RU2778042C2 - Stabilisation of a tube bank for a coil heat exchanger - Google Patents
Stabilisation of a tube bank for a coil heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778042C2 RU2778042C2 RU2020142858A RU2020142858A RU2778042C2 RU 2778042 C2 RU2778042 C2 RU 2778042C2 RU 2020142858 A RU2020142858 A RU 2020142858A RU 2020142858 A RU2020142858 A RU 2020142858A RU 2778042 C2 RU2778042 C2 RU 2778042C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support structure
- central tube
- tube
- central
- ribs
- Prior art date
Links
- 230000003019 stabilising Effects 0.000 title 1
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 claims abstract description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 2
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройству, применяемому при изготовлении трубного пучка змеевикового теплообменника, а также к способу изготовления такого трубного пучка.The invention relates to a device used in the manufacture of a tube bundle of a coiled heat exchanger, as well as to a method for manufacturing such a tube bundle.
Такие змеевиковые теплообменники содержат кожух, который охватывает внутреннее пространство кожуха для приема первой жидкой среды, причем во внутреннем пространстве кожуха размещена центральная труба, на которой навиты трубы с промежуточной укладкой ребер, в результате чего образуется трубный пучок. В пучке труб может прокачиваться по меньшей мере одна вторая жидкая среда, которая при этом может косвенно обмениваться теплом с направляемой во внутреннем пространстве кожуха первой средой. Кроме того, может быть предусмотрена рубашка, которая заключает в себе образованный трубами трубный пучок и служит для того, чтобы предотвратить обходное течение первой среды во внутреннем пространстве кожуха теплообменника мимо трубного пучка. Центральная труба, с одной стороны, обеспечивает процесс навивки труб, а с другой стороны, служит для предотвращения обводного течения по центру трубного пучка. Как правило, для навивки труб на трубный пучок центральная труба располагается горизонтально, тогда как во время работы теплообменника она направлена вертикально.Such coiled heat exchangers comprise a casing which encloses the interior of the casing for receiving the first liquid medium, wherein the interior of the casing houses a central tube on which pipes are wound with intermediate fins to form a tube bundle. In the tube bundle, at least one second liquid medium can be pumped, which in this case can indirectly exchange heat with the first medium guided in the inner space of the casing. In addition, a jacket can be provided which encloses the tube bundle formed by the tubes and serves to prevent the first medium in the interior of the heat exchanger shell from bypassing the tube bundle. The central pipe, on the one hand, ensures the process of winding the pipes, and on the other hand, serves to prevent bypass flow in the center of the tube bundle. As a rule, for winding pipes on a tube bundle, the central pipe is located horizontally, while during the operation of the heat exchanger it is directed vertically.
При навивке такого трубного пучка центральная труба вращается вокруг продольной оси, т.е. вокруг оси центральной трубы, причем продольная ось расположена горизонтально.When winding such a tube bundle, the central tube rotates around the longitudinal axis, i.e. around the axis of the central pipe, and the longitudinal axis is located horizontally.
При этом происходит раскрытие пучка на его концах, т.е. в зоне первого или противоположного ему второго конца центральной трубы, в частности на нижнем (в рабочем положении теплообменника) конце трубного пучка, где обычно не предусмотрено укрепляющих трубный пучок кронштейнов.In this case, the beam opens at its ends, i.e. in the area of the first or opposite second end of the central tube, in particular at the lower (in the working position of the heat exchanger) end of the tube bundle, where usually no brackets are provided to reinforce the tube bundle.
Это становится возможным при частом вращении, а именно в сочетании с провисом на свободном конце пучка. В результате могут возникать обрывы хомутов, которыми трубы трубного пучка крепятся к ребрам трубного пучка. Из-за этого, в свою очередь, возможно появление повреждений труб трубного пучка.This becomes possible with frequent rotation, namely in combination with sagging at the free end of the beam. As a result, breaks in the clamps that secure the tubes of the tube bundle to the ribs of the tube bundle can occur. Because of this, in turn, damage to the tubes of the tube bundle is possible.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для изготовления трубного пучка змеевикового теплообменника, при которых описанное выше раскрывающее движение трубного пучка ограничено.Therefore, the object of the present invention is to provide an apparatus and method for manufacturing a tube bundle of a coiled heat exchanger, in which the opening movement of the tube bundle described above is limited.
Эта задача решается с помощью устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также способа с признаками пункта 15 формулы изобретения.This problem is solved using a device with features of
Предпочтительные варианты осуществления этих аспектов изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения и описываются ниже.Preferred embodiments of these aspects of the invention are presented in the respective dependent claims and are described below.
Согласно пункту 1 формулы изобретения, представляется устройство, применяемое при изготовлении трубного пучка змеевикового теплообменника, в котором трубы навиваются в несколько слоев на ориентированную в осевом направлении центральную трубу, причем между слоями труб расположены ориентированные вдоль осевого направления ребра.According to
В соответствии с изобретением предусмотрено, что устройство предпочтительно не является компонентом готового теплообменника, а предусмотрено и, в частности, выполнено с возможностью удаления с центральной трубы после навивки трубного пучка, и содержит по меньшей мере одну первую опорную конструкцию для удержания ребер от смещения в радиальном направлении центральной трубы, причем по меньшей мере одна первая опорная конструкция выполнена с возможностью фиксации на первом конце центральной трубы, и при этом по меньшей мере одна первая опорная конструкция вращает центральную трубу в направлении по окружности, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на центральной трубе.In accordance with the invention, it is provided that the device is preferably not a component of the finished heat exchanger, but is provided and, in particular, is made with the possibility of being removed from the central tube after winding the tube bundle, and contains at least one first support structure for holding the fins from displacement in the radial direction of the central tube, wherein at least one first support structure is configured to be fixed at the first end of the central tube, and wherein at least one first support structure rotates the central tube in the circumferential direction when at least one first support structure is supported on central pipe.
