RU159491U1

RU159491U1 - CONNECTION ASSEMBLY OF THE SHELL, TUBE BOARD AND TUBE COLLECTOR

Info

Publication number: RU159491U1
Application number: RU2015113829/06U
Authority: RU
Inventors: Артем Борисович Касимовский; Александр Юрьевич Камышев
Original assignee: Артем Борисович Касимовский; Александр Юрьевич Камышев
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2016-02-10

Abstract

1. Узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, в котором коллектор трубной среды посредством стяжного соединения притянут к горловине кожуха, а трубная доска расположена в полости горловины кожуха, имеющей канавку, образованную отбортовкой, в которой установлено стопорное кольцо, фиксирующее трубную доску от выпадения, причем между привалочными поверхностями фланца коллектора трубной среды и отбортовкой горловины кожуха расположена прокладка, и не менее чем одно уплотнительное кольцо уложено в кольцевую канавку на наружной цилиндрической поверхности трубной доски с возможностью герметизировать зазор между её наружной поверхностью и внутренней поверхностью полости горловины кожуха.2. Узел соединения по п.1, отличающийся тем, что горловина кожуха выполнена приварной.3. Узел соединения по п.1, отличающийся тем, что отбортовка, образующая канавку для размещения стопорного кольца на торце горловины кожуха, выполнена приварной.4. 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.5. 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.6. 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, in which the collector of the pipe medium by means of a clamping connection is drawn to the neck of the casing, and the pipe plate is located in the cavity of the neck of the casing having a groove formed by a flange, in which a retaining ring is fixed to fix the pipe plate from falling out, and between the mating surfaces of the flange of the manifold of the pipe medium and the flanging of the neck of the casing there is a gasket, and at least one o-ring is laid in the annular groove n and the outer cylindrical surface of the tube plate with the ability to seal the gap between its outer surface and the inner surface of the cavity of the neck of the casing. 2. The connection node according to claim 1, characterized in that the neck of the casing is made welded. The connection node according to claim 1, characterized in that the flange forming a groove for placing the retaining ring on the end of the neck of the casing is made welded. The connection node according to claim 1, characterized in that the casing, the tube plate and the manifold 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 (AC 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 теплообменных труб и стяжных болтов, имеющая диаметр равный диаметру фланца кожуха и фланца крышки, что приводит к увеличению массы узла. Крышка, имеющая фланец и выполняющая роль коллектора трубной среды не имеет достаточной степени свободы для регулировочных перемещений при монтаже теплообменных секций. Кроме того, самым существенным недостатком является то, что при снятой коллекторной крышке узел полностью теряет свою герметичность. Невозможно проверить герметичность соединения теплообменных труб с трубной доской.A shell-and-tube heat exchanger is known (AC USSR No. 1015235 F28D 7/00) comprising caps, tube sheets, annular elastic sealing elements located at least from one of the ends of the jacket, which has a flange connection with a grid and a cover, 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 heat transfer pipes and coupling bolts, having 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. A cover having a flange and acting as a pipe medium collector does not have a sufficient degree of freedom for adjusting movements during the installation of heat-exchange sections. In addition, the most significant drawback is that when the collector cover is removed, the assembly completely loses its tightness. It is not possible to check the tightness of the connection of the heat exchange pipes to the tube plate.

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 расточкой, 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 эластичные кольца, герметизируя тем самым зазоры в соединении.In the closest analogue, the connection unit contains a housing flange with a trapezoidal annular bore made on its inner cylindrical surface, a pipe medium flange with a similar annular 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 pins, they move in the opposite direction, the stop of the intermediate ring deforms the elastic rings, thereby sealing the gaps in the connection.

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

Так же основным недостатком является отсутствие возможности проверки на герметичность соединения трубного пучка с трубной доской при снятом фланце коллектора трубной среды, при подаче проверочного давления в полость кожуха. При ослаблении стяжных болтов узел полностью теряет свою герметичность.Also, the main disadvantage is the lack of the ability to check for tightness of the connection of the tube bundle with the tube plate with the flange of the pipe medium collector removed, while applying a test pressure to the casing cavity. When loosening the tie bolts, the assembly completely loses its tightness.

Задачей предлагаемой полезной модели является: уменьшение массы и габаритов узла, повышение его эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции, возможность визуальной проверки на герметичность трубного пучка при снятом коллекторе трубной среды.The objective of the proposed utility model is: reducing the mass and dimensions of the assembly, increasing its operational characteristics, simplifying the design, the ability to visually check for tightness of the tube bundle when the manifold of the tube medium is removed.

