DE1961150A1

DE1961150A1 - Waermetauscher fuer Dampferzeuger u.dgl.

Info

Publication number: DE1961150A1
Application number: DE19691961150
Authority: DE
Inventors: Romanos Nicholas Dimitrios
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1970-07-02
Also published as: US3503440A; FR2030101A1; CH499747A; BR6914753D0; BE743535A; NL6919192A

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Combustion Engineering, Inc., Windsor, Connecticut, USA,

betreffend:
"Wärmetauscher für Dampferzeuger und dergleichen"

SSSB S B SSSBS= EtS BSSSiSSSSSSBSBSSSSBSSSB= SS SSSSS SSB SSS SC SS

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Dampferzeuger und dgl« mit einem stehenden Druckbehälter und mit einem Bündel aus einer Vielzahl von darin lagenweise stehend nebeneinander angeordneten, an ihren oberen Enden U-förmig nach unten zurückgebogenen, in parallelem Abstand voneinander gehaltenen, von zu erhitzendem verdampfbarem Strömungsmittel umströmten Wärmetauscherrohren.

In den letzten Jahren sind sogenannte Mantel- und Röhrenwärmeaustauscher für Dampferzeugungsanlagen mit einem sehr hohen Wirkungsgrad entwickelt worden. Derartige Dampferzeuger haben eine sehr große Heizfläche durch eine große Anzahl von Rohren kleinen Durchmessers, die in einem Rohrbündel angeordnet sind, das die durch den umgebenden Mantel des Druckbehälters gebildete Dampferzeugungskammer des

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Mantel- und Röhrenwärmeaustauschers im wesentlichen ausfüllt. Diese Dampferzeuger haben üblicherweise Rohrbündel, die aus Lagen von U-förmigen Rohren bestehen, deren Schenkelenden an einer Rohrplatte oder Rohrwand an einem Ende des Wärmetauschergehäuses gesichert sind, während der horizontal verlaufende, die Rohrschenkel verbindende Bogenabschnitt ganz oben in der Kammer angeordnet ist. Ein Heizmittel, wie Hochtemperaturwasser, Dampf, Petroleum bzw. Öl oder Gas unter anderem wird durch die Rohre geleitet und gibt einen Teil seiner Wärme an eine verdampfbare Flüssigkeit ab, die durch die Kammer rings um die Rohre geleitet wird, um den Druckbehflter des Wärmetauschers als gesättigter oder überhitzter Dampf zu verlassen.

Da solche Dampferzeuger oder Wärmetauscher, besonders bei hoher Leistungsfähigkeit, eine beträchtliche axiale Länge haben, müssen die Rohre des Rohrbündels verhältnismäßig lang sein, wodurch sie in hohem Maße anfällig für Strömungs- und/ oder mechanisch hervorgerufene Schwingungen werden. Diese Schwingungen werden besonders in dem Bereich des gebogenen Abschnittes der Rohre hervorgerufen, da dies die am weitesten von der Befestigung der Rohrenden an der Rohrwand oder -platte entfernte Stelle ist. Um die schädlichen Auswirkungen und Folgen von Schwingungen, wie eine Beschädigung oder Zerstörung der Rohre oder anderer Bauteile des Dampferzeugers zu verhindern, ist es erforderlich, die Rohre in dem Wärmetauscher so anzubringen, daß sie gegen Schwingungen geschützt sind.

Es sind zwar zahlreiche Rohr-Tragkonstruktionen ent- , wickelt worden, die eine angemessene Halterung für gerade, senkrecht stehende Rohre oder für die senkrechten Schenkel von in einem Wärmetauscher angeordneten U-förmigen Rohren bilden, doch können solche Anordnungen für die Halterung der horizontal verlaufenden Biegungsabschnitte von U-förmigen

