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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Verbesserungen von Rohrbündelwärmetauschern in Kalanderform
und Verfahren zur Herstellung dieser Austauscher.
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Die Erfindung lässt sich insbesondere auf Wärmetauscher
zwischen einem ersten Fluid, das in einer Vielzahl von Rohren zirkuliert,
welche ein Rohrbündel
bilden, und einem zweiten Fluid anwenden, das in einem zylindrischen
Hohlraum um die Rohre herum zirkuliert, welcher durch einen Hohlkörper (oder
Kalander), in welchem sich das Rohrbündel erstreckt, abgegrenzt
wird; sowie bei folgenden Anwendungen: Wärmetauscher für Wärmekraftmaschinen,
Reduzierer, Inverter, Kompressoren, hydraulische Gruppen, usw.;
bei dieser bekannten Art von Austauschern findet der Übergang
von thermischer Energie zwischen der heißen Quelle und der kalten Senke
vor allem durch Leitung durch die Wand der Rohre statt; um einen
ausreichenden Energieübergangsfluss
(und/oder einen ausreichenden Wärmeaustauschkoeffizienten)
zu erhalten, sind die Rohre aus einem Material hergestellt, das
eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit
hat, wie zum Beispiel eine Metalllegierung auf Grundlage von Kupfer,
Aluminium, Nickel, Titantium oder nicht oxidierbaren Stählen.
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Die Erfindung betrifft insbesondere
solche Austauscher, welche zwei Rohrböden in der allgemeinen Form
einer Scheibe haben, von einer Vielzahl von Öffnungen durchbohrt sind und
in welchen jedes der beiden Enden jedes Rohres in eine der Öffnungen
eines Rohrbodens eingreift und in dichter Art mit diesem Boden fest
verbunden ist, vor allem durch Löten,
Schweißen
oder Einwalzen.
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Das Rohrbündel trägt im Allgemeinen außer den
Rohren und den Rohrendböden
Umlenkbleche für
die Führung
des Abflusses des zweiten Fluids in das Innere des Hohlkörpers; im
Allgemeinen bestehen diese Umlenkbleche im Wesentlichen aus dünnen Böden, welche
sich quer zu den Rohren und parallel zu den Rohrendböden erstrecken,
sind entlang der Rohre gleichmäßig beabstandet
und schließen einen
Teil des transversalen, im Allgemeinen kreisrunden Teils des Hohlkörpers, um
die zweite Flüssigkeit
zu führen.
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Solche Austauscher weisen im Allgemeinen außerdem an
jedem ihrer beiden Längsenden
eine Kappe (Wassertank) auf, welche jeweils einen der genannten
Rohrböden
abdeckt und entweder das Anbringen des Austauschers an zwei Rohrleitungen (außerhalb
des Austauschers) zum Transport des ersten Fluids oder die Führung dieses
Fluids im Falle einer „blinden" Kappe, d. h. ohne
Anschluss an eine externe Rohrleitung, erlaubt.
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Der Hohlkörper ist mit einer Eingangsöffnung des
zweiten Fluids im genannten Hohlraum sowie mit einer Ausgangsöffnung dieses
Fluids ausgestattet; der Hohlkörper
besteht im Allgemeinen aus einem Teil in allgemein röhrenförmiger Gestalt,
welches an jedem seiner beiden Längsenden
mit einem ringförmigen
Flansch versehen ist; jeder Flansch ist von mehreren Öffnungen
durchbohrt, welche sich gemäß der Längsachse
des Austauschers erstrecken und Schrauben – oder ähnliche Befestigungsorgane – aufnehmen,
was gestattet, in einer dichten Art und Weise mindestens einen der
Rohrböden
sowie die beiden Kappen mit dem Körper fest zu verbinden.
