NL8702518A

NL8702518A - Honingraat-warmteschild voor warmtewisselaars.

Info

Publication number: NL8702518A
Application number: NL8702518A
Authority: NL
Original assignee: Ansaldo Spa
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1987-10-21
Publication date: 1988-05-16
Also published as: GB8720968D0; IT1200308B; IT8612568A0; FR2606131A1; GB2196725B; DE3732682A1; GB2196725A

Description

-1-

Y

ƒ Η AL/CP/7 Ansaldo

Honingraat-warmteschlld voor warmtewisselaars

De onderhavige uitvinding betreft een honingraatachtig warmteschild voor warmtewisselaars.

Onafhankelijk van hun ontwerp, dat op rechte, U-vormige of schroefvormige pijpen en dergelijke kan zijn geba-5 seerd, kunnen warmtewisselaars (stoomgenerators of andere) warmteschilden of andere inrichtingen in bepaalde plaatsen van de pijpplaat, ten einde laatstgenoemde te beschermen bij aanwezigheid van verschillende, met de werking van het onderdeel gekoppelde verschijnselen.

10 Meer in het bijzonder is het soms noodzakelijk be paalde delen van de pijpenplaten tegen variaties in temperatuur of in stromingssnelheid van het buiten de pijpenbundel circulerende fluïdum te beschermen, welke in hoge mate onderhevig zijn aan spanning of constructiebijzonderheden, zoals 15 lassen of andere soorten verbindingen; het doel hiervan is te voorkomen dat deze variaties spanningen veroorzaken die niet toelaatbaar zijn en derhalve schadelijk.

In het geval van warmtewisselaars met rechte pijpen is het deel van de pijpenbundel waaraan het scherm volgens de 20 onderhavige uitvinding kan worden aangebracht, normaliter het gebied waar de pijpen aan de pijpenplaat zijn verbonden. Volgens de onderhavige uitvinding wordt het warmteschild gesteund door een cilindrische ring, coaxiaal met de schaal van de wisselaar, en bijvoorbeeld in de nabijheid van de bovenste 25 pijpenplaat gelegerd, en uitgerust met sleuven ten einde toegang tot binnen de ring van een fractie van de stroming van primair fluïdum mogelijk te maken, welke stroming binnen de door de buitenwand van de ring gevormde ringvormige tussenruimte opstijgt. Deze stromingsfractie aan primair fluïdum 30 valt vervolgens benedenwaarts onder voorbijgaan langs de buitenzijde van de pijpen van de pijpenbundel en loopt door het warmteschild dat binnen de ring, die zijn ondersteuning vormt, is opgesteld.

8702518 4 _ -2- y

Bij voorkeur bestaat het warmteschild uit tenminste een dubbele serie bladen die elkaar snijden ten einde een honingraatstructuur te vormen, ten einde tenminste voor een deel met de hoogte van de ring van een prismatische cel voor 5 elke pijp van de pijpenbundel te creëren.

In de simpelste uitvoeringsvorm vormen de twee series bladen die elkaar snijden, een vlak uit diamantvormen.

Voor dit doel heeft elk van de twee series bladen sleuven die over een hun halve hoogte reiken en in staat zijn 10 de dikte van de bladen van de tweede serie, die eveneens over een halve hoogte van sleuven zijn voorzien, op te nemen.

Bij voorkeur kan de verbinding van twee series bladen door lassen of andere verbindingsmiddelen plaatsvinden .

15 Het door de aanwezigheid van het bovengenoemde warmteschild veroorzaakte belastingsverlies doet de hoeveelheid door het primaire fluïdum ter hoogte van het warmteschild afgegeven warmte verminderen; desondanks wordt zelfs dit gebied van de pijpen van de pijpenbundel omgeven door een 20 constante stroming primair fluïdum, hetgeen elke stagnatie daarvan vermijdt.

De essentiële kenmerken van de uitvinding worden samengevat en worden schematisch weergegeven in de conclusies; doeleinden en voordelen daarvan zijn eveneens aangege-25 ven in de volgende beschrijving die refereert aan uitvoe-ringsvoorbeelden, waarbij in het bijzonder wordt gerefereerd aan de bij gevoegde tekening, waarin tonen: fig. 1 een langsdoorsnede van een stoomgenerator, begrensd aan zijn boveneinde, waarbij een warmteschild vol-30 gens de onderhavige uitvinding tegen de bovenste pijpenplaat is geplaatst; fig. 2 op grotere schaal het warmteschild uit fig.

