SE462815B - Anordning vid vaermevaexlare, vari en tubplatta aer taetande ansluten till en yttermantel via ett flexibelt anslutningselement vars tvaersektion vaesentligen har formen av en kvartscirkel - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 462 815 samtidigt som ytterligare väsentliga konstruktiva fördelar kan uppnås.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ovannämnda syfte uppnås enligt uppfinningen genom en an- ordning som uppvisar de i bifogade patentkrav angivna särdragen.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar sålunda ett flexibelt anslutningselement mellan tubplattan och yttermanteln, vilket anslutningselement är utfört som en del av en toroid med en tvärsektion, som har välvd konfiguration med kontinuerlig krökning och som har ett åtminstone i obelastat tillstånd vä- sentligen kvartscirkelbågsformigt förlopp, så att belastningar härrörande från tryckskillnader över anslutningselementet kan upptagas i form av allmänna membranspännningar i anslutninge- elementet och så att termiska rörelser mellan manteln och tub- plattan kan tagas upp i form av böjning i anslutningselementet.

Detta senare har formen av ett tunt skal.

Anordningen enligt uppfinningen innebär med andra ord att termisk expansion utan vidare kan tagas upp som böjning i det veka anslutningselementet, samtidigt som ensidigt tryck kan ta- gas upp som över anslutningselementets membran väl fördelade allmänna membranspänningar. Med "allmänna membranspänningar“ (general membering stress) skall här förstås den inom ifrågava- rande teknikområde gängse innebörden. t Anordningen enligt uppfinningen gör det möjligt att klara av termiska förskjutningar och ensidiga tryckbelastningar utan att några stora krafter eller moment skapas i konstruktionen.

Speciellt kommer själva tubplattan icke att utsättas för stora krafter och moment från dess kantområde. Den kan därigenom di- mensioneras mycket tunnare än vad som är konventionellt. Det har typiskt visat sig att vid utnyttjande av anordningen enligt upp- finningen tubplattans tjocklek kan minskas ända ned till 10-20 % av normaltjocklek. Denna tjockleksminskning med upp till 90 % innebär mycket stora minskningar av materialkostnaderna och i många fall även av tillverkningskostnaderna. Sålunda kan tub- plattans hål för tuberna stansas ut i stället för att borras, då tubplattan blir tunn. Då antalet tuber oftast är mycket stort, medför detta att håltagningsarbetet underlättas och förbilligas väsentligt. #4/ 10 15 20 25 30 35 462 815 Det tunna, skalformiga anslutningselementet kan lätt fäs- tas vid tubplattans kant respektive yttermanteln, till exempel medelst svetsning. Anslutningselementet kan även utformas som en kontinuerlig förlängning av tubplattan eller en yttermanteldel, varvid en sàdan förlängning kan ha i lämplig utsträckning mins- kad platt- eller väggtjocklek.

Anslutningselementet enligt uppfinningen har företrädesvis likformig tjocklek över sin membranyta. Det kan naturligtvis utöver själva toroidmembranet också innefatta särskilda kant- fästdelar för fästande vid tubplattan respektive yttermanteln.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med anordningen en- ligt uppfinningen kommer att framgå av följande beskrivning av exemplifierande utföringsformer under hänvisning till bifogade ritning.

KORT BESKRIVNING AV RITNING Figur 1 är en schematisk, vertikal längdsektionsvy av en liggande värmeväxlare, som inbegriper en anordning enligt upp- finningen. Figur 2 är en schematisk delsektionsvy, som illustre- rar ett utförande av ett anslutningselement i enlighet med upp- finningen. Figur 3 är en vy av samma slag som i figur 1 men illustrerande ett alternativt utförande av ett anslutningsele- ment i enlighet med uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER I figur 1 visas schematiskt en vertikal längdsektion genom en liggande värmeväxlare, som inbegriper en anordning enligt uppfinningen. Värmeväxlaren innefattar pà konventionellt sätt en cylindrisk yttermantel 1; tvà ändkàpor 2 och 3 som är fästade vid yttermanteln medelst flänsförband 5; tvà tubplattor 7, 8 vars plan är vinkelrätta mot yttermantelns 1 axel och vilka är anordnade vid vardera änden av yttermanteln; i hàl i tubplattor- na fästade tuber 9 som sträcker sig mellan tubplattorna paral- lellt med yttermantelns axel; baffelplàtar 11, 12, 13 som är parallella med tubplattorna 7, 8 och är fördelat anordnade längs tuberna 9; ett inlopp 15 upptill pà yttermanteln 1 vid dennas ena sida för tillförsel av en första värmeväxlarfluid; ett utlopp 17 nedtill pà yttermanteln 1 vid dennas andra sida för bortförsel av den första värmeväxlarfluiden; ett inlopp 19 cen- 10 15 20 25 30 35 462 815 tralt i ändkàpan 3 för tillförsel av en andra värmeväxlarfluid för passage genom ett första antal tuber 9 till utrymmet innan- för ändkapan 2; samt ett utlopp 21 anordnat nedtill i ändkàpan 3 för bortförsel av den andra värmeväxlarfluiden, efter det att denna passerat tillbaka genom ett andra antal tuber 9 till ut- ' rymmet innanför ändkàpan 3. Tubplattorna 7 och 8 är vid sina runtomgàende ytterkanter flexibelt fästade vid yttermanteln 1 medelst särskilda anslutningselement 23, vilka kommer att be- skrivas närmare senare i anslutning till figurerna 2 och 3.

