DD141196A5

DD141196A5 - Roehrenwaermeaustauscher mit mantel und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DD141196A5
Application number: DD78210119A
Authority: DD
Inventors: Roy E Vinyard
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1980-04-16
Also published as: AU4204278A; EP0002823A1; CA1103658A; JPS5489360A; ES476084A1; NO784373L; EP0002823B1; DE2860833D1; ZA786655B; DK545678A; NO147125B; AU509892B2; YU289778A

Description

Röhrenwärmeaustauscher mit Mantel und Verfahren zu dessen Herstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Wärmeaustauscher und ein Verfahren zur Herstellung von Röhrenwärmeaustauschern mit Mantel.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Wärmeübertragung spielt bei allen Prozessen eine wichtige Rolle» Es ist hinlänglich bekannt, daß Wärme gewöhnlich direkt mit Hilfe von Wärmeaustauschern von einem Medium auf ein anderes übertragen werden kann, wobei es viele Arten von Wärmeaustauschern gibt. Zum Beispiel gibt es Doppelrohrwärmeaustauscher, Röhrenwärmeaustauscher mit Mantel, Plattenwärmeaustauscher und andere. Tatsächlich hat die Technik bezüglich der Konstruktion von Wärmeaustauschern einen sehr hohen Stand erreicht. Dennoch gibt es für Verbesserungen auf einer ganzen Anzahl von Gebieten noch Raum, wie beispielsweise hinsichtlich der Verminderung des Druckabfalls, der Erhöhung icier Gesanitwärmeübertragungskoeffizienten, der Verminderung¹ der Verschmutzung sowie der Verbesserung der Rollenhalterung, und Vereinfachung der Mon-

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tage bei Wärmeaustauschern mit Böhrenbündelbaugruppe, z.B. Böhrenwärmeaustauscher mit Mantel. In vielen Fällen kommt es bei einem Böhrenwärmeaustauscfaer mit Mantel zu einem verfrühten Ausfall der Bohren,.da die Röhren vibrieren oder aneinander und an anderen Teilen des Wärmeaustauschers, wie beispielsweise an der Eöhrenhalterung oder am Mantel, reiben. .

Die Notwendigkeit der Eöhrenhalterung wurde deshalb auf diesem Fachgebiet als erforderlich erachtet. Seit vielen Jahren werden plattenähnliche Halterungen bei Y/ärmeaus-

ι··

tauschern verwendet. Derartige plattenförmige Halterungen sorgen zumindest zu einem gewissen Grad für eine Eöhrenhalterung bzw_e -auflage. Der Wärmeaustauscher mit plattenförmigen Halterungen ist den Fachleuten auf diesem Gebiet hinlänglich bekannt, und obwohl Wärmeaustauscher mit plattenförmigen Halterungen eine sehr frühe Entwicklung bei der Konstruktion von Wärmeaustauschern darstellten, werden derartige Wärmeaustauscher auch heute noch in großem Umfang eingesetzt. Bei den meisten Wärmeaustauschern mit plattenförmigen Halterungen sind die Löcher in den plattenförmigen Halterungen, durch welche die Bohren bindurchgesteckt werden, im Durchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der Bohren, um auf diese Weise den Zusammenbau des Wärmeaustauschers zu vereinfachen, wodurch jedoch auch die Bohren häufig in Schwingung versetzt werden können und auch werden, was oft zu einem verfrühten Ausfall der Röhren führt.

Es'ist wünschenswert, einen Wärmeaustauscher ohne Zwischenraum zwischen den die Bohren haltenden Stäben oder Stangen und den Bohren zusammenzubauen, wobei die Bohren zwischen

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den Stäben und in der Röhrenplatte installiert werden. Infolge von Fertigungsunterschieden sind die Stäbe und Röhren mitunter geringfügig größer oder kleiner als vorgeschrieben. Auf Grund.von bestimmten Maßabweichungen kann es im Verlaufe der Installation von. mehreren Röhrenreiben durch die Halterungsstäbe hindurch vorkommen, daß Eöbren nicht in die entsprechenden in der Röhrenplatte vorgesehenen Öffnungen passen und so eng in den Stabhalterungen sitzen, daß die Röhren während des Montagevorgangs beschädigt werden können«,

Wird jedoch der Außendurchmesser der Röhren und/oder der Stäbe zur Erleichterung dor Gesamtmontage des Röhrenbündels geringfügig kleiner gewählt, dann sitzen die Röhren nicht fest in den Halterungen und unterliegen während des Betriebs einer durch Schwingungen verursachten Abnutzung, die zur Beschädigung der Röhren und zum vorzeitigen Ausfall des Wärmeaustauschers führen kann.

Ziel der Erfindung

r . '

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer von Röbrenwärmeaustauscbern mit Mantel zu erhöhen sowie die Montage derartiger Wärmeaustauscher zu vereinfachen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren für die Montage der Halterungsstäbe in einem Röbrenbündel des genannten Wärmeaustauschers sowie die Halterung von Röhren eines Röhrenbündels selbst zu verbessern. Außerdem soll die Zuverlässigkeit des Röhrenwärmeaustauschers mit

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Mantel erhöht werden.

