NL8006188A

NL8006188A - METHOD FOR MANUFACTURING A SUPPORT PLATE FOR A HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: NL8006188A
Application number: NL8006188A
Authority: NL
Original assignee: Babcock & Wilcox Co
Priority date: 1971-08-27
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-03-31
Also published as: BE788031A; JPS5143620B2; LU65957A1; ES406111A1; FR2150826A1; NL7210084A; GB1396799A; CA962045A; CH571698A5; JPS4832235A; AU4549072A; AU441615B2; NL166531B; DE2240349A1; CH566535A5; DE2240349B2; FR2150826B1; IT962550B

Description

-1- 21620/CV/ts-1- 21620 / CV / ts

Aanvrager: The Babcock & Wilcox Company te Mew York, New York, Verenigde Staten van Amerika.Applicant: The Babcock & Wilcox Company of Mew York, New York, United States of America.

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een steunplaat voor een warmtewisselaar " afsplitsing van de Nederlandse octrooiaanvrage 5 721008¾ gebaseerd op de afsplitsingsbeschikking d.d. 9 oktober 1980. "Short designation: Method for manufacturing a support plate for a heat exchanger "division of the Dutch patent application 5 721008¾ based on the division decision dated 9 October 1980."

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een steunplaat voor een warmtewisselaar, welke steunplaat is voorzien van een aantal openingen door ieder waarvan een pijp kan worden gestoken.The invention relates to a method for manufacturing a support plate for a heat exchanger, which support plate is provided with a number of openings through which a pipe can be inserted.

10 Een dergelijke steunplaat kan bijvoorbeeld een diameter hebben van + 360 cm en zijn voorzien van 15000 openingen terwijl er in een warmtewisselaar wel vijftien steunplaten kunnen zijn aangebracht. Het zal duidelijk zijn.', dat het daarbij van belang is om de openingen op een zo economisch en doelmatig mogelijke wijze te vervaardigen.Such a support plate can for instance have a diameter of + 360 cm and be provided with 15000 openings, while up to fifteen support plates can be arranged in a heat exchanger. It will be clear that it is important to manufacture the openings in the most economical and efficient manner possible.

15 Volgens de uitvinding kan dit worden bereikt doordat ter plaatse van iedere opening een gat in de plaat wordt geboord en ten minste drie bochten in de omtrek van dit gat worden gevormd, waarbij de diepte van de bochten wordt bepaald in afhankelijkheid van het beoogde stromingsoppervlak in de opening, terwijl het diepste gedeelte van ieder van de bochten een 20 cirkel vormt met een diameter welke aanzienlijk groter is dan de uitwendige diameter van een door een opening te steken pijp.According to the invention this can be achieved in that a hole is drilled in the plate at each opening and at least three bends are formed in the circumference of this hole, the depth of the bends being determined depending on the intended flow area in the opening, while the deepest part of each of the bends forms a circle with a diameter considerably larger than the outside diameter of a pipe to be passed through an opening.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand van enige in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van de door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde constructie. In de 25 tekening toont: fig. 1 een bovenaanzicht op een deel van een steunplaat voorzien van openingen en zich'door de openingen uitstrekkende pijpen; fig. 2 een bovenaanzicht op een deel van een steunplaat voorzien van verschillend uitgevoerde openingen; 30 fig. 3 een bovenaanzicht op een deel van een verder uitvoeringsvoor beeld van een steunplaat.The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments shown in the drawing of the construction manufactured by applying the method according to the invention. In the drawing: Fig. 1 shows a top view of a part of a support plate provided with openings and pipes extending through the openings; Fig. 2 shows a top view of a part of a support plate provided with differently designed openings; Fig. 3 is a top view of part of a further exemplary embodiment of a support plate.

In fig. 1.is een aanzicht weergegeven op een deel van een steunplaat 44, welke in een warmtewisselaar kan worden aangebracht tussen de pijpplaten, waaraan de zich in de warmtewisselaar uitstrekkende pijpen zijn bevestigd.Fig. 1. shows a view of a part of a support plate 44, which can be mounted in a heat exchanger between the tube plates, to which the pipes extending in the heat exchanger are attached.

35 Zoals in fig. 1 is weergegeven, is de steunplaat 44 voorzien van een aantal openingen 46-49. Door ieder van deze openingen strekt zich een pijp 50, 51, 52 resp. 53 uit.As shown in Fig. 1, the support plate 44 is provided with a number of openings 46-49. A pipe 50, 51, 52 and 52 respectively extends through each of these openings. 53 out.