Поставленная задача решается в узле соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, в котором коллектор трубной среды посредством стяжного соединения притянут к горловине кожуха, а трубная доска расположена в полости горловины кожуха, имеющей канавку образованную отбортовкой, в которой установлено стопорное кольцо, фиксирующее трубную доску от выпадения, причем между привалочными поверхностями фланца коллектора трубной среды и отбортовки горловины кожуха расположена прокладка, и не менее чем одно уплотнительное кольцо уложено в кольцевую канавку на наружной цилиндрической поверхности трубной доски с возможностью герметизировать зазор между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью полости горловины кожуха.The problem is solved in the connection node of the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium, in which the collector of the pipe medium by means of a clamping connection is drawn to the neck of the casing, and the pipe plate is located in the cavity of the neck of the casing having a groove formed by a flange, in which a retaining ring is fixed to fix the pipe a board from falling out, and between the mating surfaces of the flange of the manifold of the pipe medium and the flange of the neck of the casing there is a gasket, and at least one o-ring laid in an annular groove on the outer cylindrical surface of the tube plate with the ability to seal the gap between its outer surface and the inner surface of the cavity of the neck of the casing.

Частным случаем может быть узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, выполненный из материала химически инертного по отношению к теплообменным средам и уплотнительные кольцевые элементы, выполненные из материла, химически инертного к теплообменным средам.A particular case may be the connection node of the casing, tube plate and the collector of the pipe medium made of material chemically inert with respect to the heat transfer media and sealing ring elements made of material chemically inert to the heat transfer media.

Частным случаем может быть узел соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды, в котором отбортовка, образующая канавку для стопорного кольца выполнена приварной к горловине кожуха.A special case may be the connection node of the casing, tube plate and the manifold of the pipe medium, in which the flange forming the groove for the retaining ring is made welded to the neck of the casing.

Сущность полезной модели: в конструкцию узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды введена горловина кожуха, в которую через кольцевое уплотнение установлена трубная доска, на горловине выполнена отбортовка, образующая канавку, в которую установлено стопорное кольцо, коллектор трубной среды через прокладку притягивается к горловине посредством стяжного элемента.The essence of the utility model: the neck of the casing is introduced into the design of the connection assembly of the casing, tube plate and the manifold of the pipe medium, into which the pipe plate is installed through the ring seal, a flange is made on the neck, forming a groove in which the retaining ring is installed, the pipe medium collector is drawn to the a neck by means of a coupling element.

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:

- наличие расширенной горловины кожуха, в полость которой устанавливается трубная доска теплообменника, имеет диаметр больший, чем диаметр основного кожуха, за счет этого упрощается конструкция и не требуется наличие фланца кожуха или гильзы для установки трубной доски;- the presence of an expanded neck of the casing, in the cavity of which the tube plate of the heat exchanger is installed, has a diameter larger than the diameter of the main 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 стяжного хомута или свободных (накидных) фланцев;- a reduction in the mass and dimensions of the heat exchanger is achieved through the use of a coupling clamp or loose (union) flanges;

- возможность поддержания герметичности узла и визуальной проверки на герметичность соединений трубной доски и кожуха, теплообменных труб и трубной доски со снятым коллектором трубной среды при наличии давления среды в полости кожуха, достигается за счет наличия стопорного кольца, фиксирующего от выпадения трубную доску из полости горловины кожуха;- the ability to maintain the tightness of the node and a visual check of the tightness of the connections of the tube plate and the casing, heat transfer pipes and tube plate with the removed collector of the pipe medium in the presence of medium pressure in the cavity of the casing is achieved due to the presence of a retaining ring securing the tube from falling out of the cavity of the neck of the casing ;

- упрощение конструкции и уменьшение массы за счет уменьшения диаметра трубной доски, наличия у коллектора трубной среды фланца, выполненных как единый элемент и применения облегченных стяжных элементов.- simplifying the design and reducing the weight by reducing the diameter of the tube plate, the presence of the collector of the pipe medium flange, made as a single element and the use of lightweight coupling elements.

Данные технические результаты достигаются за счет того, что на торце кожуха теплообменника выполнена горловина с отбортовкой образующей канавку под стопорное кольцо. В полость горловины установлена трубная доска через уплотнительное кольцо. 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 для деформации материала кольца. Трубная доска фиксируется от выпадения из полости стопорным кольцом, установленным в канавке образованной отбортовкой на горловине кожуха. Коллектор трубной среды через прокладку притягивается к плоскости отбортовки горловины посредством стяжного хомута. Наличие осевой степени свободы коллектора относительно оси кожуха, а также возможности некоторого его регулировочного перемещения в плоскости торца горловины, позволяет позиционировать положение коллектора в плоскости торца горловины, перпендикулярной продольной оси вращения кожуха перед стягиванием стяжными элементами. Не нарушая при этом герметичности соединения между привалочной поверхностью его фланца и привалочной поверхностью отбортовки горловины после стягивания. Степень свободы этого позиционирования зависит от внутреннего диаметра свободных (накидных) фланцев или стяжного хомута, ширины прокладки, привалочной плоскости фланца коллектора и привалочной плоскости отбортовки горловины кожуха.These technical results are achieved due to the fact that a neck is made at the end of the heat exchanger casing with a flange forming a groove for the retaining ring. A tube plate is installed in the neck cavity through an o-ring. The tightness of the connection between the inner cavity of the neck and the outer cylindrical surface of the tube plate occurs immediately after the installation of the tube plate in the neck, and this does not require additional external forces to deform the ring material. The tube plate is fixed from falling out of the cavity by a retaining ring installed in the groove formed by a flange on the neck of the casing. The manifold of the pipe medium through the gasket is attracted to the neck flanging plane by means of a compression clamp. The presence of an axial degree of freedom of the collector relative to the axis of the casing, as well as the possibility of some adjusting movement in the plane of the end of the neck, allows you to position the position of the collector in the plane of the end of the neck, perpendicular to the longitudinal axis of rotation of the casing before tightening the clamping elements. While not breaking the tightness of the connection between the mating surface of its flange and the mating surface of the flanging of the neck after tightening. The degree of freedom of this positioning depends on the inner diameter of the free (flare) flanges or the clamping collar, gasket width, the mounting plane of the collector flange and the mounting flange of the neck of the casing.

