DE2117779A1

DE2117779A1 - Wärmetauscher mit mehreren Rohrspiralen

Info

Publication number: DE2117779A1
Application number: DE19712117779
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-04-13
Publication date: 1971-10-28
Also published as: CA935426A; JPS5116668B1; FR2086107A1; GB1285859A; US3746084A; CH525452A; FR2086107B1; AT309482B

Description

17.877

John David Berti1 Östbo
Södertälje (Schweden)

Wärmetauscher mit mehreren RohrspiraLen

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit mehreren übereinandergestapelten Rohrspiralen, die an ihren Enden mit Steigrohren verbunden sind, die je einen Eintritt bzw. einen Austritt für das eine der dem Wärmetausch zu unterwerfenden Medien bilden, während das andere dieser Medien in Berührung mit den Außenwandungen der Rohrspiralen einen Raum durchströmt, der außen durch einen die Rohrspiralen umgebenden Mantel begrenzt ist.

In bekannten Wärmetauschern der vorstehend beschriebenen Art bildet jede Rohrspirale eine im wesentlichen kreisförmige Scheibe und aind alle diese Scheiben in Ebenen angeordnet, die senkrecht zu einer durch die Mittelpunkte der Scheiben gehenden Achse liegen. Das eine Steigrohr ist am Umfang des Scheibenstapels angeordnet. Das andere Steigrohr erstreckt sich längs der Achse, d.h., in der Mitte der Scheiben. Die Steigrohre werden normalerweise durch Hartlöten oder Schweißen mit den Rohrspiralen verbunden. Aus den vorstehenden Angaben betreffend zentral angeordnete Steigrohre geht jedoch hervor, daß bei einem zu einem Lecken führenden Bruch einer Rohrspirale diese nur ersetzt werden kann, wenn vorher alle anderen Rohrspiralen auf der einen oder anderen Seite der beschädigten Rohrspirale ausgebaut werden.

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In einem solchen PaIX müssen daher zahlreiche Hartlot- oder Schweißverbindungen aufgeschnitten und nach dem Durchführen der Reparatur neue derartige Yerbindungen wiederhergestellt werden. Ein Brueh einer Rohrspirale kann "beispielsweise durch Korrosion oder mechanische Schwingungen oder durch eine Kombination dieser oder anderer ungünstiger Betriebsbedingungen verursacht werden.

Der Wärmetauscher der hier in Rede stehenden Art hat ferner den Nachteil, daß, selbst wenn es möglich v/äre, wenigstens vorübergehend bis zu einem optimalen Zeitpunkt für die Reparatur die durch den ausfall von gegebenenfalls nur einer kleinen Anzahl von Rohrspiralen bedingte Herabsetzung der Kapazität des Wärmetauschers inkaufzunehmen, diese Maßnahme nicht anwendbar ist, weil die Steigrohre allen Rohrspiralen gemeinsam sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung eines Wärmetauschers, in dem die vorstehend angegebenen Nachteile und Begrenzungen beseitigt sind, nach dem Grundgedanken der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Schaffung eines Wärmetauschers der vorstehend angegebenen J₁Tt gelöst, in dem alle Steigrohre innerhalb des Hanteis des Wärmetauschers, aber radial auswärts von den Rohrspiralen angeordnet sind, ferner sind alle jene Steigrohre, die an allen Rohrspiralen vorbeiführen, in derselben Hälfte des Umfanges der Rohrspiralen angeordnet.

Der wichtigste der durch diese Anordnung bedingten tech— nischen Torteile besteht darin, daß beim Ausfall einer einzelnen Rohrspirale deren Yerbindungen mit beiden Steigrohren auf einfache Weise abgeschnitten werden können, da die beiden Steigrohre infolge ihrer Anordnung außerhalb des Scheibenstapels leicht zugänglich sind. Hoch wichtiger ist jedoch die üatsaehe, daß nach dem Lösen der Rohrspirale diese aus dem Stapel herausgezogen werden kann, ohne daß benachbarte, nicht ausgefallene Rohrspiralen gelöst werden müssen. Dadurch werden nicht nur die Instandsetzungskosten stark herabgesetzt, sondern es wird auch die zur Durchführung der Reparatur erforderliche Zeit stark verkürzt, so daß die durch die Stillegung des Wärmetauschers verursachten Kosten entsprechend niedriger werden.

