DE3004837C2

DE3004837C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE3004837C2
Application number: DE19803004837
Authority: DE
Inventors: Peter 4630 Bochum Kähmann
Original assignee: Langbein & Engelbracht & Co KG Bau Lufttechnischer Anlagen 4630 Bochum De GmbH; Langbein & Engelbracht & Co Kg Bau Lufttechnischer Anlagen 4630 Bochum GmbH
Current assignee: Langbein & Engelbracht 44879 Bochum De GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE3004837A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Wärmetauscher, der zwischen zwei im annähernd parallelen Abstand voneinander distanzierten dünnwandigen Rohrböden mehrere sich im wesentlichen in derselben Richtung erstreckende Wärmetauscherrohre, insbesondere aus Glas, aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Wärmetauscher ist nach der FR-PS 21 58 130 bekannt.

Im Umfang der FR-PS 21 58 130 ist bereits ein Vorschlag gemacht worden, die bei der Abdichtung von Wärmetauscherrohren gegenüber vergleichsweise dünnwandigen Rohrböden vorhandenen Probleme zu lösen. Zu diesem Zweck werden Dichtungsringe in im Querschnitt L-förmige Andrückschalen eingebettet und mit Hilfe der Andrückschalen sowie einer weiteren, sich parallel zu dem jeweiligen Rohrboden erstreckenden Andrückplatte unter gleichzeitiger Anlage an den Innenwänden der Andrückschalen, an den an die Durchtrittsöffnungen angrenzenden Oberflächen der Rohrböden sowie an der umfangsseitigen Oberfläche der Wärmetauscherrohre verquetscht. Das Heranziehen der Andrückplatte an den Rohrboden erfolgt mit Hilfe von Schraubbolzen, welche Bohrungen im Rohrboden und in der Andrückplatte durchsetzen sowie mit Hilfe von endseitig der Schraubbolzen aufgesetzten Muttern.

Der Verschlag gemäß der FR-PS 21 58 130 kann als ein Schritt in Richtung einer Bauart angesehen werden, bei welcher nunmehr gezielt extrem dünnwandige Bleche für Rohrböden verwendet werden können, so daß auch solche Materialien interessant werden, die bislang entweder aus Gründen ihrer «schweren Bearbeitbarkeit und/oder aus Preisgründcn ü'O'v berücksichtigt werden konnten. l^:riseaclitct die«··-·: vorteilhnfton

Schritts weist der bekannte Vorschlag aber dennoch eine Reihe von Mangeln und Unzulänglichkeiten auf, welche seine Anwendung in der Praxis zwangsläufig begrenzt. Dies gilt sowohl für die Beschaffenheit der im Wärmeaustausch befindlichen Medien als auch für deren Druckhöhe.

Ein Nachteil besteht darin, daß sämtliche Andrückschalen in ein für den gesamten Rohrboden einheitliches, aus Andrückplatte und Schraubbolzen bestehendes Andrücksystem integriert sind. Dies erfordert einen erheblichen konstruktiven und baulichen Aufwand. Darüber hinaus ist es nicht möglich, eine einzelne Andrückschale und damit auch den in diese Andrückschale eingebetteten Dichtungsring gezielt zu beaufschlagen. Jede Andrückschale bildet vielmehr mittelbar '⁵ oder unmittelbar Bestandteil der großflächigen Andrückplatte und kann nur über diese Andrückplatte und die Schrejbbolzen auf den Rohrboden zu gedruckt werden. Dieser Sachverhalt erlaubt es folglich nicht, eine einwandfreie Abdichtung der Wärmetauscherrohre in den öffnungen des Rohrbodens zu erzielen. Diese Feststellung gilt unabhängig davon, welche Msiien sich im Wärmetausch befinden und welcher Druck auf der einen oder auf der anderen Seite des Rohrbodens herrscht. ^a

