DE2936148A1

DE2936148A1 - Stuetzgitter fuer waermeuebertrager und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2936148A1
Application number: DE19792936148
Authority: DE
Inventors: Andre Corthay
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1979-08-15
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1981-02-26
Also published as: FR2463378A1; CH638304A5; FR2463378B1; DE2936148B2; JPS6022276B2; DE2936148C3; JPS5630592A; GB2057669A

Description

P.5447 St

Gebrüder Sulzer Aktien.-osellschiif* , Wintcrthur / Schweiz

Stützgitter für Wärmeübertrager und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Stützgitter nach dcrr. Oberbegriff des Anspruchs 1. Es sind solche Stützgitte-r bekannt, die aus gebohrten, ebenen Platten oder aus kreuzweise zwischen Rohrreihen hindurch verlaufenden Stäben bestehen. Diese Gitter haben den Nachteil, dass eine Längsuir.strömung der zylindrischen Körper nicht oder nur mit verhäitnismässig · grossem Druckabfall möglich ist.

Weiter sind,z.B. aus der DE-PS 26 42 521, Stützritter bekannt, die aus miteinander verbundenen Blechstreifen bestehen, vor. denen ausgebogene Federzungen die Rohre stützen. Diese haben den Vorteil, dass die gestutzten Körper weitestg^hend der kühlenden Wirkung des Umströmungsmediums ausgesetzt sind und dass Schwingungen der Körper durch Reibung an den Feder- zungen gedämpft werden. Ein Nachteil besteht aber darin, dass bei hohen Erdbebenbelastungen quer zu den gestützten Körpern diese erhebliche Ausschlage ausführen können.

Es ist Aufgabe, der Erfindun-, ein Stiitz^i tter zu schaffen, 20^ das die Längsumströmung der kreiszylindrischen Körper bei möglichst geringem Druckabfall zulasst und bei Erdstössen diese Körper möglichst starr halt.

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Dieses Ziel wird durch die Merkmale nach dem ?Cennzeichen des Anspruchs 1 erfüllt. Ein neser.derer Verteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Fertigung der Stützgitter sehr einfach und kostengünstig ist und dass der Zusammenbau trotz der erreichbaren hohen Präzision keinerlei Schwierigkeiten bereitet.

Beim Stützgitter nach Anspruch 2 bleibt ein grosser Teil der ringförmigen Elemente in der Stromur.gs-Grer.zschicht der kreiszylindrischen Körper, was einen besonders kleinen Druckabfall zur Folge hat. Zudem gewährt diese Konstruktion bei hoher Erdbebenbelastung ein nur kurzhubiges Durchfedern der Gitterstruktur.

Die Massnahme nach Anspruch 3 hilft mit, die als Zentrale zwischen benachbarten kreiszylindrischen Körpern verlaufenden Partien der ringförmigen Elemente zu versteifen.

Durch Anspruch 4 können kleine Ungenauigkeiten in der Herstellung der ringförmigen Elemente ausgeglichen werden, sodass sich das Stützgitter mit einer engen Toleranz fertigen lässt.

Die Massnahme nach Anspruch 5 gestattet auch die am Trennschnitt anliegenden kurzer. Schenkel der ringförmigen Elemente zur Stützung heranzuziehen.

Gemäss Anspruch 6 wird das Stützgitter chne vermehrten Materialaufwand zusätzlich versteift und rieichzeitig lässt sich das Bewegungsspiel der Körper ir. Gitter chne nennenswerten zusätzlichen Fertigungsaufwand verringern.

Durch Anordnung von Durchbrüchen nach .-,r.spruch 7 lässt sich der Wärmeübergang am zylindrischen Körper erhöhen. 35

Die Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9 sind arbeitssparend und ergeben Stützgitter, die hohen Forderungen an Genauigkeit

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und Steifheit bei geringem Druckabftill r-rr.ügon.

Die Erfindung wird nun an einen¹, in mehreren Figuren cargestellten Ausführungsbeispiei näher erläutert. Es zeilen: 5

