SE460684B

SE460684B - HEAT EXCHANGER WITH CONCENTRIC PIPES CONNECTED IN SERIES THROUGH REMOVALS IN LOST REMOVABLE END PLATES OF EASY MATERIAL

Info

Publication number: SE460684B
Application number: SE8504550A
Authority: SE
Inventors: L E Kemilae
Original assignee: Alexander Consulting Ab
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1989-11-06
Also published as: AU6408786A; SE8504550D0; SE8504550L; WO1987002125A1

Description

460 684 10 15' 20 25 30 2 ingående tvärförbindningsplattorna, varvid fig. 4 och 6 visar två _av dem från samma håll som i fig. 2 medan fig. 3 och 5 visar de andra två från det motsatta hållet. Fig. 7 visar värmeväxlaren perspektiviskt från samma håll som i fig. 1, men "genomskinligt" och i någon annan skala för att göra strömningsvägarna överskåd- liga. 460 684 10 15 '20 25 30 2 including the cross-connecting plates, Figs. 4 and 6 showing two of them from the same direction as in Fig. 2, while Figs. 3 and 5 show the other two from the opposite direction. Fig. 7 shows the heat exchanger in perspective from the same direction as in Fig. 1, but "transparent" and on some other scale to make the flow paths clear.

I stort sett består den visade värmeväxlaren av ett rörpaket eller block som omfattar en bärkonstruktion och därvid fastsatta rör. En främre gavel till blocket bildas av tätt packade planparallella plattor K, L, M, N, 0, P och Q och en bakre gavel bildas av en liknande sats av plattor R, S, T, U, V, X och Y. Plattorna Q och R, som vanligen är utförda av stål, ingår i bärkonstruktionen och tjänar som stöd för övriga plattor. De är parallella och hålls på ett fast inbördes avstånd medelst vid deras hörn fastsatta di- stansrör 11, 12, 13 och 14. De utanför stödplattorna Q, R befint- liga plattorna genomgås av ett stort antal pinnbultar 15, som är ingängade i stödplattorna Q, R, och sammanpressas tätt mot dessa och även inbördes medelst på deras yttre ändar påsatta muttrar. De vid hörnen placerade, något längre pinnbultarna 17 är inskruvade i ändarna av var sitt distansrör 11 etc. och tjänar därmed även till att sammanhålla stödplattorna Q, R inbördes. Stödplattorna Q, R skjuter ut nedtill förbi övriga plattor för att bilda stödfötter för hela blocket.The heat exchanger shown generally consists of a pipe package or block which comprises a support structure and pipes attached thereto. A front end to the block is formed by tightly packed plane-parallel plates K, L, M, N, 0, P and Q and a rear end is formed by a similar set of plates R, S, T, U, V, X and Y. The plates Q and R, which are usually made of steel, are part of the support structure and serve as support for other plates. They are parallel and are kept at a fixed mutual distance by means of spacer tubes 11, 12, 13 and 14 attached to their corners. The plates located outside the support plates Q, R are passed through a large number of pin bolts 15, which are enclosed in the support plates Q. , R, and are compressed tightly against them and also with each other by means of nuts attached to their outer ends. The slightly longer pin bolts 17 located at the corners are screwed into the ends of each spacer tube 11, etc. and thus also serve to hold the support plates Q, R together. The support plates Q, R protrude at the bottom past the other plates to form support feet for the entire block.

Mellan gavlarna är insatta en serie parallella dubbelrör, som vartdera består av ett smalare innerrör och ett detta koncentriskt omgivande ytterrör. Rören är placerade i ett regelbundet mönster och på jämna avstånd i höjd- och sidled. Ytterrören är betecknade med stora bokstäver och innerrören med små bokstäver, och de kom- pletterande sifferbeteckningarna är desamma för båda rören i ett dubbelrör. I ett översta plan finns sålunda ytterrören A2 och A3 med innerrören a2 och a3, i närmast underliggande plan finns yt- terrören B1, B2 och B3 med innerrören bl, b2 och b3, i nästa plan ytterrören Cl, C2 och C3 med innerrören cl, c2 och c3, och i 10 15 20 25 ab 460 684 understa planet ytterrören D1 och D2 med innerrören dl och d2.Between the ends, a series of parallel double pipes are inserted, each of which consists of a narrower inner pipe and a concentrically surrounding outer pipe. The pipes are placed in a regular pattern and at even distances in height and sideways. The outer tubes are denoted in capital letters and the inner tubes in lower case, and the additional numerals are the same for both tubes in a double tube. In a top plane there are thus the outer pipes A2 and A3 with the inner pipes a2 and a3, in the nearest underlying plane there are the outer pipes B1, B2 and B3 with the inner pipes b1, b2 and b3, in the next plane the outer pipes C1, C2 and C3 with the inner pipes c1, c2 and c3, and in the lower plane of the outer tubes D1 and D2 with the inner tubes d1 and d2.

