NL7907845A - Versterking voor uit dunne plaat gefabriceerde warmtewisselaars. - Google Patents

Description

V

. *"·Λ *

Ν/29.286-tM/HO

Versterking voor uit dunne plaat gefabriceerde warmtewisselaars.

Warmtewisselaars zijn ontwikkeld voor toepassing bij grote gasturbines om het rendement en vermogen daarvan te verbeteren en de bedrijfskosten te verminderen. Dergelijke warmtewisselaars worden soms aangeduid als reeuperatoren maar zijn meer in het algemeen bekend 5 als regeneratoren. In het bijzonder worden deze eenheden toegepast bij gasturbines voor het aandrijven van gaspijpleidingcompressoren.

Meerdere honderden gasturbines met regeneratie zijn de laatste twintig jaar of zo voor deze toepassingen geïnstalleerd.

De meeste regeneratoren van deze aanheden zijn beperkt tot werktempera-10 turen van niet meer dan 538°C tengevolge van de bij hun fabricage toegepaste materialen. Deze regeneratoren hebben een constructie met platen en ribben in een drukribuitvoering die bestemd is voor continue werking.

De stijgende brandstofkosten in de laatste jaren hebben een hoog thermisch rendement nodig gemaakt en nieuwe bedrijfsmethoden vereisen een 15 regenerator die efficiënter werkt bij hogere temperaturen en duizenden start-stopcycli kan weerstaan zonder lekkage of buitengewone onderhoudskosten. Een regenerator van roestvrij staal met platen en ribben is ontwikkeld die temperaturen van 594°C of 649°C kan weerstaan onder werkomstandigheden met herhaaldelijk onvertraagd starten en stoppen.

20 De eerder toegepaste drukribuitvoering ontwikkelde ongebalanceerde inwendige drukkrachten van een aanzienlijke grootte, gewoonlijk meer dan 4,4 miljoen N in een regenerator van geschikte afmeting. Deze ongebalanceerde krachten trachten de regeneratorkemstrue-tuur uit elkaar te splijten en worden opgenomen door een uitwendig frame 25 dat dienst doet als onder druk staande versterkingsconstructie. Daarentegen is de moderne treksoldeeruitvoering zo geconstrueerd dat de inwendige drukkrachten worden gebalanceerd en een versterkingsconstructie niet nodig is. Daar de versterkingsconstructie als gevolg van het balanceren van de inwendige drukkrachten is weggelaten, worden de verande-50 ringen in afmeting van de totale eenheid tengevolge van de warmte-uit-zetting en -samentrekking belangrijk. De warmte-uitzetting moet worden opgenomen en het probleem wordt verergerd doordat de regenerator een levensduur met duizenden verhittings- en afkoelingscycli moet uithouden 7907845

V

* -*· 2 bij de nieuwe bedrijfswijze van de bijbehorende turbo-compressor die herhaaldelijk wordt gestart en gestopt.

Begrenzing van de uiterst hoge temperaturen van meer dan 538°C tot de eigenlijke regeneratorkem en de thermische en 5 ruimtelijke isolatie van de kern ten opzichte van het bijbehorende huis en de steunconstructie, waardoor de noodzaak voor duurder materiaal wordt verminderd om de kosten van de moderne warmtewisselaar-uit-voeringen vergelijkbaar te houden met die van de vroegere gebruikte warmtewisselaars van het plaattype, hebben gepleit voor verschillende 10 montage, koppeling en steunconstructies die tezamen het opnemen van een treksoldeerregeneratorkem in een warmtewisselaar van het beschreven type mogelijk maken.

Warmtewisselaars van het in het algemeen hierin besproken type worden beschreven in een artikel door K.O. Parker, 15 getiteld "Plate Regenerator Boosts Thermal and Cycling Efficiency", gepubliceerd in The Oil & Gas Journal van 11 april, 1977.

De uitvinding heeft betrekking op warmtewisselaars en meer in het bijzonder op een speciale versterkingsconstructie voor warmtewisselaars uit dunne platen en ribben. _____ 20 Vele verschillende benaderingen zijn bekend voor het oplossen van het probleem van het opnemen van de druk en de versterking van de constructie in warmtewisselaars uit dunne platen. Een uitwendig frame als versterking voor de warmtewisselaar zoals boven is beschreven is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 2.997.279.

25 Een inwendige afstands- en versterkingsconstructie is ook bekend, bijvoorbeeld uit de Amerikaanse octrooischriften 2.952.445 en 3.229.765.

