Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen gewickelten Wärmeübertrager.

Ein derartiger Wärmeübertrager weist ein Rohrbündel auf, das zumindest ein oder mehrere Rohre zur Aufnahme zumindest eines fluiden ersten Mediums aufweist, wobei das mindestens eine Rohr bzw. die Rohre zumindest abschnittsweise schraubenlinienförmig um ein Kernrohr gewickelt ist bzw. sind. Das Kernrohr erstreckt sich entlang einer Längsachse in einem Mantelraum, der zur Aufnahme eines zweiten Mediums vorgesehen ist, so dass das im Rohrbündel geführte fluide erste Medium und das im Mantelraum aufgenommene fluide zweite Medium in einen indirekten Wärmetausch treten können.

Das mindestens eine Rohr oder die Rohre sind auf Stege gewickelt, die sich entlang der Längsachse des Kernrohrs erstrecken. Das Rohrbündel kann dabei mehrere Rohrlagen aufweisen, wobei sich eine Rohrlage über Stege an einer darunter angeordneten Rohrlage bzw. am Kernrohr abstützt. An jedem Steg liegt also eine Mehrzahl von benachbarten Rohrabschnitten an bzw. auf. Die Rohrabschnitte können dabei zu einem Rohr gehören (für den Fall, dass die Rohrlage nur aus einem Rohr gewickelt ist), oder zu verschiedenen Rohren, die nebeneinander in der betreffenden Rohrlage auf die darunterliegende Rohrlage gewickelt sind.

Bei der Fertigung bzw. beim Wickeln eines gewickelten Wärmeübertragers kann sich ein Rohrbündel insbesondere am unteren Ende des Rohrbündels öffnen. Dies kann insbesondere bei zunehmendem Gewicht oder zunehmender Anzahl der Rohrlagen auftreten. Durch das Öffnen kann die Stabilität eines gewickelten Wärmeübertragers abnehmen.

Zur Fixierung eines Rohres insbesondere an den Enden eines gewickelten Rohrbündels kann ein Rohr mithilfe eines Bügels an einem Steg festgelegt werden. Ein Bügel wird dabei punktuell beispielsweise mithilfe von Schweißverbindungen an einem Steg fixiert. Der entlang der radialen Richtung über einem Bügel angeordnete Steg kann dabei an dem radial darunterliegenden Bügel fixiert werden. Insbesondere kann eine Vielzahl an Bügeln zum Festlegen der Rohre genutzt werden. Durch das Fixieren kann entlang der radialen Richtung eine durchgehende Verbindung vom Kernrohr über einen Steg und einen Bügel, einen weiteren Steg und einen weiteren Bügel usw. bis hin zur äußeren Lage des gewickelten Wärmeübertragers entstehen.

Während der Fertigung ist das Kernrohr so positioniert, dass seine Längsachse im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, d. h. das Kernrohr befindet sich in einer liegenden Position. Die Rohrbündel werden um das Kernrohr gewickelt. Dabei kann das liegende Kernrohr an seinen beiden Enden unterstützt werden. Insbesondere durch das Gewicht des Rohrbündels kann es zu einer Durchbiegung des Kernrohres und der bereits gewickelten Rohre im Bereich zwischen den beiden Enden des Kernrohrs kommen. Dadurch können Walkbewegungen innerhalb eines Rohrbündels bzw. zwischen einem Rohrbündel und dem Kernrohr auftreten. Die Walkbewegungen können in axialer, tangentialer und/oder radialer Richtung des gewickelten Rohrbündels auftreten. Weiterhin können die Walkbewegungen zu Scherkräften führen, die auf die Verbindungen zwischen einem Bügel und einem Steg wirken.

Während der Fertigung kann das Kernrohr mehrere tausend Mal gedreht werden, so dass wiederholt Kräfte auf die Verbindungen, insbesondere Schweißverbindungen, zwischen einem Bügel und einem Steg einwirken können. Diese Kräfte können dazu führen, dass die Verbindungen brechen.