Unter Berücksichtigung der naturgemäß vorhandenen Toleranzen der Außendurchmesser der Wärmetauscherrohre und der Dichtungsringe sind gezielte Anpressungen nicht durchführbar. Es muß stets die gesamte Andrückplatte mittels der Schraubbolzen an den Rohrboden herangezogen werden, um überhaupt einen Druck auf die Dichtungsringe ausüben zu können. Dabei bleibt es jedoch immer dem Fingerspitzengefühl des einzelnen Monteurs vorbehalten, wie stark er jeden Schraubbolzen anzieht Unterschiedliche Anzugsmo- ^1S mente bedeuten aber Unterschiede in der Anpressung und damit auch ein abweichendes Dichtverhalten. Dieses Dichtverhalten wird ferner dann beeinträchtigt, wenn Andrückplatte und Rohrboden bezüglich der Durchgangsbohrungen nicht exakt aufeinander abge- ^A0 stimmt sind. Dabei sind die Toleranzen der Wärmetauscherrohre und der Dichtungsringe noch mcht einmal berücksichtigt. Auch bei nur lose an der Andrückplatte anliegenden Andrückschalen kann infolge von Reibkontakten nicht sichergestellt werden, daß sich die Dichtungsripge von selber um die Wärmetauscherrohre zentrieren. Zusätzlich kommt hinzu, daß die Andrückplatte so stabil ausgelegt werden muß, daß sie als Widerlager für die Schraubbolzen wirken kann. Auch dieser Sachverhalt erlaub; es nicht, gezielte Beanspruchungen auf die einzelnen Andrückschalen auszuüben.

Die Querrdinittsgestaltung der Andrückschalen gestattet es ferner nicht, daß diese mit dem Rohrboden in Kontakt gelangen dürfen. Tritt dies ein, ist überhaupt jede Einwirkung auf die Dichtungsringe ausgeschlossen. Es muß immer ein Abstand zwischen den Andrückschalen und dem Rohrboden vorhanden sein, welcher das Verquetschen der Dichtungsringe erlaubt. Dabei ist jedoch kein gezieltes Verquetschen möglich, weil der L-förmige Querschnitt der Andrückschalen dieses ausschließt.

Durch die Integration der Andrückschalen in ein Gesamtandrücksystem ist es schließlich nicht möglich, bei eventuellem Verschleiß einzelne Dichtungsringe ohne weiteres auszuutuschen. Wird dies erforderlich, muß das gesamte System bezüglich der Schraubbolzen zumindest so weit geloCkar«. werden, daß die Dichtungsringe nach dem Herausziehen der Wärmetauscherrohre zugänglich werden. Auch kann ein Verspannen der Dichtungsringe mit dadurch bewirkter Abdichtung erst dann durchgeführt werden, wenn die Wärmetauscherrohre eingesetzt sind.

Der Stand der Technik nach der DE-PS 6 74 040 lehrt die Verwendung von Rohrböden, weiche im Vergleich zum Durchmesser der Dichtungsringe um ein mehrfaches dicker sind. Da es sich im vorliegenden Fall aber ausdrücklich darum handelt, die Dichtungsprobleme bei dünnwandigen Rohrböden zu lösen, ist eine Vergleichsbetrachtung ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt — ausgehend von dem Stand der Technik der FR-PS 21 58 130 - die Aufgabe zugrunde, den bekannten Wärmetauscher so zu verbessern, daß eine einwandfreie Abdichtung der Wärmetauscherrohre gegenüber den Rohrboden bei günstiger Montage- und Demontagemöglichkeit unabhängig vom Aggregatzustand der im Wärmetausch befindlichen Medien sowie deren Beschaffenheit und Druckhöhe erreichbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe bes'eht in den im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach ist es zunächst von Bedeutung, daß jede Andrückschale für sich am jeweiligen Rohrboden festgelegt werden kann. Folglich können auf jeden einzelnen Dichtungsring gezielte Belastungen ausgeübt werden. Allein schon hierdurch wird eine wirksame Abdichtung zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rohrboden erreicht Aufgrund der unmittelbaren Festlegung jeder einzelnen Andrückschale am Rohrboden in Verbindung mit ihrer konischen bzw. kegelstumpfförmigen Ausbildung wird die Abdichtung dann noch weiter verbessert. Durch die Innenwände der Konusstutzen können nämlich die Dichtungsringe gezielt an diejenigen Wandbereiche der Rohrboden und der Wärmetauscherrohre angepreßt werden, die unmittelbar an die Durchtrittsöffnungen in den Rohrboden angrenzen.