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Obwohl man gewöhnlich für die Austauscher von großen Abmessungen,
insbesondere mit einem Durchmesser größer gleich 0,5 m, den Körper durch Roll-Formen
eines Rings oder Schweißen
von Flanschen konstruiert, wird der Körper der kleinen Austauscher
(insbesondere mit einem Durchmesser kleiner als 0,25 m) gewöhnlich durch
Gießen
(ohne Druck) einer metallischen Legierung hergestellt, wobei der
Körper
und die Flansche in einem einzigen Stück gegossen werden; diese Technik
bringt Probleme mit sich: die Innenseite des Körpers muss auf ihrer ganzen
Länge bearbeitet
werden, um eine Rauheit und eine geometrische Qualität aufzuweisen,
die mit der Benutzung kompatibel ist; die Außenseiten der Flansche müssen ebenfalls
gerichtet werden; diese gegossenen Teile weisen oft Fehler in ihrer Masse
auf, aus welchen eine Porosität
resultiert, die mit der Funktion der dichten Wand inkompatibel ist, welche
sie erfüllen
müssen;
zudem können
diese Fehler erst nach der mechanischen Bearbeitung (Bohren, Drehen,
usw.) zufriedenstellend kontrolliert werden; man ist daher gezwungen,
kostspielige Teile in den Abfall zu tun; die Technik des Gießens ohne Druck
(in Sandformen) verhindert außerdem,
dünne Wände herzustellen.
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Außerdem ist im Patent FR 623
803 ein Rohrbündelwärmetauscher
vorgeschlagen worden, dessen Körper
aus einem Teil von gewöhnlichem Rohr
besteht und Endflansche entbehrt.
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Ein Ziel der Erfindung ist, solche
verbesserten Austauscher vorzuschlagen, als auch ein Verfahren zur
Herstellung dieser Austauscher, die gestatten, die Kosten zu verringern.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt
besteht die Erfindung aus einem Herstellungsverfahren solcher Austauscher,
in welchem man einen Rohling des Hohlkörpers durch Strangpressen eines
Materials herstellt, um ein hohles Profil zu bilden, von welchem
man dann ein Stück
des genannten Profils abschneidet; dieses Vorgehen erlaubt, einen
Rohling zu erhalten, der einen zylindrischen Hohlraum von im Allgemeinen
kreisförmigen
Querschnitt begrenzt, dessen Geometrie und Oberflächenzustand
ausreichend gut sind, um die Notwendigkeit einer abschließenden Bearbeitung
der Innenseite der Wand des Körpers
zu vermeiden, selbst dann, wenn das Ende dieser Wand eine Öffnung für Dichtungen
bildet; indem ein homogenes Material benutzt wird und Dank des unter
Druck Stellens des Materials, was seinen Durchgang durch das Schneideisen
erlaubt, erhält man
einen Rohling ohne Fehler (Mikro-Hohlräume), der
daher nicht porös
ist.
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Insbesondere wenn man als Material
eine Legierung auf Grundlage von Aluminium verwendet, ist es vorteilhaft,
eine thermische Behandlung (Härten)
des Profils vorzunehmen, um dessen mechanischen Widerstand zu verbessern;
dies erlaubt, einen Rohling des Hohlkörpers herzustellen, dessen
Rohrwand dünn
und dabei ausreichend widerstandsfähig ist: für einen Betriebsdruck in der
Größenordnung von
1 bis 100 bar haben Versuche gezeigt, dass eine Wand, deren Dicke
so ist, dass sich ihr Verhältnis zum
Radius des Querschnitts des zylindrischen Hohlraums des Körpers in
einer Spanne zwischen 1% und 20% befindet, ausreichend ist; alternativ
können
andere Materialien, insbesondere Metalle, die vorzugsweise nicht
eisenhaltig sind, oder Plastikmaterial verwendet werden. Gemäß einem
andere Aspekt besteht die Erfindung darin, solche Austauscher vorzuschlagen,
deren Hohlkörper
im Wesentlichen aus einem oder mehreren Stücken von stranggepressten Profilen
besteht und keinen Endflansch trägt.