Durch das Brechen ist ein Rohr am entsprechenden Steg mittels des Bügels nicht mehr festgelegt, was zu einem Lockern des Rohrbündels führen kann, wodurch die Stabilität des Rohrbündels insgesamt verringert werden kann. In einer aufgerichteten Position des Wärmeübertragers, insbesondere bei einer senkrechten Ausrichtung des Kernrohrs, können gelockerte Rohrbündel aus ihrer ursprünglichen Position gelangen und beispielsweise durchhängen. Zudem könnten sich einzelne Bügel von den Stegen lösen, sich im Mantelraum bewegen und dort möglicherweise zu Beschädigungen führen. Beispielsweise kann ein nicht-fixierter Bügel ein Rohr beschädigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gewickelten Wärmeübertrager zu schaffen, der derart ausgebildet ist, dass die Rohre stabil angeordnet werden können, und ferner derart, dass beim Wickeln auftretende Kräfte so reduziert sind, dass das Risiko eines Lockerns des Rohrbündels reduziert ist. Diese Aufgabe wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Wärmeübertragers sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 wird ein gewickelter Wärmeübertrager offenbart, der ein Kernrohr aufweist, welches sich entlang einer Längsachse erstreckt. Zudem weist der gewickelte Wärmeübertrager ein Rohrbündel auf, das eine Vielzahl an Rohren aufweist, die jeweils um das Kernrohr gewickelt sind, so dass das Rohrbündel eine Vielzahl an Rohrlagen aufweist, die jeweils zumindest ein Rohr aufweisen. Die einzelnen Rohrlagen sind in einer radialen Richtung des Rohrbündels übereinander angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Rohrlagen ein Rohrbündelspalt vorhanden ist. Ferner weist der gewickelte Wärmeübertrager eine Vielzahl an Stegen zum Abstützen der Rohrlagen auf, wobei in jedem Rohrbündelspalt mehrere Stege angeordnet sind, und wobei sich die einzelnen Stege entlang der Längsachse erstrecken. Der Wärmeübertrager weist erfindungsgemäß zumindest eine Strebe auf, die in einem der Rohrbündelspalte angeordnet ist, wobei die mindestens eine Strebe zumindest zwei in dem Rohrbündelspalt angeordnete Stege in einer Umfangsrichtung des Rohrbündels miteinander verbindet. Das Kernrohr kann dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teil der Last des Rohrbündels abzutragen.

Durch die mindestens eine Strebe werden zumindest zwei in einem gemeinsamen Rohrbündelspalt angeordnete Stege entlang der Umfangsrichtung des Rohrbündels miteinander verbunden, so dass deren Bewegungsmöglichkeiten mit Vorteil eingeschränkt werden können, um eine Umfangsversteifung zu realisieren.

So wird vorteilhaft die Stabilität des Wärmeübertrager erhöht. Dies kann ermöglichen, dass Rohrbündel mit größeren Durchmessern und/oder höheren Gewichten gewickelt werden können als nach dem bisherigen Stand der Technik möglich.

In einer Ausführungsform ist in jedem Rohrbündelspalt die gleiche Anzahl an Stegen angeordnet. In einerweiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die in einem Rohrbündelspalt angeordneten Stege in Umfangsrichtung des Rohrbündels äquidistant zueinander angeordnet sind. Die mindestens eine Strebe kann derart angeordnet sein, dass sie entlang der Umfangsrichtung in einer Ebene verläuft, die sich senkrecht zur Längsachse des Kernrohrs erstreckt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der gewickelte Wärmeübertrager Bügel aufweist, wobei der jeweilige Bügel an einem Rohrabschnitt eines Rohres anliegt und an einem Steg, an dem das Rohr anliegt, festgelegt ist. Insbesondere sind Bügel vorgesehen, die jeweils zwischen zwei in radialer Richtung des Rohrbündels übereinander angeordneten Stegen angeordnet sind, wobei der jeweilige Bügel vorzugsweise mit dem in radialer Richtung weiter innen angeordneten (bzw. näher am Kernrohr angeordneten) Steg starr verbunden ist, insbesondere über zumindest eine Schweißverbindung. Am in radialer Richtung weiter außen liegenden (bzw. weiter vom Kernrohr entfernten) Steg ist der jeweilige Bügel vorzugsweise nicht festgelegt. Das bedeutet insbesondere, dass entlang der radialen Richtung des Rohrbündels keine durchgehende Verbindung zwischen den radial übereinanderliegenden Stegen vorliegt.

Da die Bügel jeweils nur am radial weiter innen gelegenen Steg fixiert sind, können die Scherkräfte, die bei der Fertigung auf den jeweiligen Bügel und die Verbindung (beispielsweise eine Schweißverbindung) wirken, mit der der jeweilige Bügel am betreffenden Steg fixiert ist, reduziert werden. Dadurch wird vorteilhaft verhindert, dass die Verbindung bei der Fertigung aufgrund der einwirkenden Kräfte bricht.

