DE102009049986A1 - Rohrbündelwärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Rohrbündelwärmetauschers - Google Patents

Rohrbündelwärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Rohrbündelwärmetauschers Download PDF

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Abstract

Ein Rohrbündelwärmetauscher umfasst ein Gehäuse (10), das von einem ersten Medium (A) durchströmt werden kann und einen Mantelraum bildet; wenigstens ein Rohrbündel (12), das zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses (10) verläuft, von einem zweiten Medium (B) durchströmt werden kann und einen Rohrraum bildet; und wenigstens einer Vorkammer (18; 20), die an einer Seite des Gehäuses (10) angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Rohrbündel (12) in Fluidverbindung steht. In der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) ist wenigstens eine Trennwand (34) zum Aufteilen der Vorkammer (18; 20) in mehrere Teilräume angeordnet. Dabei wird die wenigstens eine Trennwand (34) mit der Wandung (18a, 18b; 20a, 20b) der Vorkammer (18; 20) zumindest teilweise fluiddicht verschweißt und aus mehreren miteinander fluiddicht verschweißten Teiltrennwänden (34a, 34b, 34c) zusammengesetzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rohrbündelwärmetauschers nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.
  • Rohrbündelwärmetauscher werden zum Beispiel in Wasserstoff- und Synthesegasanlagen eingesetzt und können dabei dem Wärmeaustausch zwischen einem heißen Synthesegas und einem Kühlwasser bzw. Kesselspeisewasser dienen.
  • Solche Rohrbündelwärmetauscher weisen ein Gehäuse, das von einem ersten Medium A durchströmt werden kann und einen Mantelraum bildet, und wenigstens ein Rohrbündel, das zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses verläuft, von einem zweiten Medium B durchströmt werden kann und einen Rohrraum bildet, auf. An den beiden Stirnseiten des üblicherweise zylindrisch geformten Gehäuses ist jeweils eine Vorkammer angeordnet, die mit dem wenigstens einen Rohrbündel in Fluidverbindung steht.
  • In den Vorkammern des Rohrbündelwärmetauschers sind im Allgemeinen Trennwände eingesetzt, um die jeweilige Vorkammer in mehrere voneinander getrennte Teilräume/Kammern zu unterteilen. Durch die Unterteilung ist es möglich, das Medium B mehrfach durch das Gehäuse zu leiten und so die Wärmetauschleistung zu erhöhen und/oder mehrere Medienströme durch das Gehäuse zu leiten.
  • Die Trennwände werden dabei so in die Vorkammern eingesetzt, dass diese bündig mit der Wandung (Seitenwand, Boden) der Vorkammer abschließen. Um Blindströme des Mediums B zwischen den einzelnen Teilräumen in der Vorkammer zu vermeiden, werden die Trennwände zum Beispiel mit der Seitenwand und dem Boden der Vorkammer verschweißt. Hierzu werden in der Praxis üblicherweise Handschweißgeräte eingesetzt.
  • Bei besonders kleinen Durchmessern und/oder großen Tiefen der Vorkammern können die Trennbleche aufgrund des sich ergebenden Platzproblems jedoch nicht mehr oder nur noch ungenügend und mit hohem Geschick des Schweißers blindstromfrei mit der Wandung der Vorkammer verschweißt werden. Die Qualität der Schweißverbindung ist dabei auch von der Größe des zur Verfügung stehenden Schweißgeräts abhängig. Falls der Schweißer die Trennwände nicht bis zum Boden der Vorkammer verschweißen kann, wird in solchen Fällen zum Teil versucht, eine gewisse Blindströmung des Mediums zwischen den einzelnen Teilräumen der Vorkammer aus verfahrenstechnischer Sicht zu tolerieren.