Радиальное направление всегда перпендикулярно осевому направлению, т.е. продольной оси центральной трубы, и направлено от этой оси.The radial direction is always perpendicular to the axial direction, i.e. longitudinal axis of the central tube, and directed away from this axis.
Удержание первых концов ребер от смещения в радиальном направлении, в частности, означает, что движение ребер (т.е. первых и/или вторых концов ребер) в радиальном направлении относительно центральной трубы ограничивается по меньшей мере одной опорной конструкцией.Keeping the first ends of the ribs from moving in the radial direction means in particular that the movement of the ribs (ie the first and/or second ends of the ribs) in the radial direction relative to the central tube is limited by at least one support structure.
Последние расчеты трубных пучков змеевиковых теплообменников, в частности проведенные в форме анализа механических напряжений, основанного на методе конечных элементов, показали, что при увеличении числа слоев прежних опор для пучков становится недостаточно, т.е. при навивке последних слоев труб все же приходится считаться с раскрыванием.Recent calculations of tube bundles of coiled heat exchangers, in particular those carried out in the form of a mechanical stress analysis based on the finite element method, have shown that with an increase in the number of layers, the former supports for the bundles become insufficient, i.e. when winding the last layers of pipes, one still has to reckon with opening.
Тенденция раскрывания пучка, особенно в случае тяжелых трубных пучков, при моделировании наблюдается и на верхнем конце трубного пучка, где обычно находятся кронштейны для удержания трубного пучка.The tendency of the bundle to open, especially in the case of heavy tube bundles, is also observed in the simulation at the upper end of the tube bundle, where the brackets to hold the tube bundle are usually located.
Это означает, что в случае достаточно больших трубных пучков (относительно диаметра и длины пучка) и/или в случае особо тяжелых пучков нижняя опора пучка становится недостаточной, и, кроме того, опора необходима и в верхней части.This means that in the case of sufficiently large tube bundles (relative to the diameter and length of the bundle) and/or in the case of particularly heavy bundles, the lower support of the bundle becomes insufficient, and, in addition, support is also needed in the upper part.
Решение в соответствии с изобретением обеспечивает достаточную опору в этом отношении, причем по меньшей мере одна опорная конструкция предпочтительно используется для удержания ребер трубного пучка на нижнем конце трубного пучка, а при необходимости — и на верхнем конце трубного пучка.The solution according to the invention provides sufficient support in this regard, at least one support structure being preferably used to support the ribs of the tube bundle at the lower end of the tube bundle and, if necessary, also at the upper end of the tube bundle.
Благодаря опорным конструкциям в соответствии с изобретением трубный пучок стабилизируется по всему объему, а не только частично. Это также позволяет навивать еще большие трубные пучки, чем раньше, не допуская повреждения труб или хомутов, вызываемого раскрыванием трубного пучка.Thanks to the support structures according to the invention, the tube bundle is stabilized throughout its volume and not only partially. It also allows the winding of even larger tube bundles than before without damaging the tubes or collars caused by the tube bundle opening.
Согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере одна опорная конструкция выполнена в форме диска, в частности в форме круга, и для удержания ребер содержит множество гнезд, каждое из которых образовано для приема одного первого конца ребра трубного пучка.According to one embodiment of the invention it is provided that at least one support structure is made in the form of a disk, in particular in the form of a circle, and for holding the fins contains a plurality of sockets, each of which is formed to receive one first end of the fin of the tube bundle.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере одна первая опорная конструкция содержит множество удерживающих ребра опорных колец, каждое из которых вращается в направлении по окружности относительно центральной трубы, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that at least one first support structure comprises a plurality of support rings holding ribs, each of which rotates in a circumferential direction relative to the central pipe, when at least one first support structure is fixed at the first end of the central pipes.
При этом согласно одному варианту осуществления изобретения также предусмотрено, что каждые два смежных (в радиальном направлении относительно центральной трубы) опорных кольца, удерживающих ребра центральной трубы, образуют по одному гнезду для множества смежных (в направлении по окружности центральной трубы) первых концов ребер, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы.Moreover, according to one embodiment of the invention, it is also provided that every two adjacent (in the radial direction relative to the central tube) support rings holding the ribs of the central tube form one seat for a plurality of adjacent (in the circumferential direction of the central tube) first ends of the ribs, when at least one first support structure is fixed at the first end of the central tube.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что каждые два смежных опорных кольца выполнены так, чтобы направлять упомянутые первые концы ребер со смещением в осевом направлении. В качестве альтернативы, согласно одному варианту осуществления изобретения, предусмотрено, что каждый из первых концов устанавливают в соответствующем гнезде, в частности на первой опорной конструкции, с возможностью фиксации.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that each two adjacent support rings are designed to guide said first ends of the ribs with an offset in the axial direction. Alternatively, according to one embodiment of the invention, it is provided that each of the first ends is fixed in a respective seat, in particular on the first support structure.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что опорные кольца по меньшей мере одной первой опорной конструкции соединены между собой распорками, каждая из которых ориентирована в радиальном направлении относительно центральной трубы, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that the support rings of at least one first support structure are interconnected by spacers, each of which is oriented in a radial direction relative to the central tube, when at least one first support structure is fixed at the first end of the central tube .
