DD274150A3 - Rohrbuendelwaermeuebertrager mit kompensator am rohrboden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Rohrbuendelwaermeuebertrager mit einem Kompensator am Rohrboden, der die Vermischung von Mantel- und Rohrraummedium weitgehend ausschliesst und dabei die Austauschbarkeit des Kompensators und die Rohrbuendelmontage ohne Beschaedigung der Apparatewandung gewaehrleistet. Derartige Apparate finden in Anlagen der chemischen Industrie und in der Energietechnik Anwendung. Erfindungsgemaess weist einerseits der Gehaeuseflansch des Apparatemantels eine an seiner Innenseite radial in den Haubeninnenraum einstehende Anschlusslippe auf, an der der Stirnring des Kompensators fest angeordnet ist. Andererseits ist das Anschlussstueck am Rohrboden in zwei in axialer Richtung weisende ringfoermige Zungen aufgespreizt, wobei der Kompensator an der innenliegenden Zunge anschliesst und die aussenliegende Zunge die Demontagetrennstelle an der innenliegenden Zunge ueberdeckt. Beide Merkmale fuer den Anschluss des Kompensators koennen sowohl einzeln wie auch gemeinsam eingesetzt sein. Fig. 2

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrbündelwärmeübertrager mit Kompensator am Rohrboden, der die Vermischung von Mantelraum- und Rohrraummedien weitgehend ausschließt und dabei die Austauschbarkeit des Kompensators und die Rohrbündeldemontage ohne Beschädigung der Apparatewandung bei Verhinderung von Verunreinigungseintrag in den Mantelraum leicht und einfach gewährleistet. Derartige Rohrbündelübertrager finden in Anlagen der chemischen Industrie und in der Energie'echnik Anwendung.

Charakteristik des bekannten Standes dt r Technik

Es sind Ausführungen einflutiger Rohrbündelwärmeübertrager mit Schwimmkopf bekannt, bei denen am geschraubten Schwimmkopfdeckel ein Kompensator angeordnet ist, welcher am Medienaustrittsstutzen an der lösbaren Haube mittels Flanschverbindungen und Zwischenringen lösbar befestigt ist. Der Medienaustrittsstutzen ist dabei mit zusatzlichen Übergangstücken für die anschließende Rohrleitung ausgestattet.

Diese Ausführung verkörpert durch die vielen Flanschverbindungen i.nd dicken Rohrboden einen sehr großen technologischen und Materialaufwand. Sie ist mittels mehrerer Flanschverbindungen über Dichtungen zwischen Rohr- und Mantelraum getrennt.

Hier besteht die Gefahr einer unkontrollierbaren Leckage und damit Vermischung beider Medien. Weiterhin erhöht auch die Vielzahl /on Dichtleisten gegenüber Atmosphäre die Gefahr von unzulässigen Undichtigkeiten.

In bezug auf Instandhaltungsaufwand bzw. Inspektionen der Rohrboden stellt diese Ausführung zwar eine im Prinzip demontierbare Lösung dar, sie ist jedoch mit einem sehr großen Aufwand verbunden, da zuerst die anschließende Rohrleitung abgenommen werden muß, bevor die 5 Flanschverbindungen zu lösen sind, um an den Rohrboden zu kommen. Vorher muß aber erst die gesamte hintere Haube über den Schwimmkopf einschließlich des Deckels mit Kompensator axial abgenommen werden, bevor sie seitlich entfernt werden kann.

Weiterhin ist nach DE-AS 1243706 ein Expansionselement an einem Rohrbündelwärmeübertrager bekannt, das eine elastische dichte Verbindung zwischen dem Behältermantel und dem Rohrboden herstellt. Das Expansionselement enthält wesentlich als Hauptteile eine als erster Ring in der Längsachse des Bündels ver'. ufende elastische Trennwand, wobei der ei ne Rand des ersten Ringes über ein starres Zwischenstück mit dem Rand des Rohrbodens und der andere Rand über einen Ringflansch mit dem

Behältermantel verbunden ist. '

Diese Ausführung ist für statische Beanspruchungen bei geringem Materialaufwand geeignet. Liegei < jedoch Lastwechsel vor, die die Lebensdauer des Kompensators begrenzen und dieser als Verschleißteil des öfteren gewechs ?lt werden muß, bzw. das Rohrbündel muß aus dem Apparat gezogen werden, so muß der Kompensator am hinteren Ring von· Gehäusemantel und am Zwischenstück vom Rohrboden getrennt werden.

