УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КОЖУХА, ТРУБНОЙ ДОСКИ И КОЛЛЕКТОРА ТРУБНОЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к теплообменной технике и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известен кожухотрубный теплообменник (АС СССР №1015235 F28D 7/00), содержащий крышки, трубные решетки, кольцевые эластичные уплотнительные элементы, расположенные, по крайней мере, с одного из торцов кожуха, который имеет с решеткой и крышкой фланцевое соединение, между которыми расположены уплотнительные элементы. К недостаткам конструкции можно отнести то, что между фланцем кожуха и трубной доской находится уплотнительный элемент, заполненный сжатым газом. Давление газа в полости тора уплотнительного элемента должно быть всегда выше давления среды внутри кожуха для поддержания герметичности узла. Разгерметизация тора или растяжение его материала с течением времени, неизбежно приведет к разгерметизации соединительного узла. Трубная доска выполнена в виде плиты с отверстиями для прохода стяжных болтов имеет диаметр равный диаметру фланца кожуха и фланца крышки, что приводит к увеличению массы узла. Наличие компенсаторов в виде пружин требует контроля усилия их сжатия. Крышка, имеющая фланец и выполняющая роль коллектора трубной среды не имеет достаточной степени свободы для перемещений как вокруг своей оси, так и в плоскости торца трубной доски при монтаже теплообменных секций. Это требует точного взаимного расположения, как деталей самого соединительного узла, так и теплообменных секций. Тем самым усложняются условия монтажа теплообменника.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является трубная доска теплообменника, установленная во внутреннюю полость фланца кожуха. Герметизация трубной доски достигается посредством ' уплотнительных колец, расположенных в расточках фланцев. Кольца контактируют с поверхностями расточек фланцев и наружной боковой цилиндрической поверхностью трубной доски, но для герметизации зазоров требуется наличие промежуточного кольца с упором для воздействия на уплотнительные кольца с целью их деформации (АС СССР №844973, F28F 9/12).
В ближайшем аналоге узел соединения содержит фланец корпуса с трапецеидальной кольцевой расточкой, выполненной на его внутренней цилиндрической поверхности, фланец трубной среды с аналогичной * кольцевой расточки, промежуточное кольцо с трапецеидальным упором. В кольцевые канавки заложены уплотнительные кольца, контактирующие с поверхностями канавок фланцев, промежуточного кольца и наружной цилиндрической поверхностью трубной доски. При стягивании фланцев с помощью шпилек, происходит их встречное перемещение, упор промежуточного кольца деформирует их, герметизируя тем самым зазоры в соединении.
Недостатком предлагаемого в аналоге узла, является его большая масса, обусловленная наличием фланца корпуса с трапецеидальной расточкой, фланца трубной среды и наличием промежуточного кольца с упором.
Задачей предлагаемой полезной модели является: уменьшение массы и габаритов узла, повышение его эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции.
Поставленная задача решается в узле соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, включающем горловину кожуха, трубную доску, уплотнительные кольца, коллектор трубной среды, накидной фланец трубной среды и накидной фланец кожуха, причем трубная доска установлена в полости горловины кожуха через уплотнения посредством уплотнительных колец, уложенных в кольцевых канавках на наружной цилиндрической поверхности трубной доски и герметизирующих зазор между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью полости горловины кожуха, а накидной фланец трубной среды, имеет возможность посредством болтов притягиваться к накидному фланцу кожуха, расположенному за горловиной, причем между отбортовкой коллектора трубной среды и торцом трубной доски расположена прокладка.
Частным случаем может быть узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, выполненным из материала химически инертного по отношению к теплообменным средам или снабжены покрытием из такого материала и уплотнительные кольцевые элементы, выполненные из материла, химически инертного к теплообменным средам.
Сущность полезной модели: в конструкцию узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды введена горловина кожуха, в которую через кольцевые уплотнения установлена трубная доска, коллектор трубной среды герметизируется с трубной доской через прокладку, а фланец трубной среды и фланец кожуха выполнены накидными.
Предлагаемый узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды обеспечивает следующие положительные эффекты:
- трубная доска теплообменника устанавливается в полость кожуха, из-за наличия расширенной горловины, диаметр которой больше основного диаметра кожуха, за счет этого упрощается конструкция и не требуется наличие фланца кожуха или гильзы для установки трубной доски;
- уменьшение массы и габаритов теплообменника достигается за счет применения свободных (накидных) фланцев;
- возможность регулировки коллектора в плоскости торца трубной доски при монтаже за счет достаточной площади кольца отбортовки, большей по сравнению с площадью прокладки и отсутствия жесткой связи с накидным фланцем;
- упрощение конструкции за счет уменьшения диаметра трубной доски, наличия отбортовки у коллектора трубной среды и применения накидных фланцев.
Данные технические результаты достигаются за счет того, что на торце кожуха теплообменника выполнена горловина методом формовки (растяжением), в полость которой установлена трубная доска через уплотнительные кольца. Герметичность соединения между внутренней полостью горловины и наружной цилиндрической поверхностью трубной доски возникает сразу после установки трубной доски в горловину и для этого не требуется создавать дополнительные внешние усилия. Трубная доска прижимается своим обращенным внутрь кожуха торцом к фасонной части горловины и фиксируется от выпадения свободным (накидным) фланцем трубной среды через отбортовку коллектора и прокладку. Отсутствие жесткой связи коллектора и свободного фланца трубной среды позволяет позиционировать положение коллектора в плоскости торца горловины, перпендикулярной продольной оси вращения кожуха перед стягиванием фланцев, не нарушая герметичности соединения его с ответным торцом трубной доски после стягивания. Степень свободы этого позиционирования зависит от внутреннего диаметра свободного (накидного) фланца трубной среды, ширины прокладки, привалочных плоскостей отбортовки коллектора и трубной доски. Фланец трубной среды и фланец кожуха выполнены свободными (накидными), что значительно облегчает конструкцию узла соединения и дает эффект плавающего коллектора трубной среды.
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».
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где изображена конструкция узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды. В теплообменнике на торце кожуха 1 находится горловина 2, полученная методом формовки (растяжением) кожуха, имеющая полость 3, в которую установлена трубная доска 4. На цилиндрической поверхности трубной доски имеются кольцевые канавки 5 с уложенными в них уплотнительными кольцами 6. Накидной фланец 7 трубной среды посредством болтов 8 притягивается к накидному фланцу 9 расположенному за горловиной и через прокладку 10 прижимает за отбортовку 11 коллектор 12 трубной среды к внешнему плоскому торцу 13 трубной доски.
Площадь кольца отбортовки 11 больше площади прокладки 10.
В качестве коллектора 12 трубной среды может применяться необходимый фасонный элемент трубопровода. Горловина 2 кожуха может быть приварной.
Теплообменник работает следующим образом: в горловину 2 кожуха 1 установлена трубная доска 4, имеющая на своей цилиндрической поверхности кольцевые канавки 5 с заложенными в них уплотнительными кольцами 6. При установке трубной доски в полость 3 горловины, эластичный материал уплотнительных колец, перетекая, деформируется, герметизируя зазоры между внутренней полостью 3 горловины и цилиндрической поверхностью трубной доски 4. Коллектор 12 трубной среды своей отбортовкой 11, через прокладку 10 прижимается к обращенному к нему торцу 13 трубной доски 4. Усилие прижатия коллектора к прокладке, образуется за счет притягивания накидного фланца 7 трубной среды к накидному фланцу 9 посредством болтов 8.