IT8224686A1 - Dispositivo di supporto di collettore negli scambiatori di calore - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO DI SUPPORTO DI COLLETTORE NEGLI SCAMBIATORI DI CALORE" .

RIASSUNTO

Il campo tecnico interessato ? quello degli scambiatori di calore , ed il problema tecnico ? quello di creare un dispo= sitivo di supporto del collettore che realizzi un sistema di vincolo staticamente determinato con equa ripartizione dei carichi e masse ridotte dei singoli componenti.

La soluzione consiste in un dispositivo comprendente' quat= tro gruppi di tronchetti solidali al collettore presso le estremit?, dai tronchetti di ogni gruppo derivandosi perni inseriti con disposizione simmetrica in una piastra atta a trasmettere al telaio dello scambiatore sollecitazioni staticamente determinate .

DESCRIZIONE

Il trovato si riferisce ad un dispositivo di supporto di collettore negli scambiatori di calore .

E' noto che il tecnico chiamato a progettare i supporti dei collettori che sono presenti negli scambiatori di calore operanti ad alta temperatura trova sovente difficolt? di calcolazione perch? le forti masse dei singoli elementi dei supporti alle quali sarebbe indotto a ricorrere , dovendo sopportare forti carichi , dalla scarsa resistenza del mate= riale alle alte temperature , contrastano con la necessit? di ridurre al minimo le tensioni di origine termica deter= minate da dilatazioni differenziali , che sono appunto particolarmente sensibili negli elementi con forti spessori .

Nella tecnica nota per ovviare all ' inconveniente si ? ri= corso alla suddivisione in pi? parti delle masse degli ele= menti dei supporti ma l ' adozione di questo accorgimento ha portato a creare sistemi di vincolo iperstatici ,nei quali difficilmente si ottiene una equa ripartizione dei carichi fra le varie sezioni resistenti.

Compito del presente trovato e quello di ideare un disposi= tivo di supporto di collettore negli scambiatori di calore che realizzi una situazione di vincolo staticamente deter= minata, tale da consentire un ' equa ripartizione in pi? sezio= ni dei carichi e la precisa determinazione delle sollecita= zioni, cos? da poter adottare per i vari elementi componen= ti quelle dimensioni ridotte che sono particolarmente au= spicabili per non creare forti sovratensioni di origine ter= mica .

Nell 'ambito del compito proposto ? uno scopo del trovato quello di realizzare un dispositivo di supporto che consen= ta libera dilatazione di origine termica al collettore .

Il compito proposto nonch? lo scopo accennato vengono rag= gi?nti da un dispositivo di supporto di collettore negli scambiatori di calore secondo il trovato caratterizzato dal fatto di comprendere quattro gruppi di tronchetti soli= dali con la superficie esterna allineati a due a due pres= so le estrenit? delle generatrici superiore ed inferiore del collettore contenute sostanzialmente nel piano diame= traie verticale dai tronchetti di ogni gruppo derivandosi perni inseriti con disposizione simmetrica in una piastra atta a trasmettere ad una struttura fissa costituente il telaio dello scambiatore sollecitazioni staticamente deter= minate essendo inoltre consentite le dilatazioni termiche. Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggior= mente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferi= ta,ma non esclusiva del trovato illustrata a titolo indica= tivo e non limitativo negli uniti disegni in cui:

-la fig.1 rappresenta una vista laterale del collettore; non sono mostrati per chiarezza i castelletti di riscontro delle piastre dei gruppi inferiori di tronchetti;

-la fig.2 rappresenta in scala ingrandita la vista nella direzione dell'asse longitudinale del collettore del grup= po di tronchetti inferiore che sta a sinistra in fig.1;

-la fig.3 rappresenta la sezione col piano III-III di fig.2; -la fig.4 rappresenta la sezione col piano IV-IV di fig.3; -la fig.5 rappresenta il particolare di un piedino d'appog= gio della fig.3;

-la fig.6 rappresenta la vista nella direzione dell?asse longitudinale del collettore del gruppo di tronchetti au= periore che sta a sinistra in fig,1.

Con riferimento alle suddette figure ? indicato con 1 il collettore alla superficie esterna del quale sono resi so= lidali mediante saldatura il gruppo formato dai tronchetti 2 e 3 ed il gruppo formato dai tronchetti 4 e 5 allineati sostanzialmente lungo la generatrice inferiore contenuta nel piano diametrale verticale ed ancora il gruppo formato dai tronchetti 6 e 7 ed il gruppo formato dai tronchetti 8 e 9 allineati sostanzialmente lungo la generatrice supe= riore contenuta nel detto piano diametrale verticale.

