NO126243B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en varmeveksler, særlig, men

ikke utelukkende, en varmeveksler som er innrettet til å anbringes på yttersiden av det nedsenkede parti av et fartøyskrog. Varmeveksleren er av den type som omfatter i det minste to adskilte samlekasser og et antall varmevekslerrør som strekker seg mellom samlekassene idet rørenes endepartier er løsbart anbragt i åpnin-

ger i samlekassenes endevegger. Varmevekslere av den her gjelden-

de art er f.eks. beskrevet i U.S. patenter 2 258 526, 3 001 766

og 3 177 936.

Selvom kjente varmevekslere vanligvis virker tilfreds-stillende, er forskjellige problemer til stede. Tidligere kjente varmevekslere krever betydelige utgifter i forbindelse med installering og reparasjon. Det er f.eks. vanlig å sette sammen røre-ne og fordelingskassene først og så deretter å montere hele enheten på plass, f.eks. på skipsskrogsiden. Reparasjon, f.eks. utskiftning av et rør, krever derfor vanligvis at hele enheten først må fjernes, demonteres.

Når det benyttes rør med -uregelmessig form fordi de kan ha større varmeoverføringsevne (såsom vist i U.S. patent 3 177 936) kreves det spesielle koblingsstykker for montering av rørene på fordelingsrørene eller samlerørene. Disse hindrer kutting av rø-rene på stedet til lengder og øker omkostningene.

Dessuten har det ved de fleste kjente varmevekslere vært umulig å forandre varmevekslingsevnen etter at enheten er blitt installert.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel, billig varmeveksler som eliminerer eller reduserer alle de oven-nevnte problemer og vanskeligheter, og dette er oppnådd ved at hver av varmevekslerens samlekasser omfatter i det minste to adskillbare kassedeler som hver langs skjøteflaten med den -tilstø-tende kassedel er utført med rørgripeuttagninger som samvirker med tilsvarende rørgripeuttagninger i den tilstøtende kassedel for sammen å danne rørgripeåpninger som fullstendig omgir vedkommende rørs endeparti i omkretsretningen, at ettergivende tetnin-ger av elastomert materiale er anbragt på rørenes endepartier innenfor gripeåpningene, og at hver samlekasse er utstyrt med ut-løsbare kleminnretninger (f.eks. bolter) som i brukstilstand klemmer kassedelene sammen i det vesentlige perpendikulært på skjøteflåtene for tilveiebringelse av tette skjøtforbindelser mellom kassedelene og tett anlegg mellom kassedelenes gripeflater og rørendepartiene. Andre særtrekk ved varmeveksleren fremgår av underkravene.

Utførelsen ifølge oppfinnelsen bringer med seg flere for-deler. Rør med adskilt påmonterbare endestykker er ikke påkrevet og rørene kan kuttes til lengder på stedet og lett anbringes i samlekassene, mens disse er løst montert på plass. Det er en enkel sak å skifte ut enkelte rør når vedlikehold krever det. Varmevekslerens kapasitet kan lett økes ved innBetning av ytterligere rør selv etter at varmeveksleren er installert. Dette er vik-tig, f.eks. for skipsanlegg, fordi det er en tendens til å montere større motorer etter en viss fartstid, og større motorer krever vanligvis større varmevekslerkapasitet. Videre er det mulig å omordne varmeveksleren etter installering ved oppdeling i se-

parate parallelle varmevekslere for å sikre kjøling for ytterli-

gere utstyr som er installert senere.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksem-

pler under henvisning til tegningene som viser en varmeveksler anbragt under vannlinjen på skrogsiden av et fartøy, og hvor: Fig. 1 er et sideriss og viser til dels i snitt en varmeveksler som omfatter oppfinnelsen og som er anbragt på yttersiden av et fartøyskrog. Fig. 2 viser i større målestokk og i perspektiv utførelsen av en av samlekassene med tre rør på plass og med en skillevegg som kan brukes for oppdeling av samlekassen.. Fig. 3 viser i større målestokk et snitt gjennom to rør og illustrerer deres fastgjøring. Fig. 4 viser i perspektiv utførelsen av midt-elementet av varmeveksleren. Fig. 5 og 6 er hhv. sideriss og enderiss av et riflet rør med tetningen på samme. Fig. 7 og 8 er hhv. sideriss og enderiss til dels i snitt av endepartiet for et sirku-

lært rør med tetning på røret. Fig. 9 er perspektivriss av en bæreplate innrettet til bruk med en skillevegg anordnet i samlekas-

sen, og fig. 10 ligner fig. 9, men viser en bæreplate av den type som benyttes ved samlekasser hvor anordning av skillevegg ikke er nødvendig.