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Rohren nicht erfolgversprechend eingesetzt werden. Rohrhalterungen für diesen Teil eines U-Rohrbündels haben allgemein die Form von Streifen oder Platten, die in einer Tragstellung zwischen benachbarten Rohrlagen angeordnet sind. Eine solche Tragform ist jedoch unerwünscht, weil sie die Rohre lediglich in einer einzigen Ebene abstützt. Werden zusätzliche Streifen für die Halterung der Rohre in der anderen Ebene angeordnet, so bildet die Konstruktion eine im wesentlichen undurchlässige Barriere für den Quer- oder Gegenstrom der verdampfharen Flüssigkeit durch das Rohrbündel, wodurch der Wärmeübergangs-Wirkungsgrad der Anlage ebenso verringert wird, wie der Druckabfall des zwischen den Rohren des Rohrbündels hindurchströmenden Strömungsmittels ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dafi die einzelnen Rohre des Rohrbündels in genauem gegenseitigem Abstand schwingungssicher gehalten werden. Die Rohraufhängung soll eine Relativbewegung zwischen den Rohren und dem Mantel des Wärmetauscherbehälters zulassen für die Aufnahme und den Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnung. Der Wärmeübergang zwischen dem Heizmittel und dem verdampfbaren Strömungsmittel soll nicht behindert werden. Ebenso soll der Druckabfall in der durch den Wärmetauscher hindurchströmenden Verdampfungsflüssigkeit nicht nennenswert anwachsen, und ferner soll die Rohrtragkonstruktion möglichst einfach und billig in der Herstellung und auch in der Montage sein.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung im wesentlichen durch eine Tragkonstruktion für die Aufhängung der Rohre des Rohrbünaels an ihrem oberen U-Abschnitt mit langgestreckten, in seitlichem Abstand voneinander zwischen jeder Rohrlage in die Ebenen der Rohrlagen schneidenden Ebenen ausgerichteten Tragplatten und mit einer Vielzahl von entlang jeder Seitenkante der miteinander ausgerichteten und in gegen-

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seitigern Abstand festgehaltenen Platten in senkrechtem Abstand angeordneten Rohraufnahmen für die Abstützung der Rohre des Rohrbündels an ihren horizontalen Verbindungsabschnitten.

Die Erfindung schafft somit eine für die Halterung der horizontal verlaufenden Biegungsabschnitte der U-Rohre in dem Rohrbündel eines Mantel- und Röhrendampferzeugers besonders ausgebildete Rohrtragkonstruktion, die so konstruiert ist, daß sie sowohl für einen seitlichen als auch einen senkrechten Abstand zwischen benachbarten Rohren des Rohrbündels in einer solchen Weise sorgt, daß der Längs- und Querstrom von verdampfbarem Strömungsmittel durch das Rohrbündel in dem Bereich der Rohrtragkonstruktion nicht nennenswert behindert wird·

Allgemein ausgedrückt besteht die Rohrtragkonstruktion nach der Erfindung aus einer Vielzahl senkrecht langgestreckter dünner Tragplatten, die zwischen benachbarten Rohrlagen angeordnet sind und sich in einer Reihe quer zu der Achse des Rohrbündels erstrecken. Jede der Tragplatten ist entlang ihren im Abstand voneinander gegenüberliegenden Seitenkanten mit seitlichen Vorsprüngen versehen, von denen Abschnitte senkrecht zu der Plattenebene abgebogen sind, um im allgemeinen U-förmige Aufnahmen zum Einsetzen oder für den Eingriff der Rohre der benachbarten Rohrlage zu bilden. Die Vorsprünge sind entlang den Seitenkanten der Tragplatten derart wechselweise im Abstand voneinander angeordnet bzw. entlang den Seitenkanten verteilt, daß abwechselnde Rohre in jeder Rohrlage in Aufnahmen aufgenommen werden, die von wechselnden Seiten der Tragplatten ausgehen. Durch diese Konstruktion ist für einen ausreichend großen Strömungsquerschnitt durch die Ebene der Rohrtragkonstruktion gesorgt, so daß nur eine völlig unbedeutende Behinderung des Querstromes des durch diesen Bereich des Rohrbündels strömenden verdampfbaren Strömungsmittels her-

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vorgerufen wird. Zusätzlich haben die abgebogenen Abschnitte der Vorsprünge eine dem Durchmesser der Rohre entsprechende Länge, so daß ihre Endkanten an der Rückseite der benachbarten Tragplatte zur Anlage kommen, damit alle Tragplatten in gegenseitiger Aneinanderlage gesichert sind· Die in den Aufnahmen eingeschlossenen Rohre werden dabei durch die Rohrtragkonstruktion an vier gleichmäßig über ihren Umfang verteilten Stellen erfaßt, so daß die Rohre in ihrer Lage sowohl seitlich als auch senkrecht fixiert sind·