Da jede als Konusschale ausgebildete Andrückschale für sich am Rohrboden festgelegt wird, kann mithin auch jeder einzelne Dichtring unabhängig von den anderen ausgetauscht werden. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, das entsprechende Wärmetauscherrohr zu entfernen. Nach Entnahme des alten Dichtungsrings wird in Verbindung mit der Konizität der \ndrückschalen beim Einsetzen des neuen Dichtungsrings unabhängig von dessen Toleranzen und den Toleranzen des entsprechenden Wärmetauscherrohrs sichergestellt, daß der angestrebte Dichtungseffekt in voller Güte wieder eintritt. Das ist sowohl bei denjenigen Konusschalen der Fall, die auf elastomere Dichtungsringe einwirken als auch bei denjenigen, die Dichtungsringe beispielsweise aus Graphit umschließen. Ferner spielt die Beivjstigungsart der Konusschalen an den Rohrboden keine Rolle.

Nach der Erfiniung ist es zweckmäßig, wenn die Wände der Konusstutzen mit einem Winkel von etwa 45° bis 70°, bevorzugt etwa 60°, aus der Ebene der Befestigungskragen herausgedrückt sind. Es hat sich nämlich bei Versuchen gezeigt, daß ein solcher Winkel Und die sich hieraus ergebende, auf die Dichtringe einwirkende resultierende Anpreßkraft dis angestrebte Dichtfunktion besonders günstig fördern.

Aufgrund der zur Anwendung gelangenden Dichtringe genügt auch bei ext em dünnwandigen Konusschalen eine Dichtungskammer mit vergleichsweise kurzer axialer Erstreckung. Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich folglich eine zweckmäßige Ausführungsform

dadurch, daß das Verhältnis der axialen Länge der Konusstutzen zur Dicke der Befestigungskragen etwa wie 3 : 1 bis 6 : I, bevorzugt etwa wie 4:1, bemessen ist. Denkbar sind in diesem Zusammenhang Blechdicken von etwa ! mm.

Die Möglichkeit, die Wärmetauscherrohre noch enger aneinanderzurücken, wird erfindungsgemäß dadurch unterstützt, daß die Konusschalen mehreckige, insbesondere drei- bis sechseckige, Befestigungskragen besitzen. Auf diese Weise kann eine einwandfreie Festlegung der Befestigungskragen an den Rohrboden sichergestellt werden und dennoch wird durch diese Ausbildung der Befestigungskragen erreicht, daß der Abstand von zwei benachbarten Wärmetauscherrohren auf ein Kleinstmaß beschränkt werden kann.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Grundgedankens sind die Konusschalen lösbar an den Rohrböden festgelegt. Eine eine Dicke aufweisen, die maximal 4 mm nicht übersteigt. Die Rohrbödenöffnungen können fluchtend oder versetzt durch Stanzen erzeugt werden. Dabei kommen zumeist Rohrteilungsverhältnisse von 1,5 : 1,5 in Frage. Es sind allerdings auch andere Rohrteilungsverhältnisse möglich.

Genügen aufgrund der im Wärmetausch stehenden Medien Dichtringe aus elastomeren Materialien, so besteht eine andere vorteilhafte Ausführungsform der

