DE563894C - Heat exchanger with tubes bent helically around its axis - Google Patents

Description

Wärmeaustauscher mit um seine Achse schraubenförmig gebogenen Rohren Bei Wärmeaustauschern mit Rohren, deren Enden in Rohrböden eingezogen sind, ist das eine Bündelende gewöhnlich so angeordnet, daß es sich frei bewegen kann, um durch die Wärmeausdehnung der Rohre nachteilige Beanspruchungen derselben auszuschalten. Der bewegliche Bündelboden ist hierbei gegen das Gehäuse durch eine Stopfbüchse oder Dichtungsring abgedichtet, oder er ist mit einer Umkehrkammer versehen, die fest auf dem Bündelboden aufgeschraubt ist.Heat exchanger with tubes bent helically around its axis In the case of heat exchangers with tubes, the ends of which are drawn into tube sheets one end of the bundle is usually arranged so that it can move freely around to eliminate adverse stresses of the same due to the thermal expansion of the pipes. The movable base of the bundle is against the housing through a stuffing box or sealing ring, or it is provided with a reversing chamber that is screwed tightly to the bottom of the bundle.

Bei höheren Drücken, wie sie heute durch die Verwendung von Hochdruckdampf vorkommen. bietet die Abdichtung des freien Bündelendes außerordentliche Schwierigkeiten.At higher pressures, as is the case today through the use of high pressure steam occurrence. the sealing of the free end of the bundle presents extraordinary difficulties.

Man hat auch bereits erkannt, daß sich eine sichere Abdichtung zwischen Bündelböden und Gehäuse nur erzielen läßt, wenn die Bündelböden mit dem Gehäuse fest verbunden sind. Dies läßt sich nur durchführen, wenn man jedem einzelnen Rohr die Möglichkeit gibt, sich frei auszudehnen. Die Verwendung von Stopfbüchsen an den Rohrenden, wie bei Kondensatoren, ist für höhere Drücke unzulässig, und man hat den Längenänderungen der Rohre in der Weise Rechnung getragen, daß man ihnen eine Biegung gibt, die ein seitlichesAusweichen gestattet. Da vorwiegend runde Gehäuse verwendet werden, hat man vorgeschlagen, die Biegung der Rohre spiralig vorzunehmen, so daß die Grundform des Röhrenbündels ebenfalls rund ist. Die Rohrböden werden bei der bekannten Ausführung an Flanschen des Gehäuses des Wärmeaustauschers durch Schrauben befestigt. Um zu verhindern, daß die Rohre sich berühren und um einen bestimmten Abstand der Rohre über deren ganze Länge zu wahren, ist etwa in der Mitte des Bündels eine dem Rohrplan entsprechend gebohrte Stützwand vorgesehen, durch welche die Rohre hindurchgeschoben sind. Die Befestigung dieser Stützwand erfolgt gleichfalls durch Schrauben an innen im Gehäuse liegenden Laschen, die durch den großen Dampfstutzen zugänglich sind. Bei dem bekannten Wärineaustauscher sind die einzelnen Rohre über den ganzen Querschnitt des Gehäuses verteilt angeordnet. Dies bedingt, daß das Ausmaß der schraubenförmigen Biegung für jedes Rohr gleich ist.It has also already been recognized that there is a secure seal between Bundle bottoms and housing can only be achieved if the bundle bottoms with the housing are firmly connected. This can only be done by looking at every single tube gives the opportunity to expand freely. The use of stuffing boxes the pipe ends, as with condensers, is not allowed for higher pressures, and one has taken into account the changes in length of the pipes in such a way that they there is a bend that allows sideways evasion. As mainly round housing are used, it has been proposed to make the bending of the tubes in a spiral, so that the basic shape of the tube bundle is also round. The tube sheets are in the known design on the flanges of the housing of the heat exchanger Screws fastened. To prevent the pipes from touching and around one Maintaining a certain distance between the pipes over their entire length is approximately in the middle of the bundle provided a support wall drilled according to the pipe plan which the pipes are pushed through. This retaining wall is attached also by screws on the inside of the housing lugs, which through the large steam nozzles are accessible. In the known heat exchanger, the individual tubes arranged distributed over the entire cross section of the housing. this implies that the amount of helical bend is the same for each tube.

