DE1986546U

DE1986546U - Waermetauscher.

Info

Publication number: DE1986546U
Application number: DEW29586U
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1961-12-27
Filing date: 1962-12-21
Publication date: 1968-06-06
Also published as: US3182720A

Description

Die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial No. 162 vom 27.12 ; 1961 wird beansprucht. .

Die Neuerung betrifft einen Wärmetauscher, umfassend ein Gehäuse, ein Bündel von Rohren und mindestens einen Rohrboden, der aus mehreren Blechplatten mit gestanzten, die Rohrenden aufnehmenden Löchern zusammengesetzt ist und das Gehäuse in leckdicht von- ,. einander getrennte Kammern unterteilt.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zusammenbau eines derartigen Wärmetauschers zu vereinfachen.

Die neue Lösung besteht darin, daß die durch das Stanzen aufgeworfenen Lochränder in die Ränder der mit ihnen fluchtenden

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Löcher der benachbarten Blechplatte eingreifen und daß die Blechplatten durch eine an sich bekannte Aufweitung der in den Rohrboden eingesetzten Rohrenden und des.unmittelbar daran angrenzenden Bereichs der Rohre form- und kraftschlüssig zusammengehalten sind.

Die Blechplatten sind aus normalen, nichtkorrosionsbeständigen, aber gegen hohe Drücke und hohe Temperaturen wiederstandsfähige Eisenblechen hergestellt. Mindestens eine Endplatte jedoch ist aus einem anderen, gegen Korrosion beständigen Stoff. Jede Röhre ist an ihrem Ende durch eine ununterbrochene Naht mit der Platte aus korrosionsbeständigem Material verschweißt und dichtet dadurch die übrigen Rohrplatten gegen die korrosive Flüssigkeit ab. Infolgedessen ist ein Eindringen der Flüssigkeit aus einer Kammer durch den,Rohrboden hindurch in die benachbarte Kammer verhindert. . · ■

Anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Neuerung im Folgenden erläutert:

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch einen Wärmetauscher, Fig.· 2 stellt einen Querschnitt durch die Fig. 1 entlang der

Linie II-II dar und ist eine Draufsicht auf den Rohrboden, Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt entlang

der Linie IH-III der Fig.2,
Fig. 4 zeigt die Bauelemente der Fig. 3-während der Herstellung.

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In Pig. 1 ist ein Wärmetauscher 10 dargestellt, der ein Gehäuse aus einem zylindrischen Hauptteil 11 und ein Paar beispielsweise halbkugelförmige Abschlußkappen 12 und 13 enthält. Der Hauptteil 11 und die Abschlußkappen 12, 13 sind mit Planschen 14, 15 bzw. .16 versehen. Eine scheibenförmige Scheidewand 17 ist zwischen den Planschen 14 und 15 angeordnet und wird durch mehrere Bolzen und Muttern 18 zusammengehalten. Eine zweite Scheidewand ist auf die gleiche Weise zwischen den Planschen 14 und 16_x befestigt.

Ein Bündel von langgestreckten Rohren 21 mit offenen Enden ist innerhalb des Hauptteiles 11 angeordnet und wird .an seinen entgegengesetzten Enden von Scheidewänden 17 bzw. 19 gehalten. Die Röhren 21 sind mit Abstand voneinander in einer genau festgelegten Anordnung, beispielsweise wie in Pig. 2 dargestellt, eingebaut. Der Hauptteil 11 ist mit einem Einlaß 22 und einem Auslaß versehen. In der gleichen Weise ist die Abschlußkappe 12 mit einem Einlaßstutzen 24 und einem Auslaßstutzen 25 sowie außerdem mit einer Innenwand 26 versehen, die den Anschlußteil 12 in zwei Kammern 27 und 28 unterteilt. Der H.auptteil 11 umschließt zusammen mit den Scheidewänden 17 und 19 eine mittlere Kammer 29» während die Scheidewand 19 und die Kappe 13 eine Kammer 30 bilden.