De toepassing van zijstaven als versterkings- en afstandsorganen voor een warmtewisselaarconstructie uit dunne platen en ribben is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.006.776. Het Amerikaanse octrooi-30 schrift 3.780.800 toont afzonderlijke banden die zich uitstrekken om een warmtewisselaarkem in vlakken die loodrecht staan op de richting van de gasstroming, zodat de kern zonder inklemming kan uitzetten. Het Amerikaanse octrooischrift 3*894.581 toont een eigen versterking in een warmtewisselaar uit gevormde platen, waarbij overlappende verdeel-35 stuksecties zijn aangebracht om de aangrenzende verbindingslijnen en flensdelen van de verdeelstuksecties te versterken.Tenslotte toont het 7907845 . ♦ * \ 3 bovengenoemde Amerikaanse oetrooischrift 2.952.445 speciale voorrand-ribben in een warmtewisselaar van het plaattype, waarbij deze ribben bestaan uit speciaal versterkt materiaal en zijn geplaatst aan het in-gangseind van een leiding om beschadiging te voorkomen door meegesleur-5 de deeltjes in een met grote snelheid stromende omgevingsluchtstroom.

Géén van de bekende constructies heeft betrekking op het verschaffen van verst erkingsdelen van het type waarmede de onderhavige uitvinding zich bezighoudt voor de warmtewisselaars uit gevormde platen.

10 In het kort omvatten speciale uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding versterkingshoepels die zijn gesoldeerd in de warmtewisselaarkem om de verdeelstuksecties daarvan te versterken. Deze uitvoeringsvormen omvatten ook voorrandstrippen die balkseeties vormen die de hoepels en bijbehorende versterkingszijstaven 15 in de centrale sectie van de warmtewisselaarkern met elkaar verbinden.

De voorrandstrippen dienen ook als warmteputten om de warmteschok te beperken bij plotselinge temperatuursveranderingen die optreden tijdens overgangswerktoestanden.

De warmtewisselaarconstructie waarop de onderhavige 20 uitvinding betrekking heeft, is opgebouwd uit een aantal gevormde platen en ribben die op elkaar zijn gesoldeerd tot een complete eenheid met verdeelstukken en een warmtewisselkem in een enkel tegenstroom-apparaat. De betreffende einddelen van de warmtewisselplaat zijn ge-vormd met een omtreksflens die bij verbinding met de overeenkomstige 25 flens van een aangrenzende gevormde pijpplaat een grensafdichting vormt voor de luchtribkanalen die zijn verkregen door het aldus gevormde paar warmtewisselaarplaten. Elk einddeel van de gevormde pijpplaat bevat een opening die is omringd door een kraagdeel en aldus een ver-delstuksectie door de plaat vormt. Het kraagdeel is teruggesneden langs 30 de zijde tegenover het kerndeel zodat een verbinding wordt verkregen tussen de verdeelstuksectie en de luchtribkanalen.

De gevormde pijpplaat omvat ook een ringvormige verspringing uit het vlak van de plaat om de verdeelstukopening. Deze ring die in dwarsdoorsnede lijkt op een U-voimige trog, heeft een plat 35 basisdeel dat, na gesoldeerd te zijn aan het platte basisdeel van een aangrenzende pijpplaat met de achterzijden tegen elkaar, dient om een 7907845 I * 4 afstand te verschaffen tussen de aldus gevormde platen voor de gasrib-kanalen en om de verdeelstuksecties van de verbonden warmtewisselaar-platen af te dichten ten opzichte van de gaskanalen.

Gesoldeerde verbindingen tussen platte oppervlakken 5 zijn betrekkelijk zwak in de trekrichting. De luchtkanalen van deze warmtewisselaars met inbegrip van de verdeelstukken staan onder een druk in het gebied van 689 - 1033 KPa of meer. Er treedt dus een zeer grote kracht in de orde van vele duizenden N op die tracht de gesoldeerde verbindingen tussen de flenzen en trogdelen van de gevormde 10 plaateindsecties te scheiden. De platte platen van deze warmtewisselaars kunnen bij elkaar worden gehouden door solderen aan de betreffende daarin geplaatste lucht- en gasribben. In de eigenlijke verdeelstuksecties is er zonder meer echter geen versterkingsmiddel en zouden de gesoldeerde verdeelstuksecties daarom worden blootgesteld aan breuk 15 tengevolge van de inwendige drukkrachten.

