NL8300397A - Warmtewisselaar. - Google Patents

Description

N/31.220-St/id Warmtewisselaar.

De uitvinding betreft een warmtewisselaar met een langwerpig vat en een daarin gemonteerde, door een dwarse pijpenplaat gedragen pijpenbundel, waarbij tussen de pijpenplaat en een een toegangsopening aan het ene vat-5 einde afsluitend deksel een verdeelkamer is gevormd, die door op de pijpenplaat aansluitende, een zich althans bij benadering door de langsas van het vat uitstrekkende scheidingswand omvattende scheidingsmiddelen in twee deelkamers is verdeeld, in elk waarvan een vatopening met aansluitstomp 10 voor de inlaat of uitlaat van het door de pijpen te voeren medium uitmondt.

Als bij een dergelijke warmtewisselaar tussen het aan de pijpen toegevoerde of daaruit afgevoerde medium en de vatwand resp. de pijpenplaat zeer hoge tempera-15 tuur verschillen, bijvoorbeeld in de orde van 450° C3optreden, kunnen in de verbindingsplaats tussen de betrokken aan-sluitpijpstomp en de vatwand en in de pijpenplaat warmte-spanningen ontstaan, die ontoelaatbaar zijn tenzij men het vat en de pijpenplaat uit zeer kostbare materialen zou ver-20 vaardigen.

De uitvinding beoogt een eenvoudige oplossing voor dit probleem te verschaffen en het met gemakkelijk te monteren middelen mogelijk te maken om de pijpenplaat en de verbinding van de aansluitstomp aan de vatwand tegen ex-25 treme mediumtemperaturen te beschermen zonder dat daartoe het ontwerp van de warmtewisselaar zelf hoeft te worden gewijzigd.

De warmtewisselaar van de in de aanhef genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, 30 dat in een van de deelkamers een van de vatwand vrijliggende warmteafschermkast is geplaatst, welke kast aan zijn naar de pijpenplaat gekeerde zijde een op enige afstand van de pijpenplaat liggende voorwand heeft, die van met het pijpen-patroon van het tegenover liggende pijpenplaatdeel corres-35 ponderende boringen met daarin vastgezette pijpstukken is voorzien, welke met geringe speling in de pijpen van de pijpenplaat verschuifbaar naar binnen steken en zich door de gehele dikte van deze plaat uitstrekken, waarbij in de aan- 8300397 / __—1 * * - 2 - sluitstomp van de in de betrokken deelkamer uitmondende vat-opening een warmteafschermhuls is geplaatst, die op een buitenwaarts van de vatwand gelegen plaats aan de binnenwand van & aansluitstomp vastzit en zich op enige afstand van de 5 ze binnenwand vrij binnenwaarts uitstrekt, op het binneneinde van welke vaste huls met nauwe speling een schuifhuls telescopisch verschuifbaar aansluit, die aan zijn binneneinde door een zich in de langsrichting van het vat uitstrekkende, afsluitende schuifverbinding met de aangrenzende kast-10 zijwand is verbonden, welke ter plaatse van de schuifhuls van een opening is voorzien.

Aldus is zowel ter plaatse van de verbinding van de aansluitstomp op de vatwand als bij de betrokken pijp-verbindingen met de pijpenplaat een warmteovergangsbarriere 15 gevormd, die een afdoende bescherming tegen het optreden van plaatselijke overmatige warmtespanningen biedt. Daarbij kunnen de genoemde schuifverbindingen de optredende warmte-uitzettingsverschillen gemakkelijk opnemen, terwijl deze verbindingen eveneens een gemakkelijke montage via de toe-20 gangsopening van het vat mogelijk maken.