Ieder van de openingen 46-49 is voorzien van ten minste drie naarEach of the openings 46-49 is provided with at least three to

Rn 06 18 SRn 06 18 S

-2- 21620/CV/ts binnen uitstekende organen 54, 55 en 56. De binneneinden van de organen 54-56 worden begrensd door bogen, welke afzonderlijke bogen gezamenlijk op een cirkel liggen. De door deze drie bogen bepaalde cirkel heeft een diameter, die een weinig groteris dan de uitwendige diameter van een zich door 5 een desbetreffende opening uitstrekkende pijp.-2-21620 / CV / ts within protruding members 54, 55 and 56. The inner ends of members 54-56 are delimited by arcs, which individual arcs lie together on a circle. The circle defined by these three arcs has a diameter which is slightly larger than the external diameter of a pipe extending through a respective opening.

Indien de hartlijn van de pijp 50-53 recht is en samenvalt met de hartlijn van de cirkel waarop de gebogen einden van de organen 54-56 zijn gelegen, is er een kleine speling aanwezig tussen de tegenover elkaar liggende oppervlakken van de pijp en de organen 54-56, en het is gebleken, 10 dat een geschikte afmeting van deze spleet is gelegen in de orde van grootte van 1/4 mm.If the centerline of the pipe 50-53 is straight and coincides with the centerline of the circle on which the curved ends of the members 54-56 are located, there is a small clearance between the opposing surfaces of the pipe and the members 54-56, and it has been found that a suitable size of this slit is on the order of 1/4 mm.

In de praktijk zal echter ten gevolge van fabricage toleranties in de ligging van de openingen en afwijkingen van de hartlijnen van de afzonderlijke pijpen ten opzichte van de rechte lijn in praktisch ieder geval veroor-15 zaken, dat de pijpen rusten tegen een of meer van de binneneinden van de uitstekende organen, zoals in fig. 1 is weergegeven voor de pijp 50 in de opening 46, waar de pijp 50 rust tegen de gekromde einden van de naar binnen uitstekende organen 55 en 56. Hierbij is er slechts een tussenruimte tussen het buitenoppervlak van de pijp 50 en het naar binnen uitstekende 20 orgaan 54. De spleet wordt voldoende breed gehouden voor het voorkomen van het optreden van spleetcorrosie.In practice, however, due to manufacturing tolerances in the location of the openings and deviations of the axes of the individual pipes from the straight line, in practically any case, the pipes will rest against one or more of the inner ends of the projecting members, as shown in Figure 1 for the pipe 50 in the opening 46, where the pipe 50 rests against the curved ends of the inwardly projecting members 55 and 56. Here there is only a gap between the outer surface of the pipe 50 and the inwardly projecting member 54. The gap is kept sufficiently wide to prevent crevice corrosion from occurring.

In fig. 2 zijn enige uitvoeringsvoorbeelden weergegeven van openingen 63, 64 en 65, die zijn aangebracht in een deel van een steunplaat 66. Deze openingen worden ieder gekenmerkt door verschillende stromingsoppervlakken 25 waarmede een verdeling van het secondaire koelmiddel naar keuze in evenwicht te brengen of in te stellen is over het vlak van de plaat, bijvoorbeeld om tegemoet te komen aan de eisen veroorzaakt door een bepaald fluïdum en/of aan de thermodynamische eisen, die worden gesteld aan een bepaalde warmtewisselaar. Bij toepassing van een in fig. 2 niet nader weergegeven pijp 30 met een uitwendige diameter van 15,8 mm wordt bijvoorbeeld een maximaal stfOmingsoppervlak verkregen in combinatie met de opening 63· De binnenste gekromde uiteinden van de uitstekende organen 67, 70 en 71 liggen op een cirkel, welke een diameter heeft van 16,4 mm. De boog van de cirkel, welke wordt overspannen door ieder van de einden van de organen 67, 70 en 71, 35 bedraagt 22°. Dit gekromde smalle oppervlak aan het uiteinde van een dergelijk orgaan ligt praktisch spleetvrij aan tegen de pijp, indien het in contact komt met het buitenoppervlak van de pijp. Deze vormgeving geeft verder een optimaal evenwicht tussen de drukval van het om de pijpen stromende koelmiddel tijdens de stroming door de steunplaat en de constructieve 80 06 18 8 -τ* , * -3- 21620/CV/ts samehang van de afzonderlijke platen. Op overeenkomstige wijze hebben de openingen 64 en 65, die een kleiner doorsnedeoppervlak hebben, daft de opening 63, naar binnen uitstekende organen, die eveneens zodanig zijn uitgevoerd, dat de juiste verhouding voor het tegengaan van corrosie wordt ge-5 handhaafd.In Fig. 2, some embodiments are shown of openings 63, 64 and 65, which are arranged in a part of a support plate 66. These openings are each characterized by different flow surfaces 25 with which a distribution of the secondary coolant can be optionally balanced or can be adjusted over the plane of the plate, for example to meet the requirements caused by a particular fluid and / or the thermodynamic requirements imposed on a particular heat exchanger. For example, when using a pipe 30 not shown in detail in Fig. 2 with an external diameter of 15.8 mm, a maximum molding surface is obtained in combination with the opening 63 · The inner curved ends of the projecting members 67, 70 and 71 lie on a circle, which has a diameter of 16.4 mm. The arc of the circle spanned by each of the ends of members 67, 70 and 71, 35 is 22 °. This curved narrow surface at the end of such a member rests practically gap-free against the pipe when it contacts the outer surface of the pipe. This design further provides an optimal balance between the pressure drop of the coolant flowing around the pipes during the flow through the support plate and the structural 80 06 18 8 -τ *, * -3- 21620 / CV / ts samehang of the individual plates. Similarly, the openings 64 and 65, which have a smaller cross-sectional area, have the opening 63 having inwardly projecting members, which are also configured to maintain the correct corrosion inhibiting ratio.