ίο Erfindung darin, daß die Dichtringe O-Ringe mit einer Shore-Härte von annähernd 60 bis 70" sind, deren Dicke sich im Verhältnis zum Außendurchmesser der Wärmetauscherrohre etwa auf I : 6 bis 9, vorzugsweise etwa 1:7 bis 7,5 beläuft. In diesen Fällen werden die

r, Konusschalen bevorzugt unlösbar an den Rohrboden befestigt. Die O-Ringe werden dabei vor der Montage der Wärmetauscherrohre in die dann noch einseitig offenen Dichtungskammern eingelegt. Durch das

löcharp Fpctii»oimcT ϊίοίτΐίτϊί insbesondere dsnn in Fr2^CTc anschließende Einschiebe™ asr

wenn die Dichtringe aus einem nichtelastomeren Material bestehen und folglich allein durch die Konusschalen in den auf der anderen Seite durch die äußere Oberfläche der Wärmetauscherrohre und den an die Rohrbödenöffnungen angrenzenden Flächenabschnitten der Rohrboden begrenzten Dichtungskammern verpreßi werden. Bei derartigen Dichtungsringen handelt es sich überwiegend um solche aus Reingraphit oder Asbest, welche folglich eine geringe Elastizität besitzen.

In diesem Zusammenhang ist es dann von Vorteil, wenn die lösbare Verbindung eine Schraubverbindung ist. Die Schrauben können dabei sowohl die Befestigungskragen als auch die Rohrböden durchsetzen. Denkbar ist allerdings auch, daß die Befestigungskragen derart über Unterlegscheiben an den Rohrboden festgelegt werden, daß mit einer Unterlegscheibe mindestens zwei einander benachbarte Befestigungskragen erfaßt und an die Rohrboden gepreßt werden. In diesem Zusammenhang kann es darüber hinaus von Vorteil sein, daß zwecks Verminderung der Anzahl der Befestigungsschrauben auch leistenartige Unterlegmittel zur Verwendung gelangen, über die dann mehrere Konusschalen festgelegt werden: Schließlich ist es noch denkbar, daß bei Verwendung von ferromagnetischen Materialien eine Magnetverbindung zur Festlegung der Konusschalen an den Rohrboden in Frage kommt.

Bei Dichtringen aus elastomeren Materialien sind nach der Erfindung die Konusschalen bevorzugt unlösbar an den Rohrboden befestigt. In diesen Fällen können die Konusschalen zum Beispiel an die Rohrböden geschweißt oder geklebt sein. Als Schweißverfahren kommt vorzugsweise die Punktschweißung in Frage. Zu diesem Zweck können die Befestigungskragen der Konusschalen auf den den Rohrboden zugewendeten Seiten mit Nocken versehen sein. Solche Buckelschweißnocken besitzen dann die notwendige Materialanhäufung, um ein einwandfreies Anschweißen zu garantieren. Im Falle der lösbaren Verbindung, beispielsweise per Schrauben, dienen die Nocken als Auflager zur Erzeugung eines ausreichenden Anpreßmoments der Konusstutzen an den Dichtringen.

Eine einwandfreie Lagerung der Wärmetauscherrohre in den Rohrboden sowie einfache Montage- und Demontagemöglichkeiten sind in der Regel dann gewährleistet, wenn die von den Wärmetauscherrohren durchsetzten Rohrbödenöffnungen ca. 3% größer als die Durchmesser der Wärmetauscherrohre sind Die für die Rohrboden verwendeten Dünnbleche sollten dabei werden die O-Ringe in den Dichtungskammern zwischen den Wärmetauscherrohren, den Konusstutzen und den Rohrboden deformiert und auf diese Weise die gewünschte statische Abdichtung erreicht. Bei zunehmendem Mediendruck wird der Dichteffekt noch zusätzlich unterstützt.

Als Wärmetauscherrohre können zum Beispiel in bevorzugter Weise Glasrohre aus Industrieglas mit Borsü-'iüUariteilen verwendet werden, deren Wandstärke und Durchmesser sich nach dem jeweiligen

αϊ Bedarfsfall richtet. Die Wärmetauscherrohre können durchgehend zylindrisch ausgebildet sein und endseitig durch Anschmelzen leicht konisch eingezogen sein. Hierdurch wird auch das Einschieben der Wärmetauscherrohre in die Dichtringe erleichtert, ohne jedoch in der Betriebsposition den Dichteffekt nachteilig zu beeinflussen. In diesen Fällen sind dann beispielsweise in den Überdruckbereichen beider Rohrboden Dichtungskammern mit elastomeren Dichtringen vorgesehen. Die Wärmetauscherrohre stützen sich hierbei jeweils auf entsprechenden Stützverteilerblechen ab.

