BR112020016231B1 - TUBULAR BEAM HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um trocador de calor de feixe tubular bem como a fundo tubular e processo para vedação do mesmo. Aspectos da invenção se referem a um fundo tubular para um trocador de calor de feixe tubular. O fundo tubular compreende especialmente uma pilha de várias placas de fundo tubular com pelo menos uma abertura de passagem para o alojamento de um respectivo tubo do trocador de calor de feixe tubular. A abertura de passagem é vedada por meio de pelo menos um anel de vedação. Outros aspectos se referem a um trocador de calor de feixe tubular com um tal fundo tubular e a um processo para a vedação de um trocador de calor de feixe tubular especialmente na região do fundo tubular.The present invention relates to a tube bundle heat exchanger as well as the tube bottom and method for sealing the same. Aspects of the invention relate to a tubular bottom for a tube bundle heat exchanger. The tubular bottom especially comprises a stack of several tubular bottom plates with at least one passage opening for housing a respective tube of the tubular bundle heat exchanger. The through opening is sealed by means of at least one sealing ring. Other aspects relate to a tube bundle heat exchanger with such a tube bottom and a method for sealing a tube bundle heat exchanger especially in the region of the tube bottom.
Description
[001] A presente invenção refere-se a trocador de calor de feixe tubular bem como a fundo tubular e processo para vedação do mesmo.[001] The present invention relates to a tubular bundle heat exchanger as well as the tubular bottom and process for sealing the same.
[002] Aspectos da invenção se referem a um fundo tubular para um trocador de calor de feixe tubular. O fundo tubular compreende uma pilha de várias placas de fundo tubular com pelo menos uma abertura de passagem para alojamento de um respectivo tubo do trocador de calor de feixe tubular. A abertura de passagem é vedada por meio de pelo menos um anel de vedação. Outros aspectos se referem a um trocador de calor de feixe tubular com um tal fundo tubular e a um processo para a vedação de um trocador de calor de feixe tubular especialmente na região do fundo tubular.[002] Aspects of the invention relate to a tubular bottom for a tube bundle heat exchanger. The tubular bottom comprises a stack of several tubular bottom plates with at least one through opening for housing a respective tube of the tube bundle heat exchanger. The through opening is sealed by means of at least one sealing ring. Other aspects relate to a tube bundle heat exchanger with such a tube bottom and a method for sealing a tube bundle heat exchanger especially in the region of the tube bottom.
[003] Trocadores de calor para o uso altamente corrosivo são formados tipicamente com tubos de um material resistente à corrosão, como por exemplo, grafite, carbureto de silício, vidro ou PTFE. Os tubos contêm um primeiro fluido e são envoltos por um segundo fluido que se encontra em uma região de alojamento interior, de modo que pode ocorrer uma troca de calor entre o primeiro e o segundo fluido pelas paredes de tubo. As entradas e saídas dos tubos são separadas por um fundo tubular da região de alojamento interior, de modo que o primeiro fluido entrando e saindo não pode se misturar com o segundo fluido. Para tanto é decisiva uma excelente vedação do fundo tubular.[003] Heat exchangers for highly corrosive use are typically formed with tubes of a corrosion-resistant material, such as graphite, silicon carbide, glass or PTFE. The tubes contain a first fluid and are surrounded by a second fluid that is located in an interior housing region, so that a heat exchange between the first and second fluid can occur through the tube walls. The tube inlets and outlets are separated by a tubular bottom from the inner housing region, so that the first fluid entering and leaving cannot mix with the second fluid. An excellent sealing of the tubular bottom is decisive for this.
[004] O fundo tubular de um tal trocador de calor típico é formado, tipicamente, de uma ou várias placas de fundo tubular com núcleo de metal envolto por plástico. O envoltório de plástico pode compreender, por exemplo, um material quimicamente resistente como PFA ou PTFE, para possibilitam o uso de meios corrosivos (primeiro e/ou segundo fluido).[004] The tubular bottom of such a typical heat exchanger is typically formed from one or more tubular bottom plates with a metal core surrounded by plastic. The plastic wrap can comprise, for example, a chemically resistant material such as PFA or PTFE, to enable the use of corrosive media (first and/or second fluid).
[005] Diferentemente de trocadores de calor de metal, em que os tubos estão unidos à prova de fluido mediante soldagem e processos similares; quando do uso de tubos de vidro ou de carbureto de silício isso não é possível. Em lugar disso, os tubos são atravessados (totalmente ou parcialmente) por aberturas de passagem no fundo tubular e devem ser dispendiosamente vedados.[005] Unlike metal heat exchangers, in which the tubes are fluid-proof joined by welding and similar processes; when using glass or silicon carbide tubes this is not possible. Instead, the tubes are traversed (wholly or partially) by through openings in the tubular bottom and must be expensively sealed.
