Wärmetauscher mit einer Rohrmatrix

Abstract

 Ein Wärmetauscher mit einer aus einer Vielzahl von Profilröhrchen (4) bestehenden Rohrmatrix weist ein Flechtwerk (13) aus flexiblen Tragbändern (7a,b) auf, bei dem die Profilröhrchen (4) jeweils als Querstäbe des Flechtwerkes (13) dienen. Hierdurch läßt sich eine Abstützung gegenüber Stoßbelastungen und Aufnahme der Gewichtskräfte der Profilröhrchen (4) erzielen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Rohrmatrix aus einer Vielzahl von parallel verlaufenden Profilröhrchen, die als Quer­stäbe in einem Flechtwerk gehalten sind.

[0002] Ein derartiger Wärmetauscher ist beispielsweise aus der DE-OS 33 29 202 oder der DE-OS 37 26 058 bekannt geworden. Bei derartigen Wärme­tauschern müssen einerseits die einzelnen Profilröhrchen hinsichtlich ihrer Lage zueinander zur Erzielung konstanter Zwischenabstände fi­xiert werden, und andererseits muß die aus der Gesamtheit der Pro­filröhrchen bestehende Rohrmatrix ortsfest abgestützt werden. An­dererseits müssen die durch die hohen Temperaturunterschiede hervorge­rufenen Thermospannungen und Thermodehnungen ausgeglichen werden und Stoßbelastungen des Wärmetauschers sowie die dadurch verursachten Rohrschwingungen aufgefangen und gedämpft werden.

[0003] Gemäß der letztgenannten Offenlegungsschrift wird die Abstandshalte­rung zwischen den einzelnen Profilröhrchen dadurch erzielt, daß die Abstandshalter als wellenförmig gezogene Streifen ausgebildet sind, die zick-zack-förmig unter wechselseitiger Profilrohrumschließung durch die Wärmetauschermatrix geführt sind. Diese Anordnung ermöglicht eine Konstanthaltung der Rohrabstände bei gleichzeitiger Dämpfung von Stoß- und Vibrationsbelastungen. Nachteilig bei dieser Anordnung wirkt sich aus, daß eine Abstützung der im Betrieb auftretenden Kräfte, also der Gewichtskräfte und auch der Stoßkräfte dadurch geschieht, daß diese über die Wanderungen der einzelnen Profilröhrchen weitergeleitet werden. Diese Anordnung hat ferner den Nachteil, daß die Gewichts- und insbesondere die Stoßkräfte nicht definiert nur durch die Abstands­haltestreifen aufgenommen werden, sondern teilweise auf die benach­barten Profilröhrchen weitergegeben werden. Dies kann bei starken Stoßkräften zu unzulässigen Belastungen und somit Verformungen der am stärksten beanspruchten Profilröhrchen führen.

[0004] Die DE 928 716 betrifft einen Wärmetauscher, bei dem dieWärmetauscher­rohre von Drähten umwickelt sind, um eine Beabstandung der Rohre zu gewährleisten. Eine Tragfunktion weisen die Drähte jedoch nicht auf, da die Rohrmatrix von einem Mantel spielfrei umschlossen sind, der die im Betrieb auftretenden Kräfte aufnimmt.

[0005] Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Kräfte der Profilröhrchen auf die Tragbänder übertragen werden und somit benachbarte oder darunterlie­gende Profilröhrchen keine zusätzlichen Kräfte aufzunehmen haben. Ferner soll eine möglichst einfache Montage der Abstandshalterung erfolgen.

[0006] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Flechtwerk aus flexiblen Tragbändern aufgebaut ist, wobei jeder Reihe übereinander liegender Profilröhrchen zwei nebeneinander ver­laufende Tragbänder zugeordnet sind, und die Tragbänder an ihren Enden verbreitert sind und Löcher aufweisen, durch welche quer zur Rohrmatrix verlaufende Haltestangen gesteckt sind.

[0007] Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Profilröhrchen an der Einspannstelle im Sammelrohr erheblich entlastet werden. Ein Teil der Profilröhrchengewichte wird von den Löt- oder Schweißstellen im Sammelrohr aufgenommen und der Rest wird anteilmäßig über die Trag­bänder in die Haltestangen eingeleitet.

[0008] Ein weiterer Vorteil ist der, daß jedes Profilröhrchen, obwohl es in den Tragbändern hängt, entsprechend der thermischen Belastung ungehin­dert seine Länge und Lage verändern kann.

[0009] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Werk­stoff der flexiblen Tragbänder Metall. Hierdurch wird ein Einsatz des Wärmetauschers bei hohen Betriebstemperaturen ermöglicht und die Fer­tigungskosten lassen sich gering halten. Alternativ sind jedoch auch andere flexible Werkstoffe für die Tragbänder denkbar, beispielsweise hochtemperaturfeste Kunststoffe oder mit einer hochelastischen Matrix versehene Faserbänder.

