DE2240349B2 - Stuetzkonstruktion fuer waermetauscherrohre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion für Wärmetauscherrohre bestehend aus einer Piatte mit öffnungen zur Aufnahme der Rohre, bei der die öffnungen jeweils mindestens drei radial nach innen ragende Vorsprünge aufweisen, die seitliche Durchtrittsquerschnitte freilassen.

Es ist bereits bekannt, um die Fertigungsunterschiede ausgleichen zu können, eine Stützkonstruktion für Wärmetauscherrohre vorzusehen, die aus einer Rohrplatte mit öffnungen besteht, bei der in jeder öffnung mindestens drei Vorsprünge angeordnet sind und das innerste Ende der Vorsprünge auf einem Bogen endet, der einen Kreis beschreibt (CH-PS 4 68 608). Es ist auch bekannt, die Rohre durch kreisförmige öffnungen zu führen, die seitliche Ausbuchtungen aufweisen (DT-PS 5 81 665).

Mit diesen bekannten Ausführungen ist es nicht möglich, die Rohrplatten so anzuordnen, daß die Rohre mit Spiel eingesetzt werden können und Spaltkorrosionen verhindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kräftige Stützkonstruktion für Wärmetauscherrohre zu schaffen, die eine Spaltkorrosion verhindert und es ermöglicht, den Zusammenbau des Wärmetauschers zu vereinfachen und verbilligen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die innersten Enden der Vorsprünge jeweils einer Öffnung bogenförmig ausgebildet sind und die Bögen auf einem gemeinsamen Kreis liegen, dessen Durchmesser geringförmig größer ist als der Außendurchmesser des aufzunehmenden Rohres, daß die vom Mittelpunkt dieses Kreises am weitestentfemten Punkte der Durchschnittsquerschnitte ebenfalls auf einem gemeinsamen Kreis um diesen Mittelpunkt liegen und daß die Begrenzungsabschnitte der Durchtrittsquenxhnitte zumindest um diese am weitestentfemten Punkte kreisbogenförmig ausgebildet sind.

Zur sicheren Vermeidung der Spaltkorrosion hat es sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, die Kreisbögen der Begrenzungsabschnitte und die am weitestentfemten Punkte der Durchtrittsquerschnitte so auszubilden, daß sie einen größeren Durchmesser haben als der Kreis auf dem die Bögen der innersten Enden der Vorsprünge liegen.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es zweckmäßig, daß die Begrenzungsabschnitte um die am weitestentfemten Punkte der Durchtrittsquerschnitte Bögen beschreiben, die dem gemeinsamen Kreis folgen.

Beim Zusammenbau halten die Vorsprünge die Außenfläche des jeweiligen Rohres, jedoch ohne daC alle Vorsprünge diese Außenfläche erfassen oder berühren. Die zwischen den Vorsprüngen befindfichen seitlichen Durchtrittsquerschnitte werden in den einzelnen öffnungen der Stützplatten dadurch gebildet, daß das zugehörige Rohr eingesetzt wird. Dadurch werden Strömungskanäle durch die Platten hindurch gebildet.

Die Vorsprünge enden, wie gesagt wurde, in Bögen, die auf einem gemeinsamen Kreis liegen, der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der zugehörigen Rohre. Es ist festgestellt worden, daß ein Spiel von 0,125 bis 0,375 mm zwischen der Außenfläche des Rohres und dem inneren Ende einer benachbarten Stelle eine befriedigende Zusammenbautoleranz ergibt und Spaltkorrosionen ausschließt.