Die Aufgabe wird bei einem Röhrenwärmeaustauscher mit Mantel und einer Röbrenbündelbaugruppe mit in Längsrichtung ausgerichteten Röhren, die gegenüberliegende Enden aufweisen und zumindest eine erste Vielzahl von parallelen Röhrenreihen mit Zwischenräumen zwischen zumindest einem Abschnitt ) der benachbarten ßöhrenreihen bilden; mit einer Vorrichtung für die Halterung der gegenüberliegenden Enden der Röhren; mit einer Zwischenstützvorrichtung für die Halterung der Röhren zwischen den gegenüberliegenden Enden derselben, wobei die Zwiscbenstützvorrichtung aus einem Außenring, der eine Vielzahl von Röhren zwischen den gegenüberliegenden Enden derselben umgibt, und einer Vielzahl von Stäben, deren gegenüberliegende Enden in einem Außenring gehalten werden, wobei diese Stäbe im Raum zwischen benachbarten Röbrenreiben angeordnet sind, besteht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Stäbe mindestens einen ersten Bereich mit verminderter Dicke aufweisen, der an der Oberfläche derselben herausgearbeitet wurde, wodurch eine J Möglichkeit für die Bewegung von benachbarten Röhren von benachbarten Röhrenreihen in eine erste Stellung der einzelnen Stäbe gegeben und die Montage des Röhrenbündels vereinfacht ist; daß die einzelnen Stäbe mindestens einen zweiten Bereich mit größerer Dicke aufweisen, der an der Oberfläche derselben neben einem entsprechenden Bereich verminderter Dicke liegt und somit die Voraussetzung dafür bietet, daß benachbarte Röhren benachbarter Röhrenreihen in einer zweiten Stellung der einzelnen Stäbe in Eingriff gebracht und deren Bewegung verhindert werden kann; und daß die einzelnen Stäbe in den Außenringen in ihren zweiten Stellungen befestigt sind, wodurch die Röhren in diesem

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Röhrenbündel zwischen den gegenüberliegenden Enden derselben in ihrer Lage befestigt sind. Alle ersten Bereiche der Stäbe mit verminderter Dicke sind mit allen zweiten Bereichen der Stäbe mit größerer Dicke in Richtung der Stabachsen und angrenzend an die ersten Bereiche über einen dritten an der Oberfläche der Stäbe herausgearbeiteten Übergangsbereich, der einen kreisrunden Querschnitt hat und dessen Durchmesser zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich zunimmt, miteinander verbunden. Alle dritten Übergangsbereiche längs der Längsachse der betreffenden Stäbe sind präzise herausgearbeitet.

Alle ersten Bereiche der Stäbe mit verminderter Dicke können auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die angrenzenden Bereiche der Stäbe mit größerer Dicke weisen dann ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt auf, wie auch die Übergangsbereiche, deren Querschnittsfläche zwischen den ersten Bereichen und den zweiten Bereichen in Achsrichtung zunimmt. _:f;

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Röhr^iwärmeaustauschers mit Mantel durch Anordnen und Befestigen einzelner Röhren in mindestens einem Röhrenstützblech und des weiteren durch Fixieren der Röhren in ihrer Lage mit Hilfe einer Vielzahl von Stäben, die ihrerseits an ihren Enden durch mindestens einen äußeren das Röhrenbündel umgebenden Ring gehalten werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest einige der Stäbe in bezug auf ihren betreffenden Außenring aus einer ersten Stellung, in welcher sich die Stäbe in losem Eingriff oder in überhaupt keinem Eingriff mit den Röhren befinden, in eine zweite Stellung gebracht werden, in welcher sich die Stäbe mit den Röhren in einem festen Singriff befinden.

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Dabei wird eine erste Vielzahl von Stäben in einer ersten Stellung quer durch die einzelnen Außenringe geführt und parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander von diesen gebalten* Bine zweite Vielzahl von Stäben wird in einer ersten Stellung quer durch die einzelnen Außenringe geführt und parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten, wobei die gemeinsame Achse der Ausrichtung der zweiten Vielzahl von Stäben im wesentlichen senkrecht auf der gemeinsamen Achse der Ausrichtung der ersten Vielzahl von Stäben steht. Eine Vielzahl von Eöhren wird durch die einzelnen Außenringe parallel und in einem bestimmten Abstand voneinander eingeführt, wobei die gemeinsame Achse der Ausrichtung der Bohren im wesentlichen senkrecht auf der gemeinsamen Achse der Ausrichtung der ersten Vielzahl von Stäben und senkrecht auf der gemeinsamen Achse der Ausrichtung der zweiten Vielzahl von Stäben steht, wobei die einzelnen Eöhren unmittelbar an einem Stab der ersten Vielzahl von Stäben und an einem Stab der zweiten Vielzahl von Stäben in den Einzelnen Außenringen angeordnet werden. Die äußeren Enden der Röhren werden am Böhrenstützblech befestigt. Die erste und zweite Vielzahl von Stäben werden in zumindest einem der Außenringe aus den ersten Stellungen in zweite Stellungen bewegt und gelangen dadurch mit den betreffenden anliegenden Röhren in festen Eingriff.