Fig. 1 viser en foretrukket utførelse av kjølkjøler som omfatter oppfinnelsen anbragt på yttersiden av et fartøys skrog 10. Kjøleren omfatter to samlekasser 11 og 12 anordnet i avstand fra hverandre på skroget 10. Flere varmevekslerrør 13 strekker seg mel-

lom samlekassene 11 og 12, slik at fluidum som strømmer inn i samlekassen 11, kan passere rørene 13 til samlekassen 12 for å kjøles av det omgivende vann. Rørene 13 , som er vist på fig. 1-3,5

og 6, er av den riflede type som er omtalt i U.S. patent 3 177 936.

Disse rører utført med rifler som strekker seg aksialt langs røret og røret er symmetrisk om senteraksen 14, som det fremgår av fig.6.

Til innersiden av skroget 10 ved samlekassen 11 er sveiset en gjengenippel 16 som gjennom en åpning 17 i skroget 10 er i forbindelse med kammeret i samlekassen 11. En annen nippel 18 er sveiset på skroget 10 ved den annen samlekasse 12 og er i forbindelse med kassen gjennom en åpning 19 i skroget. Vanligvis er en ventil 21 skrudd inn i hver av niplene 16 og 18 for avstengning av samme om ønskelig. Ventilen kan stenges for å hindre inntrengning av omgivende vann i skroget i tilfelle av skade på kjøleren.

I et vanlig anlegg pumpes kjølevannet fra fartøyets drivma-skin gjennom nippelen 16, samlekassen 11, rørene 13 og samlekassen 12 for tilbakeføring til drivmaskinens system gjennom nippelen 18. Man vil dog forstå at kjøleren som omfatter denne oppfinnelse også kan benyttes til kjøling av et hvilket som helst utstyr som finnes i fartøyet og som krever bortføring av varmeenergi.

Fig. 2 og 3 viser utførelsen av samlekassene 11 og 12 og bare samlekassen 12 skal beskrives nærmere idet kassene er like.. Samlekassen 12 omfatter en bæreplate 2 2 som har rektangulær form og er sveiset ved 2 3 til skroget 10. Platens 2 2 form kan sees best på fig. lo. Sveisen 23 strekker seg langs platens 22 hele omkrets og sikrer fluidumtett forbindelse.

Langsetter omkretsen av platen 2 2 er utformet flere i av-stad fra hverandre beliggende gjengehull 24- for klembolter 26. Boltene er ført gjennom et ytre lokk 27, en mellomdel 28 og en inner-del 29 og klemmer delene 27 -.29 sammen og mot bæreplaten 22. Boltene 26 er fortrinnsvis utført med forsenket hode (hylsehode) og den ytre del 2 7 er fortrinnsvis forsynt med forsenkning slik at boltenes hoder er i flukt med samlekassens endeflate.

De tre deler 27, 28 og 29 er fortrinnsvis fremstilt av elastomert materiale med den ytre del 2 7 av forholdsvis hårdt materiale med hårdhet i størrelsesordenen 9OD, mens de indre deler 2 8 og 29 er av et materiale med hårdhet i størrelsesordenen 8 5C. Ved en slik utførelse er den ytre del ganske stiv og i det vesentlige di-mensjonsstabil slik at klemkreftene fra boltene 26 fordeles i det vesentlige jevnt langs skjøten mellom den sistnevnte del og mellomdelen 28. Med en slik temmelig stiv ytterdel 27 er det ikke nødven-dig å ha altfor stort antall klembolter for å sikre jevn klemkraft. Innerdelene 28 og 29 er noe mykere, kan deformeres i tilstrekkelig'

grad for sikring av tetning mellom deres ytterflate og innerflaten

av ytterdelen 27. Tilsvarende er en fluidumtett forbindelse til-veiebragt mellom anleggsflatene 33 og 34 på delen 28 hhv. 29. Denne svake deformering av innerdelen 29 sikrer også væsketett forbindelse mellom dens innerflate 36 og bæreplatens 2 2 ytterflate 37.

