-
Wärmeaustauscher, insbesondere für hohe Drücke und Temperaturen Die
übliche Form des Wärmeaustauschers ist die eines Zylinders mit durch diesen hindurchgeführten
Rohren, im allgemeinen mit Aufnahme des Heizmittels durch den Mantel und Strömung
des aufzuheizenden Mittels durch die Rohre. Der im Wärmeaustauscher herrschende
Temperaturunterschied zwischen den beiden Medien bereitet keine Schwierigkeiten,
solange er klein ist (z. B. bei Ölkühlern). Ist der Unterschied jedoch groß, so
muß auf die Dehnungsunterschiede zwischen Mantel und Rohrpaket Rücksicht genommen
werden. Besonders schwierig werden die Verhältnisse bei hohen Drücken und Temperaturen.
Hier kann man Dehnungsstopfbüchsen und ähnliche Ausgleicher nicht mehr verwenden,
sondern man muß den Ausgleich der Dehnungsunterschiede in den Wärmealustauscher
selbst verlegen, .und zwar durch eine Rohranordnung, die den Rohren eine Relativbewegung
gegenüber dem Mantel ohne wesentliche Zug-oder Druckkräfte gestattet. Hierfür kennt
man zwei Möglichkeiten. Die eine besteht darin, dem Mantel und den Rohren U-Form
zu geben. Die Rohre bestehen also aus zwei geraden Stücken mit einem sie verbindenden
Bogen. Um sie einbauen zu können, muß man den Mantel ebenfalls aus zwei gestreckten
Rohrteilen und einem Rohrbogen aufbauen, der aber geteilt sein muß, um ihn einbauen
zu können. Man muß deshalb eine Flanschverbindung
verwenden, die
bei hohen Drücken sehr stark ausfällt, oder die Teile miteinander verschweißen,
was aber im Hinblick auf etwaige Ausbesserungsarbeiten ungünstig ist. Der einteilige,
gestreckte Mantelkörper kann beibehalten werden, wenn man die Rohre U-förmig einmal
oder mehrmals im Mantel abwärts und aufwärts führt. Dann muß man aber einen Mantel
entsprechend größeren Durchmessers wählen, der ebenfalls wieder eine sehr kräftige
Flanschverbindung für den Deckel erfordert und außerdem im Hinblick auf seinen großen
Durchmesser eine entsprechend große Wandstärke erhalten muß.
-
Die eben erläuterten Schwierigkeiten können behoben werden, wenn man
dem Mantel des Wärmeaustauschers Kreisbogenform gibt und in ihn nach einem Kreisbogen
gebogene Rohre einsetzt.
-
Die Erfindung besteht in einem Wärmeaustauscher für hohe Drücke und
Temperaturen mit druckfestem Mantel und darin dehnungsfähig eingebauten Rohren,
bei dem der Mantel aus einem nach einem Kreisbogen gebogenen Rohr besteht, das zur
Aufnahme des Heizmittels dient und in das in an sich bekannter Weise nach Kreisbogen
gebogene Rohre eingefädelt sind, welche zur Führung des aufzuheizenden Mittels dienen.
Es ist nämlich bereits ein Wärmeaustauscher bekanntgeworden, bei dem in einem gebogenen
Gehäuse eine Reihe von um einen Winkel von etwa go° gekrümmten Rohren angeordnet
ist. Bei dieser bekannten Anordnung geht es darum, daß bei ungleich langen Rohren
zur gleichmäßigen Verteilung der Heizfläche die Weite der längeren Rohre entsprechend
größer bemessen ist. Das Gehäuse ist dabei ein Gußstück und dient im Gegensatz zum
Wärmeaustauscher nach der Erfindung nicht zur Aufnahme des Heizmittels, sondern
der zu erwärmenden Flüssigkeit. Dementsprechend werden bei der bekannten Anordnung
die Rohre zum Führen des Heizmittels herangezogen. Keinesfalls werden bei dem bekannten
Gegenstromvorwärmer hohe Drücke und Temperaturen'angewandt, da er hierfür nicht
geeignet ist. Demgegenüber sieht die Erfindung bei einem Wärmeaustauscher für hohe
Drücke und hohe Temperaturen mit druckfestem Mantel die Verwendung von gebogenen
Rohren in der beschriebenen Weise vor.
-
Die Erfindung sei zunächst an Hand der Fig. i erläutert. Der Mantel
ist als nach einem Kreisbogen geformtes Rohr hergestellt, das an seinen Enden durch
die angeschweißten Kappen 2 mit dem Eintrittsstutzen i und dem Austrittsstutzen
7 abgeschlossen ist. Zwischen die Kappen 2 und den Mantel 5 sind die Rohrböden 3
eingeschweißt. Diese Konstruktionseinzelheiten sind jedoch nicht so sehr wesentlich.
Es sind auch Flanschverbindungen mit Schrauben u. dgl. denkbar. Wichtig ist nur
die Kreisbogenform des Mantels 5 in Verbindung mit der Kreisbogenform der in ,ihn
einzufädelnden Rohre q., die mit ihren Enden in die Rohrböden 3 eingeschweißt werden.
Jetzt kommt man nämlich auf die einfachste Bauförm des Mantels mit den einmal durch
ihn hindurchgeführten Rohren. Mit geradem Mantel und geraden Rohren wäre die Bauform
nicht möglich, da sich dann die Rohre nicht dehnen könnten. Mit der Bogenform hat
man jetzt die Dehnungsmöglichkeit geschaffen, in der gleichen Weise, wie man sie
früher mit dem U-förmig gebogenen Rohr erzielte, nur daß man jetzt einen einteiligen
Mantel wählen kann, dessen Durchmesser so klein wie überhaupt möglich gehalten wird.
-
Das Heizmittel tritt bei 8 ein und bei 9 aus bzw. wenn man im Gegenstrom
arbeiten will, bei 8" ein. Fig. 2 zeigt eine Bauform mit vergrößerter Heizfläche,
die durch Zusammenfügung zweier Wärmeaustauscher nach Abb. i entstanden zu denken
ist. Die Rohrböden io stellen hierbei die Verbindungsstücke zwischen den beiden
Wärmeaustauschern dar und dienen gleichzeitig zur Zu- und Abführung des aufzuheizenden
Mittels.
-
Sofern erforderlich, kann man bei beiden Bauformen Stützen 6 zwischen
die Rohre setzen, die naturgemäß so geformt sein müssen, daß sie dem strömenden
Mittel nur wenig Strömungswiderstand bieten.
-
Will man den Erfindungsgedanken noch weiterführen, so ist das in der
Weise möglich, daß man den Mantel und die Rohre nach einer Kreisschräube, also mit
Steigung führt.. Denn auch dann kann man die Rohre in den Mantel hineindrehen, ohne
ihn teilen zu müssen. Man kann dann unter Umständen auf gleicher Grundfläche eine
größere Wärmeaustauschfläche unterbringen.