  • Eine andere Variante besteht im Fall von platzbedingten Schweißproblemen darin, auf eine Schweißung zu verzichten und die Trennwände stattdessen in Führungsschienen, die an der Wandung der Vorkammer im Voraus angebracht werden, einzuschieben. Selbst bei eng geführten Trennwänden lassen sich Blindströme zwischen den Teilräumen der Vorkammer aber in der Praxis nicht vermeiden.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Rohrbündelwärmetauscher zu schaffen. Der verbesserte Rohrbündelwärmetauscher soll Blindströme zwischen den Teilräumen einer Vorkammer möglichst verhindern.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Rohrbündelwärmetauschers zu schaffen, mit welchem Blindströme zwischen den Teilräumen einer Vorkammer des Rohrbündelwärmetauschers möglichst vermieden werden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Rohrbündelwärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Rohrbündelwärmetauschers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
  • Der Rohrbündelwärmetauscher umfasst ein Gehäuse, das von einem ersten Medium durchströmt werden kann und einen Mantelraum bildet; wenigstens ein Rohrbündel, das zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses verläuft, von einem zweiten Medium durchströmt werden kann und einen Rohrraum bildet; und wenigstens eine Vorkammer, die an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Rohrbündel in Fluidverbindung steht. In der wenigstens einen Vorkammer ist wenigstens eine Trennwand zum Aufteilen der Vorkammer in mehrere Teilräume angeordnet, wobei die wenigstens eine Trennwand mit der Wandung der Vorkammer zumindest teilweise fluiddicht verschweißt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Trennwand in der wenigstens einen Vorkammer aus mehreren miteinander fluiddicht verschweißten Teiltrennwänden zusammengesetzt ist.
  • Da die Trennwand in der Vorkammer aus mehreren miteinander fluiddicht verschweißten Teiltrennwänden zusammengesetzt ist, ist es einfacher und damit prozesssicherer, die einzelnen Teiltrennwände nacheinander mit der Wandung der Vorkammer und miteinander fluiddicht zu verschweißen. Dieses Verschweißen der einzelnen Teiltrennwände der Vorkammer kann selbst bei Vorkammern mit kleinen Durchmessern und/oder großen Tiefen in zuverlässiger Weise erfolgen, sodass Blindströme zwischen den durch die zusammengesetzte Trennwand gebildeten Teilräumen der Vorkammer vermieden werden können.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch geformt sein und kann die wenigstens eine Vorkammer an einer Längsstirnseite des Gehäuses angeordnet sein, wobei die wenigstens eine Vorkammer im Wesentlichen zylindrisch geformt ist und auf der dem Gehäuse abgewandten Seite einen geschlossenen Boden aufweist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die wenigstens eine Trennwand in der wenigstens einen Vorkammer in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Längsrichtung der Vorkammer in mehrere Teiltrennwände unterteilt sein, die miteinander fluiddicht verschweißt sind.
  • In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die wenigstens eine Vorkammer mit wenigstens einem Entlüftungsstutzen versehen sein und kann die wenigstens eine Trennwand mit wenigstens einer Entlüftungsbohrung zum Verbinden der durch die Trennwand getrennten Teilräume der Vorkammer versehen sein.
  • Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann die wenigstens eine Vorkammer auch mit wenigstens einem Kondensatstutzen versehen sein und kann die wenigstens eine Trennwand mit wenigstens einer Bohrung zum Verbinden der durch die Trennwand getrennten Teilräume der Vorkammer versehen sein.
  • Ferner können in der wenigstens einen Vorkammer auch mehrere Trennwände angeordnet sein, von denen sich nur ein Teil durch die gesamte Vorkammer hindurch erstreckt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrbündelwärmetauschers mit den Merkmalen des Anspruches 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 8 bis 10.
  • Zum Herstellen eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Gehäuse, das von einem ersten Medium durchströmt werden kann und einen Mantelraum bildet, wenigstens einem Rohrbündel, das zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses verläuft, von einem zweiten Medium durchströmt werden kann und einen Rohrraum bildet und wenigstens einer Vorkammer, die an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Rohrbündel in Fluidverbindung steht, wird in der wenigstens einen Vorkammer wenigstens eine Trennwand zum Aufteilen der Vorkammer in mehrere Teilräume angeordnet, wobei die wenigstens eine Trennwand mit der Wandung der Vorkammer zumindest teilweise fluiddicht verschweißt wird. Erfindungsgemäß wird die wenigstens eine Trennwand in der wenigstens einen Vorkammer aus mehreren Teiltrennwänden zusammengesetzt, welche nacheinander mit der Wandung der Vorkammer und miteinander fluiddicht verschweißt werden.
