DE7148846U - Wärmetauscher, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten Rohrbündeln, insbesondere für Schiffskessel - Google Patents

Description

Essen, den 13. Dez. 1971 PZ 2608

Gebrauchsmusteranmeldung:

"Wärmetauscher, bestehend aus meureren übereinander angeordneten Rohrbündeln, insbesondere für Schiffskessel" Anmelder: Rheinstahl AG, Essen

Die Erfindung betrifft einen aus mehreren übereinander angeordneten Rohrbündeln bestehenden Wärmetauscher, insbesondere zur Ausnutzung der Abgaswärme von ölgefeuerten Schiffskesseln, der von unten her durch das Rauchgas beaufschlagt und von oben her im Kreuzgegenstrom von der aufzuheizenden Flüssigkeit durchströmt wird (Economiser).

Bei solchen Wärmetauschern sind die Rohre jedes Rohrbündels an den Enden durch Rohrboden hindurch aus dem Rauchgaskanal herausgeführt und durch Krümmer miteinander verbunden. Um Wärmeverlust zu vermeiden, werden die her-

B ausgeführten Krümmer aller Rohrbündel mit einem gemein-

\ samen, mit einer Isolierung ausgekleideten Gehäuse umge-

ben, das mit verschließbaren Öffnungen versehen ist.

\ Bei diesen Wärmetauschern bestehen besondere Schwierig

keiten durch das Auftreten von Taupunkts-Korrosion am

:■ obersten (kältesten) Rohrbündel. Dieses Rohrbündel ar

beitet meist in einem Temperaturbereich, in dem sich die schwefelhaltigen Rauchgase bereits auf 150 bis 170 C,

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also auf oder unter ihre Taupunkts-Temperatur abgekühlt haben. Im Bereich, wo die kalte Flüssigkeit eintritt, ist die Gefahr von Taupunkts-ünterschreitungen und damit von Taupunkts-Korrosion gegeben. Dieses Rohrbündel kann zwar durch die Verwendung von Verbundrohren, das heißt, von Stahlrohren mit einem gußeisernen Rippenmantel im Rauchgaskanal selbst gegen derartige Korrosion geschützt werden, jedoch bleiben die aus den Rohrboden herausgeführten Krümmer, die Wandungstemperaturen von z.B. 140 C haben, ungeschützt. Diese Krümmer sind aber den an den Durchtrittsstellen der Rohre durch die Rohrboden bei allen Rohrbündeln austretenden schwefelhaltigen Rauchgasen voll ausgesetzt, so daß es zu starken Korrosionserscheinungen kommt.

Um dem entgegenzuwirken, hat man bereits versucht, die Rohre des obersten Rohrbündels an den Durchtrittsstellen durch die Rohrboden mit Hilfe von Stopfbuchsen abzudichten. Diese Versuche sind jedoch fehlgeschlagen, da diese Stopfbuchsen für die Wartung schlecht zugänglich und dem im Rauchgaskanal herrschenden Überdruck nicht gewachsen sind. Von einem Einschweißen der Rohre in die Rohrboden wird aus Gründen der freien Bewegungsmöglichkeit bei Temperaturänderungen und des Auswechselns in einem Schadensfalle nur ungern Gebrauch gemacht. Andererseits wird damit noch nicht der Zustrom schwefelhaltiger Abgase aus den Durchtrittsstellen der unteren Rohrbündel zu den Krümmern des obersten Rohrbündels verhindert. Die Rohre der unteren Rohrbündel, die auf Grund der dort herrschen-

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den höheren Rauchgastemperaturen von über 150"C als einfache Stahlrippenrohre ausgeführt werden können, können auf Grund der höheren Wärmedehnung keinesfalls in die betreffenden Rohrboden eingeschweißt werden.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind, wobei gleichzeitig

einer ausreichenden Wärmedehnung der Rohre in den verschiedenen Rohrbündeln Rechnung getragen ist.

Erfindungsgemäß sind die Rohre des obersten Rohrbündels in die beiderseitigen Rohrboden eingeschweißt, von denen mindestens einer elastisch ausgebildet oder am Umfang durch Dehnbleche elastisch gehalten ist, und sind die Rohre der unteren Rohrbündel einseitig in die Rohrboden eingeschweißt, wobei die Krümmer der nicht in die Rohrboden eingeschweißten Enden der Rohre von den Krümmern des obersten Rohrbündels durch Querwände, Hauben oder dergleichen Abschirmmittel getrennt sind.

