7) in eine halbkugelige Form übergeht.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 3, insbesondere für ein Geradrohrbündel in Quadratteilung, dadurch gekennzeichnet , daß die Sammler (33) im Grundriß eine quadratische Form aufweisen und aus einer quadratischen Lochplatte (35) sowie einer gewölbten Haube (36) bestehen,

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die von der quadratischen Form an der Anschlußstelle (28) zu der Lochplatte (35) in eine halbkugelige Form übergeht.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammler (29) eine kreisrunde Querschnittsform aufweisen und aus einer kreisrunden Lochplatte (31) sowie einer halbkugeligen Haube (30) bestehen.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sammler (6, 29, 33) im Grundriß überdecken.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) in seinem Zentrum und in nicht mit Rohren (U) besetzten, an seinen Leitmantel (2) angrenzenden Räumen Füllkörper (i1, 12) aufweist, die sich durch den gesamten aktiven Bereich des Wärmetauschers

(1) erstrecken.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Halterung der einzelnen Rohre (k) aller Wärmetauscher-Einheiten (13) in mehreren Bereichen des Wärmetauschers (1) Stützgitter (20) vorgesehen sind, wobei jeweils die Rohre (h) einer Wärmetauscher-Einheit (13) oder weniger Einheiten in einem Stützgitter (20,20·) zusammengefaßt sind.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützgitter (20 bzw. 20') in jedem Bereich in verschiedenen horizontalen Ebenen (A,B,C,D bzw. A¹,B¹

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C, D¹) angeordnet sind.

13· Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Bereich alle Stützgitter (21) in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet und in
einem gemeinsamen Führungsrost (22) längsverschiebbar geführt sind, wobei sie gleichzeitig horizontal abgestützt werden.

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