  • Da die Trennwand in der Vorkammer aus mehreren Teiltrennwänden zusammengesetzt wird, die nacheinander mit der Wandung der Vorkammer und miteinander fluiddicht verschweißt werden, kann das Montieren der Trennwände in der Vorkammer einfacher und damit prozesssicherer erfolgen. Damit können Blindströme zwischen den durch die zusammengesetzte Trennwand gebildeten Teilräumen der Vorkammer zuverlässig vermieden werden. Dies gilt insbesondere auch für Vorkammern mit kleinen Durchmessern und/oder großen Tiefen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die wenigstens eine Trennwand in der wenigstens einen Vorkammer in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Längsrichtung der Vorkammer in mehrere Teiltrennwände unterteilt werden, die miteinander fluiddicht verschweißt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können in der wenigstens einen Vorkammer mehrere Trennwände angeordnet werden, von denen sich nur ein Teil durch die gesamte Vorkammer hindurch erstreckt.
  • In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Teiltrennwände der wenigstens einen Trennwand mit einer Schweißkante vorbereitet werden.
  • In diesem Zusammenhang soll das wenigstens eine „Rohrbündel” des Rohrbündelwärmetauscher ganz allgemein wenigstens ein Rohr umfassen, d. h. es kann auch nur ein Rohr im Innern des Gehäuses verlaufen und es können mehrere Rohre in Form eines Rohrbündels oder von wenigstens zwei Rohrbündeln im Gehäuseinnern des Rohrbündelwärmetauschers angeordnet sein.
  • Die „Medien”, welche durch den Mantelraum bzw. den Rohrraum des Rohrbündelwärmetauschers strömen können, sind grundsätzlich beliebig. Insbesondere kann es sich sowohl um flüssige als auch um gasförmige Medien sowie um Medien mit flüssigen und gasförmigen Anteilen handeln. Das erste und das zweite Medium können zwei unterschiedliche Stoffe sein oder es kann sich auch um den gleichen Stoff mit unterschiedlichen Temperaturen handeln.
  • Obige sowie weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung des Aufbaus eines Rohrbündelwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2A eine vereinfachte Perspektivansicht einer Vorkammer des Rohrbündelwärmetauschers von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2B eine schematische Längsschnittansicht der Vorkammer von 2A;
  • 2C eine schematische Querschnittansicht der Vorkammer von 2A;
  • 3A eine vereinfachte Perspektivansicht einer weiteren Vorkammer des Rohrbündelwärmetauschers von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3B eine schematische Längsschnittansicht der Vorkammer von 3A; und
  • 3C eine schematische Querschnittansicht der Vorkammer von 3A.
  • Bezug nehmend auf 1 wird zunächst der Grundaufbau eines Rohrbündelwärmetauschers näher beschrieben.
  • Der Rohrbündelwärmetauscher besitzt ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 10, das einen ersten Mantelraum bildet und in dem wenigstens ein Rohrbündel 12 zum Bilden eines ersten Rohrraums angeordnet ist. Die Längsachse des Rohrbündelwärmetauschers bzw. seines Gehäuses 10 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen horizontal (Links/Rechts-Richtung in 1). Alternativ sind auch andere Ausrichtungen möglich, insbesondere auch eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Längsachse des Rohrbündelwärmetauschers.
  • Im Bereich der beiden Längsenden des Rohrbündelwärmetauschers sind an dem Gehäuse 10 ein Manteleinlassstutzen 14 und ein Mantelauslassstutzen 16 angebracht, welche jeweils mit dem Mantelraum in Fluidverbindung stehen. Die beiden Mantelanschlussstutzen 14, 16 sind jeweils im Wesentlichen vertikal, d. h. senkrecht zur Längsachse des Rohrbündelwärmetauschers ausgerichtet, ohne dass die Erfindung auf diese Anordnung und Ausrichtung der Mantelanschlussstutzen 14, 16 beschränkt sein soll.
