DE3508106A1

DE3508106A1 - Waermeuebertrager mit einem rohrbuendel

Info

Publication number: DE3508106A1
Application number: DE19853508106
Authority: DE
Inventors: Erwin 1000 Berlin Maier
Original assignee: Alfa Laval Agrar GmbH
Current assignee: Alfa Laval Agrar GmbH
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1986-09-11

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem Rohrbündel, dessen Rohre auf ihrer Außenseite von einem wärmeabgebenden Medium und auf ihrer der Außenseite gegenüberliegende Innenseite von einem wärmeaufnehmenden Medium bestrichen werden, das mit geringem Überdruck gegenüber Atmosphärendruck durch ein geschlossenes System fließt und von Sammlern jeweils auf die Rohre verteilt und nach Verlassen der Rohre aufgefangen wird, in denen die Rohre befestigt ist.

Bei derartigen Wärmeübertragern sind bisher die Rohre in den Sammlern unlösbar befestigt worden. Zu diesem Zwecke wurden die Rohre mit Wandungen verschweißt oder verlötet, die die Sammler begrenzen. In diese Sammler wurden in vorgegebenen Abständen Löcher eingebohrt. In diese Löcher wurden die Rohre mit ihren Enden hineingesteckt und anschließend verschweißt beziehungsweise verlötet.

Derartige Verbindungen führen dazu, daß ein Austauschbau nur sehr schwer möglich ist, da unter Reparaturbedingungen beispielsweise die Verschweißung der Rohre mit den Wandungen der Sammler sehr schwierig ist. Sehr häufig wird daher unter Reparaturbedingungen eine Lötverbindung hergestellt, die nicht selten undicht ist. Diese undichten Verbindungen führen zu Verlusten des durch die Rohre hindurchgeleiteten wärmeübertragenden Mittels, beispielsweise Wasser. Diese Verluste haben nicht selten die Funktionsunfähigkeit der gesamten Anlage zur Folge.

Darüber hinaus erfordern die nicht lösbaren Verbindungen sehr hohe Anforderungen an hohe Fertigungsgenauiqkeit, die weitgehend von der Handfertigkeit dessen abhängen, der mit der Reparatur betraut ist. Insbesondere besteht die Gefahr, daß nach dem Einschweißen beziehungsweise Einlöten einiger Rohrenden die übrigen Rohrenden mit einer beträchtlichen Spannung in die Sammler eingesetzt werden. Diese Spannungen führen einerseits zu Ermüdungsbrüchen und andererseits zu Schweiß- beziehungsweise Lötnähten, die insbesondere unter dem Einfluß von Wechselbeanspruchungen leicht undicht werden. Insbesondere bei einem weit verzweigten Netz von Wärmeübertragern, die funktionsfähig gehalten werden müssen, besteht das Problem, dai.' die mit derartigen Reparaturen befaßten Handwerker den auftretenden Problemen nicht gewachsen sind. So werden beispielsweise im landwirtschaftlichen Bereich nicht selten Reparaturen durchgeführt, die schon nach kurzer Benutzungsdauer des Wärmeübertragers einer neuerlichen Reparatur bedürfen. Darüber hinaus sind derartige Reparaturen relativ teuer, da sich mit zunehmenden Schwierigkeitsgrad die Reparaturdauer in die Länge erstreckt und teure Monteurstunden verursacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Wärmeübertrager der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß das Rohrbündel, das möglicherweise Leckstellen aufweist, sehr schnell und sicher gegen ein neues Rohrbündel ausgetauscht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre in den Sammlern lösbar befestigt sind.