De versterkingshoepels die volgens de onderhavige uitvinding worden verschaft, zijn van dikker materiaal dan de bijbehorende dunne platen en tengevolge van dit feit en hun ligging en vormgeving leveren ze een versterking voor de verbindingen aan de flenzen 20 en de trogdelen van de verdeelstuksecties. De hoepels Strekken zich in dwarsdoorsnede uit over het verbindingsvlak tussen de trogdelen van de gesoldeerde pijpplaten en versterken dus dit verbindingsvlak. De hoepels strekken zich uit tussen de flenzen van twee aangrenzende platen en leveren dus ook een drukbelastingondersteuning voor de 25 flensverbindingen. De hoepels omcirkelen de verdeelstukopening geheel, elk binnen een enkel gasribkanaal, en leveren dus, zoals beschreven is, de gewenste versterking geheel rondom de verdeelstuksectie-opening.

De voorrandstrippen strekken zich uit langs de randflens van de pijpplaateindsectie tussen de verdeelstukhoepels en 30 de zijstaven die een randversterking vormen in het centrale deel van de warmtewisselaar. De hoepels zijn gevormd met een overgangssectie voor aanpassing aan de afstand tussen de voorrandstrippen. De strippen zijn aan hun tegenovergestelde einden verbonden met de zijstaven en hoepels en leveren dus een maximale sterkte en ondersteuning voor de 35 onder druk staande kemkanalen.

De toepassing van afzonderlijke versterkingshoepels 7907845 ' ar Λ 5 en randstrippen maakt het mogelijk voor deze onderdelen materiaal te kiezen op basis van de optimale sterkte per dollar bij de ontwerptem-peratuur zonder beperkt te zijn door de ontwerpoverwegingen en materiaalkeuze voor de pijpplaten persé^ De vormgeving van de strippen en 5 hoepels maakt een gemakkelijke montage van de totale constructie mogelijk door deze onderdelen af te wisselen met de betreffende pijpplaten en ribben tijdens de samenstelling van de opgestapelde warmte-wisselaarconstructie voorafgaand aan het solderen.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de 10 hand van de tekening, waarin uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn afgeheeld.

Figuur 1 is een perspectivisch schematisch aanzicht van een warmtewisselaarkemsectie waarin de constructie volgens de onderhavige uitvinding is toegepast.

15 Figuur 2 is een zijaanzicht, gedeeltelijk wegge broken, van een deel van de warmtewisselaar van figuur 1 volgens de lijn 2-2.

Figuur 5 is een doorsnede volgens de lijn 3-3 van figuur 2.

20 Figuur 4 is een bovenaanzicht van één van de onder delen volgens de uitvinding die zijn opgenomen in de warmtewisselaar van figuur 1.

Figuur 5 is een doorsnede volgens de lijn 5-5 van figuur 4.

25 FJguur 6 is een gedeeltelijke doorsnede volgens de lijn 6-6 van figuur 2.

Figuur 7 is een doorsnede volgens de lijn 7-7 van figuur 2.

Figuur 8 is een gedeeltelijk zijaanzicht volgens 30 de lijn 8-8 van figuur 2.

Figuur 1 toont een gesoldeerde regeneratorkem zoals die wordt toegepast in warmtewisselaars van het hierboven besproken type. De eenheid 10 van figuur 1 is maar één sectie van een aantal (bijvoorbeeld zes)die worden samengesteld tot een totale warnrfce-35 wisselaarmodule. De kemsectie 10 omvat een aantal gevormde platen 12 af gewisseld met ribben zoals de lucht ribben 14 en de gasribben 16, die 7907845 r · r 6 dienen om de lucht en het uitlaatgas in afwisselende aangrenzende tegenstroomkanalen te richten voor maximum warmte-overdracht. Zitplaten 18 die gelijk zijn aan de binnenplaten 12 behalve dat ze zijn gevormd uit dikker plaatmateriaal, zijn aangebracht aan tegenoverge-5 stelde zijden van de kemsectie. 10. Wanneer de gevormde platen zijn samengesteld en gesoldeerd om een samenhangende eenheid te vormen, vormen deze platen verdeelstukkanalen 22a en 22b aan tegenovergestelde einden van de centrale tegenstroomwarmtewisselsectie 20 in verbinding met de luchtkanalen daarvan.

