DE2061682A1

DE2061682A1 - Heat exchange pipework assembly with at - least three pipes

Info

Publication number: DE2061682A1
Application number: DE19702061682
Authority: DE
Inventors: Jack Kingswood Basildon Essex; Bearpark Leonard John Brentwood Essex; Bentley (Großbritannien). P
Original assignee: Murex Ltd
Current assignee: SKW Metals UK Ltd
Priority date: 1969-12-17
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1971-07-15

Abstract

The pipes either with enlarged integral end sections or separately fitted end rings, have a space between them along their length but the end fits closely together. Typically, the end sections of the rings are partly or wholly hexagonal in cross section and the ends be in a common plate to form a single surface at each end normal to the tube axis. Close fitting external clamps, hold the ends of the tubes tightly together at each end to form a seal.

Description

-RohrbUndelanordnung mit mindestens drei Rohren Die Erfindung betrifft eine Rohrbtlndelanordnung mit mindestens drei Rohren, deren nebeneinander angeordnete und miteinander verbundene Rohrenden jeweils in einer gemeinsamen Ebene enden. -Pipe bundle arrangement with at least three pipes The invention relates a tube bundle arrangement with at least three tubes, the tubes arranged next to one another and pipe ends connected to one another each end in a common plane.

Derartige Rohrbündelanordnungen finden z.B. bei Wärmeaustauschern Anwendung, bei welchen jeweils mehrere Rohre parallel zueinander zwischen zwei Rohrböden verlaufen und die Rohrenden jeweils in Öffnungen dieser Rohrböden angeordnet sind. Such tube bundle arrangements are found, for example, in heat exchangers Application in which several tubes are parallel to each other between two tube sheets run and the pipe ends are each arranged in openings of these tube sheets.

Bei dieser an sich bekannten Wärmeaustauscherkonstruktion sind die in den Rohrböden gebildeten Örfnungen normalerweise gebohrt. Es hat sich gezeigt, daß durch die praktischen Schwierigkeiten beim Bohren der Öffnungen zwischen den einzelnen Rohren des betreffenden Wärmeaustauschers jeweils ein Mindestabstand eingehalten werden muß. In this known heat exchanger construction, the Holes formed in the tube sheets are usually drilled. It has shown, that by the practical difficulties in drilling the openings between the a minimum distance is maintained between individual tubes of the heat exchanger in question must become.

Zwecks Wärmeaustausch zwischen bestimmten korrosiven Strömungsmitteln ist es erforderlich, daß der Wärmeaustauscher aus einem in geeigneter Weise widerstandsfähigen Metall besteht, z.B. aus Tantal. Jedoch ist hierbei von Nachteil, daß aus Tantal bestehende Rohrböden oder Rohrplatten eine große Dichte aufweisen und äußerst teuer sind. Zwecks Kosten- und Gewichtsverringerung solcher Wärmeaustauscher wurde auch bereits versucht, die Rohrplatten bzw. Rohrböden aus einem billigeren, leichteren Metall, z.B. Stahl, herzustellen, welches entweder auf einer oder auf beiden Seiten mit einer dünnen Tantalverkleidung beschichtet ist, welch letztere mit zu den Clffnungen in der betreffenden Rohrplatte bzw. in dem betreffenden Rohrboden korrespondierenden Öffnungen versehen ist. Vorzugsweise weisen die einzelnen Öffnungen jeweils sie umgebende kleine ringförmige Flanschen auf, durch welche das Verbinden der Rohrenden mit den Rohrplatten bz». Rohrböden durch Schweißen oder anderweitige Mittel erleichtert wird sowie die Öffnungsrnder geschützt werden. Die Herstellung von mit solchen Flanschen versehenen Verkleidungen aus Tantal ist teuer und, wie bereits erwahnt, bringt diese Konstruktion eine Beschränkung hinsichtlich des möglichen Mindestabstandes zwischen den einzelnen Rohren mit sich. For the purpose of heat exchange between certain corrosive fluids it is necessary that the heat exchanger be made of a suitably resistant Made of metal, e.g. made of tantalum. However, the disadvantage here is that it is made of tantalum existing tube sheets or tube sheets have a high density and are extremely expensive are. In order to reduce the cost and weight of such heat exchangers has also been already tried to get the tube plates or tube sheets from a cheaper, lighter Metal, e.g. steel, to be produced either on one or on both sides is coated with a thin tantalum cladding, the latter with to the openings Corresponding in the relevant tube plate or in the relevant tube sheet Openings is provided. The individual openings preferably each have them surrounding small annular flanges, through which the connection of the pipe ends with the tube plates bz ». Tube sheets facilitated by welding or other means will be protected as well as the opening edges. The manufacture of such flanges cladding made of tantalum is expensive and, as already mentioned, brings this up Construction imposes a restriction on the minimum possible distance between the individual pipes with it.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einer Rohrbündelanordnung mit mindestens drei Rohren eine konstruktiv einfachere, zweckmäßigere und billigere Anordnung zu erzielen. The invention is intended to achieve the object in the case of a tube bundle arrangement with at least three pipes a structurally simpler, more practical and cheaper one To achieve arrangement.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die genannten Enden der im übrigen mit gegenseitigen Abständen zueinander liegenden Rohre Jeweils ohne Zwischenraum aneinander anliegen. This object is achieved according to the invention in that said Ends of the rest with mutual Distances from one another Pipes are in contact with one another without any space between them.