[0010] Vorzugsweise stützen sich die Flachbänder beidseitig außerhalb der Rohrmatrix ab. Dadurch wird eine Aufnahme von Stoßkräften aus allen Richtungen ermöglicht und somit eine exakte Positionierung der Rohr­matrix gewährleistet.

[0011] Eine bevorzugte erfindungsgemäße Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß jeder Reihe übereinanderliegender Profilröhrchen zwei neben­einander verlaufende Tragbänder zugeordnet sind, derart, daß diese die Profilröhrchen zick-zack-artig umschließen, so daß sie sich zwischen den Profilröhrchen kreuzen. Hierdurch werden die übereinanderliegenden Profilröhrchen zwischen den beiden Einspannpunkten der Tragbänder beidseitig der Rohrmatix gehalten, wobei gleichzeitig die Abstände der Profilröhrchen zueinander festgelegt sind. Der Abstand der seitlich benachbarten Profilröhrchen wird durch die Dicke der Tragbänder fest­gelegt.

[0012] Vorzugsweise sind die Tragbänder mit reibungsdämpfendem Material be­schichtet, um Thermodehnungen unter möglichst geringem Verschleiß der relativ zueinander bewegten Bauteile zuzulassen. Gleichzeitig hat dieses Material vorzugsweise auch schwingungsdämpfende Eigenschaften, um im Betrieb auftretende Schwingungen, hervorgerufen durch Stöße oder die Gasumströmung abzudämpfen. Hierzu sind die Tragbänder vorzugsweise mit einem Metallgewebe oder einem Keramikgewebe ummantelt. Dabei ist es ausreichend, wenn die beiden mit den Profilröhrchen in Berührung stehenden Hauptflächen beschichtet sind.

[0013] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß sich die Tragbänder an quer zur Rohrmatrix verlaufenden, und an einem Wär­metauscherrahmen befestigten Haltestangen abstützen, die beidseitig der Rohrmatrix vorgesehen sind. Derartige Haltestangen sind leicht zu montieren und demontieren und gewährleisten eine konstruktiv einfache Abstützung der Rohrmatrix am Wärmetauscherrahmen. Die Tragbänder sind dabei vorzugsweise an ihren haltestangenseitigen Enden verbreitet und weisen Löcher auf, durch welche die Haltestangen gesteckt sind. Zwischen zwei einander zugeordneten Tragbändern sind auf den Halte­stangen Distanzstücke aufgesteckt, die etwa der Breite der einzelnen Profilröhrchen entsprechen. Hierdurch werden vorteilhafterweise auch die äußeren Profilröhrchen mit den Tragbändern wirksam umschlossen.

[0014] Vorzugsweise sind die Tragbänder als Flachbänder ausgebildet, wodurch bei geringem Profilröhrchenabstand große Lasten abgestützt werden können.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers mit Rohrmatrix,

Fig. 2 zwei einander zugeordnete Tragbänder in Seitenansicht,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Rohrmatrix,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Flechtwerk mit einem Teil der Rohrma­trix,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Flechtwerkes gemäß Fig. 4.

[0016] Der in Fig. 1 gezeigte Wärmetauscher 1 weist zwei parallel angeordnete Sammel­rohre 2a,2b auf die über eine U-förmig gekrümmte Rohrmatrix 3 miteinander verbunden sind. Dabei fließt das eine wärmetauschende Medium beispielsweise aus dem Sammelrohr 2a über die einzelnen Profilröhrchen 4 der Rohrmatrix 3 zum zweiten Sammelrohr 2b während gleichzeitig außenseitig in der mit 5 ange­deuteten Richtung das zweite wärmetauschende Medium an der Rohrmatrix 3 im Kreuz/Gegenstrom vorbeigeführt wird.

[0017] An der Rohmatrix 3 sind regelmäßig beabstandete Abstandhalter 6 angebracht, die aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Tragbändern 7a,7b be­stehen, wobei die Tragbänder 7a,7b beidendig auf Haltestengen 8 aufgesteckt sind. Die Haltestangen 8 verlaufen quer zur Richtung der Profilröhrchen 4 und sind an einem nicht näher dargestellten Wärmetauscherrahmen zusammen mit den Sammelrohren 2a,2b lösbar befestigt.

[0018] Der Wärmetauscher 1 kann entweder wie dargestellt aus einer U-förmigen Rohr­matrix 3 bestehen oder auch an zwei sich gegenüberliegenden Stellen der Sam­melrohre 2a,2b zwei analog ausgeführte Rohrmatritzen aufweisen.

