Rohrbündelwärmetauscher

Abstract

 Die Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers sind in Rohr­platten (3, 4) gehalten, von denen eine dünn ausgebildet und über Tragfinger (9) auf einer Tragplatte (7) abge­stützt ist, die von den Rohren (1) lose durchdrungen ist. Die Tragplatte (7) ist mit einen inneren Tragmantel (11) und die dünne Rohrplatte (3) ist mit einem äußeren Trag­mantel (12) verbunden, die mit dem das Rohrbündel unge­benden Mantel (2) verbunden sind und eine Ringkammer (14) umgrenzen. Dabei ist der äußere Ringmantel (12) mit einem Zuführungsstutzen (15) für Wasser und der innere Trag­mantel (11) auf der dem Zuführungsstutzen (15) abgewandten Seite der Ringkammer (14) mit einer Durchtrittsöffnung (16) versehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

[0002] Bei einem bekannten Wärmetauscher (DE-AS 19 53 628) stützt sich die dünne Rohrplatte über die Enden der Bündelrohre auf der Tragplatte ab, was eine Unsicherheit der Konstruktion zur Folge hat. Die Rohrenden sind unter Bildung eines Ringspaltes von Mantelrohren umgeben, die bis in die Nähe der dünne Rohrplatte reichen. Das in die Eintrittskammer zwischen der dünnen Rohrplatte und der Tragplatte eingespeiste Kühlwasser strömt zunächst an der dünnen Rohrplatte entlang und tritt dann durch die Ring­spalten in den Innenraum des Wärmetauschers ein.

[0003] Bei einem anderen bekannten Wärmetauscher (DE-PS 12 94 981) ist die dünne Rohrplatte durch Tragbleche versteift. Diese Tragbleche liegen mit Abstand von der Rohrplatte und sind durch Anker mit der Rohrplatte fest verbunden. Dabei sind Maßnahmen vorgesehen, durch die das Kühlmedium an die dünne Rohrplatte herangeführt wird.

[0004] Als Kühlmedium wird Wasser verwendet, das zwischen dem Wärmetauscher und einer Ausdampftrommel zirkuliert und dabei verdampft. Dieses Wasser, das stets Magnetit in feiner Form enthält sowie andere feste Verunreinigungen enthalten kann, wird bei den beiden Wärmetauschern von einem Außenbereich zur Mitte geführt. Da das Wasser früh­zeitig im Außenbereich aufwärts abströmt, nimmt die Strö­mungsgeschwindigkeit des Wassers zur Mitte hin ab. Hier­durch können sich zur Mitte des Wärmetauschers niedrigere Wassergeschwindigkeiten ergeben, die ein Absetzen der mit­geführten Partikel auf der dünnen Rohrplatte an der Gas­eintrittsseite begünstigen. Im Fall größerer Ablagerungen entstehen Schäden an der Rohrplatte durch Überhitzung.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abstützung der dünnen Rohrplatte so zu gestalten, daß ein Absetzen von im Wasser enthaltenen Partikeln auf der dünnen Rohr­platte verhindert wird.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Die Tragplatte des erfindungsgemäßen Wärmetauschers erfüllt eine Doppelfunktion, indem sie sowohl der Abstützung der dünnen Rohrplatte als auch der Führung des Wassers dient. Dabei werden die über die Tragfinger von der dünnen Rohrplatte kommenden Kräfte als Zugkräfte in den Mantel geleitet. Da die Hauptmenge des Wassers durch die Durch­trittsöffnung in den Wärmetauscher eintritt, wird eine Wasserführung quer über die gesamte Rohrplatte mit hoher Geschwindigkeit erreicht, wodurch ein Absetzen von Parti­keln auf der Rohrplatte verhindert wird.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung und

Fig. 2 den Schnitt II - II nach Fig. 1

[0009] Der dargestellte Wärmetauscher ist von stehender Bauart und dient insbesondere zum Kühlen von Spaltgasen mit Hilfe von verdampfendem Wasser. Er besteht aus einem Rohrbündel aus einzelnen Rohren 1, die von dem zu kühlenden Gas durch­strömt und von einem Mantel 2 umgeben sind. Die Rohre 1 sind in zwei Rohrplatten 3, 4 gehalten, an die sich ein Gaseintritt 5 und ein Gasaustritt 6 anschließen.

[0010] Die Rohrplatte 3 auf der Gaseintrittsseite ist im Vergleich zu der Rohrplatte 4 auf der Gasaustrittsseite dünn ausge­bildet. Die dünne Rohrplatte 3 ist auf der dem Gaseintritt 5 abgewandten Seite durch eine Tragplatte 7 abgestützt, die unter Bildung eines Zwischenraumes 8 mit Abstand von der dünnen Rohrplatte 3 angeordnet ist. Zwischen der dünnen Rohrplatte 3 und der Tragplatte 7 sind über den Querschnitt verteilt Tragfinger 9 vorgesehen, die an die Tragplatte 7 angeformt sind. Die Rohre 1 durchdringen jeweils unter Bil­dung einer Ringspalte 10 lose die Tragplatte 7.