1; fig. 3 is een aanzicht over III-III uit fig. 2; 35 fig. 4 en 5 delen van bladen van het warmteschild uit eerste en tweede series, uitgerust met complementaire sleuven; 8702518 i -3- fig. 6 in perspectief de twee bladen van fig. 4 en 5 na onderlinge assemblage.

Een schaal 10 (zie figuren) is uitgerust met een pijpenplaat 11 met verticale pijpen, die zich door een boven-5 ste pijpplaat 12 uitstrekken, waarachter zich een met een af-voeruitlaat voorziene stoomkop bevindt. Binnentreding van het primaire fluïdum dat rond de pijpen van de pijpenbundel 11 circuleert, vindt plaatst door de inlaat 15 die ongeveer halverwege de stoomgenerator is gelokaliseerd.

10 De stroming (A) van het stoomgenerator binnentre dende primaire fluïdum slaat niet direkt tegen de pijpenbundel 11, ten einde thermische schokken op de pijpen van de bundel zelf te vermijden. Voor dit doel wordt de pijpenbundel omgeven door een ring, de onderste ring 16 genoemd, die een 15 ringvormige tussenruimte 17 tussen het buitenoppervlak van de ring zelf en het binnenoppervlak van de schaal 11 creëert, waarin de gehele stroom (A) van het primaire fluïdum dat door de inlaat 16 binnentreedt, bovenwaarts wordt gekanaliseerd.

De onderste ring 16 eindigt op een geschikte af-20 stand van de bovenste pijpenplaat, van waaruit een tweede ring, de bovenste ring genoemd, bovenwaarts uitsteekt. De onderrand van deze bovenste ring wordt van de onderrand van de onderste ring 16 door een sleuf 21 gescheiden, waar doorheen een fractie (B) van de stroming (A) van het primaire 25 fluïdum benedenwaarts tussen de pijpen van de pijpenbundel stroomt.

Bovengenoemde stroming (B) correspondeert vrijwel met het geheel van de stroming (A).

De overblijvende fractie (C) van de stroming (A) 30 stijgt op naar de andere zijde langs de tussenruimte 22 die bestaat tussen de bovenste ring 20 en de schaal 11 en treedt de bovenste ring 20 binnen door sleuven 23 die juist onder de pijpplaat 12 in de bovenste ring 20 zijn aangebracht.

Op deze wijze kmot de fractie (C) van de stroming 35 (A) in contact met de pijpen van de pijpenbundel in overeenstemming met hun bovenste deel en valt vervolgens benedenwaarts totdat deze met de hoofdfractie (B) ter hoogte van de sleuf (21) samenkomt.

87025*8 -4-

Reeds op deze wijze worden de boveneinden van de pijpen van de pijpenbundel 11, daar ze door een verminderde stroom primair fluïdum dat een langere weg dan de hoofdstroom (B) dient af te leggen, worden geraakt, in enige mate tegen 5 direkt contact met het primaire fluïdum dat door de inlaat 15 binnentreedt, beschermt.

Indien een verdere reductie van de warmte die door het primaire fluïdum aan de pijpen van de pijpenbundel wordt afgegeven in overeenstemming met hun bovendelen en eindigend 10 tegen de bovenste pijpplaat 12, is vereist, is volgens de onderhavige uitvinding binnen de bovenste ring 20 een warmte-schild 30 aangebracht, vervaardigd uit tenminste twee series onderling snijdende bladen, in de figuur door nummers 31 en 32 aangegeven. De bladen 31 en 32 worden aan hun einden aan 15 de bovenste ring 20 bevestigd en zijn met sleuven 33 en 34 uitgerust, die zich bij eerstgenoemde van de bovenzijde over de halve hoogte benedenwaarts uitstrekken en zich bij de ten tweede genoemde vanaf de onderzijde naar de halve hoogte bovenwaarts uitstrekken.

20 Het is derhalve mogelijk de bladen van de eerste en tweede series op kamachtige wijze te laten kruisen, zoals getoond in fig. 6, ten einde een honingraatachtige structuur te vormen, in dit geval hebben de cellen 35 een romboïdiale dwarsdoorsnede.