Es kann zusätzlich ein weiterer Schritt zur Befestigung der ersten und zweiten Vielzahl von Stäben in den betreffenden Außenstützringen in den zweiten Stellungen der Stäbe vorgenommen werden«,

Die erste Vielzahl von Stäben wird in Stellungen befestigt, in welchen sie sich horizontal quer durch mindestens einen eines ersten Paares und einen eines zweiten Paares von

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Außenringen in vertikaler Riebtang parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander erstreckt. Die zweite Vielzahl von Stäben wird in Stellungen befestigt, in welchen sie sich vertikal quer durch einen eines ersten Paares und einen eines zweiten Paares von Außenringen^Ίϊη horizontaler Richtung parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander erstreckt. Eine Vielzahl von horizontal ausgerichteten Röhren wird durch erste und zweite Außenringe in vertikaler und horizontaler Richtung parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet eingeführt, wobei die einzelnen Röhren an einem der ersten Vielzahl von Stäben und an einem der zweiten Vielzahl von Stäben in jedem der ersten und zweiten Außenringe lose anliegt. Die entgegengesetzten Enden der einzelnen Röhren werden in entsprechenden Löchern der Röhrenstützbleche befestigt.

Die erste und zweite Vielzahl der Stäbe werden in mindestens einen der zweiten Außenringe aus den ersten in die zweiten Stellungen bewegt, um die betreffenden anliegenden Röhren mit den Stäben in Eingriff zu bringen, wodurch jede der Vielzahl von Röhren zusätzlich mit einem der ersten und einem der zweiten Vielzahl von Stäben mindestens eines der ersten Außenringe in festen Eingriff gebracht wird, um somit für eine feste und radiale Halterung der einzelnen Röhren zwischen den Rqbrenstützblecben zu sorgen« Die erste und zxveite Vielzahl von Stäben mindestens eines der zweiten Außenringe werden an mindestens einem der zweiten Außenringe in ihren betreffenden zweiten Stellungen befestigt, um den aus einer Röhrenbündelb'augruppe bestehenden Wärmeaustauscher zu erhalten.

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Ausführung; sbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher-erläutert werden-. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig«, 1: einen Seitenriß eines Wärmeaustauschers mit einem

erfindungsgemäß gefertigten Röbrenbündel, wobei ) zur besseren Darstellung des inneren Aufbaus Ab

schnitte des Mantels weggelassen wurdenf

Fig. 2: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie 2-2 gemäß Pig. 1;

Fig. 3: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie 3-3 gemäß Fig. 1;

Fig. 4: eine vergrößerte Teilansicht des Röhrenbündelaufbaus gemäß Fig. 3, aus der die Stellung des Außenrings, der Halterungsstäbe und der Eöhren zueinander hervorgebt, wobei die Röhren lose zwischen den Stäben angeordnet sind;

Fig. 5>! eine vergrößerte Teilansicht eines Röhrenbündelaufbaus gemäß Fig. 4, aus dem die Stellung des Außenrings, der Halterungsstäbe und der Röhren zueinander hervorgeht, wobei die in ihre zweite Stellung bewegten Halterungsstäbe die Röhren- in ihrer Lage festhalten, wobei die Ausgangsstellung der Halterungsstäbe und Röhren durch Strichlinien angezeigt wird*

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Fig. 6: eine Teilseitenrißdarstellung einer Form von erfindungsgemäß gefertigten Halterungsstäben mit im wesentlichen rechtwinkligem Querschnitt;

Fig. 7ϊ eine Querscbnittsdarstellung längs der Linie-*7-7 gemäß Fig. 6;

Fig. 8: eine Teilseitenrißdarstellung einer weiteren Form eines erfindungsgemäß gefertigten Halterungsstabes mit einem im wesentlichen runden Querschnitt;

Fig. 9: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie 9-9 gemäß Fig. 8;

Fig. 10: eine Teilseitenrißdarstellung einer weiteren Form eines erfindungsgemäß gefertigten Halterungsstabes mit einem im v/esentlichen runden Querschnitt;

Fig. 11: eine vergrößerte Querschnittsdetaildarstellung einer Form der Befestigung eines Halterungsstabes am Außenring; >

Fig. 12: eine vergrößerte Detaildarstelluag im Aufriß einer weiteren Form der Befestigung eines Halterungsstabes am Außenring;

Fig. 13: eine vergrößerte Querschnittsdetaildarstellung einer Form der Schraubenbefestigung der Halterungsstäbe am Außenring; und

Fig. 14: eine vergrößerte Detailansicbt längs der Linie 14-14 gemäß Fig. I3.

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Im besonderen wird in Fig. 1 ein Durchlaufröbrenwärmeaustauscher mit Mantel, der generell mit der Bezugszabl gekennzeichnet wird, dargestellt. Der Wärmeaustauscher umfaßt einen Mantel 12 und ein Röhrenbündel 14, das in diesem angeordnet ist.

