КРЕПЛЕНИЕ ТРУБ В ЗМЕЕВИКОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ
TUBE ATTACHMENT IN COIL HEAT EXCHANGERS

Изобретение относится к змеевиковому теплообменнику по пункту 1 формулы изобретения.
Такие теплообменники содержат трубный пучок, который содержит по меньшей мере одну или более труб для приема по меньшей мере одной жидкой первой среды, причем по меньшей мере одна труба или трубы навита (-ы) по меньшей мере частично по винтовой линии на центральную трубу, которая расположена вдоль продольной оси во внутреннем пространстве кожуха, который предусмотрен для приема второй среды, причем по меньшей мере одна труба или трубы навиты на ребра, которые расположены вдоль продольной оси центральной трубы. При этом трубный пучок может содержать несколько слоев труб, причем один слой труб через ребра опирается на расположенный под ним слой труб или на центральную трубу. Таким образом к каждому ребру сбоку или сверху прилегает множество смежных трубных участков. При этом трубные участки могут принадлежать одной трубе (в случае, когда навитый слой труб состоит только из одной трубы) или разным трубам, которые в соответствующем слое труб навиты рядом друг с другом на расположенный под ними слой труб.
В настоящее время при изготовлении змеевиковых теплообменников на производственном предприятии компании-заявителя, согласно представленному на фиг. 1 варианту осуществления, хомутные элементы 41, 42 (выполненные, например, из металлических полос) надевают на отдельные, расположенные на ребрах 10, трубные участки 30 и соединяют в различных местах сварными соединениями S. При этом, например, первые хомутные элементы 41 можно соединить сварными соединениями S с ребрами 10, тогда как вторые хомутные элементы 42, расположенные между смежными первыми хомутными элементами 41, можно соединить сварными соединениями S с первыми хомутными элементами 41. Таким образом трубные участки 30 крепят к ребрам 10. На хомутные элементы 41, 42 накладывают ребра 10 следующего, ближнего к наружному краю, слоя труб. Затем таким же образом на эти ребра 10, в свою очередь, крепятся прилегающие сбоку или сверху трубные участки 30.
Однако сварные соединения S в соответствии с фиг. 1 несут опасность расплавления подлежащих фиксации труб, а также (в случае материалов с тонкой оксидной пленкой) опасность соединения хомутного элемента с соответствующей трубой.
Следует также отметить, что в процессе сварки приходится локально вносить так много энергии, что плавится металл. Затем это большое количество энергии отдается окружающим деталям посредством теплопередачи, т.е. место непосредственного контакта в самой горячей точке достигает температуры плавления при благоприятных коэффициентах теплопередачи. К тому же, если еще и толщина стенок труб очень малая, эта зона становится больше, т.к. для рассеивания такой температуры за счет теплоемкости деталей материала оказывается недостаточно.
Исходя из этого, в настоящем изобретении ставится задача — создать теплообменник названного выше вида, в котором перечисленные выше проблемы будут решены.
Эта проблема решается с помощью теплообменника с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления этого аспекта изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения и описываются ниже.
Другие аспекты изобретения касаются системы крепления и способа крепления трубного участка к ребру теплообменника.
Согласно пункту 1 формулы изобретения предусматривается теплообменник, содержащий:
– трубный пучок, содержащий по меньшей мере одну трубу для приема жидкой среды, причем по меньшей мере одна труба, в частности по меньшей мере частично, навита по винтовой линии на центральную трубу, которая расположена вдоль продольной оси, причем по меньшей мере одна труба первым трубным участком прилегает к по меньшей мере одному ребру (или накладывается на ребро), которое расположено вдоль продольной оси центральной трубы; и
– по меньшей мере один первый хомутный элемент для крепления первого трубного участка к по меньшей мере одному ребру, причем хомутный элемент своей обращенной к первому трубному участку нижней стороной прилегает к первому трубному участку, и при этом в соответствии с изобретением по меньшей мере один первый хомутный элемент содержит по меньшей мере одну первую фиксирующую зону, которая образует выпуклость на верхней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента, противоположной нижней стороне, и которая на нижней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента образует углубление, в результате чего, в частности, по меньшей мере один первый хомутный элемент вместе с первым трубным участком охватывает это углубление, которое, в частности, служит для теплоизоляции при выполнении сварного соединения между по меньшей мере одной первой фиксирующей зоной и одним следующим хомутным элементом или одним ребром.
Согласно одной форме осуществления изобретения предусмотрено, что теплообменник содержит кожух, который определяет внутреннее пространство кожуха, где расположены трубный пучок и центральная труба. Внутреннее пространство кожуха сформировано с возможностью приема другой жидкой среды так, чтобы направляемая в трубном пучке жидкая среда и другая жидкая среда, принимаемая во внутреннем пространстве кожуха, могли вступить в косвенный теплообмен. Такие теплообменники с трубными пучками из навитых труб также называются змеевиковыми теплообменниками.
В рамках настоящего изобретения хомутные элементы в дальнейшем можно изготавливать из металла, в частности из металлической полосы, причем фиксирующие зоны выдавливают так (например, в форме пузырей), что хомутный элемент образует на внутренней стороне углубление или полость.
В варианте осуществления фиксирующей зоны (образование углубления или соответствующей полости с каждым трубным участком) место приложения энергии с точки зрения теплопередачи расположено дальше от соответствующего трубного участка, и поэтому соответствующий трубный участок уже не контактирует с возникающим при сварке расплавленным участком.
Благодаря нестационарной теплопередаче после процесса сварки теперь уже невозможно достичь температуры плавления на трубе. Благодаря увеличению пути для тепла, с одной стороны, тепло временно накапливается, а с другой стороны, за счет температурного градиента температура в месте контакта с трубой снижается. Это позволяет исключить расплавление или даже соединение соответствующего хомутного элемента с упомянутой трубой.
Согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что образованная в первой фиксирующей зоне выпуклость является выпуклой, и/или что образованное в первой фиксирующей зоне углубление является вогнутым.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что по меньшей мере одна первая фиксирующая зона (или соответственно выпуклость/углубление) выдавлена в по меньшей мере одном первом хомутном элементе путем деформирования по меньшей мере одного первого хомутного элемента (в частности, методом глубокой вытяжки).
