FI116418B

FI116418B - Pipe construction, flow duct and heat exchanger

Info

Publication number: FI116418B
Application number: FI20002659A
Authority: FI
Inventors: Tuomas Lehtiniemi
Original assignee: Kvaerner Power Oy
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2005-11-15
Also published as: EP1213557A3; ES2288920T3; ATE369536T1; EP1213557A2; FI20002659L; EP1213557B1; DE60129780D1; FI20002659A0; DE60129780T2

Abstract

The invention relates to a tube structure, a flow channel structure and a heat exchanger, as well as their use, particularly in pre-heaters for air in boiler plants. The tube structure (P) is intended to be fixed between opposite walls (1, 2) of a flow channel (VK) or the like for a first heat transfer medium (VK) of a heat exchanger. A second heat transfer medium (TV) is arranged to flow through the tube structure (P). The tube structure (P) comprises, at its both ends (3, 4), fixing means (5, 6) for fixing the tube structure (P) in a releasable manner to the walls (1, 2) of the flow channel (VK). The first and second walls (1, 2) of the flow channel structure are provided with a compatible pair (17, 18) of holes, through which the tube structures (P) to be inserted in the heat exchanger are installed.

Description

116418116418

Putkirakenne, virtauskanavarakenne ja lämmönvaihdinTubular structure, flow duct structure and heat exchanger

Keksinnön kohteena on putkirakenne lämmönvaihtimia varten, jolloin putkirakenne on tarkoitettu kiinnitettäväksi lämmönvaihtimen 5 ensimmäisen lämmönsiirtoväliaineen virtauskanavan tai vastaavan vastakkaisten seinien väliin ja jolloin toista lämmönsiirtoväliainetta on sovitettu virtaamaan putkirakenteen läpi ja putkirakenne käsittää molemmissa päädyissään kiinnityselimet putkirakenteen kiinnittämiseksi irrotettavasti virtauskanavan seiniin.The invention relates to a tubular structure for heat exchangers, wherein the tubular structure is intended to be fastened between the flow channels of the first heat transfer medium of heat exchanger 5 or the like, and wherein the second heat transfer medium is arranged to flow through the tubular structure.

1010

Keksinnön kohteena on myös virtauskanavarakenne, joka on sovitettu käytettäväksi lämmönvaihtimen osana, jolloin virtauskanavassa virtaa ensimmäinen lämmönsiirtoväliaine ja jolloin seinämärakenteen avulla aikaansaadussa, poikkileikkausmuodoltaan suljetussa virtauskanava-15 rakenteessa on ensimmäinen ja toinen seinä, joiden väliin virtauskana-vaan on sijoitettu yksi tai useampia putkirakenteita, joiden läpi virtaa toinen lämmönsiirtoväliaine, jolloin ensimmäisessä ja toisessa seinässä on ainakin yksi yhteensopiva reikäpari ainakin yhden putkirakenteen sijoittamiseksi reikäparin toisen reiän kautta tiivistetysti ja irrotettavasti 20 kiinnitettäväksi virtauskanavarakenteen yhteyteenThe invention also relates to a flow duct structure adapted to be used as part of a heat exchanger, wherein a first heat transfer medium flows through the flow duct and wherein the wall duct structure 15 provided with a wall structure has first and second walls between which one or more a second heat transfer medium flowing, the first and second walls having at least one compatible pair of holes for positioning at least one tubular structure through the second hole of the pair of holes for sealing and removable attachment to the flow channel structure

Keksinnön kohteena on lisäksi lämmönvaihdin, joka käsittää virtauskanavarakenteen ja sen sisään sijoitetun putkirakenteen muodostaman : : yhdistelmän, jolloin putkirakenne on kiinnitetty lämmönvaihtimen vir- v.: 25 tauskanavan tai vastaavan vastakkaisten seinien väliin ja jolloin vir- '·; tauskanavassa virtaa ensimmäinen lämmönsiirtoväliaine ja toinen : : lämmönsiirtoväliaine virtaa putkirakenteen läpi, ja putkirakenne [: käsittää molemmissa päädyissään kiinnityselimet putkirakenteen kiinnittämiseksi irrotettavasti virtauskanavan seiniin ja että . 30 virtauskanavarakenteen ensimmäisessä ja toisessa seinässä on ainakin yksi yhteensopiva reikäpari, jonka kautta ainakin yksi putkirakenne on sijoitettu tiivistetysti ja irrotettavasti kiinnitetyksi virtauskanavarakenteen yhteyteen.The invention further relates to a heat exchanger comprising a combination of a flow duct structure and a tubular structure inserted therein, wherein the duct structure is fixed between the opposite walls of the heat exchanger stream: 25 and the like; a first heat transfer medium flowing in the back passage and a second: heat transfer medium flowing through the tubular structure, and the tubular structure [: comprising at each end a fastening means for releasably securing the tubular structure to the walls of the flow channel, and that. The first and second walls of the flow channel structure have at least one compatible pair of holes through which at least one tubular structure is sealed and detachably secured to the flow channel structure.

X 35 Keksinnön kohteena on edellisten lisäksi myös putkirakenteen, virtauskanavarakenteen ja lämmönvaihtimen käyttö kattilalaitoksen il-manesilämmittimenä.The invention also relates to the use of a tubular structure, a flow duct structure and a heat exchanger as an air heater for a boiler plant.