In einer Ausführungsform ist zwischen einer in radialer Richtung des Rohrbündels innersten Rohrlage und einer Außenseite des Kernrohres ein innerster Rohrbündelspalt vorhanden, in dem eine Vielzahl an Stegen und zumindest eine zwei Stege miteinander verbindende Strebe angeordnet sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Strebe eine Vielzahl benachbarter Stege in Umfangsrichtung des Rohrbündels miteinander verbindet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Strebe zumindest drei benachbarte Stege in Umfangsrichtung miteinander verbindet. In einer weiteren Ausführungsform verbindet die mindestens eine Strebe mindestens fünf, mindestens sieben, mindestens zehn, mindestens zwölf benachbarte Stege miteinander.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Strebe mit dem jeweiligen Steg über eine Schweißverbindung verbunden ist. Durch eine Schweißverbindung kann eine dauerhafte, feste Verbindung zwischen der mindestens einen Strebe und dem jeweiligen Steg erzielt werden.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers ist vorgesehen, dass die mindestens eine Strebe kreisbogenförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten bedeutet das, dass die mindestens eine Strebe in der Form eines Teilstücks, d. h. eines Segmentes, eines Kreisrings ausgebildet sein kann. Mithilfe einer solchen kreisbogenförmig ausgebildeten Strebe kann eine Vielzahl an Stegen in Umfangsrichtung miteinander verbunden werden.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die mindestens eine Strebe ringförmig ausgebildet ist und die in einem Rohrbündelspalt angeordneten Stege in Umfangsrichtung des Rohrbündels durchgehend miteinander verbindet. Mithilfe einer ringförmig ausgebildeten Strebe können alle in einem Rohrbündelspalt angeordneten Stege miteinander verbunden werden, wodurch eine starke Umfangsversteifung erzeugt werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmeübertrager eine Vielzahl an Streben auf, wobei die jeweilige Strebe der Vielzahl an Streben in einem der Rohrbündelspalte angeordnet ist und zumindest zwei in dem Rohrbündelspalt angeordnete Stege in Umfangsrichtung des Rohrbündels miteinander verbindet.

In einerweiteren Ausführungsform sind die Streben der Vielzahl an Streben dazu ausgebildet, jeweils die identische Anzahl an Stegen in Umfangsrichtung des Rohrbündels miteinander zu verbinden.

In einer alternativen Ausführungsform sind zumindest zwei Streben der Vielzahl an Streben dazu ausgebildet, jeweils eine unterschiedliche Anzahl an Stegen miteinander zu verbinden. Gemäß einerweiteren Ausführungsform des Wärmeübertragers ist vorgesehen, dass zumindest zwei Streben der Vielzahl an Streben in einem der Rohrbündelspalte in Umfangsrichtung des Rohrbündels zueinander beabstandet angeordnet sind.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Rohrbündelspalt oder in dem jeweiligen Rohrbündelspalt zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, insbesondere zumindest vier, insbesondere zumindest fünf Streben in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind. In einer Ausführungsform sind die Abstände dabei identisch ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform kann zumindest ein Abstand größer als ein weiterer Abstand ausfallen.

Eine Strebe kann im Mantelraum eine Barriere für das erste Medium bilden und damit einen Einfluss auf das Strömungsverhalten des ersten Mediums im Mantelraum ausüben. Wenn z.B. Streben der Vielzahl an Streben in Umfangsrichtung des Rohrbündels zueinander beabstandet angeordnet sind, kann das erste Medium insbesondere durch den zwischen zwei Streben ausgebildeten Abstand bzw. eine entsprechende Lücke hindurchgelangen. Durch Wahl des Abstands (insbesondere in Abhängigkeit von der Lage der entsprechenden Lücke in der radialen Richtung des Rohrbündels) kann z.B. eine Randständigkeit des im Mantelraum geführten Mediums entgegengewirkt werden.

Durch die Anordnung der Vielzahl an Streben zueinander kann die Anordnung einer Vielzahl an Abständen festgelegt werden. Mithilfe der Positionierung der Abstände kann die Anströmung der Bündelrohre mit dem ersten Medium eingestellt werden. Darüber wird vorteilhaft die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium eingestellt, insbesondere optimiert.

