NL7811026A

NL7811026A - Support structure for pipes in heat exchanger - formed by strips folded meander-form between horizontal rows

Info

Publication number: NL7811026A
Application number: NL7811026A
Authority: NL
Original assignee: Stork Koninklijke Maschf
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1980-05-08

Abstract

The straight pipes assembled in a bundle in a heat exchanger are supported by a strip of metal folded into a meandering or undulating form. The sections of the strip farthest from its centre line, are curved in the main direction followed, towards the centre line, with a curvature which corresponds to that of the outer surface of the pipes. The pitch of the centres of the successive curved sections on the same side of the strip correspond to the pitch of the pipes in the bundle in the horizontal direction and its curved sections projecting downwards rest on one horizontal row of pipes, whilst the following row of pipes in the horizontal direction rest on the curved sections of the strip which project upwards. To restrict the free dom of the pipes in the bundle to vibrate between their points of support and to ensure that the maximal area of flow is allowed by not having all the points of support in the same plane as happens with drilled plates. The drilled plates make the assembly of the pipe bundle awkward and also impede the flow of the heat exchanging medium longitudinally.

Description

SSi/wd/438 ' ' ' V'· Λ·:3SSi / wd / 438 '' 'V' · Λ ·: 3

1 S1 S

Koninklijke Machinefabriek Stork B.V. te HengeloKoninklijke Machinefabriek Stork B.V. in Hengelo

Warmtewisselaar roet een ondersteuningsinrichting voor de pijpen en strook voor het vormen van een dergelijke ondersteuningsinrichtingHeat exchanger carbon black a pipe support device and strip to form such a support device

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar met een bundel rechte pijpen, die plaatselijk worden ondersteund door een ondersteuningsinrichting.The invention relates to a heat exchanger with a bundle of straight pipes, which are locally supported by a support device.

Bij de bekende warmtewisselaars wordt deze onder-5 steuning bijvoorbeeld gevormd door loodrecht op de pijpen staande geperforeerde platen waarbij de pijpen rusten in de · openingen of door busjes die, evenals de bovengenoemde openingen, met enige speling om de pijpen liggen en bijvoorbeeld door stripjes zodanig met elkaar zijn verbonden 10 dat alle pijpen in één vlak ondersteund worden.In the known heat exchangers, this support is formed, for example, by perforated plates perpendicular to the pipes, the pipes resting in the openings or by bushes which, like the above-mentioned openings, lie around the pipes with some clearance and, for example, by such strips are connected together so that all pipes are supported in one plane.

. Een bezwaar van deze constructie is, dat de pijpen enige ruimte hebben in de ondersteuningspunten, waardoor ten gevolge van trillingen beschadigingen van de pijpen op kan treden. Verder is het een bezwaar dat deze onder-15 steuningsinrichting het doorstroomopperv1ak van het medium dat om de pijpen stroomt sterk verkleint, ja zelfs zodanig kan afsluiten, dat plaatselijk de pijpen dwars aangestroomd worden. Ook is een bezwaar dat bij dergelijke ondersteunings-inrichtingen bij de samenbouw van de warmtewisselaar de 20 pijpen door de ondersteuningen geschoven moeten worden. Dit eist extra montageruimte en geeft snel aanleiding tot het beschadigen van de pijpen, hetgeen vooral het geval kan zijn bij dunwandige pijpen.. A drawback of this construction is that the pipes have some space in the support points, whereby damage to the pipes can occur as a result of vibrations. Furthermore, it is a drawback that this support device strongly reduces the flow-through surface of the medium flowing around the pipes, and can even shut it off in such a way that the pipes are locally flowed transversely. It is also a drawback that in such support devices the pipes must be pushed through the supports when assembling the heat exchanger. This requires extra mounting space and quickly leads to damage to the pipes, which can be especially the case with thin-walled pipes.

De uitvinding beoogt een ondersteuningsinrichting 25 te verschaffen waarin de pijpen spelingsvrij worden ingekierd, die een minimum aan verstoring van de stroming geeft en de mogelijkheid biedt om bij de samenbouw van de warmtewisselaar de pijpen zonder schuiven in de ondersteuning te plaatsen.The object of the invention is to provide a support device 25 in which the pipes are girdled free of play, which gives a minimum of disturbance of the flow and offers the possibility of placing the pipes in the support without sliding during the assembly of the heat exchanger.

