DE2936148B2 - Stützgitter für Wärmeübertrager und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Fig.6 den Anschluß eines Stützgitters an einem äußeren Gitterrand in Draufsicht

Fig.7 einen Schnitt VII-VII durch die Randpartie von F i g. 6,

F i g. 8 eine Ansicht eines ringförmigen Elements mit Durchbrüchen,

Fig.9 einen Querschnitt durch ein ringförmiges Element mit Durchbrüchen nach F i g. 8,

Fig. 10 einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager, bei dem die kreiszylindrischen Körper durch in quadratischer Teilung angeordnete Rohre dargestellt sind und

F i g. 11 einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager mit Rohren, in Dreiecksteilung, wobei Stützsikken jeweils im Bereich einer Kante der ringförmigen Elemente angeordnet sind.

In F i g. 1 sind fünf als Rohre ausgebildete und in Dreiecksteilung angeordnete kreiszylindrische Körper 1 im Schnitt gezeichnet Jeweils im Zwickel zwischen drei Rohren ist ein ringförmiges Element Z angeordnet Jedes ringförmige Element 2 besteht, wie F i g. 2 zeigt, aus drei konkaven Abschnitten 4, drei ebenen Außenflächen 5 und sechs dazwischen befindlichen, abgerundeten Kanten 6. In den konkaven Abschnitten 4 sind, wie aus F i g. 3 ersichtlich, je zwei flache Sicken 8 vorgesehen, die dem benachbarten Rohr ebene Flächen 10 zuwenden.

Jedes ringförmige Element 2 weist in der Mi te einer der ebenen Außenflächen 5 einen Trennschniti 12 auf. Die ringförmigen Elemente 2 sind so bemessen, daß sich jeweils die Nachbarelemente in den ebenen Abschnitten 5 berühren, während die ebenen Flächen 10 der Sicken 8 an den Rohren anliegen oder von ihnen einen tolerierten Abstand aufweisen. Benachbarte, ringförmige Elemente 2 sind jeweils im Bereich der ebenen Außenflächen 5 miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die Verschweißung kann ausschließlich an den oberen und unteren Kanten stattfinden oder durch Punkt- oder Rollenschweißung, sei es in einem oder mehreren Punkien. Anstelle der beiden Sickenreihen kann auch nur eine einzige solche Sickenreihe vorgesehen sein, beispielsweise in halber Höhe des ringförmigen Elements. Es kann auch ganz auf solche Sicken 8 verzichtet werden, so daß die ringförmigen Elemente 2 mit mehr oder weniger großen Bereichen ihrer konkaven Abschnitte 4 an den Rohren anliegen.

Die Sicken 8 versteifen die ringförmigen Elemente 2. Zudem bringen sie den Vorteil, daß die Stützstellen für die Rohre sich bei der Fertigung exakt einstellen lassen.

F i g. 4 zeigt an einem Beispiel mit zwei Sickenreihen in vier Verfahrensschritten a bis c/die Herstellung eines ringförmigen Elements 2 gemäß F i g. 2.

An einem ebenen Blechstreifen 13 (Fig.4a) werden in einem Preßvorgang drei konkave Abschnitte 14 mit je zwei Sicken 8 ausgepreßt und im Bereich der Enden zwei schmale Flächen abgekantet (Fig.4b). Im nächsten Schritt wird das vorgepreßte Werkstück längs zweier Kanten 15 abgekantet (Fig.4c), und im letzten Schritt schließlich wird das Werkstück zum ringförmigen Element 2 abgebogen, indem es längs den Parallelen 16 abgekantet wird (F i g. 4d).

Fig. 5 zeigt einen Teil einer Montageplatte 20, aus der fünfunddreißig Dorne 22 nach oben ragen, die in Dreiecksteilung auf einem Sektor mit 60° Zentriwinkel VCTiCIii S'ri\j. uCIvjCrSCiiS G1CSC3 oCKiCrS Sinu jO /VwCl

weitere Dorne 22' vorgesehen. Überdies sind au! der Montageplatte 20 drei Anschläge 23 derart angeordnet, daß zwischen diesen Anschlägen 23 und benachbarte!!