[0019] Die Ausführung der Tragbänder 7a und 7b der Abstandshalter 6 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß an beiden Enden der Tragbänder 7a,7b Löcher 9 vorgesehen sind, die im Durchmesser den Haltestangen 8 gemäß Fig. 1 entsprechen. Zu diesem Zweck sind die Tragbänder 7a,7b sind ferner, wie in Fig. 2 dargestellt, einander entgegengesetzt angebracht damit sie die einzelnen Profilröhrchen 4 entgegengesetzt wechselseitig und zick-zack-förmig umschließen, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.

[0020] In dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt durch die Rohrmatrix 3 sind einzel­ne Profilröhrchen 4 im Querschnitt dargestellt. Diese weisen etwa ellipsenför­mige Außenkontur auf und sind zur Erhöhung ihrer Querstabilität mit einem Mit­telsteg 10 versehen. Die Profilröhrchen 4 der Rohmatrix 3 sind ferner regel­mäßig beabstandet angeordnet, wobei der Abstand derart durch die Flachbänder 7a,7b definiert wird, daß die Dicke der Flachbänder 7a,7b die Minimalab­stände benachbarter Profilröhrchen 4 definieren. Wie ferner zu erkennen ist wird durch zwei einander zugeordnete Tragbänder 7a,7b jedes Profilröhrchen 4 einzeln umschlossen, wobei sich die Tragbänder 7a,7b zwischen den Pro­folröhrchen kreuzen. Somit können die Tragbänder 7a,7b als Flechtwerk aufge­faßt werden, wobei dei Profilröhrchen 4 als Querstäbe des Flechtwerkes dienen. Die Tragbänder 7a,7b sind ferner beidseitig mit einer reibungs- und schwin­gungsdämpfenden Schicht in Form von mit Gewebeschichten 11a,11b, beschichtet. Vorzugsweise machen die beiden Gewebeschichten 11a,11b jeweils 1/5 bis 1/3 der gesamten Breite 12, der Tragbänder 7a,7b aus.

[0021] In Fig. 4 ist das den Abstandhalter 6 bildende Flechtwerk 13 dargestellt, bei dem zu erkennen ist, wie die Tragbänder 7a,7b mit der Haltestange 8 verbunden sind. Dabei ist zwischen den einander zugeordneten Tragbändern 7a,7b, die einer Reihe übereinanderliegender Profilröhrchen 4a zugeordnet sind, je ein Distanzstück 15 vorgesehen, wobei dieses Distanzstück 14 etwa die gleiche Breite wie das zugehörige Profilröhrchen 4a aufweist. Hierdurch wird gewähr­leistet, daß auch das oberste Profilröhrchen 4a jeder Reihe beidseitig von den beiden zugehörigen Tragbändern 7a und 7b umschlungen ist. Das Flechtwerk 13 setzt sich natürlich in beiden Richtungen der Erstreckung der Haltestange 8 fort, jedoch ist dies hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht weiter darge­stellt.

[0022] In Fig. 5 ist ein Querschnitt gemäß der Ansicht von Fig. 4 zu sehen, wobei die Verbreiterung der Tragbänder 7a,7b im Bereich der Umschließung der Hal­testange 8 erkennbar ist. Die Tragbänder 7a,7b umschlingen die übereinander­liegenden Profilröhrchen 4a entgegengesetzt, so daß sie sich in Bereichen zwischen den Profilröhrchen 4a jeweils kreuzen.

Ansprüche

1. Wärmetauscher mit einer Rohrmatrix aus einer Vielzahl von parallel verlaufenden Profilröhrchen, die als Querstäbe in einem Flechtwerk gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Flechtwerk (13) aus flexiblen Tragbändern (7a,b) aufgebaut ist, wobei jeder Reihe übereinander liegender Profilröhrchen (4) zwei nebeneinander ver­laufende Tragbänder (7a,b) zugeordnet sind, und die Tragbänder (7a,b) and ihren Enden verbreitet sind und Löcher (9) aufweisen, durch welche quer zur Rohrmatrix verlaufende Haltestangen (8) gest eckt sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der flexiblen Tragbänder (7a,b) Metall ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reihe übereinanderliegender Profilröhrchen (4a) zwei nebeneinander verlaufende Tragbänder (7a,b) zugeordnet sind, derart, daß diese die Profilröhrchen (4a) zick-zack-artig umschließen, so daß sie sich zwischen den Profilröhrchen (4a) kreuzen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7a,b) mit reibungsdämpfendem Material beschichtet sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7a,b) mit einer Gewebeschicht (11a,b) aus Metallgewebe ummantelt sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7a,b) mit einer Gewebeschicht (11a,b) aus Keramikgewe­be ummantelt sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Haltestangen (8) an einem Wärmetauscherrahmen abstützen.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei einander zugeordneten Tragbändern (7a,b) auf den Haltestangen (8) Distanzstücke (14) aufgesteckt sind.

9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansrüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbänder (7a,b) als Flachbänder ausge­führt sind.

Zeichnung