Durch eine derartige lösbare Befestigung können die Rohre mit ihren Enden schnell aus ihren Befestigungen am Sammler gelöst werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß beim Lösen Beschädigungen am Sammler auftreten. Derartige Beschädigungen könnten die Montage eines neuen Rohrbündels erheblich erschweren. Nach dem Lösen der Verbindungen kann das auszuwechselnde Rohrbündel schnell entfernt werden und durch ein neues ersetzt werden. Dieses neue Rohrbündel kann ohne Schwierigkeiten mit seinen Rohrenden in der Wandung des Sammlers befestigt werden. Dabei wird relativ wenig mit äen. handwerklichen Kenntnissen des mit der Reparatur befaßten Monteurs gerechnet. Die lösbaren Befestigungen im Bereich der Wandung des Sammlers können auch von technischen Laien hergestellt werden. Auf diese Weise wird der Wärmeübertrager sehr wartungsfreundlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Rohre an den Enden über dine Verschraubung mit den Sammlern verbunden. Derartige Verschraubungen besitzen übliche Abmessungen, die mit einem Standardwerkzeug eines Monteurs übereinstimmen. Die Verschraubungen können schnell gelöst und nach Auswechseln des Rohrbündels genau wieder zusammengefügt werden. Dazu sind handwerkliche Kenntnisse des Monteurs weitgehend überflüssig. Die durch die Verschraubung hergestellte Verbindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie schnell und sicher die notwendige Dichtigkeit erzielt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stecken die Rohre mit ihren Ende in einer elastischen Muffe, die sich durch ein in eine Wandung des Sammlers eingebrachtes Loch erstrecken, mit deren Rändern die

Muffe mit ihrer Außenfläche eine dichtende Passung bildet. Diese Verbindung ist besonders einfach und wirkungsvoll. Sie reicht für einen Innendruck des Sammlers vollkommen aus, der in einem geschlossenen System liegt, das nur mit einem sehr geringen Überdruck auskommt. Bei dieser Art der Verbindung wird häufig sogar die Anwendung von Werkzeug weitgehend ausgeschlossen. Die Reparatur kann schnell und ohne Schädigung der bei der Reparatur beteiligten Teile vorgenommen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Eine Draufsicht auf einen Wärmeübertrager in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2: eine Draufs-icht auf einen Sammler,

Fig. 3: einen Querschnitt durch einen Teil eines Sammlers und

Fig. 4: einen Querschnitt durch einen anderen Teil eines Sammlers.

Eine Wärmeübertrager besteht im wesentlichen aus einem Rohrbündel 1, zwei Sammlern 2, 3 sowie einem Flüssigkeitszulauf 4 und einem Flüssigkeitsablauf 5. Das Rohrbündel 1 wird von spiralförmig gewickelten Einzelrohren gebildet, die mit ihren Enden 7, 8 jeweils in einen der Sammler 2, 3 hineinragen. Der dem Flüssigkeitszulauf

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benachbarte Sammler 3 erstreckt sich dabei außerhalb der von den Einzelrohren 6 gebildeten Spirale, während der dem Flüssigkeitsablauf 5 benachbarte Sammler 2 sich durch einen vom Rohrbündel 1 umschlossenen Innenraum 9 erstreckt.

Das Rohrbündel 1 ist mit Halterungen 1o, 11, 12 in einem Rahmen 13 befestigt, so daß es sich nicht bewegen kann, während die Flüssigkeit durch das Rohrbündel 1 hindurchströmt. Die Halterungen 1o, 11, 12 sind in gleichmäßigen Abständen über den Umfang des Rohrbündels 1 verteilt.

In diesem Rahmen 13 sind auch der Flüssigkeitszulauf und der Flüssigkeitsablauf 5 befestigt. Außer dieser Verbindung zum Rahmen 13 besitzen die Sammler 2, 3 keine Verbindung zum Rahmen 13. Sie werden im wesentlichen durch ihre Verbindungen mit den Enden 7, 8 der Einzelrohre 6 geführt.

Diese Einzelrohre 6 münden in eine etwa rechteckige Deckelplatte 14 des Sammlers 2, 3 ein. Dieser Deckelplatte 14 gegenüber liegt eine Bodenplatte 15, die etwa planparallel mit der Deckelplatte 14 verläuft und über Seitenwandungen 16, 17 und Längswandungen 18, 19 mit dieser verbunden ist. Auf diese Weise bilden die Sammler 2, 3 quaderförmige Gefäße, in deren Innenraum 2o sich die Flüssigkeit sammelt entweder bevor sie auf die Einzelrohre 6 des Rohrbündels 1 verteilt wird oder nachdem sie die Einzelrohre 6 verläßt. Außerdem münden in den Innenraum 2o einerseits der Flüssigkeitszulauf 4 und andererseits der Flüssigkeitsablauf.

