(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение касается теплообменника, содержащего дефлектор, выполненный в виде замкнутого пространства с двумя отверстиями, при этом одно отверстием выполнено с возможностью соединения с соединением для межтрубной текучей среды, а второе отверстие предназначено для прохождения труб теплообменника.
Евразийское (21) 201790803 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. F28F 9/22 (2006.01)
2017 1031 F28F 9/26 (2006.01)
F28D 7/16 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2015.10.05
(54) ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО С ПРОТИВОТОКОМ, СПЕЦИАЛЬНЫЙ ТИП BFU СОГЛАСНО СТАНДАРТАМ АССОЦИАЦИИ ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ ТРУБЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕНИКОВ (TEMA)
(31) 14188114.4
(32) 2014.10.08
(33) EP
(86) PCT/EP2015/072914
(87) WO 2016/055406 2016.04.14
(71) Заявитель:
ХАЛЬДОР ТОПСЁЭ А/С (DK)
(72) Изобретатель:
Дал Пер Юл (DK)
(74) Представитель:
Беляева Е.Н. (BY)
(57) Настоящее изобретение касается теплообменника, содержащего дефлектор, выполненный в виде замкнутого пространства с двумя отверстиями, при этом одно отверстием выполнено с возможностью соединения с соединением для межтрубной текучей среды, а второе отверстие предназначено для прохождения труб теплообменника.
Теплообменное устройство с противотоком, специальный тип BFU согласно стандартам Ассоциации изготовителей трубчатых теплообменников (ТЕМА)
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к кожухотрубным теплообменным устройствам и другому подобному оборудованию, в частности, к усовершенствованию конструкции для герметизации проходного дефлектора таким образом, чтобы предотвратить протечки текучей среды, которые имеют эффект протекания в обход внутри теплообменного устройства.
Кожухотрубные теплообменные устройства широко используют для непрямого теплообмена между текучими средами. Как правило, такой теплообменник состоит из внешнего корпуса с входным и выходным отверстиями для циркуляции текучей среды межтрубного пространства. Трубный пучок располагается внутри корпуса, он снабжен поперечными пластинами или перегородками для направления текучей среды межтрубного пространства в различных направлениях при движении по трубам. Трубы опираются на одну или несколько трубных решеток, одна из которых, как правило, стационарная, при этом, если используется несколько трубных решеток, другая трубная решетка может быть плавающего типа для компенсации изменений длины трубы из-за температурного расширения. Трубный пучок и корпус могут иметь такую конструкцию, чтобы текучая среда трубного пространства делала один проход через корпус или напротив - два или несколько проходов. В теплообменнике с одним проходом текучая среда трубного пространства подается в головку с одного конца корпуса и выходит через головку в другом конце. Теплообменник с несколькими проходами оборудован внутренним разделителем с одной или несколькими перегородками, чтобы текучая среда трубного пространства могла подаваться через одну часть головки и выходить через другую часть. Внутренняя головка, внутри которой текучая среда трубного пространства поступает из одного набора труб в другой, как правило, размещается в другом конце трубного пучка. Теплообменное устройство другого типа имеет встроенную крышку головки, которая включает две части, текучая среда трубного пространства поступает в одну
из них, а выходит из другой. Трубный пучок содержит трубы U-образной формы, которые размещаются в двухходовом корпусе.
Специалистам будет нетрудно понять, что в зависимости от технологических условий могут использоваться различные комбинации конструкций кожухотрубных устройств. Тем не менее, в таких конструкциях желательно обеспечить эффективную герметизацию между корпусом и проходными дефлекторами для предотвращения протечек поступающей текучей среды между дефлекторами в выходную систему корпуса, из-за чего снижается производительность теплообменного устройства. В качестве дополнительной информации в области теплообменных устройств можно сослаться на два более ранних патента заявителя, патенты США № 3,958,630 и № 4,142,578, которые включены в настоящую заявку посредством ссылки.