116418 2116418 2

Keksinnön mukainen putkirakenne, virtauskanavarakenne ja lämmön-vaihdin on tarkoitettu erityisesti, mutta ei yksinomaan käytettäväksi siirrettäessä lämpöä kattilalaitoksen savukaasuista kattilalaitoksen tuli-5 pesään johdettavaan palamisilmaan. Tavallisimmin kattilalaitoskäy-tössä on kyse ilmanesilämmittimestä ns. luvo-lämmönvaihdinraken-teesta. Näissä lämmönvaihdinrakenteissa on tunnetusti vaakasuorat putket, jotka on kaasutiiviisti liitetty pystysuoriin putkilevyihin, jotka tavallisimmin muodostavat samalla kaksi virtauskanavan muodostavan 10 savukaasukanavan seinistä. Palamisilma virtaa putkien sisällä ja kattilalaitoksen tulipesästä poistuneet savukaasut putkien ulkopuolella, poikittain putkiin nähden. Luonnollisesti virtaus voidaan järjestää myös päinvastoin ko. käytännön sovelluksen mukaisesti.The tubular structure, the flow duct structure and the heat exchanger according to the invention are specifically, but not exclusively, used for transferring heat from the flue gases of the boiler plant to the combustion air supplied to the boiler plant fire-chamber. The most common type of boiler plant operation is the so-called air preheater. air preheater-lämmönvaihdinraken-situation. These heat exchanger structures are known to have horizontal pipes that are gas tightly connected to vertical pipe plates, which usually form two flow channels from the walls of the flue gas channel 10. The combustion air flows inside the pipes and the flue gases exited from the furnace furnace outside the pipes, transverse to the pipes. Of course, the flow can also be arranged in reverse. practical application.

15 Nykyisin käytössä olevan tekniikan mukaisesti luvo-lämmönvaihdin muodostetaan yhdestä tai useammasta putkipaketista, jotka on koottu siten, että joukko yksittäisiä putkia liitetään vastakkaisista päistään virtauskanavan seinärakenteen osittain muodostaviin kahteen seinäle-vyyn, jotka on reititetty putkien sijoituskohdissa, putkipaketiksi hitsaa-20 maila joko suoraan tai putkeen liitetyn väliholkin välityksellä. Tällaisen rakenteen ongelmaksi muodostuu erityisesti se, että savukaasukana-vassa kylmimpään osaan sijoitettujen putkipakettien putkissa esiintyy : : voimakasta korroosiota, kun savukaasujen lämpötila on happokaste- : - pisteen lähellä tai sen alueella. Hitsaamalla tapahtuva valmistus rajoit- 25 taa käytettävissä olevien materiaalien määrää, koska putkien ja seinä-·.: levyjen, jotka muodostavat ainakin osittain savukaasukanavan seinä märakenteen, täytyy olla keskenään hitsautuvia. Myöskään pinnoitteita ei voida putkien ulkopinnalla käyttää, koska pinnoitteet eivät kestä vaurioitumatta hitsauksessa syntyvää lämpöä eikä hitsatun kohdan pin-. . 30 noitetta voida jälkeenpäin korjata. Rakenteellisesti hitsaamalla koottu putkipaketti on sellainen, ettei valmiiksi hitsattua putkipakettia voida ‘ ; · jälkeenpäin pinnoittaa.In accordance with current technology, the luvo-heat exchanger is formed from one or more pipe packages assembled by connecting a plurality of individual pipes at their opposite ends to two wall plates partially forming a flow channel wall structure, routed at the pipe locations, either directly or by welding via an intermediate sleeve connected to the pipe. A problem with such a design is, in particular, the presence in the pipes of the bundle of tubes located in the coldest part of the flue gas: strong corrosion when the temperature of the flue gases is close to or in the acid dew point. Fabrication by welding limits the amount of materials available, since the pipes and wall plates: which at least partially form the wall structure of the flue gas duct must be weldable to each other. Also, coatings cannot be used on the outer surface of the pipes because the coatings cannot withstand the heat generated during welding and the surface of the welded area. . 30 witches can be repaired afterwards. A structurally welded tube package is such that a pre-welded tube package cannot be '; · Coating afterwards.

US-patenttijulkaisun 1790897 kuva 2 esittää lämmönvaihtimen, jossa 35 putkirakenne käsittää molemmissa päädyissään kiinnityselimet putkirakenteen kiinnittämiseksi irrotettavasti lämmönvaihtimen ! virtauskanavan seiniin. Tässä putkirakenteen ensimmäinen pääty 3 116418 kiinnitetään kuitenkin virtauskanavan seinään erillisen holkkimaisen asennusosan avulla, jossa on kierteytys, johon voidaan ulkopuolelta kiinnittää mutteri. Tekniikan tason mukaisina julkaisuina voidaan mainita vielä GB-248890, GB-1061854, US-4398592 ja US-5107925.Figure 2 of U.S. Patent No. 1790897 shows a heat exchanger in which the tubular structure 35 comprises at each end fastening means for removably attaching the tubular structure to the heat exchanger! flow channel walls. Here, however, the first end 3 116418 of the tubular structure is secured to the wall of the flow channel by means of a separate sleeve-like mounting part with threading to which a nut can be attached externally. GB-248890, GB-1061854, US-4398592 and US-5107925 may be mentioned as prior art publications.

55

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on olennaisesti poistaa edellä esitetyt, tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongelmat ja siten kohottaa alalla vallitsevaa tekniikan tasoa.It is an object of the present invention to substantially eliminate the above-mentioned problems associated with the prior art and thereby to improve the state of the art.

