DE904898C - Tube bundle heat exchanger - Google Patents

Description

Rohrbündelwärmeaustauscher Wärmeaustauscher für flüssige und dampf- oder gasförmige Medien werden vielfach aus bündelförmig angeordneten geraden Rohren aufgebaut, deren Enden in zwei Rohrböden eingesetzt sind. Mit Rücksicht auf unvermeidliche thermische Längenunterschiede wird hierbei einer der Rohr-Mden verschiebbar (schwimmend) gelagert.Shell and tube heat exchangers Heat exchangers for liquid and steam or gaseous media are often made up of straight tubes arranged in bundles constructed, the ends of which are inserted into two tube sheets. With regard to the inevitable Thermal differences in length make one of the pipe moorings displaceable (floating) stored.

In den Zeichnungen veranschaulicht Fig. i und 5 Längsschnitte durch zwei verschiedene Ausführungsformen dieser an sich bekannten Wärmeaustauscher, während Fig.2 bis 4. und Fig. 6 dazugehörige Querschnitte wiedergeben. Wärmeaustauscher dieser Bauart bestehen aus einem an seinen beiden Enden mit Flanschen versehenen Außenmanteli, der durch Kappen 2 und 3 abgeschlossen ist. Zwischen dem Außenmantel i und der Kappe 2 liegt fest eingespannt der unbewegliche Rohrboden q.. Zwischen diesem Rohrboden 4 und einem beweglichen Rohrboden 5 ist die erforderliche Arg zahl der dem Wärmeaustausch dienenden Rohre 6 angebracht.In the drawings, FIGS. 1 and 5 illustrate longitudinal sections two different embodiments of this known heat exchanger, while Fig. 2 to 4 and Fig. 6 show associated cross-sections. Heat exchanger of this type consist of one provided with flanges at both ends Outer jacket, which is closed by caps 2 and 3. Between the outer jacket i and the cap 2 is firmly clamped in the immovable tube sheet q .. Between this tube sheet 4 and a movable tube sheet 5 is the required Arg number attached to the tubes 6 serving for heat exchange.

Das innerhalb der Rohre 6 strömende Medium wird durch einen Stutzen 7 zugeführt und durch Stutzen 8 abgeführt. Das an der Außenfläche der Rohre 6 entlang geführte Medium tritt durch Stutzen 9 in das Gehäuse i ein., um durch einen Rohrstutzen io wieder abgeführt zu werden.The medium flowing inside the tubes 6 is passed through a nozzle 7 supplied and discharged through connection 8. That along the outer surface of the tubes 6 guided medium enters the housing i through nozzle 9, in order to pass through a pipe socket io to be led away again.

