RU155008U1

RU155008U1 - CONNECTION ASSEMBLY OF THE SHELL, TUBE BOARD AND TUBE COLLECTOR

Info

Publication number: RU155008U1
Application number: RU2014151027/06U
Authority: RU
Inventors: Артем Борисович Касимовский; Александр Юрьевич Камышев
Original assignee: Артем Борисович Касимовский; Александр Юрьевич Камышев
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-09-20

Abstract

1. Узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, включающий горловину кожуха, трубную доску, уплотнительные кольца, коллектор трубной среды, накидной фланец трубной среды и накидной фланец кожуха, причем трубная доска установлена в полости горловины кожуха через уплотнения посредством уплотнительных колец, уложенных в кольцевых канавках на наружной цилиндрической поверхности трубной доски и герметизирующих зазор между её наружной поверхностью и внутренней поверхностью полости горловины кожуха, а накидной фланец трубной среды имеет возможность посредством болтов притягиваться к накидному фланцу кожуха, расположенному за горловиной, причем между отбортовкой коллектора трубной среды и торцом трубной доски расположена прокладка.2. Узел соединения по п. 1, отличающийся тем, что кожух, трубная доска и коллектор трубной среды выполнены из материала, химически инертного по отношению к теплообменным средам.3. Узел соединения по п. 1, отличающийся тем, что кожух, трубная доска и коллектор трубной среды снабжены покрытием из материала, химически инертного по отношению к теплообменным средам.4. Узел соединения по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительные кольцевые элементы выполнены из материала, химически инертного к теплообменным средам.1. The connection node of the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium, including the neck of the casing, the pipe plate, o-rings, the manifold of the pipe medium, the flange of the pipe medium and the flange of the casing, and the tube plate is installed in the cavity of the neck of the casing through the seals by means of O-rings, laid in annular grooves on the outer cylindrical surface of the tube plate and sealing the gap between its outer surface and the inner surface of the cavity of the neck of the casing, and the union flange tr The slaughter medium has the ability to be attracted by bolts to the union flange of the casing located behind the neck, and a gasket is located between the flanging of the pipe medium collector and the end of the tube plate. 2. The connection node according to claim 1, characterized in that the casing, the tube plate and the collector of the pipe medium are made of a material chemically inert with respect to the heat transfer media. The connection node according to claim 1, characterized in that the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium are provided with a coating of a material chemically inert with respect to the heat transfer media. The connection node according to claim 1, characterized in that the sealing ring elements are made of a material chemically inert to heat transfer media.

Description

Полезная модель относится к теплообменной технике и может быть использована в различных отраслях промышленности.The utility model relates to heat transfer technology and can be used in various industries.

Известен кожухотрубный теплообменник (АС СССР №1015235 F28D 7/00), содержащий крышки, трубные решетки, кольцевые эластичные уплотнительные элементы, расположенные, по крайней мере, с одного из торцов кожуха, который имеет с решеткой и крышкой фланцевое соединение, между которыми расположены уплотнительные элементы. К недостаткам конструкции можно отнести то, что между фланцем кожуха и трубной доской находится уплотнительный элемент, заполненный сжатым газом. Давление газа в полости тора уплотнительного элемента должно быть всегда выше давления среды внутри кожуха для поддержания герметичности узла. Разгерметизация тора или растяжение его материала с течением времени, неизбежно приведет к разгерметизации соединительного узла. Трубная доска выполнена в виде плиты с отверстиями для прохода стяжных болтов имеет диаметр равный диаметру фланца кожуха и фланца крышки, что приводит к увеличению массы узла. Наличие компенсаторов в виде пружин требует контроля усилия их сжатия. Крышка, имеющая фланец и выполняющая роль коллектора трубной среды не имеет достаточной степени свободы для перемещений как вокруг своей оси, так и в плоскости торца трубной доски при монтаже теплообменных секций. Это требует точного взаимного расположения, как деталей самого соединительного узла, так и теплообменных секций. Тем самым усложняются условия монтажа теплообменника.Known shell-and-tube heat exchanger (USSR AS No. 1015235 F28D 7/00) containing covers, tube sheets, ring elastic sealing elements located at least from one of the ends of the casing, which has a grating and a lid flange connection between which there are sealing elements. The disadvantages of the design include the fact that between the flange of the casing and the tube plate there is a sealing element filled with compressed gas. The gas pressure in the torus cavity of the sealing element must always be higher than the pressure of the medium inside the casing in order to maintain the tightness of the assembly. Depressurization of the torus or stretching of its material over time will inevitably lead to depressurization of the connecting node. The tube plate is made in the form of a plate with holes for the passage of the coupling bolts and has a diameter equal to the diameter of the casing flange and the cover flange, which leads to an increase in the mass of the assembly. The presence of compensators in the form of springs requires control of the compression force. A cover having a flange and acting as a pipe medium collector does not have a sufficient degree of freedom for movement both around its axis and in the plane of the end face of the tube plate during the installation of heat-exchange sections. This requires precise mutual arrangement of both the parts of the connecting unit itself and the heat exchange sections. This complicates the installation conditions of the heat exchanger.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является трубная доска теплообменника, установленная во внутреннюю полость фланца кожуха. Герметизация трубной доски достигается посредством ' уплотнительных колец, расположенных в расточках фланцев. Кольца контактируют с поверхностями расточек фланцев и наружной боковой цилиндрической поверхностью трубной доски, но для герметизации зазоров требуется наличие промежуточного кольца с упором для воздействия на уплотнительные кольца с целью их деформации (АС СССР №844973, F28F 9/12).Closest to the proposed technical solution is the tube plate of the heat exchanger installed in the inner cavity of the casing flange. The sealing of the tube plate is achieved by means of 'O-rings located in the bores of the flanges. The rings are in contact with the surfaces of the flange bores and the outer lateral cylindrical surface of the tube plate, but to seal the gaps, an intermediate ring with an emphasis is required to act on the sealing rings in order to deform them (AS USSR No. 8444973, F28F 9/12).