Samtliga ytterrör genomskjuter tätt anslutande hål i plattorna 0, P, Q, R, S och T. Innerrören sträcker sig genom samma plattor, inneslutna i tillhörande ytterrör, men de är längre, så att inner- rörens ändar åt båda hållen skjuter ut förbi ytterrörens ändar och där sträcker sig helt genom plattorna N, M och L vid ena gaveln och genom plattorna U, V och X vid andra gaveln. Motsvarande hål i plattorna L, M, V och X för innerrören har obetydligt större dia- meter än dessa.All outer tubes project tightly connecting holes in plates 0, P, Q, R, S and T. The inner tubes extend through the same plates, enclosed in associated outer tubes, but they are longer, so that the ends of the inner tubes in both directions protrude beyond the outer tubes. ends and there extends completely through the plates N, M and L at one end and through the plates U, V and X at the other end. Corresponding holes in the plates L, M, V and X for the inner pipes have insignificantly larger diameters than these.

Ytterplattorna K och Y är utformade till att bilda överledningar mellan innerrörens rakt slutande ändar, så att innerrören kopplas i serie och bildar en sluten och tät strömningsbana. För detta än- damål är urtagningar 21, 23 gjorda i plattornas inåtvända sidoytor (se fig. 3 och 6). Dessa urtagningar har en bredd något större än innerrörens diameter och en längd något större än det största av- ståndet mellan två närliggande innerrörs utsidor. De är placerade så, att var och en av dem ligger mitt för två närliggande rörändar eller omsluter dessa. Vissa urtagningar 21 har sin största ut- sträckning i horisontell led och tjänar var och en till att bilda tvärförbindningar mellan två närliggande rör tillhörande samma plan. Andra urtagningar 23 tjänar till att bilda tvärförbindningar mellan två rör som befinner sig ytterst i var sitt av två an- gränsande horisontella plan och rakt över varandra. Urtagningarnas djup är mindre än tjockleken av plattorna K och Y, och varje ur- tagning bildar en sluten hålighet utan förbindelse med övriga ur- tagningar. Genom plattornas hoppressning medelst bultarna 15, 17 är dessa håligheter även avtätade mot det yttre. Mitt för rören a2 _ och d2 finns inga liknande urtagningar i plattan K, utan där finns istället genomgående hål 31, 33, genom vilka de förlängda rören a2 och d2 skjuter ut utanför plattan K för att där bilda utlopps- resp. inloppsrör som avslutar seriekopplingen av innerrören.The outer plates K and Y are designed to form conduits between the straight closing ends of the inner tubes, so that the inner tubes are connected in series and form a closed and tight flow path. For this purpose, recesses 21, 23 are made in the inwardly facing side surfaces of the plates (see Figs. 3 and 6). These recesses have a width slightly greater than the diameter of the inner tubes and a length slightly greater than the largest distance between the outside of two adjacent inner tubes. They are positioned so that each of them is located opposite or encloses two adjacent pipe ends. Some recesses 21 have their greatest extent in the horizontal direction and each serves to form cross-connections between two adjacent pipes belonging to the same plane. Other recesses 23 serve to form cross-connections between two pipes which are located at the end of each of two adjacent horizontal planes and directly above each other. The depth of the recesses is less than the thickness of the plates K and Y, and each recess forms a closed cavity without connection to the other recesses. By compressing the plates by means of the bolts 15, 17, these cavities are also sealed against the outside. In the middle of the pipes a2 and d2 there are no similar recesses in the plate K, but instead there are through holes 31, 33, through which the extended pipes a2 and d2 project outside the plate K to form outlet resp. inlet pipe which terminates the series connection of the inner pipes.

För att avtäta innerrörens ändar är elastiska tätningsringar, 460 684 10 15 20 25 30 0-ringar 35, inlagda mellan plattorna L och M resp. V och X, näm- ligen i en avfasning invid hålen i ena eller båda plattorna. Genom plattsatsernas hoppressning anpressas dessa ringar mot utsidan av innerrörens ändpartier så att läckning av vätska från urtagningar- na i plattorna K och Y utmed rörens utsida förhindras.In order to seal the ends of the inner pipes, elastic sealing rings, 460 684 10 15 20 25 30 O-rings 35, are inserted between the plates L and M resp. V and X, namely in a bevel next to the holes in one or both plates. By compressing the plate sets, these rings are pressed against the outside of the end portions of the inner tubes so that leakage of liquid from the recesses in the plates K and Y along the outside of the tubes is prevented.

