NL8201425A

NL8201425A - PIPE HEAT EXCHANGER.

Info

Publication number: NL8201425A
Application number: NL8201425A
Authority: NL
Original assignee: Unie Van Kunstmestfab Bv
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1983-11-01
Also published as: JPS58173395A

Description

\ * % UNIE VAN KÜNSTMESTFABRIEKEN B.V.\ *% UNION OF KÜNSTMESTFABRIEKEN B.V.

Uitvinder: Lambertus A. VAN DE WIJNGAERT te Geleen 1 PN 3370Inventor: Lambertus A. VAN DE WIJNGAERT at Geleen 1 PN 3370

PIJPENWARMTEWISSELAARPIPE HEAT EXCHANGER

De uitvinding heeft betrekking op een pijpenwarmtewisselaar, waarbij de pijpen met hun einden zijn bevestigd in althans een pijpplaat, die is voorzien van tenminste 'een holte waarin langs de pijp-pijpplaatverbindingen lekkend warmtewisselend medium kan worden •5 opgevangen en gedetecteerd.The invention relates to a pipe heat exchanger, wherein the pipes are fixed with their ends in at least a pipe plate, which is provided with at least one cavity in which heat exchanging medium leaking along the pipe-pipe plate connections can be collected and detected.

Langs de verbindingen van de pijpen in de pijpplaat kunnen wanneer deze verbindingen niet deugdelijk tot stand zijn gebracht, lekken optreden met als gevolg ongewenste vermenging van of zelfs reactie tussen de warmtewisselende media.Leaks can occur along the joints of the tubes in the tube sheet, if these joints are not properly established, resulting in undesired mixing or even reaction between the heat exchanging media.

10 Indien een van de warmtewisselende media aggressief is en het materiaal van de pijpplaat zou aantasten, wordt een dergelijke plaat bekleed met een laag corrosiebestendig materiaal, b.v. door oplassen.If any of the heat exchanging media is aggressive and would attack the material of the tube sheet, such a sheet is coated with a layer of corrosion resistant material, e.g. by hardfacing.

Bij lekken kan het onderliggende materiaal van de pijpplaat toch aangetast worden. Herstellen van de verbindingen alsmede van de 15 pijplaat is bewerkelijk, dus duur en niet altijd mogelijk. De warmtewisselaar moet dan vaak voor langere tijd buiten bedrijf gesteld cq. vervangen worden, hetgeen uiteraard tot produktieverlies leidt.In case of leakage, the underlying material of the tube sheet can still be affected. Repairing the connections as well as the pipe plate is laborious, so expensive and not always possible. The heat exchanger must then often be put out of operation for a longer period of time. replaced, which of course leads to a loss of production.

Uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7611676 is een pijpenwarmtewisselaar bekend, waarbij gebruik is gemaakt van een pijpplaat— 20 constructie, bestaande uit twee evenwijdige, met tussenruimte opgestelde plaatvormige delen. Deze plaatvormige delen zijn voorzien van corresponderende boringen waarin de pijpen door solderen zijn bevestigd. Eventueel langs de verbindingen van de pijpen in de pijpplaat lekkend medium wordt naar de ruimte tussen de twee plaatvor-25 mige delen geleid en kan hier worden gedetecteerd.From the Dutch patent application 7611676 a pipe heat exchanger is known, in which use is made of a pipe plate construction, consisting of two parallel plate-shaped parts arranged at intervals. These plate-shaped parts are provided with corresponding bores in which the pipes are fixed by soldering. Any medium leaking along the joints of the pipes in the tube sheet is led to the space between the two plate-shaped parts and can be detected here.

