RU183564U1

RU183564U1 - PIPE FITTING ASSEMBLY IN THE TUBE GRILLE HOLE

Info

Publication number: RU183564U1
Application number: RU2018113823U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Виктория Александровна Климанова; Дарья Валерьевна Подлесных
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-09-25

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к конструкции кожухотрубных теплообменников и касается узла крепления труб в отверстиях трубной решетки.The proposed solution relates to the design of shell-and-tube heat exchangers and relates to the pipe attachment in the holes of the tube sheet.

Техническим результатом предлагаемой конструкции узла крепления трубы в отверстии трубной решетки является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the pipe mount in the hole of the tube sheet is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в узле крепления трубы в трубной решетке, включающий охватывающую трубу прижимное кольцо, установленное в посадочном месте отверстия, причем само прижимное кольцо, выполняющее также функцию герметизирующего элемента, выполнено из материала, обладающего эффектом памяти.

The technical result is achieved by the fact that in the pipe attachment unit in the tube sheet, including a clamping ring enclosing the pipe, installed in the seat of the hole, the clamping ring itself, which also serves as a sealing element, is made of a material with a memory effect.

Description

Известен узел крепления трубы в трубной решетке теплообменника, содержащий размещенные вокруг трубы в кольцевой проточке решетки кольцевой уплотнительный элемент из эластичного материала, нажимное кольцо и втулку, расположенную между решеткой и кольцом и имеющую концевой конический участок, при этом проточка в решетке со стороны уплотнительного элемента имеет расширение, а на коническом участке втулки выполнены пазы с образованием упругодеформируемых лепестков, входящих при перемещении нажимного кольца в сторону уплотнительного элемента в расширении проточки, при этом втулка с нажимным кольцом имеет резьбовое соединение. Кроме того, втулка снабжена фланцем, а нажимное кольцо - лысками под ключ (Авт. свид. СССР №1370422, F28F 11/02, 1968 г.).A known knot of pipe fastening in the tube sheet of the heat exchanger, comprising an annular sealing element made of elastic material placed around the pipe in the annular groove of the lattice, a pressure ring and a sleeve located between the grill and the ring and having an end conical section, while the groove in the grill from the side of the sealing element has expansion, and on the conical section of the sleeve grooves are made with the formation of elastically deformable petals, entering when the pressure ring moves towards the sealing el In the expansion of the groove, the sleeve with a pressure ring has a threaded connection. In addition, the sleeve is equipped with a flange, and the pressure ring - turnkey flats (Auth. Certificate. USSR No. 1370422, F28F 11/02, 1968).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и эксплуатации, особенно при высоких температурах, при которых в трубах и трубных решетках во термические напряжения, приводящие к потере герметичности труб в узле крепления. Это требует затрат времени на осмотр, ремонт, демонтаж и замену труб, что снижает время эксплуатации, а значит и производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the complexity of design and operation, especially at high temperatures, in which thermal stresses in pipes and tube sheets result in a loss of tightness of pipes in the mount. This requires time for inspection, repair, dismantling and replacement of pipes, which reduces the operating time, and hence productivity.

Известна узел крепления по способу закрепления труб в трубных решетках, заключающийся а пластическом деформировании материала трубы. Трубу устанавливают в отверстие трубной решетки, имеющее две кольцевые канавки. Трубу фиксирую от возможного перемещения и закрепляют. Для этого к ее внутренней поверхности механической вальцовкой прикладывают сжимающее усилие. Предварительно внешнюю поверхность трубы профилируют. При этом на ней образуют конический участок, вершина конуса которого расположена за торцом трубы, и сопряженный с ним участок с криволинейной образующей, обращенной к оси трубы. Трубу устанавливают в отверстие трубной решетки без зазора, а участок с криволинейной образующей располагают напротив кольцевых канавок решетки. В результате обеспечивается получение требуемых эксплуатационных характеристик вальцовочных соединений без применения повешенных давлений на внутренней поверхности трубы (Патент РФ №2170153, B21D 39/06, B21D 53/08, F28F 9/16; 2001 г.).Known fastener by the method of fastening pipes in tube sheets, which consists in plastic deformation of the pipe material. The pipe is installed in the hole of the tube sheet having two annular grooves. I fix the pipe from possible movement and fix it. For this, a compressive force is applied to its inner surface by mechanical rolling. Previously, the outer surface of the pipe is profiled. At the same time, a conical section is formed on it, the apex of the cone of which is located behind the end of the pipe, and a section connected with it with a curvilinear generatrix facing the pipe axis. The pipe is installed in the hole of the tube sheet without a gap, and the section with a curvilinear generatrix is placed opposite the ring grooves of the screen. The result is the required operational characteristics of milling joints without the use of hanging pressures on the inner surface of the pipe (RF Patent No. 2170153, B21D 39/06, B21D 53/08, F28F 9/16; 2001).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, является большие термические напряжения при разной температуре теплоносителя, протекающей в трубах и межтрубном пространстве, что приводит к необходимости остановки работы теплообменника и затратам времени на его ремонт, а значит и снижению производительности.The reasons that impede the achievement of the desired technical result are high thermal stresses at different temperatures of the coolant flowing in the pipes and the annular space, which leads to the need to stop the operation of the heat exchanger and the time it takes to repair it, which means lower productivity.