In einer alternativen Ausführungsform ist eine Vielzahl an Streben in einem Rohrbündelspalt in Umfangsrichtung aneinander angrenzend angeordnet.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest zwei Streben der Vielzahl an Streben in unterschiedlichen Rohrbündelspalten angeordnet sind, wobei die mindestens zwei Streben in radialer Richtung übereinander angeordnet sind. Die jeweilige radiale Richtung steht dabei senkrecht auf der Längsachse und weist von dieser weg bzw. nach außen.

In einer Ausführungsform sind die mindestens zwei Streben der Vielzahl an Streben in benachbarten Rohrbündelspalten angeordnet. Alternativ ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Streben der Vielzahl an Streben in Rohrbündelspalten angeordnet sein können, zwischen denen in radialer Richtung zumindest ein weiterer umlaufender Rohrbündelspalt liegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zumindest zwei Streben der Vielzahl an Streben in unterschiedlichen Rohrbündelspalten angeordnet, wobei die zwei Streben in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Hierbei können die beiden Streben insbesondere in Umfangsrichtung überlappen oder sie sind so angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind, d.h. sie weisen keinen Überlapp auf.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in jedem Rohrbündelspalt zumindest eine Strebe der Vielzahl an Streben angeordnet ist. Das bedeutet, dass in jedem Rohrbündelspalt zumindest zwei Stege, insbesondere alle Stege, mithilfe zumindest jeweils einer Strebe miteinander verbunden sind und zur Umfangsversteifung des Wärmeübertragers beitragen können.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Streben, die in einem Rohrbündelspalt angeordnet sind, gleich ist für alle Rohrbündelspalte.

In einerweiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Streben der Vielzahl an Streben in einem Rohrbündelspalt äquidistant in Umfangsrichtung des Rohrbündels zueinander angeordnet sind.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Stege in radialer Richtung des Rohrbündels übereinander angeordnet sind.

Nach einerweiteren Ausführungsform weist das Rohrbündel bei vertikal ausgerichteter Längsachse bezüglich der Längsachse ein oberes Ende und ein unteres Ende auf, wobei die mindestens eine Strebe oder die Vielzahl an Streben in Bezug zur Längsachse näher am unteren Ende als am oberen Ende positioniert ist. Durch die Positionierung der Strebe(n) am unteren Ende des Rohrbündels kann insbesondere das stark belastete untere Ende des Rohrbündels versteift werden.

In einer Ausführungsform ist die zumindest eine Strebe unterhalb des unteren Endes des Rohrbündels angeordnet.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest zwei Streben der Vielzahl an Streben in Richtung der Längsachse des Kernrohrs übereinander angeordnet sind. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine erste Vielzahl an Streben mit einem ersten Höhenabstand zum unteren Ende des Rohrbündels angeordnet ist und eine zweite Vielzahl an Streben mit einem unterschiedlichen zweiten Höhenabstand zum unteren Ende angeordnet ist.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei Streben der Vielzahl an Streben in einem ersten Rohrbündelspalt in Umfangsrichtung des Rohrbündels mit einem ersten Abstand zueinander beabstandet angeordnet sind, und zwei weitere Streben der Vielzahl an Streben in einem radial weiter außen liegenden zweiten Rohrbündelspalt mit einem zweiten Abstand zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei der erste Abstand größer ist als der zweite Abstand. Abstande zwischen Streben in Umfangsrichtung des Rohrbündels in einem radial weiter außen liegenden Rohrbündelspalt können also kleiner sein als Abstände zwischen zwei Streben in Umfangsrichtung des Rohrbündels in einem radial weiter innen liegenden Rohrbündelspalt. Mithilfe der Größe der Abstände zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Streben kann insbesondere die Anströmung der Bündelrohre durch das erste Medium eingestellt, insbesondere optimiert, werden. Durch die in Umfangsrichtung geringeren Abstände zwischen den Streben zwischen den radial weiter außen liegenden Stegen kann das erste Medium im Mantelraum in Richtung des Kernrohres geleitet werden. Eine mögliche Randgängigkeit des ersten Mediums im Mantelraum wird damit vorteilhaft vermindert und eine radiale Strömungsverteilung des ersten Mediums verbessert.