Durch das Trennen und erneute Verschweißen sowohl des hinteren Ringes am Gehäusemantel als auch am Zwischenstück wird der gegenüber Atmosphäre hochbeanspruchte Gehäusemantel in Mitleidenschaft gezogen, was besonders bei hochwarmfesten Werkstoffen bis zur Beschädigung des Gehäusemantels führen kann. Weiterhin gelangen Brenn- und Schweißrückstände beim Kompensatoraus'oau in den Mantelraum und können beim Betreiben des Rohrbündelwärmeübertragers zu Beschädigungen der Austauschrohre führen.

Eine weitere Ausführung zeigt nach SU-PS 785632 einen einflutigen Rohrbündelwärmeübertrager, bei dem innerhalb einer geschlossenen Haube ein Kompensator über zylindrische Anschlußstücke einerseits am Rohrboden befestigt und andererseits auf einem vorher auf dem Mantel aufgetragenen elastischen Material angeschweißt ist.

Diese Ausführung gewährleistet zwar eine einmalige Montage, aLer durch die geschmolzene Haube ist weder der Kompe isator noch der Rohrboden zugänglich. Bei einem Kompensatorwechsel bzw. Demontage des Rohrbündels muß erst die Haube

abgetrennt werden. Dabei ist der Apparatemantei an der Anschlußstelle durch plastisches Material relativ geschützt, wobei Beschädigungen unter Baustellenbedingungen nicht auszuschließen sind. Da der Kompensator jedoch auch auf der Rohrbodenseite abgetrennt und neu eingeschweißt werden muß, ist dort die Schädigung der hochbeanspruchten Apparatewandung nicht zu vermeiden.

Eine weitere Ausführung zeigt nach DD-PS 229281 einen Rohrbündelwärmeübertrager mit eine· η am Rohrboden angeordneten Dehnungsausgleicher, der die Innenseite einer eigenständigen Ringraumkammer bildet, die innerhalb der Haube den Spali zwischen Rohrboden und Mantelflansch überdeckend angeordnet ist.

Diese Ausführung ist bei zu Kristallisation und Verschmutzung neigenden Medien bzw. als Nachrüstbausatz von Ronrbündelwärmeübertrager mit festen Böden gut geeignet, stellt aber eine aufwendige Ausführung sowohl in der Bauform a¹, auch im Instandhaltungsaufwand dar, da bei Demontage die Haube erst nach kompletten Abbau der Rohrleitung axial über die Ringraumkammer abgenommen werden kann. Weiterhin verkörpern die Dichtstellen eine permanente Leckagegefahr, was zur unkontrollierten Vermischung zwischen Rohr- und Mantelraummedium führen kann. Darüber hinaus werden bei Dichtheitsüberprüfung ohne Hauben für die Rohreinschweißungen und den Kompensator zusätzliche Flanschringe für den Zwischenring benötigt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Rohrbündelwärmeübertrager mit Komoensator am Rohrboden eines Rohrbündels zu schaffen, der eine druckdichte und sichere Ausführung darstellt, sich durch Instandhaltungsfreundlichkeit sowohl bei Inspektionen der Rohrboden, bei Verschleißteilwechsel (Kompensator) und bei Rohrbündeldemontagen auszeichnet, und dabei eine einfache Ausführung mit geringem technologischen und Materialaufwand verkörpert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Rohrbündelwärmeübertrager mit Kompensator am Rohrboden eines Rohrbündels, welcher mittels Anschlußstück einerseits mit dem Rohrboden und andererseits über einen Stirnring mit dem Apparatemantel fest verbunden ist, zu schaffen, der eine Vermischung des Rohr- mit dem Mantelraummedium durch eine feste Verbindung verhindert und die Anzahl der Dichtstellen gegenüber Atmosphäre auf °.in Mindestmaß reduziert, wobei eine einfache Demontage der Hauben in Verbindung mit einer guten Zugänglichkeit zu aen Rohrboden gewährleistet sein soll. Dabei ist ein einfaches Trennen und die Wiederherstellung der Verbindung sowohl vom Kompensator zum Apparatemantel als auch"om Kompensator zum Rohrboden zu erreichen, die sowohl eine Beschädigung der Apparatewandung als auch den Verunreinigungseintrag durch Trenn- bzw. Wiederanschweißen des Kompensators in den Mantelraum ausschließt. Die Dichtheitsprüfung sowohl der Rohre in den Rohrboden als auch der Kompensatoranschlüsse ohne vorherige Montage der Hauben ist zu gewährleisten. Mit der Ausführung soll gleichzeitig bei Montage ein Ausgleich der Bautoleranzen in den Längen von Rohrbündel und Apparatemantel erfolgen. Weiterhin soll der technologische und Materialaufwand des Rohrbündelwärmeübertragers dabei möglichst niedrig sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe didurch gelöst, daß einerseits der Gehäuseflansch des Apparatemantels eine an seiner Innenseite angeordnete radial in den hauheninnenraum einstehende und in Richtung Haubendeckel weisende, ringförmige axiale Anschlußlippe aufweist, die als Bestandteil des Gehäuseflansches selbst oder als daran fest angeordnetes Bauteil ausgeführt ist, wobei an der Innenseite der Anschlußlippe im Spaltbereich zürn Gehäuseflansch bzw. im Überstandsbereich zur Stirnseite des Gehäuseflansches der Stirnring des Kompensators fest angeordnet ist, und/oder andererseits das Anschlußstück in ivvei in axiale Richtung weisende ringförmige Zungen aufgespreizt ist, wobei an der innenliegenden Zunge über eine Demontagetrennstelle der Kompensator anschließt und sich die außenliegende Zunge, die Demontagetrennstelle überdeckend, in Richtung Haubendeckel erstreck In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Außenseite der außenliegenden Zunge mit radialen Rillen versehen ist, die in Verbindung mit dem Apparatemantel eine axiale Schmutzsperre bilden.