Der im Rahmen dieser Unterlagen jeweils verwendete Ausdruck "Rohr" oder "rohrförmig" betrifft jeweils entsprechende Elemente beliebigen Querschnitts. The expression "pipe" used in these documents or "tubular" refers in each case to corresponding elements of any cross-section.

Wärmeaustauscher mit einer RohrbUndelanordnung nach der Erfindung benötigen keine mit Öffnungen und Flanschen versehene Verkleidung der genannten Art. Heat exchanger with a tube bundle arrangement according to the invention do not require apertured and flanged cladding of the aforesaid Art.

Die Endteile der einzelnen Rohre haben zwecks Bildung der erforderlichen Rohrabstände normalerweise einen größeren Querschnitt als der übrige Rohrteil und diese im Querschnitt größeren Endteile können entweder durch entsprechende Erweiterungen der Rohrenden oder durch Befestigung eines geeignet geformten Endringes an jedem Ende eines jeden Rohres gebildet sein. Die Endteile können jede geeignete Form und Abmessung haben, vorausgesetzt, daß sie zusammen eine bestimmte Anordnung bilden, z.B. können alle Endteile einen gleichen sechseckigen Querschnitt haben. The end parts of each tube have to form the required Pipe spacings usually have a larger cross-section than the rest of the pipe and these end parts with a larger cross-section can either be extended by appropriate extensions the pipe ends or by attaching a suitably shaped end ring to each Be formed at the end of each tube. The end portions can be of any suitable shape and form Have dimensions, provided that they together form a certain arrangement, e.g. all end parts can have the same hexagonal cross-section.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung, Fig. 2 eine abgebrochene schematische Seitenansicht eines Endteiles eines in Fig. 1 dargestellten Rohres, Fig. 5 eine schematische Endansicht eines Wärmeaustauschers mit sieben Rohren, und Fig. 4 eine schematische Stirnansicht eines Endteiles einer weiteren Ausführungsform eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung. Several embodiments of the invention are in of the drawing and are described below. They show: FIG. 1 a schematic side view of a heat exchanger according to the invention, Fig. FIG. 2 is a broken away schematic side view of an end portion of one shown in FIG Tube, Fig. 5 is a schematic end view of a heat exchanger with seven tubes, and FIG. 4 is a schematic end view of an end part of a further embodiment a heat exchanger according to the invention.

Der in Fig. 1 dargestellte Wärmeaustauscher nach der Erfindung beinhaltet mehrere parallel mit Abstand voneinander angeordnete Rohre 1, bei welchen an jedes Rohrende jeweils ein einen Rohrendteil bildender Endring 2 angeschweißt ist. Aus Fig. 1 ist die allgemeine Anordnung der den Wärmeaustauscher bildenden Rohre ersichtlich. Fig. 2 zeigt einen einstuckigen Endring mit einem an ein Rohr 1 angeschweißten ringformigen Hülsenteil 5 und mit einem sich von diesem nach außen zu einem sechseckigen Ringteil 5 erweiternden Mittelteil 4. An dem Ringteil 5 ist durch Ziehen oder Pressen ein nach außen ragender ringförmiger Flanschteil 6 gebildet, dessen Umfang oben rechts in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. The heat exchanger shown in Fig. 1 according to the invention includes several parallel spaced apart tubes 1, in which at each Pipe end in each case an end ring 2 forming a pipe end part is welded on. From Fig. 1 is the general arrangement of the tubes forming the heat exchanger can be seen. Fig. 2 shows a one-piece end ring with an annular one welded to a pipe 1 Sleeve part 5 and with one of this outwardly to a hexagonal ring part 5 widening middle part 4. On the ring part 5 is a by pulling or pressing formed outwardly protruding annular flange part 6, the circumference of which is at the top right in Fig. 3 is shown in dashed lines.

