WO1998040685A2 - Vorrichtung zur auflagerung von im wesentlichen horizontal verlaufenden rohren - Google Patents

Vorrichtung zur auflagerung von im wesentlichen horizontal verlaufenden rohren Download PDF

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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
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    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0138—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by sleeves for finned tubes

Definitions

  • the invention relates to a device for supporting essentially horizontally extending pipes, in particular finned pipes that run parallel to one another, such as pipes of a waste heat boiler, the stacked pipes having cylindrical sleeves pushed over at certain intervals and the pipes being attached to the corresponding sleeves Support the sleeves of the pipes underneath, the sleeves of the lowest row of pipes rest on supporting devices that are connected to a housing by hang elements, and the cylindrical sleeves have a circular cross-section.
  • AT 395 754 B discloses a perforated plate for the vertical support of horizontal tubes, preferably finned tubes, on a housing, in particular for waste heat boilers or condensers, in which the holes for the tubes are arranged according to a division scheme and have a slightly larger cross section than the outside diameter of the tube , known.
  • the invention has the disadvantage that the production of the perforated plates by chip removal is complex, the manufacturing tolerances are often so large that the remaining web between the holes is narrow and the necessary strength of the perforated plate at high temperatures, such as those prevailing in a waste heat boiler , is not given and there is a risk of deformation of the perforated plates. Furthermore, the minimum spacing of the holes is specified in terms of strength, so that a greater pipe density cannot be achieved.
  • the object of the present invention is now to develop a support for the pipes, which has the necessary strength at higher temperatures and whose manufacture is possible in comparison with AT 395 754 B with little effort.
  • the invention is characterized in that at least one carrying device and the associated hanging elements are at least partially cooled and the carrying device is designed as a flow-through collector and the hanging elements as supply and discharge pipes of this collector.
  • One embodiment of the invention is that cooled support devices or cooled suspension elements are combined with uncooled carriers or uncooled suspension elements.
  • the centers of the sleeves of a row of tubes can each be offset to the extent of a sleeve radius relative to the row of tubes below, which ensures a particularly dense arrangement of the tubes.
  • the centers of the sleeves of a row of tubes can also be arranged vertically above the sleeves of the row of tubes below. This aligned arrangement of the pipes results in a less tight packing of the pipes and thus a little more space for the exhaust gas flowing between the pipes.
  • the sleeves are welded together in the area of mutual contact lines. As a result, the mutual position of the sleeves is permanently determined.
  • the tubes are designed as finned tubes, at least two fins rest on a sleeve, so that the tube is stably supported.
  • Fig. 1 shows a section through the longitudinal axes of the sleeves of two adjacent tubes along the section line A-A in Fig. 2nd
  • Fig. 2 shows a section of a tube bundle in section normal to the longitudinal axis of the
  • Sleeves or pipes. 3 shows two tube bundles in section normal to the longitudinal axis of the sleeves or tubes in the area of a combined suspension device.
  • FIG. 4 shows two tube bundles in the area of an uncooled suspension device in section normal to the longitudinal axis of the sleeves or tubes and in a side view.
  • Fig. 1 two superimposed finned tubes 1, 1 ' are shown, which by fins
  • the inner diameter of the sleeves 3, 3 'of the ribs 2, 2 is compared to the outer diameter' is so selected that the finned tubes 1, 'slightly in sleeves 3, 3' pushed 1 and the finned tubes 1, 1 'in the longitudinal direction in the sleeves 3 , 3 ' can be tilted.
  • the longitudinal axis 4, 4 'of the finned tube 1, 1 ' lies below the longitudinal axis 5, 5 'of the sleeve 3, 3'.
  • the length of the sleeves 3, 3 ' is selected such that at least two ribs 2, 70 are supported on the sleeve 3, 3 ' .
  • Fig. 2 shows a section of a tube bundle in cross section in the area of the sleeves 3, 3 ' .
  • the tubes 1, 1 ' are arranged in horizontal rows, the center points of the sleeves 3, 3 ' of a row of tubes being offset in each case by the extent of a sleeve radius with respect to the row of tubes below.
  • each sleeve 3 with the exception of the sleeves located at the edge of the tube bundle, rests on two sleeves 3 'of the lower row of tubes and therefore each has a line of contact with a total of six other sleeves 3, 3 ' .
  • the position of these lines of contact is indicated by dashed lines in a sleeve 3 located in the middle of the tube bundle.
  • the sleeves are along these lines of contact
  • Fig. 3 shows two superimposed tube bundles, which are represented by the sleeves 3.
  • the lower tube bundle rests on a support device, which is designed as a collector 6, through which medium flows in the direction indicated by the arrow.