Таким образом, по меньшей мере одна первая фиксирующая зона образована, в частности, в форме пузыря и на верхней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента вспучивается наружу, тогда как по меньшей мере одна первая фиксирующая зона с нижней стороны образует соответствующее углубление или лунку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что по меньшей мере одна первая фиксирующая зона по меньшей мере одного первого хомутного элемента сварным соединением сварена со следующим хомутным элементом или со следующим ребром.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что по меньшей мере один первый хомутный элемент содержит один первый конец и один противоположный второй конец, причем оба конца соединены между собой дугообразным средним участком по меньшей мере одного первого хомутного элемента. При этом, в частности, предусмотрено, что средний участок прилегает к первому трубному участку, причем, в частности, первый конец, как и ранее, соединен сварным соединением с по меньшей мере одним ребром, и при этом, в частности, второй конец, как и ранее, соединен сварным соединением с по меньшей мере одним ребром.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок изогнут в направлении по окружности первого трубного участка так, что внутренняя сторона по меньшей мере одного первого хомутного элемента в зоне среднего участка всей плоскостью, в частности с геометрическим замыканием, прилегает к противоположной ребру верхней стороне первого трубного участка. Иначе говоря, средний участок по меньшей мере одного первого хомутного элемента образует, например, полуцилиндрический свод для прилегания к верхней стороне первого трубного участка.
При этом, согласно одной форме осуществления, оба конца по меньшей мере одного первого хомутного элемента выступают из среднего участка в направлении по меньшей мере одного ребра (в частности, каждый из них — по касательной к поверхности трубного участка) так, что оба конца расположены параллельно друг другу (на взаимно противоположных сторонах трубного участка). Таким образом, по меньшей мере один первый хомутный элемент охватывает первый трубный участок совместно с по меньшей мере одним ребром, на котором лежит первый трубный участок.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что на среднем участке по меньшей мере одного первого хомутного элемента образована по меньшей мере одна первая фиксирующая зона по меньшей мере одного первого хомутного элемента, и эта зона соединена с первым концом второго хомутного элемента сварным соединением.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что по меньшей мере один первый хомутный элемент содержит вторую фиксирующую зону, которая образует выпуклость на верхней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента и которая образует углубление на нижней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента так, что первый хомутный элемент вместе с первым трубным участком охватывает это углубление. Кроме того, в частности, на среднем участке по меньшей мере одного первого хомутного элемента образована вторая фиксирующая зона, расположенная напротив первой фиксирующей зоны, в частности в направлении по окружности трубного участка. Кроме того, вторая фиксирующая зона сварным соединением соединена, в частности, с первым концом третьего хомутного элемента.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок по меньшей мере одного первого хомутного элемента в осевом направлении первого трубного участка шире, чем оба конца по меньшей мере одного первого хомутного элемента, и/или что длина среднего участка по меньшей мере одного первого хомутного элемента в осевом направлении больше, чем в направлении по окружности первого трубного участка, и/или что средний участок по меньшей мере одного первого хомутного элемента в осевом направлении шире, чем по меньшей мере одно ребро.
Это, в частности, облегчает крепление ребер следующего, ближнего к наружному краю слоя труб. Эти ребра можно накладывать на хомутные элементы, а затем с помощью сварных соединений соединять с третьими и четвертыми фиксирующими зонами первого хомутного элемента (см. ниже).
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что на среднем участке по меньшей мере одного первого хомутного элемента выполнена третья фиксирующая зона, которая образует выпуклость на верхней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента и которая образует углубление на нижней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента так, что первый хомутный элемент вместе с первым трубным участком охватывает это углубление, причем третья фиксирующая зона соединена сварным соединением со следующим ребром трубного пучка теплообменника.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что на среднем участке по меньшей мере одного первого хомутного элемента выполнена четвертая фиксирующая зона, которая образует выпуклость на верхней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента и которая образует углубление на нижней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента так, что первый хомутный элемент вместе с первым трубным участком охватывает это углубление, причем четвертая фиксирующая зона в осевом направлении первого трубного участка противостоит третьей фиксирующей зоне, и при этом четвертая фиксирующая зона соединена сварным соединением со следующим ребром трубного пучка теплообменника.
Упомянутое следующее ребро расположено, в частности, параллельно по меньшей мере одному ребру и прилегает к среднему участку по меньшей мере одного первого хомутного элемента (а также при необходимости к следующим хомутным элементам). Первый трубный участок и смежные с ним трубные участки из одного и того же слоя труб соответственно расположены между по меньшей мере одним ребром и следующим ребром.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что первая и вторая фиксирующие зоны в осевом направлении расположены на среднем участке по меньшей мере одного первого хомутного элемента между третьей и четвертой фиксирующими зонами.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок по меньшей мере одного первого хомутного элемента содержит одно первое и одно второе сквозные отверстия, так что прилегающий к первому трубному участку средний участок освобождает одну первую и одну вторую поверхностные зоны первого трубного участка, причем следующее ребро первой ножкой опирается на первую поверхностную зону, а второй ножкой — на вторую поверхностную зону трубного участка. Таким образом, сквозные отверстия обеспечивают контакт следующего ребра с расположенными под ним трубами или трубными участками, причем следующее ребро своими ножками входит в соответствующие сквозные отверстия и может опираться на соответствующие трубные участки.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что оба сквозных отверстия среднего участка по меньшей мере одного первого хомутного элемента противостоят друг другу в осевом направлении первого трубного участка, причем оба сквозных отверстия в осевом направлении расположены между третьей и четвертой фиксирующими зонами среднего участка по меньшей мере одного первого хомутного элемента, и причем первая и вторая фиксирующие зоны в осевом направлении расположены на среднем участке по меньшей мере одного первого хомутного элемента между двумя сквозными отверстиями.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрен второй хомутный элемент, который служит для крепления второго трубного участка трубы, входящей в трубный пучок, расположенного смежно с первым трубным участком и прилегающего к по меньшей мере одному ребру. При этом согласно одной форме осуществления изобретения предусмотрено, что второй хомутный элемент своей обращенной ко второму трубному участку нижней стороной прилегает ко второму трубному участку. Кроме того, согласно одной форме осуществления предусмотрено, что второй хомутный элемент содержит первый конец и противоположный ему второй конец, причем оба конца второго хомутного элемента, в частности, соединены между собой средним участком второго хомутного элемента, и при этом, в частности, средний участок второго хомутного элемента прилегает ко второму трубному участку. Кроме того, согласно одной форме осуществления предусмотрено, что первый конец второго хомутного элемента соединен сварным соединением с первой фиксирующей зоной по меньшей мере одного первого хомутного элемента и/или что второй конец второго хомутного элемента соединен сварным соединением с ребром.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок второго хомутного элемента изогнут в направлении по окружности второго трубного участка так, что внутренняя сторона второго хомутного элемента в зоне среднего участка второго хомутного элемента всей плоскостью, в частности с геометрическим замыканием, прилегает к противоположной ребру верхней стороне второго трубного участка. Иначе говоря, средний участок второго хомутного элемента образует свод для прилегания к верхней стороне второго трубного участка.