Bei der Konstruktion eines Wärmeaustauschers wird die erforderliche Anzahl von Endringen jeweils so ausgewählt, daß sich insgesamt eine Anordnung mit im wesentlichen kreisförmigem Umfang ergibt. Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer solchen Anordnung mit einem inneren Endring und sechs äußeren Endringen. Vom inneren Endring ist der Flanschteil 6 vollständig weggeschnitten und von den äußeren Endringen sind die Flanschteile 6 Jeweils so zugeschnitten, daß sie zusammen eine Platte mit kreisförmigem Außenumfang bilden. Hierbei ist an jedes Ende der einzelnen Rohre 1 jeweils ein Endring 2 angeschweißt, so daß die Rohre hierdurch miteinander verbunden sind und wobei die Ringteile 5 und die Flanschteile 6 in der in Fig. 5 dargestellten Weise zusammenpassen und die einander berUhrenden Ränder der aneinander anliegenden Ringteile 5 und Flansche 6 miteinander verschweißt sind. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Endringe 2 dicht aneinander anliegen und eine zweidimensionale Anordnung bilden, ohne daß zwischen den einander berUhrenden Ringteilen 5 und Flanschen 6 Zwischenspalte verbleiben. Die Konstruktion des Wärmeaustauschers wird dadurch vervolständigt, daß die geschweißte RohrbUndelanordnung in ein rohrförmiges Gehäuse eingebracht wird, so daß die beiden durch die Endringe 2 gegebenen Gruppen mit dem Gehäuse einen Gleitsitz sowie die beiden Gehäuse enden bilden. Die beiden Gruppen der Endringe bilden je eine im wesentlichen kreisringförmige Platte 7, welche jeweils entweder an das Gehäuse selbst oder an Ringe angeschweißt werden kann, welch letztere ihrerseits mit dem Gehäuse verbunden sind. Es ist ersichtlich, daß die beiden Gruppen der Endringe effektiv die beiden Enden des Gehäuses bilden. An das Gehäuse ist ein geeigneter Strömungsmittelauslaß und ein geeigneter Strömungsmitteleinlaß angeschweißt, so daß der Wärmeaustauscher mit einer entsprechenden Wärmeaustauscheranlage verbunden werden kann. When designing a heat exchanger, the required Number of end rings each selected so that a total of an arrangement with results in a substantially circular circumference. Fig. 3 shows an example of such Arrangement with one inner end ring and six outer end rings. From the inner end ring the flange part 6 is completely cut away and from the outer end rings the flange parts 6 each cut so that they together form a plate with a circular Form the outer circumference. Here, one is at each end of the individual tubes 1 End ring 2 welded on, so that the pipes are thereby connected to one another and wherein the ring parts 5 and the flange parts 6 are shown in FIG Way fit together and the touching edges of the adjoining Ring parts 5 and flanges 6 are welded together. From Fig. 5 it can be seen that the end rings 2 lie tightly against one another and have a two-dimensional arrangement form without between the contacting ring parts 5 and flanges 6 Gaps in between remain. The construction of the heat exchanger is completed by that the welded tube bundle assembly is placed in a tubular housing is, so that the two groups given by the end rings 2 with the housing one Form sliding fit and the two housing ends. The two groups of end rings each form a substantially circular plate 7, each of which either can be welded to the housing itself or to rings, the latter in turn are connected to the housing. It can be seen that the two groups of end rings effectively form the two ends of the housing. A suitable one is attached to the housing Fluid outlet and a suitable fluid inlet welded so that the heat exchanger is connected to a corresponding heat exchanger system can be.

Anstatt an die einzelnen Rohrenden jeweils einzelne Endringe anzuschweißen, können die beiden Enden eines Rohres jeweils auch in entsprechender Weise derart erweitert sein, daß diese erweiterten Rohrenden selbst anstelle der Endringe 2 verwendet werden können. Instead of welding individual end rings to the individual pipe ends, the two ends of a pipe can also be used in a corresponding manner be extended that these extended pipe ends used themselves instead of the end rings 2 can be.