10 Näiden tarkoitusten saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle putkiraken-teelle on pääasiassa tunnusomaista se, että että putkirakenteen ensimmäinen kiinnityselin on putkirakenteen ensimmäisessä päädyssä oleva kierteytys, joka on järjestetty putkirakenteen ollessa asennettuna ulkonemaan virtauskanavan ensimmäisen seinän ulkopuolelle ja joka 15 on muodostettu varsinaisen toisen lämmönsiirtoväliaineen virtauskanavan muodostavan perusputken ensimmäiseen päätyyn kiinnitetyn hoikin ulkopinnalle, jolloin osa hoikista on sijoitettu perusputken sisään ja holkki, joka on ulkohalkaisijaltaan perusputken ulkohalkaisijaa pienempi, on kiinnitetty ulkopinnastaan perusputkeen.To achieve these purposes, the tubular structure of the invention is essentially characterized in that the first fastening member of the tubular structure is a thread at the first end of the tubular structure arranged to project outside the first wall of the flow passage and formed in the primary fluid the outer surface of the attached sleeve, wherein a portion of the sleeve is disposed within the base tube and the sleeve which is smaller than the outer diameter of the base tube is attached at its outer surface to the base tube.

2020

Edelleen näiden tarkoitusten saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle ... virtauskanavarakenteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että kunkin reikäparin rakenne on muodostettu siten, että ensimmäisessä : j virtauskanavarakenteen seinässä oleva ensimmäinen reikä vastaa 25 oleellisesti läpimitaltaan putkirakenteen poikkileikkausmuodon sisähalkaisijaa virtauskanavan kohdalla, jolloin ensimmäisen reiän *: virtauskanavaan suuntautuvaan reunaan on muodostettu putkirakenteen ja ensimmäisen seinän välisessä tiivistyksessä käytettävä vastinpinta ja siten, että toisessa virtauskanavarakenteen ,·. 30 seinässä oleva reikä on läpimitaltaan yhtäsuuri tai suurempi kuin putki- !·’’·] rakenteen poikkileikkausmuodon ulkohalkaisija virtauskanavan *!’ kohdalla, jolloin toisen reiän virtauskanavasta poispäin suuntautuvaan * reunaan on muodostettu putkirakenteen ja toisen seinän välisessä :.,,! tiivistyksessä käytettävä vastinpinta.To further achieve these objectives, the ... flow channel structure of the invention is essentially characterized in that the structure of each pair of holes is formed such that the first hole in the first wall of the flow channel structure corresponds substantially to the inner diameter of the tubular cross-section at the is formed with a contact surface used for sealing between the tubular structure and the first wall and such that in the second, the flow channel structure,. The hole in the wall 30 is equal to or larger in diameter than the outer diameter of the cross-sectional shape of the pipe! · '' ·] Structure at the flow passage *! ', Whereby a second hole extending away from the flow passage is formed between the pipe structure and the other wall. contact surface used for sealing.

Lisäksi keksinnön mukaiselle lämmönvaihtimelle on pääasiassa tunnusomaista se, että putkirakenteen ensimmäinen kiinnityselin on : 35 4 116418 putkirakenteen ensimmäisessä päädyssä oleva kierteytys, joka on järjestetty putkirakenteen ollessa asennettuna ulkonemaan virtauskanavan ensimmäisen seinän ulkopuolelle ja joka on muodostettu varsinaisen toisen lämmönsiirtoväliaineen virtauskanavan 5 muodostavan perusputken ensimmäiseen päätyyn kiinnitetyn hoikin ulkopinnalle, jolloin osa hoikista on sijoitettu perusputken sisään ja holkki, joka on ulkohalkaisijaltaan perusputken ulkohalkaisijaa pienempi, on kiinnitetty ulkopinnastaan perusputkeen, ja että ensimmäisen päädyn kiinnityksessä on sovitettu käytettäväksi 10 lämmönvaihtimen ulkopuolelta asennettavissa olevaa mutteria tai vastaavaa, jolloin virtauskanavan ensimmäinen seinä lukittuu putkirakenteen ensimmäisen päädyn ja mutterin tai vastaavan väliin.Further, the heat exchanger according to the invention is essentially characterized in that the first fastening member of the tubular structure is: on the outer surface, wherein a portion of the sleeve is disposed within the base tube and a sleeve smaller than the outer diameter of the base tube is secured to the base tube on its outer surface, and 10 nuts or the like are mounted outside the heat exchanger between a nut or the like.

Edellä esitetyillä ratkaisuilla saadaan aikaan putkirakenne, virtaus-15 kanavarakenne ja lämmönvaihdin, jonka materiaalit ja/tai pinnoitteet voidaan valita ensisijaisesti huomioiden niiden korroosion- ja eroosion-kestävyys, sekä kestävyys mahdollista tärinää tai muita mekaanisia rasituksia vastaan. Keksinnön pääasiallisten tunnusmerkkien mukaisesti toteutettu lämmönvaihdin on vapaa hitsatulle rakenteelle tyypilli-20 sistä muodonmuutoksista, joiden korjaaminen aiheuttaa lisäkustannuksia. Lisäksi keksinnön mukainen putkirakenne, virtauskanavarakenne :·. ja lämmönvaihdin ovat helposti käyttökunnossa ylläpidettäviä, koska lämmönvaihtimen putkirakenteet voidaan vaihtaa tarvittaessa jopa yk-V sitellen virtauskanavarakenteeseen, joka voi tällöin olla sijoittuneena /·[ 25 varsinaiseen käyttökohteeseensa, esim. kattilalaitoksen savukaasuni kanavaan.The solutions described above provide a tubular structure, a flow-through duct structure and a heat exchanger, the materials and / or coatings of which are primarily selected with regard to their corrosion and erosion resistance, and resistance to possible vibration or other mechanical stresses. The heat exchanger, implemented in accordance with the main features of the invention, is free of the typical deformations of the welded structure, the repair of which causes additional costs. In addition, the pipe structure according to the invention, the flow channel structure:. and the heat exchanger are easy to maintain in service, since the heat exchanger tubular structures can be replaced, if necessary, even with a one-to-one flow channel structure, which can then be located within its actual use, e.g., a boiler plant flue gas duct.