Ytterdelen 2 7 er utformet med en endevegg 3 8 som strekker

seg på tvers av denne og samvirker med de rektangulære deler 28 og 2 9 og med bæreplaten 2 2 og skroget 10 for dannelse av et samlekam-mer 39 som er i det vesentlige rektangulært, som vist på fig. 2. Riktig innstilling av innerdelen 29 i forhold til bæreplaten 22 sikres ved styrefremspring 41 som passer inn i styreforsenkninger 42 i bæreplaten 22. Slike fremspring og forsenkninger er ikke nød-vendige for innstilling av delene 27 - 29, fordi boltene 26 lett

kan settes inn i deres åpninger som er i flukt.

Innerdelen 2 9 er utformet med flere halvsylindriske forsenkninger 4 3 som befinner seg langs delens ene side 44 og som tjener

til å gripe om rørene. Ved utførelsen ifølge fig. 2 finnes det

åtte slike forsenkninger 43 i innerdelen 29. Mellomdelen 28 har åtte lignende halvsylindriske forsenkninger 46 som er innrettet til å gripe omiøret og som er i flukt med tilsvarende forsenkninger 43

og samvirker med disse når delene 28 og 29 er klemt sammen for å danne åtte sylindriske åpninger som hver mottar endepartiet av et rør 13.. En annen gruppe på åtte lignende halvsylindriske forsenkninger 47 og 48 er utformet i de to deler 28 hhv. 27 som samvirker

for å danne en annen gruppe sylindriske åpninger når de to deler er klemt sammen. Hver av disse åpninger er også innrettet til å gripe om.endepartiet av et rør 13.. Den viste utførelse omfatter derfor seksten varmevekslerrør 13 som er anordnet i to grupper på åtte.

Hvert av varmevekslerrørene er utstyrt med en forholdsvis

myk elastomer tetning 51 ved rørets ende som vist på fig. 5 og 6. Tetningens 51 ytterflate 5 2 er sylindrisk og tetningens innerflate

5 3 er tilpasset rørets 13 ytterflate 54. Tetningen kan være fremstilt separat og skjøvet inn på rørets 13 ende eller kan være ut-ført med en aksial slisse 56 som gjør anbringelsen av tetningen på røret lett. De forskjellige elementer er dimensjonert slik at ytterflaten 52 er sylindrisk og har noe større diameter enn diamete-. ren av de ved forsenkningene 43, 46, 47 og 48 dannede åpninger. Sammenklemming av delene 27, 28 og 29 etter innføring av rørendene frembringer kompresjonskrefter på tetningene 51 som sikrer; fluidumtett forbindelse mellom rørene 13 og de tilhørende deler av samlekassen..

Det skal bemerkes at riflede rør av den viste type er van-skelig å fremstille med ytterst nøyaktige toleranser og at rørenes størrelse i avspent eller fri tilstand varierer betydelig. Det er derfor å foretrekke å dimensjonere de enkelte elementer slik at sammenklemmingen av delene rundt rørenes ender tvinger røret til å sammentrykkes eller sammentrekkes radialt til en størrelse som er noe mindre enn den minste rørstørrelse som normalt fremstilles.Ved denne utførelse sikres tett grep og anlegg for alle størrelser som forekommer innenfor normale toleranser under fremstilling av en be-stemt rørstørrelse.

Som vist på fig. 7 og 8 kan også sylindriske rør 5 8 med standard utførelse monteres i samlekassene når det ikke kreves så stor varmeflate som bare riflede rør kan ha. Ved denne utførelse er en tetning 59 anbragt på rørets ende før dette er bragt på plass i samlekassen. Da runde rør fremstilles med forholdsvis nøy-aktige toleranser, er tetningen 59 tilstrekkelig elastisk for å sikre bra tetning under montering av rørene i samlekassene uten at selve røret deformeres i merkbar grad. De forskjellige elementer er også i dette tilfelle dimensjonert slik at tetningens 59 ytterflate 61 er noe større enn ytterflaten av de åpninger som er dannet ved de parvis anordnede forsenkninger slik at tetningen ut-settes for frigjørbare kompresjonskrefter som sikrer riktig grep og tetning.