10 Zoals is aangegeven door de pijlen in figuur 1, treedt verwarmd uitlaatgas uit een bijbehorende turbine binnen in het afgelegen eind van de sectie 10 en stroomt het gas om het verdeelstuk-kanaal 22b en dan door de gasstroomkanalen in de centrale sectie 14 en uit de sectie 10 aan de nabijliggende zijde van figuur 1, waarbij 15 het gas om het verdeelstuk 22a stroomt. Tegelijk treedt samengeperste lucht uit de inlaatluchtcompressor voor de bijbehorende turbine binnen in de warmtewisselaarsectie 10 door het verdeelstuk 22a en stroomt de lucht door met de verdeelstukken 22a, 22b verbonden inwendige lucht-stroomkanalen-door-de-c.entraler-warmtewisselaarsectie 20 en daarna 20 stroomt de lucht uit het verdeelstuk 22b en wordt de lucht toegevoerd aan de brander en bijbehorende turbine (niet afgebeeld). Tijdens de werking geeft het uitlaatgas een aanzienlijke hoeveelheid warmte af aan de samengeperste lucht die wordt toegevoerd aan de bijbehorende turbine, waardoor het werkrendement van het turbinesysteem met rege-25 neratie aanzienlijk wordt verbeterd.

Figuur 2 is een aanzicht volgens de lijn 2-2 van figuur 1 ai toont een deel van het verdeelstuk 22b en de aangrenzende kemconstructie. Hoewel deze figuur een deel van het luchtuitlaatver-deelstuk 22b toont, is de kemsectie 10 van figuur 1 symmetrisch be-30 halve het kleine verschil in afmeting tussen de verdeelstukken 22a en 22b, zodat figuur 2 evengoed een deel van de kemsectie 10 aan het luchtbolaatverdeelstuk 22a kan voorstellen.

In figuur 2 is de zijplaat 18 gedeeltelijk weggebroken om een versterkingshoepel JO te laten zien die op zijn^gecfeel-35 telijk is weggebroken om een platte strip 32 te laten zien die zich uitstrekt van de zone van de hoepel 30 langs het randdeel van de kern- 7907845 * 7 sectie 10 tot in de nabijheid van de centrale tegenstroomwarmtewisse-laarseetie. De strip 32 strekt zich uit langs de zone van de gasinlaat-dan wel uitlaatkanalen.

Figuur 3 toont een doorsnede van een deel van de 5 warmtewisselaarverdeelstuksectie volgens de lijn 3-3 van figuur 2.

Deze figuur toont de zijplaat 18, een buitenhoepel 30 en een paar binnenhoepels 34 die voor versterking ten opzichte van de binnenplaten 12 zijn gemonteerd. De binnenplaten 12 zijn gevormd met omtreksflens-delen die de verdeelstukopening 22b gedeeltelijk omringen. Elke 10 binnenplaat 12 is gevormd met een versprongen ringdeel dat is afgebeeld als een trog of U-vormige sectie 38* waarvan de bodems 39 op afgedichte wijze aan elkaar zijn gesoldeerd. De hoepels 30 en 34 strekken zich uit over het verbindingsvlak tussen de bodemdelen 39 en zijn gesoldeerd aan de aangrenzende oppervlakken van de pijpplaten 12 en 18 en dienen 15 dus om de verdeelstukeonstructie te versterken tegen breuk van de bodem-deelverbindingen.

Eên van deze hoepels is bij 40 afgebeeld in figuur 4. Deze hoepel 40 kan worden beschouwd een binnenhoepel 34 of een buitenhoepel 30 voor te stellen. Deze is cirkelvormig in bovenaanzicht,-20 in het algemeen U-vormig in dwarsdoorsnede en strekt zich geheel rondom de opening van het verdeelstuk 22 uit zoals in figuur 3 is afgebeeld.

Het binnenste deel dat grenst aan het centrale warmtewisselaardeel van de kern 10 (figuur 1) heeft een gereduceerde dikte (dat wil zeggen in de richting loodrecht op de U-vormige dwarsdoorsnede) ten opzichte 25 van het buitenste deel over iets meer dan de halve hoepelomtrek en is voorzien van twee symmetrisch geplaatste overgangssecties waar de verandering in dikte optreedt. Eén van deze secties voor een buitenhoepel 30 is afgebeeld in figuur 5 in doorsnede volgens de lijn 5-5 van figuur 4. Figuur 6 toont een overeenkomstig aanzicht van een overgangsdeel 30 van een binnenhoepel 34.