78 1 1 0 2« r 278 1 1 0 2 «2

Volgens de uitvinding wordt de ondersteuningsin-richting gevormd door in hoofdzaak meandervormig gebogen stroken, waarvan de zich in de hoofdrichting van de strook uitstrekkende buitenste gedeelten naar het midden van de 5 strook toe boogvormig zijn doorgezet met een kromming die overeenkomt met die van de te ondersteunen pijpen, waarbij de afstand tussen de middens van de opvolgende aan dezelfde zijde gelegen boogvormige gedeelten overeenkomt met de steek van de pijpenbundel in die richting en de strook zich in 10 hoofdzaak in horizontale richting uitstrekt en met de aan de ene zijde gelegen doorgezette gedeelten op een horizontale rij pijpen rust, waarbij in verticale richting de volgende rij pijpen weer op de andere doorgezette gedeelten van die strook steunvindt. Dergelijke stroken zijn zeer eenvoudig 15 te maken.According to the invention, the support device is formed by substantially meandering curved strips, the outer parts of which extend in the main direction of the strip are arcuately bent towards the center of the strip with a curvature corresponding to that of the support to be provided. pipes, the distance between the centers of the successive arcuate sections located on the same side corresponding to the pitch of the bundle of pipes in that direction and the strip extending substantially in the horizontal direction and with the offset parts located on one side horizontal row of pipes rests, in which the next row of pipes rests vertically on the other extended parts of that strip. Such strips are very easy to make.

Bij de samenbouw kan de pijpenbundel laag voor laag opgebouwd worden. Telkens als een laag pijpen in de daarvoor bestemde en op de pijpdiameter aansluitende "uithollingen" in de stroken is gelegd, wordt weer één strook 20 boven de voorgaande strook gelegd waarop dan weer een laag pijpen gelegd kan worden. De pijpen behoeven dus niet geschoven te worden. Zo ontstaan op regelmatige onderlinge afstanden, vlakken, loodrecht op de hartlijn van de pijpen, waarin de pijpen ondersteund worden. De afstanden tussen de 25 vlakken worden bepaald op grond van overwegingen betreffende onder invloed van de stroming onstaande trillingen. Door na de samenbouw van de pijpenbundel de bundel ter plaatse .van de ondersteuningsvlakken samen te trekken door middel van een om de bundel aangebrachte bandage worden de pijpen 30 en de stroken op elkaar geklemd waardoor een spelingsvrije pijpondersteuning ontstaat. De pijpen worden in de juiste stand ten opzichte van elkaar gehouden door de vrijwel van middelpunt pijp naar middelpunt pijp gerichte rechte stukjes van de stroken, die de op de pijpdiameter aansluitende ge-35 bogen delen van de stroken met elkaar verbinden. Dit oeeft een zeer stabiele ondersteuning van de pijnen. Bij toepassing 78 1 1 0 26 , .«s' van deze stroken in een pijpenpatroon waarin de pijpen gerangschikt zijn volgens een gelijkzijdige driehoek kan zo'n strook slechts een middelpuntshoek van 60° van de pijpen omvatten.The pipe bundle can be built up layer by layer during assembly. Whenever a layer of pipes is placed in the "recesses" corresponding to the pipe diameter in the strips, one strip 20 is again placed above the previous strip, on which a layer of pipes can then be placed again. The pipes therefore do not have to be slid. This creates planes at regular intervals, perpendicular to the center line of the pipes in which the pipes are supported. The distances between the 25 planes are determined on the basis of considerations regarding vibrations arising under the flow. By contracting the bundle at the location of the support surfaces after the pipe bundle has been assembled, the pipes 30 and the strips are clamped together, so that a play-free pipe support is provided. The pipes are held in the correct position relative to each other by the straight pieces of the strips, which are oriented almost from the center of the pipe to the center of the strips, which connect the curved parts of the strips connecting to the pipe diameter. This provides very stable pain relief. When using these strips in a pipe pattern in which the pipes are arranged according to an equilateral triangle, such a strip can comprise only a center angle of 60 ° of the pipes.

