Устройство, состоящее из перегородок и уплотнений, и способ сборки теплообменника

Номер патента: 15883

Опубликовано: 30.12.2011

Автор: Малдер Доминикус Фредерикус

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство, состоящее из перегородок и уплотнений, которое предназначено для установки в цилиндрическом кожухе теплообменника, содержащее

по меньшей мере две продольные перегородки, расположенные на расстоянии друг от друга;

по меньшей мере два стеновых элемента, расположенных между продольными перегородками так, чтобы после установки устройства в кожух теплообменника каждый из стеновых элементов мог образовать двойную стенку вместе с кожухом теплообменника; и

по меньшей мере одно для каждого стенового элемента упругое продольное уплотнение, расположенное на каждом стеновом элементе на расстоянии от продольных перегородок так, чтобы обеспечить возможность указанной установки и образовать после нее герметичное соединение между стеновым элементом и кожухом теплообменника.

2. Устройство по п.1, в котором каждое продольное уплотнение расположено по радиусу наружу от соответствующего стенового элемента и установлено на продольной выступающей части, расположенной перпендикулярно стеновому элементу и отходящей от него.

3. Устройство по любому из пп.1, 2, которое имеет два продольных уплотнения, расположенных на стеновом элементе так, чтобы после установки в кожух теплообменника образовать указанное герметичное соединение.

4. Устройство по п.3, которое дополнительно содержит сжатый сетчатый материал, расположенный между двумя продольными уплотнениями.

5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором по меньшей мере одно продольное уплотнение содержит U-образный буртик, охватывающий указанную выступающую часть.

6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором каждое продольное уплотнение содержит стеновой уплотнительный элемент, образованный из противоположно и наружу направленных буртиков.

7. Устройство по любому из пп.1-6, которое дополнительно содержит несколько поперечных перегородок, предназначенных для поддержания пучка трубок, содержащих элементы из металлической сетки.

8. Устройство по любому из пп. 6, 7, в котором количество продольных перегородок равно n-1 и указанные перегородки создают изгибающийся путь из n проходов для прохождения флюида от впускного патрубка до выпускного патрубка кожуха теплообменника, при этом n>2 и поперечные перегородки состоят из n сегментов, сечение которых между прилегающими продольными перегородками соответствует сечению прохода для прохождения флюида между противоположными стенками прилегающих продольных перегородок.

9. Устройство по любому из пп.6-8, в котором трубки отходят от трубной решетки, проходят через поперечные перегородки и через поперечную концевую перегородку доходят до концевой трубной решетки, при этом одни концы стеновых элементов соединены с трубной решеткой, а другие - с концевой перегородкой.

10. Устройство по п.9, в котором концевая перегородка снабжена уплотнительным элементом, служащим для того, чтобы флюид не мог протекать между проходами кожуха вокруг концевой перегородки.

11. Устройство по любому из пп.1-10, которое расположено в кожухе теплообменника.

12. Способ сборки теплообменника, который осуществляют с использованием кожуха теплообменника и устройства по любому из пп.1-11, включающий

сборку указанного устройства вне кожуха теплообменника с получением конструкции из расположенных друг над другом продольных перегородок, в которой стеновые элементы находятся между расположенными на расстоянии друг от друга продольными перегородками, а по меньшей мере одно продольное упругое уплотнение расположено на каждом стеновом элементе на расстоянии от продольных перегородок;

ввод указанной конструкции в кожух теплообменника, так что каждый стеновой элемент герметично соединяется с кожухом теплообменника посредством по меньшей мере одного продольного упругого уплотнения и образует двойную стенку с кожухом теплообменника.

13. Способ по п.12, в котором использование кожуха теплообменника включает в себя извлечение из кожуха ранее установленных в нем внутренних элементов теплообменника.