De variatie in beschikbare stromingsoppervlak door de steunplaat 66 wordt verkregen door het kiezen van de dieptes van de tussen de uitstekende organen gelegen stromingsdoortochten 72, 73 en 74. De stromingsdoor-tochten worden bijvoorbeeld begrensd door bogen van een cirkel welke de 10 maximale diepte van de stromingsdoortochten bepaalt. In het in de fig. 1 en 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld worden de stromingsdoortochten gedeeltelijk begrensd door bogen van een cirkel, waarvan het middelpunt samenvalt met het middelpunt van de cirkel waarop de de binneneinden van de organen 67, 70 en 71 vormende bogen zijn gelegen. In het weergegeven uitvoeringsvoor-15 beeld, heeft deze cirkel waarop begrenzingsvlakken van de stromingsdoortochten zijn gelegen voor de opening 63 bijvoorbeeld een diameter van 21,3 mm, waarbij iedere boog van een stromingsdoortocht een hoek van 58° overspant. Hellend verlopende rechte overgangsdelen 75 en 76 verbinden de einden van de gekromde delen van de naar binnen uitstekende organen 67, 70 en 71 met 20 de einden van de de diepste delen van de stromingsdoortochten begrenzende bogen, waarbij deze aansluitdelen 75 en 76 hoeken van ongeveer 20° overspannen.The variation in available flow area through the support plate 66 is obtained by selecting the depths of the flow passages 72, 73 and 74 located between the projecting members. The flow passages are limited, for example, by arcs of a circle which are the maximum depth of the flow currents. In the exemplary embodiment shown in Figs. 1 and 2, the flow passages are partially bounded by arcs of a circle, the center of which coincides with the center of the circle on which the arcs forming the inner ends of the members 67, 70 and 71 are located. In the illustrated exemplary embodiment, this circle on which boundary surfaces of the flow passages are situated in front of the opening 63 has, for example, a diameter of 21.3 mm, each arc of a flow passage spanning an angle of 58 °. Sloping straight transition parts 75 and 76 connect the ends of the curved parts of the inwardly projecting members 67, 70 and 71 to the ends of the arches defining the deepest parts of the flow passages, these connecting parts 75 and 76 having angles of approximately 20 ° span.

De opening 64 heeft een stromingsoppervlak, dat bijvoorbeeld slechts 2/3 is van dat van de opening 63 indien een pijp van de warmtewisselaar 25 zich uitstrekt tussen de naar binnen uitstrekkende organen van de opening 64. Dit verkleinde stromingsoppervlak wordt verkregen door verkleining van de straal van de cirkel waarop de de maximale diepte van de stromingsdoortochten bepalende bogen zijn gelegen.The opening 64 has a flow area, which is, for example, only 2/3 that of the opening 63 if a pipe from the heat exchanger 25 extends between the inwardly extending members of the opening 64. This reduced flow area is obtained by reducing the radius of the circle on which the arcs determining the maximum depth of the flow passages are located.

Op soortgelijke wijze zal het stromingsoppervlak van de opening 65 30 slechts 3/3 bedragen van het stromingsoppervlak vand e opening 63 indien in de desbetreffende opening een pijp is aangebracht. Indien zich bijvoorbeeld door de opening 65 een pijp uitstrekt met een uitwendige diameter van 15,8 mm kunnen de buitenste begrenzingsbogen van de stromingsdoortochten zijn gelegen op een cirkel met een diameter van 18,2 mm.Similarly, the flow area of the opening 65 will be only 3/3 of the flow area of the opening 63 if a pipe is provided in the respective opening. For example, if a pipe with an external diameter of 15.8 mm extends through the opening 65, the outer boundary arcs of the flow passages may be located on a circle with a diameter of 18.2 mm.