I detti tronchetti sono tutti uguali ed ai vari gruppi so= no associate in modo identico le piastre 10,11,12 e 13; si descrive pertanto con riferimento alle fig.3 e 4 il solo attacco della piastra 10 ai tronchetti 2 e 3.

I tronchetti 2 e 3 sono dunque formati dalle porzioni cilin= driche cave 2a e 3a che possono essere realizzate ad esem= pio mediante spezzoni di tubo o riporti di saldatura le quali recano saldati i piatti 2h e 3b i quali "presentano notevole rigidezza cos? da trasmettere in modo uniforme le sollecitazioni alla saldatura circonferenziale di collega= mento con le sottostanti porzioni cilindriche cave le qua= li a loro volta hanno sufficiente elasticit? per assorbire le dilatazioni differenziali alle quali sono sottoposte. Dall'asse dei piatti 2b e 3b si derivano i perni 14 e 15 prolungati nei gambi filettati 16 e 17 ai quali sono asso= ciati i dadi 16a e 17a per il bloccaggio dei perni nei ri= spettivi fori 18 e 19 realizzati con disposizione simmetri= ca nella piastra 10; mentre il foro 18 nel quale ? inseri= to con accoppiamento libero il perno 14 ? circolare il fo= ro 19 nel quale ? inserito il perno 15 ? asolato nella di= rezione longitudinale del collettore,cos? da non creare so= vratensioni di origine termica per la dilatazione del trat= to di collettore compreso fra i detti tronchetti 2 e 3. la piastra 10 ? dotata dei piedini 20 e 21 d'appoggio sul= la trave 22 facente parte del telaio dello scambiatore, quali presentano la superficie d'appoggio bombata come 20a per il piedino 20 e sono allineati in direzione sostanzialmente trasversale rispetto all'asse longitudinale del col= lettore e di identici piedini uno solo dei quali ? visibi= le nella fig.1 ove ? indicato con 23,? dotata la piastra 11 per l'appoggio sulla trave 24; in questo modo le forze verticali sufficientemente ed equamente distribuite si sca= ricano in punti ben individuati ed il collettore risulta in pratica semplicemente appoggiato grazie alla descritta disposizione e conformazione dei piedini sulle travi 22 e 24. Le sollecitazioni che il collettore 1 subisce lungo l'asse longitudinale vengono trasmesse alla trave 22 dal contatto fra le pareti del foro 25 ricavato in posizione baricentrica nella piastra 10 ed il perno 26 solidale con la detta trave,entre l'assenza di analogo perno sulla trave 24 con= sente la l?bera dilatazione longitudinale del collettore 1. Le sollecitazioni trasversali sul collettore 1 delle quali il perno 26 non risente per essere il foro 25 asolato ap= punto nella direzione trasversale , vengono trasmesse , oltre che ai montanti 27 e 28 dalle piastre 12 e 13 nel modo che sar? descritto pi? innanzi,anche alle travi 22 e 24 da di= spositivi identici dei quali solo quello relativo alla tra= ve 22 ? mostrato nelle figure.

Detto dispositivo comprende i castelletti 29 e 30 solidali con la trave 22 da parti opposte rispetto alla piastra 10 in direzione trasversale , contro l'uno o l'altro dei quali la detta piastra va a fare riscontro , cos? trasmettendo le sollecitazioni trasversali alla trave 22; un adatto gioco fra la piastra 10 ed i castelletti 29 e 30 impedisce il crear= si di situazioni d'incastro non previste nel calcolo sia re= lativamente alla rotazione attorno all'asse verticale che alla traslazione per dilatazioni longitudinali.

La particolare disposizione in un unico piano orizzontale dei baricentri dei riscontri 29a e 30a sui castelletti 29 e 30 con la piastra 10,e dei baricentri delle sezioni di contatto dei perni 14 e 15 e del perno 26 con i rispettivi fori ,garantisce poi l'assenza di momenti a sollecitare la piastra 10.

I chiavistelli 29b e 30b assicurano la piastra 10 contro il sollevamento che potrebbe essere determinato ad esempio da fenomeni sismici ovvero da una anomala situazione dei carichi trasmessi al collettore dai tubi del fascio.