При этом согласно одной форме осуществления второй конец второго хомутного элемента выступает из среднего участка второго хомутного элемента, в частности, по касательной к поверхности второго трубного участка, тогда как первый конец второго хомутного элемента выступает из среднего участка второго хомутного элемента, в частности, в направлении от второго трубного участка и при этом ориентируется в направлении первой фиксирующей зоны по меньшей мере одного первого хомутного элемента, с которым первый конец второго хомутного элемента соединен сварным соединением.
Таким образом, второй хомутный элемент вместе с ребром и первым концом по меньшей мере одного первого хомутного элемента охватывает второй трубный участок.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй хомутный элемент содержит на своем среднем участке фиксирующую зону, которая образует выпуклость на верхней стороне второго хомутного элемента, противоположной нижней стороне, и которая образует углубление на нижней стороне второго хомутного элемента так, что второй хомутный элемент вместе со вторым трубным участком охватывает это углубление. При этом, в частности, предусмотрено, что фиксирующая зона второго хомутного элемента соединена сварным соединением со следующим, третьим хомутным элементом (см. ниже).
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрен третий хомутный элемент, который служит для крепления третьего трубного участка входящей в трубный пучок трубы, расположенного смежно со вторым трубным участком (второй трубный участок проходит между первым и третьим трубными участками) и прилегающего к по меньшей мере одному ребру. При этом согласно одной форме осуществления третий хомутный элемент прилегает к третьему трубному участку обращенной к третьему трубному участку нижней стороной третьего хомутного элемента. При этом согласно одной форме осуществления также предусмотрено, что третий хомутный элемент содержит первый конец и противоположный ему второй конец, причем оба конца третьего хомутного элемента соединены между собой средним участком третьего хомутного элемента, причем, в частности, средний участок третьего хомутного элемента прилегает к третьему трубному участку. Кроме того, согласно одной форме осуществления предусмотрено, что первый конец третьего хомутного элемента соединен сварным соединением с фиксирующей зоной второго хомутного элемента и/или что второй конец третьего хомутного элемента соединен сварным соединением со второй фиксирующей зоной следующего первого хомутного элемента.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок третьего хомутного элемента изогнут в направлении по окружности третьего трубного участка так, что внутренняя сторона третьего хомутного элемента в зоне среднего участка третьего хомутного элемента всей плоскостью, в частности с геометрическим замыканием, прилегает к противоположной ребру верхней стороне третьего трубного участка. Иначе говоря, средний участок третьего хомутного элемента, в свою очередь, образует свод для прилегания к верхней стороне третьего трубного участка.
При этом согласно одной форме осуществления первый конец третьего хомутного элемента выступает из среднего участка третьего хомутного элемента в направлении от третьего трубного участка и при этом ориентируется в направлении фиксирующей зоны второго хомутного элемента, с которым первый конец третьего хомутного элемента соединен сварным соединением.
Кроме того, согласно одной форме осуществления теплообменника в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй конец третьего хомутного элемента выступает из среднего участка третьего хомутного элемента в направлении от третьего трубного участка и при этом ориентируется, в частности, в направлении второй фиксирующей зоны следующего второго хомутного элемента, с которым второй конец третьего хомутного элемента соединен сварным соединением.
Выше описывалось изобретение, связанное со змеевиковым теплообменником. Другой аспект данного изобретения относится к системе крепления для крепления по меньшей мере одного первого трубного участка к ребру, и, в частности, для крепления трубного участка, входящего в трубный пучок змеевикового теплообменника, к ребру трубного пучка. При этом система крепления в соответствии с изобретением по меньшей мере включает в себя: первый хомутный элемент, который выполнен с возможностью прилегания своей обращенной к первому трубному участку нижней стороной к первому трубному участку, причем первый хомутный элемент содержит первую фиксирующую зону, которая образует выпуклость на верхней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента, противоположной нижней стороне, и которая образует на нижней стороне по меньшей мере одного первого хомутного элемента углубление так, что первый хомутный элемент, прилегая к верхней стороне первого трубного участка, вместе с первым трубным участком охватывает это углубление в виде полости.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первая фиксирующая зона выполнена с возможностью соединения со следующим хомутным элементом или со следующим ребром с помощью сварного соединения.
Наличие упомянутой полости или углубления позволяет защитить трубный участок от чрезмерного теплового воздействия при изготовлении сварного соединения (также см. выше).
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что выпуклость является выпуклой и/или что углубление является вогнутым (см. выше).
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первый хомутный элемент содержит первый конец и противоположный ему второй конец, причем оба конца соединены между собой дугообразным средним участком первого хомутного элемента, причем внутренняя сторона первого хомутного элемента в зоне среднего участка образована для прилегания к первому трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок первого хомутного элемента изогнут так, что внутренняя сторона первого хомутного элемента в зоне среднего участка всей плоскостью, в частности с геометрическим замыканием, может прилегать к противоположной ребру верхней стороне первого трубного участка, причем оба конца, в частности, параллельны друг другу.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первый конец первого хомутного элемента выступает из среднего участка первого хомутного элемента так, что располагается на ребре, и, в частности, прилегает к нему, когда первый хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к первому трубному участку, а первый трубный участок прилегает к ребру. При этом первый конец второго хомутного элемента может быть соединен с ребром с помощью сварного соединения (в частности, точечного).
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй конец первого хомутного элемента выступает из среднего участка первого хомутного элемента так, что располагается на ребре, и, в частности, прилегает к нему, когда первый хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к первому трубному участку и когда первый трубный участок прилегает к ребру. При этом второй конец второго хомутного элемента также может быть соединен с ребром с помощью сварного соединения (в частности, точечного).