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Vorzugsweise ist das Profil (oder
der Umriss) – in
einem Querschnitt – außerhalb
der Außenseite des
zylindrischen Hohlkörpers
nicht vollständig
kreisförmig:
dieses Außenprofil
kann mindestens ein geradliniges Segment aufweisen, das einen ersten Kreis
berührt,
der zu einem zweiten Kreis konzentrisch ist, der dem Querprofil
der Innenseite der Wand und/oder des Körpers entspricht; diesem geradlinigen
Segment des Außenprofils
entspricht ein ebener Teil der Außenseite des Hohlkörpers; diese
ebene Fläche
erstreckt sich auch vorzugsweise tangential zu einem Zylinder, der
koaxial mit dem Hohlkörper
ist, in einem Teil der Wand des Körpers, der die genannten Eingangs-
und Ausgangsöffnungen
des genannten zweiten Fluids trägt;
dies erleichtert den mechanischen Anschluss der zwei externen Rohrleitungen zum
Transport dieses Fluids an den Hohlkörper; vorzugsweise ist dieser
Teil der Wand des Körpers,
der sich unter (gegenüber)
dieser ebenen Fläche
erstreckt, mit einer Dicke versehen, welche größer als die mittlere Dicke
der rohrförmigen
Wand des Körpers
ist; daraus resultiert eine lange Rippe (oder Längsbuckel), der die Verwirklichung
der genannten Öffnungen
in der Form von Löchern
mit Innengewinden vereinfacht, welche eine Schraub-Verbindung für die Verbindung
der Rohrleitungen zum Transport des zweiten Fluids aufzunehmen vermag.
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Außerdem kann das externe Querprofil
des Körpers
vorzugsweise andere geradlinige Segmente tragen, denen vorstehende
Rippen (oder auch Hohl-Nuten) entsprechen, die auf der Außenseite des
Hohlkörpers
gebildet sind und sich in Längsrichtung
erstrecken; insbesondere können
diese Rippen oder Nuten sich einem I-, V-, oder U-Profil anpassen und
können
der Befestigung des Körpers
(und des Austauschers) auf einem Sockel und/oder der Befestigung
des Anschlusses der Verbindung der Rohrleitungen zum Transport des
zweiten Fluids ( 9) dienen.
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Die erfindungsgemäße Austauscher weisen keine
Mittel zur festen Verbindung zwischen dem Hohlkörper und dem Rohrbündel auf,
wobei diese mechanische Verbindung zwischen diesen Elementen im
Wesentlichen aus Kontaktkräften
(zur Unterstützung)
herrührt,
welche zwischen den beiden Teilen über die beiden ersten Dichtigkeitsorgane
wie z. B. zwei torische Dichtungen wirken, die zwischen den beiden
zylindrischen Seiten zur Unterstützung
(oder Lagerung) jeweils auf jedem dieser beiden Teile abgeflacht
(komprimiert) sind; in Abwesenheit dieser Dichtigkeitsorgane kann
das Bündel
im Hohlraum des Körpers
frei gleiten; in Anwesenheit dieser Dichtigkeitsorgane kann das
Bündel
im Hohlraum unter der Wirkung eines ausreichenden Kraftaufwands gleiten,
insbesondere unter der Wirkung der Längsdehnung der Rohre des Bündels aufgrund
ihrer thermischen Ausdehnung; jedes der genannten Dichtigkeitsorgane
ist im Allgemeinen in einer ringförmigen Nut untergebracht; vorzugsweise
sind diese Nuten auf der Außenseite
der Rohrböden
vorgesehen; dies erlaubt, die (kostspieligere) Herstellung der Nuten auf
der Innenseite der Wand des Hohlkörpers zu vermeiden; dies benötigt also
nur die Herstellung einer Abfasung auf seinem inneren Ende (seinen
inneren Enden), was erlaubt, durch Gleiten ein Bündel einzuführen, dessen Rohrboden mit
einer Dichtigkeitsverbindung ausgestattet ist, ohne diese Dichtung
zu verschlechtern und dabei sein Zusammendrücken zu ermöglichen.