Fig. 1 einen Querschnitt, durch einen V.'ärmcüsertrager, bei welchem die kreiszylinerisehen Körper durch Rohre in versetzter Anordnung dargestellt, sind, und die ringförmigen Elemente dementsprechend zwischen jeweils drei der Rohre liegen, Fig. 2 ein ringförmiges Element nach Fig. 1 in vergrösser-

tem Massstab, in Draufsicht, Fig. 3 einen Längsschnitt durch an einem Rohr anliegenden Teil eines ringförmigen Elements, Fig. 4a Stufen der Fertigung eines ringförmigen Elements in bis 4d nicht massstäblicher Darstellung, Fig. 5 im Grundriss eine Montageplatte mit zwei Gitter rändern zum Zusammenbau eines Stützgitters, Fig. 6 eine Anschlusspartie eines Stützgitters an einem äusseren Gitterrand, in Draufsicht, Fig. 7 Schnitt durch die Randpartie VII - VII von Fig. 6, Fig. 8 Ansicht eines rinrförmiren Elements mit Durchbrüchen, Fig. 9 Querschnitt durch ein r: r.jf ^:jrrr. icon Element mit Durchbrachen nach Fig. 5,

Fig. 10 Querschnitt durch einen V.'ärmcübertrarer, bei dem die kreiszylindrinchen Körper durch auf oinorn Quadratnetz angeordnete Rohre dargestellt sind und die ringförmigen Elemente dementsprechend zwischen jeweils vier Rohren liegen und Fig. 11 Querschnitt durch einen Wärmeübertrager mit versetzt angeordneten Rohren, wobei Stü'tzrick^r. jeweils im

Bereich einer Kante der ringförmigen Elemente angeordnet sind.

In Fig. 1 sind fünf Rohre 1 in regulär versetzter Anordnung im Schnitt gezeichnet. Jeweils im Zwickel zwischen drei Rohren 1 ist ein ringförmiges Element 2 angeordnet. Jedes ringförmige Element besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus

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drei konkaven Partien 4, drei c-bonen Partien 5 und sechs dazwischen befindlichen, abgerundeten Kanton 6. In den konkaven Partien 4 sind, wie aus Fir;. 3 ersichtlich, .;e zwei flache Sicken 3 vorrer.·?:'.·-:¹., die dem benachbarten Rohr z.B. ebene Flächen 10 zuwenden.

Jedes ringförmige Element 2 weist in der Mitte einer der ebenen Partien 5 einen Trennschnitt 12 auf. Die ringförmigen Elemente sind so bemessen, dass sich jeweils die

den
Nachbarelemente in eDenen Partien 5 berühren, während die ebenen Flächen 10 der ijic_:;..'!i ? an den Rohren anliegen oder von ihnen einen tolerier!·--:-; Abstand aufweisen. Benachbarte, ringförmige Elemente sind jeweils im Bereich der ebenen Partien 5 miteinander verbunden, vorzugsweise

15- verschweisst. Die Verschweissung kann ausschliesslich an den oberen und unteren Kanten stattfinden oder durch Punktoder Rollenschweissung , Jei es in einem oder mehreren Punkten. Anstelle der beiden Eick^r.reihen kann auch nur eine einzige solche Sicknnreihe vorgesehen sein, beispielsweise in halber Höhe des ringförmigen Elementes. Es kann auch ganz auf solche Giften verzichtet werden, sodass die ringförmigen Elemente mit mehr oder weniger grossen Bereichen ihrer konkaven Flächen an den Rohren anliegen.

Die Wickel;'versteifen die ringförmigen Elemente. Zudem bringen sie den Vorteil, dass die Stützstellon für die Rohre sich bei der Fertigung exakt einstellen lassen.

Fig. 4 zeigt an einem Eeispiel mit zwei Sick^nreihen in vier Verfahrensschritten a bis d die Herstellung eines ringförmigen Elements 2 gemäss Fig. 2.

An einem ebenen Blechstreifen 13 (Fig. Ac.) v/erden in einem Pressvorgang drei konkave Flächen 14 mit je zwei Sicken 8

ausgepresst und im Bereich der Enden zwei schmale Flächen abgekantet (Fig. 4b). Iz. nächsten Schritt wird das vorgepresste Werkstück längs zweier Kanten 15 abgekantet (Fig. 4c), und im letzten Schritt schliesslich wird das

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Werkstück zum ringförmigen Element abgebogen, indem es längs den Parallelen 16 abgekantet wird (Fig. 4d) .