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что на среднем участке первого хомутного элемента образована первая фиксирующая зона первого хомутного элемента.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первая фиксирующая зона выполнена с возможностью соединения с первым концом второго хомутного элемента с помощью сварного соединения.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первый хомутный элемент содержит вторую фиксирующую зону, которая образует выпуклость на верхней стороне первого хомутного элемента и которая образует углубление на нижней стороне первого хомутного элемента так, что первый хомутный элемент, прилегая к верхней стороне первого трубного участка, вместе с первым трубным участком охватывает это углубление.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что вторая фиксирующая зона первого хомутного элемента выполнена с возможностью соединения со вторым концом третьего хомутного элемента с помощью сварного соединения.
Согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением вторая фиксирующая зона также образована на среднем участке первого хомутного элемента и, в частности, расположена напротив первой фиксирующей зоны, и, в частности, именно в направлении по окружности первого трубного участка, когда первый хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к первому трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок первого хомутного элемента в первом направлении шире, чем оба соединенных с ним конца первого хомутного элемента. Согласно одной другой формы осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что длина среднего участка первого хомутного элемента в первом направлении больше, чем в перпендикулярном к нему втором направлении, причем, когда первый хомутный элемент своей внутренней стороной или своим средним участком прилегает к первому трубному участку, первое направление соответствует осевому направлению первого трубного участка, а второе направление — направлению по окружности первого трубного участка.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что на среднем участке первого хомутного элемента предусмотрена третья фиксирующая зона, которая образует выпуклость на верхней стороне первого хомутного элемента и которая образует углубление на нижней стороне первого хомутного элемента так, что первый хомутный элемент, прилегая к верхней стороне первого трубного участка, вместе с первым трубным участком охватывает это углубление.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что третья фиксирующая зона выполнена с возможностью соединения со следующим ребром (в частности, со следующим ребром трубного пучка теплообменника) с помощью сварного соединения, когда следующее ребро расположено параллельно ребру на первом хомутном элементе.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что на среднем участке первого хомутного элемента предусмотрена четвертая фиксирующая зона, которая образует выпуклость на верхней стороне первого хомутного элемента и которая образует углубление на нижней стороне первого хомутного элемента так, что первый хомутный элемент, прилегая к верхней стороне первого трубного участка, вместе с первым трубным участком охватывает это углубление.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что четвертая фиксирующая зона выполнена с возможностью соединения со следующим ребром трубного пучка теплообменника с помощью сварного соединения, когда следующее ребро расположено параллельно ребру на первом хомутном элементе.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первая и вторая фиксирующие зоны первого хомутного элемента в первом направлении расположены на среднем участке первого хомутного элемента между третьей и четвертой фиксирующими зонами.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что средний участок первого хомутного элемента содержит одно первое и одно второе сквозные отверстия, так что на прилегающем к первому трубному участку среднем участке первого хомутного элемента освобождаются одна первая и одна вторая поверхностные зоны первого трубного участка, и, в частности, следующее ребро первой ножкой может быть установлено на первую поверхностную зону, а второй ножкой — на вторую поверхностную зону трубного участка.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что оба сквозных отверстия в первом направлении расположены друг напротив друга, причем оба сквозных отверстия в первом направлении расположены между третьей и четвертой фиксирующими зонами, и при этом первая и вторая фиксирующие зоны в первом направлении расположены на среднем участке первого хомутного элемента между двумя сквозными отверстиями.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что система крепления содержит второй хомутный элемент, который для крепления второго трубного участка входящей в трубный пучок трубы, проходящего рядом с первым трубным участком и прилегающего к по меньшей мере одному ребру, выполнен с возможностью прилегания своей обращенной ко второму трубному участку нижней стороной ко второму трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй хомутный элемент содержит первый конец и противоположный ему второй конец, причем оба конца второго хомутного элемента соединены между собой дугообразным средним участком второго хомутного элемента, причем, в частности, внутренняя сторона второго хомутного элемента в зоне среднего участка образована для прилегания ко второму трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй хомутный элемент образован так, чтобы первый конец второго хомутного элемента располагался смежно с первой фиксирующей зоной первого хомутного элемента, когда первый хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к первому трубному участку и когда второй хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает ко второму трубному участку. При этом первая фиксирующая зона первого хомутного элемента может быть соединена с первым концом второго хомутного элемента, в частности, сварным соединением.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй конец второго хомутного элемента выступает из среднего участка второго хомутного элемента так, что располагается на ребре, и, в частности, прилегает к нему, когда второй хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает ко второму трубному участку и когда второй трубный участок прилегает к ребру. При этом второй конец второго хомутного элемента может быть соединен с ребром, в частности, сварным соединением.
Согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением, первый конец второго хомутного элемента выступает из среднего участка второго хомутного элемента в направлении от второго трубного участка и при этом ориентируется в направлении первой фиксирующей зоны первого хомутного элемента, когда первый хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к первому трубному участку и когда второй хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает ко второму трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй хомутный элемент содержит на своем среднем участке фиксирующую зону, которая образует выпуклость на верхней стороне второго хомутного элемента, противоположной нижней стороне, и которая образует углубление на нижней стороне второго хомутного элемента так, что второй хомутный элемент, прилегая к верхней стороне второго трубного участка, вместе с первым трубным участком охватывает это углубление.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что фиксирующая зона второго хомутного элемента выполнена с возможностью соединения с концом третьего хомутного элемента с помощью сварного соединения (см. ниже).