Рисунок 1


Текст

Смотреть все

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента УСТРОЙСТВО, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ ПЕРЕГОРОДОК И УПЛОТНЕНИЙ, И СПОСОБ СБОРКИ ТЕПЛООБМЕННИКА Изобретение относится к устройству (1), состоящему из перегородок и уплотнений, которое предназначено для установки в цилиндрическом кожухе теплообменника. Устройство включает множество продольных перегородок (6, 7), по меньшей мере одно продольное уплотнение (14, 16,17), стеновые элементы (21, 22), расположенные между отстоящими друг от друга продольными перегородками.При этом образуется двойная стенка вместе с кожухом теплообменника. Кроме того,одно продольное уплотнение расположено на стеновом элементе, на расстоянии от продольных перегородок, чтобы после установки герметично уплотнять место контакта стенового элемента и кожуха теплообменника. Малдер Доминикус Фредерикус (NL) Пинчук Ю.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL) 015883 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к устройству из перегородок и уплотнений и его использованию в способе сборки теплообменника. Уровень техники Кожухотрубный теплообменник представляет собой теплообменник непрямого действия. Теплота передается между флюидом, проходящим через трубки пучка трубок (внутритрубная зона), расположенного в кожухе теплообменника, и флюидом, проходящим по пространству вне этих трубок (внетрубная зона). Подробности конструкции кожухотрубного теплообменника содержатся, например, в Perry'sChemical Engineers Handbook, 6-е изд., 1984, McGraw-Hill Inc., p. 11-3 - 11-21. Особый тип теплообменника, известный как теплообменник с двумя проходами по внетрубной зоне, был разработан для улучшения теплопередачи при заданном размере кожуха. В теплообменнике этого типа внутри, в общем, цилиндрической внешней трубки соосно расположена вытянутая в продольном направлении разделительная перегородка. Согласно Perry's к кожухам такого типа относятся двухпроходный кожух с продольной перегородкой, кожух с разделенным потоком и кожух с двойным разделенным потоком. Продольная перегородка разделяет внутреннее пространство кожуха на два отдельных вытянутых в продольном направлении отделения, которые обычно взаимодействуют с одного конца кожуха, так что поток флюида в кожухе дважды проходит вдоль длины кожуха. Для более эффективного теплообмена обе продольные кромки перегородки должны быть сравнительно герметично уплотнены, так что поток между отделениями возможен только в определенных областях, т.е. на конце или концах кожуха. Обычно такая конструкция выполнена с использованием прямоугольной разделительной пластины,ширина которой немного меньше внутреннего диаметра стенки кожуха, так что продольные внешние кромки этой пластины расположены на небольшом расстоянии по радиусу внутрь от внутренней стеновой поверхности кожуха, при этом пластина расположена в поперечной плоскости. В прошлом было разработано несколько типов продольных уплотнений. Помимо достаточной герметизации, также желательно, чтобы продольное уплотнение было легко устанавливать в кожухе теплообменника и оно было эффективно с точки зрения цены. Хорошим компромиссом являются, например,профили уплотнения перегородки, разработанные и выпускаемые под названием Т 4 фирмой KempchenCo. GmbH, Oberhausen, Германия. Принципы работы этих уплотнений также приведены в описании патента США 4215745, в котором также рассмотрены уплотнения, соответствующие уровню техники. Известные продольные уплотнения содержат U-образный буртик, который направлен внутрь теплообменника и размеры которого таковы, чтобы плотно разместить продольную перегородку. Уплотняющий элемент на противоположной стороне уплотнения содержит направленную наружу пару буртиков, которые упруго прижаты к внутренней стенке кожуха. Во многих случаях теплообменник с двумя проходами по внетрубной зоне не является оптимальной конструкцией. Например, когда существующий однопроходный теплообменник необходимо снабдить новыми внутренними элементами, положения впускных и выпускных патрубков кожуха для флюида расположены на противоположных концах в продольном направлении вдоль кожуха теплообменника и поэтому обычно их невозможно заменить. Тем не менее, в двухпроходной конструкции впускные и выпускные патрубки кожуха должны быть расположены на одном конце кожуха в продольном направлении. Эту проблему решает конструкция с тремя проходами по внетрубной зоне, в которой две продольные перегородки расположены так, что поток флюида в изгибах кожуха три раза