  • An beiden Stirnseiten des Gehäuses 10 sind ferner eine erste Vorkammer 18 und eine zweite Vorkammer 20 vorgesehen, welche jeweils mit dem durch das wenigstens eine Rohrbündel 12 gebildeten Rohrraum in Fluidverbindung stehen. Die erste Vorkammer 18 ist an dem Gehäuse 10 über einen ersten Verbindungsflansch 22 montiert und die zweite Vorkammer 20 ist an dem Gehäuse 10 über einen zweiten Verbindungsflansch 24 montiert.
  • An der ersten Vorkammer 18 sind ein Rohreinlassstutzen 26 und ein Rohrauslassstutzen 28 vorgesehen. Die beiden Rohranschlussstutzen 26, 28 sind in der Darstellung von 1 im Wesentlichen horizontal, d. h. parallel zur Längsachse des Rohrbündelwärmetauschers ausgerichtet, ohne dass die Erfindung auf diese Anordnung und Ausrichtung der Rohranschlussstutzen 26, 28 beschränkt sein soll.
  • Wie durch die Strömungspfeile in 1 angedeutet, strömt ein erstes Medium A über den Manteleinlassstutzen 14 in den Mantelraum des Gehäuses 10 und verlässt diesen durch den Mantelauslassstutzen 16.
  • Ein zweites Medium B strömt zunächst durch den Rohreinlassstutzen 26 in die erste Vorkammer 18 des Rohrbündelwärmetauschers. Von dieser ersten Vorkammer 18 wird das zweite Medium B auf das wenigstens eine Rohrbündel 12 verteilt und am anderen Ende des Rohrraums in der zweiten Vorkammer 20 wieder gesammelt. Von der zweiten Vorkammer 20 des Rohrbündelwärmetauschers strömt das zweite Medium B dann wieder durch das Gehäuse 10 des Rohrbündelwärmetauschers zurück zur ersten Vorkammer 18, bevor es über den Rohrauslassstutzen 28 ausgegeben wird. Diese Ausgestaltung des Rohrraums wird auch als U-Rohr-Rohrbündelwärmetauscher bezeichnet.
  • Zwischen dem Rohrbündel und der Gehäusewand können in dem Rohrbündelwärmetauschern auch mehrere Umlenkbleche 30 vorgesehen sein, sodass das erste Medium A den Mantelraum des Rohrbündelwärmetauschers möglichst quer zu dem Rohrbündel 12 durchströmt, um den Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien A und B effizienter zu gestalten.
  • Um den oben beschriebenen Strömungsweg des zweiten Mediums B durch die Vorkammern 18, 20 und den Rohrraum 12 zu erzielen, ist in der ersten Vorkammer 18 des Rohrbündelwärmetauschers wenigstens eine Trennwand 34 angeordnet, um die Vorkammer 18 in zwei Teilräume zu unterteilen. Diese wenigstens eine Trennwand 34 ist zum Beispiel in Form eines Trennbleches ausgebildet.
  • Der Rohrbündelwärmetauscher der Erfindung kann aber auch mit anderen Strömungswegen für das zweite Medium B konzipiert sein. Zum Beispiel kann das zweite Medium B das Gehäuse mehr als zwei Mal durchströmen. In diesem Fall sind in den beiden Vorkammern 18, 20 entsprechend mehr Trennwände 34 zur Unterteilung der Vorkammern 18, 20 in eine größere Anzahl von Teilräumen erforderlich. Ferner kann das zweite Medium B auch in einen Rohreinlassstutzen 26 an der ersten Vorkammer 18 eintreten und aus einem Rohrauslassstutzen 28 an der zweiten Vorkammer 20 austreten. Auch in diesem Fall ist wahlweise ein einfaches oder ein mehrfaches Durchströmen des Gehäuses 10 durch das zweite Medium B möglich.
  • In einem Anwendungsbeispiel hat das erste Medium A beim Eintritt in den Manteleinlassstutzen 14 des Rohrbündelwärmetauschers eine höhere Temperatur als das zweite Medium B beim Eintritt in den Rohreinlassstutzen 26 an der ersten Vorkammer 18 des Rohrbündelwärmetauschers. Beim Einsatz des Rohrbündelwärmetauschers in einer Synthesegasanlage handelt es sich bei dem ersten Medium A zum Beispiel um ein heißes Synthesegas, welches zum Beispiel eine Temperatur von etwa 300°C haben kann. Das zweite Medium B kann frisches Wasser (Kühlwasser, Kesselspeisewasser) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 150°C sein.