Von der Rohrtragkonstruktion werden somit alle oben erwähnten Forderungen erfüllt. Die Rohre sind sowohl seitlich als auch senkrecht in genauem gegenseitigem Abstand voneinander festgehalten und gesichert· Es ist für eine Befestigung der Rohrtragkonstruktion gegenüber dem Druckbehälter in einer Weise gesorgt, die eine Relativbewegung zwischen den Rohren und dem umgebenden Hantel des Wärmetauscherbehälters infolge Wärmedehnung und -schrumpfung zuläßt· Da die Aufnahmen für die Rohre im Abstand gestaffelt entlang den seitlich voneinander entfernten Seitenkanten der Tragplatten angeordnet sind, kann sowohl ein Längs- als auch ein Querstrom von verdampfbarem Strömungsmittel durch den von der Rohrtragkonstruktion eingenommenen Bereich stattfinden, wodurch der Wärmeübergang zwischen dem durch die Rohre geleiteten Heizmittel und dem verdampfbaren Strömungsmittel, in das die Rohre eingetaucht sind, erhöht wird. Aufgrund der verringerten Strömungsdrosselung oder -behinderung durch die Rohrtragkonstruktion wird auch der . Druckabfall des verdampfbaren Strömungsmittels beim Durchstrom durch den Dampferzeuger beträchtlich vermindert im Vergleich zu dem Durchstrom durch Dampferzeuger mit einer Rohrtragkonstruktion bekannter Bauart·

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung

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eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen

Fig_o 1 einen Längsschnitt durch einen Mantel- und Röhrend ampf er zeuger mit der erfindungsgemäßen Rohrtragkonstruktion für das in ihm angeordnete Rohrbündel,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen solchen Dampferzeuger gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Dampferzeuger gemäß Schnittlinie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Teildarstellung eines Abschnittes der in Fig. 2 gezeigten Rohrtragkonstruktion,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht eines Teiles der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion,

Fig. 6 eine isometrische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Tragplatte in der Rohrtragkonstruktion gemäß der Erfindung,

Fig. 7 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie 7-7 von Fig· I,

Fig. 8 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie 8-8 von Fig. 1,

Fig. 9 eine Schnittdraufsicht gemäß Schnittlinie 9-9 von Fig. 1,

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Pig. 10 und 11 vergrößerte Teilansichten eines Teiles der in Pig· 3 gezeigten Tragkonstruktion,

Fig. 12 und 13 die für die Verankerung der Tragplatten verwendeten Verankerungsstifte und

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine Befestigungs- oder Verankerungsplatte für die Tragplatten gemäß Linie 14-14 von Fig. 1.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Mantel- und Röhrendampferzeuger dargestellt mit einem langgestreckten, senkrechtstehenden Druckbehälter 10 mit einem unteren zylindrischen Hantel 12 und einem oberen zylindrischen Mantel 14 größeren Durchmessers, der mit dem unteren Mantelabschnitt durch ein kegeistumpfförmiges Übergangsstück 16 einstückig verbunden ist. Die Behälterenden sind unten durch einen halbkugelförmigen Behälterboden 18 und oben durch eine domförmige Abdeckung 20 mit einem Dampfauslaßstutzen 22 verschlossen. Der Druckbehälter enthält innen Leitwände 24, 26 und 29, die zusammen mit der Wandung des Druckbehälters eine innere Dampferzeugungskammer 30 und einen äußeren, ringförmigen AbwartsStrömungskanal 32 bilden. Am unteren Ende der unteren Behälterwandung 12 und zwischen dieser und dem Verschlußboden 18 ist eine Rohrwand oder -platte 34 angeordnet, die sich quer zu der Mittelachse des Druckbehälters erstreckt und mit der Behälterwandung verbunden ist. Die Rohrplatte 34 enthält eine Vielzahl von Röhröffnungen 36 für die Befestigung der Enden von U-förmigen Wärmetauscherrohren 38, die ein den unteren Bereich der Dampferzeugungskammer 30 im wesentlichen ausfüllendes, sich in Richtung der Behälterlängsachse erstreckendes Rohrbündel 40 bilden. Die Rohröffnungen 36 führen durch die Rohrplatte 34 und bringen die Rohre 38 in Strömungsverbindung mit einer Heizmittelkammer 42, die den zwischen dem Verschlußboden 18 und der