Werden jedoch Wärmetauscherrohre mit endseitigen Ringkragen eingesetzt, so ist es nach der Erfindung von Vorteil, daß zusätzliche elastomere Stützringe zwischen die Ringkragen und die freien Enden der Konusstutzen eingegliedert sind. Diese zusätzlichen Stützringe bieten dann den insbesondere aus Glas bestehenden Wärmetauscherrohren ein weiches Auflager, wodurch nicht nur Beschädigungen bei der Montage ausgeschlossen, sondern auch schädliche Auswirkungen aus den nicht zu vermeidenden Pulsationsbewegungen der Wärmetauscherrohre in Axialrichtung weitgehend aufgeiangen werden.

Bei der Anwendung von hitzebeständigen Dichtringen, zum Beispiel aus Reingraphit oder Asbest, ist es wegen der nur geringen Elastitzität dieser Materialien erforderlich, die Dichtringe in den Dichtungskammern gezielt zu verpressen. Zu diesem Zweck werden die Konusschalen 'ösbar an den Rohrböden festgelegt Die vorher eingebrachten Dichtringe werden infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Konusstutzen und der Anpassung der Dichtringe an den Querschnitt der Dichtungskammern noch im elastischen Bereich verpreßt, so daß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet werden kann. Die Verpressung im noch elastischen Bereich erlaubt eine Zurückverformung der Dichtringe, wenn es aus Reparaturgründen notwendig sein sollte, ein Wärmetauscherrohr auszuwechseEn. Auch erlaubt die Zurückverformung eine Wiederverwendbarkeit der

Dichtringe. In diesen Fällen ist es dann von Vorteil, wenn die Wände der Konusstutzen etwas weniger steil angestellt sind als die angrenzenden Außenwände der Dichtringe, so daß beim Anziehen der Befestigungskragen an die Rohrboden über die Konusstutzen das notwendige Verpreßmoment aufgebracht werden kann, ohne hierbei jedoch die Zurückverformungselastizität der Di;.itringe zu beeinträchtigen.

Im Falle der Verwendung von hitzebeständigen Dichtringen mit geringer Eigenelastizität ist es erfindungsgemäß ferner vorteilhaft, daß die Dichtringe mit Zentrierflanschen in die Ringspalte zwischen den Wärmetauscherrohren und den Wänden der Rohrbödenöffnungen eingreifen. Sie stehen dabei mit diesen Zentrierflanschen nicht nach innen über die Rohrboden vor. Jedoch wird auf diese Weise eine sichere radiale Lageorientierung der Dichtringe und damit auch der Wärmetauscherrohre sichergestellt.

im Zusammenhang mit der Anwendung von wenig elastischen Dichtringen besteht schließlich ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung noch darin, daß die Dichtringe in axialer Richtung über die freien Enden der Konusstutzen vorstehen. Auf diese Weise ist auch bei der Verwendung von Wärmetauscherrohren mit einem endseitigen Ringkragen sichergestellt, daß in der Einbauposition diese Ringkragen nicht auf den freien Enden der metallischen Konusstutzen aufliegen, sondern auf den vorstehenden Bereichen der Dichtringe. Die Wärmetauscherrohre haben auch in diesen Fällen ein vergleichsweise weiches Auflager.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Ausschnitt aus einem Wärmetauscher mit einem sich zwischen zwei Rohrboden erstreckenden Wärmetauscherrohr in zwei Einbaumöglichkeiten;

F i g. 2 eine weitere Einbau- und Abdichtungsmögüchkeit eines Wärmetauscherrohrs in einem Wärmetauscher;

Fig.3 einen vertikalen Querschnitt durch eine Konusschale entsprechend der Linie IH-III der Fig.4 und

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine bei den Ausführungsformen der F i g. I und 2 verwendete Konusschale.