  • In einem alternativen Anwendungsfall kann der Rohrbündelwärmetauscher aber auch so angeschlossen werden, dass das heißere Medium durch den Rohrraum 12 und das kühlere Medium durch den Mantelraum strömt.
  • Wie in 1 angedeutet, kann an dem Gehäuse 10 wahlweise auch ein Entlüftungsstutzen 32 vorgesehen sein, der mit dem Mantelraum im Gehäuse 10 in Fluidverbindung steht, sodass der Mantelraum bei Bedarf entlüftet werden kann.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der beiden Vorkammern 18, 20 des Rohrbündelwärmetauschers werden nun unter Bezug auf 2 und 3 näher erläutert. Dabei zeigen 2A bis C verschiedene Ansichten einer beispielhaften zweiten Vorkammer 20 und 3A bis C verschiedene Ansichten einer beispielhaften ersten Vorkammer 18.
  • Die zweite Vorkammer 20 ist entsprechend dem Gehäuse 10 ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch geformt, d. h. sie weist eine zylindrische Seitenwand 20b und einen geschlossenen Boden 20a auf.
  • Im Innern der Vorkammer 20 sind mehrere Trennwände 34 vorgesehen, um die Vorkammer 20 in eine entsprechende Anzahl von Teilräumen zu unterteilen, um den zweiten Medienstrom in vorbestimmter Weise durch das wenigstens eine Rohrbündel 12 des Rohrbündelwärmetauschers zu leiten. Wie am besten in 2B erkennbar, sind diese Trennwände 34 in Längsrichtung der Vorkammer 20 in mehrere Teiltrennwände 34a, 34b, 34c unterteilt.
  • Bei der Herstellung des Rohrbündelwärmetauschers werden zunächst die ersten Teiltrennwände 34a der Trennwände 34 mit dem Boden 20a und der Seitenwand 20b der Vorkammer 20 fluiddicht verschweißt. Dann werden die zweiten Teiltrennwände 34b mit den ersten Teiltrennwänden 34a und der Seitenwand 20b der Vorkammer 20 fluiddicht verschweißt. Abschließend werden die dritten Teiltrennwände 34c mit den zweiten Teiltrennwänden 34b und der Seitenwand 20b der Vorkammer 20 fluiddicht verschweißt. Aufgrund der fluiddichten Verschweißung der Teiltrennwände 34a–c miteinander und mit der Wandung 20a–b der Vorkammer 20 können Blindströme des zweiten Mediums B zwischen den Teilräumen der Vorkammer 20 vermieden werden.
  • Da in einem ersten Schritt nur relativ kurze Teiltrennwände 34a in der Vorkammer 20 montiert werden, kann der Schweißer mit seinem Schweißgerät diese selbst bei Vorkammern 20 mit kleinen Durchmessern und/oder großen Tiefen zuverlässig mit dem Boden 20a und der Seitenwand 20b verschweißen. Anschließend ergeben sich auch für die Montage der weiteren Teiltrennwände 34b, 34c keine Platzprobleme beim Schweißvorgang.
  • Wie in 2C dargestellt, können an der zweiten Vorkammer 20 optional auch wenigstens ein Entlüftungsstutzen 38 in seinem oberen Bereich und ein Kondensatstutzen 42 in seinem unteren Bereich vorgesehen sein. Ist jeweils nur ein Stutzen 38, 42 vorhanden, so sind die Trennwände 34 mit kleinen (Entlüftungs-)Bohrungen (nicht dargestellt) zur Fluidverbindung der Teilräume der Vorkammer 20 ausgebildet. Diese Bohrungen sind so dimensioniert, dass keine prozessrelevanten Blindströme des zweiten Mediums B zwischen den Teilräumen der zweiten Vorkammer 20 stattfinden.
  • Das Konzept der Entlüftungsstutzen und der Kondensatstutzen ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt.
  • Die in 3A bis C beispielhaft veranschaulichte erste Vorkammer 18 ist entsprechend dem Gehäuse 10 ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch geformt, d. h. sie weist eine zylindrische Seitenwand 18b und einen geschlossenen Boden 18a auf.