[006] Por exemplo, na DE 197 14 423 C2 está descrito um trocador de calor de feixe tubular com fundos de tubo, executados em duas partes, de plástico com placa de metal neles inserida. Nela tubos dispostos em perfurações são vedados respectivamente com auxílio de um anel em O entre os distintos fundos de tubo. Mas com tais trocadores de calor a vedação pode ceder após algum tempo. Por isso é desejável melhor o efeito de vedação.[006] For example, DE 197 14 423 C2 describes a tube bundle heat exchanger with tube bottoms, made in two parts, made of plastic with a metal plate inserted therein. In it, tubes arranged in perforations are respectively sealed with the aid of an O-ring between the different bottoms of the tube. But with such heat exchangers the seal can give out after some time. Therefore, better sealing effect is desirable.
[007] Como outro exemplo, apresenta a DE 10 2010 005216 A1 um trocador de calor de feixe tubular com fundos de tubo de plástico executados em duas partes, entre as quais está disposta uma placa intermediária. Nas perfurações de passagem na placa intermediária podem ser inseridas luvas compostas.[007] As another example, DE 10 2010 005216 A1 presents a tube bundle heat exchanger with plastic tube bottoms made in two parts, between which an intermediate plate is arranged. Composite sleeves can be inserted into the through-holes in the intermediate plate.
[008] Soluções precedentes têm a desvantagem de que requerem um recurso construtivamente elevado e, não obstante, nem sempre é garantida a estabilidade da vedação por longo tempo.[008] Previous solutions have the disadvantage that they require a constructively high resource and, nevertheless, the stability of the seal for a long time is not always guaranteed.
[009] Portanto, um objetivo da invenção é possibilitar um trocador de calor de feixe tubular, em que sejam reduzidas pelo menos algumas das desvantagens acima mencionadas. Especialmente de ser possibilitada uma construção tão simples quanto possível com efeito de vedação tão confiável quanto possível.[009] Therefore, an object of the invention is to make possible a tube bundle heat exchanger, in which at least some of the aforementioned disadvantages are reduced. Especially to be able to make construction as simple as possible with as reliable a sealing effect as possible.
[0010] Assim é proposto um fundo tubular como a reivindicação 1, um trocador de calor de feixe tubular como a reivindicação 11, um processo como a reivindicação 14 e um uso como a reivindicação 15. Outros aspectos vantajosos estão representados nas reivindicações dependentes, nas figuras e na descrição a seguir.[0010] Thus, a tubular bottom is proposed as in claim 1, a tube bundle heat exchanger as in claim 11, a process as in claim 14 and a use as in claim 15. Other advantageous aspects are represented in the dependent claims, in the figures and description below.
[0011] Segundo um aspecto da invenção, é disponibilizado um fundo tubular para um trocador de calor de feixe tubular. O fundo tubular compreende uma primeira placa de fundo tubular com um núcleo e um envoltório de plástico envolvendo o núcleo, uma segunda placa de fundo tubular de um material resistente à temperatura (por exemplo, uma placa de grafite ou de cerâmica), e uma terceira placa de fundo tubular com um núcleo e um envoltório de plástico envolvendo o núcleo.[0011] According to one aspect of the invention, a tube bottom is provided for a tube bundle heat exchanger. The tubular bottom comprises a first tubular bottom plate with a core and a plastic wrap surrounding the core, a second tubular bottom plate of a temperature-resistant material (for example, a graphite or ceramic plate), and a third tubular bottom plate with a core and a plastic wrap around the core.
[0012] A primeira, segunda e terceira placas de fundo tubular estão dispostas em uma pilha, em que a segunda placa de fundo tubular está disposta como placa intermediária entre a primeira e a terceira placa de fundo tubular (20, 40), de modo que uma primeira superfície da segunda placa de fundo tubular é dirigida à primeira placa de fundo tubular e uma segunda superfície, contraposta, da segunda placa de fundo tubular é dirigida à terceira placa de fundo tubular.[0012] The first, second and third tubular bottom plates are arranged in a stack, wherein the second tubular bottom plate is arranged as an intermediate plate between the first and third tubular bottom plates (20, 40), so that a first surface of the second tubular bottom plate is directed to the first tubular bottom plate and a second, opposite surface of the second tubular bottom plate is directed to the third tubular bottom plate.
[0013] A pilha apresenta pelo menos uma abertura de passagem para alojamento de um respectivo tubo do trocador de calor de feixe tubular. O fundo tubular apresenta para cada uma das pelo menos uma abertura de passagem: pelo menos um anel de vedação cada para vedação do respectivo tubo, e pelo menos uma sede de vedação para alojamento do pelo menos um anel de vedação, em que a sede de vedação é um rebaixo na segunda placa de tubo envolvendo diretamente à maneira de anel a respectiva abertura de passagem.[0013] The stack has at least one passage opening for housing a respective tubular bundle heat exchanger tube. The tubular bottom has for each of the at least one passage opening: at least one sealing ring each for sealing the respective tube, and at least one sealing seat for housing the at least one sealing ring, where the sealing seat sealing is a recess in the second tube plate directly enclosing the respective passage opening like a ring.