DuVch die erfindungsgemäße Ausführung der Rohrbündelwäimeübertrager mit Kompensator am Rohrboden werden folgende Vorteile erreicht:

- Einfacher und gefahrloser Austausch des Kompensators als Verschleißteil bzw. Demontage des gesamten Rohrbündels ohne Beschädigungsgefahr dei '"ichbeanspruchten Apparatewandung, da nur an Bauteilen gearbeitet wird, die lediglich der Druckdifferenz zwischen R; nr- und Mantelraum unterliegen.

- Vermeidung von Verunreinigungseintrag in den Mantelraum infolgeBrenn- und Schweißarbeiten beim Kompensaioraustausch. ·

- Instandhaltungs- und besichtigungsfreundliche Ausführung durch leichte und einfache Zugänglichkeit zu den Rohrböden

- Sichtprüfung an Rohreinschweißungen und Kompensatorteilen unter anstehender Druckbeaufschlagung des Mantelraums ohne angebaute Hauben.

- Verhinderung der Vermischung von Rohrraum- und Mantelraummedium sowie Reduzierung der Leckagegefahr gegenüber Atmosphäre

- Ausgleich der Fautoleranzen von Rohrbündellänge und Apparatemanteüänge durch variablen Längenanschluß an axiale ringförmige Ans'.hiußlippe am Gehäuseflansch.

- Hohe materialökonomische und technologische Effizienz der erfindungsgemäßen Bauform.

-3- 274150 Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1: Den erfindungsgemi \en RohrbündelwärmeübertragRr mit Kompensator am Rohrboden im Längsschnitt in zwei

Ausführungsformen A und B Fig. 2: Einzelheit der Ausführung A nach Fig. 1 (X) Fig.3: Einzelheit der Ausführung B nach Fig. 1 (Y)

Die in Fig. 1 dargestellten Ausführungen A und B zeigen einen einflutigen Rohrbündelwärmeübertragsr 1 mit Kompensator 2 am hinteren Rohrboden 3 bei dem nach Ausführung A der vordere iohrboden i in den vorderen Gehäusefiansch 4 eingeschweißt ist und nach Ausführung B der vordere Rohrboden 3 zwischen ·. orderen Gehäuseflansch A und vorderen Haubenflansch 5 geklemmt ist.

Der Rohrbündelwärmeübertrager 1 mit Kompensator 2 am hintere.i Rohrboden 3 nach Ausführung X gemäß Fig. 2 zeigt den hin:eren Gehäuseflansch 4 des Apparatemantels 6. Der Gehäuseflansch 4 weist an seiner Innenseite eine radial in den Haubeninnenraum einstehende und in Richtung Haubend jckel 7 weisende ringförmige, axiale Anschlußlippe 8 auf, die Bestandteil des Gehäuseflansches 4 ist. An der Innenseite der Anschlußlippe 8 im Spaltbereich 9 zum Gehäuseflansch 4 ist der Stirnring 10 des Kompensators 2 angeschweißt. An der anderen Anschlußseite des Kompensators 2 ist ein einteiliges Anschlußstück 11 vorgesehen. Von seiner Schweißstelle am Rohrboden 3 ausgehend teilt sich das Anschlußstück 11 in zwei, in axialer Richtung weisende, ringförmige Zungen 12 auf, wobei anderinr.enliegenden Zunge 12 der Kompensator 2 anschließt.

Die außenliegende Zunge 12 überdeckt die Demontagetrennstelle 13 an der innenliegenden Zunge 12 mit dem Kompensator 2 in Richtung Apparatemantel 6. Die Außenseite der außenliegenden Zunge 1Γ ist mit radialen Rille.) 14 versehen, die in Verbindung mit dem Apparatemantel 6 e^!r ·* axiale Schmutzsperic bilden.