Oheisissa epäitsenäisissä putkirakenteeseen, virtauskanavarakenteeseen ja lämmönvaihtimeen kohdistuvissa patenttivaatimuksissa on : *: 30 esitetty eräitä keksinnön edullisia sovelluksia.The following dependent claims on the tubular structure, the flow conduit structure and the heat exchanger include: *: 30 some preferred embodiments of the invention.

Seuraavassa selityksessä havainnollistetaan lähemmin keksintöä viitaten erääseen sovellusesimerkkiin, joka on esitetty oheisissa piirus-tuksissa. Piirustuksissa : j;: 35 kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaisen putkirakenteen sovellusta putkirakenteen pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa 116418 5 suunnassa katsottuna osittaisena putkirakenteen pituusakselin suuntaisena leikkauksena, kuva 2 esittää osaa kuvan 1 mukaisista putkirakenteista kootusta 5 lämmönvaihdinsovelluksesta virtauskanavan pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa leikkauksessa, kuva 3 esittää osaa lämmönvaihtimesta kuvan 2 nuolen III suunnasta virtauskanavan ulkopuolelta katsottuna, ja 10 kuva 4 esittää osaa lämmönvaihtimesta kuvan 2 nuolen IV suunnasta virtauskanavan ulkopuolelta katsottuna.The following description further illustrates the invention with reference to an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings. In the drawings: Fig. 1 shows an embodiment of a tubular structure according to the invention in a section perpendicular to the longitudinal axis of the tubular structure 116418 in partial direction, the arrow III of figure 2 from the direction of the flow channel as viewed from the outside, and 10 of figure 4 shows a portion of the heat exchanger the direction of the arrow IV of figure 2 as seen from the outside of the flow channel.

Kuvassa 1 esitetty putkirakenne P on tarkoitettu sijoitettavaksi läm-15 mönvaihtimen yhteyteen, jolloin putkirakenne P kiinnitetään lämmönvaihtimen ensimmäisen lämmönsiirtoväliaineen EV virtauskanavan VK tai vastaavan vastakkaisten seinien 1, 2 (kuva 2) väliin. Toinen läm-mönsiirtoväliaine TV on sovitettu virtaamaan putkirakenteen P läpi. Putkirakenne P käsittää molemmissa päädyissään 3, 4 kiinnityselimet 20 5, 6 putkirakenteen P kiinnittämiseksi irrotettavasti virtauskanavan sei niin 1, 2. Ensimmäisessä päädyssä 3 oleva ensimmäinen kiinnityselin 5 on kierteytys, joka on järjestetty putkirakenteen P ollessa asennettuna ulkonemaan virtauskanavan VK ensimmäisen seinän 1 ulkopuolelle.The tubular structure P shown in Figure 1 is intended to be positioned in connection with the heat exchanger, whereby the tubular structure P is secured between the flow channel VK of the first heat transfer medium EV of the heat exchanger or the opposite walls 1, 2 (Figure 2). The second heat transfer medium TV is adapted to flow through the tubular structure P. At each end, the tubular structure P comprises fastening means 20, 6, 6 for releasably securing the tubular structure P to the flow passage and 1,2. The first fastening member 5 at the first end 3 is threaded when the tubular structure P is mounted to protrude outside the first wall 1.

: ·' i Putkirakenteen P toinen kiinnityselin 6 puolestaan on putkirakenteen PThe other fastening element 6 of the tubular structure P, in turn, is the tubular structure P

25 toisessa päädyssä 4 oleva, sen ulkopinnasta ulkoneva kauluslaippa, ’ j joka on järjestetty putkirakenteen P ollessa asennettuna sijoittumaan '': virtauskanavan VK toisen seinän 2 ulkopuolelle.25 at its other end 4, extending from its outer surface, a collar flange disposed when the tubular structure P is mounted to lie outside the second wall 2 of the flow channel VK.

••

Ensimmäinen kiinnityselin 5 on piirustusten esittämässä sovelluksessa .·. 30 muodostettu putkirakenteen P varsinaisen toisen lämmönsiirtoväliai- neen TV virtauskanavan muodostavan perusputken 7 ensimmäiseen '1' päätyyn 7a kiinnitetyn hoikin 8 ulkopinnalle, jolloin osa hoikista 8 on :.,v sijoitettu perusputken 7 sisään ja holkki 8 on kiinnitetty ulkopinnastaan perusputkeen 7. Hoikin 8 kiinnitys on suoritettu hoikin 8 ulkopinnan 8a . !·. 35 ja perusputken ensimmäisen päädyn 7a otsapinnan 7b välille muo-The first fastening member 5 is in the embodiment shown in the drawings. 30 formed on the outer surface of the sleeve 8 secured to the first '1' end 7a of the main pipe 7 of the tubular structure P of the second heat transfer medium TV, wherein part of the sleeve 8 is:. is performed on the outer surface 8a of the sleeve 8. ! ·. 35 and the end face 7b of the first end 7a of the base tube

• * I• * I

dostetulla hitsausliitoksella 9. Hitsausliitos 9 muodostaa putkirakenteen P ensimmäiseen päätyyn 3 suuntautuvan rengasmaisen ja ulkopinnal 6 116418 taan sopivimmin kartionmuotoisen tiivistyspinnan 10, joka putkiraken-teen P ollessa kuvan 2 mukaisesti asennettuna tiivistyy ensimmäisessä seinässä 1 olevaa ja virtauskanavaan VK päin suuntautuvaa vastin-pintaa 11 vasten.The welding joint 9 forms an annular and preferably conical sealing surface 10 facing the first end 3 of the tubular structure P, which, when installed as shown in Fig. 2, is sealed against the first wall 1 and facing the flow channel VK.