Zur Erreichung eines möglichst guten Wärmeaustausches ist es zweckmäßig, wenn die innerhalb und außerhalb der Rohre 6 fließenden Medien sich während des ganzen Wärmeaustausches zueinander im Gegenstrom bewegen. Wenn die Wärmeaustauscher eine gewisse Länge überschreiten, dann hat man die innerhalb und außerhalb der Rohre 6 strömenden Medien mehrfach umgelenkt. Die Umlenkung des innerhalb der Rohre 6 strömenden Mediums erfolgt in den beiden Hauben 2 und i i durch eingebaute Trennwände 12 und 13 und bereitet keine Schwierigkeit. Die Umlenkung des außerhalb der Rohre 6 strömenden Mediums konnte bei Wärmeaustauschern, deren einer Rohrboden beweglich ist, bisher nur einmal erfolgen. In diesem Fall verwendet :man eine Trennwand, die- innerhalb des Rohrbündels am festen Rohrboden angeschweißt ist und nicht bis zum beweglichen Rohrboden reicht. Das außerhalb der Rohre strömende Medium tritt in diesem Fall durch den Stutzen g ein, fließt dann zunächst in Richtung des beweglichen Rohrbodens 5, kehrt kurz vor Erreichung desselben seine Richtung um, strömt zum festen Rohrboden zurück und v er läßt den Wärmeaustauscher durch einen Rohrstutzen io. Eine mehr als zweimalige Umkehrung des Flüssigkeitsstroms ist auf diese Weise unmöglich.To achieve the best possible heat exchange, it is advisable to if the media flowing inside and outside of the tubes 6 during the move the entire heat exchange to each other in countercurrent. When the heat exchanger Exceed a certain length, then you have the inside and outside of the pipes 6 flowing media diverted several times. The redirection of the inside the tubes 6 pouring Medium takes place in the two hoods 2 and i i built-in partitions 12 and 13 and presents no difficulty. The diversion of the medium flowing outside the tubes 6 could in heat exchangers whose a tube sheet is movable, has only been done once so far. Used in this case : a partition that is welded to the fixed tube sheet inside the tube bundle and does not extend to the movable tube sheet. The one flowing outside the pipes In this case, the medium enters through the nozzle g, then initially flows in the direction of of the movable tube sheet 5, reverses its direction shortly before it is reached um, flows back to the fixed tube sheet and v he lets the heat exchanger through a pipe socket ok. Reversing the flow of liquid more than twice is impossible this way.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß der Gegenflansch oder der Rohrboden des Rohrbündels eine Hülse besitzt, die mit ihrem freien Ende möglichst flüssigkeitsdicht an der Innenfläche des Außenmantels. gleitet und in ihrem Innern mit einer oder mit mehreren Trennplatten versehen ist. ,die an .ihrem freien Ende eine, zwei oder mehrere Trennplatten tragen., zwischen denen flüssigkeitsdicht die Enden einer oder mehrerer in das Außengehäuse eingesetzten und mit dem festen Rohrboden verbundenen Trennplatten, gleiten. :eben diesen Trennplatten, die von einem zum anderen Rohrboden reichen und ihre thermisch :'bedingten Längenunterschiede innerhalb der von -den aufgesetzten Platten gebildeten Rinne ausgleichen, sind in :das Gehäuse noch weitere Trennplatten eingesetzt, die flüssigkeitsdicht mit dem festen Rohrboden verbunden sind, aber nicht bis zum beweglichen Rohrboden reichen. Auf diese Weise> kann man eine mehrmalige Hinundrückführung des äußeren Flüss-igkeitsme.diums erreichen, bevor dasselbe .den Wärmeaustauscher verläßt.This disadvantage is eliminated according to the invention in that the counter flange or the tube sheet of the tube bundle has a sleeve with its free end as liquid-tight as possible on the inner surface of the outer jacket. slides and in its interior is provided with one or more partition plates. that at .your free end carry one, two or more separating plates, between which liquid-tight the ends of one or more inserted into the outer housing and with the fixed Tube sheet connected partition plates, slide. : the very same dividing plates that are made by one to the other tube sheet and their thermally: 'induced differences in length equalize within the channel formed by the attached plates are in : the housing has further separating plates inserted, which are liquid-tight with the Fixed tube sheet are connected, but do not extend to the movable tube sheet. In this way> one can return the external liquid medium several times before it leaves the heat exchanger.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann in bekannter Weise auch mit Trennwänden ausgeführt werden, die abwechselnd mit dem festen bzw. beweglichen Rohrboden. fest verbunden sind und jeweils in ausreichendem Abstand von dem gegenüberliegenden Rohrboden enden.The heat exchanger according to the invention can also be used in a known manner be carried out with partitions, which alternate with the fixed or movable Tube sheet. are firmly connected and each at a sufficient distance from the opposite End tube sheet.

An dem üblicherweise zweiteiligen Gegenflansch i4. (Eig. i) des beweglichen Rohrbodens 5 ist eine ebenfalls zweiteilige, zum Flansch 14 versetzte Hülse 15 angeschraubt. Die Hülse 15 gleitet mÖglichst flüssigkeitsdicht innerhalb der Innenfläche des Gehäuseflansches 16 und verhindert, daß der Flüssigkeitsstrom, der durch Stutzen g in das Gehäuse i eintritt, seinen Weg durch die Haube 3. nehmen kann. Der Spalt zwischen Gleithülse 15 und Flansch 16 einerseits und, die Stoßstellen der zweiteilig ausgeführten Gleithülse 15 sollen dabei so gering sein, daß eine möglichst gute Abdichtung gewährleistet ist.On the usually two-part counter flange i4. (Eig. I) of the movable Tube sheet 5 is screwed on a sleeve 15, which is also made up of two parts and is offset from flange 14. The sleeve 15 slides as liquid-tight as possible within the inner surface of the housing flange 16 and prevents the flow of liquid flowing through the nozzle g into the housing i enters, can take its way through the hood 3rd. The gap between the sliding sleeve 15 and flange 16 on the one hand and the joints of the two-part sliding sleeve 15 should be so small that the best possible seal is guaranteed is.