Согласно другому варианту осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере одна первая опорная конструкция содержит множество рычагов, каждый из которых содержит множество гнезд для удержания первых концов ребер трубного пучка, причем каждый из рычагов ориентирован в радиальном направлении относительно центральной трубы, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы.According to another embodiment of the invention, it is provided that at least one first support structure comprises a plurality of levers, each of which contains a plurality of sockets for holding the first ends of the ribs of the tube bundle, each of the levers being oriented in a radial direction relative to the central tube, when at least one the first support structure is fixed at the first end of the central tube.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что каждое из описанных выше гнезд по меньшей мере одной опорной конструкции выполнено в виде сквозного отверстия.In addition, according to one variant of the invention, it is provided that each of the above-described sockets of at least one support structure is made in the form of a through hole.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что каждое гнездо, в частности сквозное отверстие, выполнено для жесткой фиксации одного первого конца ребра трубного пучка.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that each seat, in particular the through hole, is designed to rigidly fix one first end of the fin of the tube bundle.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что каждое гнездо выполнено так, чтобы направлять первый конец соответствующего ребра со смещением в осевом направлении. Однако также имеется альтернативная возможность установки первых концов в соответствующих гнездах или на первой опорной конструкции с возможностью фиксации в осевом направлении.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that each seat is configured to guide the first end of the respective rib with an offset in the axial direction. However, there is also an alternative possibility of mounting the first ends in respective sockets or on the first support structure in an axially lockable manner.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что рычаги соединены между собой распорками, которые проходят по окружности, когда по меньшей мере одна опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that the arms are connected to each other by spacers that extend circumferentially when at least one support structure is fixed at the first end of the central tube.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что рычаги образованы из отдельных соединенных друг с другом (в частности, сваренных между собой) корпусов, которые (в состоянии, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы) расположены в радиальном направлении рядом друг с другом или друг над другом, причем каждое гнездо, в частности, образовано путем выреза в соответствующем корпусе.In addition, according to one variant of the invention, it is provided that the arms are formed from separate connected to each other (in particular, welded together) housings, which (in the state where at least one first support structure is fixed at the first end of the central tube) are located in the radial direction side by side or above each other, each seat being formed in particular by a cutout in the corresponding housing.
Согласно одному варианту осуществления изобретения также предусмотрено, что вырез в соответствующем корпусе выполнен в виде паза (в частности, с прямоугольным поперечным сечением) и вместе со смежным корпусом образует сквозное отверстие.According to one embodiment of the invention, it is also provided that the opening in the respective housing is in the form of a groove (in particular with a rectangular cross section) and forms a through hole together with the adjacent housing.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что каждый корпус (в состоянии, когда по меньшей мере одна опорная конструкция укреплена на первом конце центральной трубы) с обращенной к центральной трубе нижней стороны, на которой выполнен соответствующий вырез или паз, содержит две взаимно противоположные фаски, причем каждая фаска выполнена на ориентированной вдоль осевого направления кромке нижней стороны.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that each housing (in the state where at least one support structure is fixed at the first end of the central tube), with the lower side facing the central tube, on which a corresponding cut or groove is made, contains two mutually opposite chamfers, each chamfer being formed on an axially oriented edge of the underside.
Согласно одному варианту осуществления изобретения также предусмотрено, что каждый из рычагов по меньшей мере одной первой опорной конструкции выполнен с возможностью крепления за первый конец соответствующего рычага к внешней стороне центральной трубы или что каждый из рычагов за первый конец закреплен на крепежном кольце или выполнен с возможностью крепления на крепежном кольце, которое выполнено с возможностью фиксации на внешней стороне центральной трубы, причем крепежное кольцо охватывает центральную трубу.According to one embodiment of the invention, it is also provided that each of the levers of at least one first support structure is adapted to be fastened at the first end of the corresponding lever to the outer side of the central tube or that each of the levers is fastened to the fixing ring at the first end or is capable of being fastened on a fastening ring, which is adapted to be fixed on the outer side of the central pipe, and the fastening ring surrounds the central pipe.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что устройство содержит вторую опорную конструкцию, удерживающую ребра от смещения в радиальном направлении относительно центральной трубы, причем вторая опорная конструкция выполнена с возможностью фиксации на втором конце центральной трубы, противоположном первому концу в осевом направлении центральной трубы, и при этом вторая опорная конструкция вращает центральную трубу в направлении по окружности, когда вторая опорная конструкция укреплена на центральной трубе.In addition, according to one embodiment of the invention, it is provided that the device comprises a second support structure that keeps the ribs from being displaced in the radial direction relative to the central tube, and the second support structure is adapted to be fixed at the second end of the central tube opposite the first end in the axial direction of the central tube , and wherein the second support structure rotates the center tube in the circumferential direction when the second support structure is supported on the center tube.
Вторая опорная конструкция может быть образована согласно отдельным вариантам осуществления изобретения, которые описаны выше для по меньшей мере одной первой опорной конструкции, причем здесь каждое гнездо служит для крепления одного второго конца ребра (или нескольких вторых концов ребер). Второй конец ребра трубного пучка противоположен первому концу ребра в осевом направлении центральной трубы. Таким образом, каждое ребро располагается вдоль осевого направления между своим первым концом и своим вторым концом.The second support structure may be formed in accordance with certain embodiments of the invention as described above for at least one first support structure, where each socket serves to secure one second end of the rib (or several second ends of the ribs). The second end of the rib of the tube bundle is opposite the first end of the rib in the axial direction of the central tube. Thus, each rib is located along the axial direction between its first end and its second end.
Первым концом центральной трубы может быть верхний конец центральной трубы (при вертикальном, согласно назначению, расположении центральной трубы в готовом к работе теплообменнике), на котором трубы трубного пучка сведены в его вершину. По меньшей мере одна первая опорная конструкция может содержать один или несколько вырезов для проведения одной или нескольких вершин трубного пучка. Тогда вторым концом центральной трубы может быть нижний конец центральной трубы.The first end of the central tube may be the upper end of the central tube (if the central tube is vertical, according to the purpose, in the heat exchanger ready for operation), on which the tubes of the tube bundle are brought together to its top. At least one first support structure may contain one or more cutouts for passing one or more tops of the tube bundle. The second end of the central tube may then be the lower end of the central tube.