55

Toisen kiinnityselimen 6 muodostava kauluslaippa 12 on sijoitettu pe-rusputken ulkopintaan kiinnitetyn holkkikappaleen 13 yhteyteen, jolloin holkkikappale 13 on sijoitettu perusputken 7 ympärille sen pituussuun-taisesti ulottumaan oleellisesti virtauskanavaan VK kuvan 2 mukaisesti. 10 Holkkikappale 13 on kiinnitetty perusputken 7 ulkopintaan kauluslaip-paan 12 nähden vastakkaisesta päästään hitsausliitoksella 14. Holkkikappaleen 13 ulkopinta on lieriömuotoinen ja sen sopivimmin pyöreän sisäreiän 13a läpimitta on suurempi kuin perusputken 7 ulkopinnan poikkileikkausmuodon läpimitta, jolloin holkkikappale 13 on oleellisesti 15 koko pituudeltaan irrallaan perusputken 7 ulkopinnasta.The collar flange 12 forming the second attachment member 6 is disposed in connection with a sleeve piece 13 fixed to the outer surface of the main pipe, the sleeve piece 13 being disposed about its longitudinal length substantially in the flow channel VK as shown in Figure 2. The sleeve piece 13 is secured to the outer surface of the base tube 7 by a welding joint 14 at its opposite end to the collar flange 12. The sleeve body 13 is cylindrical and preferably has a diameter the outer surface.

Putkirakenteen P toisessa päädyssä 4 oleva kauluslaippa 12 ulkonee vinosti holkkikappaleen 13 ulkopinnasta ja muodostaa virtauskanavaan VK päin suuntautuvalla pinnallaan tiivistyspinnan 12a. Putkirakenteen 20 P ollessa asennettuna kuvan 2 mukaisesti tiivistyy tiivistyspinta 12a toisessa seinässä 2 olevaa ja virtauskanavasta VK poispäin suuntautuvaa vastinpintaa 15 vasten.The collar flange 12 at the other end 4 of the tubular structure P extends obliquely from the outer surface of the sleeve member 13 and forms a sealing surface 12a on its surface facing the flow passage VK. When the tubular structure 20P is installed, as shown in Figure 2, the sealing surface 12a is sealed against the counter surface 15 on the second wall 2 and away from the flow channel VK.

Kuten erityisesti kuvasta 1 on havaittavissa perusputkirakenne 7 ja sii-: 25 hen liitetyt osat, erityisesti holkkikappale 13, ainakin siltä osuudelta, jotka putkirakenteen P ollessa kuvan 2 mukaisesti asennettuna sijoittu-.·vat virtauskanavaan VK, voidaan pinnoittaa ensimmäisen lämmönsiir-toväliaineen EV ominaisuudet huomioivalla pinnoitteella 16, mikäli pe-rusputkirakenteen 7, holkkikappaleen 13 ja /tai niiden välisen hitsaus-. . 30 liitoksen 14 materiaalivalinnat on suoritettu muista syistä siten, että ko.As can be seen in particular from Figure 1, the basic pipe structure 7 and the parts connected thereto, in particular the sleeve member 13, at least as far as the pipe structure P is installed in the flow channel VK according to Figure 2, can be coated with the characteristics of the first heat transfer medium EV coating 16, if welding of the base tube structure 7, the sleeve piece 13 and / or between them. . The material selection of the joint 14 is made for other reasons such that

materiaali ei kestä tai kestää rajoitetusti ensimmäisen lämmönsiirtovä-liaineen EV fysikaalisia ja/tai kemiallisia vaikutuksia, putkirakenteessa : ; P virtaava toinen lämmönsiirtoväliaine TV on järjestetty virtaamaan putkirakenteen P sisään putkirakenteen P toisen päädyn 4 kautta. Täl-35 löin holkkirakenne 13 voidaan mitoittaa ja valita materiaaliltaan ja/tai * pinnoitteeltaan siten, että putkirakenne (P) kokonaisuutena kestääthe material does not withstand or withstand the physical and / or chemical effects of the first heat transfer medium EV, in a tubular structure:; P flowing second heat transfer medium TV is arranged to flow into tubular structure P through second end 4 of tubular structure P. Thus, the sleeve structure 13 can be dimensioned and selected by its material and / or * coating so that the tubular structure (P) as a whole

tässä lämmönvaihtimen kriittisessä kohdassa, jossa ensimmäisen EVat this critical point in the heat exchanger where the first EV

7 116418 ja toisen TV lämmönsiirtoväliaineen välinen lämpötilaero on suurin ja siten ilmenee suurin riski kastepisteen alittaville lämpötiloille.The temperature difference between 116418 and the second TV heat transfer medium is greatest and thus presents the greatest risk for temperatures below the dew point.