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что система крепления содержит третий хомутный элемент, который для крепления третьего трубного участка трубы, входящей в трубный пучок, проходящего рядом со вторым трубным участком и прилегающего к ребру, выполнен с возможностью прилегания своей обращенной к третьему трубному участку нижней стороной к третьему трубному участку. Таким образом, второй трубный участок расположен между первым и третьим трубными участками.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что третий хомутный элемент содержит первый конец и противоположный ему второй конец, причем оба конца третьего хомутного элемента соединены между собой дугообразным средним участком третьего хомутного элемента, причем, в частности, нижняя сторона в зоне среднего участка третьего хомутного элемента выполнена с возможностью прилегания к третьему трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что третий хомутный элемент образован так, чтобы первый конец третьего хомутного элемента располагался смежно с фиксирующей зоной второго хомутного элемента, когда второй хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает ко второму трубному участку и когда третий хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к третьему трубному участку. При этом фиксирующая зона второго хомутного элемента может быть соединена с первым концом третьего хомутного элемента сварным соединением.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что третий хомутный элемент образован так, чтобы второй конец третьего хомутного элемента располагался смежно со второй фиксирующей зоной следующего первого хомутного элемента, когда следующий первый хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к следующему первому трубному участку, проходящему рядом с третьим трубным участком, и когда третий хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к третьему трубному участку. При этом вторая фиксирующая зона следующего первого хомутного элемента может быть соединена со вторым концом третьего хомутного элемента сварным соединением.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что первый конец третьего хомутного элемента выступает из среднего участка третьего хомутного элемента в направлении от третьего трубного участка и при этом ориентируется в направлении фиксирующей зоны второго хомутного элемента, когда второй хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает ко второму трубному участку и когда третий хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к третьему трубному участку.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй конец третьего хомутного элемента выступает из среднего участка третьего хомутного элемента в направлении от третьего трубного участка и при этом ориентируется в направлении второй фиксирующей зоны следующего первого хомутного элемента, когда третий хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к третьему трубному участку и когда следующий первый элемент своей нижней стороной или своим средним участком прилегает к следующему первому трубному участку, проходящему рядом с третьим трубным участком.
Третий хомутный элемент на своем среднем участке, в частности, не содержит выпуклых фиксирующих зон.
Кроме того, согласно одной форме осуществления системы крепления в соответствии с изобретением предусмотрено, что система крепления содержит несколько первых, вторых и третьих хомутных элементов, которые выполнены с возможностью крепления к ребру соответствующего количества смежных трубных участков, прилегающих к одному ребру трубного пучка теплообменника, причем между каждыми двумя смежными первыми хомутными элементами расположены по одному второму и одному третьему хомутному элементу, причем хомутные элементы соединены между собой и с ребром, в частности, описанным выше способом.
Следующий аспект данного изобретения относится к способу крепления по меньшей мере одного первого трубного участка трубного пучка теплообменника к одному ребру трубного пучка при использовании системы крепления в соответствии с изобретением, причем первый трубный участок прикладывают к ребру, а первый хомутный элемент нижней стороной (в частности, в зоне среднего участка первого хомутного элемента) прикладывают к первому трубному участку, причем каждый из двух концов первого хомутного элемента соединяют с ребром сварным соединением.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй трубный участок прикладывают к ребру смежно с первым трубным участком и что, в частности, третий трубный участок прикладывают к ребру смежно со вторым трубным участком.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прикладывают ко второму трубному участку, который проходит рядом с первым трубным участком, при этом первый конец второго хомутного элемента расположен возле первой фиксирующей зоны первого хомутного элемента, а второй конец второго хомутного элемента расположен возле ребра.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что третий хомутный элемент своей нижней стороной или своим средним участком прикладывают к третьему трубному участку, который проходит рядом со вторым трубным участком, при этом первый конец третьего хомутного элемента расположен смежно с фиксирующей зоной второго хомутного элемента, а второй конец третьего хомутного элемента, в частности, расположен смежно со второй фиксирующей зоной следующего первого хомутного элемента.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что первую фиксирующую зону первого хомутного элемента соединяют сварным соединением с первым концом второго хомутного элемента.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что фиксирующую зону второго крепежного хомута соединяют сварным соединением с первым концом третьего крепежного хомута.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй конец второго крепежного хомута соединяют сварным соединением с ребром.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что второй конец третьего крепежного хомута соединяют сварным соединением со второй фиксирующей зоной следующего первого крепежного хомута.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что следующее ребро располагается на первом, втором и третьем крепежных хомутах так, что следующее ребро своей первой ножкой опирается на первую поверхностную зону первого трубного участка, и так, что следующее ребро своей второй ножкой опирается на вторую поверхностную зону первого трубного участка.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что третью фиксирующую зону первого крепежного хомута соединяют сварным соединением со следующим ребром.
Кроме того, согласно одной форме осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что четвертую фиксирующую зону первого крепежного хомута соединяют сварным соединением со следующим ребром.
Согласно способу в соответствии с изобретением множество последовательно прилегающих к одному ребру трубных участков можно крепить к ребру посредством первых, вторых и третьих крепежных хомутов, причем, в частности, между двумя смежными первыми крепежными хомутами на каждом трубном участке (втором и третьем) расположено по одному (второму и третьему) крепежному хомуту.
В случае когда трубные участки расположены в нескольких слоях труб — друг над другом в радиальном направлении трубного пучка, — каждое из ребер (к которым сбоку или сверху прилегают соответствующие трубные участки одного слоя труб) прилегает к крепежному хомуту расположенного под ним слоя труб и приварено к нему (в третьей и четвертой фиксирующих зонах первого крепежного хомута).
Другие особенности и преимущества изобретения поясняются ниже с использованием описания примера осуществления изобретения и графических материалов. Описание графических материалов:
фиг. 1 крепление трубных участков одного трубного пучка к ребрам трубного пучка с помощью крепежных хомутов согласно обычному варианту осуществления, используемому в настоящее время на производственном предприятии компании-заявителя;
фиг. 2 вид в частичном разрезе примера теплообменника в соответствии с изобретением;
фиг. 3 изображение в перспективе первого крепежного хомута системы крепления в соответствии с изобретением;
фиг. 4 вид в перспективе множества трубных участков одного трубного пучка змеевикового теплообменника (например, в соответствии с фиг. 2), причем трубные участки прикреплены к ребрам трубного пучка с помощью первых, вторых и третьих крепежных хомутов в соответствии с изобретением;
фиг. 5 вид сбоку с частичным разрезом нескольких расположенных друг над другом в радиальном направлении трубного пучка первых хомутных элементов в соответствии с фиг. 3; и
фиг. 6 вид в разрезе трубного пучка теплообменника в соответствии с изобретением, причем показаны сварные соединения между крепежными хомутами.
На фиг. 2 с учетом фиг. 3 представлена форма осуществления змеевикового теплообменника 1 в соответствии с изобретением.
Теплообменник 1 содержит трубный пучок 3, пример которого представлен на фиг. 2 в виде в перспективе с частичным разрезом.