Die Verbindung zwischen den Einzelrohren 6 und der Deckelplatte 14 sind lösbar. Sie können aus je einer Verschraubung 21 bestehen, die die Verbindung zwischen dem Rohr 6 und der Deckelplatte 14 herstellt. Diese Verschraubung besteht im wesentlichen aus einem Nippel 22, der mit seinem Ende 23 in den Innenraum 2o des Sammlers 2, 3 hineinragt. Auf diesem Ende 2 3 ist ein äußeres Gewinde 2 4 angebracht, das mit einem inneren Gewinde 2 5 kämmt. Dieses innere Gewinde 25 erstreckt sich durch einen Rand 26 eines Loches 27, das in die Deckelplatte 14 des Sammlers 2,3 einaebohrt ist. Koaxial zu diesem Loch 27 erstreckt sich durch den mit dem inneren Gewinde 25 verschraubten Nippel 22 eine Bohrung 28, durch die der Innenraum 2o mit einem vom Rohr 6 umgebenen Innenraum 2 9 in Verbindung steht.

Diese Bohrung 2 8 weitet sich in Richtung auf ein dem Ende 2 3 gegenüberliegendes Ende 3o des Nippels 22 in Form eines Konus 31 auf. In diesen Konus 31 ragt das Rohr 6 mit seinem Ende 7, 8 hinein. Auf diesem Ende 7, 8 ist ein Außenkonus 32 befestigt, dessen Anstieg demjenigen des auf _{dem N}i_ppel 2 2 angebrachten Innenkonus 31 entspricht. Die Befestigung des Außenkonus auf dem Ende 7, 8 erfolgt mit Hilfe einer kleinen Schneidkante 33, die an einem dem Ende 7, 8 des Rohres 6 zugewandten Ende des Außenkonus 32 befestigt ist und sich beim Einschieben des Außenkonus 32 in den Innenkonus 31 in eine ihm zugewandte Oberfläche 34 des Rohres 6 einschneidet.

Darüber hinaus wird auf der Oberfläche 34 des Rohres eine Überwurfmutter 35 geführt, durch deren Bohrung das Rohr 6 hindurchgeführt ist. Diese überwurfmutter 35 beaufschlagt mit ihrer dem Außenkonus 32 zugewandten Unterfläche 37 ein ihr zugewandtes breites Ende des Außenkonus 32. Die Überwurfmutter 35 wird mit einem Innengewinde 39 auf einem ihr zugewandten Außengewinde 4o des Nippels 22 geführt. Dieses Außengewinde ist in eine den Innenkonus 31 aufnehmende Zylinderfläche 41 des Nippels 22 eingebracht. An deren dem Sammler 2, 3 zugewandten Ende ist die Zylindetf.lache mit einem Sechskant 4/ versehen, _an ^_em ^_er Nippel mit einem einschlägigen Schraubenschlüssel erfaßt werden kann. In Richtung auf den Sammler 2, 3 wird der Sechskant 42 von einer Druckfläche 43 begrenzt, zwischen der und der Deckelplatte 14 des Sammlers 2, 3 eine elastische Dichtung 44, beispielsweise ein Gummiring liegt. Durch diese elastische Dichtung 4 4 erstreckt sich der Nippel 22 mit seinem das äußere Gewinde 24 tragenden Ende 23, das in den Innenraum 2o hineinragt.

Zunächst wird die elastische Dichtung 44 über das Ende 2 3 geschoben und dieses mit dem inneren Gewinde 25 des Loches 27 fest verschraubt. Sodann wird die Überwurfmutter 35 mit ihrer Bohrung 36 über das Ende 7, 8 des Rohres 6 geschoben. Sodann wird der Außenkonus 32 auf das Ende 7, 8 des Rohres 6 so aufgebracht, daß ein breiteres Ende 38 vom Ende 7, 8 wegweist. Auf diesem breiteren Ende 38 liegt die Überwurfmutter 35 mit ihrer oberen Begrenzung auf. Nunmehr wird das Ende 7, 8 in den Innenkonus 31 des Nippels 22 hineingesteckt und die Überwurfmutter 35 mit ihrem Innengewinde auf dem Außengewinde 4o des

Nippels 22 verschraubt. Dabei schneidet sich der Außenkonus 32 mit seiner Schneidkante 33 in die Oberfläche 34 des Rohres 6 ein, so daß bei weiterem Verschrauben der Überwurfmutter 35 der Außenkonus 32 immer weiter in den Innenkonus 31 absinkt, so daß die beiden Konen 31, 32 mit ihren einander benachbarten Flächen fest aufeinander drücken und damit eine flüssigkeitsdichte Verbindung herstellen.