[0014] Aspectos da invenção têm a vantagem de que é disponibilizada uma segunda placa de fundo tubular de um material resistente à temperatura, e de que aí está inserida uma sede de vedação para alojamento do anel de vedação. Uma tal sede de vedação possibilita uma vedação da placa de fundo tubular confiável e estável por longo tempo.[0014] Aspects of the invention have the advantage that a second tubular bottom plate of a temperature-resistant material is provided, and that a sealing seat is inserted therein for housing the sealing ring. Such a sealing seat enables reliable and stable sealing of the tubular bottom plate for a long time.
[0015] Adicionalmente, a segunda placa de fundo tubular está disposta em uma pilha entre duas placas de tubo de tubo envoltas em plástico (primeira e terceira placas de fundo tubular) e é protegida pelas mesmas de cargas mecânicas. Graças a essa disposição é ainda mais aumentada a estabilidade do fundo tubular. Graças a essa disposição como pilha pode ser disponibilizado especialmente um fundo tubular, que reúne em si as propriedades vantajosas das respectivas placas de fundo tubular.[0015] Additionally, the second tubular bottom plate is arranged in a stack between two plastic wrapped tube tube plates (first and third tube bottom plates) and is protected by them from mechanical loads. Thanks to this arrangement, the stability of the tubular bottom is further increased. Thanks to this arrangement as a stack, a tubular bottom can be provided in particular, which combines the advantageous properties of the respective tubular bottom plates.
[0016] Como a segunda placa de fundo tubular é formada de um material resistente à temperatura e, de preferência, consiste do material resistente à temperatura, é ainda mais aumentada a confiabilidade da sede de vedação. Além disso, assim pode ser alcançada uma estrutura particularmente simples do fundo tubular.[0016] As the second tubular bottom plate is formed of a temperature-resistant material, and preferably consists of the temperature-resistant material, the reliability of the sealing seat is further increased. Furthermore, a particularly simple structure of the tubular bottom can thus be achieved.
[0017] A seguir serão descritos outros aspectos preferidos (isto é, opcionais) da invenção. Referências se referem à ilustração nas figuras mais detalhadamente descritas a seguir, mas os aspectos não se restringem às formas de execução ali representadas. Desde que não indicado de outra maneira, cada aspecto pode ser combinado com cada outro aspecto aí descrito ou cada outra forma de execução aí descrita.[0017] Other preferred (i.e., optional) aspects of the invention will be described below. References refer to the illustration in the figures described in more detail below, but the aspects are not restricted to the execution forms represented there. Unless otherwise indicated, each aspect may be combined with each other aspect described therein or each other embodiment described therein.
[0018] Como um aspecto, o material resistente à temperatura da segunda placa de fundo tubular é definido pelo fato de que o material não apresenta comportamento de fluxo substancial para temperaturas até pelo menos 250 oC. Para plásticos essa condição é definida por uma temperatura de resistência de forma superior a 250 oC, devendo a temperatura de resistência de forma ser determinada como DIN EN ISO 75-2:2013 (sob uma carga de 0,45 Mpa segundo processo B). Plásticos usuais, como PFA, PTFE não satisfazem essa condição. Uma exceção, para a qual a temperatura de resistência de forma é superior a 250 oC, é o plástico PEEK. Também com plásticos altamente carregados com materiais de enchimento resistentes a forma pode ser satisfeita essa condição. Para não plásticos vale analogamente o critério acima. Então sempre devem ser considerados como resistentes a temperatura aço, cerâmica, grafite, vidro e outros materiais com propriedade de fluxo similarmente pequenas a 250oC, independente da condição acima. Uma cerâmica é particularmente preferida como material da segunda placa de fundo tubular.[0018] As an aspect, the temperature resistant material of the second tubular bottom plate is defined by the fact that the material does not show substantial flow behavior for temperatures up to at least 250°C. For plastics this condition is defined by a form resistance temperature greater than 250 oC, and the form resistance temperature must be determined according to DIN EN ISO 75-2:2013 (under a load of 0.45 Mpa according to process B). Usual plastics such as PFA, PTFE do not satisfy this condition. An exception, for which the form strength temperature is greater than 250°C, is PEEK plastic. Also with plastics highly loaded with form-resistant fillers this condition can be satisfied. For non-plastics, the above criterion is similarly valid. Therefore, steel, ceramics, graphite, glass and other materials with similarly low flow properties at 250oC should always be considered as temperature resistant, regardless of the above condition. A ceramic is particularly preferred as the material for the second tubular bottom plate.