35 De in de figuuur 2 weergegeven openingen worden bijvoorbeeld ver vaardigd door eerst een aantal gaten in de plaat 66 te boren gelijk aan het aantal buizen dat moet worden ondersteund. Deze gaten kunnen de basisstraal hebben, welke werd bepaald door de straal van de cirkel, waarop de binnenste Sö 06 18 8 21620/CV/ts gekromde uiteinden van de organen 67, 70 en 71 liggen, ofschoon deze afmeting ook kan worden verkregen door een na het boren uitgevoerde afwerkbewerking. De stromingsdoortochten 72, 73 en 74 worden dan gevormd door een ruim of profieleerbewerking, waarbij het ongewenste materiaal wordt 5 verwijderd tot op een bepaalde snijdiepte.The openings shown in Figure 2 are produced, for example, by first drilling a number of holes in the plate 66 equal to the number of tubes to be supported. These holes may have the base radius, which was determined by the radius of the circle on which the inner Sö 06 18 8 21620 / CV / ts curved ends of members 67, 70 and 71 lie, although this size can also be obtained by finishing operation performed after drilling. The flow passages 72, 73 and 74 are then formed by a reaming or profiling operation, removing the unwanted material to a certain cutting depth.

Bij het in fig. 3 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is in een steun-plaat 87 een opening 86 aangebracht, welke is verkregen door eerst een gat in de plaat te boren met een diameter, die een weinig groter is dan de uitwendige diameter van de pijp, welke door de desbetreffende opening zal 10 worden gevoerd. Zo zal voor een pijp met een uitwendige diameter van 15,8 mm een gat geboord worden met een diameter gelegen tussen 16,2 en 16,4 mm. Eventueel kan een gat met kleinere diameter worden geboord en het gat vervolgens door opruimen op de gewenste diameter worden gebracht. Vervolgens worden bijvoorbeeld met een meerspillige boor verdere gaten in de plaat 15gemaakt, welke gaten het eerst geboorde gat gedeeltelijk overlappen, zoals duidelijk zal zijn uit fig. 3· De diameter van deze gaten kan bijvoorbeeld zijn gelegen tussen 12,6 en 12,7 mm, terwijl de het verst van het middelpunt van het eerst geboorde gat gelegen delen van deze verdere gaten raken aan een concentrisch om het eErst geboorde gat gelegen cirkel, welke een diameter 20heeft, die is gelegen tussen 22,6 en 22,8 mm.In the exemplary embodiment shown in Fig. 3, an opening 86 is provided in a support plate 87, which is obtained by first drilling a hole in the plate with a diameter which is slightly larger than the external diameter of the pipe, which 10 will pass through the relevant opening. For example, for a pipe with an external diameter of 15.8 mm, a hole will be drilled with a diameter between 16.2 and 16.4 mm. Optionally, a hole with a smaller diameter can be drilled and the hole then brought to the desired diameter by cleaning. Then, for example, with a multi-spindle drill, further holes are made in the plate 15, which holes partly overlap the hole drilled first, as will be clear from Fig. 3. The diameter of these holes can for instance lie between 12.6 and 12.7 mm. while the parts of these further holes furthest from the center of the first drilled hole touch a circle concentrically about the First drilled hole, which has a diameter 20 between 22.6 and 22.8 mm.

Nat het boren van de gaten kunnen althans de eventueel met de pijp in aanraking komende wanddelen met een ruimgereedschap worden afgewerkt.When drilling the holes wet, at least any wall parts that may come into contact with the pipe can be finished with a reaming tool.

CONCLUSIES.CONCLUSIONS.

8 0 0 6 1 8 88 0 0 6 1 8 8

Claims

21620 / CV / ts -5-

1. Method for manufacturing a support plate for a heat exchanger, which support plate is provided with a number of openings, through which a pipe can be inserted, characterized in that a hole is drilled in the plate at the location of each intended opening and at least three bends are formed in the circumference of this hole, the depth of the bends being determined depending on the intended flow area in the opening, while the deepest part of each of the 10 bends forms a circle with a diameter which is considerably larger than the external diameter of a pipe to be passed through the opening.

Method according to claim 1, characterized in that the hole from which the bends are formed is chamfered. 15

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the relevant material is reamed from the support plate to form the bends.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the relevant material is drilled out of the support plate to form the bends. 8 0 06 18 8