В ближайшем аналоге узел соединения содержит фланец корпуса с трапецеидальной кольцевой расточкой, выполненной на его внутренней цилиндрической поверхности, фланец трубной среды с аналогичной * кольцевой расточки, промежуточное кольцо с трапецеидальным упором. В кольцевые канавки заложены уплотнительные кольца, контактирующие с поверхностями канавок фланцев, промежуточного кольца и наружной цилиндрической поверхностью трубной доски. При стягивании фланцев с помощью шпилек, происходит их встречное перемещение, упор промежуточного кольца деформирует их, герметизируя тем самым зазоры в соединении.In the closest analogue, the connection unit contains a housing flange with a trapezoidal ring bore made on its inner cylindrical surface, a pipe medium flange with a similar * ring bore, an intermediate ring with a trapezoidal stop. O-rings are placed in the annular grooves in contact with the surfaces of the grooves of the flanges, the intermediate ring and the outer cylindrical surface of the tube plate. When tightening the flanges with the help of studs, they counter-move, the stop of the intermediate ring deforms them, thereby sealing the gaps in the connection.

Недостатком предлагаемого в аналоге узла, является его большая масса, обусловленная наличием фланца корпуса с трапецеидальной расточкой, фланца трубной среды и наличием промежуточного кольца с упором.The disadvantage of the node proposed in the analogue is its large mass, due to the presence of a housing flange with a trapezoidal bore, a pipe medium flange and the presence of an intermediate ring with a stop.

Задачей предлагаемой полезной модели является: уменьшение массы и габаритов узла, повышение его эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции.The objective of the proposed utility model is: reducing the mass and dimensions of the node, increasing its operational characteristics, simplifying the design.

Поставленная задача решается в узле соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, включающем горловину кожуха, трубную доску, уплотнительные кольца, коллектор трубной среды, накидной фланец трубной среды и накидной фланец кожуха, причем трубная доска установлена в полости горловины кожуха через уплотнения посредством уплотнительных колец, уложенных в кольцевых канавках на наружной цилиндрической поверхности трубной доски и герметизирующих зазор между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью полости горловины кожуха, а накидной фланец трубной среды, имеет возможность посредством болтов притягиваться к накидному фланцу кожуха, расположенному за горловиной, причем между отбортовкой коллектора трубной среды и торцом трубной доски расположена прокладка.The problem is solved in the connection node of the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium, including the neck of the casing, the pipe plate, o-rings, the manifold of the pipe medium, the flange of the pipe medium and the flange of the casing, and the pipe plate is installed in the cavity of the neck of the casing through seals by means of sealing rings laid in annular grooves on the outer cylindrical surface of the tube plate and sealing the gap between its outer surface and the inner surface of the throat cavity s casing, and the union pipe flange environment has the ability to be attracted by bolts compression flange casing located behind the orifice, wherein between the flanged pipe collector medium and the end face of the tube sheet gasket is located.

Частным случаем может быть узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, выполненным из материала химически инертного по отношению к теплообменным средам или снабжены покрытием из такого материала и уплотнительные кольцевые элементы, выполненные из материла, химически инертного к теплообменным средам.A special case may be the connection node of the casing, tube plate and the manifold of the pipe medium made of a material chemically inert with respect to heat transfer media or provided with a coating of such material and sealing ring elements made of a material chemically inert with heat transfer media.