5 Wanneer dat onvoldoende is, kunnen volgens de uit vinding de aan de ene zijde van de strook liggende boogvormig doorgezette gedeelten zich over een boog van meer dan 60° uitstrekken en de aan de andere zijde gelegen doorgezette gedeelten zich over een boog van minder dan 60° uitstrekken.When this is insufficient, according to the invention, the arcuately extended portions on one side of the strip may extend over an arc of more than 60 ° and the arcuate portions on the other side may extend over an arc of less than 60 ° ° extend.

10 Hierdoor krijgt men een zeer open patroon, meer in bijzonder wanneer men twee rijen stroken achter elkaar toepast.This gives a very open pattern, more particularly when two rows of strips are used one after the other.

Volgens de uitvinding kan men dan gerekend in verticale richting de bogen^eer dan 60° steeds naar dezelfde zijde keren, terwijl gerekend in axiale richting telkens twee 15 stroken aan elkaar grenzen, waarvan de ene met de bogen van meer dan 60° naar boven en de andere met de bogen van minder dan 60° naar boven is gekeerd. Iedere pijp vindt dan steun via vier strippen die de boogvormige gedeelten met elkaar · verbinden en de ondersteuningsinrichting blijft een zo groot 20 mogelijke vrije doorlaat vertonen, waarbij een minimale verstoring van de stroming ontstaat. De optredende verstoring wordt in hoofdzaak door de rechte gedeelten van de stroken veroorzaakt.According to the invention, the arcs can then always turn to the same side, calculated in the vertical direction, while in the axial direction two strips are adjacent to each other, one of which with the arcs of more than 60 ° upwards and the other is turned upward with curves of less than 60 °. Each pipe then finds support via four strips which connect the arcuate parts to each other and the support device continues to exhibit the largest possible free passage, whereby a minimal disturbance of the flow is created. The disturbance that occurs is mainly caused by the straight parts of the strips.

Volgens de uitvinding kunnen de gedeelten die de 25 boogvormige gedeelten van een strook met elkaar verbinden ongeveer loodrecht op het aansluitende gedeelte van een boog zijn gericht. Men krijgt dan een gunstige richting van de delen die de pijpen ten opzichte van elkaar steunen, zodat de ondersteuningsinrichting eén goede stijfheid vertoont.According to the invention, the portions connecting the arcuate portions of a strip may be oriented approximately perpendicular to the contiguous portion of an arc. A favorable direction is then obtained of the parts supporting the pipes relative to each other, so that the supporting device has a good stiffness.

30 Volgens de uitvinding kan de dikte van het materiaal van de stroken overeenkomen met de dikte van de grenslaag-stroming. Men krijgt dan zeer gunstige stromingsomstandigheden.According to the invention, the thickness of the material of the strips can correspond to the thickness of the boundary layer flow. Very favorable flow conditions are then obtained.

De uitvinding heeft verder betrekking op een strook voor het vormen van een ondersteuningsinrichting 35 in een warmtewisselaar zoals hiervoor is beschreven. Volgens de uitvinding is een dergelijke strook meandervormig gebogen 78 1 1 0 2« «r 4 f en zijn de zich in de hoofdrichting van de strook uitstrekkende buitenste gedeelten naar het midden van de strook toe boogvormige doorgezet.The invention further relates to a strip for forming a support device 35 in a heat exchanger as described above. According to the invention, such a strip is meandering in curved shape and the outer parts extending in the main direction of the strip are arcuate towards the center of the strip.

De uitvinding zal nader worden toegelicht in de 5 volgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld aan de hand van de tekening. In de tekening toont: fig. 1 een dwarsdoorsnede door een gedeelte van een pijpenbundel, die een ondersteuningsinrichting volgens de uitvinding bevat# 10 fig. 2 in perspectief een gedeelte van een pijpen bundel met een ondersteuningsinrichting.The invention will be further elucidated in the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a cross-section through a part of a pipe bundle, which contains a support device according to the invention. Fig. 2 shows in perspective a part of a pipe bundle with a support device.