Der bis jetzt beschriebene Wärmetauscher· -10 entspricht im wesentlichen der üblichen Ausführung und arbeitet in der folgenden Weise, wenn eine erste Flüssigkeit durch den Einlaß 24 und eine zweite Flüssigkeit mit anderer Temperatur (oder anderer Temperatur

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und anderem Druck) durch den Einlaß 22 eingeleitet wird. Die erste, in die Kammer 27 eingeleitete Flüssigkeit wird durch die obere Röhrengruppe des Bündels 21 zu der anderen Kammer geleitet, strömt durch die untere Röhrengruppe des Bündels 21 in die untere Kammer 28 zurück und wird von hier aus durch den Auslaßstutzen 25 abgeleitet. Gleichzeitig strömt die durch den Einlaß 22 in die Mittelkammer 29 eingeleitete Flüssigkeit an allen Röhren 21 entlang und um diese herum und wird von hier aus durch den Auslaß 23 abgeleitet, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten durch Berührung mit den Rohroberflächen entsteht. Wenn beispielsweise die Flüssigkeit in den Röhren 21 heißer ist als die Flüssigkeit in der Mittelkammer 29» wird die an den Röhren entlangströmende Flüssigkeit erwärmt und die Temperatur der anderen Flüssigkeit erniedrigt.

Feuerungsgemäß ist die Scheidewand 19 aus mehreren aufeinandergestapelten Blechplatten 32 und 33 ^{von im} wesentlichen gleicher, kreisförmiger Gestalt gebildet. Die Platten 32 und 33 sind relativ dünn, aber ihr Gesamtquerschnitt ist groß genug, um den unterschiedlichen, durch die Temperatur und den Druck hervorgerufenen Kräften zu widerstehen,- die von den durch die Röhren in die Kammer 30 und durch die Kammer 29 strömenden Flüssigkeiten auf.die Scheidewand ausgeübt werden. Die Oberfläche 34 der Platte 33 auf der einen Seite des Stapels ist der Flüssigkeit in der Kammer 30 ausgesetzt. Um eine Korrosion der Scheidewand durch diese Flüssigkeit zu verhindern oder wenigstens zu verringern, ist die Endplatte 33 vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt, wie z.B. aus rostfreiem Stahl.

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Wie in Fig. 3 deutlich dargestellt, sind die Platten 32 und 33 mit einer Reihe von Löchern 35 versehen, die in einem bestimmten Muster, wie beispielsweise in Pig. 2 dargestellt, mit Abstand voneinander angeordnet sind. Die Löcher in jeder Platte sind nach demselben Muster angeordnet, so daß sie nach dem Zusammenbau axial auf die entsprechenden Löcher in den anderen Platten ausgerichtet sind.

Die Endabschnitte 36 jeder Röhre 21 werden in die Löcher 35 dicht eingepaßt, wie in Fig. 3 deutlicher zu erkennen. Die Oberflächen der Röhrenabschnitte 36 werden mit den Endplatten 33 vorzugsweise durch eine ringförmige Schweißnahmt 37 verbunden, um auf diese Weise ein Eindringen der Flüssigkeit von der Kammer 30 in die Mittelkammer 29 zu verhindern. Die Schweißnaht hat also eine doppelte Aufgabe, und zwar die Röhren mit der Scheidewand 19 zu

• verbinden und eine Abdichtung- zu bewirken. Jeder Endabschnitt 36 der Röhren ist' mit einem radial aufgeweiteten Teil 39 versehen, der in Berührung mit der Endplatte 32 steht. Infolgedessen werden

• die Platten 32 und 33 durch die Spannkräfte der Schweißnähte 37 und durch die erweiterten Teile 39 in enger gegenseitiger Berührung gehalten. -

Zusätzlich wird die Abdichtung zwischen den Platten 32 und 33 . und den Endabschnitten 36 der Röhren durch die aufgebogenen Ränder 40 verbessert, die die Öffnungen 35 begrenzen und aus der Ebene der jeweiligen Platte, wie in Fig. 3 deutlicher gezeigt, herausragen.

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Die andere Scheidewand 17 kann im wesentlichen genauso aufgebaut sein wie die Scheidewand 19, so daß sich eine weitere Beschreibung dieser Scheidewand erübrigt.