Forsenkningene 48 i endedelen 2 7 er anordnet i flukt med forsenkningene 43 i den indre del 29. Ytterdelen 27 kan derfor monteres i anlegg med innerdelen 29 uten mellomdelen 28, hvis det kreves en varmeveksler med bare åtte rør. Tilsvarende kan ytterligere mellomdeler 28 innsettes hvis det kreves flere grupper av rør enn to for å sikre tilstrekkelig varmeoverføringskapasitet. Kon-struksjonen ifølge oppfinnelsen tillater derfor at en varmeveksler med åtte rør kan monteres på et fartøy når fartøyet bygges med den mulighet at ytterligere mellomdeler med tilhørende rør kan monteres inn på et senere tidspunkt for økning av vekslerens kapasitet og dette arbeide kan utføres lett og billig.

Selv om bare tre rør er vist på fig. 2, er det klart at normalt vil samlekassen være utstyrt med seksten rør.. Hvis f.eks. bare tretten lør er nødvendig, innsettes passende plugger i de andre overskytende åpninger. Slike plugger består av et fast stykke av metall med sylindrisk form og er forsynt med en tetning av den ty-pe som tetningen 59.

Da det ikke kreves spesielle koblingsstykker for rørenes 13 endepartier, kan rørene kuttes på stedet og det er en enkel sak å anbringe en tetning på rørenden og plassere røret i en samlekasse. Dette er en enkel og elastisk arbeidsmåte som sparer tid og utgifter i forbindelse med montering av varmeveksleren. Skulle det væ-re nødvendig å skifte ut bare et eneste rør, f.eks. på grunn av skade, er det fort gjort å løsne boltene 2 6 og dermed tetningene 51 og deretter å fjerne røret ved å forskyve dette aksialt for først å frigjøre den ene ende og deretter den annen.. Innsetning av et nytt rør kan utføres i omvendt rekkefølge. Med dette for øye er det å foretrekke å anordne tetningene slik at ytterflåtene 5 2 har en diameter som i det minste er like stor eller helst større enn den største diameter for rørets tilstøtende parti.

Ved varmeveksleren ifølge fig. 1 er det anordnet en enkelt passasje for fluidum som skal kjøles og som går inn i samlekassen 11 og ut av samlekassen 12. I noen anlegg kan det imidlertid væ-re ønskelig å ha to eller- flere slike passasjer. I slike anlegg benyttes en skillevegg 66. Skilleveggen er fortrinnsvis utført av forholdsvis hårdt elastomert materiale og er forsynt med fremspring 67, 68 innrettet til å passe inn i to vertikalt forløpende spor 69 1 delene 27 - 29. Skilleveggen 66 har fortrinnsvis i avspent tilstand en vertikal høyde som er noe større enn samlekammerets 39. Dette er fortrinnsvis dimensjonert slik at det kan skyves inn med forholdsvis trang pasning i sporene 69. Når en skillevegg benyttes, er bæreplaten forsynt med en sentervegg 71 for anlegg med skilleveg-gens toppflate. Bæreplaten 70 som er vist på fig. 9, er forsynt med en sentervegg i det vesentlige på midten mellom endene og benyttes når en skillevegg 66 innsettes i sporene 69. Når boltene 2 6 trekkes til, kommer skilleveggen 6 6 til anlegg med senterveggens 71 flate og endeveggens 38 flate og deformeres noe. Deformeringen skjer sideveis og tilveiebringer tett tetning mellom skilleveggen og delenes 27 - 29 innerflater.

I en varmeveksler med to passasjer er en enkelt skillevegg 66 vanligvis anbragt på midten av varmekassen for å dele denne i to like kammere som hvert gjennom en åpning 19a hhv. 19b er for-bundet med det indre system. Den annen samlekasse er ikke forsynt med en skillevegg slik at kjølefluidum passerer den ene gruppe med rør i en retning og går tilbake til den oppdelte samlekasse gjennom den annen gruppe rør. Ved en slik utførelse har den ikke oppdelte samlekasse ingen direkte forbindelse med det indre system.

En tvillingveksler kan anordnes ved å benytte skillevegger i begge samlekasser for fullstendig adskillelse av den ene rørgrup-pe fra den annen. I slike anlegg må det være forbindelse mellom hvert adskilt samlekassekammer og det tilordnede system. En enkelt varmeveksler kan også brukes til kjøling av to separate systemer. Det skal også bemerkes at et spor 69 er anordnet mellom hver gruppe av rørgripeflatene slik at skilleveggen kan selektivt plasseres for å skille ethvert antall rør fra de øvrige. Selvfølgelig må bæreplaten forsynes med en passende anordnet tverrvegg 71 for den spesielle montering.