Gemäß den Darstellungen der F i g. I und 2 erstrecken sich zwischen zwei im annähernd parallelen Abstand voneinander distanzierten Rohrboden 1, 2 eines ansonsten nicht näher veranschaulichten Wärmetauschers eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren 3. Zur Erhaltung der Zeichnungsübersichtlichkeit ist jeweils nur ein Wärmetauscherrohr 3 veranschaulicht Bei den Ausführungsbeispielen bestehen die Wärmetauscherrohre 3 aus Glas. Sie können überwiegend zylindrisch ausgebildet und an einem Ende mit einem Ringkragen 4 versehen sein. Das andere Ende 5 der Wärmetauscherrohre 3 ist durch Anschmelzen leicht konisch eingezogen. Falls die Wärmetauscherrohre 3 keine Ringkragen 4 besitzen und folglich beide Enden konisch eingezogen sind, stützen sich die Wärmetauscherrohre 3 entsprechend der unteren Darstellung der F i g. 1 auf einem Stützverteilerblech 6 ab, das beim Ausführungsbeispiel eine angenommene Dicke von 2 mm besitzt

Die beispielsweise aus korrosions- und hitzebeständigen Blechen gestalteten Rohrboden 1,2 mit einer Dicke von maximal etwa 4 mn besitzen entsprechend der Anzahl der Wärmetauscherrohre 3 fluchtend oder versetzt durch Stanzung angeordnete Öffnungen 7. Der Durchmesser der öffnungen 7 ist dabei ca. 3% größer als der Durchmesser der Wärmetauscherrohre 3. Dieses Bemessungsverhältnis erlaubt es bei Wärmetauscherrohren 3 ohne Ringkragen 4, diese auch geneigt ' beispielsweise zwischen den Rohrboden 1, 2 zunächst in eine öffnung 7 des oberen Rohrbodens 1 einzuführen und anschließend nach Geradestellung auch in die öffnung 7 des unteren Rohrbodens 2 einzuschieben, bis entsprechend der Darstellung der Fig. 1, unten die Stirnseite 8 des Wärmetauscherrohrs 3 am Stützverteilerblech 6 zur Anlage kommt.

Jeweils auf der Überdruckseite der Rohrboden 1, 2 sind Dichtungskammern 9 ausgebildet, die von Konusschalen 10, der äußeren Oberfläche 11 der Wärmetau-

'"· scherrohre 3 und den Flächenabschnitten 12 der Rohrboden I, 2 begrenzt werden, welche an die Rohrbodenöffnungen 7 angrenzen.

Jede Konusschale 10 besteht gemäß den F i g. 3 und 4 aus einem parallel zu den Rohrboden 1, 2 verlaufenden

-" Befestigungskragen 13 sowie aus einem zentral aus der Ebene des Befestigungskragens 13 herausgedrückten, zu seinem freien Ende 14 hin konisch eingezogenen kurzen Stutzen 15. Es ist zu erkennen, daß die Wände 16 des Konusstutzens 15 mit einem Winkel von ungefähr

-■> 60° aus der Ebene des Befestigungskragens 13 herausgedrückt sind. Das Verhältnis der axialen Länge des Konusstutzens 15 zur Dicke des Befestigungskragens 13 ist etwa wie 4 :1 bemessen. Bei einer Stärke der Rohrboden 1, 2 von maximal etwa 4 mm genügt eine Dicke des Befestigungskragens 13 von etwa 1 mm.

Der Befestigungskragen 13 ist mehreckig ausgebildet, um auf diese Weise eine möglichst große Anzahl von Wärmetauscherrohren 3 in einem Wärmetauscher beziehungsweise in einem auswechselbaren Abschnitt eines Wärmetauschers unterzubringen.

Auf der dem Rohrboden 1, 2 zugewendeten Seite 17 besitzt der Bcfcstigungskragcn 13 im Bereich der Eckabschnitte Nocken oder Vorsprünge 18, die entweder als Buckelschweißnocken dienen, wenn die Konusschale 10 unlösbar an einem Rohrboden 1, 2 festgelegt wird, oder als Auflager, wenn die Konusschale 10 lösbar festgelegt wird.