De av nämnda urtagningar tvärförbundna innerrören bildar en sluten slinga, markerad med ett punkterat band i fig. 7, vilken slinga går fram och tillbaka först genom samtliga rör i det understa pla- net och därefter fram och tillbaka genom rören i överliggande plan, o.s.v. i tur och ordning. Strömningsbanan blir alltså föl- jande: d2, Y, dl, K, c3, Y, c2, K, cl, Y, b3, K, b2, Y, bl, K, a3, Y, a2.The inner tubes cross-connected by said recesses form a closed loop, marked with a punctured band in Fig. 7, which loop goes back and forth first through all the tubes in the lowest plane and then back and forth through the tubes in the overlying plane, and so on. sequentially. The flow path thus becomes the following: d2, Y, dl, K, c3, Y, c2, K, cl, Y, b3, K, b2, Y, bl, K, a3, Y, a2.

Plattorna N och U är utformade till att bilda överledningar mellan ytterrörens rakt slutande ändar, så att samtliga ytterrör kopplas i serie och bildar en andra sluten och tät strömningsbana som om- sluter den ovan angivna, av innerrören bildade strömningsbanan.The plates N and U are designed to form conduits between the straight-ended ends of the outer tubes, so that all the outer tubes are connected in series and form a second closed and tight flow path enclosing the above-mentioned flow path formed by the inner tubes.

Plattorna N och U är utbildade med horisontella och vertikala ur- tagningar 41, 43 som är något längre och bredare än urtagningarna 21, 23 i plattorna K, Y och som till skillnad från dessa bildar slitsar som går genom plattornas hela godstjocklek.The plates N and U are formed with horizontal and vertical recesses 41, 43 which are slightly longer and wider than the recesses 21, 23 in the plates K, Y and which, unlike these, form slits which run through the entire wall thickness of the plates.

Vidare är dessa slitsformade urtagningar vidgade vid ändarna för att bilda ett tillräcklig* stort strömningstvärsnitt runt om de genomskjutande innerrören. De av dessa urtagningar eller slitsan bildade håligheterna är tätade åt ena hållet av tätningsringarna 35 kring innerrören och åt andra hållet av de mellan plattorna N V och 0 resp. S och T fastklämda och mot utsidan av ytterrörens änd- partier anpressade tätningsringarna 37.* Den översta horisontella slitsen 41 i plattan N bildar tvärför- bindning mellan ytterröret A2 och änden av ett i denna slits myn- nande yttre inloppsrör E. Detta genomskjuter plattorna K, L och M 10 15 20 25 30 'givetvis ufökas och väljas efter behov. Fördelningen av rören i ågkorrosion och avsättningar bör beaktas vid materialvalet. Den vi- 4eo 684 5 och är avtätat mot dessa medelst tätningsringar 38. På samma sätt* genomskjuter ett utloppsrör F plattorna K, L och M och får i den understa horisontella slitsen 41 i“plattan N förbindelse med änden av röret D2. På så sätt bildas en andra sluten strömningsbana, som är markerad i fig. 7 av ett heldraget band och som går följande väg: E, N, A2, U, A3, N, Bl, U, B2, N, B3, U, Cl, N, C2, U, C3, N, D1, U, D2, N, F. Vissa av hålen i plattorna är i fig. 2 betecknade likadant som motsvarande genomgående rör. Ytterligare tätningar mellan plattorna bildas av elastiska 0-ringar 51, 53, 55, 57, 59, 61, som är inlagda i ramformade spår i plattorna L, N, 0, T, U resp. X. För att hindra läckning utmed pinnbultarna 15, 17 kan även finnas tätningsringar som är uppträdda på dessa bultar och V 1 n fastklämda mellan plattorna. 1 Det koncentriska rörarrangemanget ger bästa möjliga värmeöverfö- ring mellan vätskorna i de båda skilda strömningsbanorna, och temá peraturskillnaderna utnyttjas bäst genom att vätskorna drives i motström till varandra. Rörslingornas längd och rörens antal kan rader och kolonner kan varieras, varvid det är fördelaktigt att välja en kompakt gruppering. Inom uppfinningens ram är det också möjligt att välja alternativa lösningar på tätningsproblemen, vil- ket kan medföra minskning av antalet erforderliga plattor. Vidare kan godtyckligt material väljas, såsom stål, koppar, aluminium, och även olika plaster kan användas för samtliga plattor och rör eller för endast vissa av dem. Plastmaterialet polyacetal har vi-. sat sig särskilt användbart genom lätt bearbetbarhet. Risken för sade värmeväxlaren är i sin helhet demonterbar för översyn, rengö- ring och reparation. 1 Enligt en alternativ utföringsform är endast vissa plattor löstag- bara, medan övriga kan vara mer eller mindre permanent fastsatta.Furthermore, these slit-shaped recesses are widened at the ends to form a sufficiently large * flow cross-section around the projecting inner tubes. The cavities formed by these recesses or the slit are sealed on one side by the sealing rings 35 around the inner pipes and on the other hand by the spaces between the plates N V and 0 and 0, respectively. S and T clamped and the sealing rings 37 pressed against the outside of the end portions of the outer tubes. , L and M 10 15 20 25 30 'are of course multiplied and selected as needed. The distribution of the pipes in yoke corrosion and deposits should be taken into account when choosing the material. The vi- 4eo 684 5 and is sealed against these by means of sealing rings 38. In the same way * an outlet pipe F penetrates the plates K, L and M and in the lower horizontal slot 41 in the plate N connects to the end of the pipe D2. In this way a second closed flow path is formed, which is marked in Fig. 7 by a solid strip and which goes the following way: E, N, A2, U, A3, N, B1, U, B2, N, B3, U, C1, N, C2, U, C3, N, D1, U, D2, N, F. Some of the holes in the plates are in Fig. 2 denoted in the same way as the corresponding through pipe. Additional seals between the plates are formed by elastic O-rings 51, 53, 55, 57, 59, 61, which are inserted in frame-shaped grooves in the plates L, N, 0, T, U resp. X. In order to prevent leakage along the pin bolts 15, 17, there may also be sealing rings which are threaded on these bolts and V 1 n clamped between the plates. 1 The concentric pipe arrangement provides the best possible heat transfer between the liquids in the two different flow paths, and the temperature differences are best utilized by the liquids being driven in countercurrent to each other. The length of the pipe loops and the number of pipes can be varied by rows and columns, whereby it is advantageous to choose a compact grouping. Within the scope of the invention, it is also possible to choose alternative solutions to the sealing problems, which can lead to a reduction in the number of required plates. Furthermore, any material can be chosen, such as steel, copper, aluminum, and also different plastics can be used for all plates and pipes or for only some of them. The plastic material polyacetal has vi-. sat particularly useful through easy machinability. The risk of said heat exchanger is completely dismantled for inspection, cleaning and repair. 1 According to an alternative embodiment, only some tiles are detachable, while others may be more or less permanently attached.