Een nadeel van deze constructie is, dat men door het toepassen van twee plaatvormige delen een tweemaal zo groot aantal las-, soldeer- of rolverbindingen tot stand moet brengen als in het geyal van een enkelvoudige pijpplaat, hetgeen de kans op lekkende ver-30 bindingen uiteraard verdubbelt. Bovendien is de kans aanwezig dat 8201425 2 r' t i* medium, dat om de pijpen stroomt, langs de verbindingen tussen het ene plaatvormige deel en de pijpen in contact komt met het door de pijpen stromende medium via lekken in de verbindingen tussen de pijpen en het andere plaatvormige deel.A drawback of this construction is that by using two plate-shaped parts, twice as many weld, solder or roll connections have to be made as in the case of a single pipe sheet, which increases the risk of leaking joints. doubles of course. In addition, there is a chance that 8201425 2 r 'ti * medium flowing around the pipes along the connections between the one plate-shaped part and the pipes will come into contact with the medium flowing through the pipes through leaks in the connections between the pipes and the other plate-shaped part.

5 De uitvinding verschaft nu een pijpenwarmtewisselaar die zodanig is uitgevoerd dat lekkende pijp-pijpplaatverbindingen op eenvoudige wijze kunnen worden vastgesteld en waarbij de aan de bekende pijpenwarmtewisselaar klevende bezwaren zijn opgeheven.The invention now provides a pipe heat exchanger which is designed in such a way that leaky pipe-tube plate connections can be established in a simple manner and wherein the drawbacks of the known pipe heat exchanger are eliminated.

Hiertoe is in de pijpenwarmtewisselaar volgens de uitvinding 10 de cq. althans een van de pijpplaten voorzien van gesloten kanalen die de pijpgaten in de pijpplaat aansnijden en in verbinding kunnen worden gebracht met de omgeving van de warmtewisselaar.For this purpose, in the pipe heat exchanger according to the invention the cq. at least one of the tube plates provided with closed channels which cut the tube holes in the tube plate and which can be connected to the environment of the heat exchanger.

Indien nu een lek in een pijpverbinding optreedt komt het lekkende medium in een van de kanalen terecht en stroomt hierin naar 15 de omgeving van. de warmtewisselaar. Met deze constructie kan een lekkende verbinding vroegtijdig geconstateerd worden.If a leak in a pipe connection now occurs, the leaking medium enters one of the channels and flows into the vicinity of it. the heat exchanger. With this construction, a leaking connection can be detected early.

De kanalen kunnen volgens de uitvinding bestaan uit boringen in de pijpplaat, doch bestaan bij voorkeur uit aan tenminste een zijde van de pijpplaat aangebrachte sleuven, die aan de tegenover de 20 bodem gelegen zijde zijn afgesloten, daar zij dan door frezen of draaien kunnen worden aangebracht. De sleuven kunnen verlopen volgens concentrische cirkels of ook zijn aangebracht volgens evenwijdige rechte- lijnen. De laatstgenoemde uitvoering is produktietechnisch de gunstigste.According to the invention the channels can consist of bores in the tube sheet, but preferably consist of slots arranged on at least one side of the tube sheet, which are closed on the side opposite the bottom, since they can then be provided by milling or turning . The slots can be in concentric circles or also arranged in parallel straight lines. The latter embodiment is the most favorable in production terms.

25 De afsluiting van de sleuven kan geschieden met behulp van strippen die volkomen afdichtend in de sleuven worden gelast terwijl zij zonodig in juiste positie worden gehouden met behulp van in de sleuven aangebrachte, een deel van de doorsnede van de sleuven vrijlatende steunelementen, die bij voorkeur zijn gevormd uit profielma-30 teriaal, bijvoorbeeld uit door extrusie verkregen stafmateriaal. Het is ook mogelijk om in plaats van strippen aan te brengen de ruimten in de sleuven boven de steunelementen vol te lassen. Op de strippen of op afsluitend lasmateriaal in de sleuven kan dan de bekledingslaag worden aangebracht.The slots can be closed by means of strips which are welded completely sealingly in the slots while, if necessary, they are held in the correct position by means of support elements arranged in the slots, which release part of the cross-section of the slots, which preferably are formed from profile material, for example, from extrusion bar material. It is also possible to fill the spaces in the slots above the support elements instead of applying strips. The coating layer can then be applied to the strips or to sealing welding material in the slots.