Volgens een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de voorwand van de kast gevormd door een vast aan de pijpenplaat bevestigde afscherm-plaat, die aan zijn van de pijpenplaat afgekeerde zijde een 25 axiaal gerichte geleidingsflens heeft, welke de voorste eind-randen van de langswanden van de kast verschuifbaar opneemt. De de voorwand van de kast vormende afschermplaat, die voor de bevestiging daarin van de door de pijpenplaat heen stekende pijpstukken relatief zwaar moet zijn uitgevoerd, kan aldus 30 afzonderlijk worden gemonteerd en door bouten met afstands-bussen aan de pijpenplaat worden vastgezet, terwijl het overige lichter uitgevoerde deel van de kast afzonderlijk met zijn voorrand om of in de geleidingsflens kan worden geschoven. Daartoe kunnen op de scheidingsplaat geleidingen zijn 35 aangebracht, die zich in de langsrichting van het vat uitstrekken en het beweegbare kastdeel verschuifbaar ondersteunen.

Volgens een gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat de schuifverbinding tussen de schuifhuls 40 en de kast uit een aan het binneneinde van de schuifhuls be- - 3 - .

vestigde flensplaat met rechte zijranden en op de genoemde kastzijwand ter weerszijden van de opening daarin aangebrachte, over de flensplaatzijranden grijpende sponningvormige geleidingen. Bij de montage van de kast kan aldus eerst 5 de schuif huls op de in de aansluit stomp liggende vaste bescherm-huls worden geschoven, waarna in een richting loodrecht daarop de kast naar binnen geschoven kan worden met zijn geleidingen grijpend om de randen van de flensplaat.

De kast, met de aan de vaste voorwand daar-10 van vastzittende pijpstukken, alsmede de vaste huls en de schuifhuls kunnen bijvoorbeeld uit een geschikte roestvrije staalsoort zijn vervaardigd.

In de tekening is een uitvoeringsvoorbeeld van de warmtewisselaar volgens de uitvinding afgeheeld.

15 Pig. 1 is een halve langsdoorsnede van de warmtewisselaar, waarbij alleen het gedeelte daarvan gelegen tussen de pijpenplaat en het deksel is weergegeven; en

Fig. 2 toont in de linker helft een aanzicht van de pijpenplaat met de daaraan bevestigde afschermplaat 20 en rechts een verticale doorsnede volgens de lijn II-II van Fig. 1.

De afgebeelde warmtewisselaar heeft een drukvat gevormd door een aan de niet getekende voorzijde gesloten cilindrische vatwand 1 en een toegangsopening 2 aan de achter-25 zijde, die door een deksel 3 is afgesloten. De sluitconstruc-tie voor het deksel 3 kan verschillend zijn uitgevoerd maar bestaat in het getekende uitvoeringsvoorbeeld uit een in het van inwendige schroefdraad voorziene einde van de vatwand 1 geschroefde sluitring 4, die met een schouder 5 over een cor-30 responderend geprofileerde rand van het deksel 3 grijpt. Tegen de binnenzijde van het deksel 3, de sluitring 4 en een in een omtreksgroef van de sluitring opgenomen drukring 6 is een membraan 7 geplaatst, dat anderzijds via een pakkingring 8 tegen een in de vatwand 1 gevormde, buitenwaarts gerichte 35 schouder steunt. Door een krans van schroefgaten in de sluitring 4 zijn drukbouten 9 met drukpennen 10 gevoerd, die de drukring 6 en daardoor de rand van het membraan 7 tegen de pakking 8 drukken ter vorming van een dekselafdichting.

Tegen een in de binnenzijde van de vatwand 40 1 gevormde borst 11 steunt onder tussenplaatsing van een elas- 8300397 - 5 - ‘v 31 met de huls 20 is verbonden. Aldus is de binnen de schei-dingsplaat 26, de dekselplaat 27, de pijpenplaat 13 en de huls 20 ingesloten deelkamer 25 van de in de tekening niet volledig weergegeven andere deelkamer in de ruimte tussen de pijpen-5 plaat 13 en het deksel 3 gescheiden.

Op te merken valt, dat de hierboven beschreven uitvoering van de warmtewisselaar met drukhuls 20 voor de toepassing van de hieronder te beschrijven warmteafschermkast volgens de uitvinding niet essentieel is en bijvoorbeeld bij weglating van 10 deze drukhuls 20 de scheidingsplaat 26 met zijn zijranden op de vatwand 1 kan aansluiten terwijl de afsluiting van de verdeelkamer aan de dekselzijde door een apart deksel of door het membraan verzorgd kan worden.