Keksinnön mukainen virtauskanavarakenne on sovitettu käytettäväksi 5 lämmönvaihtimen osana, jolla rajataan ensimmäisen lämmönsiirtoväliaineen EV virtauksen poikkileikkauspinta-ala. Virtauskanavarakenteen muodostavan seinärakenteen avulla aikaansaadussa, poikkileikkaus-muodoltaan suljetussa virtauskanavassa on ensimmäinen 1 ja toinen 2 seinä, joiden väliin virtauskanavaan VK on sijoitettu yksi tai useampia 10 putkirakenteita P, joiden läpi siis virtaa toinen lämmönsiirtoväliaine TV. Luonnollisesti ensimmäistä 1 ja toista 2 seinää yhdistää niiden reunoissa päätyseinät (ei esitetty) mainitun poikkileikkaukseltaan suljetun virtauskanavan aikaansaamiseksi. Ensimmäisessä 1 ja toisessa 2 seinässä on ainakin yksi yhteensopiva reikäpari 17, 18 ainakin yhden 15 (käytännön sovelluksissa kuitenkin useimmiten useampia reikäpareja 17, 18 sijoitettuna määrävälein seiniin 1 ja 2) putkirakenteen P sijoittamiseksi reikäparin 17, 18 toisen reiän 18 kautta tiivistetysti ja irrotetta-vasti kiinnitettäväksi virtauskanavarakenteen yhteyteen. Kunkin reikäparin 17, 18 rakenne on muodostettu siten, että ensimmäisessä vir-20 tauskanavarakenteen seinässä 1 oleva reikä 17 vastaa oleellisesti läpimitaltaan putkirakenteen P poikkileikkausmuodon sisähalkaisijaa virtauskanavan kohdalla, jolloin ensimmäisen reiän 17 virtauskanavaan suuntautuvaan reunaan on muodostettu putkirakenteen ja ensimmäi-: sen seinän 1 välisessä tiivistyksessä käytettävä vastinpinta 11, joka 25 sijoittuu putkirakenteen P tiivistyspinnan 10 kanssa kohdakkain. Perus-:.**j putken 7 ensimmäiseen päätyyn 7a kiinnitetty holkki 8 ulkonee ensim- j mäisen reiän 17 kautta virtauskanavarakenteen ensimmäisen seinän 1 ; ulkopuolelle. Toisessa virtauskanavarakenteen seinässä 2 oleva toinen reikä 18, jonka kautta putkirakenne P siis asennetaan virtauskanavaan : 30 VK, on läpimitaltaan yhtäsuuri tai suurempi kuin putkirakenteen P suu- rin poikkileikkausmuodon ulkohalkaisija (käytännössä holkkirakenteen 13 ulkohalkaisija) virtauskanavan VK kohdalla, jolloin toisen reiän 18 virtauskanavasta VK poispäin I. ulospäin suuntautuvaan reunaan on muodostettu putkirakenteen P ja toisen seinän 2 välisessä tiivistyk-. !*. 35 sessä käytettävä vino rengasmainen vastinpinta 15, joka on yhtey- dessä kauluslaipan 12 tiivistyspintaan 12a putkirakenteen P ollessa * ( asennettuna.The flow channel structure according to the invention is adapted to be used as part of a heat exchanger for delimiting the cross-sectional area of the flow of the first heat transfer medium EV. In the cross-sectional closed flow channel formed by the wall structure constituting the flow channel structure, there is a first wall 1 and a second wall 2 between which one or more tubular structures P are disposed in the flow channel VK through which the second heat transfer medium TV flows. Naturally, the first 1 and second 2 walls are joined at their edges by end walls (not shown) to provide said closed flow passage. The first 1 and the second 2 walls have at least one matching pair of holes 17, 18, at least one (but in practice more often more pairs of holes 17, 18 spaced at walls 1 and 2) to accommodate the tubular structure P through the second hole 18 of the hole pair 17, 18 for attachment to the flow channel structure. The structure of each pair of holes 17, 18 is formed such that the hole 17 in the first wall 20 of the flow channel structure substantially corresponds to the internal diameter of the cross-sectional shape of the tubular structure P at the flow passage. a mating surface 11 which is aligned with the sealing surface 10 of the tubular structure P. Basic -: ** j The sleeve 8 attached to the first end 7a of the tube 7 protrudes through the first bore 17 of the first wall 1 of the flow channel structure; outside. The second hole 18 in the second flow channel wall 2, through which the tubular structure P is mounted in the flow channel: 30 VK, is equal to or larger than the outer diameter of the largest cross-sectional shape of the tubular structure P I. A seal is formed on the outwardly facing edge between the tubular structure P and the second wall 2. ! *. 35 having a slanted annular abutment surface 15 communicating with sealing surface 12a of collar flange 12 with tubular structure P (mounted.

8 1164188 116418

Keksinnön mukainen lämmönvaihdin käsittää siis edellä kuvatusti vir-tauskanavarakenteen (seinät 1, 2 ja niitä yhdistävät päätyseinät) ja sen sisään sijoitetun, ainakin yhden putkirakenteen P muodostaman yh-5 distelmän. Putkirakenteet P asennetaan siis toisen seinän 2 kautta siten, että putkirakenteen P ensimmäinen pääty 3 johdetaan virtaus-kanavarakenteen ulkopuolelta toisen reiän 18 kautta virtauskanavaan VK ja sen läpi kunnes holkki 8 kohtaa ko. reikäparin ensimmäisen reiän 17, jonka läpi holkki 8 johdetaan kuvan 2 mukaiseen sijaintiin. Virtaus-10 kanavarakenteen ja kunkin putkirakenteen P toisiaan vasten tiivistyvien osien keskinäinen sijoittelu on mitoitettu siten, että kuvan 2 mukaisessa asennossa kiinnityselimillä tapahtuvan kiristyksen jälkeen saadaan aikaan hyvä tiiveys. Tarvittaessa voidaan tiivistyspinnoilla käyttää tiivistys-ja vastinpintojen (10, 11 ja 12a, 15) avulla aikaansaadun tiivistys-15 vaikutuksen varmentamiseksi ko. pintojen väliin sijoitettavia erillisiä tii-vistysmateriaaleja.The heat exchanger according to the invention thus comprises, as described above, a flow duct structure (walls 1, 2 and end walls connecting them) and an interconnected arrangement thereof formed by at least one tubular structure P. The tubular structures P are thus mounted through the second wall 2 such that the first end 3 of the tubular structure P is guided from the outside of the flow channel structure through the second bore 18 to the flow channel VK and through therein until the sleeve 8 meets the said channel. a first hole 17 of a pair of holes through which the sleeve 8 is guided to the position shown in Figure 2. The mutual placement of the flow-10 duct structure and the sealing portions of each of the tubular structures P is dimensioned such that a good seal is obtained after tensioning by the fastening means in the position shown in Figure 2. If necessary, the sealing surfaces can be used to verify the effect of the sealing-15 provided by the sealing and counter surfaces (10, 11 and 12a, 15). separate sealing materials placed between the surfaces.