Кроме того, первым концом центральной трубы может быть и нижний конец центральной трубы. Тогда вторым концом может быть верхний конец, который тоже может содержать упомянутый вырез или упомянутые вырезы для вершин трубного пучка.In addition, the lower end of the central tube may also be the first end of the central tube. The second end may then be an upper end, which may also contain said notch or said notches for the tops of the tube bundle.
Следующий аспект изобретения относится к устройству, применяемому при изготовлении трубного пучка змеевикового теплообменника, в котором трубы навиваются в несколько слоев на ориентированную в осевом направлении центральную трубу, причем между слоями труб расположены ориентированные вдоль осевого направления ребра, причем устройство содержит по меньшей мере одну первую опорную конструкцию, удерживающую ребра от смещения в радиальном направлении относительно центральной трубы, причем по меньшей мере одна первая опорная конструкция выполнена с возможностью фиксации на первом конце центральной трубы, и при этом по меньшей мере одна опорная конструкция вращает центральную трубу в направлении по окружности, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция укреплена на центральной трубе. Настоящее изобретение также можно усовершенствовать или охарактеризовать подробнее с помощью признаков, указанных в зависимых пунктах формулы изобретения.Another aspect of the invention relates to a device used in the manufacture of a tube bundle of a coiled heat exchanger, in which the pipes are wound in several layers on an axially oriented central pipe, and ribs oriented along the axial direction are located between the layers of pipes, and the device contains at least one first support a structure that keeps the ribs from being displaced in the radial direction relative to the central tube, wherein at least one first support structure is configured to be fixed at the first end of the central tube, and at the same time at least one support structure rotates the central pipe in the circumferential direction when at least one first support structure is supported on the central tube. The present invention can also be improved or characterized in more detail using the features indicated in the dependent claims.
Следующий аспект данного изобретения относится к способу изготовления трубного пучка для змеевикового теплообменника с использованием устройства согласно изобретению, причем изготавливается ориентированная в осевом направлении центральная труба, и при этом по меньшей мере одна первая опорная конструкция фиксируется на первом конце центральной трубы так, что по меньшей мере одна первая опорная конструкция вращается в направлении по окружности центральной трубы (и, в частности, находится на расстоянии от центральной трубы в радиальном направлении от центральной трубы), и при этом на центральную трубу навиваются трубы для образования нескольких расположенных друг над другом (в радиальном направлении от центральной трубы) слоев труб, причем между каждыми двумя смежными слоями труб расположено несколько ребер, каждое из которых ориентировано вдоль осевого направления и удерживается от смещения в радиальном направлении центральной трубы по меньшей мере одной опорной конструкцией.Another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a tube bundle for a coiled heat exchanger using the device according to the invention, wherein an axially oriented core tube is manufactured and at least one first support structure is fixed at the first end of the core tube so that at least one first support structure rotates in the circumferential direction of the central tube (and, in particular, is at a distance from the central tube in the radial direction from the central tube), and at the same time pipes are wound onto the central tube to form several stacked one above the other (in the radial direction from the central pipe) layers of pipes, and between each two adjacent layers of pipes there are several ribs, each of which is oriented along the axial direction and is kept from displacement in the radial direction of the central pipe by at least one support structure.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что вторая опорная конструкция фиксируется на втором конце центральной трубы так, что вторая опорная конструкция вращается в направлении по окружности центральной трубы (и, в частности, находится на расстоянии от центральной трубы в радиальном направлении от центральной трубы), причем каждое из ребер, расположенных между двумя слоями труб, удерживается второй опорной конструкцией от смещения в радиальном направлении от центральной трубы.In addition, according to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the second support structure is fixed at the second end of the central tube so that the second support structure rotates in the circumferential direction of the central tube (and, in particular, is at a distance from the central tube in radial direction from the central pipe), and each of the ribs located between the two layers of pipes, is kept by the second support structure from displacement in the radial direction from the central pipe.
Согласно одному варианту осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что для удержания ребер первые концы ребер располагаются в гнездах первой опорной конструкции.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that, in order to hold the ribs, the first ends of the ribs are located in the sockets of the first support structure.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления способа в соответствии с изобретением предусмотрено, что для удержания ребер вторые концы ребер располагаются в гнездах второй опорной конструкции.In addition, according to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that, in order to hold the ribs, the second ends of the ribs are located in the sockets of the second support structure.
По завершении изготовления трубного пучка первую опорную конструкцию и при необходимости вторую опорную конструкцию удаляют с центральной трубы.Upon completion of the manufacture of the tube bundle, the first support structure and, if necessary, the second support structure are removed from the central tube.
Согласно одному варианту осуществления данного изобретения опорные конструкции предпочтительно не являются компонентами готового змеевикового теплообменника.According to one embodiment of the present invention, the support structures are preferably not components of the completed coiled heat exchanger.