Bei der bekannten Ausführung kann der Aufbau des Rohrbündels nur vorgenommen werden, nachdem die Mittelwand und die Endböden am Gehäuse befestigt sind. Es ist außerdem erforderlich, die einzelnen Rohre vor dem Einziehen in die Böden schraubenförmig zu biegen. Weiterhin bedingt die bekannte Ausführung die Anordnung eines besonderen Stutzens etwa in der Mitte des Gehäuses, da andernfalls eine Befestigung der Mittelwand nicht möglich ist. Ein derartiger Stutzen ist jedoch nur bei Kondensatoren und Vorwärmern verwendbar, während bei sämtlichen übrigen Wärmeaustauschern die Ein- und Austrittsstutzen an den Enden des Rohrbündels liegen müssen. Endlich ergeben sich durch die gleichmäßige Biegung der Einzelrohre große Schwierigkeiten für die Rohranordnung, weil nämlich ein normaler Rohrplan, bei dem die Rohre mitten auf gleichseitigen Dreiecken liegen, nicht anwendbar ist. -Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, bei Wärmeaustauschern mit um ihre Achse schraubenförmig gebogenen Rohren, die durch zwei miteinander und mit einer Mittelwand starr verbundenen Böden festgelegt sind; als Verbindung ein starres gerades Mittelrohr von solchem Durchmesser und solcher Wandstärke zu verwenden, daß eine Verdrehung der Endböden gegeneinander verhindert wird. Die Verwendung eines solchen Mittelrohres hat den weiteren Vorteil, daß die meist mit erheblichem Druck belasteten Rohrböden nochmals in der Mitte abgestützt werden. Außerdem ermöglicht das Mittelrohr den Zusammenbau des Rohrbündels außerhalb des Gehäuses, und es können infolge der Zugänglichkeit beim Aufbau des Bündels gerade Rohre verwendet werden, die beim Einfädeln in die Rohrböden ohne weiteres die schraubenförmige Form annehmen. Es ist ferner möglich, zwischen den Endböden und der Mittelwand beliebig viele lose Zwischenwände anzuordnen, um so durch die erzielbare höhere Geschwindigkeit des um die Rohre strömenden Mittels besonders günstige Wärmeübergangszahlen zu erhalten. Durch die Anwendung des starren Mittelrohres ist endlich die Anordnung der Rohre auf Kreisringflächen gegeben, wodurch eine wirtschaftliche Ausnutzung der Bündelböden gewährleistet ist.In the known embodiment, the tube bundle can only be built up after the center wall and end bottoms are attached to the housing. It is In addition, the individual tubes must be helically shaped before being drawn into the floors to bend. Furthermore, the known design requires the arrangement of a special one Connection approximately in the middle of the housing, otherwise a fastening of the middle wall not possible. Such a nozzle is only available for condensers and preheaters usable, while with all other heat exchangers the inlet and outlet nozzles must be at the ends of the tube bundle. Finally arise through the uniform Bending of the individual tubes great difficulties for the pipe arrangement, because namely a normal pipe plan in which the pipes are in the middle on equilateral Triangles are not applicable. -According to the invention it is proposed in the case of heat exchangers with tubes bent helically around their axis, which pass through two floors are fixed rigidly connected to one another and to a central wall; as a connection a rigid straight central tube of such diameter and diameter To use wall thickness that prevents twisting of the end floors against each other will. The use of such a central tube has the further advantage that the tube sheets, usually subject to considerable pressure, are again supported in the middle will. In addition, the central tube enables the tube bundle to be assembled outside of the housing, and it can be straight due to the accessibility when building the bundle Pipes are used, which when threading into the tube sheets readily the helical Take shape. It is also possible between the end floors and the middle wall as desired to arrange many loose partition walls, so as to achieve the higher speed that can be achieved of the medium flowing around the pipes to obtain particularly favorable heat transfer coefficients. By using the rigid central tube, the arrangement of the tubes is finite given on circular ring surfaces, whereby an economical use of the bundle bottoms is guaranteed.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Wärmeaustauscher ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i das Rohrbündel mit den Endböden und der Mittelwand, Abb. 2 die seitliche Ausbiegung eines Rohres infolge der Wärmebeanspruchung, Abb. 3 einen Wärmeaustauscher im Querschnitt.A heat exchanger designed according to the invention is shown in FIG Drawing shown for example, namely show: Fig. I with the tube bundle the end floors and the central wall, Fig. 2 the lateral bending of a pipe as a result the heat load, Fig. 3 a heat exchanger in cross section.