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Die Erfindung beruht so zum Teil
auf der Tatsache, dass es trotz des Vorhandenseins von Kratzern
und Unebenheiten auf der Innenseite des Körpers, die aus dem Strangpressen
desselben resultieren, und trotz der (schwer zu beherrschenden)
Verformungen des Profils bei seinem Wiedererkalten, die noch weiter
verstärkt
werden, wenn das Profil nicht von konstanter Dicke ist, möglich ist,
durch Strangpressen einen Hohlkörper
zu erhalten, welcher einen zylindrischen Hohlraum begrenzt, dessen Geometrie
ausreichend genau und regelmäßig ist und
dessen Unebenheit ausreichend schwach ist, ohne dass es notwendig
ist, diesen zu bearbeiten, um gleichzeitig:
- – zu erlauben,
durch Auflage eines Dichtigkeitsorgans auf der Innenseite des Hohlraums
eine zufriedenstellende Dichtigkeit zu erhalten;
- – das
Spiel zwischen der Innenseite des Körpers und dem Bündel zu
begrenzen;
- – die
Verklemmung des Bündels
bei seinem Einsatz in den Körper
zu verhindern;
- – zu
verhindern, dass die Dichtigkeitsorgane bei der Montage des Bündels durch
Gleiten in den Hohlraum durch Reibung auf der Innenseite des Hohlraums
beschädigt
werden.
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In den erfindungsgemäßen Austauschern sind
die Kappen auf den Rohrplatten des Bündels festgehalten, ohne auf
dem Hohlkörper
festgehalten zu sein; diese Montage erlaubt, indem ein Spiel zwischen
dem Körper
und den Kappen vorgesehen ist, die freie differenzielle Verschiebung
der Hauptteile und der Gruppen, die den Austauscher bilden (Körper/Kappen/Bündel); vorzugsweise
ist jede Kappe an dem einen oder anderen Rohrendboden festgehalten,
dank eines ersten steifen Verbindungsmittels, welches am Mittelteil
der Außenseite
des Bodens vorgesehen ist, wie z. B. ein Loch mit Innengewinde, und
dank eines Führungs-
und Unterstütrungsmittels, das
am zentralen Teil der Körper
vorgesehen ist, wie z. B. eine Buchse (oder ein Einsatz), der ein
zweites steifes Verbindungsmittel – wie z. B. eine Schraube – aufzunehmen
vermag, welches zum genannten ersten steifen Verbindungsmittel komplementär ist.
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Mit dieser zentralen Befestigung
der Kappe auf dem Rohrboden des Bündels ist vorzugsweise ein
zweites ringförmiges
Dichtigkeitsorgan verbunden, das vorzugsweise (radial) auf zwei
zylindrischen Seiten abgestützt
ist, die jeweils einerseits auf dem Boden und andererseits auf der
Kappe vorgesehen sind, wobei das Dichtigkeitsorgan zwischen den
beiden Seiten leicht zusammengedrückt (komprimiert) ist, welche
koaxial und einander gegenüber
angeordnet sind; indem man diese beiden Seiten jeweils an jedem
der Enden des Rohrbodens einerseits und der Kappe andererseits anordnet,
erhält
man einen Eingriff dieser beiden Seiten zur Unterstützung der
Dichtung (Sitz) mit der Dichtung zum Bilden eines dichten Zusammenbaus, indem
eine relativ schwache Kraft ausgeübt wird, was zu einem gegenseitigen
Eingriff der genannten steifen Verbindungsmittel führen kann,
welche im zentralen Teil der Kappe und des Bodens vorgesehen sind,
insbesondere durch Verschrauben einer einzigen Schraube; diese Bemühungen sind
geringer als jene, welche durchgeführt werden müssen, um
eine dichte Verbindung durch eine torische Dichtung sicherzustellen,
die zwischen den beiden ebenen parallelen Unterstützungsseiten
zusammengedrückt
ist, wie es in den Verbindungen durch Flansche der Fall ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
trägt jeder
der beiden genannten Rohrendböden
eine Nut, welche das genannte erste Dichtigkeitsorgan mit dem Hohlkörper aufnimmt,
und trägt eine
Senkung, welche sich zur Außenseite
hin öffnet und
das genannte zweite Dichtigkeitsorgan mit der damit verbundenen
Kappe trägt,
und die Länge
des Hohlkörpers
ist größer als
die Entfernung, welche die beiden Nuten voneinander trennt, welche
jeweils auf jedem der Rohrböden
vorgesehen sind, und ist kleiner als die Entfernung, welche die
beiden Senkungen voneinander trennt; aufgrund dieser Tatsache sind die
ersten Dichtigkeitsorgane (nach der Montage) abseits der Enden des
Körpers
angeordnet und die beiden Dichtigkeitsorgane sind jenseits der Enden
des Körpers
angeordnet, d. h. außerhalb
desselben; es ergibt sich, dass sich im Fall des Versagens eines dieser
Dichtigkeitsorgane, was zu einer Undichtigkeit des einen oder des
anderen der beiden Fluide führt, der
Fluss der Undichtigkeit ins Äußere des
Körpers ergibt
und daher reparierbar ist; außerdem
kann keine Vermischung dieser beiden Fluide aus einem solchen Versagen
herrühren.