Сущность полезной модели: в конструкцию узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды введена горловина кожуха, в которую через кольцевые уплотнения установлена трубная доска, коллектор трубной среды герметизируется с трубной доской через прокладку, а фланец трубной среды и фланец кожуха выполнены накидными.The essence of the utility model: the neck of the casing is introduced into the design of the connection unit for the casing, tube plate and the manifold of the pipe medium, into which the pipe plate is installed through the ring seals, the pipe medium collector is sealed with the pipe plate through the gasket, and the pipe medium flange and the casing flange are made cap.

Предлагаемый узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды обеспечивает следующие положительные эффекты:The proposed node connection of the casing, tube plate and the manifold of the pipe medium provides the following positive effects:

- трубная доска теплообменника устанавливается в полость кожуха, из-за наличия расширенной горловины, диаметр которой больше основного диаметра кожуха, за счет этого упрощается конструкция и не требуется наличие фланца кожуха или гильзы для установки трубной доски;- the tube plate of the heat exchanger is installed in the cavity of the casing, due to the presence of an expanded neck, the diameter of which is larger than the main diameter of the casing, this simplifies the design and does not require a flange of the casing or sleeve for installing the tube plate;

- уменьшение массы и габаритов теплообменника достигается за счет применения свободных (накидных) фланцев;- reducing the mass and dimensions of the heat exchanger is achieved through the use of free (cap) flanges;

- возможность регулировки коллектора в плоскости торца трубной доски при монтаже за счет достаточной площади кольца отбортовки, большей по сравнению с площадью прокладки и отсутствия жесткой связи с накидным фланцем;- the ability to adjust the collector in the plane of the end face of the tube plate during installation due to the sufficient area of the flanging ring, larger in comparison with the gasket area and the absence of a rigid connection with the union flange;

- упрощение конструкции за счет уменьшения диаметра трубной доски, наличия отбортовки у коллектора трубной среды и применения накидных фланцев.- simplification of the design by reducing the diameter of the tube plate, the presence of flanging in the manifold of the pipe medium and the use of flanges.

Данные технические результаты достигаются за счет того, что на торце кожуха теплообменника выполнена горловина методом формовки (растяжением), в полость которой установлена трубная доска через уплотнительные кольца. Герметичность соединения между внутренней полостью горловины и наружной цилиндрической поверхностью трубной доски возникает сразу после установки трубной доски в горловину и для этого не требуется создавать дополнительные внешние усилия. Трубная доска прижимается своим обращенным внутрь кожуха торцом к фасонной части горловины и фиксируется от выпадения свободным (накидным) фланцем трубной среды через отбортовку коллектора и прокладку. Отсутствие жесткой связи коллектора и свободного фланца трубной среды позволяет позиционировать положение коллектора в плоскости торца горловины, перпендикулярной продольной оси вращения кожуха перед стягиванием фланцев, не нарушая герметичности соединения его с ответным торцом трубной доски после стягивания. Степень свободы этого позиционирования зависит от внутреннего диаметра свободного (накидного) фланца трубной среды, ширины прокладки, привалочных плоскостей отбортовки коллектора и трубной доски. Фланец трубной среды и фланец кожуха выполнены свободными (накидными), что значительно облегчает конструкцию узла соединения и дает эффект плавающего коллектора трубной среды.These technical results are achieved due to the fact that at the end of the heat exchanger casing a throat is made by molding (stretching), in the cavity of which a tube plate is installed through the sealing rings. The tightness of the connection between the inner cavity of the neck and the outer cylindrical surface of the tube plate occurs immediately after installation of the tube plate in the neck, and this does not require additional external forces. The tube plate is pressed by its end facing the inside of the casing to the shaped part of the neck and is fixed from falling out by the free (cap) flange of the tube medium through the flare of the collector and gasket. The absence of a rigid connection between the collector and the free flange of the pipe medium allows you to position the position of the collector in the plane of the neck end, perpendicular to the longitudinal axis of rotation of the casing before tightening the flanges, without violating the tightness of its connection with the mating end of the tube plate after tightening. The degree of freedom of this positioning depends on the inner diameter of the free (union) flange of the pipe medium, the width of the gasket, the mating flanges of the flange of the collector and the tube plate. The flange of the pipe medium and the flange of the casing are made loose (cap), which greatly facilitates the design of the connection node and gives the effect of a floating manifold of the pipe medium.