De ondersteuningsinrichting omvat een strook 1, die meandervormig is gebogen. De aan de ene zijde van het midden van de strook 1 gelegen gedeelten 2# die zich in 15 de hoofdrichting van de strook uitstrekken zijn boogvormig doorgezet en hebben een booglengte van meer dan 60°. De aan de andere zijde van het midden van de strook 1 gelegen gedeelten 3 zijn eveneens boogvormig doorgezet’ en hebben een booglengte van minder dan 60°. De kromming van de boogvormige 20 gedeelten 2 en 3 komt overeen met die van de te ondersteunen pijpen 4. De boogvormige gedeelten 2 en 3 zijn telkens met elkaar verbonden door gedeelten 5, die ongeveer loodrecht op de einden van de boogvormige gedeelten 2 en 3 zijn gericht. Er liggen steeds een aantal stroken 1 in een verticaal 25 vlak boven elkaar waarbij de boogvormige gedeelten 2 van meer dan 60° naar dezelfde zijde zijn gekeerd. Op de rij pijpen 6 rust met de boogvormige gedeelten 2 van meer dan 60° een strook 7. Een daarboven gelegen rij pijpen 8 ligt dan in de boogvormige gedeelten 3 van minder dan 60°. Op overeen-30 komstige wijze rust dan op de rij pijpen 8 weer een strook 9 via de boogvormige gedeelten van meer dan 60°. De pijpen 4 rusten dan weer in de boogvormige gedeelten van minder dan 60°.The support device comprises a strip 1, which is bent in a meandering shape. The portions 2 # located on one side of the center of the strip 1 and extending in the main direction of the strip are arcuately extended and have an arc length of more than 60 °. The parts 3 located on the other side of the center of the strip 1 are also arcuately formed and have an arc length of less than 60 °. The curvature of the arcuate sections 2 and 3 corresponds to that of the pipes 4 to be supported. The arcuate sections 2 and 3 are each connected by sections 5 which are approximately perpendicular to the ends of the arcuate sections 2 and 3. focused. There are always a number of strips 1 in a vertical plane one above the other, with the arcuate parts 2 facing more than 60 ° towards the same side. A strip 7 rests on the row of pipes 6 with the arcuate parts 2 of more than 60 °. An row of pipes 8 lying above it rests in the arcuate parts 3 of less than 60 °. Correspondingly, a strip 9 rests again on the row of pipes 8 via the arcuate parts of more than 60 °. The pipes 4 then rest in the arcuate parts of less than 60 °.

Achter de verticale rij stroken 7# 9 etc. ligt •35 een rij stroken 10# 11 en 1. Deze stroken zijn met de boogvormige gedeelten 3 van minder dan 60° naar beneden gekeerd 78 1 1 0 26Behind the vertical row of strips 7 # 9 etc. lies • 35 a row of strips 10 # 11 and 1. These strips are turned downwards with the arcuate parts 3 of less than 60 ° 78 1 1 0 26

Claims

Heat exchanger with a bundle of straight pipes supported locally by a supporting device, characterized in that the supporting device is formed by substantially meandering curved strips, the outer parts of which extend in the main direction of the strip towards the center of the strip are arcuately extended with a curvature corresponding to that of the pipes to be supported, the distance between the centers of the successive arcuate sections located on the same side corresponding to the pitch of the pipe bundle in that direction and the strip extending extends substantially in a horizontal direction and rests on a horizontal row of pipes with the protruded portions situated on one side, the row of pipes following in the vertical direction again supporting on the other protruded portions of said strip.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a clamping band or the like is clamped around the pipe bundle, which clampes the pipes and strips together.

A heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the arcuately extending portions on one side of the strip extend over an arc of more than 60 ° and the arcuate portions on the other side extend over an arc of extend less than 60 °.

Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the arcs of 78 1 1 0 2 6 6 / more than 60 ° are turned to the same side, calculated in vertical direction.

Heat exchanger according to Claim 3 or 4, characterized in that two strips adjoin each other in the axial direction, one with curves of more than 60 ° upwards and the other with curves of less than 60 ° towards above is turned.

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that parts connecting the arcuate parts of a strip are oriented approximately perpendicular to the connecting part of an arc.

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thickness of the material of the strips corresponds to the thickness of the boundary layer flow.

Strip for forming a support device in a heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the strip is bent in a meandering manner, and that the outer parts extending in the main direction of the strip are towards the center of the strip is arched. 781 1 0 26