Come detto in precedenza le sollecitazioni trasversali sul collettore 1 sono trasmesse anche ai montanti 27 e 28,facen= ti parte della atruttura dei telaio dello scambiatore , dalle piastre 12 e 13 che sono dotate delle orecchiette 12a,12b e 13a,13b che supportano i perni 31 e 32 di due bielle , una sola delle quali , indicata con 33 ? visibile nella fig.6,che sono incernierate all'altra estremit? ai montanti 27 e 28, ed ? appunto indicato con 34 il perno di incernieramento della biella 33 supportato dalle orecchiette 27a e 27b so= lidali al montante 27.

E' evidente poi che le dette bielle , che hanno giacitura so= stanzialmente orizzontale e sono dirette trasversalmente al collettore , costituiscono anche un vincolo alla rotazio= ne del collettore 1 attorno al suo asse longitudinale , non impediscono la dilatazione longitudinale del collettore , e permettono di assorbire senza inconvenienti le piccole di= latazioni differenziali fra collettore e montanti.

Da quanto descritto risulta dunque che tutti gli elementi del dispositivo collaborano in modo sostanzialmente equo nel sopportare i carichi trasmessi dal collettore , e presen= tano masse ridotte tali da determinare minime tensioni di origine termica.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1) Dispositivo di supporto di collettore negli scambiatori di valore , caratterizzato dal fatto di comprendere quattro gruppi di tronchetti solidali con la superficie esterna, allineati a due a due presso le estremit? delle generatri= ci superiore ed inferiore del collettore contenute sostan= zialmente nel piano diametrale verticale, dai tronchetti di ogni gruppo derivandosi perni inseriti con disposizione sim= metrica in una piastra atta a trasmettere ad una struttura fissa costituente il telaio dello scambiatore sollecitazio= ni staticamente determinate , essendo inoltre consentite le dilatazioni termiche.

2) Dispositivo di supporto secondo la riv. 1 , caratterizzato dal fatto che ogni tronchetto comprende una porzione cilin= drica cava resa solidale da una parte alla superficie ester= na del collettore e dotata dall'altra parte di un piatto saldato di grande rigidezza,dal quale si deriva il perno.

3) Dispositivo di supporto secondo una o pi? delle riv.pre= cedenti caratterizzato dal fatto che ogni gruppo di tronchet= ti comprende due tronchetti da ognuno dei quali si deriva un perno,essendo uno dei detti perni inserito con accoppiamento libero in un foro circolare della piastra e l?altro in un foro ad asola estesa nella direzione longitudinale del collettore,e prolungandosi detti perni con un gambo fi= Iettato al quale ? associato un dado di fissaggio alla piastra

4) Dispositivo di supporto secondo una o pi? delle riv.pre= cedenti, caratterizzato dal fatto che le piastre connesse con i gruppi di tronchetti allineati sulla generatrice in= feriore sono dotate ciascuna di piedini d'appoggio ad una trave del telaio dello scambiatore allineati nella direzio= ne trasversale del collettore e bombati nella superficie d?appoggio, essendo presente in una sola di dette piastre un foro baricentrico asolato nella direzione trasversale del collettore associato ad un perno solidale con la detta trave, ed essendo inoltre presenti, solidali con la detta tra= ve , castelletti di riscontro per entrambe le piastre contrap= posti nella direzione trasversale del collettore.

5) Dispositivo secondo una o pi? delle riv.precedenti, ca= rattarizzato dal fatto che i baricentri delle superfici di contatto dei perni che si derivano dai tronchetti con i ri= spettivi fori della piastra, il baricentro della superficie di contatto del perno solidale con la trave del telaio con il relativo foro nella piastra, ed i baricentri delle super= fici di contatto della piastra con i castelletti giacciono sostanzialmente nello stesso piano orizzontale.

6) Dispositivo di supporto secondo una o pi? delle riv.pre= cedenti, caratterizzato dal fatto che i castelletti di riscon= tro comprendono un chiavistello di sicurezza contro il sol= levamento delle piastre.

7) Dispositivo di supporto secondo una o pi? delle riv.pre= cedenti , caratterizzato dal fatto che le piastre connesse con i gruppi di tronchetti allineati sulla generatrice su= periore sono dotate di orecchiette per l'incernieramento dell'estremit? di una biella con giacitura sostanzialmente orizzontale ed avente dimensione sostanzialmente trasversa= le rispetto allo scambiatore , incernierata all'altra estre= mit? ad un montante del telaio dello scambiatore.

8) Dispositivo di supporto di collettore negli scambiatori di calore , caratterizzato dal fatto di comprendere una o pi? delle caratteristiche descritte e/o illustrate.