При этом трубный пучок 3 содержит несколько труб 30 для приема по меньшей мере одной первой жидкой среды M, причем согласно фиг. 2 каждая из труб 30 навита, в частности, по винтовой линии на ориентированную вдоль продольной оси z центральную трубу 300 теплообменника 1; в результате трубный пучок 3 содержит несколько слоев 4 труб, расположенных в радиальном направлении R трубного пучка 3 друг над другом. При этом любое радиальное направление R перпендикулярно продольной оси z и указывает в сторону от нее, т.е. наружу.
Согласно фиг. 2 трубный пучок 3 заключен в выполненный, в частности, в форме цилиндра кожух 5, ограничивающий внутреннее пространство 6 кожуха, в котором расположены трубный пучок 3 вместе с центральной трубой 300. Во внутреннее пространство 6 кожуха можно подавать, например через патрубок 52, вторую среду M‘, а также выпускать ее из внутреннего пространства 6 кожуха через другой патрубок 53, в результате чего по меньшей мере одна первая среда M может вступать в косвенный теплообмен со второй средой M‘. Существует возможность разделения труб 30 на несколько групп труб (на фиг. 2 для примера представлены три группы труб), которые, например, также можно заполнять разными первыми средами M. Для подачи в трубы 30 трубного пучка 30 по меньшей мере одной первой среды M теплообменник 1 содержит по меньшей мере один патрубок 50. Через по меньшей мере один другой патрубок 51 можно выпускать по меньшей мере одну первую среду M из трубного пучка 3. Кроме того, трубный пучок 3 может быть окружен цилиндрической рубашкой 7, которая выполнена с возможностью препятствования обходному течению во внутреннем пространстве 6 кожуха мимо трубного пучка 3.
Кроме того, как показано на фиг. 2, в частности, между самым глубоким внутренним слоем 4 труб трубного пучка 3 и центральной трубой 300, а также между каждым их двух смежных в радиальном направлении R слоев 4 труб трубного пучка 3 предусмотрено некоторое, в частности постоянное в направлении по окружности слоев 4 труб, число ребер 10 (т.е. между каждыми двумя смежными слоями 4 труб предусмотрено одинаковое число ребер 10), причем каждое из ребер 10 ориентировано вдоль продольной оси z, а в радиальном направлении R ребра расположены друг над другом.
При этом согласно фиг. 3 каждое из ребер 10 содержит верхнюю сторону 10a, направленную от центральной трубы 300, а также противоположную верхней стороне нижнюю сторону 10b, обращенную к центральной трубе 300. На верхней стороне 10a каждого ребра 10 предусмотрено множество вогнутых вырезов 15 (на фиг. 3 показан только один вырез 15), которые, в частности, расположены вдоль соответствующего ребра 10 на одинаковом расстоянии друг от друга. Эти вырезы 15 образованы в расположенной вдоль продольной оси z и принадлежащей соответствующему ребру 10 второй полке 12, отходящей от ориентированной вдоль продольной оси z первой полки 11 в радиальном направлении R трубного пучка 3. В каждом вырезе 15 расположено по одному трубному участку навитой трубы, показанному на фиг. 3 в виде первого трубного участка 31. На фиг. 4 показано несколько таких смежных трубных участков 31, 32, 33, расположенных в направлении продольной оси z рядом друг с другом. Отдельные смежные трубные участки 31, 32, 33 могут принадлежать одной навитой трубе 30 или разным трубам 30, которые навиты на центральную трубу 300 в одном слое 4 труб. Каждый из трубных участков 31, 32, 33 выступает из соответствующего выреза 15 в радиальном направлении R трубного пучка 3.
Чтобы при навивке как можно лучше защитить трубный пучок 3, ребра 10 размещают в направлении продольной оси z по всей длине трубного пучка 3. При этом два смежных в направлении R ребра 10, в частности, тоже по всей длине вдоль продольной оси z и с регулярным шагом соединены между собой первыми хомутными элементами 41, которые будут описаны ниже.
В соответствии с изобретением предусмотрено (см. в частности, фиг. 3), что эти первые крепежные хомуты 41, которые представлены на фиг. 3-6, служат для крепления каждого первого трубного участка 31 трубного пучка 3 к расположенному под ним соответствующему ребру 10 трубного пучка 3, причем по меньшей мере один первый хомутный элемент 41 своей обращенной к первому трубному участку 31 нижней стороной 41a прилегает к первому трубному участку 31, и при этом по меньшей мере один первый хомутный элемент 41 содержит по меньшей мере одну первую фиксирующую зону 411, которая согласно выносному элементу D фиг. 3 или 4 образует выпуклость 400 на верхней стороне 41b по меньшей мере одного первого хомутного элемента 41, противоположной нижней стороне (41a), и которая на нижней стороне 41a по меньшей мере одного первого хомутного элемента 41 образует углубление 401.
Остальные фиксирующие зоны 412, 413, 414, 421, которые будут описаны ниже, также обладают этой представленной в выносном элементе D структурой.
Образование первой фиксирующей зоны 411 позволяет выполнять между первой фиксирующей зоной 411 и, например, следующим хомутным элементом сварное соединение S, причем благодаря углублению 401 тепло, которое выделяют при сварке, оказывается на некотором расстоянии от первого трубного участка 31. Это существенно снижает опасность повреждения трубного участка 31 при сварке.
Наряду с по меньшей мере одним первым хомутным элементом 41, теплообменник 1 в соответствии с изобретением или система крепления в соответствии с изобретением согласно одной форме исполнения содержит по меньшей мере еще один второй хомутный элемент 42, а также по меньшей мере еще один третий хомутный элемент 43 согласно одной из других форм исполнения.
Первые, вторые и третьи хомутные элементы 41, 42, 43, как показано на фиг. 4-6, расположены поочередно вдоль продольной оси z теплообменника или трубного пучка 3, предпочтительно по всей длине трубного пучка 3, и соединены сварными соединениям S между собой, а также со смежными в радиальном направлении R ребрами 10 трубного пучка 3. Сварные соединения S между отдельными хомутными элементами 41, 42, 43, а также между хомутными элементами 41, 42 и ребрами 10, в частности, показаны на фиг. 5 и 6.
Соединения хомутных элементов 41, 42, 43 друг под другом, а также с двумя смежными в радиальном направлении R ребрами 10 описываются ниже для слоя 4 труб трубного пучка 3 и, в частности, относятся ко всем слоям 4 труб и к ребрам 10 трубного пучка 3.