Другие особенности и преимущества изобретения поясняются ниже с использованием описания примера осуществления изобретения и графических материалов. Описание графических материалов:Other features and advantages of the invention are explained below using the description of an exemplary embodiment of the invention and drawings. Description of graphic materials:
фиг. 1: вид в частичном разрезе змеевикового теплообменника с трубным пучком, состоящим из нескольких труб, навитых на центральную трубу, причем между смежными слоями труб установлены ребра;fig. 1 is a partial sectional view of a coiled heat exchanger with a tube bundle consisting of several tubes wound around a central tube, with fins placed between adjacent tube layers;
фиг. 2: схематичное изображение одного варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением с дискообразной опорной конструкцией для удержания ребра изготовляемого трубного пучка;fig. 2: a schematic representation of one embodiment of the device according to the invention with a disk-shaped support structure for holding the fin of the tube bundle to be produced;
фиг. 3: схематичное изображение одного другого варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением с опорной конструкцией, содержащей несколько опорных колец, для удержания ребра изготовляемого трубного пучка;fig. 3: a schematic representation of one other embodiment of an apparatus according to the invention with a support structure comprising a plurality of support rings for supporting the fin of the tube bundle being produced;
фиг. 4: схематичное изображение одного другого варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением с опорной конструкцией, содержащую несколько опорных колец, для удержания ребра изготовляемого трубного пучка, а также первый или второй направляющий рычаг другого варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением; иfig. 4: a schematic representation of one other embodiment of the apparatus according to the invention with a support structure comprising a plurality of support rings to hold the fin of the tube bundle being produced, and a first or second guide lever of another embodiment of the apparatus according to the invention; and
фиг. 5: схематичное изображение в разрезе центральной трубы с укрепленными на ней опорными конструкциями, а также удерживаемыми с помощью опорных конструкций ребрами.fig. 5: a schematic sectional view of a central tube with support structures fixed on it, as well as ribs held by support structures.
На фиг. 5 показано устройство 1 в соответствии с изобретением, содержащее по меньшей мере одну первую опорную конструкцию 20, которая здесь предусмотрена на первом конце 300b центральной трубы 300. Кроме того (или вместо того), устройство 1 может содержать вторую опорную конструкцию 21, которая фиксируется на втором конце 300c центральной трубы 300 и в осевом направлении z центральной трубы 300 противостоит другой опорной конструкции 20. Далее представлено описание устройства 1, которое содержит две взаимно противоположные опорные конструкции 20, 21, однако при этом во всех вариантах осуществления изобретения принципиально существует возможность отказа от одной из двух опорных конструкций 20, 21.In FIG. 5 shows a
В соответствии с изобретением устройство 1 используют для навивки труб 30 на центральную трубу 300 змеевикового теплообменника 100 с целью изготовления трубного пучка 3. При навивке трубного пучка 300 из отдельных труб 30 осевое направление z, т.е. продольная ось z центральной трубы 300, располагается горизонтально, как показано на фиг. 5, причем центральная труба 300 вращается вокруг продольной оси z, что позволяет навивать на центральную трубу 300 отдельные трубы 30 предпочтительно по винтовой линии, с промежуточной укладкой ребер 10. При этом ребра 10 проходят между двумя смежными слоями 4 труб, т.е. между внешней стороной 300a центральной трубы 300 и самым глубоким внутренним слоем 4 труб вдоль осевого направления z, причем ребра 10 в радиальном направлении R центральной трубы 300 расположены друг над другом. Трубы 30 выполнены с возможностью крепления к ребрам 10, например, посредством хомутов, которые на фиг. 5 не показаны.According to the invention, the
При навивке трубного пучка 3 устройство 1 или его опорные конструкции 20, 21 используются, во-первых, для удержания связности трубного пучка 3 или его слоев 4 труб в радиальном направлении R трубного пучка 3 или центральной трубы 300, так что при вращении центральной трубы 300 вокруг горизонтальной продольной оси z пучок не раскрывается на концах, а во-вторых - для обеспечения возможности продольного перемещения ребер 10 трубного пучка 3 в осевом направлении z центральной трубы 300. Однако в качестве альтернативы также можно фиксировать ребра 10 на опорных конструкциях 20, 21 от смещения в осевом направлении z центральной трубы 300. Радиальное направление R всегда перпендикулярно осевому направлению z, т.е. продольной оси z, вдоль которой располагается центральная труба 300, и направлено от продольной оси z.When winding the
Готовый навитый трубный пучок 3 может быть выполнен, например, по образцу фиг. 1. Как показано на примере фиг. 1, змеевиковый теплообменник 1 обычно содержит направленный вдоль продольной оси z (вертикальной в рабочем положении) кожух 2, который охватывает внутреннее пространство 6 кожуха теплообменника 1, которое служит для приема первой жидкой среды M, причем во внутреннем пространстве 6 кожуха расположен трубный пучок 3. Трубный пучок 3 может содержать несколько труб 30 для приема по меньшей мере одной второй жидкой среды M‘, причем трубы 30, как показано выше, предпочтительно навиты, по меньшей мере частями, по спирали или винтовой линии на центральную трубу 300 теплообменника 1, которая располагается во внутреннем пространстве 6 кожуха вдоль продольной оси z, т.е. в осевом направлении z. В результате навивки труб 30 на центральную трубу 300 трубный пучок 3 содержит один или несколько слоев 4 труб, которые в радиальном направлении R от центральной трубы 300 или трубного пучка 3 расположены друг над другом. Кроме того, как показано на фиг. 1, трубы 30 навиты на внешнюю сторону 300a центральной трубы 300 с промежуточной укладкой ребер 10. Кроме того, на кожухе 2 предусмотрены связанные с потоком жидкости во внутреннем пространстве 6 кожуха патрубки 52, 53, которые служат для подачи и выпуска первой среды M. При этом первую среду M можно направлять во внутреннем пространстве 6 кожуха сверху вниз или снизу вверх.The finished