Ved hjelp av en varmeveksler som omfatter nærværende oppfinnelse, oppnås betydelige besparelser i fremstillingsomkostninger, innstalleringsomkostninger og vedlikeholdsomkostninger. Ved hen-siktsmessig bruk av mellomdeler og skillevegger er det mulig å benytte samlekassedeler med standard utførelse for et stort antall varmeveksleranordninger.

Samlekassene ifølge tegningene har rørgripeåpninger på ba-re en side. Det er imidlertid lett å forstå at kassene kan utføres med åpninger på en eller flere sider slik at rør kan strekke seg fra samlekassen i flere retninger enn en. En samlekasse kan f.eks. med rørgripeåpninger på motsatte sider være anordnet mellom to samlekasser av den på fig. 2 viste type. Adskilte rør monteres så mellom midtkassen og hver av de to endekasser. Ved en slik anordning kan det tilveiebringes en forholdsvis lang varmeveksler uten bruk av utilbørlig lange rør.

Da rørene er anbragt i elastomert materiale som er elektrisk isolerende, er det ingen risiko for elektrolytisk korrosjon og det er ikke nødvendig å anordne separate innretninger for å hindre slik korrosjon. Da bæreplaten er sveiset direkte på skroget for å holde samlekassen, er det unødvendig med forbindelser som går gjennom skroget. I virkeligheten er skroget i utvekslerens område forster-ket ved bæreplatene slik at sannsynligheten for skader på grunn av lekkasje er ytterst fjern. Da rørene kan fjernes eller skiftes lett og fordi samlekassene er utført av ikke korrosivt materiale er det enkelt å demontere varmeveksleren for slike formål som å skaffe adgang til partiet av skroget under rørene når skroget krever skraping eller maling..

Selv om en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er beskrevet og forklart ovenfor, er det å forstå at forskjellige modifika-sjoner og omanordninger av delene kan forekomme uten at man derved avviker fra oppfinnelsens ramme.

Claims (6)

1. Varmeveksler, særlig en slik som er innrettet til å anbringes på yttersiden av det nedsenkede parti av et fartøyskrog, omfattende i det minste to adskilte samlekasser (11,12) og et antall varmevekslerrør (131 som strekker seg mellom samlekassene idet rørenes endepartier er løsbart anbragt i åpninger i samlekassenes endevegger, karakterisert ved at hver samlekasse omfatter i det minste to adskillbare kassedeler (27,28,29) som hver langs skjøteflaten (31,32,33,34) med den tilstøtende kassedel er utført med rørgripeuttagninger (43,46,47,48) som samvirker med tilsvarende rørgripeuttagninger i den tilstøtende kassedel for sammen å danne rørgripeåpninger som fullstendig omgir vedkommende rørs endeparti i omkretsretningen, at ettergivende retninger (51,59) av elastomert materiale er anbragt på rørenes (13,58) endepartier innenfor gripeåpningene, og at hver samlekasse (11,12) er utstyrt med utløsbare kleminnretninger (f.eks. bolter) som i brukstilstand klemmer kassedelene (27,28,29) sammen i det vesentlige perpendikulært på skjøteflåtene for tilveiebringelse av tette skjøtforbindelser mellom kassedelene og tett anlegg mellom kassedelenes gripeflater og rørendepartiene.

2. ' Varmeveksler ifølge krav 1, karakterisert ved at de samvirkende gripeuttagninger (43,46,47,48) er halvsylindriske og sammen danner sylindriske rørgripeåpninger når kassedelene er klemt sammen.

3. Varmeveksler ifølge krav 1, hvor rørene ikke er sirkulæ-re, f.eks. med korrugert vegg med aksialt forløpende korrugering, karakterisert ved at tetningenes innerside er tilpasset og er i anlegg med rørenes ytterside (fig. 6).

4. Varmeveksler ifølge krav 3, med aksialt korrugerte rør, karakterisert ved at rørveggen (54 X er radialt sam-menpresset når tetningen (51) er sammenklemt mellom rørgripeflå-tene (43,46,47,48).

5. Varmeveksler ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste en samlekasse er utstyrt med en eller fleré skillevegger (66) som deler samlekassekammeret (39) i adskilte avdelinger og som kan fjernes eller flyttes når kassens ene side-vegg (27) er tatt av.

6. Varmeveksler ifølge et eller flere av kravene 1-5, hvor samlekassen omfatter tre kassedeler, karakterisert ved at den mellomste er utført av mykere materiale enn de tilstø-tende kassedeler (27,29).