Die Ausführung Y nach Fig. 3 zeigt eine A jsoildung der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die Anschlußlippe 8 als gesondertes Bauteil fest am Gehäuseflansch 4 angeschweißt ist und einen Überstandsbereich 15 zur Stirnseite des Gehäuseflansches 4 besitzt, an dem der Stirnring 10 des Kompensators 2 angeschweißt ist.

Auf der anderen Seite der Anbindung des Kompensator:. 2 ist das Anschlußstück 11 zweiteilig ausgeführt, bei dem die außenliegende Zunge 12 als gesonderter Ring εη dem übrigen Anschlußstück 11 fest angeordnet ist.

Bei den erforderlichen Inspektionen und Instandhaltungsbegehungen des Rohrbündelwärmeübertragers 1, speziell zur Überprüfung der Rohrboden 3 mit den Rohreinschwoißungen und dem Kompensator 2, werden die an den Stutzen anschließenden Rohrleitungen gelöst und die Haubendeckel 7 mit dem Haubenflansch 5 abgenommen. Damit sind die Rohrboden 3 von außen her zugänglich und es kann jine Drucküberprüfung der Rohrböden 3 und des Kompensators 2 bei gleichzeitiger visueller Begutachtung durchgeführt v.erden. Ausbesserungen von Rohreinschweißungen, Abblinden von Rohren bzw. Austausch einzelner Rohre ist dabei problemlos möglich. Da der Kompensator 2 bei der Lastwechselbeanspruchung nur eine begrenzte Lebensdauer aufweist, muß er gegebenenfalls ausgetauscht werden. Dazu erfolgt ein Brennschnitt einerseits am Stirnr ing 10 im Bereich der Anschlußlippe 8, was auöh bei Demontage des Rohrbündels 16 aus dem Apparatemantel 6 erfolgt, und andererseits an der Demontagetrennotelle 13 an der innenliegenden Zunge 12 dos Anschlußstückes 11.

Das Anschweißen eines neuen Kompensators 2 erfolgt wieder an den Schnittstellen an der Anschlußlippe 8 und an der innenliegenden Zunge 12 vom Anschlußstück 11.

Die Brenn- und Schweißarbeiten erfolgen damit an den nur mit Differenzdruck gering belasteten Bauteilen der Anschlußlippe 8 und des Anschlußstückes 11. Die Anschlußlippe 8 und die außenliegende Zunge 12 des Anschlußstückes bilden den Schutzschirm für den hochbeanspruchten Apparatemantel 6, der ohne Beeinträchtigung und Schädigung druckresistent gegenüber Atmosphäre sein muß. Die durch den Brennvorgang bzw. beim Wiedereinschweißen des Kompensators auftretenden Verunreinigungen werden durch die Schmutzsperre der außenliegenden Zunge 12 am Anschlußstück 11 vor dem Übertritt in den Mantelraum und damit einer permanenten Gefährdung der Austauschrohre gehindert.

Die Anschlußlippe 8 hat durch ihre ringförmige axiale Ausbildung und radial in den Haubeninnenraum einstehende Anordnung neben der Schutzfunktion auch den Zweck, Toleranzen der Baulängen zwischen Rohrbündel 16 und Apparatemantel 6 auszugleichen.

Claims (2)

1. rtohrbündelwärmeübertrager mit Kompensator an Rohrboden des Rohrbündels, bei dem der Kompensator mittels Anschlußstück mit dem hinteren Rohrboden und über einen Stirnring mit dem Apparatemantel fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Gehäuseflansch (4) des Apparatemantels (6) eine an seiner Innenseite angeordnete radial in den Haubeninnenraum einstehende und in Richtung Haubendeckel (7) weisende, ringförmige axiale Anschlußlippe (8) aufweist, die als Bestandteil des Gehäuseflansches (4) selbst oder als daran fest angeordnetes Bauteil ausgeführt ist, wobei an der Innenseite der Anschlußlippe (8) im Spaltbereich (9) zum Gehäuseflansch (4) bzw. im Überstandsbereich (15) zur Stirnseite des Gehäuseflansches (4) der Stirnring (10) des Kompensators (2) fest angeordnet ist, und/oder andererseits das Anschlußstück (11) in zwei in axia'd Richtungweisende ringförmige Zungen (12) aufgespreizt ist, wobei an der innenliegenden Zunge (12) über eine Demontagetrennstelle (13) der Kompensator (2) anschließt und sich die außenliegende Zunge (12), die Demontagetrennstelle (13) überdeckend, in Richtii'i," Haubendeckel (7) erstreckt.

2. Rohrbündelwärmeübertrager nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der außenliegenden Zunge (12) mit radialen Rillen (14) versehen ist, die in Verbindung mit dem Apparatemantel (6) eine axiale Schmutzspere bilden.