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Dieser "radiale" Entwurf der Dichtigkeitsmittel zwischen
dem Rohrboden und der Kappe erlaubt, für die Herstellung der Kappe
ein Material von mittlerem mechanischem Widerstand und von geringer
Dicke zu verwenden, wie z. B. ein, wenn nötig durch Mineralfasern verstärktes, Plastikmaterial:
vorzugsweise sind die Kappen gegossen und enthalten (in einem einzigen
Stück)
die genannte Buchse (oder Einsatz), was ihre zentrale Befestigung
auf dem Rohrboden erlaubt.
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Andere Vorteile und charakteristische
Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung enthalten
sein, die sich auf die beigefügten
Abbildungen bezieht, welche ohne jeglichen einschränkenden
Charakter bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung veranschaulichen.
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1 zeigt
in Endansicht ein Stück
des stranggegossenen Profils, das einen Körper des erfindungsgemäßen Austauschers
bildet.
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2 ist
eine Teilansicht des Körpers
der 1 im Längsschnitt.
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3 ist
eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Austauschers
im Längsschnitt,
der mit zwei Kappen axialer Ausrichtung (longitudinal) ausgestattet
ist; in dieser Figur sind die Rohre des Bündels nicht dargestellt, um
das Verständnis
zu erleichtern.
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4 ist
eine Endansicht des Rohrbündels der 5.
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5 zeigt
in einer Ansicht im Längsschnitt ein
Rohrbündel
eines erfindungsgemäßen Austauschers,
der einen Körper
in zwei voneinander getrennten Teilen aufweist und der erlaubt,
einen Wärmeaustausch
zwischen einem ersten Fluid und zwei zweiten Fluiden zu verwirklichen;
zu diesem Zweck ist das Bündel
mit einem Zwischenrohrboden ausgestattet, welcher zwischen den beiden
Rohrendböden angeordnet
ist und zwei Nuten trägt,
die dazu bestimmt sind, zwei Dichtungen für die Dichtigkeit mit jedem
der Teile des Körpers
aufzunehmen.
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Die 6 und 7 veranschaulichen jeweils in einer Ansicht
im Längsschnitt
und in einer Endansicht ein Ausführungsbeispiel
einer Kappe eines erfindungsgemäßen Austauschers;
die 6 ist eine Sicht gemäß VI-VI
der 7, welche selbst eine Endansicht
der 6 ist. Dieses Beispiel zeigt die
Möglichkeit,
andere Elemente, wie z. B. einen Abflussverschluss, eine Zinkanode,
dank der Anwesenheit einer radialen Öffnung 200, zu integrieren.
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8 zeigt
schematisch in einer Ansicht im Längsschnitt eine abgewinkelte
Kappe eines erfindungsgemäßen Austauschers.