Weitere Merkmale, Vorteile sowie Ausführungsformen der Erfindung sollen nachfolgend anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines Wärmeübertragers mit Stegen und einem Rohrbündel;

Fig. 2 - Fig. 14 schematische Schnittansichten eines Rohrbündels eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers entlang einer Schnittebene, die senkrecht zur Längsachse des Kernrohrs gemäß Figur 1 verläuft;

Fig. 15 - Fig. 16 schematische Schnittansichten eines Kernrohrs in vertikaler Ausrichtung;

Fig. 17 eine schematische Schnittansicht von angeordneten Stegen und Streben; und

Fig. 18 eine schematische Schnittansicht eines Rohrbündels, das mithilfe von Bügeln an Stegen angeordnet ist.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1. Der Wärmeübertrager 1 weist einen Mantel 2 auf, der einen Mantelraum I des Wärmeübertragers 1 umschließt. In dem Mantelraum I ist ein Rohrbündel 15 angeordnet, das entlang der Längsachse Z des Wärmeübertragers 1 bzw. Mantels 2 mit einer flüssigen Phase eines ersten Mediums M beaufschlagt wird, bei dem es sich z.B. um ein Kältemittel handelt. In den Rohren 10 des Rohrbündels 15 wird zumindest ein zweites fluides Medium M‘ geführt, so dass dieses in einen indirekten Wärmeaustausch mit dem im Mantelraum I geführten ersten Medium M treten kann. Zum Einlassen des ersten Mediums M in den Mantelraum I bzw. zum Abziehen des ersten Mediums M aus dem Mantelraum I können am Mantel 2 Stutzen 3, 4 vorgesehen sein.

Das Rohrbündel 15 weist eine Mehrzahl an Rohren 10 auf, wobei die Rohre 10 jeweils zumindest abschnittsweise bevorzugt schraubenlinienförmig um bzw. auf ein im Mantelraum I angeordnetes Kernrohr 20 gewickelt sind, das sich entlang der Längsachse Z erstreckt, so dass mehrere Rohrlagen 100, 101, 102, 103 gebildet werden, die in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 bzw. des Kernrohres 20 Übereinanderliegen (vgl. auch Fig. 2 - 14). Die jeweilige radiale Richtung R steht senkrecht auf der Längsachse Z und weist von der Längsachse Z nach außen zum Mantel 2 hin. Die Rohre 10 stehen zum Einlassen zumindest eines zweiten Mediums M‘ in das Rohrbündel 15 mit zumindest einem am Mantel 2 vorgesehen Stutzen 5 in Strömungsverbindung. Weiterhin ist zum Abziehen des mindestens einen Mediums M‘ aus dem Rohrbündel 15 zumindest ein Stutzen 6 am Mantel 2 vorgesehen. Das Rohrbündel 15 kann ferner zum Einleiten verschiedener zweiter Medien M‘ in Rohrgruppen eingeteilt sein, denen jeweils ein Einlass bzw. Stutzen 5 und ein Auslass bzw. Stutzen 6 zugeordnet ist. Die Figur 1 zeigt beispielhaft drei solche Rohrgruppen. Weiterhin kann das Rohrbündel 15 von einem zylindrischen Hemd 7 umgeben sein, um eine Bypassströmung des im Mantelraum geführten Mediums M am Rohrbündel 15 vorbei zu unterdrücken.

Zur mechanischen Stabilisierung des Rohrbündels 15 bzw. der einzelnen Rohrlagen

100, 101, 102, 103 sind mehrere Stege 30 vorgesehen (vgl. auch Fig. 2 - Fig. 18), die jeweils in einem Rohrbündelspalt 200, 201, 202, 203 angeordnet sind, wobei der jeweilige Rohrbündelspalt 200, 201, 202, 203 durch zwei benachbarte Rohrlagen 100,

101, 102, 103 gebildet wird, die in der radialen Richtung R Übereinanderliegen, wobei der innerste Rohrbündelspalt 200 zwischen einer Außenseite 20a des Kernrohres 20 und der innersten Rohrlage 100 liegt (vgl. auch Fig. 2 - Fig. 14, Fig. 18).

Durch die Stege 30 kann das Gewicht der einzelnen Rohrlagen 100, 101, 102, 103 über die Stege 30 abgestützt werden. Daher werden vorzugsweise in jedem Rohrbündelspalt 200, 201, 202, 203 eine konstante Anzahl an Stegen 30 vorgesehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Stege 30 in radialer Richtung R übereinander angeordnet sind. Die Stege 30 eines Rohrspalts sind in Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 bzw. des Mantels 2 insbesondere äquidistant zueinander angeordnet (vgl. Fig. 2 - Fig. 14, Fig. 17).