Dornen 22 ein kreisförmiger, äußerer Gitterrand 25 gesteckt werden kann. In gleicher Weise sind auf der anderen 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 20 eingesteckt, und zwar so, daß von benachbarten Elementen 2 sich nie zwei ebene, geschlitzte Außenflächen 5 berühren. Sind alle Zwickelräume zwischen den Dornen 22 gefüllt, so werden die benachbarten Elemente 2 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 20 abgehoben, um 60° verschwenkt und wieder auf die Montageplatte 20 abgesetzt wobei die beiden entsprechenden Dorne 22' als Paßstifte dienen. Draufhin werden die Zwischenräume zwischen den Dornen 22 des 60° -Sektors wiederum mit ringförmigen Elementen 2 aufgefüllt und diese gegenseitig sowie mit den Elementen 2 des ersten Sektors verschweißt Nach fünfmaligem Umstecken ist ein vollständiges Stützgitter in Form eines Kreisrings entstanden. Falls zuerst nur die oberen Seiten der Elemente 2 verschweißt worden sind, wird das Stützgitter gewendet und nacheinander sechsmal auf die Montageplatte 20 gesteckt und die zweite Seite sektorweise geschweißt.

Beim sektorweisen Aufbauen oder auch erst nach dem Schließen des Kreisringes läßt sich das Stützgitter, wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt, durch Füllstücke 30 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 32 und andererseits an die Schmalseiten der Sicken 8 angelegt werden können. Die Verbindung der Füllstücke 30 erfolgt beispielsweise durch zwei Schweißnähte 34.

Um den Wärmeübergang an den kreiszylindrischen Körpern 1 zu erhöhen, können die ringförmigen Elemente 2, vorzugsweise in den konkaven Partien zwischen den Sicken 8, mit Durchbrüchen 40 versehen sein, wie dies in Fig. 8 ubnd 9 dargestellt ist. Es stellt sich dabei eine Kühlmittelströmung im Bereich dieser Druchbrüche 40 und gegebenenfalls im dazwischen befindlichen Stegbereich 41 ein.

Um die Strömung zwischen den konkaven Abschnitten 4 der ringförmigen Elemente 2 und der zylindrischen Körper 1 zu verstärken, kann es günstig sein, die Sicken 8 nur über einen Teil der Breite der konkaven Abschnitte 4 verlaufen :iu lassen, wie dies nnii der Sicke 8' in Fig. 8 dargestellt ist. Ein gewisser Nachteil dieser Maßnahme ist darin zu sehen, daß das ringförmige Element 2 dabei an Steifigkeit verliert.

Fig. 10 zeigt ein Stützgitter für in quadratischer Teilung angeordnete kreiszylindrische Körper 1. Die Trennschnitte 12 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 2 bei der Montage kompensiert werden.

\jCs StütEgilici'S UCl

Materialstärke der ringförmigen Elemente 2 zu erhöhen, können die stützenden Stellen der Sicken 8 in den Bereich nahe den ebenen Außenflächen 5 gelegt

werden, wie dies im Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 gezeigt ist. Bei den ringförmigen Elementen, die hier mit 2' bezeichnet sind, ist jeweils beidseits der ebenen Außenflächen 5 mit Trennschnitt 12 eine schmale Sicke 8" vorgesehen, deren Berührungslmien 50 nahe ar, ckr Berührungsebene E zwischen den beiden benachbarten Elementen 2' liegen. Die dritte Sicke 8'" der selben Sickenreihe liegt im Ausführungsbeispiel an einer der beiden Kanten 16 des dem Trennschnitt 12 gegenüberliegenden konkaven Abschnitts 4.

Weisen die ringförmigen Elemente 2, entsprechend F i g. 3, zwei Sickenreihen auf, so kann es zweckmäßig sein, die Sicken 8'" in beiden Reihen an der selben Kante 16 anzuordnen. Dies bedingt jedoch, daß jeweils beim Verbinden zweier ebener Außenflächen 5, denen je eine Sicke 8'" benachbart ist, die einander entgegengesetzt gerichtet sind, diese Sicken 8'" mil leichtem Druck an den zugehörigen Dornen 22 zur Anlage gebracht werden. Diesem Zweck kann eine Schweißzange dienen, deren beide die eben genannten Abschnitte 5 erfassende Backen mit 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 2 symmetrisch versetzt angeordnet wird, d. h. an jeder Kante 16 eine Sicke 8'".