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Nach einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung sind alle Rohrspiralen des Wärmetauschers oder alle Rohrspiralen eines bestimmten Stapels des Wärmetauschers in zwei oder mehrere Gruppen geteilt, die mit je zwei Steigrohren verbunden sind, und sind alle Steigrohre, die an mehr als einer Gruppe von Rohrspiralen vorbeiführen, in derselben Hälfte des Umfanges des Stapels angeordnet. Infolgedessen braucht man bei einem Fehler, der nicht alle Gruppen betrifft, nicht den ganzen Wärmetauscher außer Betrieb zu nehmen, sondern genügt es in diesem Fall, nur die schadhafte Gruppe auszuschalten, was mit Hilfe von geeigneten Absperrorganen erfolgen kann, die an den entsprechenden Steigrohren angebracht sind. Infolgedessen braucht der Wärmetauscher nicht mehr vollständig stillgelegt werden, sondern ist bei einem Schaden nur die Kapazität des Wärmetauschers herabgesetzt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlicher anhand der Zeichnung beschrieben, die schaubildlich, teilweise im Schnitt, einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit in drei Gruppen geteilten Rohrspiralen zeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmetauscher besitzt einen Unterteil 1, der mittels eines Verbindungsflansches 2 einen im wesentlichen zylindrischen Hantel 3 trägt. In dem ausgewählten Ausführungsbeispiel umschließt der Mantel nur einen einzigen Scheibenstapel und besitzt der Mantel einen unteren Flansch 4- und einen oberen Flansch 5 für die Verbindung des Wärmetauschers mit einer Leitung, die von dem einen Medium durchflossen wird, das in dem Wärmetauscher dem Wärmet$usch unterworfen werden, d.h., Wärme aufnehmen oder Wärme abgeben soll. Dieses Medium durchströmt den Wärmetauscher daher im wesentlichen vertikal und berührt dabei die Außenwände der einzelnen Rohrspiralen 6 des Stapels. Jede dieser Rohrspiralen hat im wesentlichen die Form einer ebenen ixreissoheibe. Mehrere dieser Scheiben sind unter Bildung eines Stapels übereinander angeordnet. Jede Rohrspirale besteht aus einem Rohr, gewöhnlich aus Kupfer oder Stahl, das an seinen beiden Enden durch Hartlöten, Schweißen oder auf eine andere geeignete Weise mit je einem von zwei Steigrohren 7 und 8 verbunden ist.

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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind jedoch nur die in dem oberen Drittel des Stapels angeordneten Rohrspiralen mit den Steigrohren 7 und 8 verbunden. Der Wärmetauseher besitzt noch zwei weitere Paare von Steigrohren, die mit 9» 10 bzw. 11, 12 bezeichnet, den Steigrohren 7 und 8 benachbart und mit den Rohrspiralen verbunden sind, die das mittlere bzw. das untere Drittel des Stapels bilden. Der Stapel ist daher-in drei Rohrspiralen" A, B und C geteilt.

Es sei jetzt angenommen, daß im Betrieb des in der Zeichnung dargestellten wärmetauschers eine seiner Rohrspiralen ausfällt, so daß das Medium aus dieser Rohrspirale austritt und sich mit dem anderen Medium mischt. Die Erfindung gestattet dann folgende Maßnahmen.

Zunächst wird der Wärmetauscher entleert, worauf die Schrauben aus dem Flansch 2 entfernt werden, so daß der Mantel 3 abgehoben werden kann. Jetzt sind alle Rohrspiralen frei zugänglich, nicht nur für eine Kontrolle aller ihrer Verbindungen mit den Steigrohren, sondern auch zum wahlweisen Lösen der beschädigten Rohrspirale oder Rohrspiralen. Die Verbindungen zwischen den Rohrspiralen und den Steigrohren sind die kritischesten Stellen, besonders, wenn der Wärmetauscher Schwingungen ausgesetzt ist. Da alle Steigrohre am Umfang des Stapels angeordnet sind, ist es nicht nur möglich, eine oder mehrere der Rohrspiralen bequemer zu lösen als bei den bekannten Wärmetauschern mit zentral angeord- |l neten Steigrohren, sondern man kann auch eine Rohrspirale nach dem Trennen von ihren Steigrohren horizontal bewegen und aus dem Stapel herausnehmen, ohne daß diese Bewegung durch ein zentral angeordnetes Steigrohr behindert wird. Wie vorstehend angegeben wurde und ohne weiteres verständlich ist, muß man bei den bekannten Wärmetauschern mit zentral angeordneten Steigrohren alle Rohrspiralen auf der einen Seite der beschädigten Rohrspirale herausnehmen, ehe diese herausgenommen werden kann. Um zusätzliche Arbeiten zu vermeiden, muß eine zweite Bedingung erfüllü sein, nämlich, daß alle Steigrohre, die sich über die ganze Höhe des Stapels erstrecken, in derselben Hälfte des. Umfanges des Stapels