В частности, настоящее изобретение относится к технологическим теплообменным устройствам со съемными трубными пучками и несколькими проходами в межтрубном пространстве, которые описаны более полно в документах Ассоциации изготовителей трубчатых теплообменников (ТЕМА), тип BFU. Указанные промышленные стандарты включены в настоящую заявку посредством ссылки. При том, что указанным общим типом теплообменного устройства в соответствии с промышленным стандартом обеспечивается значительная технологическая гибкость, на практике было показано, что его эксплуатация не всегда осуществляется с достаточной эффективностью, т.к. герметизация между проходными дефлекторами и корпусом является недостаточной, и значительная часть текучей среды межтрубного пространства может протекать из трубного пучка, в частности, после ремонта и технического обслуживания трубного пучка, когда уплотнители дефлектора были повреждены. В теплообменных устройствах этого типа давление на входе в корпус всегда выше, чем давление на выходе. Разность давлений, которая наблюдается на протяжении проходного дефлектора, способствует герметизации для предотвращения утечек между дефлектором и стенкой корпуса, однако, опыт показывает, что коммерчески доступные уплотнители, при том, что они обеспечивают достаточную герметизацию в начале эксплуатации (при условии, что изготовитель произвел сборку устройства с достаточной тщательностью), могут быть с легкостью повреждены в ходе технического обслуживания трубного пучка. Как правило,
такое техническое обслуживание включает очистку труб от отложений, для этого необходимо достать трубный пучок из корпуса, поднять его на паллеты, перевернуть для чистки, снова поднять и повторно установить его внутри корпуса. В лучшем случае трубные пучки поднимают с использованием широких ремней, которые пропускают вокруг нижнего периметра каждого пучка, пи этом легко можно повредить имеющиеся уплотнители в таких пучках, установленные производителем, так как, как правило, они выступают за пределы периметра пучка и, следовательно, контактируют с ремнями при поднятии или переворачивании пучка.
Проблема повреждения уплотнителей, расположенных между внутренними частями теплообменных устройств, рассматривалась во многих более ранних патентах; например, в патенте США № 2,550,725 описано теплообменное устройство, в котором для удерживания на месте относительно корпуса устройства и защиты проходного дефлектора используют удлиненные полосы из пружинной стали. В другом патенте США № 2,900,173 также рассматривается дугообразная или изогнутая герметизирующая полоса, которая располагается в углублении в стенке головки напротив пластины дефлектора. В других патентах, таких как патент США № 1,955,006, показана конструкция для впрыскивания смазки в зазор между пластиной дефлектора и стенкой корпуса теплообменного устройства.
При том, что во всех указанных документах признается целесообразность герметизации элементов внутри теплообменных устройств, ни в одном из них не решена проблема, которая решается в соответствии с новой и предпочтительной конструкцией по настоящему изобретению.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предоставляется вставка в межтрубной части теплообменного устройства, с помощью которой устраняется необходимость в использовании герметизации вдоль стенок корпуса в соответствии с описанием согласно известному уровню техники.
Таким образом, целью настоящего изобретения является предоставление теплообменного устройства улучшенной конструкции, которое не повреждалось бы в ходе обычных операций технического обслуживания.
Также, целью настоящего изобретения является предоставление конструкции теплообменного устройства, с помощью которого снижались бы возможные утечки между двумя проходами в корпусе к соединению между вставкой и штуцером корпуса.
Также, целью настоящего изобретения является предоставление соединения между вставкой и межтрубным пространством теплообменного устройства, которое обеспечивало бы возможность простого обслуживания.
Также, целью настоящего изобретения является предоставление теплообменного устройства, с помощью которого обеспечивался бы непрерывный противоток в теплообменном устройстве специального типа BFU (встроенная крышка, двухходовой корпус с продольным дефлектором, трубный пучок с трубами U-образной формы) согласно стандартам Ассоциации изготовителей трубчатых теплообменников (ТЕМА).
Эти и другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при рассмотрении следующего описания изобретения, признаков изобретения и чертежей, которыми поясняется настоящее изобретение.
ПРИЗНАКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Кожухотрубное теплообменное устройство, содержащее трубный пучок, имеющий первый и второй конец, при этом первым концом трубный пучок крепится к трубной решетке, внешний корпус, в который заключен указанный трубный пучок, при этом корпус содержит, по меньшей мере, два соединения для межтрубной текучей среды: входное отверстие корпуса и выходное отверстие корпуса, головку, прикрепленную к указанному корпусу возле указанной трубной решетки с входным отверстием трубного пространства и выходным отверстием трубного пространства, при этом указанный трубный пучок содержит проходной дефлектор, расположенный в продольном направлении, имеющий первый конец и второй конец, для разделения текучей среды межтрубного пространства на два прохода между указанными входным отверстием корпуса и выходным отверстием корпуса, отличающееся тем, что указанный дефлектор образует закрытое пространство с двумя отверстиями, причем первое отверстие выполнено с возможностью соединения с соединением для межтрубной текучей среды, а второе
отверстие на втором конце дефлектора предназначено для прохождения трубного пучка.
2. Кожухотрубное теплообменное устройство по признаку 1, отличающееся тем, что указанное первое отверстие выполнено с возможностью соединения с входным отверстием корпуса.
3. Кожухотрубное теплообменное устройство по признаку 1, отличающееся тем, что указанное первое отверстие выполнено с возможностью соединения с выходным отверстием корпуса.
4. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих признаков, отличающееся тем, что указанное первое отверстие разъемно соединено с входным отверстием корпуса или выходным отверстием корпуса и выполнено с возможностью соединения или отсоединения от внешней стороны внешнего корпуса через указанные входное отверстие корпуса или выходное отверстие корпуса.
5. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих признаков, отличающееся тем, что указанное первое отверстие выполнено с возможностью герметичного соединения с соединением для межтрубной текучей среды.
6. Кожухотрубное теплообменное устройство по признаку 5, отличающееся
тем, что указанное герметичное соединение представляет собой трубную вставку.
7. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из
предшествующих признаков, отличающееся тем, что указанный дефлектор
крепится к первому концу указанной трубной решетки.
8. Кожухотрубное теплообменное устройство по признаку 7, отличающееся тем, что дефлектор крепится к трубной решетке путем сварки.
9. Кожухотрубное теплообменное устройство по признаку 7, отличающееся тем, что дефлектор крепится к трубной решетке разъмно.
8.
10. Кожухотрубное теплообменное по любому из предшествующих признаков, отличающееся тем, что дефлектор крепится к трубной решетке герметично.
11. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих признаков, отличающееся тем, что указанный дефлектор, по меньшей мере, частично изолирован для обеспечения теплоизоляции между двумя проходами текучей среды межтрубного пространства.
12. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих признаков, отличающееся тем, что одна сторона указанного дефлектора является плоской, а вторая - полукруглой, в результате чего поперечное сечение проходного дефлектора имеет форму полумесяца.
13. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих признаков, отличающееся тем, что указанный трубный пучок содержит множество труб U-образной формы.
14. Кожухотрубное теплообменное устройство по признаку 13, отличающееся тем, что указанный дефлектор проходит от одного конца труб U-образной формы до внутренней стороны изгибов труб U-образной формы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фигуре 1 показано горизонтальное поперечное сечение теплообменного устройства в соответствии с известным уровнем техники, а
На Фигуре 2 показано горизонтальное поперечное сечение теплообменного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Необходимо понимать, что на чертежах показан лишь пример варианта осуществления изобретения, и что объем притязаний включает также другие варианты осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Теплообменное устройство, показанное на ФИГ. 1, представляет собой двухходовое кожухотрубное устройство в соответствии с известным уровнем
техники, в котором текучая среда в трубном пространстве проходит два раза через устройство, и текучая среда в межтрубном пространстве также проходит два раза через устройство. Теплообменное устройство 10 содержит вытянутый, в значительной мере цилиндрический внешний корпус 12 с входным отверстием 14 для текучей среды межтрубного пространства и с выходным отверстием 16 для текучей среды межтрубного пространства. Одна оконечность корпуса 12 заканчивается головкой 18, в то время как противоположная оконечность закрыта головкой теплообменника, которая, в целом, обозначена номером позиции 20. Головка 20 включает съемную крышку 22, внутренний дефлектор или перегородку 28, а также входное отверстие 26 для текучей среды трубного пространства и выходное отверстие 24 для текучей среды трубного пространства.
Трубный пучок в теплообменном устройстве, показанном на ФИГ. 1, включает множество труб 32 U-образной формы, которые крепятся своими входными и выходными концами к трубной решетке 30. Трубная решетка 30 надежно зажата по периметру между фланцами корпуса 12 и головкой 20 теплообменника. Горизонтальный проходной дефлектор 36 расположен горизонтально между верхним и нижним проходом каждой трубы 32 U-образной формы. Проходной дефлектор 36 надежно крепится посредством сварки в одном конце трубной решетки 30. После снятия головки 20 теплообменника и отсоединения ее от трубной решетки 30, а также отсоединения путем сдвига соответствующего трубного пучка от корпуса 12, проходной дефлектор 36 может быть удален из корпуса 12. Опыт показывает, что существует риск протечек из внутренней стороны корпуса во внешнюю сторону корпуса, что приводит к тому, что часть текучей среды в межтрубном пространстве будет огибать края дефлектора 36; таким образом, противоток текучей среды не будет проходить по всей длине корпуса в направлении, противоположном направлению движения текучей среды в трубном пространстве.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, показанном на ФИГ. 2, дефлектор 46 выполнен в виде замкнутого пространства лишь с двумя отверстиями, одно отверстие 41 выполнено с возможностью соединения с соединением для межтрубной текучей среды, а второе отверстие 42 в другой оконечности проходного дефлектора 46 предназначено для прохождения трубного пучка 32. Между внутренней стороной корпуса и проходным дефлектором
уплотнения нет, таким образом, отсутствует риск утечек через такое уплотнение из-за его неправильной установки или повреждения. На ФИГ. 2, первое отверстие проходного дефлектора соединено с входным отверстием 14 для текучей среды межтрубного пространства, однако, понятно, что функционирование теплообменного устройства также может быть обеспечено, если первое отверстие проходного дефлектора соединено с выходным отверстием 16 для текучей среды межтрубного пространства. Поперечное сечение проходного дефлектора может быть в форме полумесяца, нижняя часть которого практически плоская, а верхняя имеет форму полукруга (в поперечном сечении). Для повышения теплоэффективности теплообменного устройства, по меньшей мере, одна сторона проходного дефлектора может иметь теплоизоляцию. Первое отверстие теплового дефлектора может герметично соединяться с соединением для межтрубной текучей среды. Легкий доступ к соединению с соединением для межтрубной текучей среды может быть обеспечен путем установки трубной вставки, известной из уровня техники, которая соединена со штуцером корпуса.