De als geheel door 32 aangeduide warmte-afschermkast 15 heeft een kastlijf van in hoofdzaak rechthoekig profiel, dat uit plaat van roestvrij staal is vervaardigd en bestaat uit verticale zijwanden 33, een bodemwand 34, een bovenwand 35 en een aangelaste achterwand 36, die echter ook uit een losneembaar deksel kan bestaan. De voorwand van de kast 32 wordt ge-20 vormd door een relatief zware afschermplaat 37, die door bouten 38 en afstandsbussen 39 op enige afstand voor de pijpenplaat 13 vast aan deze plaat is bevestigd. De afschermplaat 37 is van met het pijpenpatroon van het tegenoverliggende pijpenplaatdeel corresponderende boringen met daarin vastgezette pijpstukken 40 25 van een passend materiaal voorzien, welke pijpstukken met geringe speling in de corresponderende pijpen 14 van de pijpen-bundel verschuifbaar naar binnen steken en zich door de gehele dikte van de pijpenplaat 13 uitstrekken. Hierdoor wordt een warmte-overdrachtsbarriere tussen de pijpstukken 40 en de pijpen-30 plaat 13 gevormd, waarbij eventuele door de pijpstukken 40 toestromende hete gassen pas op enige afstand achter de pijpenplaat 13 met de wand van de pijpen 14 in aanraking komen.

Aan zijn van de pijpenplaat 13 afgekeerde zijde is de afschermplaat 37 voorzien van een axiaal uitstekende 35 geleidingsflens 41, waarin het lijf van kast 32 met zijn voorrand verschuifbaar past. Het kastlijf rust daarbij op drie zich in de asrichting van het vat uritstrekkende langwerpige steunen 42, 43, die op de scheidingsplaat 26 zijn bevestigd en waarvan de beide buitenste steunen 43 een 40 sponning vormen voor de zijdelingse opsluiting van het kast- 8300397 ' , ‘ - 4 - tische pakking 12 een pijpenplaat 13, waarin volgens een bepaald patroon de pijpen 14 van een pijpenbundel op bekende wijze vast zijn opgenomen. In een inwendige ringgroef 15 van de vatwand 1 is een gedeelde spiering 16 geplaatst, 5 waarin een krans van schroefboringen is aangebracht voor het opnemen van drukbouten 17, door middel waarvan bij de montage van de pijpenplaat 13 deze met zijn rand tegen de pakking 12 wordt gedrukt.

De gedeelde spiering 16 wordt door een om 10 de pijpenplaat 13 aangebrachte opsluitring 18 op zijn plaats gehouden. Tussen deze opsluitring en een tegen het membraan 7 liggende ring 19 strekt zich een drukhuls 20 uit, die dient om de druk van een in de sluitring 4 aangebrachte tweede krans van drukbouten 21 via drukpennen 22, een ring 15 23, het membraan 7 en de ring 19 op de pijpenplaat 13 over te brengen teneinde aldus tijdens het bedrijf de afdichting van de pijpenplaat te kunnen naspannen zonder dat het deksel 3 hoeft te worden verwijderd.