Zoals voor het overgangsdeel van de buitenhoepel 30 van figuur 5 is afgebeeld, is de bovenzijde 44 plat, terwijl de dikte-overgang is verkregen in de onderzijde 46. In de binnenhoepel 34 (figuur 6) zijn de bovenzijde en de onderzijde 48 voorzien van 35 schuine symmetrische overgangsdelen waar de dikte van de hoepel verandert in de punten 50 (figuur 4).

7907845 J * 8

Zoals in figuur 6 is aangegeven, dienen deze over-gangsdelen met de gereduceerde dikte van de hoepel 30 of 34 voor het opnemen van een eind van de strip 32 die taps is uitgevoerd aan het huiteneind 52 ter aanpassing aan het overgangsdeel. Daar de hoepel 50 5 om de verdeelstukopening 22b voorbij de contactzone met de aangrenzende strippen 32 verder loopt, dient de afstand tussen de aangrenzende hoepeldelen met gereduceerde dikte voor het opnemen van de luchtribben 14 (figuur 1) die zich uitstrekken tussen de hoepels 30, 3^ i*1 luchtkanalen die in verbinding staan met de verdeel stukken 22a, 22b.

10 De strippen 32 zorgen voor de gewenste tussenaf stand tussen aangrenzende gasribben en de versterking van de gesoldeerde flenzen van de pijpplaten in de zone tussen de hoepels 30, 34 en de zij staven die de randen vormen van de warmtewisselaarsectie 12 in de centrale tegenstroomsectie. Dit is af geheeld in figuur 7 en 8 die het 15 verband tonen van de strippen 32 met de gasribben 54, de pijpplaten 12 met de luchtribben 14 en de zij staven 56, 58. Daar de twee strippen 32 aan de tegenovergestelde zijden van de flenzen van de pijpplaten 12 liggen in een zone waar deze flenzen tegen elkaar liggen, terwijl de -----luchtribben. 14 is opgenomen tussen de pijpplaten in een zone, waar de 20 pijpplaten uit elkaar liggen, blijkt, dat de strippen 32 tezamen in dikte gelijk zijn aan het luchtribelement 14 en, daar de strippen aan elkaar gelijk zijn, elke strip 32 gelijk is aan de halve dikte van de luchtrib 14.

Het verwijzingscijfer 55 geeft het soldeermateriaal 25 aan dat de aangrenzende elementen met elkaar verbindt. Elke zij staaf 56 of 58 is uitgesneden aan zijn einddeel om een ruimte te verschaffen voor het opnemen van de einden 60 van de strip 32. De buitenste zij-staaf 56 is alleen aan één zijde weggesneden, daar zijn buitenvlak 62 continu grenst aan de buitenplaat 18. De binnenste zijstaven 58 zijn 30 aan beide zijden weggesneden voor het opnemen van de overeenkomstige einden 60 van de strippen 32 aan de beide zijden van deze zijstaven.

De strippen 32 zijn dus verbonden met de aangrenzende versterkings-constructie van de warmtewisselaarkem 10 aan de tegenovergestelde einden van de strippen 32* De einden 60 worden aangegrepen door de 35 overlappende uitgesneden einden van de zijstaven 56, 58 zoals is afge-beeld in figuur 8. De tegenovergestelde einden 52 (zie figuur 6) worden 7907845 t Λ 9 overlapt door een met gereduceerde dikte uitgevoerd deel van de aangrenzende hoepels bij 3^· ïn alle gevallen worden deze overlappende delen van de einden van de strippen jfë met de zijstaven 56* 58 en de hoepels 30, 34 gesoldeerd tot een stevige versterkingsconstructie 5 om de gewenste versterking van de luchtkanalen tussen de pijpplaten 12 en de zone van de strippen 32 te verkrijgen. De overeenkomstige versterking van de betreffende verdeelstuksecties 22, zoals hierboven is beschreven, wordt bereikt door de versterkingsconstructies van de hoepels 30, 34, die ook zijn gesoldeerd aan de pijpplaten 12 en de zij-10 platen 18. De strippen 12 dienen ook voor het versterken van de verdeelstuksecties tegen vervorming door warmte-uitzetting, daar de buitenste delen van de verdeelstukken boogvormig zijn en een grotere neiging tot thermische vervorming hebben dan de binnenste delen, waar de ribben steun leveren.