Fig. 5 zeigt einen Teil einer Montageplatte 20, aus der Dorne 22 nach oben ragen, die in versetzter Anordnung auf einem Sektor mit 60° Zentriwinkel verteilt sind. Beiderseits dieses Sektors sind je zwei weitere Dorne 22' vorgesehen. Ueberdies sind auf der Montageplatte 20 drei Anschläge 23 derart angeordnet, dass zwischen diesen Anschlagen und benachbarten Dornen 22 ein kreisförmiger, äusserer Gitterrand 25 gesteckt werden kann. In gleicher Weise sind auf der andern Seite.der Dornanordnung zwei Anschläge 24 vorhanden, die zusammen mit benachbarten Dornen 22 einen ebenfalls.einsteckbaren, kreisförmigen, inneren Gitterrand 26 halten. Zwischen jeweils drei Dorne 22 werden ringförmige Elemente 2 bis auf die Montageplatte eingesteckt, und zwar so, dass von benachbarten Elementen sich nie zwei ebene, geschlitzte Partien 5 berühren. Sind alle Zwickelräume zwischen den Dornen 22 gefüllt, so werden die benachbarten Elemente am Rande oder mindestens in ihrer oberen Hälfte zusammengeschweisst. Ist auf diese Art ein 60 -Sektor mindestens einseitig zusammengeschweisst, so wird er von der Montageplatte abgehoben, um 60 verschwenkt und wieder auf die Montageplatte abgesetzt, wobei die beiden entsprechenden Dorne 22' als Passstifte dienen. Daraufhin werden die Zwischenräume zwischen den Dornen 22 des 60 -Sektors wiederum mit ringförmigen Elementen aufgefüllt und diese gegenseitig sowie mit den Elementen des ersten Sektors verschweisst. Nach fünfmaligem Umstecken ist ein vollständiges Gitter in Form eines Kreisrings entstanden. Falls zuerst nur die oberen Seiten der Elemente verschweisst worden sind, wird das Stützgitter gewendet und nacheinander sechsmal auf die Montageplatte gesteckt und die zweite Seite sektorweise geschweisst.

Beim sektorweisen Aufbauen oder auch erst nach dem Schliessen des Kreisringes lässt sich das Stützgitter,

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wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, durch Füllstücke mit dem äusseren Gitterrand 25 verbinden; gleiches gilt für den inneren Gitterrand 26. Zu diesem Zwecke werden die Gitterränder 25 und 26 innen, vorzugsweise beidseitig, mit Ausdrehungen 32 versehen, so dass die Füllstücke 30 einerseits an die Schulter 33 dieser Ausdrehungen und andererseits an die Schmalseiten der Sicken 8 angelegt werden können. Die Verbindung der Füllstücke 30 erfolgt beispielsweise durch zwei Schweissnähte 34.

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Um don V.'ärmeüberganr: ar. den kreiszylinörischen Körpern zu erhöhen, können die ringförr.i/on Elemente, verzugsweise in den konkaven Partien zwischen den Sicke·:"., mit Durchbrochen 40 versehen sein, v:ie dies in Fig. S und 9 dargestellt ist. Es stellt sich dabei eine Kühimittelströmung im Bereich dieser· Durchbrüche und gegebenenfalls im dazwischen befindlichen Stegbereich 41 ein.

Um die Strömung zwischen den konkaven Partien der ringförmigen Elemente 2 und der zylindrischen Körper 1 zu

verstärken, kann es zweckmässig sein, die Sicken nur über einen Teil der Breite der konkaven Partien 5 verlaufen zu lassen, wie dies mit 8¹ in Fig. 8 dargestellt ist. Ein gewisser Nachteil dieser Massnahme ist darin zu sehen, 15* dass das ringförmige Element dabei an Steifigkeit verliert.

Fig. 10 zeigt ein Stützgitter für quadratische Anordnung der kreiszylindrischen Körper 1. Die Trennschnitte in den ringförmigen Elementen 2 werden abwechslungsweise in verschiedenen Richtungen orientiert. Damit gewinnt das Stützgitter in beiden Hauptrichtungen dasselbe Kraft-Dehnungsverhalten und zudem können Fertigungsungenauigkeiten-an den Elementen bei der Montage kompensiert v/erden.

Um die Steifigkeit des Stützgitters bei gleicher Materialstärke der ringförmigen Elemente zu erhöhen, können dio stützenden Stellen der Cicken 3 in den Bereich nahe den ebenen Partien 5 gelegt werden, wie dies in Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 gezeigt ist. Bei den ringförmigen Elementen, die hier mit 2' bezeichnet sind, ist jeweils beidseits der ebenen Partien 5 mit Trennschnitt eine schma-

«.der Ie Sicke 8" vorgesehen, deren Berührungslinien 50 nahe an"¹ Berührungsebene E zwischen den beiden benachbarten Elementen liegen. Die dritte Sicke 8'" der

selben Sickenreihe liegt im Ausführungsbeispiel aneinerder

(Kanten_l§y
beiden?der dem Trennschnitt gegenüberliegenden konkaven Partie A .