проходит длину кожуха вперед и назад. Тем не менее, существуют значительные сомнения относительно такой компоновки, так как эта конструкция реализует свою высокую теплообменную способность только в случае, когда продольные уплотнения достаточно надежны и предотвращают протечку флюида между проходами во внетрубной зоне. Хотя уплотнения компании Keropchen хороши, но они не могут гарантировать отсутствие протечек. Патент DE 516682 раскрывает кожух теплообменника, включающий перегородки. Перегородки перпендикулярны потоку жидкости и удерживаются посредством болтов. Цель настоящего изобретения - предложить конструкцию из продольных перегородок и уплотнений, которая позволит улучшить уплотнение в теплообменнике с большим количеством проходов по внетрубной зоне, в частности указанная конструкция также предназначена для модифицирования теплообменников. Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ сборки теплообменника с двумя или более продольными перегородками.-1 015883 Раскрытие изобретения Предложено устройство из перегородок и уплотнений, которое предназначено для установки в кожухе теплообменника, при этом указанное устройство включает в себя несколько продольных перегородок, каждая из которых содержит две продольные кромки; несколько продольных уплотнений, предназначенных для герметизации места контакта продольных кромок продольных перегородок и кожуха теплообменника после установки, при этом устройство дополнительно содержит стеновой элемент, расположенный между продольными уплотнениями прилегающих продольных перегородок, чтобы после установки образовывать двойную стенку вместе с кожухом теплообменника. Было обнаружено, что надежного уплотнения двух расположенных на расстоянии продольных перегородок в многопроходном теплообменнике можно добиться в случае, если предусмотрен стеновой элемент, образующий двойную стенку с кожухом теплообменника,и при этом предусмотрено продольное уплотнение между стеновым элементом и кожухом теплообменника. С этой целью может быть выбрано оптимальное положение продольного уплотнения на стеновом элементе и/или может быть оптимизировано взаимное расположение уплотнения и кожуха. Для уплотнения контакта двух краев продольных перегородок и кожуха может быть достаточно только одного уплотнения. Обычно кожух имеет цилиндрическую форму, а стеновой элемент, по существу, имеет дугообразную форму немного меньшего радиуса. Целесообразно, чтобы продольное уплотнение было расположено по радиусу наружу от стенового элемента, и при обычной геометрии уплотнение контактирует с кожухом под углом 90. Предпочтительно, чтобы продольное уплотнение было установлено на продольном узком участке, расположенном перпендикулярно относительно стенового элемента. Согласно изобретению устройство состоит из перегородок и уплотнений и предназначено для установки в цилиндрическом кожухе теплообменника, при этом устройство содержит: по меньшей мере две продольные перегородки, расположенные на расстоянии друг от друга; по меньшей мере два стеновых элемента, расположенных между продольными перегородками так,чтобы после установки устройства в кожух теплообменника каждый из стеновых элементов мог образовать двойную стенку вместе с кожухом теплообменника; и по меньшей мере одно для каждого стенового элемента упругое продольное уплотнение, расположенное на каждом стеновом элементе на расстоянии от продольных перегородок так, чтобы обеспечить возможность указанной установки и образовать после нее герметичное соединение между стеновым элементом и кожухом теплообменника. Предпочтительно продольное уплотнение расположено по радиусу наружу от соответствующего стенового элемента и установлено на продольной выступающей части, расположенной перпендикулярно стеновому элементу и отходящей от него. При этом устройство может иметь два продольных уплотнения, расположенных на стеновом элементе так, чтобы после установки в кожух теплообменника образовать указанное герметичное соединение. Устройство дополнительно может содержать сжатый сетчатый материал, расположенный между двумя продольными уплотнениями. Целесообразно, чтобы продольное уплотнение содержало U-образный буртик, предназначенный для расположения узкого участка, отходящего от стенового элемента. Целесообразно, чтобы продольное уплотнение содержало стеновой уплотнительный элемент, который образован из противоположно и наружу направленных упругих буртиков. Подходящим для этого продольным уплотнением является уплотнение Т 4 перегородки, выпускаемое компанией KempchenCo. GmbH и также