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angeordnet aind. Die Zeichnung zeigt deutlich, daß diese Bedingung erfüllt werden kann, wenn der- Stapel in mehrere Teile unterteilt ist; wobei dann eine entsprechend größere Anzahl von Steigrohren erforderlich ist. Man erkennt ferner, daß eine instandgesetzte oder ausgetauschte Rohrspirale bequem angeschlossen werden kann, und daß die für die Instandsetzung erforderliche Gesamtzeit viel kurzer ist als bei den üblichen Wärmetauschern mit Rohrspiralen.

In bestimmten Fällen, beispielsweise wenn der Wärmetauscher einen Teil einer Anlage zur Durchführung eines kontinuierlichen chemischen Verfahrens bildet, kann selbst die dank der Erfindung stark verkürzte Instandsetzungszeit zu schwerwiegenden Nachteilen führen. Diese werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Stapel in mehrere, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in drei Teile unterteilt ist, die mit je zwei Steigrohran versehen sind. Diese Steigrohre sind durch nicht gezeigte Absperrorgane mit außerhalb des Hanteis angeordneten Rohren verbunden, so daß der Wärmetauscher auch dann arbeiten kann, wenn einer oder mehrere der Stapelteile getrennt sind. Es versteht sich, daß für einen derartigen Betrieb der Wärmetauscher eine Überkapazität haben muß, wenn alle Teile des Wärmetauschers in Betrieb stehen. Durch Berechnungen wurde nachgewiesen, daß der höhere Aufwand, der durch diese Überkapazität bedingt ist, durch die zusätzliche Sicherheit, vor allem gegen eine vollständige Stillegung, mehr als wettgemacht wird. In der praktischen Anwendung der Erfindung kann man den Wärmetauscher auch in der üblichen V/eise dimensionieren. Wenn dann ein schadhafter Teil des Wärmetauschers ausgeschaltet wird, gleicht man die Herabsetzung der Kapazität durch eine höhere Belastung bis zu einem optimalen Zeitpunkt für die Durchführung der Instandsetzungoarbeiten aus.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Anordnung beider Enden der Rohrspiralen am Umfang zu wichtigen Vorteilen hinsichtlich der Konstruktion und des Betriebes führt. JJa in den Wärmetauaehern der vorliegenden Art die Längsachse des mantels im allgemeinen vertikal angeordnet ist, wurde hier in der

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Beschreibung von Steigrohren gesprochen und wird in den Patentansprüchen angegeben, daß die Rohrspiralen übereinandergestapelt sind. Die Erfindung wird jedoch durch diese zur Erläuterung dienenden Ausdrücke nicht eingeschränkt. Man kann auch die Anzahl der in einem gemeinsamen Mantel angeordneten Stapel beliebig wählen.

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Claims

Patentansprüehe:

(IJ

Wärmetauscher mit mehreren übereinandergestapelten Rohrspiralen, die an ihren Enden mit Steigrohren verbunden sind, die je einen Eintritt bzw. einen Austritt für das eine der dem Wärmetausch su unterwerfenden Medien bilden, während das andere dieser Medien in Berührung mit den Außenwandungen der Rohrspiralen einen Raum durchströmt, der außen durch einen die Rohrspiralen umgebenden Mantel begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Steigrohre innerhalb des Mantels des Wärmetauschers, aber radial auswärts von den Rohrspiralen angeordnet und alle Steigrohre, die sich über die volle Höhe des Stapels erstrecken, in derselben Hälfte des Umfanges der Rohrspiralen angeordnet sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrspiralen in G-ruppen unterteilt sind, die mit je zwei Steigrohren verbunden sind, und daß alle Steigrohre, die an mehr als einer Gruppe vorbeiführen, in derselben Hälfte des Umfanges des Stapels angeordnet sind.

3· Wärmetauscher nach. Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zum wahlweisen Ein- und Ausschalten der verschiedenen Gruppen.

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