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Rohrplatte 34 eingeschlossenen Behälterteil einnimmt und durch eine diametral angeordnete Trennwand 48 in einen Einlaßteil und einen Auslaßteil 46 unterteilt ist* Die Rohre 38 des Rohrbündels 40 sind so angeordnet, daß ihre entgegengesetzten Enden mit einem der entsprechenden Teile der Kammer 42 in Verbindung stehen für den Durchfluß von Heizmittel durch die Rohre. Die Kammer 42 ist durch einen Einlaßstutzen 50 und einen Auslaßstutzen 52 an eine nicht gezeigte Heizmittelquelle angeschlossen. Die Stutzen 50 und 52 stehen mit den entsprechenden Kammerteilen 44 und 46 in Verbindung und bewirken dadurch einen Heizmittelkreislauf durch die Rohre. Speisewasser wird durch einen den oberen Mantelabschnitt des Druckbehälters
durchdringenden Einlaßstutzen 54 zu der Anlage zugeführt.
Eine mit dem Stutzen 54 verbundene Ringsammelleitung 56 verteilt das durch den Stutzen zugeführte Speisewasser über den Umfang des AbwärtsStrömungskanals 32, in den sie das Speisewasser durch abwärtsgerichtete Austrittsöffnungen 58 abgibt, die über die Unterseite der Sammelleitung bzw. des Ringverteilers verteilt angeordnet sind. Ein Speisewasserstrom von dem Ringkanal 32 in die Dampferzeugungskammer 30 tritt durch den Ringspalt, der zwischen dem unteren Ende der Leitwand 24 und der Oberseite der Rohrplatte 34 vorhanden ist.

In der Dampferzeugungskammer 30 strömt das Speisewasser im Wärmeaustausch mit den Rohren 38, wobei dem durch die Rohre hindurchgeleiteten Heizmittel Wärme entzogen wird, um das Speisewasser in Dampf zu verwandeln. Das so erzeugte Dampf-Flüssigkeitsgemisch strömt zu dem oberen Teil der
Dampferzeugungskammer 30, der als eine Dampfsammeikammer
60 durch die Verbindung zwischen den Leitwänden 26 und 29
ausgebildet ist. Von der Dampfsammeikammer 60 wird das
Strömungsgemisch in einen Dampf-Flüssigkeitsabscheider geleitet, der aus einer Vielzahl von DampfSeparatoren 62 besteht, die auf der Leitwandplatte 29 montiert sind und durch Öffnungen 63 in der Platte mit der Dampfs amme Ik aminer 60 in

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Verbindung stehen· Die DampfSeparatoren 62 können von bekannter Bauart sein und sind so angeordnet, daß sie abgeschiedene Flüssigkeit nach unten auf die Leitwandplatte 29 abgeben, von wo sie zu dem AbwärtsStrömungskanal 32 zurückgeleitet wird, um mit dem eintretenden Speisewasser gemischt und wieder durch die Anlage umgewälzt zu werden· Der abgeschiedene Dampf wird demgegenüber von den DampfSeparatoren nach oben weggeleitet und strömt durch geeignete Kontakt-Trockner 64, von wo er über den Dampfauslaßstutzen 22 einem Verbraucher zugeführt wird.

Wie bei Dampferzeugern der beschriebenen Art üblich, hat jedes U-Rohr des Rohrbündels 40 ein Paar gerader, senkrecht verlaufender Schenkelabschnitte 66, die durch ein horizontal verlaufendes Verbindungsstück 68 miteinander verbunden sind· In dem Rohrbündel 40 der hier beschriebenen Anlage hat die Mehrzahl der Rohre 38 im allgemeinen gerade Verbindungsstücke 68· Diejenigen Rohre jedoch, die in den innersten Rohrreihen liegen, können, wie gezeigt, mit im allgemeinen kreisbogenförmig ausgebildeten Verbindungsstücken geformt sein· Alle Rohre 38 haben einen kleinen Durchmesser und sind dünnwandige Rohre, die, wie in Fig. 2 gezeigt, in eng benachbarten Lagen angeordnet sind, von denen jede Lage eine Vielzahl paralleler Rohre enthält. Für einen maximalen ( Wärmeübergangs-Wirkungsgrad sind die Rohrlagen bei der vorliegenden Konstruktion in versetzten Reihen derart angeordnet, daß die Rohre mit ihren Hittelachsen jeweils in einem Dreieckabstand angeordnet sind· Bei einer solchen Anordnung sind die Rohre jeder Rohrlage, wie von Fig. 8 und 9 zu erkennen, mit Zwischenräumen zwischen den Rohren der benachbarten Lage ausgerichtet, wodurch ein größerer Heizflächenteil mit der um die Rohre herumströmenden verdampfbaren Flüssigkeit in Wärmeaustausch kommt·