15 Sen warmtewisselaarkernseetie 10 wordt samengesteld door de verschillende binnenplaten 12, luchtribben 14 en gasribben 16 afwisselend met de binnenste hoepels 34, strippen 32 en binnenste zij-staven 58 tussen de buitenste platen 18, buitenste hoepels 30 en buitenste zijstaven 58 op te stapelen, waarna het gehele samenstel 20 wordt gesoldeerd tot een starre samenhangende eenheid. Elke buitenplaat 18 is gestampt uit vlak plaatmateriaal met een binnenwaarts versprongen ringdeel rondom elke verdeelstukopening. De binnenplaten 12 zijn uit vlak plaatmateriaal gevormd met rondom de verdeelstuk-openingen U-vormige ringdelen die versprongen zijn ten opzichte van 25 het vlak van de plaat in een eerste richting. De ringdelen van de binnenplaten en buitenplaten zijn ongeveer over de halve dikte van de gasribben versprongen. De binnenplaten 12 zijn ook voorzien van flenzen langs hun tegenovergestelde uiteinden en om de buitenste delen van de verdeelstukopeningen aan de buitenzijde van de ringdelen. De 30 flenzen zijn in de omgekeerde richting versprongen ten opzichte van de ringdelen, dus in een richting vanaf het vlak van de plaat tegengesteld aan die van de U-vormige ringdelen, en wel over ongeveer de halve dikte 1 van de luchtribben. Elk volgend segment van de warmtewisselaarkem bestaat uit een paar pijpplaten met hun rugzijden tegen elkaar aan lig-35 gend, dus met de flenzen aan elkaar grenzend en de U-vormige ringdelen tegenovergesteld, tezamen met bijbehorende luehtribben, gasribben, 7907845 1° / ' hoepels, strippen en zijstaven.

Bij het samenstellen van de warmtewisselaaronder-delen wordt eerst een buitenplaat 1.8 neergelegd met zijn versprongen delen naar boven gekeerd. Een buitenhoepel wordt dan geplaatst om elke 5 verdeelstukopening in de buitenplaat en een laag gasribben en buitenste zijstaven wordt daarop geplaatst op de in figuur 3, 7 en 8 afge-beelde wijze, maar omgekeerd. Strippen 32 worden op hun plaats gebracht tegen de buitenhoepels 30 en zijstaven 56 en langs de aangrenzende delen van de gasribben 5^* Vervolgens wordt een binnenplaat 12 neer-10 gelegd met het ringdeel omlaag tegen het versprongen deel van de buitenplaat en met de flens omhoog. Een laag luchtribben 14 wordt dan op zijn plaats gebracht, waarna nog een binnenplaat 12 bovenop het samenstel wordt neergelegd, maar omgekeerd ten opzichte van de stand van de eerder geplaatst binnenplaat 12, zodat zijn flens aanligt tegen de 15 flens van de aangrenzende plaat. Vervolgens wordt een laag gasribben, binnenhoepels, randstrippen en binnenste zijstaven op hun plaats gebracht, gevolgd door de volgende binnenplaat van het volgende segment enzovoorts, waarbij deze volgorde wordt herhaald, totdat het samenstel is voltooid en de buitenste hoepels, zijstaven en plaat op de 20 bovenzijde wordt aangebracht om het opgestapelde samenstel te voltooien. Het samenstel wordt dan geplaatst in een soldeeroven om het gehele samenstel tot een volledige eenheid te solderen, nadat eerst soldeer is aangebracht op alle aangrenzende oppervlakken die moeten worden gesoldeerd. Tijdens het samenstellen worden puntlassen aange-25 bracht om de verschillende onderdelen op hun plaats vast te houden.

Het aanbrengen van de hoepels voor het opnemen van de verdeelstukdruk en de voorrandstrippen als afzonderlijke elementen die worden vastgesoldeerd aan de zijstaven van de centrale sectie binnen de warmtewisselaarkem maakt het op gunstige wijze mogelijk, deze onder-30 delen afzonderlijk met de optimale sterkte en andere wenselijke eigenschappen te ontwerpen. De voor deze onderdelen toegepaste materialen en de grotere dikte ten opzichte van de dunne pijpplaten in deze constructie leveren extra sterkte waar deze nodig is in de warmtewisselaar. De randstrippen vormen balksecties die het deel tussen de ver-35 deelstukhoepels en de zijstaven van de centrale kemsectie overbruggen en tenminste aan de gasinlaatzijde van de warmtewisselaar op gunstige 7907845 η wijze werken als warmteputten die de warrateschok verminderen die anders zou kunnen optreden in devooiranden van de pijpplaten bij het aansteken en stilzetten van de bijbehorende turbine.