содержащееU-образный буртик. Целесообразно, чтобы устройство дополнительно содержало несколько поперечных перегородок,предназначенных для поддержания пучка трубок. Поперечные перегородки могут содержать элементы из металлической сетки, как описано в международных заявкахWO 2005/067170, WO 2005/015107,WO 2005/015108, которые включены в настоящее изобретение посредством ссылки. Предпочтительно количество продольных перегородок равно n-1, и указанные перегородки создают изгибающийся путь из n проходов для прохождения флюида от впускного патрубка до выпускного патрубка кожуха теплообменника, при этом n2, и поперечные перегородки состоят из n сегментов, сечение которых между прилегающими продольными перегородками соответствует сечению прохода для прохождения флюида между противоположными стенками прилегающих продольных перегородок. Устройство может быть выполнено так, что трубки отходят от трубной решетки, проходят через поперечные перегородки и через поперечную концевую перегородку доходят до концевой трубной решетки, при этом одни концы стеновых элементов соединены с трубной решеткой, а другие - с концевой перегородкой. При этом концевая перегородка снабжена уплотнительным элементом, служащим для того, чтобы флюид не мог протекать между проходами кожуха вокруг концевой перегородки. Предпочтительно вышеописанное устройство расположено в кожухе теплообменника.-2 015883 Другим объектом изобретения является способ сборки теплообменника, который осуществляют с использованием вышеописанных кожуха теплообменника и устройства, включающий сборку указанного устройства вне кожуха теплообменника с получением конструкции из расположенных друг над другом продольных перегородок, в которой стеновые элементы находятся между расположенными на расстоянии друг от друга продольными перегородками, а по меньшей мере одно продольное упругое уплотнение расположено на каждом стеновом элементе на расстоянии от продольных перегородок; ввод указанной конструкции в кожух теплообменника, так что каждый стеновой элемент герметично соединяется с кожухом теплообменника посредством по меньшей мере одного продольного упругого уплотнения и образует двойную стенку с кожухом теплообменника. Использование кожуха теплообменника может включать в себя извлечение из кожуха ранее установленных в нем внутренних элементов теплообменника. Краткое описание чертежей Далее изобретение будет описано подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 - схематический вид устройства из перегородок и уплотнений, которое соответствует изобретению; фиг. 2 - схематический вид устройства из перегородок и уплотнений, которое соответствует изобретению и которое расположено в теплообменнике; фиг. 3 - схематический поперечный разрез теплообменника с фиг. 2; фиг. 4 - схематический увеличенный вид узла IV с фиг. 3; фиг. 5 - схематический вид поперечных перегородок из металлической сетки, служащих опорой для трубок и используемых в настоящем изобретении; и фиг. 6 - схематический вид пучка трубок, проходящих через металлическую сетку. Когда одинаковые ссылочные позиции используются на различных фигурах, они обозначают одинаковые или аналогичные объекты. Осуществление изобретения На фиг. 1 схематически показан трехмерный вид устройства 1 из перегородок и уплотнений, которое соответствует настоящему изобретению. Для ясности часть кожуха 4 теплообменника показана расположенной вокруг устройства, но ясно, что кожух 4, в общем, не обязательно образует часть устройства. Устройство содержит две расположенные на расстоянии друг от друга продольные перегородки 6,7, каждая из которых содержит пару продольных кромок 11 а, b; 12a, b и делит внутреннее пространство теплообменника 1 на три отделения. Кроме того, указанное устройство содержит стеновые элементы 21 и 22, которые расположены между продольными перегородками 6, 7, рядом с кромками 11 а, 12 а и 11b,12b соответственно. После установки стеновые элементы образуют двойную стенку вместе с кожухом 4 теплообменника и представляют собой продольные поперечные стенки среднего отделения теплообменника 1. Для иллюстрации двух вариантов осуществления изобретения стеновой элемент 22 снабжен одним продольным уплотнением 14, а стеновой элемент 21 снабжен двумя продольными уплотнениями 16,17, которые предназначены для герметизации стыка стеновых элементов и кожуха 4 теплообменника после установки указанных стеновых элементов внутри кожуха. Стеновые элементы и уплотнения показаны только схематически, а более подробно варианты осуществления стеновых элементов будут