De tussen de pijpenplaat 13 en het deksel 20 3 ingesloten ruimte vormt een verdeelkamer, waarin diametraal tegenover elkaar een in de vatwand 1 aangebrachte inlaatope-ning 23 en een, in de tekening niet zichtbare uitlaatopening uitmonden, waarbij bij elk van deze openingen tegen de vatwand 1 een aansluitpijpstomp 24 is gelast, waarvan de boring 25 dezelfde diameter heeft als de opening 23 en die in het getekende uitvoeringsvoorbeeld van een aansluitflens is voorzien. In de genoemde verdeelkamer zijn scheidingsmiddelen aangebracht, die deze in twee deelkamers verdelen, waarin de respectieve vatopeningen uitmonden, zoals de vatopening 30 23 in de deelkamer 25. Deze scheidingsmiddelen bestaan uit een met zijn voorrand in een groef van de pijpenplaat 13 stekende , bij benadering door de hartlijn van het vat lopende horizontale scheidingsplaat 26 en een dekselplaat 27 van halfronde vorm, die door bouten tegen een aan de drukhuls 20 35 en de achterrand van de scheidingsplaat 26 bevestigde halfcirkelvormige ring 28 losneembaar is vastgezet. Door een in de huls 20 uitgesneden opening is voorts een van een flens voorziene drukbus 29 gestoken, die dient om met zijn naar buiten gekeerde rand een om de vatopening 23 geplaatste af-40 dichtingsring 30 aan te drukken en daartoe door trekbouten 8300397 - 6 - lijf (Fig. 2). Aan de achterwand 36 van de kast is een omlaag stekende lip 44 aangebr.acht, die door een bout aan het uiteinde van de middelste schuifgeleiding 42 kan worden bevestigd om de kast tegen verschuiving vast te zetten.

5 In de aansluitstomp 24 is een warmte-afscherm- huls 45 van roestvrij staal aangebracht/ die met een omgezet buiteneinde 46 op een geschikte, op voldoende afstand van de vatwand 1 gelegen plaats aan de aansluitstomp 24 resp. de flens daarvan is vastgelast en die zich op enige afstand van 10 de binnenwand van de boring van de aansluitstomp 24 en van de vatopening 23 coaxiaal met deze boring binnenwaarts uitstrekt, waarbij het vrijliggende binneneinde van de vaste huls 45 dicht voor het binnenvlak van de vatwand 1 eindigt.

Om dit hulseinde grijpt telescopisch verschuifbaar het bui-15 tenwaarts gerichte einde van een losse schuifhuls 47, die eveneens van roestvrij staal is vervaardigd en aan zijn binneneinde een aangelaste platte rechthoekige flensplaat 48 draagt. De flensplaat 48 ligt tegen de bovenwand 35 van de kast 32 aan, waarbij op deze bovenwand in de asrichting van 20 het vat lopende sponningvormige schuifgeleidingen 49 zijn bevestigd, die de flensplaat 48 tussen zich insluiten en over de zijranden daarvan heen grijpen, zoals in Fig. 2 is te zien. Tussen deze schuifgeleidingen 49 is in de kastbovenwand 41 een opening 50 gevormd, waarvan de lengte en breedte groter 25 zijn dan de binnendiameter van de boven deze opening 50 uitmondende schuifhuls 47.

Een door de aansluitstomp 24 toestromend medium van bijvoorbeeld extreem hoge temperatuur wordt door de hulzen 45 en 47 op afstand van de lasverbinding tussen de 30 aansluitstomp 24 en de vatwand 1 gehouden, waardoor zich ter-plaatse van deze lasverbinding geen gevaarlijke warmtespan-ningen kunnen ontwikkelen. Het hete medium stroomt vervolgens in de kast 32, die van de wanden van de deelkamer 25 vrijligt, waarna het hete medium op de beschreven wijze vanuit de kast 35 32 via de pijpstukken 40 in de pijpen 14 van de pijpenbundel stroomt, waarna de temperatuurdaling van het medium in de pijpenbundel plaatsvindt.

De montage van de beschreven warmte-afscherm-kast kan eenvoudig plaatsvinden. Bij verwijderd deksel 3 en 40 dekselplaat 27 wordt eerst de afschermplaat 37 met zijn pijp- 8300397 - 7 - * stukken 40 in de pijpen 14 geschoven en aan de pijpenplaat 13 vastgezet, waarna de schuifhuls 47 om het binneneinde van de vaste huls 45 geschoven wordt tot de flensplaat 48 ongeveer op gelijke hoogte ligt als het bovenste deel van 5 de geleidingsflens 41. Vervolgens kan het kastlijf over de geleidingen 42, 43 naar binnen worden geschoven met de schuif-geleidingen 49 grijpend over de zijranden van de flensplaat 48, tot de voorrand van het kastlijf in de geleidingsflens 41 van de vaste afschermplaat 37 grijpt. Desgewenst kan het 10 kastlijf dan met een door de lip 44 gevoermde bout worden geborgd.