Die zur Flüssigk,itsführung innerhalb des Gehäusemantels. i vom festen Rohrboden .I bis zum beweglichen Rohrboden 5, reichenden Trennwände bestehen aus zwei Teilen. Die Wand 18 ist am festen Rohrboden q, angeschweißt und berührt die Innenwandung des Gehäusemantels i möglichst dicht. Im Innern der Gleithülse 15 ist eine Wand ig flüssigkeitsdicht angebracht, die etwas über das freie Ende .der Gleithülse hinausragt und dort zwei Platten 2o und 21 trägt. Diese Platten reichen bis zur Innenwand des Gehäusemantels i und umschließen nutenartig das freie Ende der Trennplatte 18,. Wenn infolge einer Temperaturänderung die Länge derRohre 6 sich ändert, dann können sich die Enden der Trennplatten i8 und ig, zwischen denen ein an"":in-essener Zwischenraum vorgesehen wird, innerhalb der Platten 2o und 2r verschieben, da durch die beiden eng anliegenden Platten 20 und 21 eine Labyrinthdichtung stattfindet.The fluid routing inside the casing. i from solid Tube sheet .I up to the movable tube sheet 5, extending partitions consist of two parts. The wall 18 is welded to the fixed tube sheet q and touches the Inner wall of the housing jacket i as tight as possible. Inside the sliding sleeve 15 is a wall ig liquid-tight attached, slightly above the free end of the sliding sleeve protrudes and there two plates 2o and 21 carries. These panels reach up to Inner wall of the housing shell i and enclose the free end of the partition plate like a groove 18 ,. If the length of the pipes 6 changes due to a change in temperature, then the ends of the separating plates i8 and ig, between which an "": in-essener Space is provided to move within the plates 2o and 2r, as through the two closely fitting plates 20 and 21 a labyrinth seal takes place.

Aus Fig. i bis .4 ist beispielsweise ein Wä.rmeaustauscher, ersichtlich, bei dem das im Mantelraum strömende Medium viermal hin und her geht, da neben der Platte i8 mit dem festen Rohrboden 4, noch zwei Plagten 22 und 23 verbunden sind (vgl. Fig. 3), wobei die Platten 22 und 23' vor dem freien Ende der Hülse enden (vgl. Fig. :I). Die bei g eintretende Flüssigkeit strömt zunächst durch den freien Ouerschnitt 2,. (Fig. 4), kehrt in der Nähe des beweglichen Rohrbodens 14 ihre Richtung um und fließt durch den Raum 25 zurück. In der Nähe des festen Rohrbodens ist die Platte i8; auf eine gewisse Strecke weggeschnitten (vgl. Fig.2). Der durch Kanal 25 gegangene Flüssigkeitsstrom gelangt infolgedessen in den Raum 2.6 (Fig. 4) und fließt wieder in Richtung zum beweglichen Flansch 51. Hier kehrt er sich um und fließt durch den Raum 27 zurück, um den Wärmeaustauscher durch Rohrleitung io zu verlassen.From Fig. I to .4, for example, a heat exchanger can be seen, in which the medium flowing in the shell space goes back and forth four times, there next to the Plate i8 with the fixed tube sheet 4, two more plagues 22 and 23 are connected (see. Fig. 3), the plates 22 and 23 'ending in front of the free end of the sleeve (see. Fig.: I). The liquid entering at g first flows through the free one Cross section 2 ,. (Fig. 4), reverses its direction in the vicinity of the movable tube sheet 14 around and flows back through room 25. Near the solid tube sheet is the Plate i8; cut away to a certain distance (see Fig. 2). The one through the canal As a result, the flow of liquid that has passed reaches space 2.6 (FIG. 4) and flows again in the direction of the movable flange 51. Here it turns around and flows back through the space 27 to the heat exchanger through pipeline io leaving.