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9 zeigt
in einer Ansicht im Querschnitt schematisch ein Ausführungsbeispiel
des Anschlusses der Eingangs- und Ausgangsöffnungen des Körpers an
die externen Rohrleitungen.
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10 zeigt
in Endansicht das Anbringen eines Austauschers an zwei Beine 80,
welche in L-Form abgewinkelt sind und von denen ein Ende einen Haken
bildet, welcher in Kontakt mit einer Nut des Körpers kommt.
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In Bezug insbesondere auf die 1 bis 5 besteht der Austauscher 1 im
Wesentlichen aus einem Körper 2,
welcher einen zylindrischen Hohlraum 3 der Längsachse 4 begrenzt,
ein Bündel 5 von
Rohren 6, welches sich in dem Hohlraum 3 parallel
zur Achse 4 erstrecken und deren Enden an zwei Rohrendböden 7, 8 befestigt
sind, und zwei Anschlusskappen 9 und 10.
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Die Erfindung ist insbesondere an
Kühler
von Öl,
Wasser, Kraftstoff und Luft angepasst, welche die Motoren von Booten
oder Lastkraftwagen, Schaltgetrieben, Invertern, Reduzierern, Kompressoren,
hydraulischen Gruppen usw. ausstatten und in welchen die Kaltquelle
Süß- oder Meerwasser
ist; das Wasser dringt gemäß Pfeil 11 in
die Kappe 10 ein, zirkuliert in den Rohren 6 und
wird an deren Ausgang in der Kappe 9 zum Abfließen gemäß Pfeil 12 gesammelt.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt,
weist der Körper 2 eine
zylindrische Innenseite 13 von kreisförmigem Querschnitt und der
Achse 4 auf; an jedem Längsende
des Körpers 2 verlängert eine
Abfasung 14, 15 die nicht bearbeitete zylindrische
Seite 13, um die Einführung
eines Rohrbodens, der mit einer torusförmigen peripheren Dichtung,
wie 16, 17 in 3 bekunden,
ausgestattet ist, in einen Hohlraum zu ermöglichen.
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Die Wand 20, 33 des
Körpers 2 ist
radial von zwei Öffnungen 18, 19 durchbohrt,
die jeweils den Eintritt (Pfeil 13) und den Austritt (Pfeil 14)
des zu kühlenden
Fluids erlauben.
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Wie 1 veranschaulicht,
besteht das Querprofil der Außenseite 21 der
Wand 20 aus einer Vielzahl von geradlinigen Segmenten:
Segmente wie jene mit 22 und 23 bezeichneten,
welche einer Längsnut 24 entsprechen;
das Segment 25, das sich zwischen den Nuten 24 erstreckt,
entspricht einer Rippe, deren Schwalbenschwanzprofil benutzt werden
kann, um mit einem (in 10 dargestellten)
Haken von komplementärer
Form zur Befestigung des Körpers
des Austauschers an einer Unterstützung zusammenzuwirken; die
Segmente 26 bis 30 entsprechen einer Längszunge 31,
welche geeignet ist, gemäß der Achse 32 zur
Befestigung des Austauschers durchbohrt zu werden.
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Der Körper der 1 weist eine Rippe 33 auf, deren
Dicke 34 ungefähr
10 mm ist, während
die durchschnittliche Dicke 35 der Wand 20 in
der Größenordnung
von 2 bis 3 mm ist, wenn der Körper
aus einer Aluminiumlegierung ist; diese Rippe weist Löcher mit
Innengewinden 18, 19 zur Befestigung des Anschlusses
mit dem Kreislauf des zu kühlenden
Fluids.
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In der in 9 dargestellten
Variante ist das Querprofil der Außenseite 21 im Wesentlichen
kreisförmig,
mit der Ausnahme einer vorstehenden Rippe 33 mit dem Profil
eines Schwalbenschwanzes zur Befestigung einer Verbindung 36,
welche mit einer torusförmigen
Dichtung 37 ausgestattet ist, zur Verbindung des Körpers mit
den Rohrleitungen zum Transport des Fluids.