[0019] Como um outro aspecto, o material resistente à temperatura da segunda placa de fundo tubular é portanto selecionados dos materiais aço, cerâmica, vidro, plástico com uma temperatura de resistência de forma superior a 250 oC como definido acima, especialmente PEEK, e de uma mistura dos mesmos (aproximadamente como material composto).[0019] As a further aspect, the temperature resistant material of the second tubular bottom plate is therefore selected from steel, ceramic, glass, plastic materials with a temperature resistance of more than 250°C as defined above, especially PEEK, and of a mixture thereof (approximately as composite material).
[0020] Como um outro aspecto, o material da segunda placa de fundo tubular tem uma extensão de comprimento térmica α < 20μm/mK para aquelas temperaturas entre -50oC e 200oC. Com isso é garantido um assento de vedação também com oscilações de temperatura.[0020] As another aspect, the material of the second tubular bottom plate has a thermal length span α < 20μm/mK for those temperatures between -50oC and 200oC. This guarantees a sealing seat even with temperature fluctuations.
[0021] Como um outro aspecto, o material da segunda placa de fundo tubular tem um E-módulo>300GPa. É assim assegurada uma boa resistência à flexão da segunda placa de fundo tubular.[0021] As a further aspect, the material of the second tubular bottom plate has an E-module >300GPa. A good flexural strength of the second tubular bottom plate is thus ensured.
[0022] Como um outro aspecto, o núcleo (22, 42) da primeira e/ou da terceira placa de fundo tubular compreende ou consiste em pelo menos um metal (por exemplo, liga de metal) e um material composto de fibra. O material composto de fibra pode por exemplo, ser um material composto de fibra com base em carbono como por exemplo, CFK e/ou CFC. O envoltório de plástico (24, 44) da primeira e/ou da terceira placa de fundo tubular pode compreender respectivamente um polímero de flúor como por exemplo, PFA e/ou PTFE. O envoltório de plástico (24, 44), como um aspecto, não é feito de um material apenas restritamente resistente a temperatura (por exemplo, não satisfaz a definição acima de um material resistente à temperatura).[0022] As a further aspect, the core (22, 42) of the first and/or third tubular bottom plate comprises or consists of at least one metal (e.g. metal alloy) and a fiber composite material. The fiber composite material may for example be a carbon based fiber composite material such as CFK and/or CFC. The plastic shell (24, 44) of the first and/or the third tubular bottom plate may respectively comprise a fluoropolymer such as, for example, PFA and/or PTFE. The plastic housing (24, 44), as an aspect, is not made of a material that is only strictly temperature resistant (eg, it does not meet the above definition of a temperature resistant material).
[0023] Como um outro aspecto, a primeira e a terceira placa de fundo tubular (20, 40) é executada igual em construção, com o que pode ser reduzido o número de diversas partes.[0023] As a further aspect, the first and third tubular bottom plate (20, 40) are executed the same in construction, whereby the number of various parts can be reduced.
[0024] Como um outro aspecto, a segunda placa de fundo tubular (30) é uma placa de grafite ou cerâmica, em que a cerâmica é de preferência uma cerâmica não óxido como por exemplo, SSiC, SiSiC e/ou SN. A segunda placa de fundo tubular pode compreender o grafite ou a cerâmica ou consistir dos mesmos. Vantagens desses materiais são sua resistência à temperatura com simultânea resistência à corrosão, bem como propriedades mecânicas vantajosas na pilha.[0024] As a further aspect, the second tubular bottom plate (30) is a graphite or ceramic plate, wherein the ceramic is preferably a non-oxide ceramic such as SSiC, SiSiC and/or SN. The second tubular bottom plate can comprise graphite or ceramic or consist of the same. Advantages of these materials are their temperature resistance with simultaneous corrosion resistance, as well as advantageous mechanical properties in the pile.
[0025] Como um outro aspecto, a pelo menos uma abertura de passagem (14) é uma pluralidade de aberturas de passagem. Como um outro aspecto, a segunda placa de fundo tubular (30) é executada em uma só parte, de modo que o material monolítico igual da segunda placa de fundo tubular (30), por exemplo, grafite ou cerâmica, é contíguo à pluralidade das aberturas de passagem (14).[0025] As a further aspect, the at least one passage opening (14) is a plurality of passage openings. As a further aspect, the second tubular bottom plate (30) is made in one piece, so that the same monolithic material of the second tubular bottom plate (30), for example, graphite or ceramic, is contiguous to the plurality of passage openings (14).