25 Elke, aan de onderzijde en bovenzijde open cel, wordt doorsneden door een pijp van de pijpenbundel 11, opdat vanwege de aanwezigheid van het schild volgens de conclusies de dwarsdoorsnede waardoor de fractie (C) van het primaire fluïdum passeert kleiner is dan die van de dwarsdoorsnede van 30 de onderste ring 16, die niet met een warmteschild is uitgerust. Vanwege deze gereduceerde diameter ontstaat de kleinere waarde van de fractie C van de stroming aan primaire fluïdum in het bovenste deel van de stoomgenerator, en voorts vanwege de grotere lengte van de weg en vanwege de aanwezigheid van 35 de sleuven 23, met een kleinere omvang vergeleken met de praktisch continue sleuf 21.

De fractie (C) van de fluïdumstroom die door het onderhavige warmteschild passeert, is het echter voldoende om 6702518 * 3 ύ -5- stagnatie van primaire fluïdum in het bovenste deel van de pijpenbundel te voorkomen.

Opgemerkt wordt dat de vorm van de door de bladen 31 en 32 bepaalde prismatische cellen van het warmteschild 30 5 anders dan romboïdiaal kan zijn.

Op alternatieve wijze kunnen vierkant of rechthoekige vormen worden verkregen, afhankelijk van het rooster dat de positie van de pijpen die de pijpenbundel vormen, bepaalt.

voorts kan de serie bladen zelfs uit drie in plaats 10 van twee bestaan, in dit geval kunnen de te vormen prismatische cellen driehoekig of hexagonaal zijn. Opgemerkt wordt tenslotte dat volgens een voorkeursuitvoeringsvorm de sleuven 23 op een bepaalde afstand van het onderoppervlak van de pijpenplaat 12 zijn gelokaliseerd.

15 In dit geval is het warmteschild in twee delen op gesplitst, waarvan het bovenste deel 120 een kleinere hoogte heeft dan het onderste deel 220, zoals getoond in fig. 2.

Zowel het onderste als het bovenste deel van het warmteschild zijn opgebouwd uit delen die in elkaar passen, zoals geïllus-20 treerd in fig. 4 en 5, hoewel andere oplossingen evenzeer denkbaar zijn.

Hoewel vanwege duidelijkheidsredenen de onderhavige uitvinding gebaseerd is op bovengenoemde uitvoeringsvormen en illustraties, kunnen volgens de uitvinding velerlei verander-25 ingen en variaties in de uitvoeringsvorm aangebracht worden.

Deze veranderingen en variaties worden echter geacht op de hieronder aangegeven conclusies gebaseerd te zijn.

6702516

Claims

1. Warmteschild voor warmtewisselaars, gekenmerkt door tenminste twee series onderling snijdende bladen die een honingraat van prismatische cellen vormen, waardoor zich telkens één van de pijpen van de pijpenbundel uitstrekt.

2. Warmteschild volgens conclusie 1, met het ken merk dat de bladen aan hun einde door een cilindrische ring met een kleinere diameter dan de schaal van de wisselaar worden gesteund, zodat een ringvormige tussenruimte rond de ring wordt gevormd, waarbij geschikte sleuven in de wanden van de 10 ring zijn aangebracht, ten einde binnentreding van een uit-wisselingsfluïdum mogelijk te maken, dat rond de pijpen van de pijpenbundel circuleert.

3. Warmteschild volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het in de nabijheid van een pijpenplaat is ge- 15 plaatst, waarbij de bladen in twee lagen zijn geplaatst, één onder en één boven de ring met de sleuven.

4. Warmteschild volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de twee series bladen elkaar snijden, ten einde een vlak van romboïdiale, vierkante of 20 rechthoekige diamanten te vormen, waarbij de hartlijn van een pijp van de pijpenbundel zich telkens door het middelpunt uitstrekt.

5. Warmteschild volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de twee series bladen zijn voor- 25 zien van sleuven op de snijpunten, welke sleuven zich over een halve hoogte uitstrekken en een breedte in hoofdzaak gelijk aan hun dikte hebben, waarbij de sleuven zich van de bovenrand naar het midden van het blad bij de eerste serie uitstrekken en van de onderrand naar het midden van het blad 30 bij de tweede serie uitstrekken.

6. Warmteschild volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het meer dan twee series bladen heeft, in het bijzonder drie series bladen, die in staat zijn een honingraat van driehoekige of hexagonale prismatische 35 cellen te vormen. 8702518 if £ -7-

7. Warmteschild volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de bladen door het aan elkaar lassen worden verbonden.

8. G 2 5 1 8