Es ist jedoch auch möglich, das Rohr 6 mit jeder anderen flüssigkeitsdichten Verschraubung am Sammler 2, 3 zu befestigen.

Darüber hinaus kann jedoch das Rohr 6 auch mit einer Steckverbindung 45 am Sammler 2, 3 befestigt werden. Diese Steckverbindung besteht im wesentlichen aus einer elastischen Muffe 46, die im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und mit einem Ende 47 in den Innenraum 2o des Sammlers 2, 3 hineinragt. Durch die elastische Muffe 46 erstreckt sich entlang ihrer Mittelachse ein Loch 48, dessen Querschnitt demjenigen des Rohres 6 entspricht. Die Passung des Loches 4 8 auf der Oberfläche 3 4 des Rohres 6 ist so bemessen, daß sie flüssigkeitsdicht ist. Das Ende 47 der elastischen Muffe 46 ragt lediglich mit einem Bund 49 von höchstens 2 mm Länge in den Innenraum 2o hinein. Demgegenüber besitzt die elastische Muffe 46 außerhalb der Deckelplatte 14 eine Einstecklänge 5o von höchstens 2o mm.

Die elastische Muffe, die aus Kunststoff oder Gummi bestehen kann, kann auf ihrer der Oberfläche 34 zugewandten Innenfläche 51 mit Dichtlippen 52 versehen sein, die sich fest auf die Oberfläche 34 auflegen und dort für eine Art Labyrinthdichtung sorgen. Darüber hinaus ist es möglich, die Muffe 46 auf ihrer der Deckelplatte 14 zugewandten Außenseite 53 mit einer

Rille 54 zu versehen, in die der Rand 26 des Loches 27 hineinragt. Diese Rille erstreckt sich ringförmig durch die Außenseite 53 der Muffe 46. Sie ist hinsichtlich ihrer Breite so bemessen, daß die Deckelplatte 14 sowohl mit ihrer Oberseite 55 als auch mit ihrer Unterseite 56 von jeweils benachbarten Rändern 57, 58 dichtend beaufschlagt werden. Darüber hinaus liegt die Rille 54 mit ihrer Grundfläche 59, die die beiden Ränder 57, 53 miteinander verbindet, am Rand 26 des Loches 27 an.

Je nach der gewünschten Verteilung der Flüssigkeit im Innenraum des Sammlers 2o können die Rohre 6 an ihren Enden 7, 8 eine Abschrägung 6o aufweisen. Diese Abschrägung kann so bemessen sein, daß innerhalb des Innenraumes 2o eine gewünschte Strömung zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit auftreten kann.

Es ist auch möglich, eine elastische Muffe 46 zu verwenden, die mit einer glatten Oberfläche auf der ihr benachbarten Oberfläche 34 des Rohres 6 anliegt. Ferner kann eine elastische Muffe 46 Verwendung finden, die ohne eine Rille 54 in das Loch 48 eingepaßt ist. Ferner können Muffen Verwendung finden, die relativ weit in den Innenraum 2o hineinragen und die Deckelplatte 14 mehr als 2o mm überragen.

Außer spiralförmigen Rohrbündeln 1 können auch andere Rohrbündel, beispielsweise solche mit gestreckten Einzelrohren 6 auf die beschriebenen Weisen mit ihren Sammlern 2, 3 verbunden werden.

AS

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Claims

Wärmeübertrager mit einem Rohrbündel Patentansprüche:

1. Wärmeübertrager mit einem Rohrbündel, dessen Rohre auf ihrer Außenseite von einem wärmeabgebenden Medium und auf ihrer der Außenseite gegenüberliegenden Innenseite von einem wärmeaufnehmenden Medium bestrichen werden, das mit geringem Überdruck gegenüber Atmosphärendruck durch ein geschlossenes System fließt und von Sammlern jeweils auf die Rohre verteilt und nach Verlassen der Rohre aufgefangen wird, in denen die Rohre befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) in den Sammlern (2,3) lösbar befestigt sind.