  • Im Innern der Vorkammer 18 ist eine Anzahl von Trennwänden 34 vorgesehen, die die Vorkammer 18 in eine entsprechende Anzahl von Teilräumen unterteilen, um den zweiten Medienstrom in vorbestimmter Weise durch das wenigstens eine Rohrbündel 12 des Rohrbündelwärmetauschers zu leiten. Wie in 3B angedeutet, ist zumindest ein Teil dieser Trennwände 34 in Längsrichtung der Vorkammer 18 in mehrere Teiltrennwände 34a, 34b, 34c unterteilt.
  • Die Unterteilung der Trennwände 34 in mehrere Teiltrennwände 34a, 34b, 34c und deren Montage in der ersten Vorkammer 18 sind analog zu den obigen Erläuterungen in Zusammenhang mit der zweiten Vorkammer 20.
  • Wie in 3A angedeutet, erstrecken sich nicht notwendigerweise alle Trennwände 34 über die gesamte Länge der Vorkammer 18. Ein Teil der Trennwände 34 kann sich wahlweise auch nur über einen Teilbereich, der dem Gehäuse 10 zugewandt ist, erstrecken und mit entsprechenden quer verlaufenden Trennwänden verbunden sein.
  • Aus verfahrenstechnischer Sicht benötigt man für die Umlenkung des zweiten Medienstroms B in der Vorkammer nicht notwendigerweise dessen gesamte Länge.
  • Insbesondere bei mehrgängigen Strömungswegen des zweiten Mediums B durch den Rohrbündelwärmetauscher können die einzelnen Teilräume der Vorkammer 18 verkleinert bzw. verkürzt werden. Bei der Konzeption der Trennwände 34 und der entsprechenden Teilräume in der Vorkammer 18 sollte aber darauf geachtet werden, dass das Medium B die Vorkammer 18 ohne zu großen Druckverlust passieren kann und durch die Strömung verursachten Kavitationen vermieden werden.
  • In 3B und C sind ferner der Rohreinlassstutzen 26 und der Rohrauslassstutzen 28 an der ersten Vorkammer 18 erkennbar. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Rohranschlussstutzen 26, 28 nicht am Boden 18a der Vorkammer 18, sondern an ihrer unteren Seitenwand 18b vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Anordnung der Rohranschlussstutzen 26, 28 beschränkt.
  • Ferner können auch an der ersten Vorkammer 18 optional wenigstens ein Entlüftungsstutzen 36 in ihrem oberen Bereich und ein Kondensatstutzen 40 in ihrem unteren Bereich vorgesehen sein. Ist jeweils nur ein Stutzen 36, 40 vorhanden, so sind die Trennwände 34 mit kleinen (Entlüftungs-)Bohrungen 44 zur Fluidverbindung der Teilräume der Vorkammer 18 ausgebildet. Diese Bohrungen 44 sind so dimensioniert, dass keine prozessrelevanten Blindströme des zweiten Mediums B zwischen den Teilräumen der ersten Vorkammer 18 stattfinden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 sind die Trennwände 34 der Vorkammern 18, 20 jeweils in drei Teiltrennwände 34a, 34b, 34c unterteilt, die miteinander verschweißt werden. Alternativ sind natürlich auch Ausführungen mit Trennwänden 34 aus nur zwei Teiltrennwänden oder aus mehr als drei Teiltrennwänden möglich. Dabei müssen auch nicht alle Trennwände 34 einer Vorkammer 18, 20 die gleiche Anzahl von Teiltrennwänden aufweisen.
  • Um das Verschweißen der Teiltrennwände 34a–c miteinander und mit den Wandungen 18a–b, 20a–b der Vorkammern 18, 20 einfacher und prozesssicherer durchführen zu können, können die Teiltrennwände 34a–c vorzugsweise eine Schweißkantenvorbereitung erfahren. Beispielsweise können die Schweißkanten ohne Steg und mit einem beidseitigen Fasenwinkel von 45° vorbereitet werden. Selbstverständlich sind auch anders gestaltete Schweißkanten möglich und es müssen nicht alle Schweißkanten der vorhandenen Teiltrennwände in der gleichen Weise vorbereitet werden.