Durch diese Maßnahmen wird sowohl der Zustrom von Rauchgasen aus den Durchtrittsstellen des obersten Rohrbündels als auch aus den der darunter liegenden Rohrbündel zu den gefährdeten Krümmern des obersten Rohrbündels unterbunden, wobei die aufwendige Abdichtung der Rohre durch beiderseitiges Einschweißen in die Rohrboden auf das oberste Rohrbündel, das zudem nur geringen und gleichmäßigen Wärmeausdehnungen unterworfen ist, beschränkt

bleibt. Andererseits kann die freie Ausdehnungsinöglichkeit der Rohre der übrigen Rohrbündel, deren Krümmer wegen der höheren Temperatur der Rauchgase und der Flüssigkeit nicht gefährdet sind, voll bestehen bleiben.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Rohre sämtlicher Rohrbündel auf der Seite des Wärmetauschers, wo sich die Sammler befinden, mit den fest angeordneten Rohrböden verschweißt sind. Man hat auf diese Weise die Möglichkeit, die Stellen, an denen z.B. Undichtigkeiten entstehen könnten, von einer Seite des Wärmetauschers hzr zu überwachen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt dargestellt, das weitere Einzelheiten derselben zeigt.

Es bezeichnet 1 das oberste, (kälteste) Rohrbündel, 2 das mittlere und 3 das unterste, (heißeste) Rohrbündel. 4, 4' und 42' sind die auf der rückwärtigen Seite des Wärmetauschers befindlichen Sammler. Durch den obersten Sammler 4* tritt das zu erhitzende Wasser ein; durch den untersten Sammler 4'^f tritt das erhitzte Wasser aus. Der Wärmetauscher wird von unten nach oben in Pfeilrichtung von den vom Kessel kommenden Rauchgasen durchströmt. Er ist von einem mit einer Isolierung 5 ausgekleideten Gehäuse 6 umgeben, das auf der linken Seite mit Zutrittsöffnungen und Deckeln 7 versehen ist.

Die Rohre des Rohrbündels 1. die als Verbundrohre mit einem gußeisernen Rippenmantel ausgeführt sind, sind auf der rückwärtigen Seite in den festen Rohrboden 9 und auf der Vorderseite in den beweglichen Rohrboden 8 eingeschweißt, der am Umfang über ein Dehnblech 10 mit dem Wärmetauscher verbunden ist. Das Dehnblech 10 ist in der Lage, die geringfügige Längenausdehnung der Rohre aufzunehmen.

Die Rohre der Rohrbündel 2 und 3, die als normale Stahlrippenrohre ausgeführt sind, sind auf der rückwärtige" Seite des Wärmetauschers in die festen Rohrboden 11 bzw. 12 eingeschweißt, während sie auf der Vorderseite mit Spiel durch die Rohrboden 13 und 14 geführt sind, so daß sie sich frei ausdehnen können. Ihre auf der Vorderseite herausgeführten Rohrkrümmer 15 bzw. 16 sind durch je einen Krümmerkasten 17 bzw.18 dichtend abgedeckt, so daß sie die durch die Rohrboden 13 und 14 durchtretenden schwefelhaltigen Rauchgase am Zustrom zu den Krümmern 19 des obersten Rohrbündels 1 gehindert sind.

Schutzansprüche:

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Claims (2)

Schutzansprüche;

1. Aus mehreren übereinander angeordneten Rohrbündeln bestehender Wärmetauscher, insbesondere zur Ausnutzung der Abgaswärme von ölgefeuerten Schiffskesseln, der von unten her durch das Rauchgas beaufschlagt und von oben her im Kreuzgegenstrom von der aufzuheizenden Flüssigkeiten durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre des obersten Rohrbündels (1) in die beiderseitigen Rohrboden (8,9) eingeschweißt sind, von denen mindestens einer (8) elastisch ausgebildet oder am Umfang durch Dehnbleche (10) elastisch gehalten ist, und daß die Rohre der unteren Rohrbündel (2,3) einseitig in die Rohrboden (11,12) eingeschweißt sind, wobei die Krümmer (15,16) der nicht in die Rohrboden eingeschweißter? Enden der Rohre von den Krümmern (19) des obersten Rohrbündels (1) durch Querwände, Hauben oder dergleichen Abschirmmittel (18) getrennt sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre sämtlicher Rohrbündel (1,2,3) auf der Seite des Wärmetauschers, wo sich die Sammler (4,4',4^) befinden, mit den fest angeordneten Rohrboden (9,11,12) verschweißt sind.