DE3015350C2

DE3015350C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE3015350C2
Application number: DE19803015350
Authority: DE
Inventors: Uwe 4630 Bochum Frank
Original assignee: Kaehmann Peter 4630 Bochum; Schmidt Leopold 4703 Boenen
Current assignee: Schmidt Leopold 4703 Boenen De Kaehmann Peter
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1991-01-03
Also published as: DE3015350A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bei herkömmlichen Wärmetauschern in Rohrbündelausführung sind die Rohre in den Aufnahmeöffnungen der Rohrböden durch Schweißen. Rollen oder Walzen flüssigkeits- und gasdicht befestigt. Derartige Arbeitsverfahren zum Befestigen der Rohre an den Rohrböden sind jedoch nur möglich, wenn die Wärmetauscherrohre und die Rohrböden aus für solche Bearbeitungsgänge geeigneten Materialien bestehen. Falls die Wärmetauscherrohre und/oder die Rohrböden aus Materialien bestehen, die einer solchen Bearbeitung nicht zugänglich sind, wie z.B. Glas. Bleche aus korrosionsbeständigen Legierungen, ist es im Zusammenhang mit relativ dickwandigen Rohrböden bekannt, im Bereich der Aufnahmeöffnungen Stopfbuchsendichtungen vorzusehen. Stopfbuchsen verursachen jedoch einen verhältnismäßig großen konstruktiven Aufwand und behindern eine hinreichend enge Anordnung der einzelnen Wärmetauscherrohre.

Bei Wärmetauschern mit Glasrohren und Rohrböden aus verhältnismäßig dünnem, korrosionsbeständigem Blech ist es weiterhin bekannt, die Rohre mit Silikon in die Aufnahmeöffnungen einzugießen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß defekte Rohre nur schwer ausgetauscht werden können.

Schließlich ist es bei derartigen gattungsgemäßen Wärmetauschern bekannt (DE-AS 12 79 044), in den Aufnahmeöffnungen der Rohrböden Dichtungsmuffen aus Asbestgewebe oder einem ähnlichen Werkstoff vorzusehen, die an beiden Enden mit Ringwülsten versehen sind, die dichtend am Außenumfang der Wärmetauscherrohre und am zwischen ihnen liegenden Rand der jeweiligen Aufnahmeöffnung anliegen. Bei Verwendung derartiger nach dem Stande der Technik bekannter Dichtungsmuffen ist die von den Dichtungsmuffen auf das in ihnen gelagerte Rohr ausgeübte Haltekraft verhältnismäßig gering, so daß die Gefahr besteht, daß das Rohr aus der zugehörigen Aufnahmeöffnung herausrutscht Außerdem läßt die Abdichtung zu wünschen übrig. Um die Haltekraft zu verbessern, ist es aus der DE-AS 12 79 044 bekannt, in die Dichtungsmuffe ein Verstärkungselement aus Metal! oder einem anderen stan en Werkstoff einzubetten, welches so gestaltet ist,

ίο daß sich eine verkeilende Wirkung zwischen der Aufnahmeöffnung und dem Rohr ergibt. Solche Versteifungselemente komplizieren jedoch den Aufbau der Dichtung erheblich und erschweren die Montage und Demontage des Rohres.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß mit möglichst geringem konstruktiven Aufwand ein fester Sitz und eine gute Abdichtung der Wärmetauscherrohre in den Aufnahmeöffnungen der Rohrböden erzielt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Wärmetauscher gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Maßnahmen vor.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen, axial miteinander verbundenen Ringe, insbesondere O-Ringe, bilden am Außenumfang der Dichtung eine Rille mit nach innen konvergierenden Seitenflächen, welche sich von gegenüberliegenden Seiten her an den Rand der Aufnahmeöffnung im Rohrboden anlegen. Am Innenumfang der Dichtung bilden die beiden Ringe, insbesondere O-Ringe. Wülste, die in axialer Richtung mit Abstand zueinander angeordnet sind und sich von außen am Mantel des eingeschobenen Wärmetauscherrohres anlegen. Da der Abstand der beiden Wülste in axialer Richtung größer ist, als die Dicke des in der Rille aufgenommenen Rohrbodenbleches, wird die Rille durch die vom Rohr auf die Wülste ausgeübten Kräfte im Sinne einer Verengung der Rille zusammengedrückt, so daß die Abdichtwirkung am Rand der Aufnahmeöffnung verstärkt wird. Außerdem hat die derart ausgebildete Dichtung in beiden Durchtrittsrichtungen einen selbstdichtenden Effekt, weil die Ringe durch die jeweiligen Druckkräfte in den abzudichtenden Spalt zwischen Rohr und Aufnahmeöffnung gedrückt werden. Durch einfaches Ein- und Ausschieben in axialer Richtung können die Wärmetauscherrohre im Bedarfsfall leicht ausgewechselt werden.

Gemäß Patentanspruch 2 bestehen die Ringe zweckmäßig aus Gummi oder Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan, mit einer Shore-Harte von 70'' bis 80". Ein derartiges Material hat einerseits eine ausreichende EIasti/ität und andererseits die erforderliche Formsteifigkeit.