Claims (10)

  1. Rohrbündelwärmetauscher, mit einem Gehäuse (10), das von einem ersten Medium (A) durchströmt werden kann und einen Mantelraum bildet; wenigstens einem Rohrbündel (12), das zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses (10) verläuft, von einem zweiten Medium (B) durchströmt werden kann und einen Rohrraum bildet; und wenigstens einer Vorkammer (18; 20), die an einer Seite des Gehäuses (10) angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Rohrbündel (12) in Fluidverbindung steht, wobei in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) wenigstens eine Trennwand (34) zum Aufteilen der Vorkammer (18; 20) in mehrere Teilräume angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Trennwand (34) mit der Wandung (18a, 18b; 20a, 20b) der Vorkammer (18; 20) zumindest teilweise fluiddicht verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Trennwand (34) in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) aus mehreren miteinander fluiddicht verschweißten Teiltrennwänden (34a, 34b, 34c) zusammengesetzt ist.
  2. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) im Wesentlichen zylindrisch geformt ist; und die wenigstens eine Vorkammer (18; 20) an einer Längsstirnseite des Gehäuses (10) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Vorkammer (18; 20) im Wesentlichen zylindrisch geformt ist und auf der dem Gehäuse (10) abgewandten Seite einen geschlossenen Boden (18a; 20a) aufweist.
  3. Rohrbündelwärmetauscher nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Trennwand (34) in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Längsrichtung der Vorkammer in mehrere Teiltrennwände (34a, 34b, 34c) unterteilt ist, die miteinander fluiddicht verschweißt sind.
  4. Rohrbündelwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorkammer (18; 20) mit wenigstens einem Entlüftungsstutzen (36; 38) versehen ist; und die wenigstens eine Trennwand (34) mit wenigstens einer Entlüftungsbohrung (44) zum Verbinden der durch die Trennwand getrennten Teilräume der Vorkammer (18; 20) versehen ist.
  5. Rohrbündelwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorkammer (18; 20) mit wenigstens einem Kondensatstutzen (40; 42) versehen ist; und die wenigstens eine Trennwand (34) mit wenigstens einer Bohrung (44) zum Verbinden der durch die Trennwand getrennten Teilräume der Vorkammer (18; 20) versehen ist.
  6. Rohrbündelwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) mehrere Trennwände (34) angeordnet sind, von denen sich nur ein Teil durch die gesamte Vorkammer hindurch erstreckt.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Gehäuse (10), das von einem ersten Medium (A) durchströmt werden kann und einen Mantelraum bildet, wenigstens einem Rohrbündel (12), das zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses (10) verläuft, von einem zweiten Medium (B) durchströmt werden kann und einen Rohrraum bildet und wenigstens einer Vorkammer (18; 20), die an einer Seite des Gehäuses (10) angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Rohrbündel (12) in Fluidverbindung steht, bei welchem in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) wenigstens eine Trennwand (34) zum Aufteilen der Vorkammer (18; 20) in mehrere Teilräume angeordnet wird, wobei die wenigstens eine Trennwand (34) mit der Wandung (18a, 18b; 20a, 20b) der Vorkammer (18; 20) zumindest teilweise fluiddicht verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Trennwand (34) in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) aus mehreren Teiltrennwänden (34a, 34b, 34c) zusammengesetzt wird, welche nacheinander mit der Wandung (18a, 18b; 20a, 20b) der Vorkammer (18; 20) und miteinander fluiddicht verschweißt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Trennwand (34) in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Längsrichtung der Vorkammer in mehrere Teiltrennwände (34a, 34b, 34c) unterteilt ist, die miteinander fluiddicht verschweißt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Vorkammer (18; 20) mehrere Trennwände (34) angeordnet werden, von denen sich nur ein Teil durch die gesamte Vorkammer hindurch erstreckt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teiltrennwände (34a, 34b, 34c) der wenigstens einen Trennwand (34) mit einer Schweißkante vorbereitet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017067629A1 (de) * 2015-10-20 2017-04-27 Frank Brucker Rohrbündelwärmeübertrager und fertigungsverfahren dafür

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