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Das Rohrbündel der 4 und 5 weist
zur Achse 4 parallele Rohre 6 auf, deren Enden
in dichter Art und Weise in den Öffnungen 38, 39,
welche jeweils in den Platten 7, 8 vorgesehen
sind, befestigt sind; dieses Bündel
weist einen Zwischenrohrboden 40 auf, der parallel zu den
Böden 7, 8 ist
und an seinem Umfang mit zwei ringförmigen Nuten 41, 42 ausgestattet
ist, die jeweils eine torusförmige
Dichtung 43 aufnehmen; die Rohre 6 erstrecken
sich durch diesen Boden, dessen Außenseite in dichter Art und Weise
derart verbunden ist, dass der Boden 40 und die Dichtungen 43,
wenn das Bündel
in dem Körper angeordnet
wird, den Hohlraum des Körpers
in dichter Art und Weise in zwei Teile teilen; dies gestattet, ein
erstes zweites Fluid abzukühlen,
das gemäß den mit 44 bezeichneten
Stromlinien im linken Teil des Austauschers (5) zirkuliert und gestattet, ein zweites
zweites Fluid abzukühlen,
das gemäß den Stromlinien 45 im
rechten Teil des Austauschers zirkuliert, ohne dass sich diese Fluide
vermischen.
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Wie insbesondere 5 veranschaulicht, kann der Körper des
Austauschers aus zwei Teilen 2a, 2b bestehen,
die Ende an Ende angeordnet sind, ohne miteinander fest verbunden
zu sein.
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Wie insbesondere 3 darstellt, ist die ganze Baugruppe,
die aus dem Rohrbündel
und den Kappen 9, 10 besteht, nicht fest am Körper 2 befestigt:
die mechanische Verbindung zwischen dieser ganzen Baugruppe und
diesem Körper
resultiert aus der Elastizität
der torischen Dichtungen 16, 17, die jeweils in
den Nuten 46, 47 angeordnet sind, welche am Umfang
der Böden 7, 8 vorgesehen
sind und welche beim Einführen
des Bündels
in den Hohlraum zusammengedrückt
worden sind; diese nicht steife Verbindung erlaubt die Drehung des
Körpers 2 gemäß Achse 4 rund
um das Bündel 5;
es reicht zu diesem Zweck, ein ausreichendes Moment auszuüben, um die
Reibungskräfte
der Dichtungen 16, 17 auf der Innensei te 13 der
Wand 20 des Körpers 2 zu überwinden;
vorzugsweise gestattet diese Verbindung auch die Verschiebung des
Körpers 2 gemäß Achse 4 rund um
das Bündel 5,
wenn man eine größere Kraft
als die Reibung der Dichtungen 16, 17 auf der
Seite 13 ausübt,
und dank eines axialen Spiels 48, das zwischen dem Ende
(49; 3) des
Körpers
und dem Ende 50 der entsprechenden Kappe vorgesehen ist; diese
Verbindung gestattet außerdem
die freie Ausdehnung des Körpers
ohne Zwang auf die Kappen.
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Indem man ein solches axiales Spiel
von ausreichender Größe vorsieht,
ist es nicht notwendig, die Enden des Rohrkörpers präzise zu bearbeiten, deren rechtwinklige
Stellung mit der Achse 4 nicht kritisch ist; es reicht
aus, das Profil in Stücke
zu teilen und dann, wenn nötig,
die Abfasungen 14, 15 herzustellen.
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So weist jeder der Rohrböden 7, 8, 40 die Form
einer dicken Scheibe auf, deren Schnittfläche die Dichtigkeitsverbindungen
aufnimmt.