рассмотрены при описании фиг. 3 и 4. Единственное уплотнение 14 стенового элемента 22 эффективно с точки зрения цены, так как для двух продольных кромок двух продольных перегородок нужно только одно продольное уплотнение. Продольные перегородки 6, 7 снабжены, по существу, прямоугольными вырезами 26, 27, которые дают возможность изгибаться потоку флюида между тремя отделениями, которые сформированы в кожухе. На фиг. 2 схематически показано устройство 1, установленное в теплообменнике 31 с кожухом 34 теплообменника. В верхней стороне кожуха 34 теплообменника, рядом с его продольным концом, расположен впускной патрубок 36, а на нижней стороне, на противоположном продольном конце расположен выпускной патрубок 37. В точке установки ширина продольных перегородок немного меньше ширины кожуха, так что продольные внешние кромки каждой пластины перегородки расположены немного ближе к центру, обычно на 2-20 мм, от внутренней стеновой поверхности кожуха. Продольные перегородки разделяют внутреннее пространство кожуха 34 на три отделения 41, 42, 43, которые сообщаются с помощью вырезов 26, 27. Далее теплообменник снабжен пучком трубок, из которых для ясности показаны только четыре трубки 45, 46, 47, 48. Внутритрубная зона теплообменника 31 обозначена точками. В этом варианте осуществления внутритрубная зона имеет двухпроходную конструкцию. Внутритрубная зона содержит впускной патрубок 51, ведущий к впускному коллектору 53 трубок. Впускной коллектор трубок сообщается с нижней частью пучка трубок, трубками 47, 48, которые доходят до концевой трубной решетки 54, соединенной с концевым коллектором 55 трубок, который в свою очередь сообщается с верхней частью пучка трубок, трубками 45, 46, которые доходят до выпускного коллектора 57 трубок, где расположен выпускной патрубок 59, ведущий из внутритрубной зоны. Впускной и выпускной коллекторы 53, 57 тру-3 015883 бок разделены горизонтальной пластиной 61, расположенной горизонтально вдоль центра кожуха 34 от конца кожуха до трубной решетки 62, в которой зафиксированы трубки. Трубная решетка прикреплена к кожуху буртиками 63 и через эту трубную решетку может быть открыт впускной конец кожуха с целью вставления или извлечения внутренних элементов. В заднем конце также могут быть расположены буртики 64, через которые может быть извлечена концевая часть кожуха. Концевая трубная решетка 54, расположенная на противоположном конце, также фиксирует трубки, но в отличие от трубной решетки 62 концевая трубная решетка 54 и концевой коллектор 55 трубок, к которому она прикреплена, не присоединены к кожуху 34, т.е. концевой коллектор находится в незакрепленном состоянии. Это позволяет трубкам термически расширяться внутри кожуха. Вместо концевого коллектора, который принимает и распределяет весь флюид, текущий по трубкам, также могут быть использованы отдельные U-образные трубки. Трубки поддерживаются несколькими поперечными перегородками 65. Поперечная перегородка 66,которая расположена дальше всего от впуска/выпуска трубок, отличается от других поперечных перегородок. Прежде всего, она сформирована из однородной пластины, которая изготовлена с малыми допусками в части соответствия поперечному сечению кожуха, и только снабжена отверстиями, через которые могут пройти только трубки, но трубки не присоединены к этой пластине перегородки. Концевая перегородка 66 служит для предотвращения протечки флюида кожуха из отделения 41 непосредственно в отделение 43, что происходит, если флюид потечет вокруг коллектора 55 трубок. Из-за такой протечки флюид из первого прохода внетрубной зоны потечет по короткому пути и попадет непосредственно в выпускной патрубок 37 кожуха, при этом причиной того, что флюид пойдет по короткому пути является небольшой перепад давления, существующий между различными проходами. Для предотвращения этого предусмотрено уплотнение в виде профиля 67, который придавливает уплотнительный материал 68 к кожуху 34, по меньшей мере, в нижней части периметра концевой перегородки 66 до места, расположенного выше перегородки 7, как обозначено пунктирной линией 69. Благодаря этому уплотнению предотвращается утечка из свободного пространства 70 вокруг концевого коллектора 55 трубок в третий проход, отделение 43. Это уплотнение может быть расположено вокруг всего периметра концевой перегородки 67, но это нужно необязательно, так как утечка во второй проход, отделение 43, не является проблемой, так как при этом не происходит сокращения расстояния, как в теплообменнике с двумя проходами по внетрубной зоне. Поперечные