Кроме того, на кожухе 2 предусмотрены связанные с потоком жидкости в трубном пучке 3 патрубки 50, 51, через которые по меньшей мере одну вторую среду M‘ можно подавать в трубный пучок 3 или выпускать из него. Таким образом, направляемая по трубному пучку 3 вторая среда M‘ может косвенно обмениваться теплом с направляемой по внутреннему пространству 6 кожуха первой средой M. В трубном пучке 3 по меньшей мере одну вторую среду M‘ тоже можно направлять сверху вниз или снизу вверх. Кроме того, трубы 30 могут быть разделены на группы труб (на фиг. 1 представлены три такие группы), которые можно заполнять отдельно второй средой M‘ (и, в частности, разными средами). Для предотвращения обходного течения первой среды M мимо трубного пучка 3 во внутреннем пространстве 6 кожуха трубный пучок 3 может быть заключен в рубашку 7.In addition,
На фиг. 2–4 представлены отдельные варианты осуществления устройства 1 в соответствии с изобретением, причем в каждом случае показана первая опорная конструкция 20 устройства 1. Как указывалось в начале, каждое устройство 1 может содержать вторую опорную конструкцию 21, которая выполнена аналогично соответствующей первой опорной конструкции 20. При этом следует отметить, что первая опорная конструкция 20 служит для удержания первых концов 10a ребер 10 трубного пучка 3, в то время как вторая опорная конструкция 21 при необходимости может служить для удержания вторых концов 10b ребер 10, которые противостоят соответствующим первым концам 10a в осевом направлении z.In FIG. 2 to 4 show separate embodiments of the
При навивке трубного пучка 3 постепенно укладываемые на слои 4 труб или между слоями 4 труб ребра 10 трубного пучка 3 могут удерживаться опорными конструкциями 20 и/или 21 от смещения в радиальном направлении R от центральной трубы так (а при необходимости - перемещаться в осевом направлении z так), чтобы при навивке трубного пучка 3 можно было обеспечить необходимую связность трубного пучка 3 в радиальном направлении на первом или втором конце 300b, 300c центральной трубы 300.When winding the
Согласно представленному на фиг. 2 варианту осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20 выполнена в форме диска, и, в частности, кругового, и для удержания ребер 10, т.е. первых концов 10a ребер 10, содержит множество гнезд 42, которые, в частности, выполнены в виде сквозных отверстий и каждое из них предназначено для приема одного первого конца 10a ребра 10 трубного пучка 3.As shown in FIG. 2 of the embodiment of the invention, it is provided that at least one
Для размещения первой опорной конструкции 20 на центральной трубе 300 первая опорная конструкция 20 содержит центральное отверстие 20a, в котором может быть установлен первый конец 300b центральной трубы 300, причем опорная конструкция 20 дополнительно может быть приварена к внешней стороне 300a центральной трубы 300.To accommodate the
При навивке трубного пучка 3 трубы 30 трубного пучка 3 навивают на центральную трубу 300 с образованием слоев 4 труб, причем на внешней стороне 300a центральной трубы 300 и на каждом слое 4 труб размещается множество ребер 10, первые концы 10a которых располагаются в соответствующих гнездах 42 и благодаря этому удерживаются первой опорной конструкцией 20 от смещения в радиальном направлении R от центральной трубы 300. Вторые концы 10b ребер 10 могут удерживаться аналогичным образом с помощью предусмотренной на втором конце 300b центральной трубы 300 опорной конструкции 21.When winding the
Между каждым их двух смежных слоев 4 труб, а также, в частности, между внешней стороной 300a центральной трубы 300 и самым глубоким внутренним слоем 4 труб располагается, в частности, по одинаковому числу ребер 10, причем соответствующее множество ребер 10 в радиальном направлении R от центральной трубы 300 располагается друг над другом. Аналогично гнезда 42 в первой и/или второй опорной конструкции 20, 21 расположены так, что соответствующие несколько гнезд 42 расположены в соответствующем радиальном направлении R друг над другом. Кроме того, гнезда 42 в первой или второй опорной конструкции 20, 21 в направлении U по окружности выполнены в соответствии с желаемым положением ребер 10 в трубном пучке 3.Between each of the two
Расположение ребер 10 в соответствующих гнездах или сквозных отверстиях 42 первой и/или второй опорной конструкции 20, 21 может способствовать скольжению в опорах ребер 10 в осевом направлении z. В качестве альтернативы возможна фиксация ребер 10 на первой и/или второй опорной конструкции 20, 21 от смещения в осевом направлении z.The arrangement of the
На фиг. 3 представлен один из альтернативных вариантов осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, в котором по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20 содержит множество, например, круглых опорных колец 40, которые включены в конфигурацию для удержания ребер 10, причем каждое из отдельных опорных колец 40 предпочтительно вращается в направлении U по окружности центральной трубы 300, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20, как показано на фиг. 3, зафиксирована на первом конце 300b центральной трубы 300.In FIG. 3 shows one alternative embodiment of an
При этом, согласно одному из вариантов осуществления, каждые два смежных (в радиальном направлении R от центральной трубы 300) опорных кольца 40 для удержания ребер 10 центральной трубы 300 от смещения в радиальном направлении R расположены друг относительно друга так, что образуют гнезда 42 для множества расположенных рядом друг с другом в направлении U по окружности центральной трубы 300 первых концов 10a ребер 10. При этом каждые два смежных опорных кольца 40 могут быть выполнены так, чтобы направлять смещение названных первых концов 10a ребер 10 в осевом направлении z.At the same time, according to one of the embodiments, each two adjacent (in the radial direction R from the Central tube 300) support rings 40 to hold the