Putkirakenteen P ensimmäinen kiinnityselin 5 on piirustusten esittämässä sovelluksessa siis putkirakenteen P ensimmäisessä päädyssä 3 20 oleva, hoikin 8 ulkopinnalle muodostettu kierteytys, joka on järjestetty putkirakenteen P ollessa asennettuna ulkonemaan virtauskanavan VK ensimmäisen seinän 1 ulkopuolelle. Putkirakenteen P kiinnityksessä on I i · ’· / sovitettu käytettäväksi lämmönvaihtimen ulkopuolelta asennettavissa '· olevaa mutteria 19 tai vastaavaa (kuva 3), jolloin virtauskanavaraken- :.i.: 25 teen ensimmäinen seinä 1 lukittuu ensimmäisen reiän 17 kohdalta put- i kirakenteen P ensimmäisen päädyn 3 ja mutterin 19 tai vastaavan vä- :’X liin.Thus, in the embodiment shown in the drawings, the first fastening member 5 of the tubular structure P is a threading formed on the outer surface of the sleeve 8 at the first end 3 20 of the tubular structure P arranged to project outside the first wall 1 of the flow channel VK. In the attachment of the tubular structure P there is a nut 19 or the like (Fig. 3) adapted for use outside the heat exchanger (Fig. 3), whereby the first wall 1 of the flow conduit is locked by the first bore 17 in the tubular structure P. between the first end 3 and the nut 19 or the like.

* · »· ·* · »· ·

Putkirakenteen P toinen kiinnityselin 6 on siis putkirakenteen P toi-: 30 sessa päädyssä 4 oleva, sen ulkopinnasta ulkoneva rengasmainen X·,’ kauluslaippa 12, joka on järjestetty putkirakenteen P ollessa asennet- I t tuna sijoittumaan virtauskanavan VK toisen seinän 2 ulkopuolelle. Kiin-nityksessä on sovitettu käytettäväksi lämmönvaihtimen ulkopuolelta »·» asennettavissa olevaa paininlevyä 20 tai vastaavaa, jolloin kaulus-X 35 laippa 12 lukittuu lukituselimellä 21, 22 toisiinsa kiinnitettyjen virtaus-, kanavan VK toisen seinän 2 ja painilevyn 20 tai vastaavan väliin. Pai nelevy 20 tai vastaava on esitetyssä sovelluksessa sovitettu kiinnittä- 9 116418 mään useampia, sopivimmin neljää, sen keskiöstä määräetäisyydellä olevaa eri putkirakenteisiin P1-P4 (tällainen putkirakenneryhmä P1-P4 on vierekkäin lämmönvaihtimessa) kuuluvaa kauluslaippaa 121, 122, 123, 124 (kuva 4). Lukituselin 21, 22 muodostuu virtauskanavan VK 5 toisen seinän 2 yhteyteen liitetystä (esim. kierrereikäsovituksella) ja sen ulkopinnasta ulkonevasta vaarnaruuvista 21, joka on sovitettu läpäisemään paininlevyssä 20 tai vastaavassa olevan keskeisen reiän 20a, jolloin paininlevyn 20 ulkopuolelta vaarnaruuviin 21 on asennettu lukituselimeen kuuluva kiristysmutteri 22 tai vastaava.Thus, the second fastening member 6 of the tubular structure P is an annular collar 12 · extending from its outer surface at the other end 4 of the tubular structure P, arranged when the tubular structure P is mounted outside the second wall 2 of the flow channel VK. The bracket is provided with a press plate 20 or the like to be mounted externally of the heat exchanger, whereby the collar X 35 of the collar 12 is locked by a locking member 21, 22 between the two wall 2 of the channel VK and the plate 20 or the like. The plate 20 or the like is adapted in the embodiment shown to attach a plurality of, preferably four, collar flanges 121, 122, 123 of different tubular structures P1-P4 spaced apart from its center (such tubular assembly group P1-P4 are adjacent to the heat exchanger). ). The locking member 21, 22 is formed by a stud (21) connected to the second wall 2 of the flow conduit VK 5 (e.g. by threaded hole fitting) and its outer surface adapted to pass through a central hole 20a in the press plate 20 or similar. or equivalent.

1010

1 « I1 «I

* * I i i I ) » I t* * I i i I) »I t

Claims

116418

A tubular structure for heat exchangers, wherein the tubular structure (P) is intended to be fastened between a flow channel (VK) or the opposite walls (1, 2) of the first heat transfer medium (EV) of the heat exchanger and the second heat transfer medium (TV) is arranged to flow through the tubular structure (P) and the tubular structure (P) comprises at each end (3, 4) fastening means (5, 6) for securing the tubular structure (P) to be removable! flow channel (VK) to walls (1, 2), characterized in that the first fastening element (5) of the tubular structure (P) is a threading at the first end (3) of the tubular structure (P) arranged when the tubular structure (P) ) outside the first wall (1) 15 formed on the outer surface of the sleeve (8) attached to the first end (7a) of the main conduit (7) forming the flow path of the second heat transfer medium (TV), a part of the sleeve (8) the sleeve (8), which is smaller than the outer diameter of the base tube (7), is attached at its outer surface to the base tube (7).

A tubular structure according to claim 1, characterized in that the second fastening element (6) of the tubular structure (P) is a collar flange at one end (4) of the tubular structure (P) projecting from its outer surface: is arranged with the tubular structure (P) mounted outside the second wall (2) of the flow channel (VK).