Известен узел крепления трубы в отверстии трубной решетки с образованием зазора, включающий охватывающие трубу прижимное кольцо, установленное в посадочном месте отверстия решетки, и герметизирующий элемент, размещенный между прижимным кольцом и трубной решеткой и контактирующий с последними, при этом герметизирующий элемент выполнен из вещества, полимеризованного в зазоре (Патент РФ №20788, F28F 11/00; 2001 г.).Known pipe fastening node in the hole of the tube sheet with the formation of a gap, including a clamping ring covering the pipe, installed in the seat of the hole of the grid, and a sealing element located between the pressure ring and the tube sheet and in contact with the latter, while the sealing element is made of a polymerized substance in the gap (RF Patent No. 20788, F28F 11/00; 2001).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится потеря герметичности из-за термических напряжений, возникающих за счет разности температур труб и трубных решеток, что снижает рабочее время эксплуатации, но увеличивает затраты времени на ремонт, демонтаж и замену труб, их вторичное закрепление в трубных решетках и, как следствие, уменьшает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the loss of tightness due to thermal stresses arising from the temperature difference between the pipes and tube sheets, which reduces the operating time of the operation, but increases the time required for repair, dismantling and replacement of pipes, their secondary fixing in tube sheets and, as a result, reduces productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является узел крепления трубы в трубной решетке теплообменника, содержащий демпфирующую прокладку, установленную между решеткой и отбортовкой торцевого участка трубы, выполненной с кольцевым выступом и прижимную втулку, одетую с натягом на отбортовку, при этом с целью повышения надежности, узел дополнительно содержит уплотнительное кольцо в виде равнобедренного трехгранника, охватывающее трубу между демпфирующей прокладкой и решеткой и плотно взаимодействующее с последними боковыми гранями, выполненными в виде вогнутых сегментов (Авт. свид. СССР №1467362, F28F 9/16, 1982 г).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a pipe attachment unit in a heat exchanger tube sheet, comprising a damping gasket installed between the tube grille and the flange of the pipe end section made with an annular protrusion and a pressure sleeve, which is clad with an interference fit to the flange, at the same time, in order to increase reliability, the assembly additionally contains a sealing ring in the form of an isosceles trihedron, covering the pipe between the damping gasket and the lattice and tightly interacting with the lateral faces of the latter, made in the form of concave segments (Ed. svid. USSR №1467362, F28F 9/16, 1982).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая производительность из-за частых остановок на ремонт.The reasons that impede the achievement of a given technical result include low productivity due to frequent repair stops.

Техническим результатом предлагаемой конструкции узла крепления трубы в отверстии трубной решетки, является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the pipe mount in the hole of the tube sheet is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в узле крепления трубы в трубной решетке, включающий охватывающую трубу прижимное кольцо, установленное в посадочном месте отверстия, причем прижимное кольцо, выполняющее также функцию герметизирующего элемента, выполнено из материала, обладающего эффектом памяти.The technical result is achieved by the fact that in the pipe mounting unit in the tube sheet, including a clamping ring covering the pipe, installed in the seat of the hole, the clamping ring, which also serves as a sealing element, is made of a material with a memory effect.

Изготовление прижимного кольца, выполняющего также функцию герметизирующего элемента, из материала обладающего эффектом памяти позволяет, при нагревании трубы от теплоносителя, движущегося в трубном пучке, компенсировать увеличение длины труб в трубной пучке за счет изменения формы кольца при его нагревании, что предупреждается увеличением температурных напряжений выше предела прочности, сохраняет герметичность крепления труб в трубных решетках, увеличивает рабочее время, снижает затраты времени на остановку, ремонт, замену части труб, в которых произошли потери герметичности, что целом повышает производительность.The manufacture of a clamping ring, which also serves as a sealing element, from a material with a memory effect allows, when heating the pipe from a coolant moving in the tube bundle, to compensate for the increase in the length of the tubes in the tube bundle by changing the shape of the ring when it is heated, which is prevented by an increase in temperature stresses above tensile strength, maintains the tightness of pipe fastening in tube sheets, increases working time, reduces the time spent on stopping, repairing, replacing parts of t K, in which there was a loss of integrity, that generally improves performance.