7907845

Claims (22)

1. Versterking van dunwandige warmtewisselaars die zijn gefabriceerd uit een stapel pijpplaten die f1uïdumkanalen vormen, waarbij verdeelstuksecties in êên geheel zijn gevormd met de warmte- 5 wisselsecties daarvan, met het kenmerk, dat een aantal hoepels zijn geplaatst tussen paren aangrenzende platen die op afgedichte wijze met elkaar zijn verbonden, waarbij elke hoepel zich uitstrekt van een plaat naar de aangrenzende plaat en een gemeenschappelijke verbinding van deze platen overlapt, waarbij de hoepel ts ver-10 bonden met de aangrenzende oppervlakken van deze platen om de constructie te versterken.

2. Versterking volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verdeelstuksecties althans nagenoeg cirkelvormige openingen in de platen omvatten, waarbij de hoepels om deze ope- 15 ning zijn gemonteerd.

5. Versterking volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoepels aan de platen zijn gesoldeerd.

4. Versterking volgens êên der conclusies 1 - 3.» met het kenmerk, dat de platen zijn gevormd met buitenste 20 flensdelen en versprongen U-vormige ringdelen om tenminste een deel van de verdeelstuksecties van de warmtewisselaar, waarbij elk U-vormig ringdeel een bodem voor verbinding met de bodem van het ringdeel van de aangrenzende plaat heeft zodat een verbindingsvlak voor twee aan- ✓ grenzende platen wordt gevormd, waarbij de bijbehorende hoepel zich 25 over het verbindingvlak uitstrekt en aan beide zijden van het verbindingsvlak aan de aangrenzende platen is gesoldeerd.

5. Versterking volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hoepel een in het algemeen U-vormige dwarsdoorsnede heeft en aan de aangrenzende platen aan de flens- en ringdelen 30 daarvan is gesoldeerd.

6. Versterking volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoepels zijn gevormd uit dikker materiaal dan tenminste sommige platen teneinde een grotere weerstand te verkrijgen tegen vervorming van de platen onder invloed van de inwendige fluïdum- 35 druk.

7. Versterking volgens conclusie 1, met het 7907845 kenmerk, dat elke hoepel is gevormd met een deel met gereduceerde dikte, waardoor een ruimte tussen aangrenzende hoepels is verkregen, die een toegang verschaft tussen het verdeelstuk en bepaalde fluldumkanalen van de warmtewisselaar.

8. Versterking volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de hoepels zijn voorzien van overgangssecties die symmetrisch langs de hoepels zijn aangebracht om de twee secties van de hoepel met verschillende dikte te verbinden. 9* Versterking volgens conclusie 8, met het 10 kenmerk, dat de hoepels in de nabijheid van de overgangssecties op afstand liggen voor het opnemen van aangrenzende balksteundelen in een gemeenschappelijke eonstructieversterkingscombinatie.

10. Versterking volgaas conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoepels een eerste buitenhoepel omvatten 15 die grenst aan een zijplaat van de warmtewisselaarkem en een dikte-overgangsdeel heeft met een platte wand langs één zijde van de hoepel en een schuine wand langs de andere zijde van de hoepel, waarbij de platte wandzijde van de hoepel grenst aan een overeenkomstig oppervlak van de zijplaat.

11. Versterking volgens conclusie 1 of 10, met het kenmerk, dat de hoepels verder een binnenhoepel omvatten met een symmetrisch dikte-overgangsdeel met schuine wanden aan tegenovergestelde zijden van de hoepel, welke binnenhoepel is gemonteerd tussen een paar binnenste pijpplaten.

12. Versterking volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een aantal platte strippen zich vanaf de hoepels uitstrekken langs aangrenzende randen van de warmtewisselaar-pijpplaten, waarbij elke strip aan een eind is verbonden met een aangrenzend hoepeldeel.

13. Versterking volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar is voorzien van een aantal versterkingszijstaven die zich uitstrekken langs tegenovergestelde zijden van de warmtewisselaar, waarbij de strippen zich tussen de zijstaven en de hoepels uitstrekken en daaraan bevestigd zijn.

14. Versterking volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de einden van de zijstaven zijn afgesneden 7907845 W* '* 4 voor het opnemen en ondersteunen van de overlappende aangrenzende einden van de strippen.