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 на фиг. 1 изображена конструкция узла соединения кожуха, трубной доски и коллектора трубной среды со стяжным хомутом, а на фиг. 2 - узел с фланцами.The utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the design of the connection unit of the casing, tube plate and manifold of the pipe medium with a clamping collar, and in FIG. 2 - node with flanges.

В теплообменнике на торце кожуха 1 находится горловина 2 полученная формовкой, имеющая полость 3, в которую установлена трубная доска 4. На цилиндрической поверхности трубной доски имеются кольцевая канавка 5 с уложенным в ней уплотнительным кольцом 6. Стопорное кольцо 7 установлено в канавке отбортовки 8 горловины для фиксации трубной доски 4 от выпадения.In the heat exchanger at the end of the casing 1 there is a neck 2 obtained by molding, having a cavity 3, in which the tube plate 4 is installed. On the cylindrical surface of the tube plate there is an annular groove 5 with a sealing ring 6. A circlip 7 is installed in the flange groove 8 of the neck for fixing the tube plate 4 from falling out.

Стяжной хомут 9 притягивает за фланец 10 коллектор 11 трубной среды через прокладку 12 к привалочной поверхности 13 отбортовки 8 горловины кожуха (фиг. 1).The coupling clamp 9 attracts the manifold 11 of the pipe medium through the gasket 12 to the connecting surface 13 of the flange 8 of the neck of the casing over the flange 10 (Fig. 1).

В качестве коллектора 11 трубной среды может применяться необходимый элемент трубопровода. Горловина 2 кожуха может быть приварной.As the collector 11 of the pipe medium can be used the necessary element of the pipeline. 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 кольцевую канавку 5 с заложенным в нее уплотнительным кольцом 6. При установке трубной доски в полость 3 горловины, эластичный материал уплотнительного кольца, перетекая, деформируется, герметизируя зазоры между внутренней поверхностью полости 3 горловины и цилиндрической поверхностью трубной доски 4. Стопорное кольцо 7 установленное в канавку образованную отбортовкой 8, фиксирует трубную доску во внутренней полости горловины. Коллектор 11 трубной среды привалочной поверхностью своего фланца 10, через прокладку 12 прижимается к обращенной к ней привалочной поверхности 13 отбортовки 8 горловины кожуха. Усилие прижатия коллектора через прокладку к торцу фасонной отбортовки горловины, образуется за счет стяжного хомута 9 или фланцев 14, 15 стянутых болтами 16 - фиг. 2.The heat exchanger operates as follows: a pipe 4 is installed in the neck 2 of the casing 1, having an annular groove 5 on its cylindrical surface with a sealing ring 6. When installing the pipe board in the cavity 3 of the neck, the elastic material of the sealing ring is deformed, deforming, sealing the gaps between the inner surface of the neck cavity 3 and the cylindrical surface of the tube plate 4. The retaining ring 7 installed in the groove formed by the flanging 8, fixes the tube plate in the inner the lower cavity of the neck. The collector 11 of the pipe medium with the mating surface of its flange 10, through the gasket 12 is pressed against the mating surface 13 of the flange 8 of the neck of the casing. The force of pressing the collector through the gasket to the end of the flange of the neck is formed due to the coupling collar 9 or flanges 14, 15 tightened by bolts 16 - FIG. 2.

Claims

1. The connection node of the casing, the tube plate and the manifold of the pipe medium, in which the collector of the pipe medium by means of a clamping connection is drawn to the neck of the casing, and the pipe plate is located in the cavity of the neck of the casing having a groove formed by a flange, in which a retaining ring is fixed to fix the pipe plate from falling out, and between the mating surfaces of the flange of the manifold of the pipe medium and the flanging of the neck of the casing there is a gasket, and at least one o-ring is laid in the annular groove n and the outer cylindrical surface of the tube plate with the ability to seal the gap between its outer surface and the inner surface of the cavity of the neck of the casing.

2. The connection node according to claim 1, characterized in that the neck of the casing is made welded.

3. The connection node according to claim 1, characterized in that the flanging, forming a groove for placing the retaining ring on the end of the neck of the casing, is made welded.

4. 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 heat transfer media.

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

6. 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.