Vorzugsweise sind die Stege 30 als längserstreckte Stege 30 ausgebildet (vgl. Fig. 1), die sich jeweils in einer Längsrichtung erstrecken. Die Stege 30 können dabei senkrecht zur Längsrichtung einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Längsrichtung des jeweiligen Steges 30 parallel zum Kernrohr 20 bzw. parallel zur Längsachse Z verläuft. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der jeweilige Steg 30 zumindest über eine gesamte Länge des Rohrbündels 15 entlang des Kernrohrs 20 erstreckt.

Um bei einer derartigen Anordnung von Rohrlagen 100 - 103 auf Stegen 30 insbesondere einen Verbund zu erzielen, bei dem das Risiko eines Lockerns des Rohrbündels 15, insbesondere beim Wickeln des Rohrbündels, reduziert ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 1 zumindest eine Strebe 301 aufweist, die in einem der Rohrbündelspalte 201 angeordnet ist, wobei die mindestens eine Strebe 301 zumindest zwei in dem Rohrbündelspalt 201 angeordnete Stege 30 in einer Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 miteinander verbindet. Vorzugsweise sind mehrere solche Streben 301 vorgesehen.

Diese Streben 301 können die Stege 30 des Wärmeübertragers 1 auf unterschiedliche Arten und Weisen verbinden, um zur Stabilität des Rohrbündels 15 beizutragen. Entsprechende Ausführungsformen der Streben 301 werden im Folgenden anhand der Figuren 2 bis 18 beschrieben.

Gemäß der in der Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Strebe 301 bzw. die jeweilige Strebe 301 zumindest zwei in Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 benachbarte Stege 30, die in einem Rohrbündelspalt 201 angeordnet sind, miteinander verbindet. Hierbei kann die jeweilige Strebe 301 mit dem jeweiligen Steg 30 über eine Schweißverbindung S verbunden sein.

Des Weiteren ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Strebe 301 bzw. die jeweilige Strebe 301 mehr als zwei Stege 30 miteinander verbindet, wie es z.B. in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist.

Die mindestens eine Strebe 301 bzw. die jeweilige Strebe 301 kann insbesondere kreisbogenförmig ausgestaltet sein, wie es z.B. in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Alternativ hierzu ist es denkbar, die mindestens eine Strebe 301 bzw. die jeweilige Strebe als ringförmige Struktur auszubilden, wie es z.B. in der Figur 4 gezeigt ist. Hierbei kann eine derartige Ringstruktur durch eine einzelne ringförmige angeordnete Strebe 301 realisiert werden. Eine solche ringförmige Struktur kann natürlich auch durch mehrere miteinander verbundene Streben 301 realisiert werden. Grundsätzlich ist es denkbar, die vorstehend beschriebenen, unterschiedlichen Ausgestaltungen der Streben 301 je nach spezifischen Anforderungen miteinander zu kombinieren.

So können z.B. nach Art der Figuren 5 und 6 in einem Rohrbündelspalt 203 in Umfangrichtung U eine Vielzahl an kreisbogenförmig ausgebildeten Streben 301, 302 bzw. 301, 302, 303, 304 angeordnet sein (vgl. Fig. 5, Fig. 6). Dabei können die Streben 301 , 302 jeweils verschieden viele Stege 30 miteinander verbinden (vgl. Fig. 5) oder jeweils eine gleiche Anzahl an Stegen 30, wobei die einzelnen Stege 301 - 304 insbesondere äquidistant in der Umfangsrichtung U zueinander angeordnet sein können (vgl. Fig. 6).

Grundsätzlich können die Streben 301, 302 gemäß der in der Figur 7 gezeigten Ausführungsform in unterschiedlichen Rohrbündelspalten 202, 203 angeordnet sein, wobei die Streben 301, 302 z.B. in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 übereinander angeordnet sein können. Zwei übereinander angeordnete Streben 301, 302 können dabei in Rohrbündelspalten 202, 203 angeordnet sein, die in radialer Richtung R benachbart sind (vgl. Fig. 7). Alternativ hierzu können die in radialer Richtung R übereinander angeordnet Streben 301, 302 in Rohrbündelspalten 201, 203 angeordnet sein, die in radialer Richtung R durch zumindest einen Rohrbündelspalt 202 voneinander getrennt sind, wie es z.B. in der Fig. 8 gezeigt ist.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei Streben 301, 302 (vgl. Figuren 9 bis 11) in unterschiedlichen Rohrbündelspalten 202, 203 angeordnet und in Umfangsrichtung U versetzt zueinander angeordnet sind. Die Streben 301 , 302 können dabei derart zueinander versetzt angeordnet sein, dass die jeweilige Strebe 301, 302 Stege 30 miteinander verbindet, die nicht mit der jeweils anderen Strebe 302, 301 verbunden sind (vgl. Fig. 10). Mit anderen Worten bedeutet das, dass die Streben 301, 302 in den unterschiedlichen Rohrbündelspalten 202, 203 in Umfangsrichtung U zueinander beabstandet angeordnet sind und keinen Überlapp aufweisen.

