Теплообменник ремонтный кожухотрубный
SHELL-AND-TUBE REPAIR HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Известна конструкция теплообменника (патент РФ №2620464 F28, F 9/013), в котором трубная доска выполнена в виде фланца притянутого к фланцу кожуха через прокладку. Отверстия трубной доски имеют концентрические расточки под укладку уплотнений труб, контуры которых в проекции на параллельную им плоскость не пересекаются, что не позволяет достичь наибольшей плотности компоновки трубного пучка. Отверстия трубной доски имеют уступы для ограничения концов теплообменных труб. Такая конструкция не позволяет получить доступ к единичным уплотнениям или заменить теплообменные трубы без полного демонтажа трубной доски. Еще одним недостатком описанной конструкции, является выпадение концов теплообменных труб из своих отверстий при замене плоской уплотнительной прокладки между трубной доской и фланцем кожуха, что снижает эксплуатационные характеристики аппарата в целом. Кроме того, конструкция трубной доски в виде фланца кожуха с наличием ограничительных уступов, сильно осложняет монтаж теплообменных труб при сборке теплообменника в целом, что ограничивает область его применения.
В ближайшем аналоге (патент РФ №2567489, F28F 9/013), трубная решетка уплотняется к горловине кожуха посредством эластичного кольца, расположенного в канавке по ее наружной цилиндрической поверхности, имеет отверстия для укладки концов теплообменных труб и их уплотнительные кольцевые элементы, расположенные в расточках, распределенных на разных высотах в теле решетки. Для замены уплотнения трубной решетки и уплотнений трубок или самих теплообменных трубок, необходимо извлечь трубную решетку из горловины кожуха и снять ее с концов трубок всего пучка. Это затрудняет ремонт аппарата, влечет применение съемника трубной решетки с последующей сборкой и установкой концов трубок в свои гнезда, что значительно повышает риск случайного повреждения кольцевых уплотнений.
Недостаток описанной конструкции заключается в отсутствии возможности замены единичных уплотнений и теплообменных труб без извлечения трубной решетки из горловины и снятия ее с трубного пучка, а также в трудности обратной сборки и присутствием риска повреждения эластичных кольцевых уплотнений, что ограничивает область его применения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение ремонтопригодности за счет упрощения способа замены кольцевого уплотнения трубной решетки, уплотнительных элементов теплообменных труб и, собственно, самих теплообменных труб.
Поставленная задача решается конструкцией теплообменника ремонтного кожухотрубного, содержащего кожух, теплообменные трубы, трубную решетку с гнездовыми отверстиями под укладку теплообменных труб, уплотнения теплообменных труб, расположенные в толще трубной решетки, причем теплообменные трубы имеют возможность выступать над лицевой плоскостью трубной решетки и зафиксированы от выпадения ограничительным элементом, закрепленным над их торцами, при этом трубная решетка снабжена сообщенным с горловиной кожуха эластичным уплотнительным элементом, уложенным по ее наружной поверхности, ограниченным промежуточным элементом, опертым на уступ с одной стороны, а с другой стороны - протекторным элементом, который в свою очередь зафиксирован от выпадения стопорным элементом, расположенным в расточке горловины кожуха и имеющим возможность одновременно фиксировать от выпадения из горловины кожуха трубную решетку.
Частным случаем может быть теплообменник ремонтный кожухотрубный, в котором ограничительный, промежуточный и протекторный элементы изготовлен из материалов коррозионностойких по отношению к рабочим средам.
Частным случаем может быть теплообменник ремонтный кожухотрубный, в котором ограничительный элемент изготовлен из сетчатого материала.
Сущность изобретения: в конструкцию теплообменника ремонтного кожухотрубного введен ограничительный элемент, закрепленный перед торцами теплообменных труб, которые имеют возможность выступать над лицевой плоскостью трубной решетки, а в отсутствии ограничительного элемента имеют возможность перемещаться в осевом направлении обеспечивая доступ к уплотнительным кольцам в теле трубной решетки или извлекаться из трубного пучка и устанавливаться обратно через свои гнездовые отверстия. Также в конструкцию введен протекторный элемент, обеспечивающий быстрый доступ к уплотнительному кольцу трубной решетки и ограничивающий его от выпадения, а промежуточный элемент препятствует выдавливанию в зазор материала эластичного кольца.