Nachdem der Wärmetauscher zusammengebaut ist, wird ein Rohr im allgemeinen an zwei der nach innen ragenden Vorsprünge in einer Linienberührung anliegen, die im wesentlichen keine Spalte läßt. Der Spalt, der zwischen dem dritten nach innen ragenden Vorsprung und" dem benachbarten Abschnitt der Außenfläche des zugehörigen Rohres gebildet wird, ist zu breit, um Spaltkorrosionswirkungen zu ermöglichen. Somit wird erfindungsgemäß eine Stützplatte geschaffen, die die konstruktive Festigkeit und den Strömungsquerschnitt in einer solchen Weise maximiert, daß ein angemessenes Spiel für den Wärmetauscherzusammenbau gegeben ist, ohne daß Spaltkorrosionsstellen entstehen.

Durch eine Änderung der Tiefen der einzelnen Ausbuchtungen in aufeinanderfolgenden Rohrplatten kann man die Strömung durch die Stützkonstruktion hindurch beeinflussen, einstellen oder abstufen, um den spezifischen thermischen und hydrodynamischen Anforderungen innerhalb des Wärmetauschers Rechnung zu tragen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Stützplatten- und Rohrkonstruktion,

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Stützplatte, wobei die Wärmetauscherrohre entfernt sind und

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer Stützplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Wie es die Fig. 1 zeigt, weist die Stützplatte 1, öffnungen 2, 3, 4 und 5 auf. Jede dieser öffnungen nimmt ein entsprechendes Wärmetauscherrohr 6, 7, 8 und 9 auf. Jede der öffnungen 2 bis 5 hat mindestens drei nach innen ragende Vorsprünge, wobei nur die Vorsprünge der öffnung 2 bezeichnet sind, die die

Vorsprünge 10,11 und 12 aufweisen. Die innersten Teile der Vorsprünge 10, 11 und 12 enden in Bogenformen, die einzelne Kreisbögen beschreiben. Der durch diese drei Bögen beschriebene Kreis weist einen Durchmesser auf, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des innerhalb der Öffnung 2 angeordneten Rohres 6. Bei eingeführtem Rohr entstehen zwischen den Vorsprüngen 10,11 und 12 die seitlichen Durchtritlsquerschnitte 13,14 und 15.

In der Praxis werden Fertigungstoieranzen bei der Lage der öffnungen sowie Abweichungen der Längsachsen der einzelnen Rohre von der Geradlinigkeit in fast jedem Fall dazu führen, daß die Rohre an einem oder an mehreren der innersten Enden der Vorsprünge anliegen, wie es in Verbindung mit dem Rohr 6 in der öffnung 2 gezeigt ist Somit liegt das Rohr 6 an den bogenförmigen Enden der Vorsprünge 11 und 12 an. Dabei bleibt der Durchtrittsquerschnitt 1*5 übrig. Dieser Ausrichtungsfehler hinterläßt eine Lücke zwischen der Außenfläche des Rohres 6 und dem bogenförmigen Ende des Vorsprunges 10. Diese Lücke ist ausreichend breit, so daß im Zusammenwirken mit den benachbarten Ausbuchtungen eine Spaltkorrosion nicht auftritt.

In F i g. 2 sind als Beispiel unterschiedliche Öffnungen 16, 17 und 18 in einem Teil einer anderen Stülzplatte 19 dargestellt. Diese öffnungen sind jeweils durch unterschiedliche Strömungsquerschnitte gekennzeichnet, damit die Verteilung des Sekundärkühlmittels über die Ebene der Platte 19 selektiv abgeglicher, oder eingestellt werden kann, z. B. um den besonderen strömungstechnischen und thermodynamischen Anforderungen eines Wärmetauschers zu entsprechen. Um beispielsweise ein in Fig. 2 nicht gezeigtes Rohr unterzubringen, wird ein maximaler Strömungsquerschnitt durch die öffnung 16 angeboten. Die innersten bogenförmigen Enden der Vorsprünge 20, 21 und 22 beschreiben einen Kreis. Der Bogen des Kreises, der durch jedes der Enden der Vorsprünge 20, 21 und 22 gebildet wird, weist 22° auf. Diese bogenförmige enge Fläche bewirkt einen fast spaltfreien Zustand bei Berührung mit dem Außendurchmesser eines Rohres. Diese Ausbildung ergibt einen optimalen Ausgleich zwischen dem Sekundärkühlmittel-Druckverlust bei der Durchströmung der Stützplatte und der konstruktiven Festigkeit der einzelnen Platten. Dementsprechend haben die einzelnen Öffnungen 17 und 18, die sich an die öffnung 16 anschließen und die kleinere Strömungsquerschnitte aufweisen, gleiche nach innen gerichtete Vorsprünge, um auch hier Spaltkorrosionen zu verhindern.