[0011] Die dünne Rohrplatte 3 ist mit einem äußeren Tragmantel 12 und die Tragplatte 7 ist mit einem inneren Tragmantel 11 verbunden. Die Tragmäntel 11, 12 sind über einen Y-förmigen Ring 13 miteinander verbunden, der seinerseits an den Man­tel 2 angeschweißt ist. Die über den Y-förmigen Ring 13 miteinander verbundenen Tragmantel 11, 12 umgrenzen eine Ringkammer 14, die der Zuführung von Wasser dient.

[0012] Der äußere Tragmantel 12 ist mit einem Zuführungsstutzen 15 für das Wasser versehen. Auf der dem Zuführungsstutzen 15 gegenüberliegenden Seite der Ringkammer 14 ist der innere Tragmantel 11 mit einer Durchtrittsöffnung 16 versehen. Zwischen dem Zuführungsstutzen 15 und der Durchtrittsöff­nung 16 ist die Ringkammer 14 durch zwei radiale Trenn­bleche 17, die den gesamten Querschnitt der Ringkammer 14 ausfüllen, in zwei Teilkammern aufgeteilt.

[0013] In der Ringkammer 14 sind zu beiden Seiten der Trennbleche 17 Leitbleche 18 vorgesehen, die die Tragplatte 7 auf einem Teil ihres Umfanges umschließen. Die Leitbleche 18 stehen auf der dünnen Rohrplatte 3 auf und überdecken einen Teil des Eintrittsquerschnittes des Zwischenraumes 8 zwischen der Tragplatte 7 und der dünnen Rohrplatte 3.

[0014] Wie in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet, tritt das Wasser durch den Zuführungsstutzen 15 in die Ringkammer 14 ein und durchströmt mit hoher Geschwindigkeit den Zwischenraum 8 zwischen der dünnen Rohrplatte 3 und der Tragplatte 7. Dabei tritt eine geringe Menge des Wassers durch die Ringspalten 10 in den Innenraum des Wärmetauschers ein. Die Hauptmenge des Wassers strömt durch die Durch­trittsöffnung 16 in den Wärmetauscher ein und kühlt unter teilweiser Verdampfung das in den Rohren 1 strömende Gas. Das verdampfende Wasser wird durch einen Austrittsstutzen 19 im Mantel 2 abgeführt und strömt über eine nicht ge­zeigte Steigleitung in eine Ausdampftrommel.

Ansprüche

1. Rohrbündel-Wärmetauscher mit Rohren (1), die beid­seitig in Rohrplatten (3, 4) gehalten sind, zum Wärmetausch zwischen Stoffen hohen Druckunterschiedes, von denen der durch die Rohre (1) strömende Stoff eine hohe Eingangstemperatur aufweist, wobei die eine Rohrplatte (3) im Verhältnis zu der anderen Rohr­platte (4) dünn ausgebildet und auf einer Tragplatte (7) abgestützt ist, die mit einem das Rohrbündel um­gebenden Mantel (2) verbunden ist und die Rohre (1) beim Durchtritt durch die Tragplatte (7) von einer Ringspalte (10) umgeben sind, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen der dünnen Rohrplatte (3) und der Tragplatte (7) Tragfinger (9) vorgesehen sind, daß die Tragplatte (7) mit einem inneren Trag­mantel (11) und die dünne Rohrplatte (3) mit einem äußeren Tragmantel (12) verbunden ist, die mit dem das Rohrbündel umgebenden Mantel (2) verbunden sind und eine Ringkammer (14) umgrenzen, daß der äußere Ringmantel (12) mit einem Zuführungsstutzen (15) für Wasser und der innere Tragmantel (11) auf der dem Zuführungsstutzen (15) abgewandten Seite der Ring­kammer (14) mit einer Durchtrittsöffnung (16) versehen ist.

2. Rohrbündel-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (14) zwischen dem Zuführungsstutzen (15) und der Durch­trittsöffnung (16) durch zwei den Querschnitt der Ringkammer (14) überdeckende Trennbleche (17) durch­setzt ist.

3. Rohrbündel-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (14) zu beiden Seiten der Trennbleche (17) Leitbleche (18) angeordnet sind, die die Trag­platte (7) umschließen und einen Teil des Eintritts­querschnittes des Zwischenraumes (8) zwischen der Tragplatte (7) und der dünnen Rohrplatte (3) über­decken.

Zeichnung