перегородки подходящим образом взаимосвязаны для механической устойчивости, например, с помощью продольных стержней (не показаны). На фиг. 3 показано поперечное сечение III-III с фиг. 2 кожуха теплообменника с установленной конструкцией из перегородок и уплотнений и показывающее два варианта осуществления с фиг. 1, с одним или двумя продольными уплотнениями на каждой стороне. Трубки и поперечные перегородки не показаны. Двойная стенка образована кожухом 34 и стеновым элементом 21, при этом образуется внутреннее пространство 71. Покровы 21, 22 закрывают все пространство от трубной решетки 62 до концевой пластины 66 перегородки (см. фиг. 2) и герметично присоединены к ним. С этой целью буртики (не показаны) приварены к концам покровов 21, 22, которые привинчены с использованием подходящего уплотнительного материала к трубной решетке и концевой пластине перегородки соответственно. Покровы 21 и 22 также герметично присоединены к продольным перегородкам 6, 7. Вариант осуществления соединения стенового элемента 21 и продольной перегородки 6, а также продольное уплотнение 16 в виде увеличенной части IV подробно показаны на фиг. 4, а другие продольные уплотнения 14, 17 могут иметь аналогичные конструкции. Продольная перегородка 6 расположена под углом 72 относительно касательной 72 а кожуха 34, при этом указанный угол меньше 90, например равен 80 илименее, т.е. направление значительно отличается от перпендикуляра 72b. Таким образом, проблематично уплотнить продольную перегородку непосредственно у продольной кромки 11 а. Согласно изобретению предусмотрен стеновой элемент 21, при этом загнутая кромка 88 стенового элемента 21 герметично соединена с перегородкой 6 рядом с кромкой 11 а, например привинчен с использованием уплотнительного материала. Продольное уплотнение 16 расположено на стеновом элементе 21 с помощью узкого участка 73. Уплотнение может содержать U-образный буртик 75, образованный из внутренних буртиков 76 и 77,соединенных с помощью нижнего буртика 78, все указанные детали выполнены из одного куска полоски металла. Полоска металла загнута и образует сгибы 79 и 80. Сгибы предназначены для того, чтобы удерживать стеновой уплотнительный элемент в виде упругих направленных наружу буртиков, металлических пластин 82, 83, 84, 85. На чертеже показаны четыре пластины, две на каждой стороне, но может быть предусмотрено большее или меньшее количество пластин-уплотнений. Обычное количество пластин - по 4 на каждой стороне. В качестве альтернативы уплотнение может содержать прокладку или любое другое уплотнительное устройство, известное специалистам в рассматриваемой области. Ширина паза, образованного U-образным профилем 75, такова, что узкий участок 73 плотно помещается в пазу. При желании, может быть использован уплотнительный материал, подходящий для рабочих температур, такой как Teflon. Для ясности, на чертеже зазоры между частями увеличены.-4 015883 Дугообразная часть стенового элемента 21 расположена, по существу, параллельно кожуху 34. Радиус указанной дугообразной части меньше радиуса кожуха. Узкий участок 73 отходит по радиусу от стенового элемента 21, так что узкий участок 73 расположен, по существу, перпендикулярно стеновому элементу и расположен под углом 74 к стенке 34, указанный угол, по существу, равен 90 относительно касательной 74 а. Угол, по существу, равный 90, - это угол, отличающийся от угла 90 не более чем на 10, предпочтительно не более чем на 5. Таким образом, пластины 82, 83 и 84, 85 на каждой стороне уплотнения ориентированы аналогично относительно кожуха и могут функционировать аналогично. Это не относится к случаю, когда продольное уплотнение предусмотрено на продольной кромке 11 а перегородки 6, где пластины на каждой стороне подвергаются, по существу, различным деформациям. Узкий участок 73 подходящим образом приварен к стеновому элементу 21, но он может быть прикреплен другими средствами или быть выполненным как одно целое со стеновым элементом. На фиг. 5 показана поперечная перегородка 65, которая выполнена из трех сегментов 91 а, 91b, 91 с,тем самым она приспособлена для взаимодействия с двумя продольными перегородками 6, 7 в теплообменнике с тремя проходами по внетрубной зоне. Сегменты этого варианта осуществления изобретения выполнены из листов 92 а, b, с металлической сетки, которые вырезаны до необходимых размеров и приварены к раме 93 а, b, с, при этом указанная рама может быть соединена с кожухом и/или к продольным перегородкам, которые могут быть нужны для придания механической