Da der Abstand zwischen den in der Rohrplatte 34 befestigten Enden der Rohre 38 und dem oberen Ende des Rohr-009827/1261

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bündeis 40 im Vergleich zu dem Durchmesser der Rohre eine beträchtliche Größe hat, müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um die Rohre in gegenseitigem Abstand zu halten und sie gegen Beschädigungen und Zerstörungen zu schützen, wie sie durch Strömungsschwingung und/oder mechanisch herbeigeführte Schwingungen hervorgerufen werden können, wobei diese Einrichtungen den Rohren auch eine ausreichende Festigkeit geben sollen, um ihre gegenseitige Abstandslage in dem Rohrbündel beizubehalten· Bei der dargestellten und beschriebenen Anordnung ist eine Vielzahl von entlang der Achse des Behälters 10 verteilt angeordneten, sich horizontal erstreckenden Platten 70 vorgesehen, die über einen wesentlichen Teil der Höhe des Rohrbündels 40 angebracht sind und die geraden Schenkelabschnitte 66 der Rohre 38 an mehreren Abstandsstellen abstützen. Diese Distanzplatten 70 bekannter Bauart enthalten in ihren Oberflächen, wie in Fig. 8 gezeigt, eine Vielzahl ausgerichteter bzw· fluchtender Öffnungen 72, durch die die Schenkelabschnitte 66 der Rohre 38 hindurchgeführt sind. Eine Anzahl Öffnungen 74 kleinen Durchmessers sind um jede der Rohröffnungen 72 herum angeordnet für den Längsstrom von verdampfbarer Flüssigkeit bzw· verdampfbarem Strömungsmittel durch die Ebenen der Platten 70· Die Platten 70 sind durch geeignete Verbindungsstücke senkrecht abgestützt, die die Platten an mehreren Stellen ihres Außenumfanges an der Innenfläche der Leitwand 24 festhalten· Eine zusätzliche Halterung für diese Platten kann zwischen ihren Einspannstellen vorgesehen sein, und zwar durch die Befestigung von Zugankern oder Zugstangen 76, die an ihren unteren Enden mit der Rohrplatte 34 verbunden sind und sich entlang der Dampferzeugungskammer 30 erstrecken mit der hauptsächlichen Aufgabe, die Befestigungsplatten 112 der Rohrtragkonstruktion, wie später beschrieben, zu halten.

Gemäß der Erfindung sind Einrichtungen für eine Abstandshalterung der horizontal verlaufenden Verbindungsstücke

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der umgekehrt angeordneten U-Rohre 38 in dem oberen Bereich des Rohrbündels 40 vorgesehen. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist fünf in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Rohrträger 80 auf. Es kann aber auch eine größere oder geringere Anzahl solcher Rohrträger oder Rohrtragkonstruktionen in Wärmetauschern mit unterschiedlichen Abmessungen des Rohrbündels 40 vorgesehen sein. Die dargestellten Rohrträger bzw. Rohrtragkonstruktionen 80 sind alle identisch geformt, so daß der Kürze wegen lediglich eine Tragkonstruktion in ihren Einzelheiten beschrieben sei.