  • the collector 6 is fastened to at least two hanging elements 7, 8, one hanging element being designed as a feed pipe 7 and the other hanging element being designed as a discharge pipe 8.
  • the arrows indicate the direction of flow of the medium passed through.
  • the upper tube bundle is supported on a support device designed as an uncooled support 6 ' , the support 6 ' being supported by the hanging elements 7, 8.
  • the exhaust gas to be cooled flows from below through the tube bundle, the exhaust gas temperature temperature decreases due to the cooling through the pipes.
  • the support device of the overhead tube bundle can thus be designed as an uncooled support 6 ' .
  • Fig. 4 shows in the right part of two superimposed tube bundle, which are represented by the sleeves 3, wherein the supporting devices 6 'and the hanging members 7', 7 "un- cooled are formed.
  • the as profile beam 6 'formed carrier devices are connected to side members 7' attached, which are connected to the profile carrier 6 'of the tube bundle above or to the supporting grating 10 by means of tabs 7 " .
  • a profile carrier 6 ' , two side elements 7 ' and an element 9 form a support frame which holds the tube bundle or the sleeves 3. 3 ' together.
  • the side view of the tube bundle is shown in the area of the support devices or hanging elements.
  • the horizontal lines in the side elements 7 ' show the position of the center points of the individual rows of sleeves 3.
  • FIGS. 3 and 4 In the case of a waste heat boiler, several of the tube bundles shown in FIGS. 3 and 4 are arranged side by side and one above the other. The adjacent tube bundles are separated from one another by vertically arranged hanging elements 7, 7 ' , 7 " , 8. The hanging elements 7, 8 are fastened in a housing, for example by means of a supporting grate 10.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Auflagerung von im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren, insbesondere Rippenrohren, die parallel zueinander verlaufen, wie beispielsweise Rohre eines Abhitzekessels, wobei die übereinandergestapelten Rohre in bestimmten Abständen übergeschobene zylindrische Hülsen (3) aufweisen und wobei sich die Rohre über die Hülsen (3) an den entsprechenden Hülsen der darunterliegenden Rohre abstützen, die Hülsen der untersten Rohrreihe auf Trageinrichtungen (6, 6'), die über Hängeelemente (7, 8) mit einem Gehäuse verbunden sind, aufliegen, sind die Trageinrichtung (6, 6') und die Hängeelemente (7, 8) zumindest teilweise gekühlt ausgebildet und die zylindrischen Hülsen (3, 3') besitzen einen kreisringförmigen Querschnitt. Diese Vorrichtung besitzt aufgrund der Kühlung bei höheren Temperaturen die notwendige Festigkeit und kann mit geringem Arbeitsaufwand hergestellt werden.

Description

Vorrichtunπ 7ur Aufiaαerung von im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auflagerung von im wesentlichen hoπzontal verlaufenden Rohren, insbesondere Rippenrohren, die parallel zueinander verlaufen, wie beispielsweise Rohre eines Abhitzekessels, wobei die übereinandergestapelten Rohre in bestimmten Abständen übergeschobene zylindrische Hülsen aufweisen und wobei sich die Rohre über die Hülsen an den entsprechenden Hülsen der darunterliegenden Rohre abstützen, die Hülsen der untersten Rohrreihe auf Trageinrichtungen, die über Hangee- iemente mit einem Gehäuse verbunden sind, aufliegen und die zylindrischen Huisen einen kreisπngformigen Querschnitt besitzen.
Aus der AT 395 754 B ist eine Lochptatte zur vertikalen Abstützung von horizontalen Rohren vorzugsweise Rippenrohren, an einem Gehäuse insbesondere für Abhitzekessel oder Kondensatoren, bei der die Löcher für die Rohre entsprechend einem Teilungs- schema angeordnet sind und einen gegenüber dem Rohraußendurchmesser geringfügig größeren Querschnitt aufweisen, bekannt.
Die Erfindung weist den Nachteil auf, dass die Herstellung der Lochplatten durch Spanabhebung aufwendig ist, die hersteltungsbedingten Toleranzen sind oft so groß, dass der verbleibende Steg zwischen den Löchern schmal und die nötige Festigkeit der Lochplatte bei hohen Temperaturen, wie sie beispielsweise in einem Abhitzekessel herrschen, somit nicht gegeben ist und die Gefahr der Verformung der Lochpiatten besteht Weiters ist der Mindestabstand der Löcher festigkeitsmäßig vorgegeben, sodass eine größere Rohrdichte nicht verwirklicht werden kann.