Анализ известных технических решений в данной области техники показывает, что предлагаемое устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, что соответствует условию патентоспособности - «новизна», а использование их в заявленной совокупности дало возможность получить новый технический эффект:Analysis of the known technical solutions in this technical field shows that the proposed device has features that are not in the known technical solutions, which corresponds to the patentability condition - “novelty”, and their use in the claimed combination made it possible to obtain a new technical effect:

Заявляемое решение может быть осуществлено с использованием известных технических средств на любом машиностроительном предприятии, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности - «промышленная применимость».The claimed solution can be implemented using well-known technical means at any engineering enterprise, therefore, it meets the condition of patentability - "industrial applicability".

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где изображена конструкция узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды. В теплообменнике на торце кожуха 1 находится горловина 2, полученная методом формовки (растяжением) кожуха, имеющая полость 3, в которую установлена трубная доска 4. На цилиндрической поверхности трубной доски имеются кольцевые канавки 5 с уложенными в них уплотнительными кольцами 6. Накидной фланец 7 трубной среды посредством болтов 8 притягивается к накидному фланцу 9 расположенному за горловиной и через прокладку 10 прижимает за отбортовку 11 коллектор 12 трубной среды к внешнему плоскому торцу 13 трубной доски.The utility model is illustrated in the drawing, which shows the design of the connection unit of the casing, tube plate and the manifold of the pipe medium. In the heat exchanger at the end of the casing 1 there is a neck 2, obtained by molding (stretching) the casing, having a cavity 3 into which the tube plate 4 is installed. On the cylindrical surface of the tube plate there are annular grooves 5 with sealing rings 6 inserted into them. the medium by means of bolts 8 is attracted to the flange 9 located behind the neck and through the gasket 10 presses the flange 12 of the pipe medium to the outer flat end 13 of the tube plate for flanging 11.

Площадь кольца отбортовки 11 больше площади прокладки 10.The area of the flanging ring 11 is greater than the area of the gasket 10.

В качестве коллектора 12 трубной среды может применяться необходимый фасонный элемент трубопровода. Горловина 2 кожуха может быть приварной.As the collector 12 of the pipe medium, the necessary shaped pipe element can be used. The neck 2 of the casing may be welded.

Теплообменник работает следующим образом: в горловину 2 кожуха 1 установлена трубная доска 4, имеющая на своей цилиндрической поверхности кольцевые канавки 5 с заложенными в них уплотнительными кольцами 6. При установке трубной доски в полость 3 горловины, эластичный материал уплотнительных колец, перетекая, деформируется, герметизируя зазоры между внутренней полостью 3 горловины и цилиндрической поверхностью трубной доски 4. Коллектор 12 трубной среды своей отбортовкой 11, через прокладку 10 прижимается к обращенному к нему торцу 13 трубной доски 4. Усилие прижатия коллектора к прокладке, образуется за счет притягивания накидного фланца 7 трубной среды к накидному фланцу 9 посредством болтов 8.The heat exchanger operates as follows: a tube plate 4 is installed in the neck 2 of the casing 1, having ring grooves 5 with sealing rings 6 mounted on their cylindrical surface. When the tube plate is installed in the cavity 3 of the neck, the elastic material of the sealing rings flows, deforms, deforms, sealing the gaps between the inner cavity 3 of the neck and the cylindrical surface of the tube plate 4. The collector 12 of the pipe medium with its flanging 11 is pressed through the gasket 10 to the end face 13 of the pipe nipples 4. The force of pressing the collector against the gasket is formed by attracting the flange 7 of the pipe medium to the flange 9 by means of bolts 8.

Claims

1. The connection node of the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium, including the neck of the casing, the pipe plate, o-rings, the manifold of the pipe medium, the flange of the pipe medium and the flange of the casing, and the tube plate is installed in the cavity of the neck of the casing through the seals by means of O-rings, laid in annular grooves on the outer cylindrical surface of the tube plate and sealing the gap between its outer surface and the inner surface of the cavity of the neck of the casing, and the union flange tr The slaughter medium has the ability to be attracted by bolts to the union flange of the casing located behind the neck, and a gasket is located between the flanging of the pipe medium collector and the end of the tube plate.

2. The connection node according to claim 1, characterized in that the casing, tube plate and manifold of the pipe medium are made of a material chemically inert with respect to the heat transfer media.

3. The connection node according to claim 1, characterized in that the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium are provided with a coating of a material chemically inert with respect to the heat transfer media.

4. The connection node according to claim 1, characterized in that the sealing ring elements are made of a material chemically inert to heat transfer media.