Alternativ hierzu können die beiden betreffenden Streben 301 , 302, wie in der Fig. 11 gezeigt ist, derart in der Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 zueinander versetzt angeordnet sein, dass die beiden Streben 301, 302 in der Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 betrachtet einander überlappen.

Gemäß einerweiteren in der Figur 12 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in jedem Rohrbündelspalt 200, 201, 202, 203 zumindest eine Strebe 301, 302, 303, 304 angeordnet ist. Die Streben 301, 302, 303, 304 können dabei z.B. in der radialen Richtung R des Rohrbündels 15 übereinander angeordnet sein. Die Streben 301, 302, 303, 304 können weiterhin z.B. jeweils die gleiche Anzahl an Stege 30 miteinander verbinden.

Weiterhin ist gemäß einer in der Fig. 13 schematisch dargestellten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zwei in einem Rohrbündelspalt 202 angeordnete Streben 301, 302 in der Umfangsrichtung U des Rohrbündels einen ersten Abstand A1 zueinander aufweisen, und dass zwei weitere Streben 303, 304, die in einem in radialer Richtung R weiter außen liegenden Rohrbündelspalt 203 angeordnet sind, in einem zweiten Abstand A2 zueinander bezüglich der Umfangsrichtung U angeordnet sind, wobei hier der erste Abstand A1 größer ist als der zweite Abstand A2.

In einer ähnlichen Ausführungsform gemäß Fig. 14 kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine Strebe 301 eine in der Umfangsrichtung U erstreckte Lücke mit einer ersten Länge A1 aufweist, die kleiner ist als eine zweite Länge A2 einer in der Umfangsrichtung U erstreckten Lücke einerweiteren Strebe 302, die in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 weiter innen angeordnet ist als die andere Strebe 301.

Durch entsprechende Wahl der Längen der Streben 301, 302, ... bzw. deren Anordnung bezüglich der Umfangsrichtung U und der radialen Richtung R kann nicht nur die Stabilität des Rohrbündels 15 gezielt verbessert werden, sondern auch ein gezielter Einfluss auf die Verteilung des im Mantelraum geführten ersten Mediums M ausgeübt werden.

Durch die z.B. am unteren Bündelende 24 oder durch die axial zu den Bündelenden 22, 24 beabstandet angeordneten Streben 301,... erfolgt nämlich eine Wechselwirkung mit dem Fluid M auf der Mantelseite. Insbesondere durch die Ausgestaltung der Streben 301,... und/oder den Abstand dieser Streben 301 in radialer Richtung R sowie in Umfangsrichtung U kann zusätzlich die Anströmung der Rohre 10 des Rohrbündels 15 eingestellt und somit auch der Wärmeübergang optimiert werden. Ferner können z.B. die in radialer Richtung R weiter außen liegenden Rohrlagen stärker versperrt werden, z.B. durch kleineren Abstand der Streben 301,... zum unteren Bündelende 24, und das mantelseitige Fluid M dadurch mehr in Richtung des Kernrohres geleitet werden. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass das Fluid den Weg des geringsten Widerstandes nimmt, wobei mehr Versperrung einen entsprechend größeren Widerstand bedeutet. Wenn daher die Versperrung vorwiegend im äußeren Bereich des Rohrbündels vorhanden ist, wird das Fluid entsprechend nach innen gedrückt.

Dies erlaubt mit Vorteil eine Reduktion der Randgängigkeit des Fluids M im Mantelraum und somit eine bessere radiale Strömungsverteilung. Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung das Wickeln von Rohrbündeln 15 mit größeren Durchmessern und Gewichten als es bisher möglich ist.

Wie in den Figuren 1 , 15 und 16 dargestellt ist, ist das Kernrohr 20 während eines Betriebes des Wärmeübertragers 1 vorzugsweise vertikal ausgerichtet, so dass sich die Längsachse Z des Kernrohres 20 entlang der Vertikalen erstreckt. Das Rohrbündel 15 weist hierbei bezüglich der vertikalen Längsachse Z ein oberes Ende 22 und ein unteres Ende 24 auf (vgl. Figuren 15 und 16).