Zur Herstellung der oben beschriebenen Scheidewand 19 werden die Platten 32 und 33 mit ihrem in Fig. 2 dargestellten kreisförmigen Umriß zunächst aus großen Blechen ausgestanzt. Anschließend werden in diese Platten die Löcher 35 gestanzt. (Die Stanzwerkzeuge sind nicht dargestellt, da geeignete Werkzeuge bekannter Ausführung verwendet werden können.) Während des Stanzens bilden sich die die 'Löcher begrenzenden, aufgeworfenen Ränder 40 infolge der durch das Stanzen hervorgerufenen Materialverdrängung.

Dann werden die Platten 32 und 33 derart aufeinandergestapelt, daß die Löcher 35 aufeinander ausgerichtet sind und die aufgebogenen Lochränder und die Löcher ineinandergreifen (Fig.4), und schließlich werden die Röhren 21 bis zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausmaß in die Löcher eingesetzt. In diesem Stadium sitzen die Endabschnitte 36 der Röhren.21 lose in den Löchern· 35, und die Röhren haben über ihre ge.samte Länge denselben Querschnitt.

Anschließend werden die Endabschnitte 36 der Röhren mit Hilfe ^s von geeigneten, in die Bohrung der Röhren eingeführten Werkzeugen radial aufgeweitet, und zwar nur im Bereich innerhalb der Löcher 35 und in unmittelbarer Nähe der Scheidewand 19. Dementsprechend wird, da die Dehnungskraft auf der rechten Seite

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der Scheidewand (Fig. 3) keinen Widerstand findet, eine radiale Aufweitung 39 gebildet. Im Bereich der Löcher 35 jedoch wird die Dehnungskraft von den Rändern 40 aufgenommen, so daß diese Ränder radial ein wenig nach außen gebogen werden. Dadurch wird der formschlüssige Zusammenhalt der Platten 32 und 33 noch verstärkt. Gleichzeitig werden die Endabschnitte der Röhren in Richtung auf ihre offenen Enden verlängert und im Preßsitz mit den

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Rändern 40 gehalten.

Hachdem die Röhren in der vorher beschriebenen Weise gedehnt sind, werden ihre Enden mit der Platte 33 durch Schweißnähte 37 verbunden. Die Platten 32 und 33 werden, also durch die Klemmwirkung der erweiterten Teile 39 und der Schweißnähte 37 in enger Berührung miteinander gehalten.

Die Schweißnähte 37 wirken als Dichtungen für die Löcher 35 und verhüten eine Strömung der Flüssigkeit von der Kammer 30 in die Kammer 29.

Der Wärmetauscher ist also dadurch erheblich verbessert, daß die Scheibe in jeder gewünschten Dicke zur Anpassung an die erforderlichen Kräfte und Belastungen durch entsprechende Wahl der Plattenanzahl hergestellt werden kann/

Ferner ist die Scheidewand mit einer korrosionsbeständigen Oberfläche versehen, die schnell und billig herzustellen ist.

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Außerdem ist die Herstellung von Wärmetauschern nach der neuen Lösung beträchtlich verbessert, da die beim Stanzen der Löcher aufgebogenen Ränder in vorteilhafter Weise zur formschlüssigen Verbindung des Plattenstapels ausgenutzt sind. Die formschlüssige Verbindung wird durch die Klammer- -wirkung der in die Löcher eingesetzten Endabschnitte der Röhren verstärkt und verleiht der Scheidewand dadurch zu-' sätzliche Steifheit.

3 Schutzansprüche

4 Figuren

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Claims

M. 121.9 5 4*29.2.-6$

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Schutzansprüche

1» Wärmetauscher, umfassend ein Gehäuse, ein Bünd-el von Rohren und mindestens einen Rohrboden, der aus mehreren Blechplatten mit gestanzten, die Rohrenden aufnehmenden Löchern zusammengesetzt ist und das Gehäuse in leckdicht voneinander getrennte ' Kammern unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Stanzen aufgeworfenen Lochränder in die Ränder der mit ihnen fluchtenden Löcher der benachbarten Blechplatte eingreifen und daß die Blechplatten durch eine an sich bekannte Aufweitung der in den Rohrboden eingesetzten Rohrenden und des unmittelbar daran angrenzenden Bereichs der Rohre form- und kraftschlüssig zusammengehalten sind. .
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des in den Plattenstapel eingesetzten Rohrabschnittes dicht mit der äußeren Platte.verschweißt ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Außenplatten aus korrosionsbeständigem Stoff besteht.

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