При навивке трубного пучка 3 отдельные трубы 30 навивают на центральную трубу 300, причем трубу или каждую из труб 30 слоя 3 труб навивают на ребра 10, которые расположены и укреплены на центральной трубе 300 или на последнем навитом слое 4 труб. При навивке трубы или труб 30 на одно ребро 10, как показано выше, укладывают трубные участки 31, 32, 33 смежных витков, которые затем прилегают к ребру 10 рядом друг с другом вдоль продольной оси z и при этом входят в вырезы 15 рассматриваемого ребра 10.
В этой связи три трубных участка 31, 32, 32, которые крепят к ребру 10 первым, вторым и третьим хомутными элементами 41, 42, 43, называются соответственно первым, вторым и третьим трубными участками 31, 32, 33. Затем расположение хомутных элементов 41, 42, 43 вдоль продольной оси z повторяется; соответственно, следующие три смежных трубных участка 31, 32, 33 снова называются первым, вторым и третьим трубными участками 31, 32, 33.
Как показано, в частности, на фиг. 3, 4 и 6, по меньшей мере один первый хомутный элемент 41 содержит первый конец 41c и противолежащий второй конец 41e, причем оба конца 41c, 41e соединены между собой дугообразным средним участком 41d первого хомутного элемента 41, причем нижняя сторона 41a первого хомутного элемента 41 в зоне среднего участка 41d прилегает к первому трубному участку 31. При этом средний участок 41d частично охватывает первый трубный участок 31 в направлении U по окружности первого трубного участка 31 на противоположной ребру 10 верхней стороне трубного участка 31. Для крепления первого трубного участка 31 к ребру 10 с помощью первого хомутного элемента 41 каждый из двух концов 41c, 41e соединен сварным соединением S с ребром 10.
При этом описанная выше и предусмотренная на среднем участке 41d первая фиксирующая зона 411 первого хомутного элемента 41 соединена с первым концом 42c второго хомутного элемента 42 сварным соединением S. Поскольку нижняя сторона 41a первого хомутного элемента 41 прилегает в зоне среднего участка 41d первого хомутного элемента 41 к первому трубному участку 31, первый хомутный элемент 41 или первая фиксирующая зона 411 вместе с первым трубным участком 31 заключают в себе соответствующее углубление 401 в виде полости (см. выносной элемент D на фиг. 3 и 4). Эта полость 401 защищает первый трубный участок 31 от чрезмерного тепла при выполнении упомянутого сварного соединения S между первой фиксирующей зоной 411 первого хомутного элемента и первым концом 42c второго хомутного элемента 42.
Кроме того, в свою очередь, второй хомутный элемент 42 для крепления смежного с первым трубным участком 31 второго трубного участка 32 к ребру 10 своей обращенной ко второму трубному участку 32 нижней стороной 42a прилегает ко второму трубному участку 32. Второй хомутный элемент 42, наряду с первым концом 42c, содержит противоположный второй конец 42e, причем оба конца 42c, 42e второго хомутного элемента 42 также соединены между собой средним участком 42d второго хомутного элемента 42. Нижняя сторона 42a второго хомутного элемента 42 в зоне среднего участка 42d второго хомутного элемента 42 прилегает ко второму трубному участку 32 и при этом частично охватывает второй трубный участок 32 в направлении U по окружности второго трубного участка 32 на противоположной ребру 10 верхней стороне второго трубного участка 32.
При этом, как показано выше, тогда как первый конец 42c второго хомутного элемента 42 расположен смежно с первой фиксирующей зоной 411 первого хомутного элемента 41 и соединен с ней сварным соединением S, второй конец 42e второго хомутного элемента 42 соединен сварным соединением S с ребром 10. Таким образом, второй хомутный элемент 42 с одной стороны соединен с первым хомутным элементом 41, а с другой стороны — с ребром 10, обеспечивая крепление второго трубного участка 32 к ребру 10.
Второй хомутный элемент 42 на своем среднем участке 42d (см. выносной элемент D на фиг. 3 или 4) тоже содержит фиксирующую зону 421, которая образует выпуклость 400 на верхней стороне 42a второго хомутного элемента 42, противоположной нижней стороне 42a, и которая на нижней стороне 42a второго хомутного элемента 42 образует углубление 401, причем фиксирующая зона 421 второго хомутного элемента 42 сварным соединением S соединена с первым концом 43c третьего хомутного элемента 43.
Поскольку здесь также нижняя сторона 42a второго хомутного элемента 42 в зоне среднего участка 41d второго хомутного элемента 42 прилегает ко второму трубному участку 32, второй хомутный элемент 42 или фиксирующая зона 421 вместе со вторым трубным участком 32 также заключают в себе соответствующее углубление 401 в виде полости, которое защищает второй трубный участок 32 от чрезмерного тепла при выполнении сварного соединения S между фиксирующей зоной 421 и первым концом 43c третьего хомутного элемента 43.
Третий хомутный элемент 43 служит для крепления третьего трубного участка 33, который проходит смежно со вторым трубным участком 32 и прилегает к ребру 10. При этом третий хомутный элемент 43 своей обращенной к третьему трубному участку 33 нижней стороной 43a прилегает к третьему трубному участку 33, причем третий хомутный элемент 43 наряду с первым концом 43c содержит противоположный второй конец 43e, причем оба конца 43c, 43e третьего хомутного элемента 43 также соединены между собой средним участком 43d третьего хомутного элемента 43. Нижняя сторона 43a третьего хомутного элемента 43 в зоне среднего участка 43d третьего хомутного элемента 43 прилегает к противоположной ребру 10 верхней стороне третьего трубного участка 33, причем второй конец 43e третьего хомутного элемента 43 соединен со второй фиксирующей зоной 412 следующего первого хомутного элемента 41 (в частности, см. фиг. 4). Эта вторая фиксирующая зона 412 расположена напротив первой фиксирующей зоны 411 следующего первого хомутного элемента 41 в направлении U по окружности охватываемого следующим первым хомутным элементом 41 первого трубного участка 31. Вторая фиксирующая зона 413 следующего первого хомутного элемента 41 образована аналогично первой фиксирующей зоне 411, т.е. она, в свою очередь, совместно с соответствующим первым трубным участком 31 заключает в себе углубление 401, которое защищает этот трубный участок 31 от чрезмерного тепловыделения при выполнении сварного соединения между второй фиксирующей зоной 412 следующего первого хомутного элемента 41 и вторым концом 43e третьего хомутного элемента 43. Затем со следующего первого хомутного элемента 41 снова начинается описанная выше схема расположения первого, второго и третьего хомутных элементов 41, 42, 43 (в частности, см. фиг. 4).