В качестве материала обладающего эффектом памяти можно использовать 12Х18Н10Т, медно-алюминиевый-никелевый сплав, никель-алюминиевый сплав с 36,8% Al, марганцово-медный сплав с 90% Mn и др. [Физические эффекты в машиностроении. Справочник / под ред. В.А. Лукьянца. - М.: Машиностроение, 1993. - с. 149-152].As a material with a memory effect, you can use 12X18H10T, copper-aluminum-nickel alloy, nickel-aluminum alloy with 36.8% Al, manganese-copper alloy with 90% Mn, etc. [Physical effects in mechanical engineering. Reference / ed. V.A. Lukyanza. - M.: Mechanical Engineering, 1993. - p. 149-152].

На фиг. 1 изображен узел крепления трубы в отверстии трубной решетки при обычной температуре; на фиг. 2 - узел при температуре трубы значительно выше температуры трубной решетки.In FIG. 1 shows a pipe mount in a hole of a tube sheet at ordinary temperature; in FIG. 2 - node at a pipe temperature significantly higher than the temperature of the tube sheet.

Узел крепления трубы в отверстии трубно решетки включает трубу 1, прижимное кольцо 2, выполненное из материала, обладающего эффектом памяти и трубную решетку 3. На конце трубы 1, герметично закреплено (развальцовка, пайка) прижимное кольцо 2, которое в свою очередь герметично закреплено в трубной решетке 3.The pipe fastening unit in the hole of the tube sheet includes a pipe 1, a clamping ring 2 made of a material having a memory effect and a tube sheet 3. At the end of the pipe 1, the clamping ring 2 is tightly fixed (flaring, soldering), which in turn is hermetically fixed in tube sheet 3.

Узел крепления трубы 1 в трубной решетке 3 работает следующим образом. При подаче горячего теплоносителя в трубу 1 она нагревается значительно больше чем трубная решетка 3. Так как в межтрубном пространстве ограниченном рубашкой и трубными решетками движется холодный теплоноситель.The mounting unit of the pipe 1 in the tube sheet 3 operates as follows. When the hot coolant is supplied to the pipe 1, it heats up significantly more than the tube sheet 3. Since the coolant moves in the annulus defined by the jacket and tube sheets.

От концов трубы 1, соединенных герметично с прижимным кольцом 2, последнее нагревается и так как материал кольца обладает эффектом памяти, то оно при повышенной температуре деформируется, образуя коническую фигуру (фиг. 2), так как такая форма прижимному кольцу была при высокой температуре под прессом.From the ends of the pipe 1 connected hermetically to the pressure ring 2, the latter heats up and since the material of the ring has a memory effect, it deforms at an elevated temperature to form a conical shape (Fig. 2), since such a shape of the pressure ring was at a high temperature under by the press.

При высокой температуре трубы 2 удлиняются, но эти удлинения компенсируются деформациями материала прижимного кольца 2.At high temperatures, the pipes 2 are elongated, but these elongations are compensated by deformations of the material of the pressure ring 2.

После прекращения подачи горячего теплоносителя в трубя 1 они охлаждаются и прижимное кольцо 2 принимает первоначальную форму диска (фиг. 1).After stopping the supply of hot coolant to the pipe 1, they are cooled and the pressure ring 2 takes the initial disk shape (Fig. 1).

Таким образом, выполнение прижимного кольца 2 из материала, обладающего эффектом памяти, предотвращает термические напряжения, которые возникают в узле крепления трубы в отверстии трубной решетки 3, что обеспечивает герметичность этого узла, увеличивает срок его работы без остановок на осмотр и ремонт, особенно при высоких разностях температур горячего теплоносителя в трубах 1 и холодного в межтрубном пространстве, ограниченного рубашкой и трубными решетками 3. Это обеспечивает повышение производительности теплообменника с предлагаемым узлом крепления трубы в отверстии трубной решетки.Thus, the implementation of the clamping ring 2 from a material with a memory effect prevents thermal stresses that occur in the pipe mount in the hole of the tube 3, which ensures the tightness of this unit, increases its life without stopping for inspection and repair, especially at high temperature differences between the hot heat carrier in the pipes 1 and the cold in the annulus limited by the jacket and the tube sheets 3. This provides an increase in the performance of the heat exchanger with the proposed m pipe mounting unit in the hole of the tube sheet.

Claims

A pipe fastening assembly in a tube sheet including a clamping ring enclosing the pipe installed in a hole seat, characterized in that the clamping ring, which also functions as a sealing element, is made of a material having a memory effect.