In gleicher Weise wird der bei 7 eintretende Flüssigkeitsstrom zunächst durch die Rohre 6 bis zur inneren Haube i i geleitet. Hier kehrt er seine Richtung um und fließt durch andere Rohre zur Haube 2- zurück, -die durch eine T-förmige Trennwand in drei Abteilungen geteilt ist. Die Flüssigkeit kann infolgedessen durch weitere Rohre 6 nochmals zur Haube i i zurückströmen, dort ihre Richtung umkehren und umgekehrt fließend den Raum 2.8: erreichen, aus dem sie durch Stutzen 8 abgeleitet wird.In the same way, the liquid flow entering at 7 is initially passed through the tubes 6 to the inner hood i i. Here he reverses his direction around and flows back through other pipes to the hood 2- which is through a T-shaped Partition is divided into three compartments. As a result, the liquid can pass through further pipes 6 flow back again to the hood i i, there reverse their direction and vice versa fluently the room 2.8: reach, from which it is derived through nozzle 8 will.

In analoger Weise wie gemäß Fig. i kann durch mehrere vom festen bis zum beweglichen Boden reichende Zwischenwände eine mehr als viermalige Hinundherführung des außerhalb der Rohre fließenden Mediums erreicht werden.In a manner analogous to that shown in FIG Partitions reaching to the movable floor are moved back and forth more than four times of the medium flowing outside the pipes can be achieved.

Bei ,der aus Fig. 5. und 6 ersichtlichen Ausführungsform sind innerhalb des Gehäusemantels drei Trennplatten 29, 30 und 3"i angebracht, von denen die Platten 29 und 31 mit dem festen Rohrboden :4 und die Platte 30: mit dem beweglichen Rohrboden 5@ fest verbunden sind. Die Platten 29 und 31 reichen nicht bis zum beweglichen Rohrboden 5, während die Platte 30 vor Erreichung d°s festen Rohrbodens a. endet. Auf diese Weise fließt die durch - Rohrstutzen g (Fig. 5) eintretende Flüssigkeit im ganzen viermal hin und her, bevor sie aus dem Rohrstutzen io abfließt. An Stelle von drei Zwischenplatten (Fig.6) kann eine beliebige größere Zahl von Zwischenplatten verwendet werden. Zur Hinundherführung der innerhalb der Rohre strömenden -Medien müssen .die Haube 2 und die Haube i i mit einer entsprechenden Zahl von Zwischenplatten 32, 33 und 34 versehen sein.In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, three partition plates 29, 30 and 3 ″ i are attached within the housing jacket, of which the plates 29 and 31 with the fixed tube sheet: 4 and the plate 30: with the movable tube sheet 5 The plates 29 and 31 do not extend as far as the movable tube sheet 5, while the plate 30 ends before reaching the fixed tube sheet A. In this way, the liquid entering through the tube socket g (FIG. 5) flows into the four times back and forth before it flows out of the pipe socket io. Instead of three intermediate plates (Fig. 6), any larger number of intermediate plates can be used. The hood 2 and the Hood ii can be provided with a corresponding number of intermediate plates 32, 33 and 34.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Rohrbündelwärmeaustauscher mit schiwimmendem Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenflansch (14) oder der Rohrboden (5) des Rohrbündels (6) eine Hülse (15,) besitzt, die mit ihrem freien Ende möglichst flüssigkeitsdicht an der Innenfläche des Außenmantels (i) gleitet und in ihrem Innern mit einer oder mehreren Trennplatten (ig) versehen ist, die an ihrem freien Ende eine, zwei (2o, 21) oder mehrere Platten tragen, zwischen denen flüssigkeitsdicht die Enden einer oder mehrerer in das Außengehäuge (i) eingesetzten und mit dem festen Rohrboden (4) verbundenen Trennplatten (18) gleiten, und innerhalb des Gehäuses Trennplatten (22, 23) angebracht sind, die mit dem festen Rohrboden (4.) verbunden sind, aber nicht bis zum beweglichen Rohrboden reichen. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 513 i24.PATENT CLAIM: Shell and tube heat exchanger with floating head, characterized in that the mating flange (14) or the tube base (5) of the tube bundle (6) has a sleeve (15), the free end of which is as liquid-tight as possible on the inner surface of the outer jacket (i) slides and is provided inside with one or more separating plates (ig), which at their free end carry one, two (2o, 21) or more plates, between which the ends of one or more in the outer casing (i) inserted and in a liquid-tight manner slide with the fixed tube sheet (4) connected partition plates (1 8) , and within the housing partition plates (22, 23) are attached, which are connected to the fixed tube sheet (4), but do not extend to the movable tube sheet. References: U.S. Patent No. 2,513,124.