Подсоединение или отсоединение первого отверстия проходного дефлектора может осуществляться с внешней стороны корпуса, через входное или выходное отверстие для текучей среды межтрубного пространства, к которому подсоединяется или должно быть подсоединено первое отверстие проходного дефлектора. Когда текучая среда межтрубного пространства поступает в корпус, в соответствии с изобретением, когда она проходит через корпус, ей приходится пройти через закрытое пространство, образованное проходным дефлектором, и единственным возможным местом утечки является соединение первого отверстия проходного дефлектора с входным или выходным отверстием для текучей среды межтрубного пространства, а не вся протяженность проходного дефлектора, как конструкции согласно известному уровню техники.
При том, что был показан и подробно описан частный вариант осуществления изобретения для иллюстрирования применения принципов изобретения, очевидно, что в пределах объема изобретения могут существовать иные варианты осуществления изобретения.
Формула изобретения
1. Кожухотрубное теплообменное устройство, содержащее трубный пучок, имеющий первый и второй конец, при этом первым концом трубный пучок крепится к трубной решетке, внешний корпус, в который заключен указанный трубный пучок, при этом корпус содержит, по меньшей мере, два соединения для межтрубной текучей среды: входное отверстие корпуса и выходное отверстие корпуса, головку, прикрепленную к указанному корпусу возле указанной трубной решетки с входным отверстием трубного пространства и выходным отверстием трубного пространства, при этом указанный трубный пучок содержит проходной дефлектор, расположенный в продольном направлении, имеющий первый конец и второй конец, для разделения текучей среды межтрубного пространства на два прохода между указанными входным отверстием корпуса и выходным отверстием корпуса, отличающееся тем, что указанный дефлектор образует закрытое пространство с двумя отверстиями, причем первое отверстие выполнено с возможностью соединения с соединением для межтрубной текучей среды, а второе отверстие на втором конце дефлектора предназначено для прохождения трубного пучка.
2. Кожухотрубное теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанное первое отверстие выполнено с возможностью соединения с входным отверстием корпуса.
3. Кожухотрубное теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанное первое отверстие выполнено с возможностью соединения с выходным отверстием корпуса.
4. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из
предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное первое отверстие
разъемно соединено с входным отверстием корпуса или выходным отверстием
корпуса и выполнено с возможностью соединения или отсоединения от внешней
стороны внешнего корпуса через указанные входное отверстие корпуса или
выходное отверстие корпуса.
5. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное первое отверстие выполнено с возможностью герметичного соединения с соединением для межтрубной текучей среды.
6. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанный дефлектор крепится к первому концу указанной трубной решетки.
7. Кожухотрубное теплообменное устройство по п. 6, отличающееся тем, что дефлектор крепится к трубной решетке путем сварки.
8. Кожухотрубное теплообменное устройство по п. 6, отличающееся тем, что дефлектор крепится к трубной решетке разъмно.
9. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что дефлектор крепится к трубной решетке герметично.
10. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанный дефлектор, по меньшей мере, частично изолирован для обеспечения теплоизоляции между двумя проходами текучей среды межтрубного пространства.
11. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что одна сторона указанного дефлектора является плоской, а вторая - полукруглой, в результате чего поперечное сечение проходного дефлектора имеет форму полумесяца.
12. Кожухотрубное теплообменное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанный трубный пучок включает множество труб U-образной формы.
13. Кожухотрубное теплообменное устройство по п. 12, отличающееся тем, что указанный дефлектор проходит от одного конца труб U-образной формы до внутренней стороны изгибов труб U-образной формы.
9.
Фиг. 1
Фиг. 2
(19)
1/2
1/2
2/2
2/2