Genom att ta loss plattan Y får man tillträde till innerrörens = 1 460 684 6 ändar och kan rengöra desamna, viïket ytteriigare underiättas om även piattan K kan avtagas. Viïi man kunna komma åt ytterrörens ändar, måste ytter1igare piattor vara iätt bortmonterbara. Även i andra avseenden kan den visade konstruktionen modifieras inom den ram för uppfinningens räckvidd som anges av efterföljande patentkrav. 'By removing the plate Y, you get access to the ends of the inner pipes = 1 460 684 6 and can clean them, which is further facilitated if the plate K can also be removed. In order to be able to access the ends of the outer pipes, additional plates must be easily removable. Also in other respects, the construction shown can be modified within the scope of the invention as defined by the appended claims. '

Claims

, .ws mer ..i_ NW e _ _ ﬁ llllunnuw 'nunnan' "a W ^ .gggyW-W» “I we * a i ~ T 1 'H1 460 684 PATBNTKRAV

1. l. Heat exchangers, where between support plates (Q, R) at opposite ends of a support structure extend a plurality of straight parallel double tubes each consisting of an inner tube and a concentric enclosing outer tube, and where both the inner tubes and the outer tubes are connected in series by means of cross-connections between their ends and the pipes are intended for the passage of heat-exchanging media, characterized in that all inner pipes at each end have their cross-connections formed in one and the same plane-parallel plate (K, Y) of plastic or similar easy-to-work material, and that all outer tubes have their number connections formed in another plane-parallel plate / in plastic or similar easy-to-work material panel with the former, and that said plates are releasably clamped together with adjacent sealing plane-parallel plastic plates Q, R), which are made of metal.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the recesses (Z1, 23) in the cross-connecting plates (K, Y) of the inner pipes are designed as depressions or milling grooves in one side surface of the plates, which have a depth of less than the thickness of the plates, while the recesses (41, 43) in the cross-connecting plates (N, U) of the outer pipes have the shape of through slots and are sealed on the side facing away from the pipe ends by a plate (M, V) with holes only for the inner pipes.

Heat exchangers according to claim 1 or 2, characterized in that both inner tubes and outer tubes are straight, smooth and unbroken throughout their length, and that they pass through the cross-connection plates without being permanently connected to them, "and presses sealing rings. (37) against each of the outer 460 684

4. A heat exchanger according to claim 3, characterized in that at each end there are sealing plates (L, M; V, X) which clamp and press sealing rings (35x) against each of the inner tubes. outer sides, and sealing plates (0, P; S, T) which clamp the outer sides of the pipes between them.