. ···. Tubular structure according to Claim 1, characterized in that the fastening of the sleeve (8) is carried out on the outer surface of the sleeve (8) and the base pipe (7). . 30: formed by a welding connection (9) between the front face (7b) of the first end (7a).

A tubular structure according to claim 1 or 3, characterized in that said welding joint (9) forms a sealing surface (10) 35, preferably conical, in the tubular structure (P) which, when mounted in the tubular structure (P), seals in the first wall (1) (VK) against an abutment face (11). 116418

Pipe structure according to Claim 2, characterized in that the collar flange (12) forming the second fastening element (6) is arranged in connection with a sleeve piece (13) attached to the outer surface of the basic pipe (P).

Pipe structure according to Claim 2 or 5, characterized in that the sleeve piece (13) is arranged around the base pipe (P) to extend substantially into the flow channel (VK). 10

Pipe structure according to Claim 2, 5 or 6, characterized in that the diameter of the inner hole of the cross-section of the sleeve piece (13) is larger than the diameter of the cross-sectional shape of the outer surface of the base tube (7).

Pipe structure according to Claim 2, 5, 6 or 7, characterized in that the sleeve piece (13) is fixed to the outer surface of the base tube (7) by a welding connection 20 (14) opposite its collar flange (12).

V * 'tubular structure according to Claim 2 or any one of Claims 5 to 8, characterized in that the collar flange (12) at one end of the tubular structure (P) forms a sealing surface (12a) on its surface facing the flow channel (VK). ), which when fitted with the tubular structure (P): seals against a counter surface (15) on the second wall (2) and facing away from the flow channel (VK).

A tubular structure according to any one of claims 1 to 9, characterized. . 30, wherein the base tube structure (7) and the parts connected thereto, at least in the portion which, when installed in the tube structure (P), is located in the flow channel (VK), are coated with a first heat transfer medium; coating (EV).

A flow duct structure adapted to be used as part of a heat exchanger, wherein a first heat transfer medium (EV) flows in the flow duct and wherein the flow channel structure provided by the wall structure has a first and a second wall (1, 2) between which ) is provided with one or more tubular structures (P) through which a second heat transfer medium (TV) flows, the first and second walls 5 (1, 2) having at least one matching pair of holes (17, 18) for positioning at least one tubular structure (P) 17, 18) for sealing and detaching through a second bore (18) to the flow channel structure, characterized in that the structure of each pair of holes (17, 18) is formed such that the first hole (17) in the first wall (1) of the flow channel structure substantially the diameter of the tubular structure (P) an inner diameter of the sectional shape at the flow passage (VK), wherein a counter surface (11) for sealing between the tubular structure (P) and the first wall (1) is formed at the edge of the first bore (17) and 18) is equal to or larger in diameter than the outer diameter of the cross-sectional shape of the tubular structure (P) at the flow channel (VK), whereby an edge of the second hole (18) facing away from the flow channel (VK) is formed in sealing between the tubular structure (P) and the second wall (2) the counter surface to be used (15). v

; A heat exchanger comprising a combination of a flow channel structure and a tubular structure (P) disposed therein, wherein the tubular structure (P) is secured between the flow channel (VK) or the like of opposite walls (1, 2) of the exchanger and wherein the flow channel -; the first heat transfer medium (EV) and the second (VK) flow. '·. the heat transfer medium (TV) flows through the tubular structure (P), and the tubular structure (P) comprises at each end (3,4) fixed members (5,6) for releasably securing the tubular structure (P) to the walls of the flow channel (VK). and that the first and second walls (1, 2) of the flow channel structure have at least one matching pair of holes (17, 0 ": 18) through which at least one tube structure (P) is sealed and detachably secured to the flow channel structure, (P) The first fastening member (5) is a threading at the first end (3) of the tubular structure (P), which is arranged when the tubular structure (P) is protruding outside the first wall (1) of the flow channel (VK) and formed by the actual second heat transfer medium (TV) on the outer surface of the sleeve (8) attached to the first end (7a) of the base tube (7) forming the flow channel, part of the sleeve (8) is disposed inside the base tube (7) and the sleeve (8) which is smaller than the outer diameter of the base tube (7) is fixed at its outer surface to the base tube (7); an externally mounted nut (19) or the like, wherein the first wall (1) of the flow channel (VK) is locked between the first end (3) of the tubular structure (P) and the nut (19) or the like.

Heat exchanger according to Claim 12, characterized in that the second fastening element (6) of the tubular structure (P) is a collar flange (12) at one end (4) of the tubular structure (P), which is arranged when the tubular structure (P) is installed. located outside the second wall (2) of the flow channel (VK) and that a press plate (20) or the like mounted outside the heat exchanger is provided for attachment, wherein the collar (12) is locked by a locking member (21, 22) between the wall (2) and the press plate (20) or the like.

· .; A heat exchanger according to Claim 13, characterized in that: the press plate (20) or the like is arranged to attach a plurality of: **, preferably four different pipes at a certain distance from its center; * ·. a collar flange (121,122,123,124) belonging to structures (P1-P4). * ·

A heat exchanger according to claim 13 or 14, characterized. . 30, characterized in that the locking member (21, 22) is formed by a dowel screw (21) connected to the second wall (2) of the flow channel (VK) and extending from its outer surface, adapted to pass through the press plate (20) or: , wherein, from the outside of the press plate (20), the dowel screw (21) has: a tightening nut (22) or the like. 35

Heat exchanger according to one of Claims 12 to 15, characterized in that the second heat transfer medium 116418 (TV) flowing in the tubular structure (P) is arranged to flow into the tubular structure (P) through the other end (4) of the tubular structure (P).

Use of the tubular structure of claims 1-10, the flow duct structure of claim 5 and the heat exchanger of claims 12-16 as an air heater for a boiler plant. '* ♦ I 116418