15. Versterking volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de hoepels zijn voorzien van overgangs- 5 secties met schuine zijden tussen hoepeldelen met verschillende dikte, waarbij de einden van de strippen bij de hoepels zijn afgeschuind, zodat ze passen bij het schuine oppervlak van de overgangssecties van de hoepel.

16. Versterking volgens conclusie 12, met 10 het kenmerk, dat de pijpplaten afwisselend zijn aangebracht met gasribben en luchtribben in de betreffende fluïdumkanalen, waarbij de dikte van de strippen is gekozen om de ruimte tussen een flensdeel van een pijpplaat en een aangrenzende gasrib van de warmtewisselaarkem op te vullen. 15 17· Versterking volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de dikte van elke strip ongeveer gelijk is aan de halve dikte van het luchtkanaal tussen twee pijpplaten.

18. Versterking volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar een aantal versterkings- 20 zijstaven en randstrippen heeft, waarbij de omtreksflensdelen die zich om de verdeelstukopeningen in de pijpplaten uitstrekken, zich ook uitstrekken langs de randen van de pijpplaten naar de verbinding met de zijstaven, waarbij de strippen zijn gemonteerd langs de verbindings-vlakken van de flensdelen aan tegenovergestelde zijden daarvan om de 25 flensverbindingen tegen scheiding te versterken.

19. Werkwijze voor het versterken van verdeelstuk-secties aan tegenovergestelde einden van een warmtewisselaar die is gefabriceerd uit een stapel gevormde platen en ribben, met het kenmerk, dat een aantal .hoepels wordt gevormd die passen op de 30 buitenvlakken van de versprongen ringdeel rondom de verdeelstukopeningen in de betreffende platen, en dat tijdens het opstapelen van de platen deze hoepels tussen aangrenzende paren platen op de ringdeel-zijde van de platen rondom de ringdelen in oppervlaktecontact daarmede worden aangebracht.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat elke plaat is voorzien van een flensdeel, dat zich 7907845 * gedeeltelijk langs het ringdeel ervan uitstrekt en in de omgekeerde richting ten opzichte daarvan is versprongen, waarbij de hoepels zijn voorzien van zijwanden die in aanraking komen met de oppervlakken van de platen aan de buitenzijde van de ringdelen.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de hoepels zijn voorzien van een deel met gereduceerde dikte, waarbij overgangssecties hoepeldelen met verschillende dikte verbinden, waarbij het eind van een platte randstrip wordt aangebracht tegen het met gereduceerde dikte uitgevoerde hoepeldeel in de 10 nabijheid van een overgangssectie.

22. Werkwijze voor het samenstellen van een warmte-wisselaarkem uit een aantal gevormde platen en ribben, waarbij elke plaat is voorzien van in êên geheel daarmee gevormde verdeelstuksecties aan tegenovergestelde einden daarvan, met het kenmerk, 15 dat een eerste pijpplaat wordt neergelegd, die is gevormd met uit het vlak van de plaat versprongen ringdelen die verdeelstukopeningen in de plaat omringen, en met randflenzen die zich langs tegenovergestelde einden van de plaat uitstrekken, en dat een aantal luchtribben op de plaat worden geplaatst om luchtkanalen tussen de tegenovergestelde 20 verdeelstuksecties te vormen, en dat een tweede pijpplaat omgekeerd ten opzichte van de eerste pijpplaat over de eerste pijpplaat en de luchtribben wordt geplaatst, en dat een aantal versterkingshoepels en gasribben wordt geplaatst over de tweede pijpplaat, waarbij de gasribben gasstroomkanalen vormen van het ene eind van de warmtewisselaar-25 kern naar het andere om de verdeelstuksecties, en waarbij de hoepels rondom de betreffende verdeelstukopeningen en rondom de ringdelen en in oppervlaktecontact met aangrenzende ringdeel- en flensoppervlakken worden geplaatst, waarna deze stappen worden herhaald zodat een stapel warmtewisselaarkemelementen worden verkregen, waarna dit geheel tot JO een samenhangende eenheid aan elkaar wordt gesoldeerd.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat platte randstrippen langs delen van de plaatflenzen en gedeeltelijk tussen de hoepels en de flensdelen daaraan grenzend worden aangebracht om de constructie te versterken.

24. Werkwijze volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat de strippen worden geplaatst in aanraking met de 7907845 constructiezijdelen van de kern op afstand van de hoepels om als balk-sectie een versterking tussen de hoepels en de zijdelen te vormen. 7907845