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Weisen die ringförmigen Elemente, entsprechend Fig. 3, zwei Sickenreihen auf, so kann es zweckmässig sein, die Sicken 8"¹ in beiden Reihen an der selben Kante 16 anzuordnen. Dies bedingt jedoch, dass jeweils beim Verbinden zweier ebener Partien 5, denen je eine Sicke 8"' benachbart ist, die einander entgegengesetzt gerichtet sind, diese Sicken mit leichtem Druck an den zugehörigen Dornen 22 zur Anlage gebracht werden. Diesem Zweck kann eine Schweisszange dienen, deren beide die eben genannten Partien 5 erfassende Backen rr.it Federelementen versehen sind, die einander entgegengesetzt wirken und sich innen an die betreffende Sicke 8'" anpressen.

Diese Komplikation kann vermieden werden, wenn die obere Sicke 8"' gegenüber der unteren Sicke 8"' jedes ringförmigen Elementes symmetrisch versetzt angeordnet wird/ d.h. an jeder Kante 16 eine Sicke. Dadurch bringen die Sicken 8'" bei passender Dimensionierung durch leichte elastische Torsion die ringförmigen Elemente selbsttätig an den zugehörigen Dornen zur Anlage, so dass mit einer gewöhnlichen Schweisszange gearbeitet werden kann. Im Gegensatz zum zuvor erwähnten Beispiel, bedingt diese Ausführung, dass von den ringförmigen Elementen nicht nur eine, sondern zwei spiegelbildliche Formen hergestellt werden müssen.

Wird auf das Anbringen von Sicken 8, 8¹, 8" und 8"' ganz verzichtet, so ist es empfehlenswert, die den kreiszylindrischen Körpern zugewendeten, nach einem Kreisbogen verlaufenden Ränder der konkaven Partien 4 materialabhebend oder plastisch zu brechen, einerseits um die kreiszylindrischen Körper vor scharfen Kantenpressungen zu schützen und andererseits um ein Einhaken dieser Kanten im Material der kreiszylindrischen Körper zu vermeiden, so dass bei Wärmedehnungen Relativverschiebungen der kreiszylindrischen Körper in den Stützgittern ohne das Auftreten hoher Reibungskräfte möglich ist. Hohe Reibungskräfte hätten nämlich ein Durchbiegen der Stützgitter zur Folge; ein solches

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Durchbiegen würde an benachbarten Stellen wiederum die Reibungskräfte vergrössern und könnte damit schliesslich zu einer Zerstörung führen.

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Claims

Belegexemplar Dorf nicht geändert werden 2936U8 Patentansprüche

1. Stützgitter für mit gegenseitigem Abstand parallel verlaufende an einer "Wärmeübertragung beteiligte kreiszylindrische Körper, wie Stäbe oder Rohre, dadurch gekennzeichnet,

dass es aus einer Vielzahl von ringformiren Elementen besteht, die jeweils in einer Vertikalebene zu den Achsen der kreiszylindrischen Körper zwischen ,iev/eils drei oder vier dieser Körper, sich gegenseitig berührend und miteinander starr verbunden, angeordnet sind.

2. Stützgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente im Bereich der benachbarten zylindrischen Körper konkave Partien aufweisen.

3. Stützgitter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente in Bereich, wo sie sich gegenseitig berühren,eine ebene Aussenfläche aufweisen.

4. Stützgitter nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente im Kittelbereich einer der ebenen Aussenflächen einen Trennschnitt aufweisen.

5. Stützgitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente jeweils beidseits des Trennschnitts mit dem anliegenden, dort nicht getrennten Nachbarelement starr verbunden sind.

6. Stützgitter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente im Bereich der konkaven Partien mindestens eine nach aussen gerichtete Sicke aufweisen.

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7. Stützgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente im Bereich der benachbarten zylindrischen Körper Durchbrüche aufweisen.

8. Verfahren zum Herstellen eines Stützgitters nach Anspvuch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ringförmige Elemente zwischen Dornen, die auf einer Platte in geeignetem Muster angeordnet sind, eingeschoben und vorzugsweise durch Schweissen miteinander verbunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Elemente durch Pressen aus Blech erzeugt und zwischen die Dorne der Platte gesteckt werden, dass sodann jeweils benachbarte ringförmige Elemente auf deren einer Seite zusarnmengeschweisst werden, dass nach diesem Schweissen das so entstandene Gitter von der Platte abgehoben, gewendet und wiederum auf Dorne aufgesteckt wird, wonach schliesslich die andere Seite des Gitters verschweisst wird.

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