35 De kanalen monden bijvoorkeur uit in een holte in of nabij de rand van de pijpplaat die in verbinding staat met de omgeving. De 8201425 3 pijpplaat kan zijn bevestigd in een uit een geheel bestaande mantel, in welk geval de holte een rondgaande sleuf in de rand van de pijpplaat is, die via een opening in de mantel met de omgeving in verbinding kan worden gebracht. Bij zwaardere constructies met dikke 5 pijpplaten kan de pijpplaat zich tussen een eindsectie en de midden-sectie van de mantel bevinden en hieraan door lassen of flensverbindingen zijn bevestigd. Bij deze uitvoering kunnen de kanalen uitmonden in een ringvormige sleuf nabij de rand van de pijpplaat resp. nabij de mantel, welke sleuf via een of meer radiale boringen in de pijpplaat 10 in verbinding kan worden gebracht met de omgeving.Preferably, the channels debouch into a cavity in or near the edge of the tube sheet that communicates with the environment. The 8201425 3 tube sheet may be mounted in a one-piece jacket, in which case the cavity is a circumferential slot in the rim of the tube sheet, which can be communicated with the environment through an opening in the jacket. In heavier constructions with thick 5 sheet plates, the pipe sheet can be located between an end section and the middle section of the jacket and attached to it by welding or flange connections. In this embodiment, the channels can open into an annular slot near the edge of the tubular sheet, respectively. near the jacket, which slot can be connected to the environment via one or more radial bores in the tube sheet 10.

Bij pijpenwarmtewisselaars met grote aantallen pijpen is het aan te bevelen het kanalensysteem in de pijpplaat te verdelen in tenminste twee van elkaar gescheiden secties en de kanalen van de secties te laten uitmonden in van elkaar gescheiden holten in of nabij de 15 omtrek van de pijpplaat. Hierdoor is het mogelijk een lekkende pijp— pijpplaatverbinding sneller te lokaliseren.In pipe heat exchangers with large numbers of pipes, it is recommended to divide the duct system in the tube sheet into at least two separated sections and let the channels of the sections open into separated cavities in or near the circumference of the tube sheet. This makes it possible to locate a leaking pipe-tube connection more quickly.

Het is uiteraard van belang dat een lekkende verbinding zo vroeg mogelijk wordt waargenomen. Hiertoe kunnen de kanalen van elke sectie worden verbonden met detectie-inrichtingen, die de·aanwezigheid van 20 lekkend medium aantonen. Bij voorkeur zijn afsluiters aangebracht via welke de kanalen sectiegewijs met de omgeving of met optische, accoustische of andere signaleringsinrichtingen in verbinding kunnen worden gebracht. Dit kan zowel continue als discontinu geschieden.It is of course important that a leaking connection is detected as early as possible. To this end, the channels of each section can be connected to detection devices, which detect the presence of leaking medium. Preferably, valves are provided via which the channels can be connected sectionwise to the environment or to optical, acoustic or other signaling devices. This can be done continuously or discontinuously.

De uitvinding heeft ook betrekking op een pijpplaat voor een 25 pijpenwarmtewisselaar volgens de uitvinding.·The invention also relates to a pipe plate for a pipe heat exchanger according to the invention.

De voordelen van een pijpenwarmtewisselaar volgens de uitvinding zijn dat er: a. een vroegtijdige waarneming van eventuele lekkages langs de verbindingen van de pijpen in de pijpplaat plaatsvindt waardoor dure 30 en tijdrovende herstelwerkzaamheden kunnen worden voorkomen; b. geen contact plaatsvindt tussen lekkend medium en het andere warm-tewisselende medium waardoor geen ongewenste vermenging en/of reacties van de warmtewisselende media kunnen plaatsvinden.The advantages of a pipe heat exchanger according to the invention are that: a. An early observation of possible leaks along the joints of the pipes in the pipe plate takes place, whereby expensive and time-consuming repair work can be prevented; b. no contact takes place between the leaking medium and the other heat-exchanging medium, so that no undesired mixing and / or reactions of the heat-exchanging media can take place.