Das Röhrenbündel 14 umfaßt ein Paar Röhrenplatten 16 und 18, die mit Löchern versehen sind, durch welche sich die gegenüberliegenden Enden einer Vielzahl von Röhren 20 erstrecken« Die gegenüberliegenden Röhrenenden sind in den betreffenden Röhrenplatten befestigt, die eine Halterung für die Vielzahl von parallel ausgerichteten 'Röhren 20 darstellen. Ein Paar Außenringe 22 mit Halterungsstäben und ein zweites Paar Außenringe 24 mit Halterungsstäben sind abwechselnd längs der Längsachse der parallelen Röhren 20 in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und bieten den Röhren zwischen den Röhrenplatten 16 und 18 Halt. Während die Außenringe 22 und 24 mit den Halterungsstäben als senkrecht zur Längsachse der Röhren 20 des Röhrenbündels angeordnet dargestellt sind, ist es möglich, Außenringe mit Halterungen zu verwenden, die in Ebenen liegen, die nicht senkrecht auf der Längsachse des Röhrenbündels stehen, wobei jedoch Außenringe mit .Halterungsstäben, die, wie dargestellt, in senkrechten Ebenen liegen,.einfacher und rationeller hergestellt werden können und somit bevorzugt werden.

Die Düsen 26 und 28 stehen mit den betreffenden Röhrenenden des Wärmeaustauschers 10 in Verbindung u-nd stellen somit eine Vorrichtung dar, mit deren Hilfe ein erstes Medium durch die Röhren geschickt werden kann. Die Düsen 30 und stehen mit den Enden des Mantelraums des Wärmeaustauschers

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10 In Verbindung und stellen somit eine Vorrichtung dar, mit deren Hilfe ein zweites Medium, über die Oberfläche der Röhren geleitet werden kann, wenn vorzugsweise fließende Medien für den Wärmeaustausch im Gegenstrom verwendet werden^

Die Röhren 20 sind im Wärmeaustauscher in einem Quadratraster angeordnet, und im allgemeinen bietet eine Quadratrasteranordnung der Röhren 20 für eine erfindungsgemäß gebaute Apparatur für einen gegebenen Manteldurchmesser eine größere Oberfläche,, Diese Anordnung der Röhren 20 ist am besten in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die so angeordneten Röhren 20 bilden, wie aus den Figuren hervorgeht, eine Vielzahl von horizontalen Röhrenreihen, die in einem bestimmten Abstand übereinander angeordnet sind, und eine Vielzahl von senkrechten Röhrenreihen, die in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnet sind. Die in Fig. 2 dargestellten Außenringe 22 sind gleichzeitig Stützringe 34-j ^ie 3-i^e Röhren 20 umgeben. Sine Vielzahl von sich in der Waagerechten erstreckenden Halterungsstäben oder -stangen 36 sind an ihren gegenüberliegenden Enden im Stützring 34 befestigt und erstrecken sich durch jedes zweite Paar von in der Waagerechten parallel angeordneten Röhrenreihen hindurch. Eine Vielzahl von sich in der Senkrechten erstreckenden Halterungsstäben oder -stangen. 38 sind an ihren gegenüberliegenden Enden im Außenstützring 24 befestigt und erstrecken sich durch jedes zweite Paar von in der Senkrechten parallel angeordneten Röbrenreihen hindurch. Die gegenüberliegenden Enden der Stäbe und 38 können durch Schweißen, wie in den Figuren 11 bzw. dargestellt, am Außenring 34 befestigt werden, oder sie können, wie in den Figuren I3 und 14 dargestellt, an diesem

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festgeschraubt werden.

Die Konstruktion des Außenringes 24 mit Halterungsstäben wird in Fig. 3 dargestellt. Der Außenring 24 ist gleichzeitig ein Stützring 40, der die Röhren 20 in gleicher Weise, wie für den Hing 34 beschrieben, einschließt. Eine Vielzahl von sich in der Horizontalen erstreckenden Halterungsstäben oder -stangen 42 sind an ihren gegenüberliegenden Enden im Außenring 40 gegen Verrutschen gesichert und erstrecken sich durch jedes zweite Paar von in der Waagerechten parallel angeordneten Röhrenreihen«, Bs muß jedoch erwähnt werden, daß die Röhrenreihen , zwischen denen hindurch sich die Stäbe 42 erstrecken, nicht die Röhrenreihen sind, zwischen welchen sich die Stäbe 36 des Außenringes 22 erstrecken. ·*Ηθ Stäbe 42 werden zwischen waagerechten Röhrenreihen angeordnet, die durch die Halterungsstäbe des Außenringes 22 nicht gestützt werden. In gleicher Weise umfaßt der Außenring 24 eine Vielzahl von sich in der Senkrechten erstreckenden Halterungsstäben oder -stangen 44, die an ihren gegenüberliegenden Enden im Außenstützring 40 gegen Verrutschen gesichert sind, wobei sich die Stäbe durch jedes zweite Paar von in der Senkrechten parallel angeordneten Röhrenreihen erstrecken. Die Stäbe 44 sind nicht zwischen denselben senkrechten Röhrenreihen angeordnet, zwischen welchen sich die Stäbe 38 des Außenringes 22 erstrecken, sondern sie erstrecken sich durch benachbarte senkrechte Röbrenreihen hindurch, durch welche keine Stäbe des Außenringes 22 geschoben wurden,

Die Stäbe 36 und 38 der Außenringe 22 sind so dick bzw. haben einen so großen Durchmesser, daß sie eng an den Röhren der benachbarten waagerechten bzw. senkrechten