Die Rohrtragkonstruktion 80 besteht aus einer Vielzahl senkrecht angeordneter, langgestreckter, dünner, flacher Tragplatten 82, von denen jede zwischen benachbarten Lagen von Rohren 38 in dem Rohrbündel 40 angeordnet ist. Die Tragplatten 82 sind in einer über die Breite des Rohrbündels 40 verlaufenden Querreihe angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt, und erstrecken sich rechtwinklig zu den Verbindungsstücken 68 der Rohre zwischen oberen und unteren Stützeinrichtungen, wie im folgenden beschrieben. Jede der Tragplatten 82 ist an ihren gegenüberliegenden Seitenkanten 84 und 86 mit wechselseitig im Abstand voneinander angeordneten Rohraufnahmen 88 ausgestattet, die so ausgebildet sind, daß die die Rohre jeder Rohrlage im Abstand voneinander tragen. Die Aufnahmen 88 werden gebildet durch Vorsprünge 90,die seitliche, in gleicher Ebene liegende Ansätze der Tragplatte 82 sind mit nach vorne abgebogenen, einander gegenüberliegenden Armen 92, die von im Abstand gegenüberliegenden Teilen der Vorsprünge 90 geformt und im rechten Winkel zu deren Ebene abgebogen sind. Idealerweise sind die Arme 92 mit einer Länge ausgebildet, die gleich oder geringfügig größer als der Durchmesser der Rohre 38 ist, wodurch sie mit ihren Endkanten an der Rückseite einer benachbarten Tragplatte anliegen können, wenn die Rohrtragkonstruktionen in dem Rohrbündel zusammengebaut sind.

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Die Tragplatten 82 der Rohrträger oder Rohrtragkonstruktionen 80 sind, wie in Fig. 9 gezeigt, aus im folgenden näher dargelegten Gründen gestaffelt angeordnet· Sie sind ferner in der Anlage mittels Aufhängevorrichtungen 94 schwebend montiert. Jede dieser Aufhängevorrichtungen 94 besteht aus einem horizontal angeordneten Tragteil, wie einem I-Träger 96, der sich über die Breite der Dampferzeugungskammer oberhalb seiner zugehörigen Rohrtragkonstruktion 80 erstreckt und mit seinen entgegengesetzten Enden an der Innenfläche der die Kammer bildenden Wand, die hier als Leitwand 26 gezeigt ist, durch Schweißen oder auf andere Weise befestigt ist. Eine Aufhängeplatte 98 ist an der Unterseite des I-Trägers 96 mittels an dem unteren Trägerflansch in gegenseitigem Abstand angebrachter Winkelstücke 100, deren abwärts gerichtete Schenkel eine den oberen Rand der Platte 98 aufnehmende Führung bilden, verschiebbar gesichert· in dem durch die Winkelstücke 100 gebildeten Zwischenraun ist ein geringes Spiel zwischen dem oberen Ende der Aufhängeplatte 98 und dem unteren Flansch des Trägers 96 vorgesehen für die Aufnahme einer durch Wärmezufuhr herbeigeführten Bewegung der Rohrtragkonstruktionen. Die Verbindung zwischen der Platte 98 und den Winkelstücken 100 erfolgt durch Gewindeverbinder 102, die durch kreisförmige Öffnungen in den Winkelstücken und durch Schlitzöffnungen in den Platten, die beide nicht gezeigt sind, hindurchgeführt sind ·

Die Befestigung der Rohrträger oder Rohrtragkonstruktionen 80 an ihrer zugehörigen Aufhängevorrichtung erfolgt in der in Fig. 2 und 3 gezeigten Weise, wobei in der gezeigten Anordnung die Aufhängeplatte 98 mit ihrem unteren Rand 104 dem allgemeinen Verlauf der Außenlinie des oberen Endes des Rohrbündels 40 angepaßt ist und die oberen Enden der Rohrtragplatten 82 an entlang dem Rand in Längsrichtung verteilten Stellen beispielsweise durch