Telefonisch übermittelte Auftrage sowie telefonisch erteilte Auskünfte bedürfen schriftlicher Bestätigung. Postscheck Hamburg 966 79-200 (BLZ 200100 20)

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) an ihren Enden (7, S) über eine Verschraubung (21) mit den Sammlern (2, 3) verbunden sind.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung (21) einen in einen Innenkonus (31) hineinragenden Außenkonus (32) aufweist, der auf jeweils einem Ende (7, 8) eines Rohres (6) befestigt und von einer Überwurfmutter (35) umgeben ist, deren Innengewinde (39) mit einem entsprechenden Außengewinde (4o) im Eingriff ist, das sich in einer Zylinderfläche (41) eines Nippels (22) befindet, in dem sich der Innenkonus (31) in Richtung auf den Sammler (2, 3) erstreckt.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel (22) mit einer Deckelplatte (14) des Sammlers (2, 3) verschraubt ist.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel (22) an seinem dem Sammler (2, 3) zugewandten Ende (23) ein äußeres Gewinde

(24) aufweist, das in ein in der Deckelplatte (14) des Sammlers (2, 3) ausgebildetes inneres Gewinde

(25) hineingreift und von einem Bund umgeben ist, der nach dem Einschrauben des äußeren Gewindes (24) in das innere Gewinde (25) auf der Deckelplatte (14) abdichtend aufliegt.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bund und der Deckelplatte (14) eine elastische Dichtung (44) vorgesehen sind.

BAD ORIGINAL

7. Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund als Sechskant (42) ausgebildet ist.

8. Wärmeübertrager nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet , daß sich auf dem Bund ein mit dem Außengewinde (4ο) versehener Zylinder in Richtung auf die Überwurfmutter (35) erstreckt, die mit ihrem Innengewinde (39) in das Außengewinde (4o) eingreift.

9. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwurfmutter (35) den Außenkonus (32) in Richtung auf den Innenkonus (31) beaufschlagt.

10. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) mit ihren Enden (7, Γ·) in einer elastischen Muffe (46) stecken, die sich durch ein in einer Deckelplatte (14) des Sammlers (2, 3) eingebrachtes Loch (27) erstrecken, mit dessen Rändern (26) die Muffe (4 6) mit ihrer Außenseite (53) eine dichtende Passung bildet.

11. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Muffe (4 6) aus Gummi besteht.

12. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Muffe (46) aus Kunststoff besteht.

13. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (26) des Loches (27) eine glatt bearbeitete Oberfläche aufweisen.

14. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) eine der Muffe (46) zugewandte unbearbeitete Oberfläche (34) aufweist.

15. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Sammler (2, 3) hineinragende Ende (7, 8) des Rohres (6) abgeschrägt ist.

16. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (46) auf ihrem in den Sammler (2, 3) hineinragende Ende (7, 8) des Rohres (6) abgeschrägt ist.

17. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (46) auf ihrem in den Sammler (2, 3) hineinragenden Ende (47) als schmaler Bund (49) ausgebildet ist.

1 S.Wärmeübertrager nach Anspruch 17, dadurch gekennnzeichnet, daß der Bund (49) eine in den Sammler (2,3) hineinragende Länge von höchstens 2 mm besitzt.

19. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (46) außerhalb des Sammlers (2, 3) um eine Einstecklänge (5o) aus einer den Sammler (2, 3) begrenzenden Deckelplatte (14) herausragt.

20. Wärmeübertrager nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecklänge (5o) höchstens 2o mm beträgt.

21. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Muffe (46) Dichtlippen (52)

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ausgebildet sind, die an einer der Muffe (46) zugewandten Oberfläche (34) des Rohres (6) dichtend anliegen.

22. Wärmeübertrager nach Anspruch 1o bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich quer zur Längsrichtung der Muffe (46) ringförmig durch die Außenseite (53) eine Rille (54) erstreckt, deren Ränder (57, 58) dichtend auf der Oberseite (55) beziehungsweise der Unterseite (56) aufliegen.