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Röhrenreihen anliegen. Wie aus den Figuren 4 und 5 besten hervorgeht, werden die gegenüberliegenden Enden der Stäbe 42 und 44 von entsprechenden Aussparungen 46 und 48j die sich durch den Außenring 40 erstrecken, gleitend aufgenommen. Alle Stäbe 42 und 44 umfassen eine Vielzahl von ersten Bereichen verminderter Dicke 50, die längs des betreffenden Stabs in Abständen angeordnet sind, die dem Mittenabstand zwischen den Röhren 20 der benachbarten Röbrenreiben entsprechen. Die Bereiche verminderter Dicke 50 können, wie in den Figuren 4 und 5 und weiter in Fig. 10 dargestellt, einen kreisrunden Querschnitt haben oder anders geformt sein. Alle Bereiche verminderter Dicke 50 sind vorzugsweise annähernd 1/16 Zoll (1,5875 mm) schmaler als der Abstand zwischen benachbarten Röhren in der durch den Halterungsstab getrennten Röbrenreibe. Die Halterungsstäbe 42 und 44 umfassen des weiteren zweite Bereiche größerer Dicke 52, die neben den ersten Bereichen verminderter Dicke 50 angeordnet sind. Diese Bereiche größerer Dicke 52 können einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Dicke der zweiten Bereiche größerer Dicke 52 ist vorzugsweise geringfügig größer als der Uennabstand zwischen benachbarten Röhren von Röbrenreiben, die durch die betreffenden Halterungsstäbe getrennt sind.

Fig. 10 veranschaulicht einen vergrößerten Abschnitt eines Halterungsstabes bzw. einer -stange 42 zur Darstellung des Bereichs verminderter Dicke 50 und den Bereich größerer Dicke 52 des Stabs. Der in Fig. 10 dargestellte Halterungsstab hat über seine gesamte Länge hinweg· vorzugsweise einen runden Querschnitt. Der erste Bereich verminderter Dicke ist längs der Längsachse des Stabes bogenartig geformt und entspricht im allgemeinen der Form der Außenfläche der

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Röhren 2O₄ Ss muß erwähnt werden, daß die bogenartige Form des Bereichs verminderter Dicke 50 einen dritten Übergangsbereich 54 darstellt, der an der Oberfläche des Stabes gebildet wurde und sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich 50 und 52 erstreckt, wobei dessen kreisförmige Querscbnittsfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich größer wird«,

Die Figuren 8 und 9 veranschaulichen eine geringfügig veränderte Version des Halterungsstabs bzw«, der -stange gemäß Fig, 10, die durch die Bezugszahl 42a gekennzeichnet wird. Bei dem Halterungsstab 42a haben die ersten Bereiche verminderter Dicke 50 und die zweiten Bereiche vergrößerter Dicke 52 wie im Falle des Stabs 42 einen kreisförmigen Querschnitt. Der dritte Bereich, der Übergangsbereich 54a, der den ersten und den zweiten Bereich 50 und 52 verbindet, weist im Falle des Halterungsstabes 42a eine kegelstumpfförmige Oberfläche auf, wobei sich der kreisförmige Querschnitt von jedem ersten Bereich 50 zu allen entsprechenden zweiten Bereichen 52 vergrößert. Diese Form des dritten, J des Übergangsbereichs 54a, sorgt für einen allmählicheren Übergang zwischen den einzelnen Bereichen verminderter Dicke und den entsprechenden Bereichen größerer Dicke.

Die Figuren 6 und 7 veranschaulichen eine dritte Form eines Halterungsstabs bzw. einer Halterungsstange mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der mit der Bezugszabl 42b gekennzeichnet wird« Die ersten Bereiche, die Bereiche verminderter Dicke des Halterungsstabs 42b, werden durch die Bezugszahl 50b gekennzeichnet, und die zweiten Bereiche, die Bereiche größerer Dicke, werden durch die Bezugszahl 52b gekennzeichnete Alle Bereiche verminderter

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Dicke 50b stehen über dritte Übergangsbereiche 54b mit den entsprechenden Bereichen größerer Dicke 52b in Verbindung, wobei die Übergangsbereiche so an der Staboberfläche gebildet worden, daß ihre rechteckige Querschnittsfläche von den Bereichen verminderter Dicke zu den Bereichen größerer Dicke zunimmt»

In den Figuren I3 und 14 wird die Befestigung des Halterungsstabs bzw* der Halterungsstange 42b und eines ähnlich gefertigten senkrechten Halterungsstabs bzw. einer Halterungsstange 44b an einem modifizierten Außenstützring, der mit der Bezugszahl 40b gekennzeichnet ist, gezeigt. Der Außenring 40b besteht aus einem mittleren Hingteil 56 und einem Paar äußeren Ringteilen 58 und 60, die zusammen mit den Gewindebolzen 62 die äußeren Enden der Stäbe 42b und 44b am Außenring 40b befestigen.

Ss muß an dieser Stelle erwähnt werden, daß die Stäbe 36, 38, 42 und 44 aus rundem oder recbteckigem Hoblmaterial hergestellt werden können und die Bereiche verminderter Dicke 50 zwischen den Bereichen größerer Dicke 52 vorteilhafterweise und rationell durch Pressen geformt werden können, wobei die Bereiche verminderter Dicke an ihren Mittelpunkten zwischen benachbarten Bereichen größerer Dicke im wesentlichen flach sind. Diese flachen Bereiche verminderter Dicke sind vorzugsweise mit der Hauptachse derselben und auf die Längsachsen der Röhren ausgerichtet, damit die Querschnittsflache, die der Strömung des fließenden Mediums um die Halterungsstangen ber.um entgegengesetzt •wird, so klein wie möglich ist und der Druckabfall des durch die Stäbe strömenden Mediums herabgesetzt wird.