[0026] Como um outro aspecto a pelo menos uma sede de vedação (34, 38, 39) e/ou o pelo menos um anel de vedação (52) é formado com seção transversal retangular (especialmente quadrada), trapezoidal, cônica, em forma de cone ou parcialmente oval. A seção transversal da sede de vedação pode então ser aberta para um lado interno da respectiva abertura de passagem (14). Além disso, um lado da sede de vedação pode ser formado por um segmento de superfície da primeira ou terceira placa de fundo tubular. Segundo um segmento, pelo menos dois lados da sede de vedação são formados por um segmento de superfície (rebaixado) da segunda placa de fundo tubular.[0026] As a further aspect, the at least one sealing seat (34, 38, 39) and/or the at least one sealing ring (52) is formed with a rectangular cross section (especially square), trapezoidal, conical, in cone-shaped or partly oval. The cross section of the sealing seat can then be opened towards an internal side of the respective passage opening (14). Furthermore, one side of the sealing seat may be formed by a surface segment of the first or third tubular bottom plate. According to a segment, at least two sides of the sealing seat are formed by a surface (recessed) segment of the second tubular bottom plate.
[0027] Como um outro aspecto, pelo menos cada anel de vedação (52) compreende pelo menos dois anéis de vedação. Assim, cada pelo menos uma sede de vedação (34, 38) compreende pelo menos uma primeira e uma segunda sede de vedação. A primeira sede de vedação (34) pode estar disposta como rebaixo na primeira superfície (32) da segunda placa de fundo tubular (30), e a segunda sede de vedação (30) pode estar disposta como rebaixo na segunda superfície (36) da segunda placa de fundo tubular (30).[0027] As a further aspect, at least each sealing ring (52) comprises at least two sealing rings. Thus, each at least one sealing seat (34, 38) comprises at least a first and a second sealing seat. The first sealing seat (34) can be arranged as a recess on the first surface (32) of the second tubular bottom plate (30), and the second sealing seat (30) can be arranged as a recess on the second surface (36) of the second tubular bottom plate (30).
[0028] Como um segundo aspecto, os anéis de vedação (52) estão de tal maneira comprimidos na respectiva sede de vedação (34, 10, 38) entre a segunda e a primeira placa de fundo tubular (30, 20) ou a segunda e a terceira placa de fundo tubular (30, 40) que os anéis de vedação tocam no máximo em um lado o respectivo envoltório de plástico (24, 44), mas de preferência em pelo menos dois lados (dos quais um lado o lado contraposto à abertura de passagem) tocam o material da segunda placa de fundo tubular.[0028] As a second aspect, the sealing rings (52) are so compressed in the respective sealing seat (34, 10, 38) between the second and the first tubular bottom plate (30, 20) or the second and the third tubular bottom plate (30, 40) in which the sealing rings touch the respective plastic casing (24, 44) on at most one side, but preferably on at least two sides (of which one side is the opposite side to the through opening) touch the material of the second tubular bottom plate.
[0029] Como um outro aspecto, a sede de vedação (39) está disposta como rebaixo distanciado da primeira e segunda superfícies (32, 36) da segunda placa de fundo tubular (30) em uma parede lateral da abertura de passagem (14).[0029] As another aspect, the sealing seat (39) is arranged as a recess spaced from the first and second surfaces (32, 36) of the second tubular bottom plate (30) on a side wall of the passage opening (14) .
[0030] Como um outro aspecto, a primeira, a segunda e a terceira placas de fundo tubular (20, 30, 40) são comprimidas entre si por aperto, por exemplo, por um flange e/ou um tirante.[0030] As a further aspect, the first, second and third tubular bottom plates (20, 30, 40) are compressed together by clamping, for example, by a flange and/or a tie rod.
[0031] De preferência, a forma da compressão mútua das placas de fundo tubular deriva exclusivamente de uma região de borda das placas de fundo tubular (20, 30, 40), por exemplo, por um flange. Senão, as placas de fundo tubular (20, 30, 40) estão de preferência mecanicamente desacopladas. Um efeito de aperto suficiente pode ser promovido pela rigidez da segunda placa de fundo tubular.[0031] Preferably, the form of mutual compression of the tubular bottom plates derives exclusively from an edge region of the tubular bottom plates (20, 30, 40), for example by a flange. Otherwise, the tubular bottom plates (20, 30, 40) are preferably mechanically disengaged. A sufficient clamping effect can be provided by the rigidity of the second tubular bottom plate.
[0032] Como um outro aspecto, é disponibilizado um trocador de calor de feixe tubular (1) com o fundo tubular (10) aqui descrito. O trocador de calor de feixe tubular (1) compreende para cada uma da pelo menos uma abertura de passagem (14) um tubo (50), que é atravessado pela respectiva abertura de passagem completamente ou parcialmente (pelo menos até à segunda placa de fundo tubular) e que é vedado por meio do pelo menos um anel de vedação (52) situado na pelo menos uma sede de vedação (34, 38, 39). Isso não exclui a presença de outras aberturas de passagem (como para tirante).[0032] As a further aspect, a tube bundle heat exchanger (1) with the tube bottom (10) described herein is provided. The tube bundle heat exchanger (1) comprises for each of the at least one passage opening (14) a tube (50), which is completely or partially traversed by the respective passage opening (at least up to the second bottom plate tubular) and which is sealed by means of the at least one sealing ring (52) located in the at least one sealing seat (34, 38, 39). This does not exclude the presence of other passage openings (such as for tie rods).