Im Normalfalle werden die für den Wärmetauscher gemäß der Erfindung verwendeten Dichtungen gesondert angefertigt und in die Aufnahmeöffnungen eingesetzt. Falls sie jedoch aus einem Material bestehen, welches die zum Einsetzen erforderliche Verformbarkeit nicht besitzt, z. B. bei hitzebeständigen Dichtungen aus reinem Graphit, können sie gemäß Patentanspruchs auch in die Aufnahmeöffnungen eingeformt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch zwei Rohrböden mit daran befestigten Wärmetauscherrohren;

F i g. 2 eine Draufsicht und einen Schnitt eines Dichtringes;

F i g. 3 einen Schnitt durch zwei Rohrboden mit einem Wärmetauscherrohr anderer Ausführung.

In der Zeichnung sind die beiden mit Abstand zueinander angeordneten Rohrboden mit den Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnet. In den Rohrböde:· 1 und 2 befinden sich jeweils Aufnahmeoffnungen 3 zur Aufnahme von Wärmelauscherrohren 4 aus Glas. Die Wärmetauscherrohre 4 sind an mindestens einem Ende leicht konisch eingezogen und sind in den Aufnahmeoffnungen 3 der Rohrböden 1 und 2 durch Dichtringe 5 festgelegt.

Wie insbesondere aus Fig.2 erkennbar ist, bestehen die Dichtringe 5 jeweils aus zwei axial miteinander verbundenen Ringen (O-Ringe) 5a und 7 b. welche am Außenumfang eine Rille 5c bilden, die zur Aufnahme des Randes der jeweiligen Aufnahmeöffnung 3 dient. Am inneren Umfang bilden die beiden Ringe (O-Ringe) 5a und 5b zwei Dichtungswülste 5σ und 5e, welche in axialer Richtung mit Abstand zueinander angeordnet sind, welcher größer als die Dicke des jeweiligen Rohrbodens 1 bzw. 2 ist.

Die Abmessungen der Aufnahmeoffnungen 3, der Ringe (O-Ringe) 5a und 5b und der Wärmetauscherrohre 4 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Zylinderringe 5a und 5b beim Einschieben des Wärmetauscherrohres 4 etwas aufweiten und im Bereich der Rille 5c fest an den Rand der Aufnahmeöffnung 3 angepreßt werden. Da die Dichtungswülste 5d und 5e in axialer Richtung einen größeren Abstand haben, als der Rohrboden 1 bzw. 2 dick ist, drücken die von dem Wärmetauscherrohr 4 auf die Dichtungswülste 5c/und 5e ausgeübten Kräfte die konvergierenden Wände der Rille 5c zusammen, so daß sich diese fest an den Rand der Aufnahmeöffnung 3 anlegen.

Der gesamte Dichtungsring 5 besteht aus Polyurethan mit einer Shore-Härte von 70° bis SO⁰. Vergleichbare Gummi- oder Kunststoffsorten kommen ebenfalls infrage. Falls der Dichtungsring 5 aus hitzebeständigem Dichtungsmaterial, z. B. Reingraphil, besteht, welches die zum Einsetzen des Dichtungsringes 5 in die Aufnahmeöffnung 3 erforderliche Elastizität nicht hat, kann der Dichtungsring 5 auch mittels geeigneter Formpressen in die Aufnahmeöffnung eingepreßt sein.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist das Wärmetauscherrohr 4, welches hier senkrecht angeordnet ist, an einem Ende einen nach außen vorstehenden Bördelrand 4a auf, der von oben an dem Dichtungsring 5 anliegt und sich dort abstützt.

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Bezugszeichen ver/eichnis

bo

1	Rohrboden
2	Rohrboden
3 =	Aufnahmeöffnung
4	Wärmetauscherrohr
4a =	Bördelrand
5	Dichtungsring
5a =	Ring(O-Ring)
5b =	Ring(O-Ring)
5c =	Rille
5c/ =	Dichtungswulst
5e =	Dichtungswulst

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen fa5

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit mindestens zwei in Abstand zueinander angeordneten Rohrböden mit Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme und Festlegung von sich zwischen den Rohrböden erstreckenden Wärmetauscherrohren, insbesondere aus Glas, bei welchem in den Aufnahmeöffnungen verformbare Dichtungen mit zwei Ringwülsten angeordnet sind, die am Außenumfang der Wärmetauscherrohre und am Rand der jeweiligen Aufnahmeöffnimg anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen jeweils von zwei unmittelbar axial miteinander verbundenen Ringen (5a, 5 b). insbesondere O-Ringen, gebildet werden, wobei die Abmessungen der Ringe (Sa, 5b), der Aufnahmeöffnungen (3) und der Wärmetauscherrohre (4) so aufeinander abgestimmt sind, daß sich die Ringe (5a.5b)be\m Einschiebender Wärmetauscherrohre (4) aufweiten und fest an den Rand der Aufnahmeöffnung (3) anpressen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (5a, 5b) aus Gummi oder Kunststoff mit einer Shore-Härte von 70° —80° bestehen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (5a, 5b) mittels einer für das Dichtungsmaterial geeigneten Formpresse in die Aufnahmeöffnung (3) eingeformt sind.