8300397

Claims (7)

1. Warmtewisselaar met een langwerpig vat en een daarin gemonteerde, door een dwarse pijpenplaat gedragen pijpenbundel, waarbij tussen de pijpenplaat en een een toegangsopening aan het ene vateinde afsluitend deksel 5 een verdeelkaraer is gevormd, die door op de pijpenplaat aansluitende, een zich althans bij benadering door de langs-as van het vat uitstrekkende scheidingswand omvattende schei-dingsmiddelen in twee deelkamers is verdeeld, in elk waarvan een vatopening met aansluitstomp voor de inlaat of uit-10 laat van het door de pijpen te voeren medium uitmondt, met het kenmerk, dat in een van de deelkamers (25) een van de vatwand (1) vrijliggende warmte-afschermkast (32) is geplaatst, welke kast aan zijn naar de pijpenplaat (13) gekeerde zijde een op enige afstand van de pijpenplaat liggende 15 voorwand (37) heeft, die van met het pi jpenpatroon van het tegenoverliggende pijpenplaatdeel corresponderende boringen met daarin vastgezette pijpstukken (40) is voorzien, welke met geringe speling in de pijpen (14) van de pijpenplaat verschuifbaar naar binnen steken en zich door de gehele dikte 20 van deze plaat uitstrekken, waarbij in de aansluitstomp (24) en de in de betrokken deelkamer (25) uitmondende vatopening (23) een warmte-afschermhuls (45) is geplaatst, die op een buitenwaarts van de vatwand (1) gelegen plaats aan de binnenwand van de aansluitstomp vastzit en zich op enige afstand 25 van deze binnenwand vrij binnenwaarts uitstrekt, op het binneneinde van welke vaste huls met nauwe speling een schuif-huls (47) telescopisch verschuifbaar aansluit, die aan zijn binneneinde met een zich in de langsrichting van het vat uitstrekkende, afsluitende schuifverbinding (48,49) met de 30 aangrenzende kastwand (35) is verbonden, welke ter plaatse van de schuifhuls van een opening (50) is voorzien.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de voorwand van de kast (32) wordt gevormd door een vast aan de pijpenplaat (13) bevestigde af- 35 schermplaat (37), die aan zijn van deze pijpenplaat afgekeerde zijde een axiaal gerichte geleidingsflens heeft, welke de voorste eindranden van de langswanden van de kast verschuif- 83 0 0 39 7 - 9 - - , baar opneemt.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat op de scheidingsplaat (26) geleidingen (42,43) zijn aangebracht, die zich in de langs- 5 richting van het vat uitstrekken en het lijf van de kast verschuifbaar ondersteunen.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, 2 of 3,met het kenmerk, dat tussen de naar het vatdeksel (3) gekeerde achterzijde van de kast (32) en de 10 scheidingsplaat (26) resp. de daarop aangebrachte geleidingen (42) bevestigingsorganen (44) voor het vastzetten van de kast zijn aangebracht.

5. Warmtewisselaar volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de 15 schuifverbinding tussen de schuifhuls (47) en de kast (32) bestaat uit een aan het binneneinde van de schuifhuls bevestigde flensplaat (48) met rechte zijranden en op de genoemde kastwand (35) ter weerszijden van de opening (50) daarin aangebrachte, over de flensplaatzijranden grijpende, spon- 20 ningvormige geleidingen.

6. Warmtewisselaar volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat de opening (50) in de genoemde kastwand (35) ruimschoots groter is, dan de binnendiameter van de schuifhuls (47). 25

7. Warmtewisselaar volgens ëën der vooraf gaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmte-afschermkast (32) met de aan de voorwand (37) daarvan vastzittende pijpstukken (40), alsmede de vaste huls (45) en de schuifhuls (47) van een corrosiebestendig en/of hittebesten- 30 dig materiaal zijn vervaardigd. 8300397