Ein auf diese Weise erweitertes Rohrteil weist jedoch keinen nach außen ragenden Flanschteil entsprechend dem Flanschteil 6 der Endringe 2 auf. Die erweiterten Rohrenden werden so ausgewählt, und miteinander verschweißt, daß sie eine Gruppe mit im wesentlichen kreisringförmigem Umfang bilden. Die Abstände zwischen den Umfängen der durch die Rohrenden gebildeten Gruppen einerseits und den beiden Enden des rohrförmigen Gehäuses andererseits werden dann durch zwei geeignet geformte Endstücke ausgefüllt. Wenn z.B. eine solche Gruppe aus sieben Rohrenden von jeweils identischem sechseckigem Querschnitt gebildet ist, kann das genannte Endstück 8 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 einen der Anordnung der Rohrenden entsprechenden Innenumfang 9 und einen Außenumfang 10 aufweisen, welch letzterer mit dem Gehäuseende entsprectiend zusammenpaßt. Die Endstücke 8 sind jeweils einerseits an die betreffenden Rohrenden und andererseits an das betreifende Ende des rohrförmigen Gehäuses angeschweißt. However, a pipe part expanded in this way does not show any evidence outwardly protruding flange part corresponding to the flange part 6 of the end rings 2. the Extended pipe ends are selected and welded together so that they form a group with a substantially circular circumference. The distances between the circumference of the groups formed by the pipe ends on the one hand and the two Ends of the tubular housing, on the other hand, are then suitably shaped by two End pieces filled in. For example, if such a group consists of seven pipe ends of each is formed with an identical hexagonal cross-section, said end piece 8 in accordance with the illustration in FIG. 4, one corresponding to the arrangement of the pipe ends Have inner circumference 9 and an outer circumference 10, the latter with the housing end fits together accordingly. The end pieces 8 are each on the one hand to the relevant Pipe ends and on the other hand welded to the respective end of the tubular housing.

Fig. 4 zeigt zwar ein derartig geformtes Endstück daß es mit erweiterten, im Querschnitt sechseckigen Rohrenden zusammenpaßt, jedoch können derartige Endstücke selbstverständlich jedem beliebigen Rohrende-Querschnitt entsprechend ausgebildet sein, um mit diesem Rohrende entsprechend zusammenzupassen. Fig. 4 shows such a shaped end piece that it has expanded, Hexagonal pipe ends in cross-section fits together, but such end pieces naturally designed to match any pipe end cross-section to match with this pipe end accordingly.

Bei den oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Wärmeaustauschern bestehen die Rohre und die Endringe z.B. aus Tantal, jedoch ist im Rahmen der Erfindung ersichtlicherweise auch Jedes andere geeignete Material verwendbar. In the heat exchangers described above and shown in the drawing the tubes and the end rings consist of tantalum, for example, but is within the scope of the invention evidently any other suitable material can also be used.

Durch die Erfindung sind einerseits keine Rohrplatten bzw. Rohrböden mehr erforderlich und andererseits können die einzelnen Rohre dichter beieinander angeordnet werden, als dies bei Verwendung von Rohrplatten bzw. Rohrböden möglich ist. With the invention, on the one hand, there are no tube plates or tube sheets more required and on the other hand, the individual pipes can be closer together be arranged than this is possible when using tube plates or tube sheets is.

Claims

Patent claims:

Bundle of ears with at least three tubes, one next to the other arranged and interconnected pipe ends each in a common plane ends, characterized in that the ends (2 or at 2) of the rest with mutual Pipes (1) lying at a distance from one another rest against one another without a gap.

2. tube bundle arrangement according to claim 1, characterized in that said common plane to the longitudinal axes of the tubes (1) is perpendicular to the axis.

3. tube bundle arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the pipe ends have the form of end rings (2) attached to the pipes (1).

4. tube bundle arrangement according to claim 5, characterized in that the end rings (2) each have a ring part (5) with a hexagonal cross-section respectively.

Each have a hexagonal cross-section.

5. tube bundle arrangement according to claim 5 or 4, characterized in that that the end rings (2) have end-face flange parts (6), which in said common plane together form a surface.

6. tube bundle arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that each pipe end together with the associated pipe (1) is a one-piece Is part and has a non-circular cross-section.

7. tube bundle arrangement according to claim 6, characterized in that the pipe ends each have a hexagonal cross-section.

8. tube bundle arrangement according to claim 6 or 7, characterized by two end pieces (8), one of which is arranged at each tube bundle end and which each have a circular outer circumference (10) and an outer circumference of the tube bundle corresponding inner circumference (9), the inner circumferences of the end parts respectively are fluid-tightly connected to the tube bundle (Fig. 4).

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