DE3906241A1 - Waermetauscher mit einer rohrmatrix - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Rohr­ matrix aus einer Vielzahl von parallel verlaufenden Profil­ röhrchen.

Ein derartiger Wärmetauscher ist beispielsweise aus der DE-OS 33 29 202 oder der DE-OS 37 26 058 bekannt geworden. Bei derartigen Wärmetauschern müssen einerseits die ein­ zelnen Profilröhrchen hinsichtlich ihrer Lage zueinander zur Erzielung konstanter Zwischenabstände fixiert werden, und andererseits muß die aus der Gesamtheit der Profil­ röhrchen bestehende Rohrmatrix ortsfest abgestützt werden. Andererseits müssen die durch die hohen Temperaturunter­ schiede hervorgerufenen Thermospannungen und Thermodehnungen ausgeglichen werden und Stoßbelastungen des Wärmetauschers sowie die dadurch verursachten Rohrschwingungen aufge­ fangen und gedämpft werden.

Gemäß der letztgenannten Offenlegungsschrift wird die Ab­ standshalterung zwischen den einzelnen Profilröhrchen da­ durch erzielt, daß die Abstandshalter als wellenförmig gezogene Streifen ausgebildet sind, die zick-zack-förmig unter wechselseitiger Profilrohrumschließung durch die Wärmetauschermatrix geführt sind. Diese Anordnung ermöglicht eine Konstanthaltung der Rohrabstände bei gleichzeitiger Dämpfung von Stoß- und Vibrationsbelastungen. Nachteilig bei dieser Anordnung wirkt sich aus, daß eine Abstützung der im Betrieb auftretenden Kräfte, also der Gewichts­ kräfte und auch der Stoßkräfte dadurch geschieht, daß diese über die Wandungen der einzelnen Profilröhrchen weitergeleitet werden. Diese Anordnung hat ferner den Nach­ teil, daß die Gewichts- und insbesondere die Stoßkräfte nicht definiert nur durch die Abstandshaltestreifen auf­ genommen werden, sondern teilweise auf die benachbarten Profilröhrchen weitergegeben werden. Dies kann bei starken Stoßkräften zu unzulässigen Belastungen und somit Ver­ formungen der am stärksten beanspruchten Profilröhrchen führen.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Kräfte der Profil­ röhrchen auf die Tragbänder übertragen werden und somit benachbarte oder darunterliegende Profilröhrchen keine zusätzlichen Kräfte aufzunehmen haben. Ferner soll eine möglichst einfache Montage der Abstandshalterung erfolgen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Profilröhrchen gegeneinander mit Hilfe eines Flechtwerkes aus flexiblen Tragbändern positioniert sind, wobei die Profilröhrchen jeweils als Querstäbe des Flechtwerkes dienen.

Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Profilröhrchen an der Einspannstelle im Sammelrohr erheb­ lich entlastet werden. Ein Teil der Profilröhrchen­ gewichte wird von den Löt- oder Schweißstellen im Sammel­ rohr aufgenommen und der Rest wird anteilmäßig über die Tragbänder in die Haltestangen eingeleitet.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß jedes Profilröhrchen, obwohl es in den Tragbändern hängt, entsprechend der thermischen Belastung ungehindert seine Länge und Lage verändern kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Werkstoff der flexiblen Tragbänder Metall. Hierdurch wird ein Einsatz des Wärmetauschers bei hohen Betriebs­ temperaturen ermöglicht und die Fertigungskosten lassen sich gering halten. Alternativ sind jedoch auch andere flexible Werkstoffe für die Tragbänder denkbar, beispiels­ weise hochtemperaturfeste Kunststoffe oder mit einer hoch­ elastischen Matrix versehene Faserbänder.

Vorzugsweise stützen sich die Flachbänder beidseitig außerhalb der Rohrmatrix ab. Dadurch wird eine Aufnahme von Stoßkräften aus allen Richtungen ermöglicht und so­ mit eine exakte Positionierung der Rohrmatrix gewähr­ leistet.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß jeder Reihe übereinanderliegender Profil­ röhrchen zwei nebeneinander verlaufende Tragbänder zuge­ ordnet sind, derart, daß diese die Profilröhrchen zick­ zack-artig umschließen, so daß sie sich zwischen den Profil­ röhrchen kreuzen. Hierdurch werden die übereinanderliegenden Profilröhrchen zwischen den beiden Einspannpunkten der Tragbänder beidseitig der Rohrmatrix gehalten, wobei gleich­ zeitig die Abstände der Profilröhrchen zueinander festgelegt sind. Der Abstand der seitlich benachbarten Profilröhrchen wird durch die Dicke der Tragbänder festgelegt.