Eine weitere Änderung der verfügbaren Strömungsquerschnitte durch die Platte 19 wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß man bei der Bildung der Öffnungen die Tiefe der Durchtrittsquerschnitte 13, 14 und 15 entsprechend den konstruktiven Anforderungen wählt Diese Durchtrittsquerschnitte werden beispielsweise durch Bögen eines Kreises begrenzt, der die maximale Tiefe der Durchtrittsquerschnitte ergibt. Dieser Durchtrittsquerschnitts-Kreis ist außerdem konzentrisch mit dem Kreis, der durch die innersten Enden der Vorsprünge 20, 21 und 22 gebildet wird. Schräg liegende lineare Übergänge 23 und 24 verbinden die Enden der bogenförmigen Teile der nach innen vorstehenden Vorsprünge 20 und 21 mit den Enden der Bogenfläche, die die tiefste Stelle des Durchtriusquerschnittes 14 bestimmt. Die öffnung 17 bildet dagegen einen Strömungsquerschnitt, der nur zwei Drittel desjenigen der Öffnung 16 aufweist, wenn ein Wärmetauscherrohr innerhalb der Vorsprünge angeordnet ist Wie bereits zuvor erwähnt, wird dieser verringerte Strömungsquerschnitt dadurch bestimmt, daß man den Radius des Kreises vermindert, der durch die Bögen beschrieben wird, welche die maximalen Tiefen der Durchtrittsquerschnitte kennzeichnen.

In gleicher Weise beträgt bei einem eingesetzten Rohr (in Fig. 2 nicht dargestellt) der Strömungsquerschniit der öffnung 18 in Fig. 2 nur ein Drittel des Strömungsquerschnittes der öffnung 16.

Fig.3 zeigt eine öffnung 25, in einem Teil einer Platte 26. Diese öffnung 25 ist in der Herstellung aufwendiger als die in Fig. 2 dargestellten Öffnungen, da die Ausbuchtungen gebohrt werden können und nicht durch einen Räumvorgang hergestellt werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stützkonstruktion für Wärmetauscherrohre, bestehend aus einer Platte mit öffnungen zur Aufnahme der Rohre, bei der die öffnungen jeweils mindestens drei radial nach innen ragende Vorsprünge aufweisen, die seitlich Durchtrittsquerschnittc freilassen, dadurch gekennzeichnet, daß die innersten Enden der Vorsprünge (10, U, 12) jeweils einer öffnung (2) bogenförmig ausgebildet sind und die Bögen auf einem gemeinsamen Kreis liegen, dessen Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des aufzunehmenden Rohres (6,7,8,9), daß die vom Mittelpunkt dieses Kreises am weitestentfemten Punkte der Durchtrittsquerschnitte ebenfalls auf einem gemeinsamen Kreis um diesen Mittelpunkt liegen und daß die Begrenzungsabschnitte der Durchtrittsquerschnitte zumindest um diese am weitestentfemten Punkte kreisbogenförmig ausgebildet sind.

2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbögen der Begrenzungsabschnitte und die am weitestentfemten Punkte der Durchtrittsquerschnitte einen größeren Durchmesser haben als der Kreis auf dem die Bögen der innersten Enden der Vorsprünge liegen.

3. Stützkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsabschnitte um die am weitestentfemten Punkte der Durchtrittsquerschnitte Bögen beschreiben, die dem gemeinsamen Kreis folgen.