Aus der US 4 245 694 ist eine Vorrichtung zur Auflagerung von Warmetauscherrohren bekannt, die aus einer Vielzahl von zylindrischen Hülsen oder ähnlichen Elementen besteht, durch welche die Warmetauscherrohre hindurchtreten, wobei die Hülsen in einem Rahmen angeordnet sind. Diese Vorrichtung weist bei höheren Abgastemperaturen nicht die notwendige Festigkeit auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Auflagerung für die Rohre zu entwickeln, die bei höheren Temperaturen die notwendige Festigkeit besitzt und deren Herstellung im Vergleich zur AT 395 754 B mit geringem Arbeitsaufwand möglich ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trageinrichtung und die zugehörigen Hängeelemente zumindest teilweise gekühlt ausgebildet sind und die Trageinrichtung als durchströmter Sammler und die Hängeelemente als Zu- bzw Ableitungsrohre dieses Sammlers ausgebildet sind.
Neu an dieser Erfindung ist, dass durch die zumindest teilweise Kühlung der Tragvo- richtung und der Hängeelemente die gekühlten Teile in den Kreislauf eines Abhitzekessels eingebunden und bei hohen Abgastemperaturen gekühlt werden, sodass die Hitzebeständigkeit der gekühlten Teile erhöht wird, wodurch die Temperaturbeständigkeit der Vorrichtung gegeben ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass gekühlte Trageinrichtungen bzw gekühlte Hängeelemente mit ungekü lten Trägern bzw ungekühlten Hängeelementen kombiniert sind.
Das hat den Vorteil, dass die Trageinrichtungen bzw Hängeelemente mit höherer Temperaturbelastung mit Medium durchströmt, also gekühlt werden und die weniger temperaturbelasteten Vorrichtungen einfacher ausgeführt werden können, indem sie ungekühlt ausgebildet werden.
Die Mittelpunkte der Hülsen einer Rohrreihe können jeweils im Ausmaß eines Hülsenradius gegenüber der darunterliegenden Rohrreihe versetzt sein, wodurch eine besonders dichte Anordnung der Rohre gewährleistet ist.
Die Mittelpunkte der Hülsen einer Rohrreihe können weiters jeweils senkrecht über den Hülsen der darunterliegenden Rohrreihe angeordnet sein. Diese fluchtende Anordnung der Rohre bedingt eine weniger dichte Packung der Rohre und somit etwas mehr Raum für das zwischen den Rohren durchströmende Abgas.
Die Hülsen sind im Bereich der gegenseitigen Berührungslinien miteinander verschweißt. Dadurch wird die gegenseitige Lage der Hülsen dauerhaft festgelegt.
Bei Ausbildung der Rohre als Rippenrohre liegen mindestens zwei Rippen auf einer Hülse auf, sodass das Rohr stabil gelagert ist.
Die Erfindung ist in den Figuren 1 bis 4 beispielhaft und schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Längsachsen der Hülsen zweier benachbarter Rohre entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 2.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Rohrbündels im Schnitt normal zur Längsachse der
Hülsen bzw Rohre. Fig. 3 zeigt zwei Rohrbündel im Schnitt normal zur Längsachse der Hülsen bzw Rohre im Bereich einer kombinierten Aufhängevorrichtung.
Fig. 4 zeigt zwei Rohrbündel im Bereich einer ungekühlten Aufhängevorrichtung im Schnitt normal zur Längsachse der Hülsen bzw Rohre und in der Seitenansicht.
In Fig. 1 sind zwei übereinanderliegende Rippenrohre 1 , 1 ' dargestellt, die durch Rippen
2, 2' auf der Innenfläche von übergeschobenen Hülsen 3, 3' aufliegen. Der Innendurchmesser der Hülsen 3, 3' ist im Vergleich zum Außendurchmesser der Rippen 2, 2' so gewählt, dass die Rippenrohre 1 , 1 ' leicht in Hülsen 3, 3' geschoben und die Rippenrohre 1 , 1 ' in Längsrichtung in den Hülsen 3, 3' gekippt werden können. Dadurch liegt die Längsachse 4, 4' des Rippenrohres 1 , 1 ' unterhalb der Längsachse 5, 5' der Hülse 3, 3'. Die Länge der Hülsen 3, 3' ist so gewählt, dass mindestens zwei Rippen 2, 70 auf der Hülse 3, 3' abgestützt sind.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Rohrbündel im Querschnitt im Bereich der Hülsen 3, 3'. Es sind die in den Hülsen 3, 3' liegenden Rippenrohre 1 , 1 ' dargestellt, wobei im Bereich der Schnittlinie A-A auch die jeweilige Rippe 2, 2' eingezeichnet ist. Die Rohre 1 , 1 ' sind in horizontalen Reihen angeordnet, wobei die Mittelpunkte der Hülsen 3, 3' einer Rohrreihe jeweils im Ausmaß eines Hülsenradius gegenüber der darunterliegenden Rohrreihe versetzt sind. Dadurch liegt jede Hülse 3 mit Ausnahme der am Rand des Rohrbündels gelegenen Hülsen auf zwei Hülsen 3' der unteren Rohrreihe auf und besitzt daher je eine Berührungslinie mit insgesamt sechs anderen Hülsen 3, 3'. Die Lage dieser Berührungslinien ist bei einem in der Mitte des Rohrbündels gelegenen Hülse 3 durch strichlierte Linien angedeutet. Entlang dieser Berührungslinien werden die Hülsen
3, 3' miteinander verschweißt. Der gegenseitige Abstand der Rohre (1 , 1 ') ist durch die Abmessungen der Hülse (3, 3') automatisch gegeben.