Предлагаемый теплообменник ремонтный кожухотрубный обеспечивает следующие положительные эффекты:
- уменьшается риск потери герметичности теплообменника при тепловых линейных удлинениях или укорочениях его элементов, за счет свободно выступающих концов труб над лицевой плоскостью трубной решетки, которые имеют дополнительный запас осевых перемещений относительно своих кольцевых уплотнений;
- обеспечение быстрого доступа к кольцевым уплотнениям, находящимся в теле трубной решетки без выемки самой трубной решетки из горловины, за счет возможности частичного или полного выталкивания теплообменных труб из своих гнездовых отверстий;
- обеспечение быстрой замены единичных теплообменных труб, через свои гнездовые отверстия, за счет возможности их демонтажа и монтажа сквозь трубные решетки с любого торца теплообменника без съема самих трубных решеток;
- обеспечение надежности фиксации теплообменных труб в гнездовых отверстиях трубной решетки, за счет применения ограничительного элемента;
- упрощение конструкции трубной решетки за счет применения гнезд для теплообменных труб с полно проходными отверстиями;
- обеспечение быстрого доступа к эластичному кольцевому уплотнению на наружной поверхности трубной решетки без ее демонтажа из горловины, за счет применения протекторного элемента.
Данные технические результаты достигаются за счет того, что теплообменные трубы уложены в гнезда в виде полно проходных отверстий и зафиксированы от выпадения ограничительным элементом, закрепленным над их торцами. Решетка установлена в полость горловины кожуха и уплотнена к ней посредством эластичного кольца, герметизирующего зазор между наружной поверхностью плиты и внутренней поверхностью горловины кожуха, которое уложено на ее наружной поверхности и ограничено промежуточным элементом, опертым на уступ, с одной стороны. Протекторный элемент, ограничивает собой уплотнительное эластичное кольцо с другой стороны, и в свою очередь зафиксирован от выпадения стопорным кольцом, расположенным в расточке горловины кожуха.
Анализ известных технических решений в данной области техники показывает, что предлагаемое устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, что соответствует условию патентоспособности - «новизна», а использование их в заявленной совокупности дало возможность получить новый технический эффект:
Заявляемое решение может быть осуществлено с использованием известных технических средств на любом машиностроительном предприятии, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
В горловину 1 кожуха 2 теплообменника устанавливается трубная решетка 3.
В гнездовые отверстия 4 уложены теплообменные трубы 5, герметизированные уплотнительными эластичными элементами 6, которые своими концами 7 выступают над лицевой плоскостью трубной решетки. Над торцами концов 7 труб 5 со стороны трубного тракта закреплен ограничительный элемент 8. По наружной поверхности 9 трубной решетки укладывается промежуточное кольцо 10 опирающееся на уступ 11, а следом укладывается уплотнительное кольцо 12, герметизирующее зазор между внутренней поверхностью 13 горловины 1 и поверхностью 9 решетки 3. В толще трубной решетки 3, в гнездовых отверстиях 4 на разных высотах расположены уплотнения 6 теплообменных труб 5. Уплотнительное кольцо 12 с одной стороны ограничено промежуточным кольцом 10, опертым на уступ 11, а с другой стороны протекторным элементом 14 зафиксированным от выпадения стопорным кольцом 15, которое одновременно удерживает от выпадения из горловины кожуха трубную решетку. Стопорное кольцо расположено в расточке 16 горловины 1 кожуха 2.
Теплообменник работает следующим образом:
Теплообменные трубы 5 своими концами 7 вводятся в гнездовые отверстия 4 трубной решетки 3 и уплотняются в них кольцевыми уплотнениями 6, которые расположены на разных высотах в толще решетки, тем самым достигается наибольшая плотность взаимного расположения теплообменных труб в пучке. Собранный трубный пучок свободным концом вводится в кожух 2, а трубная решетка 3 устанавливается в полость горловины 1 кожуха. Промежуточное кольцо 10 насаживается на наружную цилиндрическую поверхность решетки до упора в уступ 11. Уплотнительное кольцо 12 укладывается в зазор между поверхностью 9 трубной решетки и внутренней поверхностью 13 горловины 1 до упора в промежуточное кольцо 10. В тот же зазор устанавливается протекторное кольцо 14. В расточку 16 горловины устанавливается стопорное кольцо 15, которое фиксирует от выпадения протекторное кольцо и саму трубную решетку. Концы 7 теплообменных труб выступают над лицевой плоскостью трубной решетки. Ограничительный элемент 8 устанавливается над торцами теплообменных труб и фиксирует их от осевых перемещений. При тепловых линейных удлинениях - укорочениях, зафиксированные с обоих концов теплообменные трубы не могут выпасть из своих гнезд и потерять герметичность соединения.