Как видно, в частности, на фиг. 4 и 6, третий хомутный элемент 43 не содержит выпуклой фиксирующей зоны и расположен от фиксирующей зоны 421 смежного второго хомутного элемента 42 до второй фиксирующей зоны 412 смежного следующего первого хомутного элемента 41. Это, в частности, означает, что третий хомутный элемент 43 не соединен непосредственно с ребром 10 сварными соединениями.
Согласно фиг. 5 поверх расположенных вдоль продольной оси z первых хомутных элементов 41 на расположенном ниже ребре 10 укреплено следующее ребро 10, уложенное в радиальном направлении R трубного пучка 3 ближе к внешней части. Затем на этом ребре 10, расположенном в радиальном направлении ближе к внешней части, укреплена труба или трубы 30, т.е. трубные участки 31, 32, 33 следующего слоя 4 труб, и, в частности, способом, описанным выше.
Чтобы описать соединение между первыми хомутными элементами 41 и расположенными на них ребрами 10, находящимися в радиальном направлении ближе к внешней части, далее сначала для примера подробно описывается средний участок 41d первого хомутного элемента 41 (в частности, см. фиг. 3 и 5).
Согласно фиг. 3, средний участок 41d рассматриваемого здесь в качестве примера первого хомутного элемента 41 в осевом направлении «A» первого трубного участка 31 предпочтительно выполнен шире, чем ребро 10, на котором сварными соединениями S укреплены оба конца 41c, 41e первого хомутного элемента 41 (в частности, см. фиг. 6).
Теперь на среднем участке 41d для крепления ребра 10, расположенного в радиальном направлении R ближе к внешней части (см. также фиг. 5), предусмотрены одна третья и одна четвертая фиксирующие зоны 413, 414, которые в осевом направлении «A» расположены друг напротив друга, и при этом расстояние между ними такое, что расположенное в радиальном направлении ближе к внешней части ребро 10 можно разместить между этими двумя фиксирующими зонами 413, 414 на среднем участке 41d первого крепежного хомута 41 (а также на средних участках следующих расположенных вдоль продольной оси z первых крепежных хомутов 41), в результате чего это ребро проходит параллельно расположенному под ним ребру 10. При этом расположенное в радиальном направлении ближе к внешней части ребро 10 двумя ножками 13, 14 опирается на первый трубный участок 31, который охватывается первым хомутным элементом 41. Для этого первый хомутный элемент 41 на своем среднем участке 41d содержит два сквозных отверстия 44, 45, которые в осевом направлении «A» расположены друг напротив друга и каждое из которых освобождает по одной из поверхностных зон 34, 35 первого трубного участка 31 (см. фиг. 3), причем каждая из ножек 13, 14 входит в соответствующее сквозное отверстие 44, 45 и при этом опирается на соответствующую поверхностную зону 34, 35 первого трубного участка 31 или прилегает к этой зоне.
Третья фиксирующая зона 413 первого хомутного элемента 41 сварным соединением S соединена со смежной кромкой ребра 10, расположенного в радиальном направлении R ближе к внешней части, как это показано, в частности, на фиг. 5. Кроме того, четвертая фиксирующая зона 414 соединена сварным соединением S с противоположной кромкой ребра 10, расположенного в радиальном направлении R ближе к внешней части.
Таким способом можно соединять между собой расположенные в радиальном направлении R друг над другом ребра 10 трубного пучка 3 — через расположенные между ними первые хомутные элементы 41. При этом первые хомутные элементы 41 сварены с одной стороны через концы 41c, 41e с ребром 10, расположенным в радиальном направлении R ближе к внутренней части, а с другой стороны через третью и четвертую фиксирующие зоны 413, 414 — с ребром 10, расположенным в радиальном направлении R ближе ко внешней части.
При этом третья и четвертая фиксирующие зоны 413, 414 также образованы согласно выносному элементу D на фиг. 3 и 4. Это значит, что каждая из третьей или четвертой фиксирующих зон 413, 414 заключает в себе по одному углублению 401 или по одной полости 401 на внутренней стороне 41a, 41b среднего участка 41d, вместе с соответствующим первым трубным участком 31, в результате чего соответствующий первый трубный участок 31 также защищается от чрезмерного тепловыделения, когда соответствующие третью и четвертую фиксирующие зоны 413, 414 сваривают с соответствующим ребром 10.
Сварные соединения S между хомутными элементами 41, 42, 43 и ребрами 10 можно выполнять постепенно в процессе навивки труб 30 на центральную трубу 300. При этом трубные участки 31, 32, 33 одного слоя 4 труб укладывают на соответствующее ребро 10 и описанным выше способом последовательно соединяют с соответствующим ребром 10 через хомутные элементы 41, 42, 43. Когда текущий слой 4 труб будет готов, ребра 10 размещают поверх хомутных элементов 41, 42, 43 слоя 4 труб и сварным соединением S соединяют с третьими и четвертыми фиксирующими зонами 413, 414 первых хомутных элементов 41 полностью навитого слоя 4 труб. Затем на эти ребра 10, находящиеся в радиальном направлении ближе к внешней части, снова навивают одну или более труб 30, которые, в свою очередь, описанным способом крепят к этим ребрам 10 с помощью хомутных элементов 41, 42, 43. Этот процесс можно повторять, пока не будет достигнуто необходимое количество слоев 4 труб.
Список обозначений
1
Теплообменник
3
Трубный пучок
4
Слой труб
5
Кожух
6
Внутреннее пространство кожуха
7
Рубашка
10
Ребро
10a
Верхняя сторона
10b
Нижняя сторона
11, 12
Полка
15
Вырез
30
Трубы
31, 32, 33
Трубный участок
34, 35
Поверхностная зона
41
Первый хомутный элемент
42
Второй хомутный элемент
43
Третий хомутный элемент
44, 45
Сквозное отверстие
50, 51, 52, 53
Патрубок
400
Выпуклость
401
Углубление
411, 412, 413, 414
Фиксирующая зона
421
Фиксирующая зона
300
Центральная труба
M
Первая среда
M‘
Вторая среда
R
Радиальное направление
S
Сварное соединение
U
Направление по окружности
Z
Продольная ось