Im Falle der Ausführungsform der Fig. 1, oben und unten, sowie der F i g. 2, unten, ist eine Abdichtung des

Wärmetauscherrohrs 3 in den Rohrböden 1, 2 vorgesehen, die aus einem O-Ring 19 aus einem elastomeren Material besteht, das eine Shore-Härte von annähernd 60 bis 70° aufweist. Die Dicke der O-Ringe 19 beläuft sich im Verhältnis zum Außendurchmesser des Wärmetauscherrohrs 3 auf 1 :73- Ein derartiger O-Ring 19 aus einem elastomeren Material wird dann verwendet, wenn die Beschaffenheit der im Temperaturaustausch stehenden Medien sowie die Druckhöhe es zulassen.

Im Falle der Ausführungsform der F i g. 1, oben und unten, sowie F i g. 2, unten, sind die Konusschalen 10 fest auf der Oberdruckseite der Rohrboden 1, 2 angeschweißt Nach dem Anschweißen werden die O-Ringe 19 eingelegt und daran anschließend die Wärmetauscherrohre 3 eingeschoben, wobei sich die O-Ringe 19 deformieren und die gewünschte statische Abdichtung erreicht wird. Wird eine Ausführungsform der Wärmetauscherrohre 3 ohne Ringkragen 4 gewählt, so erfolgt die Montage derart, daß die Wärmetauscherrohre 3

zunächst zwischen den Rohrboden 1, 2 in den oberen Rohrboden 1 eingeschoben, dann gerade gestellt und anschließend der untere Abschnitt durch den unteren Rohrboden 2 so weit eingeführt werden, bis die

Stirnseite 8 der Wärmetauscherrohre 3 auf dem Stützverteilerblech 6 zur Anlage gelangt.

Bei Wärmetauscherrohren 3 mit Ringkragen 4 erfolgt eine Montage grundsätzlich von oben durch beide Rohrboden 1, 2 hindurch. In diesem Fall wird zwischen den Ringkragen 4 und das freie Ende 14 der auf dem oberen Rohrboden 1 befestigten Konusschale 10 ein zusätzlicher fiützring 20 aus einem elastomeren Material eingegliedert, der bei der Montage und den nicht zu vermeidenden Pulsationsbewegungen der Wärmetauscherrohre 3 ihre weiche Abstützung gegenüber der metallenen Konusschale 10 gewährleistet.

Die Ausführungsform in Fig. 2, oben zeigt eine Abdichtung für Wärmetauscherrohre 3, die bei Medien verwendet wird, welche beispielsweise hitzebeständige Dichtringe 21 fordern. In diesem Fall sind diese beispielsweise aus Reingraphit bestehenden Dichtringe 21 dem Querschnitt der Dichtungskammern 9 angepaßt. Ferner besitzen die Dichtringe 21 Ringkragen oder Flansche 22, mit denen sie in den Ringspalt 23 zwischen der äußeren Oberfläche 11 des Wärmetauscherrohrs 3

und der Wand 24 der Rohrbödenöffnung 7 zentrierend eingreifen. In analer Richtung stehen die Dichtringe 21 über die freien Enden 14 der Konusstutzen 15 vor, so daß sich die Ringkragen 4 der Wärmetauscherrohre 3 nicht auf dem Metall der Konusschalen 10, sondern auf den demgegenüber weicheren Dichtringen 21 abstützen können.