[0033] Como um outro aspecto, o tubo (50) é um tubo de grafite, SiC ou vidro, portanto compreende esses materiais, ou consiste nos mesmos.[0033] As another aspect, the tube (50) is a tube of graphite, SiC or glass, therefore it comprises these materials, or consists of them.
[0034] Como um outro aspecto, o trocador de calor de feixe tubular é previsto para um meio fortemente corrosivo (por exemplo, ácidos fortes como ácido hidro sulfúrico (HF), ácido clorídrico (HCl), ácido nítrico (HNO3) ou também álcalis fortes). O revestimento de plástico (24, 44) é quimicamente resistente relativamente ao meio corrosivo.[0034] As a further aspect, the tube bundle heat exchanger is intended for a strongly corrosive medium (for example, strong acids such as hydrosulfuric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO3) or also alkalis strong). The plastic coating (24, 44) is chemically resistant to the corrosive environment.
[0035] Como um outro aspecto, é proposto um processo para a vedação de um trocador de calor de feixe tubular (1). O processo compreende as seguintes etapas: Um fundo tubular (10) segundo uma das reivindicações 1 a 10 é disponibilizado; e pelo menos um tubo (50) do trocador de calor de feixe tubular é atravessado pela correspondente abertura de passagem (14) e vedado por meio do pelo menos um anel de vedação (52) situado na pelo menos uma sede de vedação (34, 38, 39). O processo pode ser parte de um processo de produção do trocador de calor de feixe tubular ou de um processo de manutenção ou reparação para o trocador de calor de feixe tubular.[0035] As another aspect, a process for sealing a tube bundle heat exchanger (1) is proposed. The process comprises the following steps: A tubular base (10) according to one of Claims 1 to 10 is provided; and at least one tube (50) of the tube bundle heat exchanger is passed through the corresponding passage opening (14) and sealed by means of the at least one sealing ring (52) located in the at least one sealing seat (34, 38, 39). The process may be part of a tube bundle heat exchanger production process or a maintenance or repair process for the tube bundle heat exchanger.
[0036] A invenção deverá ser ainda explicada com base em exemplos de execução representados em figuras, das quais resultam outras vantagens e modificações. Aí mostram:[0036] The invention should be further explained based on examples of execution represented in figures, which result in other advantages and modifications. There they show:
[0037] Figura 1 mostra uma vista de seção transversal de um trocador de calor de feixe tubular com um fundo tubular segundo uma forma de execução da invenção;[0037] Figure 1 shows a cross-sectional view of a tube bundle heat exchanger with a tube bottom according to an embodiment of the invention;
[0038] Figura 2 mostra uma vista de seção transversal ampliada de um fundo tubular segundo uma outra forma de execução da invenção; e[0038] Figure 2 shows an enlarged cross-sectional view of a tubular bottom according to another embodiment of the invention; It is
[0039] Figura 3 mostra uma vista de seção transversal da segunda placa de fundo tubular de um fundo tubular segundo uma outra forma de execução da invenção. Descrição detalhada de formas de execução da invenção:[0039] Figure 3 shows a cross-sectional view of the second tubular bottom plate of a tubular bottom according to another embodiment of the invention. Detailed description of ways of implementing the invention:
[0040] Com relação à figura 1, será descrito a seguir um trocador de calor de feixe tubular 1 segundo uma forma de execução. O trocador de calor de feixe tubular 1 tem um alojamento 6, um fundo tubular 10 com aberturas de passagem 14, e tubos 50, que são atravessados pelas respectivas aberturas de passagem 14.[0040] With respect to figure 1, a tubular bundle heat exchanger 1 will be described below according to an embodiment. The tube bundle heat exchanger 1 has a housing 6, a tubular bottom 10 with passage openings 14, and tubes 50, which are traversed by respective passage openings 14.
[0041] Em operação, os tubos 50 contêm um primeiro fluido e são envoltos por um segundo fluido que se encontra em uma região de alojamento interior (à direita do fundo tubular 10 na fig. 1), de modo que pode ocorrer uma troca de calor entre o primeiro e o segundo fluido pelas paredes de tubo. As entradas e saídas dos tubos 50 (no lado esquerdo do fundo tubular 10 na fig. 1) são separadas pelo fundo tubular 10 da região de alojamento interior à direita do fundo tubular 10 e aí vedadas como descrito a seguir.[0041] In operation, the tubes 50 contain a first fluid and are enveloped by a second fluid that is found in an interior housing region (to the right of the tubular bottom 10 in Fig. 1), so that an exchange of fluids can occur. heat between the first and second fluid across the tube walls. The tube inlets and outlets 50 (on the left side of the tubular bottom 10 in Fig. 1) are separated by the tubular bottom 10 from the inner housing region to the right of the tubular bottom 10 and sealed there as described below.