Aan de hand van een tekening zal de uitvinding verduidelijkt 35 worden.The invention will be elucidated with reference to a drawing.

8201425 48201425 4

Hierin is:Herein is:

Fig. 1 een gedeeltelijke doorsnede van een pijpplaat voor een pij-penwaratewisselaar volgens de uitvinding;Fig. 1 is a partial cross-section of a pipe sheet for a pipe-water exchanger according to the invention;

Fig. 2 een doorsnede van een warmtewisselaar volgens de uitvinding 5 over de kanalen in de pijpplaat, waarin het kanalensysteem in secties is verdeeld.Fig. 2 is a cross-section of a heat exchanger according to the invention 5 over the channels in the tube sheet, in which the channel system is divided into sections.

In fig. 1 is met 1 een pijpplaat aangegeven, welke is voorzien van een bekledingslaag 2. In de pijpplaat 1 bevinden zich pijpga— ten 3 waarin pijpen 4- zijn bevestigd door lasverbindingen 5 tussen de 10 laag 2 en de pijpen 4. In de pijpplaat zijn sleuven 6 aangebracht, die de pijpgaten 3 aansnijden en aan de van de bodem van de sleuven afgekeerde zijde afgedekt zijn door strippen 7. Om deze strippen 7 aan de pijpplaat te kunnen lassen zijn ze opgelegd op steunelementen 8, vervaardigd uit profielmateriaal. Zoals reeds eerder vermeld kan de 15 ruimte- die de stripper 7' boven de steunelementen 8 innemen ook geheel worden volgelast. De steunelementen 8 hebben een zodanig profiel, dat de doorsnede van de sleuven 6 gedeeltelijk vrijgelaten wordt. Indien de sleuven een rechthoekige doorsnede hebben kunnen hiertoe de steunelementen aan de zijde die op de bodem van de sleuven komt te rusten 20 aan een of twee zijden zijn afgeschuind. Zoals in fig. 1 bij dé rechtse pijp is aangegeven. Bij sleuven met een komvormige bodem kunnen steunelementen met een rechthoekig profiel worden toegepast zoals in fig. 1 bij de linkse pijp is aangegeven. De door de sleuven en de strippen gevormde kanalen monden uit in een nabij de omtrek van de 25 pijpplaat 1 aangebrachte rondgaande groef 9. Deze groef 9 staat via radiale boringen 10 in verbinding met openingen 11 in de omtrek van de pijpplaat. Wanneer nu als gevolg van lekke lasverbindingen tussen de pijpen 4 en de bekledingslaag 2 medium langs deze verbindingen lekt, wordt dit opgevangen in de sleuven 6 en via de groef 9 en boringen 10 30 naar de openingen 11 afgevoerd in de omtrek van de pijpplaat 1. Via de openingen 11 in de omtrek van de pijpplaat kan het lekkend medium verder naar buiten stromen.In fig. 1 a pipe plate is indicated by 1, which is provided with a covering layer 2. In the pipe plate 1 there are pipe holes 3 in which pipes 4 are fixed by welded connections 5 between the layer 2 and the pipes 4. In the tube sheet are provided with slots 6, which cut the tube holes 3 and are covered on the side remote from the bottom of the slots by strips 7. In order to be able to weld these strips 7 to the tube sheet, they are supported on support elements 8, made of profile material. As mentioned earlier, the space occupied by the stripper 7 'above the support elements 8 can also be fully welded. The support elements 8 have a profile such that the cross-section of the slots 6 is partially exposed. If the slots have a rectangular cross section, the support elements on the side that will rest on the bottom of the slots can be chamfered on one or two sides for this purpose. As shown in fig. 1 at the right pipe. Supporting elements with a rectangular profile can be used for slots with a cup-shaped bottom, as shown in fig. 1 at the left pipe. The channels formed by the slots and the strips open into a circumferential groove 9 arranged near the circumference of the tube sheet 1. This groove 9 communicates via openings radial bores 10 with openings 11 in the circumference of the tube sheet. Now, as a result of leaky joints between the pipes 4 and the covering layer 2, medium leaks along these connections, it is collected in the slots 6 and discharged via the groove 9 and bores 10 to the openings 11 in the circumference of the tube sheet 1. The leaking medium can flow further out through the openings 11 in the periphery of the tube sheet.