Abb. i zeigt das Rohrbündel; d und b sind die Rohrböden und c die mittlere Scheidewand. Die. Rohrböden a und b und die Scheidewand c sind mit einem durchgehenden Mittelrohr e fest verbunden, derart, daß die beiden Rohrböden gegen die mittlere Scheidewand verdreht sind, so daß ein durch die jeweils zusammengehörigen Löcher geschobenes Rohr schraubenförmig gewunden wird. Es ist nicht notwendig, dem Rohr vor dem Einschieben diese Form zu geben, die Rohre lassen sich vielmehr ohne großen Zwang einschieben, besonders wenn außer der festen, mittleren Scheidewand noch weitere, jedoch lose sitzende Scheidewände f vorhanden sind.Fig. I shows the tube bundle; d and b are the tube sheets and c the middle partition. The. Tube sheets a and b and the partition c are firmly connected to a continuous central tube e in such a way that the two tube sheets are twisted against the central partition, so that a tube pushed through the holes that belong together is wound in a helical manner. It is not necessary to give the pipe this shape before it is pushed in; the pipes can rather be pushed in without great constraint, especially if there are other loosely fitting partitions f in addition to the fixed, central partition.

Die Ausdehnung der Rohre erfolgt in der in Abb.2 dargestellten Weise, indem jedes Rohr sich auf beiden Seiten der Scheidewand im Sinne der Verdrehung abbiegt. Zwischen dem Bündelboden und der festen Scheidewand können auch eine größere Anzahl auf dem Verbindungsrohr drehbar angordneter Scheidewände aufgebracht sein, je nach der Geschwindigkeit, die man dem um die Rohre fließenden Mittel erteilen will.The expansion of the pipes takes place in the manner shown in Figure 2, placing each tube on either side of the septum in the sense of twisting turns. A larger one can also be placed between the base of the bundle and the solid septum Number of partition walls arranged rotatably on the connecting pipe, according to the speed given to the medium flowing around the pipes want.

Die Gesamtanordnung eines Wärmeaustauschers mit gewundenen Rohren geht aus Abb. 3 hervor. Die Rohrböden a und b sind sowohl mit dem Verbindungsrohr e als auch mit dem Gehäuse g fest verbunden. An dem zylindrischen Gehäuse befinden sich sämtliche Stutzen, und als einzig lösbare Teile sind die beiden Deckel h vorhanden. Nach Lösen dieser Deckel ist das Rohr innen frei zugänglich, so daß die Rohre leicht gereinigt und ausgewechselt werden können.The overall arrangement of a heat exchanger with coiled tubes is shown in Fig. 3. The tube sheets a and b are firmly connected both to the connecting tube e and to the housing g. All the nozzles are located on the cylindrical housing, and the two covers h are the only detachable parts. After loosening this cover, the inside of the tube is freely accessible so that the tubes can be easily cleaned and replaced.

Claims (1)

PATENTANSPRUCFI: Wärmeaustauscher mit um seine Achse schraubenförmig gebogenen Rohren, die durch zwei miteinander und mit einer Mittelwand starr verbundene Böden festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindung ein starres gerades Mittelrohr von solchem Durchmesser und solcher Wandstärke dient, daß eine Verdrehung der Endböden gegeneinander verhindert wird.PATENT APPLICATION: Heat exchanger with helical around its axis bent tubes, which are rigidly connected by two with each other and with a central wall Soils are set, characterized in that a rigid straight connection is used Central tube of such a diameter and wall thickness is used that a twist the end bottoms against each other is prevented.