Diesbezüglich kann die mindestens eine Strebe 301 des Wärmeübertragers 1, wie anhand der Figur 15 ersichtlich ist, entlang der Längsachse Z näher am unteren Ende 24 des Rohrbündels 15 angeordnet sein (und entsprechend weiter entfernt vom oberen Ende 22).

Weiterhin kann gemäß der in der Figur 16 gezeigten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Wärmeübertrager 1 eine Vielzahl an in Richtung der Längsachse Z übereinander angeordnete Streben 301, 302 aufweist. Hierbei weist z.B. eine Strebe 301 einen Höhenabstand H1 zum unteren Kernrohrende 24 auf, der geringer ist als ein weiterer Höhenabstand H2 einer weiteren Strebe 302 bezüglich des unteren Kernrohrendes 24.

Weiterhin zeigt Fig. 17 eine schematische ausschnitthafte Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 senkrecht zur Längsachse Z, bei der eine Vielzahl an kreisbogenförmigen Streben 301, 302, 303 vorgesehen sind, die jeweils die gleiche Anzahl an Stegen 30 miteinander verbinden, und in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 Übereinanderliegen. Entsprechend steigt die Länge der Streben 301, 302, 302, in radialer Richtung R von innen nach außen an. Der Wärmeübertrager 1 weist des Weiteren eine weitere Vielzahl an Streben 304, 305, 306 auf, die im Umfangsrichtung U neben den anderen Streben 301, 302, 303 angeordnet sind, und jeweils wiederum eine gleiche Anzahl an Stegen 30 miteinander verbinden. Dabei sind jedoch die weiteren Streben 304, 305, 306 jeweils in radialer Richtung R versetzt zu den anderen Streben 301, 302, 303 angeordnet. Diese Anordnung der Streben 301 - 306 kann sich in Umfangsrichtung U wiederholen.

Schließlich zeigt Fig. 18 beispielhaft eine Möglichkeit die Rohre bzw. Rohrabschnitte 10 des Rohbündels an den in radialer Richtung R übereinander angeordneten Stegen 30 festzulegen. Hierzu können Bügel 580 verwendet werden, wobei der jeweilige Bügel 580 um das betreffende Rohr 10 gelegt ist und z.B. mittels einer Schweißverbindung S‘ am darunter angeordneten Steg 30 festgelegt ist. Die Bügel 580 sind vorzugsweise lediglich an dem in radialer Richtung R darunter liegenden bzw. weiter innen liegenden Steg 30 mittels einer Schweißverbindung S festgelegt, wobei der jeweilige Bügel 580 vorzugsweise nicht mit dem jeweils benachbarten, in radialer Richtung R weiter außen liegenden Steg 30 verschweißt ist.

Dadurch wird zwischen den Rohrlagen 100, 101, 102, 103, 104 und damit zwischen radial aufeinanderfolgenden Stegen 30 eine insbesondere axiale Beweglichkeit bezüglich der axialen Richtung z des Rohrbündels 15 bzw. des Kernrohres 20 (in der Figur 18 verläuft die axiale Richtung z senkrecht zur Blattebene sowie zur Richtung R) ermöglicht. Die Folge davon ist eine wesentliche Lastreduzierung für die verbleibenden Heftpunkte zwischen Bügel 580 und dem darunterliegenden Steg 30. Ein Brechen dieser Schweißpunkte ist damit mit einem wesentlich geringeren Risiko behaftet. Damit wird die Gefahr, dass abgerissene Bügel 580 in das Rohrbündelinnere wandern nahezu ausgeschlossen. Allerdings kann der Bündelverbund durch Weglassen der seitlichen Hefter zwischen Bügel 580 und darüberliegenden Steg 30 vor allem am unteren Bündelende 24 aber auch am oberen Bündelende 22 weicher werden, weil es weniger Verbindung über die Lagen 100 - 104 hinweg gibt. Dies würde bedeuten, dass die Bündelrohre 10 an den Bündelenden 22, 24 nach unten durchhängen und der Bündelverbund entsprechend gelockert werden würde. Vorzugsweise sind daher zusätzliche nach Art der Fig. 17 Streben 301- 306 vor allem am unteren Bündelende 24 oder auch unterhalb des unteren Bündelendes 24 vorgesehen, die die Stege 30 in Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 miteinander verbinden. Hierbei können die Streben 301 - 306 den oben beschriebenen Versatz aufweisen, die Streben können jedoch auch durchgängig ringförmig ausgestaltet sein.