Кроме того, можно предусмотреть, чтобы опорные кольца 40 были соединены между собой распорками 41, каждая из которых ориентирована в радиальном направлении R от центральной трубы 300, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20 укреплена на первом конце 300b центральной трубы 300.In addition, it is possible to provide that the support rings 40 are connected to each other by
Кроме того, первая опорная конструкция 20 с помощью самого меньшего в радиальном направлении R опорного кольца 40 и/или с помощью распорок 41 может быть зафиксирована на внешней стороне 300a центральной трубы 300, в частности, по меньшей мере одним сварным соединением.In addition, the
В случае применения устройства согласно фиг. 3 при навивке трубного пучка 3 трубы 30 трубного пучка 3 тоже навиваются на центральную трубу 300 с образованием слоев 4 труб, причем на внешней стороне 300a центральной трубы 300 и на каждом слое 4 труб размещается множество ребер 10, первые концы 10a которых располагаются в соответствующих гнездах 42, т.е. между двумя смежными опорными кольцами 40, и благодаря этому удерживаются первой опорной конструкцией 20 от смещения в радиальном направлении R от центральной трубы 300. Вторые концы 10b ребер 10, в свою очередь, могут удерживаться аналогичным образом с помощью предусмотренной на втором конце 300b центральной трубы 300 второй опорной конструкции 21 (см. фиг. 5).In the case of using the device according to FIG. 3, when the
Между каждым их двух смежных слоев 4 труб, а также, в частности, между внешней стороной 300a центральной трубы 300 и самым глубоким внутренним слоем 4 труб располагается, в частности, по одинаковому числу ребер 10, причем соответствующее множество ребер 10 в радиальном направлении R от центральной трубы 300 располагается друг над другом, как показано на фиг. 3. Соответственно, гнезда 42 на первой и/или второй опорной конструкции 20, 21 расположены так, что все удерживаемые ребра 10, т.е. их первые концы 10a, могут быть расположены по одному между каждыми двумя смежными опорными кольцами 40.Between each of the two
Первую и/или вторую опорную конструкцию 20, 21 представленного на фиг. 3 вида можно расположить полностью смонтированными на центральной трубе 300, а затем при навивке трубного пучка постепенно размещать ребра 10 в соответствующих гнездах 42. Вместо этого также можно постепенно монтировать первую и/или вторую опорную конструкцию 20, 21. Так, например, можно сначала разместить на соответствующем конце 300b или 300c центральной трубы 300 самое меньшее внутреннее опорное кольцо 40 первой и/или второй опорной конструкции 20, 21, на которое затем устанавливают первые концы 10a ребер 10, когда их укладывают на текущий верхний слой труб 4, причем после этого следующее (смежное) опорное кольцо 40 размещают на концах 10a и соединяют с более глубоко расположенным опорным кольцом 40, например, с помощью распорок 41. Таким образом можно также послойно смонтировать первую и/или вторую опорную конструкцию 20, 21.The first and/or
После полного завершения навивки трубного пучка 3 устройство 1, т.е. первую и/или вторую опорную конструкцию 20, 21 предпочтительно снова удаляют с центральной трубы 300.After the complete winding of the
На фиг. 4 также представлен один из вариантов осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, причем по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20 содержит множество рычагов 43, два из которых для примера показаны на фиг. 4, причем каждый из упомянутых рычагов 43 ориентирован в радиальном направлении R от центральной трубы 300, когда первое опорное устройство 20 укреплено на первом конце 300b центральной трубы 300.In FIG. 4 also shows one embodiment of a
Каждый из упомянутых рычагов 43 содержит множество гнезд 42 для удержания первых концов 10a ребер 10 трубного пучка 3, причем каждое гнездо 42 предпочтительно выполнено в виде сквозного отверстия.Each of said
При этом каждое гнездо 42 выполнено для жесткой фиксации одного первого конца 10a соответствующего ребра 10 трубного пучка 3, причем, в частности, может быть предусмотрено, что каждое гнездо 42 выполнено так, чтобы направлять смещение первого конца 10a соответствующего ребра 10 в осевом направлении z. Однако также можно зафиксировать первые концы 10a на первой опорной конструкции 20 от смещения в осевом направлении z (например, с помощью сварных соединений).In this case, each
Кроме того, согласно одному из вариантов осуществления, упомянутые рычаги 43 предпочтительно соединены между собой распорками 44, которые ориентированы в направлении U по окружности центральной трубы 300, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20 укреплена на первом конце 300b центральной трубы 300.In addition, according to one embodiment, said
Кроме того, согласно одному варианту осуществления предусмотрено, что отдельные рычаги 43 образованы из отдельных связанных между собой корпусов 400, причем каждое гнездо 42 образовано вырезом 42 из соответствующего корпуса 400, в частности, в виде паза. При этом каждый паз 42 корпуса 400 вместе со смежным корпусом 400 образует сквозное отверстие 42, когда упомянутый корпус 400, содержащий паз 42, соединен (в частности, сварен) со смежным корпусом 400, который в этом случае перекрывает паз в радиальном направлении R, образуя сквозное отверстие 42 для приема первого конца 10a соответствующего ребра 10 трубного пучка 3.In addition, according to one embodiment, it is provided that the
Каждый корпус 400 (в состоянии, когда по меньшей мере одна первая опорная конструкция 20 укреплена на первом конце 300b центральной трубы 300), в частности, может содержать с обращенной к центральной трубе 300 нижней стороны 400a, на которой выполнен соответствующий вырез 42 или паз 42, две взаимно противоположные фаски 401, причем каждая фаска 401 выполнена на ориентированной вдоль осевого направления z кромке нижней стороны 400a (см. выносной элемент фиг. 4).Each housing 400 (in the state where at least one