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Bei der Montage des Wärnieaustauschers 10 werden die Röhren 20 durch die Außenringe 22 und 24, in welchen Halterungsstäbe befestigt wurden, eingeführt, wobei die Außenringe den in Fig_e 1 gezeigten Abstand voneinander haben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Halterungsstäbe 42 und 44 des Außenrings 24 durch die betreffenden Stützringe 40 beweglich in der in Pig. 4 gezeigten Stellung gehalten, so daß die Röhren 20 ungehindert durch die mit den Halterungsstäben versehenen Außenringe 22 und 24 geschoben werden können« Die Enden der Röhren 20 werden von entsprechenden Aussparungen 64, welche in die Röhrenplatten 16 und 18 hineingearbeitet wurden, aufgenommen. Bei richtiger Anordnung der Röhren 20 sitzen diese fest in den Röhrenplatten 16 und 18, wobei die Enden der Röhren mit den entsprechenden Aussparungen in der Röhrenplatte mediumdicht verbunden sind.

Die Halterungsstäbe 42 und 44 der Außenringe 24 werden anschließend aus ihren ersten Stellungen gemäß Fig. 4 in ihre zweite Stellung gemäß Fig. 5 getrieben oder anderweitig bewegt; die Stricblinien in Fig. 5 zeigen die vorherigen Stellungen der Halterungsstäbe 42 und 44.

Werden die Halterungsstäbe 42 und 44 der Außenringe 24 wie in Pig, 5 positioniert, so werden die Röhren der benachbarten Röhrenreihen durch die zweiten Bereiche, die · Bereiche größerer Dicke 52 der Halterungsstäbe 42 und 44 fest in ihrer Lage gehalten. ^Die Halterungsstäbe werden anschließend in geeigneter Weise, wie beispielsweise durch Schweißen, zwischen dem Halterungsstab 44 und der entsprechenden Aussparung 48 im Ring 40, der den Halterungsstab aufgenommen hat, wie bei 66 in Pig. 11 gezeigt, am Außenring 40 befestigt« üiine ähnliche Schweißverbindung

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wird zwischen den Enden der einzelnen Ealterungsstäbe 42 und der entsprechenden Aussparung 46 im Stützring 40 hergestellt. Alle Aussparungen 46 und 48 umfassen vorzugsweise einen konischen Abschnitt 70, der mit dem Umfang des Stützringes 40 in Verbindung steht und in welchem eine Kehlnahtschweißung vorgenommen werden kann. Die äußeren Enden der einzelnen Ealterungsstäbe werden anschließend weggeschnitten und in geeigneter Weise, wie beispielsweise durch Schleifen, wie bei 74 dargestellt, bis auf den Außenumfang 72 des Außenrings 40 weggearbeitet.

Fig. 12 zeigt eine modifizierte Verbindung zwischen einem Halterungsstab 44 und dem Außenring 40, für die in den Außenumfang 72 des Ringes 40 eine Querrille 76 gearbeitet wurde, die die Aussparungen 46 und 48 durchschneidet und in welcher geeignete Keblnahtschweißungen vorgenommen werden können, um die Halterungsstäbe am Außenring zu befestigen. Das äußere Ende des Halterungsstabes 74 wird ebenfalls weggeschnitten und in geeigneter Weise, wie beispielsweise durch Schleifen, bis auf den Außenumfang 72 des •Außenrings 40 weggenommen.

Schließlich kann auch der in den Figuren I3 und 14 dargestellte andere Außenring mit Halterungsstäben Anwendung finden. Wurden die Halterungsstäbe 42b und 44b in ihre zweite Stellung getrieben oder in anderer Weise dorthin bewegt, in welcher sich die Bohren 20 mit den zweiten Bereichen, den Bereichen größerer Dicke 52b, derselben in festem Eingriff befinden, so werden anschließend die Halterungsstäbe durch Festziehen der Gewindebolzen 62 zur Befestigung der Halterungsstäbe zwischen den Ringteilen 56, 58 und 60 mit dem Außenring 40b fest in Eingriff gebracht.

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Die äußeren Enden der Halterungsstäbe werden anschließend weggeschnitten und in einer geeigneten Weise, wie z.B. durch Schleifen, wie oben beschrieben, bis auf den Außenumfang 72b des Außenringes 40b weggenommen.

Sobald die Halterungsstäbe der Außenringe 24 in ihrer zweiten Stellung befestigt sind, in welcher sie die Höhren 20 in ihrer Lage festhalten, und nachdem die äußeren Enden bis auf den Außenumfang des äußeren Stützringes weggenommen wurden, kann das so zusammengebaute Röbrenbündel 14 durch das offene Ende des Mantels 12 eingeführt und darinnen richtig positioniert werden,, wobei nunmehr die offenen Enden des Mantels 12 mit Verschlußkappen 80 und 82 verschlossen werden können.