Die Festlegung der Dichtringe 21 erfolgt nach dem Einsetzen der Wärmetauscherrohre 3 durch eine lösbare Befestigung der Konusschalen 10 an den Rohrboden 1, 2. Zu diesem Zweck dienen beim Ausführungsbeispiel Maschinenschrauben 25, die in entsprechende Gewindebohrungen 26 der Rohrboden 1, 2 eingedreht werden und über Unterlegscheiben 27 die Konusstutzen 15 an die Dichtringe 21 anpressen und damit die Dichtringe 21 in den Dichtungskammern 9 verpresscn. Das Anzugsmoment ist hierbei so bemessen, daß die Dichtringe 21 im noch elastischen Bereich verpreßt werden und somit bei notwendig werdenden Austausch eines Wärmetauscherrohrs 3 sich zurückverformen und damit wieder verwendet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher, der zwischen zwei im annähernd parallelen Abstand voneinander distanzierten dünnwandigen Rohrböden mehrere sich im wesentliehen in derselben Richtung erstreckende Wärmetauscherrohre, insbesondere aus Glas, aufweist die mit ihren Endabschnitten Öffnungen in den Rohrböden sowie Dichtringe durchsetzen, welche in Dichtungskammern eingebettet sind, die durch an den Rohrböden festgelegte Andrückschalen und den Andrückschalen benachbarte Flächenabschnitte der Rohrböden sowie die äußeren Oberflächen der Wärmetauscherrohre gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückschalen :5 unmittelbar an den Rohrböden (1,2) befestigt und als Konuischalen (10) bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet sind, die im wesentlichen parallel zu den Rohrböden (1, 2) verlaufende Befestigungskragen

(13) sowie zentral aus der Ebene der Befestigungskragen «(J3) herausgedrückte, zu den freien Enden

(14) hin eingezogene kurze Konusstutzen (15) aufweisen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (16) der Konusstutzen (15) mit einem Winkel von etwa 45° bis 70°, bevorzugt etwa 60° aus der Ebene der Befestigungskragen (13) herausgedrückt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der axialen Länge der Konusstutzen (15) zur Dicke der Befestigun_feskragen (13) etwa wie 3:1 bis 6:1, bevorzugt etwa wie i : 1 be- -,essen ist

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, da-'nreh gekennzeichnet, daß die Konusschalen (10) mehreckige, insbesondere drei- bis sechseckige, Befestigungskragen (13) besitzen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusschalen (10) lösbar an den Rohrböden (1,2) festgelegt sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung eine Schraubverbindung (25,26) ist.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusschalen (10) unlösbar an den Rohrböden (1,2) befestigt sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusschalen (10) an die so Rohrböden (1,2) geschweißt sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusschalen (10) an die Rohrböden (1,2) geklebt sind.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungskragen (13) der Konusschalen (10) auf den den Rohrböden (1, 2) zugewendeten Seiten (17) mit Nocken (18) versehen sind.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Wärmetauscherrohren (3) durchsetzten Rohrböden Öffnungen (7) ca. 3% größer als die Durchmesser der Wärmetauscherrohre (3) sind.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem tn der folgenden Ansprüche, unter Verwendung von elastomeren Dichtringen, dadurch gekennzeichne', daß die Dichtringe O-Rinpe (19) mil einer SI:nrt·- Härte von annähernd 60 bis 70° sind, deren Dicke sich im Verhältnis zum Außendurchmesser der Wärmetauscherrohre (3) etwa auf 1:6 bis 9, vorzugsweise etwa 1 :7 bis 7,5, beläuft

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wärmetauscherrohren (3) mit endseitigen Ringkragen (4) Stützringe (20) aus einem bevorzugt elastomeren Material zwischen die Ringkragen (4) ur.d die freien Enden (14) der Konusstutzen (15) eingegliedert sind.

14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, unter Verwendung von hitzebeständigen Dichtringen, zum Beispiel aus Reingraphit oder Asbest dadurch gekennzeichnet daß die Dichtringe (21) an den Querschnitt der Dichtungskammern (9) weitgehend angepaßt sind.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß die Wände (16) der Konusstutzen (15) etwas weniger steil angestellt sind als die angrenzenden Außenwände der Dichtringe (21).

16. Wärmetauscher nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet daß die Dichtringe (21) mit Zentrierflanschen (22) in die Ringspalte (23) zwischen den Wärmetauscherrohren (3) und den Wänden (24) der Rohrbödenöffnungen (7) eingreifen.

17. Wärmetauscher nach Anspruch 14 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (21) in axialer Richtung über die freien Enden (14) der Konusstutzen (15) vorstehen.