De pijpplaat 1 kan verdeeld zijn in secties met ieder een eigen kanalensysteem, dat afgesloten is van die van de overige secties. De kana-35 len van een sectie monden uit in een gedeelte van de rondgaande groef 9, dat door dammen 13 van de andere gedeelten is gescheiden en in ver- 8201425 5 binding staat met een afzonderlijke radiale boring 10 met opening 11. Op iedere opening 11 is een afsluiter 12 en eventueel een detectie-inrichting (niet weergegeven) voor lekmedium aangesloten. Om eventuele lekken te kunnen vaststellen is het in principe voldoende de kanalen 5 van een sectie aan een einde te laten uitmonden in de groef 9, zodat deze zich slechts over ongeveer de helft van de pijpplaat behoeft uit te strekken. De uitvoering waarbij de kanalen met beide einden in tegenover elkaar gelegen gedeelten van de groef 9 uitmonden biedt echter het voordeel dat de kanalen kunnen worden doorgeblazen om even-10 tuele verstoppingen op te heffen. Bij pijpplaten met grote dikte worden de pijpen aan de andere zijde van de pijpplaat bijvoorkeur ingerold of hydraulisch geëxpandeerd, teneinde corrosie in de spleten tussen de. pijpeneinden en de wanden van de pijpgaten te voorkomen.The pipe sheet 1 can be divided into sections, each with its own channel system, which is closed off from that of the other sections. The channels of a section open into a section of the circumferential groove 9, which is separated from the other sections by dams 13 and is connected to a separate radial bore 10 with opening 11. On each opening 11, a valve 12 and optionally a leak detection medium (not shown) is connected. In order to be able to detect possible leaks, it is in principle sufficient to allow the channels 5 of a section to end at one end in the groove 9, so that it only has to extend over about half of the tube sheet. However, the embodiment in which the channels end with opposite ends in opposite parts of the groove 9 offers the advantage that the channels can be blown through to remove any blockages. In the case of large thickness pipe plates, the pipes on the other side of the pipe plate are preferably rolled or hydraulically expanded to prevent corrosion in the gaps between the. avoid pipe ends and the walls of the pipe holes.

82014258201425

Claims

1. Pipe heat exchanger in which the pipes are fixed with their ends in at least a pipe plate, which pipe plate is provided with at least one space in which heat exchanging medium leaking along the pipe-pipe plate connections can be collected and detected, characterized by closed in at least one of the pipe plates channels that cut the pipe holes in the tube sheet and can be connected to the environment of the heat exchanger.

Pipe heat exchanger according to claim 1, characterized in that the channels are formed by slots arranged on at least one side of the pipe plate and closed on the side opposite the bottom.

3. Pipe heat exchanger according to claim 2, characterized in that the closing of the slots is formed by strips welded in the slots.

4. Pipe heat exchanger according to claim 2, characterized in that the closing of the slots is formed by welding material which is arranged in the slots on support elements which leave part of the cross section of the slots.

Pipe heat exchanger according to claims 3 and 4, characterized in that the support elements are formed by profile material.

6. Pipe heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the duct system is divided into at least two separated sections and the channels of the sections open into separated cavities in or near the circumference of the tube sheet.

Pipe heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the channels are connected via the openings in the jacket of the heat exchanger to at least one detection device for leaking heat exchanging medium.

Pipe plate evidently intended for a pipe heat exchanger according to one or more of the preceding claims.

9. Pipe heat exchanger essentially as described and explained with reference to the drawing.

10. Pipe sheet essentially as described and explained with reference to the drawing. ws 8201425