Es ist offensichtlich, daß das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Apparatur beim Bau von Söhrenwärmeaustauschern mit Mantel Vorteile bietet, und zwar besonders durch die Vereinfachung der Montage dieses Wärmeaustauschers und durch die zuverlässige feste Lage der Röhren desselben zwischen ihren gegenüberliegenden.Enden. Die Übergangsbereiche zwischen den Bereichen verminderter Dicke und den Bereichen größerer Dicke vereinfachen die Bewegung der bewegbaren Halterungsstäbe aus ihrer ersten Stellung, in welcher sie die Röhren, durch die sie zuvor geschoben wurden, lose halten, in eine zweite Stellung, in welcher sie die jeweils benachbarten Röhren fest in ihrer Lage halten.

Es wurden zwar oben nur vier Außenringe beschrieben, von denen zwei feste Halterungsstäbe und zwei bewegbare Halterungsstäbe haben, aber der Fachmann auf diesem Gebiet

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erkennt ohne weiteres, daß feste und bewegbare Halterungsstäbe je nach den verschiedenen Konstruktionsbeschränkungen in anderer Zahl bei der Konstruktion von erfindungsgemäßen Wärmeaustauschern Verwendung finden können. Desgleichen können, wenngleich oben eine Quadratrasterröhrenanordnung beschrieben wurde, bei einem erfindungsgemäß hergestellten Wärmeaustauscher andere Höhrenanordnungen Anwendung finden. Es muß jedoch erwähnt werden, daß die Quadratrasteranordnung der Röhren, die hierin offenbart wurde, wenn sie zusammen mit Halterungsstäbe umfassenden Außenringen, die ebenfalls bierin offenbart wurden, eingesetzt wird, was die mittleren Abschnitte der Röhren des Wärmeaustauschers betrifft, für eine ausreichende Halterung sorgt. Während des weiteren hierin äußere Stützringe mit kreisförmiger Form offenbart werden, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung ringförmige Ringhalterungen mit einer anderen als kreisförmigen Form, die von speziellen Konstruktionsbetrachtungen bezüglich der Wärmeaustauscher abhängt, vorsieht.

Claims

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1. Röbrenwärmeaustauscher mit Mantel und einer Röhrenbündelbaugruppe mit in der Längsrichtung ausgerichteten Röhren, die gegenüberliegende Enden aufweisen und zumindest eine erste Vielzahl von parallelen Röhrenreihen mit Zwischenräumen zwischen zumindest einem Abschnitt der benachbarten Röhrenreiben bilden'; mit einer Vorrichtung für die Halterung der gegenüberliegenden Enden der Röhren;

mit einer Zwischenstützvorrichtung für die Halterung der Röhren zwischen den gegenüberliegenden Enden derselben, wobei die Zwiscbenstützvorrichtung aus

einem Außenring, der eine Vielzahl von Röhren zwischen den gegenüberliegenden Enden derselben umgibt, und

einer Vielzahl von Stäben, deren gegenüberliegende Enden in einem Außenring gehalten werden, wobei diese Stäbe im Raum zwischen benachbarten Röhrenreiben angeordnet sind, besteht, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Stäbe mindestens einen ersten Bereich mit verminderter Dicke aufweisen, der an der Oberfläche derselben herausgearbeitet wurde, wodurch eine Möglichkeit für die Bewegung von benachbarten Röhren von benachbarten Röhrenreihen in eine erste Stellung der einzelnen Stäbe gegeben und die Montage des Röbrenbündels vereinfacht ist; daß die einzelnen Stäbe mindestens einen zweiten Bereich mit größerer Dicke aufweisen, der an der Oberfläche derselben neben einem entsprechenden ersten Bereich der Dickenverminderung liegt und somit die Voraussetzungen

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daß die entgegengesetzten Enden der einzelnen Röhren in entsprechenden Löchern der mit Löchern versehenen Röbrenstützbleche befestigt werden; ·

daß die erste und zweite Vielzahl der Stäbe in mindestens einen der zweiten Außenringe aus den betreffenden ersten Stellungen derselben in betreffende zweite Stellungen bewegt werden, um die betreffenden anliegenden Röhren mit den Stäben in Eingriff zubringen, wodurch jede der Vielzahl von Röhren zusätzlich mit einem der ersten Vielzahl von Stäben und einem der zweiten Vielzahl von Stäben mindestens eines der ersten Außenringe in festen Eingriff gebracht wird, um somit für eine feste radiale Halterung der einzelnen Röhren zwischen den Röhrenstützblecben zu sorgen; und

daß die erste und zweite Vielzahl von Stäben mindestens eines der zweiten Außenringe an mindestens einem der zweiten Außenringe in ihren betreffenden zweiten Stellungen befestigt werden, um den aus einer Röbrenbündelbaugruppe bestehenden Wärmeaustauscher zu erbalten.