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Schweinen befestigt sind. Zur Erleichterung-der Verbindung der Tragplatten 82 mit der Aufhängeplatte 98 weisen die Tragplatten 82 an ihren oberen Enden senkrechte Schlitze 106 auf für die Aufnahme des unteren Endes der Aufhängeplatte 98. An ihren unteren Enden sind die Tragplatten jeder Rohrtragkonstruktion 80 mit einer unteren Befestigungsvorrichtung 108 ausgestattet, um ihre gegenseitige Abstandslage beizubehalten, während die Rohrträger oder Rohrtragkonstruktionen eine senkrechte Bewegung in Bezug auf das sie umschließende Behältergehäuse erfahren können beim Ansprechen auf Wärmedehnung und -kontraktion der U-Rohre 38· Jede Befestigungsvorrichtung 108 umfaßt eine verhältnismäßig schmale, horizontal angeordnete flache Platte 110 oder 110·, die sich durch das Rohrbündel 40 unterhalb der zugehörigen Rohrtragkonstruktion 8O erstreckt und mit ihren gegenüberliegenden Enden an der Innenoberfläche der Abwärtsströmungs-Leitwand 24 durch geeignete Halter befestigt ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Platte 110, die in einem Bereich des Rohrbündels 40 angeordnet ist, in dem sich Rohre 38 befinden, 1st, wie in Fig. 9 gezeigt, mit Rohröffnungen 112 ausgestattet für die Durchführung der Rohre 38 durch die Platten· Die mit 110* bezeichnete Platte, die sich durch den Bereich des Rohrbündels 40 unmittelbar unterhalb der Rohrbögen 68', die das Verbindungsstück der ganz innenliegenden U-Rohre 38 bilden, erstreckt, befindet sich in einem an Rohren leeren Bereich und benötigt somit, wie in Fig· 14 gezeigt, keine Rohröffnungen· Die Platten 110 und 110* sind alle mit im Abstand einander gegenüberliegend angeordneten Reihen von Öffnungen 114 kleinen Durchmessers ausgestattet für die gleitende Aufnahme von Haltestiften 116, wie im folgenden beschrieben· Die Öffnungen 114 sind in der Platte 110 in gestaffeltem Abstand in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Rohröffnungen 112 angeordnet· Die Stiftöffnungen 114 in der Platte 110*, die demgegenüber in einer sonst undurchbrochenen Platte angeordnet sind, können in ausgerichteten Rohrreihen angeordnet sein, wie gezeigt«

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Die für die Verbindung der Enden der Tragplatten mit den Platten 110 und 110· in der gezeigten Anordnung verwendeten Haltestifte 116 sind in Fig. 12 und 13 gezeigt· Jeder Haltestift 116 umfaßt einen zylindrischen Schaftteil mit einem geeigneten Durchmesser für eine Gleitführung in der Stiftöffnung 114 und einen demgegenüber verbreiterten Kopfteil 120· Der sonst auch zylindrische Kopfteil 120 ist an gegenüberliegenden Seiten 122 derart abgeflacht, daß er in langgestreckten Schlitzen 124 aufgenommen werden kann, die an den unteren Enden der Tragplatten 82 vorgesehen sind für eine erleichterte Schweißbefestigung der Stifte an den Tragplatten· Wie gezeigt, ist jede Tragplatte 82 mit einem Paar in gegenseitigem Abstand angebrachter Haltestifte 116 ausgestattet, um die Ausrichtung der Tragplatten 82 in dem engen Raum zwischen jeder Rohrreihe sicherzustellen.

Mit der Rohrtragkonstruktion nach der Erfindung ist eine einfache, billige Vorrichtung geschaffen worden für die wirksame Halterung der querverlaufenden Abschnitte der U-Rohre, die den oberen Bereich eines Rohrbündels 4O einnehmen, gegen die schädigenden Wirkungen von durch Strömung und/oder mechanische Einflüsse hervorgerufene Schwingungen. Die Betrachtung von Fig. 2 bis 5 der Zeichnung zeigt, daß bei Zusammenstellung der Rohrtragkonstruktion 80 oder des Rohrträgers in dem Rohrbündel 40 die Aufnahmen 88 jeder Tragplatte 82 das Verbindungsstück 68 jedes Rohres 38 in der zugehörigen Rohrlage aufnehmen und in gegenseitigem Abstand zu den Verbindungsstücken in den anderen Rohrlagen festhalten. Die senkrechte Abstützung jedes Rohres sowohl in Aufwärts- als auch in Abwärtsrichtung erfolgt durch den / Einschluß des Rohres durch die einander gegenüberliegenden Arme 92 jeder Aufnahme. Für den seitlichen Abstand der Rohre in jeder Rohrlage wird durch die Berührung an gegenüberliegenden Rohrseiten mit den gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Tragplatten 82 gesorgt· Die Abstandhalterung

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zwischen benachbarten Tragplatten 82 wird noch ergänzt durch die Anlage der Rückseite der benachbarten Tragplatte an den Enden der Arme 92 der als nächste folgenden Tragplatte. In der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine durch Wärmeeinwirkung hervorgerufene Relativbewegung zwischen den Rohren des Rohrbündels und dem Behältergehäuse durch die "fliegende" oder schwebende Verbindung aufgenommen, die zwischen den Rohrträgern oder Rohrtragkonstruktionen 80 und ihren zugehörigen Tragelementen 96 und 110 oder HO¹ vorgesehen ist. Zusätzlich werden sowohl der Wärmeübergangs-Wirkungsgrad als auch der Strömungswirkungsgrad des Strömungsmittels bei einem hohen Wert gehalten aufgrund des Vorhandenseins eines ausreichenden Durchflußquerschnittes durch die Rohrtragkonstruktionen, was auf der Anordnung der Rohraufnahmen 88 entlang den Seitenkanten 84 und 86 der Tragplatten 82 in wechselweiser oder versetzter Abstandslage beruht·