Dadurch bringen die Sicken 8'" bei passender Dimensionierung durch leichte elastische Torsion die ringförmigen Elemente 2 selbsttätigt an den zugehörigen Dornen 22 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 2 nicht nur eine, sondern zwei spiegelbildliche Formen hergestellt werden müssen.

Wird auf das Anbringen von Sicken 8, 8', 8" und 8'" ganz verzichtet, so ist es empfehlenswert, die den kreiszylindrischen Körpern 1 zugewendeten, nach einem Kreisbogen verlaufenden Ränder der konkaven Abschnitte 4 materialabhebend oder plastisch zu brechen, einerseits um die kreiszylindrischen Körper 1 vor scharfen Kantenpressungen zu schützen und andererseits urn ein Einhaken dieser Kanten im material der kreiszylindrischen Körper 1 zu vermeiden, so daß bei Wärmedehnungen Relativverschiebungen der kreiszylindrischen Körper 1 in den Stützgittern ohne das Auftreten hoher Reibungskräfte möglich ist. Hohe Reibungskräfte hätten nämlich ein Durchbiegen der Stützgitter zur Folge; ein solches Durchbiegen würde an benachbarten Stellen wiederum die Reibungskräfte vergrößern und könnte damit schließlich zu einer Zerstörung führen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 Weiter sind, ζ. B. aus der DE-PS 26 42 521, Stützgitter Patentansprüche: bekannt, die aus miteinander verbundenen Blechstreifen bestehen, von denen ausgebogene Federzungen die

1. Stützgitter für mit gegenseitigem Abstand Rohre stützen. Diese haben den Vorteil, daß die parallel verlaufende an einer Wärmeübertragung 5 gestützten Körper weitestgehend der kühlenden Wirbeteiligte kreiszylindrische Körper, wie Stäbe oder kung des Umströmungsmediums ausgesetzt sind und Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß es daß Schwingungen der Körper durch Reibung an den aus einer Vielzahl von ringförmigen Elementen (2) Federzungen gedämpft werden. Ein Nachteil besteht besteht, die jeweils in einer Vertikalebene zu den aber darin, daß bei hohen Erdbebenbelastungen quer zu Achsen der kreiszylindrischen Körper (1) zwischen io den gestützten Körpern diese erhebliche Ausschläge jeweils drei oder vier dieser Körper (1), sich ausführen können.

gegenseitig berührend und miteinander starr ver- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Stützgitter zu

bunden, angeordnet sind. schaffen, das die Längsumströmung der kreiszylindri-

2. Stützgitter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sehen Körper bei möglichst geringem Druckabfall zeichnet, daß die ringförmigen Elemente {2) im 15 zuläßt und bei Erdstößen diese Körper möglichst starr Bereich der benachbarten zylindrischen Körper (1) hält

konkave Abschnitte (4) aufweisen. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1

3. Stützgitter nach einem der Ansprüche : und 2, angegebene Erfindung gelöst

dsdurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung liegt darin,

Elemente (2) im Bereich, wo sie sich gegenseitig 20 daß die Fertigung der Stützgitter sehr einfach und

berühren, eine ebene Außenfläche (5) aufweisen. kostengünstig ist und daß der Zusammenbau trotz der

4. Stützgitter nach Anspruch 3, dadurch gekenn- erreichbaren hohen Präzision keinerlei Schwierigkeiten zeichnet, daß die ringförmigen Elemente (2) im bereitet.