Vorzugsweise sind die Tragbänder mit reibungsdämpfendem Material beschichtet, um Thermodehnungen unter möglichst geringem Verschleiß der relativ zueinander bewegten Bau­ teile zuzulassen. Gleichzeitig hat dieses Material vor­ zugsweise auch schwingungsdämpfende Eigenschaften, um im Betrieb auftretende Schwingungen, hervorgerufen durch Stöße oder die Gasumströmung abzudämpfen. Hierzu sind die Tragbänder vorzugsweise mit einem Metallgewebe oder einem Keramikgewebe ummantelt. Dabei ist es ausreichend, wenn die beiden mit den Profilröhrchen in Berührung stehenden Haupt­ flächen beschichtet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß sich die Tragbänder an quer zur Rohrmatrix verlaufenden, und an einem Wärmetauscherrahmen befestigten Haltestangen abstützen, die beidseitig der Rohrmatrix vorgesehen sind. Derartige Haltestangen sind leicht zu montieren und demontieren und gewährleisten eine konstruktiv einfache Abstützung der Rohrmatrix am Wärmetauscherrahmen. Die Tragbänder sind dabei vorzugsweise an ihren halte­ stangenseitigen Enden verbreitert und weisen Löcher auf, durch welche die Haltestangen gesteckt sind.

Zwischen zwei einander zugeordneten Tragbändern sind auf den Haltestangen Distanzstücke aufgesteckt, die etwa der Breite der einzelnen Profilröhrchen entsprechen. Hierdurch werden vorteilhafterweise auch die äußeren Profilröhrchen mit den Tragbändern wirksam umschlossen.

Vorzugsweise sind die Tragbänder als Flachbänder ausgebildet, wodurch bei geringem Profilröhrchenabstand große Lasten ab­ gestützt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers mit Rohrmatrix,

Fig. 2 zwei einander zugeordnete Tragbänder in Seiten­ ansich,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Rohrmatrix,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Flechtwerk mit einem Teil der Rohrmatrix,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Flechtwerkes gemäß Fig. 4.

Der in Fig. 1 gezeigte Wärmetauscher 1 weist zwei parallel angeordnete Sammelrohre 2 a, 2 b auf die über eine U-förmig gekrümmte Rohrmatrix 3 miteinander ver­ bunden sind. Dabei fließt das eine wärmetauschende Medium beispielsweise aus dem Sammelrohr 2 a über die einzelnen Profilröhrchen 4 der Rohrmatrix 3 zum zweiten Sammelrohr 2 b während gleichzeitig außenseitig in der mit 5 angedeuteten Richtung das zweite wärmetauschende Medium an der Rohrmatrix 3 im Kreuz/Gegenstrom vorbei­ geführt wird.

An der Rohrmatrix 3 sind regelmäßig beabstandete Abstand­ halter 6 angebracht, die aus einer Vielzahl von hinter­ einander angeordneten Tragbändern 7 a, 7 b bestehen, wobei die Tragbänder 7 a, 7 b beidendig auf Haltestangen 8 auf­ gesteckt sind. Die Haltestangen 8 verlaufen quer zur Richtung der Profilröhrchen 4 und sind an einem nicht näher dargestellten Wärmetauscherrahmen zusammen mit den Sammelrohren 2 a, 2 b lösbar befestigt.

Der Wärmetauscher 1 kann entweder wie dargestellt aus einer U-förmigen Rohrmatrix 3 bestehen oder auch an zwei sich gegenüberliegenden Stellen der Sammelrohre 2 a,2 b zwei analog ausgeführte Rohrmatritzen aufweisen.

Die Ausführung der Tragbänder 7 a und 7 b der Abstands­ halter 6 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß an beiden Enden der Tragbänder 7 a, 7 b Löcher 9 vorgesehen sind, die im Durchmesser den Halte­ stangen 8 gemäß Fig. 1 entsprechen. Zu diesem Zweck sind die Tragbänder 7 a, 7 b im Bereich der Löcher 8 verbreitet. Zwei einander zugeordnete Tragbänder 7 a, 7 b sind ferner, wie in Fig. 2 dargestellt, einander entgegengesetzt ange­ bracht, damit sie die einzelnen Profilröhrchen 4 entgegen­ gesetzt wechselseitig und zick-zack-förmig umschließen, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.

In dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt durch die Rohr­ matrix 3 sind einzelne Profilröhrchen 4 im Querschnitt dargestellt. Diese weisen etwa ellipsenförmige Außen­ kontur auf und sind zur Erhöhung ihrer Querstabilität mit einem Mittelsteg 10 versehen. Die Profilröhrchen 4 der Rohrmatrix 3 sind ferner regelmäßig beabstandet ange­ ordnet, wobei der Abstand derart durch die Flachbänder 7 a, 7 b definiert wird, daß die Dicke der Flachbänder 7 a, 7 b die Minimalabstände benachbarter Profilröhrchen 4 definieren. Wie ferner zu erkennen ist wird durch zwei einander zuge­ ordnete Tragbänder 7 a, 7 b jedes Profilröhrchen 4 einzeln umschlossen, wobei sich die Tragbänder 7 a, 7 b zwischen den Profilröhrchen kreuzen. Somit können die Tragbänder 7 a, 7 b als Flechtwerk aufgefaßt werden, wobei die Profilröhrchen 4 als Querstäbe des Flechtwerkes dienen. Die Tragbänder 7 a, 7 b sind ferner beidseitig mit einer reibungs- und schwingungs­ dämpfenden Schicht in Form von mit Gewebeschichten 11 a, 11 b, beschichtet. Vorzugsweise machen die beiden Gewebeschichten 11 a, 11 b jeweils 1/5 bis 1/3 der gesamten Breite 12, der Tragbänder 7 a, 7 b aus.

In Fig. 4 ist das den Abstandhalter 6 bildende Flechtwerk 13 dargestellt, bei dem zu erkennen ist, wie die Trag­ bänder 7 a, 7 b mit der Haltestange 8 verbunden sind. Da­ bei ist zwischen den einander zugeordneten Tragbändern 7 a, 7 b, die einer Reihe übereinanderliegender Profil­ röhrchen 4 a zugeordnet sind, je ein Distanzstück 15 vorge­ sehen, wobei dieses Distanzstück 14 etwa die gleiche Breite wie das zugehörige Profilröhrchen 4 a aufweist. Hierdurch wird gewährleistet, daß auch das oberste Profil­ röhrchen 4 a jeder Reihe beidseitig von den beiden zuge­ hörigen Tragbändern 7 a und 7 b umschlungen ist. Das Flechtwerk 13 setzt sich natürlich in beiden Richtungen der Erstreckung der Haltestange 8 fort, jedoch ist dies hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht weiter dar­ gestellt.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt gemäß der Ansicht von Fig. 4 zu sehen, wobei die Verbreiterung der Tragbänder 7 a, 7 b im Bereich der Umschließung der Haltestange 8 erkennbar ist. Die Tragbänder 7 a, 7 b umschlingen die übereinanderliegenden Profilröhrchen 4 a entgegengesetzt, so daß sie sich in Bereichen zwischen den Profilröhrchen 4 a jeweils kreuzen.

Claims (11)

1. Wärmetauscher mit einer Rohrmatrix aus einer Vielzahl von parallel verlaufenden Profilröhrchen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Profilröhrchen (4) gegeneinander mit Hilfe eines Flechtwerkes (13) aus flexiblen Trag­ bändern (7 a, b) positioniert sind, wobei die Profil­ röhrchen (4) jeweils als Querstäbe des Flechtwerkes (13) dienen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der flexiblen Tragbänder (7 a, b) Metall ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tragbänder (7 a, b) beidseitig außerhalb der Rohrmatrix (3) abstützen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reihe übereinanderliegender Profilröhrchen (4 a) zwei nebeneinander verlaufende Tragbänder (7 a, b) zugeordnet sind, derart, daß diese die Profilröhrchen (4 a) zick-zack-artig umschließen, so daß sie sich zwischen den Profilröhrchen (4 a) kreuzen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7 a, b) mit reibungsdämpfendem Material beschichtet sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7 a, b) mit einer Gewebeschicht (11 a, b) aus Metallgewebe ummantelt sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7 a, b) mit einer Gewebeschicht (11 a, b) aus Keramikgewebe ummantelt sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tragbänder (7 a, b) an quer zur Rohrmatrix (3) verlaufenden, und an einem Wärmetauscherrahmen befestigten Haltestangen (8) abstützen, die beid­ seitig der Rohrmatrix (3) vorgesehen sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7 a, b) an ihren haltestangenseitigen Enden verbreitert sind und Löcher (8) aufweisen, durch welche die Haltestangen (8) gesteckt sind.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei einander zugeordneten Tragbändern (7 a, b) auf den Haltestangen (8) Distanzstücke (14) auf­ gesteckt sind.

11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7 a, b) als Flachbänder ausgeführt sind.