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

!•/Wärmetauscher für Dampferzeuger und dgl· mit einem stehenden Druckbehälter und mit einem Bündel aus einer Vielzahl von darin lagenweise stehend nebeneinander angeordneten, an ihren oberen Enden U-förmig nach unten zurückgebogenen, in parallelem Abstand voneinander gehaltenen, von zu erhitzendem verdampfbarem Strömungsmittel umströmten Wärmetauscherrqhren, gekennzeichnet durch eine Tragkonstruktion (80) für die Aufhängung der Rohre (38) des RohrbundeIs (40) an ihrem oberen U-Abschnitt (68) mit langgestreckten, in seitlichem Abstand voneinander zwischen jeder Rohrlage in die Ebenen der Rohrlagen schneidenden Ebenen ausgerichteten Tragplatten (82) und mit einer Vielzahl von entlang jeder Seitenkante (84,86) der miteinander ausgerichteten und in gegenseitigem Abstand festgehaltenen Platten (82) in senkrechtem Abstand angeordneten Rohraufnahmen (88) für die Abstützung der Rohre (38) des Rohrbündels (40) an ihren horizontalen Verbindungsabschnitten (68).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohraufnahmen (88) aus seitlichen, in gleichen Ebenen liegenden Vorsprüngen (90) der Tragplatten (82) bestehen mit nach vorn hin abgebogenen, einander gegenüberliegenden Armen (92), die von einander im Abstand gegenüberliegenden Abschnitten der Vorsprünge (90) geformt sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohraufnahmen (88) abwechselnd entlang den Seitenkanten (84,86) der Tragplatten (82) im Abstand voneinander angeordnet bzw. verteilt sind.

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4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (92) der Rohraufnahmen (88) mit ihren Endken ten gegen die als nächste benachbarte Tragplatte (82) stoßen.
5. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (38) des Rohrbündels (40) mit ihren unteren Enden an Rohrsitzen in einer quer zur Achse des stehenden Druckbehälters (10) angeordneten Rohrplatte (34) befestigt sind·
6· Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen der Wandung (12) des Druckbehälters (10) und dem Rohrbündel (40) konzentrisch angeordnete, eine innenliegende Dampferzeugungskammer (30) und einen ringförmigen Abwärtsströmungskanal (32) für das zu erhitzende Strömungsmittel bildende Leitwand (24,26).
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Verbindung der Tragplatten (82) mit der das Rohrbündel (40) einschließenden Leitwand (24,26).
8. Wärmetauscher nach einem ofler mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängevorrichtung (94) für die Tragplatten (82) aus oberhalb des Rohrbündels (40) angeordneten und sich quer zu der Dampferzeugungskammer (30) oberhalb der Tragkonstruktion (80) parallel zueinander erstreckenden Trägern (96) besteht, die mit ihren gegenüberliegenden Enden mit der Leitwand (26) verbunden sind.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit jedem Träger (96) der Aufhängevorrichtung (94) im wesentlichen parallele, senkrecht verlaufende Aufhängeplatte (98), die mit dem Träger (96) frei dehnbar verbunden ist und an der die oberen Enden der Tragplatten (82) fest angebracht

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10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der Tragplatten (82) In Ihrer Lage In gegenseitigem Abstand an Befestigungsplatten (110,11O¹) gesichert sind, die unterhalb der Tragkonstruktion (80) In bezug auf den Druckbehälter (10) fest angebracht sind und sich quer zu den Schenkelabschnitten (66) der Rohre (38) des Rohrbündels (40) quer durch die Dampferzeugungskammer (30) erstrecken·

11· Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatten (110,110*) in Längsrichtung in gegenseitigem Abstand angeordnete Öffnungen (114) aufweisen, in die an den unteren Enden jeder Tragplatte (82) fest angebrachte Haltestifte (116) mit einem Schaftteil (118) verschiebbar eingreifen.

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