[0042] O fundo tubular 10 compreende uma primeira placa de fundo tubular 20 com um núcleo 22 e um envoltório de plástico 24 envolvendo o núcleo, uma segunda placa de fundo tubular 30 do material resistente a temperatura já descrito acima e uma terceira placa de fundo tubular 40 com um núcleo 42 e um envoltório de plástico 33 envolvendo o núcleo.[0042] The tubular bottom 10 comprises a first tubular bottom plate 20 with a core 22 and a plastic wrap 24 surrounding the core, a second tubular bottom plate 30 of the temperature resistant material already described above and a third bottom plate tubular 40 with a core 42 and a plastic wrap 33 surrounding the core.
[0043] As três placas de fundo tubular 20, 30, 40 formam uma pilha, em que a segunda placa de fundo tubular 30 está disposta como placa intermediária entre a primeira e a terceira placas de fundo tubular 20, 40. Em outras palavras, a primeira superfície 32 da segunda placa de fundo tubular está dirigida à primeira placa de fundo tubular 20 e a segunda superfície 36 contraposta da segunda-feira está dirigida à terceira placa de fundo tubular 40.[0043] The three tubular bottom plates 20, 30, 40 form a stack, in which the second tubular bottom plate 30 is arranged as an intermediate plate between the first and third tubular bottom plates 20, 40. In other words, the first surface 32 of the second tubular bottom plate is directed to the first tubular bottom plate 20 and the second opposing surface 36 of the second is directed to the third tubular bottom plate 40.
[0044] Em cada uma das aberturas de passagem 14 estão dispostas respectivamente duas sedes de vedação 34, 38 com respectivamente um anel de vedação 52 aí alojado, para veda o respectivo tubo 50. Mais precisamente, as sedes de válvula 34, 38 são executadas como rebaixos na segunda placa de fundo tubular 30, que envolve diretamente à maneira de anel a abertura de passagem 14. A área traseira contraposta à abertura de passagem 14 e uma área lateral das sedes de vedação 34, 38 é formada pela segunda placa de fundo tubular 30, e uma outra área lateral das sedes de vedação 34, 38 é formada pela primeira ou terceira placa de fundo tubular 20, 40, mais precisamente por seu envolvimento de plástico 24, 44.[0044] In each of the passage openings 14, two sealing seats 34, 38 are arranged respectively with a sealing ring 52 housed therein, for sealing the respective tube 50. More precisely, the valve seats 34, 38 are executed as recesses in the second tubular bottom plate 30, which ring-like directly surrounds the through opening 14. The rear area opposite the through opening 14 and a lateral area of the sealing seats 34, 38 is formed by the second bottom plate tubular 30, and another lateral area of the sealing seats 34, 38 is formed by the first or third tubular bottom plate 20, 40, more precisely by its plastic envelope 24, 44.
[0045] Devido ao fato de que as sedes de vedação 34, 38 são executadas como rebaixos na segunda placa de fundo tubular 30 estável a temperatura, é possibilitado um efeito de vedação estável e confiável.[0045] Due to the fact that the sealing seats 34, 38 are executed as recesses in the temperature-stable second tubular bottom plate 30, a stable and reliable sealing effect is possible.
[0046] As três placas de fundo tubular 20, 30 e 40 são pressionadas entre si por um par de flanges do alojamento 6 e assim apertadas entre si. O aperto ocorre por meio de um elemento de tensão não representado (por exemplo um elemento de tração como um parafuso), que é atravessado pelos flanges e pela pilha das placas de fundo tubular 20, 30, 40, para comprimir entre si os flanges e assim comprimir a pilha. O elemento de tensão se estende aqui por uma abertura de passagem de flange 16, que atravessa o flange e a pilha das três placas de fundo tubular 20, 30 e 40.[0046] The three tubular bottom plates 20, 30 and 40 are pressed together by a pair of housing flanges 6 and thus clamped together. Tightening takes place by means of a tension element not shown (for example a traction element such as a screw), which is traversed by the flanges and the stack of tubular bottom plates 20, 30, 40, in order to compress the flanges together and thus compressing the stack. The tensioning element here extends through a flange passage opening 16, which passes through the flange and the stack of the three tubular bottom plates 20, 30 and 40.