устойчивости. Металлическая сетка 92 поддерживает трубки, что схематически показано на фиг. 6. Потенциально можно сгибать продольные кромки, такие как кромки 11 а на фиг. 4 так, чтобы угол между ними и кожухом был близок к перпендикуляру, чтобы было возможно уплотнение у кромок продольной перегородки. Тем не менее, в результате этого поперечные перегородки должны иметь такую форму, которая делает их изготовление более сложным и дорогим. В настоящем изобретении предложено более простое и дешевое решение. Для изготовления теплообменника предусматривают наличие кожуха теплообменника, если это нужно после извлечения первоначальных внутренних элементов. Сборку устройства из перегородок и уплотнений, которое соответствует настоящему изобретению, предпочтительно осуществлять вне кожуха, чтобы получилась конструкция из расположенных одна над другой продольных перегородок, снабженная продольными уплотнениями, при этом стеновые элементы расположены между прилегающими продольными перегородками. Кроме того, сборку можно завершить поперечными перегородками и трубками и соответственно трубной решеткой и концевой трубной решеткой и завершенное устройство может быть вдвинуто в кожух. С этой целью извлекают впускной/выпускной коллектор трубок и соответственно также концевую часть (буртики 63 и 64 на фиг. 2). Диаметр концевой трубной решетки 54 меньше, чем диаметр трубной решетки 62, так как концевая трубная решетка 54 должна проходить в кожух. Коллектор 55 трубок подходящим образом устанавливают после перемещения собранной конструкции в кожух. Соответственно по периметру поперечных перегородок предусмотрены направляющие для перемещения. Далее опишем пример нормального функционирования теплообменника с внутренними элементами, который соответствует настоящему изобретению. Теплообменник из этого примера используется в цепочке предварительного нагревания блока дистилляции сырой нефти, при этом предыдущий сегментный теплообменник с одним проходом по внетрубной зоне был частично переоборудован в ходе установки устройства, аналогичного тому, которое показано на фиг. 2-6, при этом используются 2 уплотнения на один стеновой элемент. Общая длина трубок составляет приблизительно 6 м, внутренний диаметр цилиндрического кожуха равен приблизительно 1,2 м. Используются уплотнения перегородки KempchenT4, при этом упругие пластинчатые уплотнения выполнены из нержавеющей стали 316 TI. Двойная стенка ограничивает внутреннее пространство шириной 50 мм у каждого стенового элемента, см. ссылочную позицию 71 на фиг. 3. Вдоль горизонтальной осевой линии кожуха могут не быть предусмотрены трубки, так как горизонтальная пластина 61 отделяет впускные и выпускные коллекторы трубок. Было установлено в общей сложности 866 трубок. Флюид, проходящий через внутритрубную зону, является сырой нефтью, которая предварительно нагревается, скажем, от 155 до 180 С с помощью горячего углеводородного осадка, который проходит по внетрубной зоне и охлаждается до температуры, составляющей от 270 до 220 С. Использование перегородок из металлических сеток особенно целесообразно в этом случае, так как оно уменьшает засорение и стоимость технического обслуживания/очистки во внетрубной зоне. Конструкция с тремя проходами по внетрубной зоне увеличивает скорость потока во внетрубной зоне, что целесообразно с точки зрения хорошего теплообмена в компактном кожухе. Также в ней хорошо используется имеющийся перепад давления. Особенность компоновки для этого примера с тремя проходами по внетрубной зоне и двумя проходами по трубам состоит в том, что потоки по кожуху и трубам направлены противоположным образом в отделении 41, частично в противоположных направлениях, частично в одинаковых направлениях в отделении 42 и в одинаковых направлениях в отделении 43. Ясно, что изобретение может быть аналогичным образом использовано с двумя продольными перегородками. Например, с тремя продольными перегородками предусмотрено четыре стеновых элемента, в-5 015883 частности может быть предусмотрено четыре двойные стенки, две между первой и второй и две между второй и третьей продольными перегородками. Предпочтительно, чтобы продольные уплотнения второй(средней) продольной перегородки удерживали согнутые продольные кромки двух стеновых элементов,которые направлены наружу и вниз от этого уплотнения. В такой конструкции с четырьмя проходами по внетрубной зоне впускной и выпускной патрубки кожуха обычно расположены на одном конце кожуха. Так как в такой конструкции продольная перегородка расположена вдоль горизонтального диаметра кожуха, то нет конфликтной ситуации с горизонтальной разделительной пластиной между впускным/выпускным коллектором трубок. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство, состоящее из перегородок и уплотнений, которое предназначено для установки в цилиндрическом кожухе теплообменника, содержащее по меньшей мере две продольные перегородки, расположенные на расстоянии друг от друга; по меньшей мере два стеновых элемента, расположенных между продольными перегородками так,чтобы после установки устройства в кожух теплообменника каждый из стеновых элементов мог образовать двойную стенку вместе с кожухом теплообменника; и по меньшей мере одно для каждого стенового элемента упругое продольное уплотнение, расположенное на каждом стеновом элементе на расстоянии от продольных перегородок так, чтобы обеспечить возможность указанной установки и образовать после нее герметичное соединение между стеновым элементом и кожухом теплообменника. 2. Устройство по п.1, в котором каждое продольное уплотнение расположено по радиусу наружу от соответствующего стенового элемента и установлено на продольной выступающей части, расположенной перпендикулярно стеновому элементу и отходящей от него. 3. Устройство по любому из пп.1, 2, которое имеет два продольных уплотнения, расположенных на стеновом элементе так, чтобы после установки в кожух теплообменника образовать указанное герметичное соединение. 4. Устройство по п.3, которое дополнительно содержит сжатый сетчатый материал, расположенный между двумя продольными уплотнениями. 5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором по меньшей мере одно продольное уплотнение содержит U-образный буртик, охватывающий указанную выступающую часть. 6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором каждое продольное уплотнение содержит стеновой уплотнительный элемент, образованный из противоположно и наружу направленных буртиков. 7. Устройство по любому из пп.1-6, которое дополнительно содержит несколько поперечных перегородок, предназначенных для поддержания пучка трубок, содержащих элементы из металлической сетки. 8. Устройство по любому из пп. 6, 7, в котором количество продольных перегородок равно n-1 и указанные перегородки создают изгибающийся путь из n проходов для прохождения флюида от впускного патрубка до выпускного патрубка кожуха теплообменника, при этом n2 и поперечные перегородки состоят из n сегментов, сечение которых между прилегающими продольными перегородками соответствует сечению прохода для прохождения флюида между противоположными стенками прилегающих продольных перегородок. 9. Устройство по любому из пп.6-8, в котором трубки отходят от трубной решетки, проходят через поперечные перегородки и через поперечную концевую перегородку доходят до концевой трубной решетки, при этом одни концы стеновых элементов соединены с трубной решеткой, а другие - с концевой перегородкой. 10. Устройство по п.9, в котором концевая перегородка снабжена уплотнительным элементом, служащим для того, чтобы флюид не мог протекать между проходами кожуха вокруг концевой перегородки. 11. Устройство по любому из пп.1-10, которое расположено в кожухе теплообменника. 12. Способ сборки теплообменника, который осуществляют с использованием кожуха теплообменника и устройства по любому из пп.1-11, включающий сборку указанного устройства вне кожуха теплообменника с получением конструкции из расположенных друг над другом продольных перегородок, в которой стеновые элементы находятся между расположенными на расстоянии друг от друга продольными перегородками, а по меньшей мере одно продольное упругое уплотнение расположено на каждом стеновом элементе на расстоянии от продольных перегородок; ввод указанной конструкции в кожух теплообменника, так что каждый стеновой элемент герметично соединяется с кожухом теплообменника посредством по меньшей мере одного продольного упругого уплотнения и образует двойную стенку с кожухом теплообменника. 13. Способ по п.12, в котором использование кожуха теплообменника включает в себя извлечение из кожуха ранее установленных в нем внутренних элементов теплообменника.

МПК / Метки

МПК: F28F 9/22

Метки: устройство, теплообменника, способ, состоящее, сборки, перегородок, уплотнений

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-15883-ustrojjstvo-sostoyashhee-iz-peregorodok-i-uplotnenijj-i-sposob-sborki-teploobmennika.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство, состоящее из перегородок и уплотнений, и способ сборки теплообменника</a>

Похожие патенты