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 (AC 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 теплообменных труб и стяжных болтов, имеющая диаметр равный диаметру фланца кожуха и фланца крышки, что приводит к увеличению массы узла. Крышка, имеющая фланец и выполняющая роль коллектора трубной среды не имеет достаточной степени свободы для регулировочных перемещений при монтаже теплообменных секций. Кроме того, самым существенным недостатком является то, что при снятой коллекторной крышке узел полностью теряет свою герметичность. Невозможно проверить герметичность соединения теплообменных труб с трубной доской.
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 расточкой, 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 эластичные кольца, герметизируя тем самым зазоры в соединении.
Недостатком предлагаемого в аналоге узла, является его большая масса, обусловленная наличием фланца корпуса, фланца трубной среды и промежуточного кольца.
Так же основным недостатком является отсутствие возможности проверки на герметичность соединения трубного пучка с трубной доской при снятом фланце коллектора трубной среды, при подаче проверочного давления в полость кожуха. При ослаблении стяжных болтов узел полностью теряет свою герметичность.
Задачей предлагаемой полезной модели является: уменьшение массы и габаритов узла, повышение его эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции, возможность визуальной проверки на герметичность трубного пучка при снятом коллекторе трубной среды.
Поставленная задача решается в узле соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, в котором коллектор трубной среды посредством стяжного соединения притянут к горловине кожуха, а трубная доска расположена в полости горловины кожуха, имеющей канавку образованную отбортовкой, в которой установлено стопорное кольцо, фиксирующее трубную доску от выпадения, причем между привалочными поверхностями фланца коллектора трубной среды и отбортовки горловины кожуха расположена прокладка, и не менее чем одно уплотнительное кольцо уложено в кольцевую канавку на наружной цилиндрической поверхности трубной доски с возможностью герметизировать зазор между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью полости горловины кожуха.
Частным случаем может быть узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, выполненный из материала химически инертного по отношению к теплообменным средам и уплотнительные кольцевые элементы, выполненные из материла, химически инертного к теплообменным средам.
Частным случаем может быть узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, в котором отбортовка, образующая канавку для стопорного кольца выполнена приварной к горловине кожуха.
Сущность полезной модели: в конструкцию узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды введена горловина кожуха, в которую через кольцевое уплотнение установлена трубная доска, на горловине выполнена отбортовка, образующая канавку, в которую установлено стопорное кольцо, коллектор трубной среды через прокладку притягивается к горловине посредством стяжного элемента.
Предлагаемый узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды обеспечивает следующие положительные эффекты:
- наличие расширенной горловины кожуха, в полость которой устанавливается трубная доска теплообменника, имеет диаметр больший, чем диаметр основного 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 стяжного хомута или свободных (накидных) фланцев;
- возможность поддержания герметичности узла и визуальной проверки на герметичность соединений трубной доски и кожуха, теплообменных труб и трубной доски со снятым коллектором трубной среды при наличии давления среды в полости кожуха, достигается за счет наличия стопорного кольца, фиксирующего от выпадения трубную доску из полости горловины кожуха;
- упрощение конструкции и уменьшение массы за счет уменьшения диаметра трубной доски, наличия у коллектора трубной среды фланца, выполненных как единый элемент и применения облегченных стяжных элементов.
Данные технические результаты достигаются за счет того, что на торце кожуха теплообменника выполнена горловина с отбортовкой образующей канавку под стопорное кольцо. В полость горловины установлена трубная доска через уплотнительное кольцо. 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 для деформации материала кольца. Трубная доска фиксируется от выпадения из полости стопорным кольцом, установленным в канавке образованной отбортовкой на горловине кожуха. Коллектор трубной среды через прокладку притягивается к плоскости отбортовки горловины посредством стяжного хомута. Наличие осевой степени свободы коллектора относительно оси кожуха, а также возможности некоторого его регулировочного перемещения в плоскости торца горловины, позволяет позиционировать положение коллектора в плоскости торца горловины, перпендикулярной продольной оси вращения кожуха перед стягиванием стяжными элементами. Не нарушая при этом герметичности соединения между привалочной поверхностью его фланца и привалочной поверхностью отбортовки горловины после стягивания. Степень свободы этого позиционирования зависит от внутреннего диаметра свободных (накидных) фланцев или стяжного хомута, ширины прокладки, привалочной плоскости фланца коллектора и привалочной плоскости отбортовки 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».
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена конструкция узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды со стяжным хомутом, а на фиг. 2 - узел с фланцами.
В теплообменнике на торце кожуха 1 находится горловина 2 полученная формовкой, имеющая полость 3, в которую установлена трубная доска 4. На цилиндрической поверхности трубной доски имеются кольцевая канавка 5 с уложенным в ней уплотнительным кольцом 6. Стопорное кольцо 7 установлено в канавке отбортовки 8 горловины для фиксации трубной доски 4 от выпадения.
Стяжной хомут 9 притягивает за фланец 10 коллектор 11 трубной среды через прокладку 12 к привалочной поверхности 13 отбортовки 8 горловины кожуха (фиг. 1).
В качестве коллектора 11 трубной среды может применяться необходимый 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 кольцевую канавку 5 с заложенным в нее уплотнительным кольцом 6. При установке трубной доски в полость 3 горловины, эластичный материал уплотнительного кольца, перетекая, деформируется, герметизируя зазоры между внутренней поверхностью полости 3 горловины и цилиндрической поверхностью трубной доски 4. Стопорное кольцо 7 установленное в канавку образованную отбортовкой 8, фиксирует трубную доску во внутренней полости горловины. Коллектор 11 трубной среды привалочной поверхностью своего фланца 10, через прокладку 12 прижимается к обращенной к ней привалочной поверхности 13 отбортовки 8 горловины кожуха. Усилие прижатия коллектора через прокладку к торцу фасонной отбортовки горловины, образуется за счет стяжного хомута 9 или фланцев 14, 15 стянутых болтами 16 - фиг. 2.