Mittelbereich einer der ebenen Außenflächen (5) Bei der Weiterbildung des Stützgitters nach Patenteinen Trennschnitt (12) aufweisen. 25 ansprach 2 bleibt ein großer Teil der ringförmigen

5. Stützgitter nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Elemente in der Strömungs-Grenzschicht der kreiszyzeichnet, daß die ringförmigen Elemente (2) jeweils lindrischen Körper, was einen besonders kleinen beidseits des Trennschnitts (12) mit dem anliegen- Druckabfall zur Folge hat. Zudem gewährt diese den, dort nicht getrennten Nachbarelement starr Konstruktion bei hoher Erdbebenbelastung ein nur verbunden sind. 30 kurzhubiges Durchfedern der Gitterstruktur.

6. Stützgitter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, Die Maßnahme nach Patentanspruch 3 hilft mit, die dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen als Zentrale zwischen benachbarten kreiszyliiidrischen Elemente (2) im Bereich der konkaven Abschnitte (4) Körpern verlaufenden Partien der ringförmigen E!emindestens eine nach außen gerichtete Sicke (8) mente zu versteifen.

aufweisen. 35 Durch die Maßnahme gemäß Patentanspruch 4

7. Stützgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, können kleine Ungenauigkeiten in der Herstellung der dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen ringförmigen Elemente ausgeglichen werden, so daß Elemente (2) im Bereich der benachbarten zylindri- sich das Stützgitter mit einer engen Toleranz fertigen sehen Körper (1) Durchbrüche (40) aufweisen. läßt.

8. Verfahren zum Herstellen eines Stützgitters 40 Die Maßnahme nach Patentanspruch 5 gestattet auch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Trennschnitt anliegenden kurzen Schenkel der ringförmige Elemente (2) zwischen Dornen (22), die ringförmigen Elemente zur Stützung heranzuziehen,
auf einer Montageplatte (20) in geeignetem Muster Gemäß Patentanspruch 6 wird das Stützgitter ohne angeordnet sind, eingeschoben und durch Schwei- vermehrten Materialaufwand zusätzlich versteift und ßen miteinander verbunden werden. 45 gleichzeitig läßt sich das Bewegungsspiel der Körper im

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn- Gitter ohne nennenswerten zusätzlichen Fertigungsaufzeichnet, daß die ringförmigen Elemente (2) durch wand verringern.

Pressen aus Blechstreifen (13) erzeugt und zwischen Durch Anordnung von Durchbrüchen nach Patentan-

die Dorne (22) der Montageplatte (20) gesteckt spruch 7 läßt sich der Wärmeübergang am zylindrischen

werden, daß sodann jeweils benachbarte ringförmi- 50 Körper erhöhen.

ge Elemente (2) auf deren einer Seite zusammenge- Die Verfahren nach den Patentansprüchen 8 und 9

schweißt werden, daß nach diesem Schweißen das so sind arbeitssparend und ergeben Stützgitter, die hohen

entstandene Gitter von der Montageplatte (20) Forderungen an Genauigkeit und Steifheit bei geringem

abgehoben, gewendet und wiederum auf Dorne (22) Druckabfall genügen.

aufgesteckt wird, wonach schließlich die andere 55 Die Erfindung wird nun an einem in mehreren

Seite des Gitters verschweißt wird. Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager, bei welchem die kreiszylindrischen Körper durch in 60 Dreiecksteilung angeordnete Rohre dargestellt sind,

Die Erfindung betrifft ein Stützgitter nach dem Fig.2 ein ringförmiges Element nach Fig. 1 in

Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es sind solche vergrößertem Maßstab in Draufsicht,

Stützgitter bekannt, die aus gebohrten, ebenen Platten Fi g. 3 einen Längsschnitt durch den an einem Rohr

oder aus kreuzweise zwischen Rohrreihen hindurch anliegenden Teil eines ringförmigen Elements,

verlaufenden Stäben bestehen. Diese Gitter haben der*. ^ Fi⁰. 4s bis 4d Stufen der Fertigung eines ringförmi

Nachteil, daß eine Längsumströmung der zylindrischen gen Elements in nich: maßstäblicher Darstellung,

Körper nicht oder nui mit verhältnismäßig großem F i g. 5 im Grundriß eine Montageplatte mit zwei

Druckabfall möglich ist. Gitterrändern zum Zusammenbau eines Stützgitters,