Кроме того, можно предусмотреть, что каждый из рычагов 43 выполнен с возможностью крепления за первый конец 43a соответствующего рычага 43 к внешней стороне 300a центральной трубы 300, или что каждый из рычагов 43 за первый конец 43a закреплен на крепежном кольце 45 или выполнен с возможностью крепления на крепежном кольце, которое должно быть зафиксировано на внешней стороне 300a центральной трубы 300, причем крепежное кольцо 45, например, охватывает центральную трубу 300.In addition, it can be provided that each of the
В представленном на фиг. 4 варианте осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением также можно предусмотреть, что первая и/или вторая опорная конструкция 20, 21 полностью смонтирована на первом или втором конце 300b или 300c центральной трубы 300, причем в этом случае при навивке трубного пучка 3 ребра 10 постепенно размещают в соответствующих гнездах 42. В свою очередь, в качестве альтернативы этому, согласно одному из вариантов осуществления, предусмотрен постепенный или послойный монтаж первой и/или второй опорной конструкции 20, 21 (аналогично трубному пучку 3). Так, например, каждый корпус 400 со своим пазом 42 может быть насажен на расположенное в данный момент на верхнем слое труб ребро 10 так, чтобы первый конец 10a ребра 10 вошел в гнездо 42 или паз 42, причем в этом случае упомянутый корпус 400 может быть прикреплен к расположенному под ним компоненту (например, к другому смежному корпусу 400), в частности с помощью сварки. Упомянутые фаски 401 могут образовывать, например, со смежным корпусом 400, по одному вырезу, в каждом из которых можно выполнить сварной шов, соединяющий между собой оба смежных корпуса 400, в результате чего создается сквозное отверстие 42 для соответствующего конца 10a ребра 10. Таким образом при навивке трубного пучка 3 можно постепенно монтировать рычаги 43, причем при монтаже рычагов 43 ориентированные в направлении U по окружности распорки 44 между двумя рычагами 43 крепят к ним (например, с помощью сварных соединений) для стабилизации рычагов 43.In the shown in FIG. 4 embodiment of the device according to the invention, it can also be provided that the first and/or
Вторая опорная конструкция 21, удерживающая вторые концы 10b (см. фиг. 5), может быть смонтирована аналогичным образом.The
После полного завершения навивки трубного пучка 3 устройство 1, т.е. первую и/или вторую опорную конструкцию 20, 21 предпочтительно снова удаляют с центральной трубы 300.After the complete winding of the
Список обозначенийList of symbols
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP18020311.9 | 2018-07-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020142858A RU2020142858A (en) | 2022-06-24 |
| RU2778042C2 true RU2778042C2 (en) | 2022-08-12 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1939564U (en) * | 1966-03-07 | 1966-05-26 | E & K Hasenmueller O H G | CARRYING BAG MADE OF PAPER, WITH SURFACE LAMINATION MADE OF PLASTIC FILM OR TELLED GLASS. |
| US3703028A (en) * | 1969-11-13 | 1972-11-21 | Air Liquide | Method for manufacturing very large heat exchangers |
| SU965574A1 (en) * | 1981-01-14 | 1982-10-15 | Предприятие П/Я А-7755 | Method of producing laminate heat exchangers |
| SU1007785A1 (en) * | 1980-12-05 | 1983-03-30 | Научно-производственное объединение по технологии машиностроения | Heat exchanger production method |
| GB2463482B (en) * | 2008-09-12 | 2012-05-02 | Tanjung Citech Uk Ltd | A heat exchange unit |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1939564U (en) * | 1966-03-07 | 1966-05-26 | E & K Hasenmueller O H G | CARRYING BAG MADE OF PAPER, WITH SURFACE LAMINATION MADE OF PLASTIC FILM OR TELLED GLASS. |
| US3703028A (en) * | 1969-11-13 | 1972-11-21 | Air Liquide | Method for manufacturing very large heat exchangers |
| SU1007785A1 (en) * | 1980-12-05 | 1983-03-30 | Научно-производственное объединение по технологии машиностроения | Heat exchanger production method |
| SU965574A1 (en) * | 1981-01-14 | 1982-10-15 | Предприятие П/Я А-7755 | Method of producing laminate heat exchangers |
| GB2463482B (en) * | 2008-09-12 | 2012-05-02 | Tanjung Citech Uk Ltd | A heat exchange unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5447191A (en) | Heat exchanger including means for holding antivibration bars interposed between the tubes of the bundle of the exchanger | |
| US3545537A (en) | Anti-vibration tube support for vertical steam generator | |
| KR970701850A (en) | Heat exchanger element and heat exchanger using same | |
| US3007679A (en) | Anti-vibration structure for heat exchanger tubes | |
| EP2226602A1 (en) | Heat exchange tube | |
| JPWO2018097205A1 (en) | In-vehicle motor and electric power steering device | |
| RU2778042C2 (en) | Stabilisation of a tube bank for a coil heat exchanger | |
| RU2018137997A (en) | NUCLEAR REACTOR WITH AN AUTONOMOUS ACTIVE ZONE | |
| JPH08247686A (en) | Heat exchanger | |
| US2853278A (en) | Anti-vibration crate for heat exchange tubes | |
| US7856716B2 (en) | Method for assembling a plurality of tubes to a tubesheet | |
| KR100358820B1 (en) | Anti-vibration blocking device of heat exchanger tube | |
| JP5608728B2 (en) | Tube heat exchanger and manufacturing method thereof | |
| US5960864A (en) | Multi-tube heat exchanger | |
| JP2007232467A (en) | Nuclear fuel assembly and its manufacturing method | |
| US4538674A (en) | Heat exchanger having tubular members concentric with fluid carrying tubes to prevent mixing of the heat exchange fluids and method of construction thereof | |
| JPH0250440B2 (en) | ||
| JP2017515081A (en) | Pipe support system | |
| US4773145A (en) | Method of constructing a cylindrical rotor assembly for a rotary regenerative heat exchanger | |
| RU2785883C2 (en) | Tube attachment in coil heat exchangers | |
| JP2005061825A (en) | Heat exchanger and manufacturing method therefor | |
| JPS6193992A (en) | Emergency heat exchanger for cooling primary fluid of nuclear reactor and assembling method thereof | |
| KR100286518B1 (en) | Separate Perfusion Spiral Steam Generator | |
| JP2842635B2 (en) | Detachable fuel assemblies for light water cooled reactors | |
| US11536519B2 (en) | Support of heat exchangers made of wound tubes |