[0047] Os elementos de tensão são dispostos exclusivamente na região de borda (região de flange) do fundo tubular. No interior do alojamento 6 estão pelo contrário mecanicamente desacopladas as placas de fundo tubular 20, 30, 40. Devido à rigidez de flexão do fundo tubular, especialmente da segunda placa de fundo tubular 30 se pode dispensar outros elementos de tensão ou elementos de união situados internamente e, portanto, assegurado que as placas de fundo tubular 20, 30, 40 sejam suficientemente comprimidas entre si.[0047] The tension elements are arranged exclusively in the edge region (flange region) of the tubular bottom. Inside the housing 6, on the other hand, the tubular base plates 20, 30, 40 are mechanically uncoupled. Due to the flexural rigidity of the tubular base, especially the second tubular base plate 30, other tension elements or connection elements located internally and therefore ensured that the tubular bottom plates 20, 30, 40 are sufficiently compressed together.
[0048] A figura 2 mostra uma visão de seção transversal ampliada de um fundo tubular segundo uma outra forma de execução da invenção. Essa forma de execução corresponde amplamente à forma de execução da figura 1, e a descrição da figura 1 se aplica aqui também correspondentemente.[0048] Figure 2 shows an enlarged cross-sectional view of a tubular bottom according to another embodiment of the invention. This embodiment broadly corresponds to the embodiment of figure 1, and the description of figure 1 applies here correspondingly as well.
[0049] Apenas a forma de seção transversal dos anéis de vedação 52 e das correspondentes sedes de vedação 34, 38 se distingue. Na figura 1 os anéis de vedação 52 e as sedes de vedação 34, 38 têm uma seção transversal retangular (quadrada), e na figura 2 têm uma seção transversal trapezoidal. Também são possíveis outras seções transversais acima descritas.[0049] Only the cross-sectional shape of the sealing rings 52 and the corresponding sealing seats 34, 38 is distinguished. In Figure 1 the sealing rings 52 and the sealing seats 34, 38 have a rectangular (square) cross-section, and in Figure 2 they have a trapezoidal cross-section. Other cross sections described above are also possible.
[0050] A figura 3 mostra uma vista de seção transversal da segunda placa de fundo tubular 30 de um fundo tubular segundo uma outra forma de execução da invenção. À parte da configuração representada da segunda placa de fundo tubular 30 (e especialmente da sede de vedação e dos correspondentes anéis de vedação), a forma de execução corresponde à estrutura representada na fig. 1.[0050] Figure 3 shows a cross-sectional view of the second tubular bottom plate 30 of a tubular bottom according to another embodiment of the invention. Apart from the represented configuration of the second tubular bottom plate 30 (and especially the sealing seat and the corresponding sealing rings), the execution corresponds to the structure represented in fig. 1.
[0051] Na segunda placa de fundo tubular 30 como figura 4, em lugar das duas sedes de vedação 34, 38 representadas nas figuras 1-3, está aplicada apenas uma única sede de vedação 39. A sede de vedação 39 está disposta na parede lateral da abertura de passagem 14 em um segmento axialmente central da segunda placa de fundo tubular 30 e, assim, distanciada da primeira e terceira placa de fundo tubular.[0051] In the second tubular bottom plate 30 as in figure 4, instead of the two sealing seats 34, 38 shown in figures 1-3, only a single sealing seat 39 is applied. The sealing seat 39 is arranged on the wall side of the through opening 14 in an axially central segment of the second tubular bottom plate 30 and thus spaced apart from the first and third tubular bottom plates.
[0052] Como a figura 4, está previsto assim apenas um único anel de vedação por abertura de passagem. Todos os lados da sede de vedação 39 são formados pelo material resistente a temperatura da segunda placa de fundo tubular 30.[0052] As in figure 4, only one sealing ring is provided per passage opening. All sides of the seal seat 39 are formed by the temperature-resistant material of the second tubular bottom plate 30.
[0053] Desde que não representado diferente, as formas de execução das figuras 1-4 apresentam todos os outros aspectos descritos acima. As formas de execução e aspectos servem apenas para ilustração e não devem ser restritos à área de proteção. A área de proteção é definida pelas reivindicações seguintes.[0053] Provided that not otherwise represented, the execution forms of figures 1-4 present all the other aspects described above. The execution forms and aspects are for illustration purposes only and must not be restricted to the protection area. The protection area is defined by the following claims.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018001548.4 | 2018-02-28 | ||
| DE102018001548.4A DE102018001548A1 (en) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Tube bundle heat exchanger and tube sheet and method for sealing the same |
| PCT/EP2019/054870 WO2019166493A1 (en) | 2018-02-28 | 2019-02-27 | Tube bundle-type heat exchanger, tube base, and method for sealing same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112020016231A2 BR112020016231A2 (en) | 2020-12-15 |
| BR112020016231B1 true BR112020016231B1 (en) | 2023-06-27 |
Family
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