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Man sieht in der 3, dass sich das Bündel jenseits jedes Längsendes
des Körpers
erstreckt, wobei die Länge 51 des
Bündels
größer als
die (52) des Körpers
ist: an jedem Ende des Bündels
ragt ein Teil jedes Bodens 7, 8 außerhalb
des Körpers
hervor; dieser Außenteil
des Bodens 7, 8 weist eine ringförmige periphere
Senkung 53, 54 auf, welche sich jeweils zur Außenseite 55, 56 der
Böden 7, 8 hin öffnet; jede
Senkung empfängt
eine torusförmige
Dichtung 57, 58, was die Dichtigkeit (durch radiale
Auflage) zwischen dem Umfang des Bodens und dem zylindrischen Ansatzstück 59, 60 des
Endes der Kappen 9, 10 sicherstellt; jedes dieser
Ansatzstücke
ist mit einer Abfasung 61 (6)
ausgestattet, um zu vermeiden, dass sich die Dichtung beim Umklammern
des Ansatzstücks
rund um den mit der Verbindung ausgestatteten Rohrboden verschlechtert.
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Jede Kappe weist eine vergrößerte Wand 62 auf,
welche das Ansatzstück 59, 60 verlängert und welche
durch ein zweites zylindrisches Ansatzstück 63 zur Verbindung
an eine nicht dargestellte Rohrleitung verlängert wird.
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In der in 8 dargestellten Variante weist die Kappe 9 in
dem zentralen Teil eine vergrößerte und
abgewinkelte Wand 162 auf, die das Ansatzstück 163 zur
Verbindung (mit einer in Bezug auf die Achse 4 geneigten
Rohrleitung) mit dem Ansatzstück 59 der Verbindung
mit dem Rohrboden verbindet; die Dichtigkeit kann durch eine Dichtung,
die unter dem Kopf der Schraube vorgesehen ist, sichergestellt werden.
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Die mechanische Befestigung jeder
Kappe auf dem jeweiligen Rohrboden wird durch eine Schraube erhalten,
die sich gemäß der Achse 4 quer durch
eine zylindrische Hülse 65 der
Achse 4 erstreckt, welche in der Kappe integriert ist und
auf welche sich der Kopf 64 der Schraube abstützt; die Schraube
wird in ein mit einem Innengewinde versehenes Loch 66 geschraubt,
das mitten in jedem Boden 7, 8 vorgesehen ist
und sich nur zu deren Außenseite
hin öffnet.
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Wenn die Kappe aus Plastikmaterial
(3) gegossen ist, ist
es vorzuziehen, einen metallischen Einsatz 67 in der Hülse 65 vorzusehen,
um den Kraftaufwand des Festhaltens der Schraube zu unterstützen; ein
solcher Einsatz ist nicht nützlich,
wenn die Kappe aus einer Metallegierung (6 bis 8) gegossen ist.
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Die 7 zeigt
drei radiale Arme 68, welche im 120 Grad Winkel rund um
die Achse 4 angeordnet sind und welche die zentrale Hülse 65 mit
der vergrößerten Wand 62 der
Kappe verbinden; die Zahl und die Form der Arme (Flügel) ist
dem Durchmesser und den Belastungen der Last der Kappe angepasst.
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Im Fall der in den 3 und 6 dargestellten Kappe
ist die Befestigungsschraube im in der Kappe zirkulierenden Fluid
eingelassen.
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Die dünnen Verbindungsarme 68 erstrecken sich
im Wesentlichen radial in Bezug auf die Achse 4, entlang
welcher sich die Muffe 63 des Anschlusses und die zylindrische
Hülse 65 erstrecken.
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In Bezug auf die 5 weist das Rohrbündel ringförmige Umlenkbleche 69 in
Form einer dünnen Scheibe
auf, welche in ihrer Mitte für
den zentralen Durchgang des Fluids 44 durchbohrt sind und
sich mit den Umlenkblechen 70 in Form einer Scheibe abwechseln,
die in ihrer Mitte nicht durchbohrt und von kleinerem Durchmesser
als jene der Umlenkbleche 69 für den Durchgang des Fluids
zwischen dem Umfang der Umlenkbleche 70 und der Wand 13 des
Körpers 2 sind;
der Außendurchmesser
der Umlenkbleche 69 ist angepasst, um die Undich tigkeiten
durch die Zirkulisation zwischen ihrem Umfang und der Wand 13 des
Körpers 2 zu
begrenzen.