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einen eines ersten Paares von Außenringen in vertikaler Richtung parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander erstreckt; .

daß .eine zweite Vielzahl von Stäben in Stellungen befestigt wird, in welchen sie sich vertikal quer durch einen eines ersten Paares von Außenringen in horizontaler ) Richtung parallel zueinander erstreckt;

daß eine erste Vielzahl von Stäben in ihren betreffenden ersten Stellungen angeordnet wird, in welchen sie sich horizontal quer durch mindestens einen eines zweiten Paares von Außenringen in vertikaler Richtung parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander erstreckt;

daß eine zweite Vielzahl von Stäben in ihren betreffenden ersten Stellungen angeordnet wird, in welchen sie sich vertikal quer durch einen eines zweiten Paares von Außenringen in horizontaler Richtung parallel zueinander .) und in einem bestimmten Abstand voneinander erstreckt;

daß eine Vielzahl von horizontal ausgerichteten Röhren durch erste und zweite Außenringe in vertikaler und horizontaler Richtung parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet eingeführt wird, wobei die einzelnen Röhren an einem der ersten Vielzahl von Stäben und an einem der zweiten Vielzahl von Stäben in jedem der ersten und zweiten Außenringe lose anliegt;

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daß eine Vielzahl von Bohren durch die einzelnen Außenringe parallel und in einem bestimmten Abstand voneinander eingeführt wird, wobei die gemeinsame Achse der Ausrichtung der Bohren im wesentlichen senkrecht auf der gemeinsamen Achse der Ausrichtung der ersten Vielzahl von Stäben und senkrecht auf der gemeinsamen Achse der Ausrichtung der zweiten Vielzahl von Stäben steht, wobei die einzelnen Bohren unmittelbar an einem Stab def ersten Vielzahl von Stäben und an einem Stab der zweiten Vielzahl von Stäben in den einzelnen Außenringen angeordnet werden; .

daß die äußeren Enden der Bohren am Böhrenstützblech befestigt werden; und

daß die erste und zweite Vielzahl von Stäben in zumindest einem der Außenringe aus den ersten Stellungen derselben in zweite Stellungen derselben bewegt werden und dadurch mit den betreffenden anliegenden Bohren in festen Eingriff gelangen.

2. Röbrenwärmeaustauscher nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß alle ersten Bereiche tier Stäbe mit verminderter Dicke mit allen zweiten Bereichen der Stäbe mit größerer Dicke in Eichtung der Stabachsen und angrenzend an die ersten Bereiche über einen dritten an der Oberfläche der Stäbe herausgearbeiteten TTbergangsbereicb, der einen kreisrunden Querschnitt hat und dessen Durchmesser zwischen dem ersten und zweiten Bereich zunimmt, miteinander verbunden sind.

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dafür bietet, daß benachbarte Höbren benachbarter Röhrenreihen in einer zweiten Stellung der einzelnen Stäbe in Eingriff gebracht und deren "Bewegung verhindert werden kann; und daß

die einzelnen Stäbe in den Außenringen in ihren zweiten Stellungen befestigt sind,, wodurch die Röhren in diesem Röbrenbündel zwischen den gegenüberliegenden Enden derselben in ihrer Lage befestigt sind.

3. Höhrenwärmeaustauscber nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß alle dritten Übergangsbereiche längs der Laagsacb.se der betreffenden Stäbe präzise herausgearbeitet sind,

4. Röhrenwärmeaustauscher nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß alle ersten Bereiche der Stäbe mit verminderter Dicke einen rechteckigen Querschnitt besitzen und mit den angrenzenden zweiten Bereichen der Stäbe mit größerer Dicke, die ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt besitzen, über dritte an der Oberfläche der Stäbe herausgearbeitete Übergangsbereiche, die einen rechteckigen Querschnitt besitzen und deren Querschnittsfläcbe

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zwischen den ersten Bereichen und den zweiten Bereichen in Achsrichtung zunimmt, miteinander verbunden sind,

5. Verfahren zur Herstellung eines Röhrenwärmeaustauschers mit Mantel nach Punkt 1 bis 4- durch Anordnen und Befestigen einzelner Röhren in mindestens einem Röhrenstützblech und des weiteren durch Fixieren der Röhren in ihrer Lage mit Hilfe einer Vielzahl von Stäben, die ihrerseits an ihren Enden durch mindestens einen äußeren das Röhrenbündei umgebenden Ring gehalten werden, gekennzeichnet dadurch j daß zumindest einige der Stäbe in bezug auf ihren betreffenden Außenring aus einer ersten Stellung, in welcher sich die Stäbe in losem Singriff oder in überhaupt keinem Eingriff mit den Röhren befinden, in eine zweite Stellung gebracht werden, in welcher sich die Stäbe mit den Röhren in einem festen Eingriff befinden.

6« Verfahren nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß

eine erste Vielzahl von Stäben in einer ersten Stellung quer durch die einzelnen Außenringe geführt und parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander von diesen gebalten wird; ,

daß eine zweite Vielzahl von Stäben in einer ersten Stellung quer durch die einzelnen Außenringe geführt und parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten wird, wobei die gemeinsame Achse der Ausrichtung der zweiten Vielzahl von Stäben im wesentlichen senkrecht auf der gemeinsamen Achse der Ausrichtung der ersten Vielzahl von Stäben steht;

7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß ein zusätzlicher Schritt zur Befestigung der ersten und zweiten Vielzahl von Stäben in den betreffenden Außenstützringen in den zweiten Stellungen der Stäbe vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Punkt 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß

eine erste Vielzahl von Stäben in Stellungen befestigt wird, in welchen sie sich horizontal quer durch mindestens

9» Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß zwei erste Außenringe und zwei zweite Außenringe vorgesehen sind und die ersten und zweiten Außenringe in bezug auf die Vielzahl der Röhren abwechselnd in der Längsrichtung und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet werden.

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