Fig. 3 zeigt zwei übereinanderliegende Rohrbündel, die durch die Hülsen 3 dargestellt sind. Das untere Rohrbündel liegt auf einer Trageinrichtung auf, die als Sammler 6 ausgebildet ist, welcher von Medium in der angegebenen Pfeilrichtung durchströmt wird. Der Sammler 6 ist an mindestens zwei Hängeelementen 7, 8 befestigt, wobei das eine Hängeelement als Zuleitungsrohr 7 und das andere Hängeelement als Ableitungsrohr 8 ausgebildet ist. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des durchgeleiteten Mediums an. Das obere Rohrbündel ist auf einer als ungekühlter Träger 6' ausgebildeten Trageinrichtung aufgelagert, wobei der Träger 6' von den Hängeelementen 7, 8 getragen wird. Das zu kühlende Abgas strömt von unten durch die Rohrbündel, wobei die Abgastempe- ratur nach oben hin aufgrund der Abkühlung durch die Rohre abnimmt. Somit kann die Trageinrichtung des obenliegenden Rohrbündels als ungekühlter Träger 6' ausgebildet werden.
Fig. 4 zeigt im rechten Teil zwei übereinanderliegende Rohrbündel, die durch die Hülsen 3 dargestellt sind, wobei die Tragvorrichtungen 6' und die Hängeelemente 7', 7" unge- kühlt ausgebildet sind. Die als Profilträger 6' ausgebildeten Tragvorrichtungen sind an Seitenelementen 7' befestigt, welche mit dem Profilträger 6' des darüberliegenden Rohrbündels bzw mit dem Tragrost 10 durch Laschen 7" verbunden sind. Ein Profilträger 6', zwei Seitenelemente 7' und ein Element 9 bilden einen Tragrahmen, der das Rohrbündel bzw die Hülsen 3. 3' zusammenhält.
Im linken Teil von Fig. 4 ist die Seitenansicht der Rohrbündel im Bereich der Tragvorrichtungen bzw Hängeelemente dargestellt. Die waagrechten Linien in den Seitenelementen 7' zeigen die Lage der Mittelpunkte der einzelnen Reihen von Hülsen 3.
Bei einem Abhitzekessel werden mehrere der in Fig. 3 bzw 4 dargestellten Rohrbündel neben- und übereinander angeordnet. Die nebeneinanderliegenden Rohrbündel werden durch senkrecht angeordnete Hängeelemente 7, 7', 7", 8 voneinander getrennt. Die Hängeelemente 7, 8 sind in einem Gehäuse, zB mittels eines Tragrosts 10, befestigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Auflagerung von im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren, insbesondere Rippenrohren, die parallel zueinander verlaufen, wie beispielsweise Rohre eines Abhitzekessels, wobei die übereinandergestapelten Rohre in bestimmten Abständen übergeschobene zylindrische Hülsen aufweisen und wobei sich die Rohre über die Hülsen an den entsprechenden Hülsen der darunterliegenden Rohre abstützen, die Hülsen der untersten Rohrreihe auf Trageinrichtungen, die über Hängeelemente mit einem Gehäuse verbunden sind, aufliegen und die zylindrischen Hülsen einen kreisringförmigen Querschnitt besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trageinrichtung (6, 6') und die zugehörigen Hängeelemente (7, 8) zumindest teilweise gekühlt ausgebildet sind und die Trageinrichtung als durchströmter Sammler (6) und die Hängeelemente (7, 8) als Zu- bzw Ableitungsrohre dieses Sammlers (6) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass gekühlte Trageinrichtungen (6) bzw gekühlte Hängeelemente (7, 8) mit ungekühlten Trägern (6') bzw ungekühlten Hängeelementen (7', 7") kombiniert sind.
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