Den mellersta baffelplaten 12 är fäst i yttermanteln och tuberna 9 är i sin tur fästade i baffelplàten 12 där de passerar genom denna. De övriga baffelplàtarna 11 och 13 är medelst di- stansstavar 25 fästade vid baffelplàten 12 men rörliga relativt yttermanteln. Tuberna 9 passerar genom häl i baffelplàtarna 11 och 13, vilka hal är nagot större än tuberna, så att tuberna 9 och plàtarna 11 och 13 är rörliga relativt varandra. Baffel- plàtarna 11, 12 och 13 sträcker sig inte över hela den cirkulära tvärsektionen samt är sa alternerande angränsande till ytterman- teln 1 att den första värmeväxlarfluiden bibringas ett alterne- rande nedåt- och uppàtgàende flödesförlopp kring tuberna 9, sa- som antyds medelst pilarna 27.

Tillförseln av den andra värmeväxlarfluiden till det förs- ta, begränsade antalet tuber 9 sker fràn tilloppet 19 med hjälp av en rörformig kanal 26. Denna består av tva teleskopiska rör- delar 29, 30. Delen 29 ansluter till inloppet 19 och delen 30 ansluter till tubplattan runt om de tillhörande tuberna. Delen 29 kan förskjutas inuti delen 30 i samband med termiskt betinga- de rörelser hos tubplattan 8, varvid en tätning 31 säkerställer erforderlig tätning till utrymmet innanför ändkàpan 3. Det inses att tätningen 31 kan vara en enkel glidtätning, eftersom trycket däröver endast är lika med den andra värmeväxlarfluidens tryck- fall vid passagen genom tuberna 9. Den andra värmeväxlarfluidens flödesförlopp är antytt medelst pilarna 28. Q Vad nu gäller den uppfinningsenliga flexibla anslutningen av tubplattorna 7, 8 till yttermanteln 1 medelst anslutninge- LV elementet 23 framgàr denna tydligare av de i större skala utför- da figurerna 2 och 3. I dessa figurer används samma hänvisnings- beteckningar som i figur 1 för samma eller motsvarande konstruk- tionsdelar. 10 15 20 25 30 35 462 815 Figurerna 2 och 3 visar schematiskt anordnandet av ett skalformigt anslutningselement 23, nämligen med hjälp av en för- storad delsektion tagen längs en diameter och parallellt med ytterhöljets 1 axel. Sektionen är med andra ord tagen vinkelrätt mot centrumaxeln för det sàsom en skaldel av en runtomgàende toroid utformade anslutningselementet 23.

I figur 2 har anslutningselementet 23 ett tunt membranskal som i tvärsektion har formen av en kvartscirkel (i obelastat tillstànd). Skalkanterna är förlängda och fästade vid tubplat- tans 8 underkänt respektive vid yttermantelns 1 inneryta. An- slutningen till yttermantelns 1 inneryta är tangentiell. An- slutningen till tubplattan 8 sker likaledes tangentiellt mot plattans plan. Infästningen är utförd medelst svetsning. I detta fall ligger membranskalet uppåt, det vill säga pà insidan. Ett "inre" ensidigt tryck lätt upptagas i form av membranspänningar, sàsom antyds medelst pilar 33.

Membranskalets välvning är sålunda vänd nedåt, det vill säga utat. I detta utförande verkar sålunda trycket inne i det konkava, välvda membranskalet för att ge bästa membranspännings- effekt. Det skall dock understrykas att membranskalet enligt uppfinningen även kan upptaga ensidigt tryck fràn den motsatta, konvexa sidan.

I utförandet enligt figur 3 utnyttjas ett anslutninge- element 23, vars membranskal i tvärsektion har formen av en 90° cirkelbáge med skalanslutningen vinkelrätt sàväl vid tubplattan 8 som vid yttermanteln 1, där membranskalets 23 fästförläng- ningsdel 37 ansluter till en yttermantelfläns 5 och även är för- sedd med en packning 39 pà sin undersida. Membranskalets motsat- ta infästningsdel vid tubplattan 8 är förlängd, sà att den skju- ter ut pà motsatta sidan av tubplattan 8. Den sålunda utskjutan- de delen 35 har befunnits ge infästningen bättre stabilitet och styrka.

Det inses att i utförandet enligt figur 2 anslutningsele- mentet 23 skulle kunna utgöra en kontinuerlig förlängning av antingen tubplattan 8 eller yttermanteln 1, med i förekommande fall minskad tjocklek.

I den i figur 1 visade värmeväxlaren utnyttjas tva rörliga tubplattor, vilket medför liggande placering och det visade, föredragna anordnandet av baffelplátarna. Det är dock möjligt 462 815 med andra utföranden inom ramen för ett utnyttjande av förelig- gande uppfinning. Sàlunda kan man ha en fast och en rörlig tub- platta, varvid värmeväxlaren kan placeras stående med tuberna hängande i den fasta tubplattan. Härvid fästs rörliga baffelplà- tar medelst distanselement i den fasta tubplattan pà konventio- nellt sätt.

J)

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 462 815 PATENTKRAV

1. Anordning vid värmeväxlare, som har ett värmeväxlar- kärl med en yttermantel (1) och åtminstone en därinnanför anord- nad tubplatta (7,8), till vilken ett antal värmeväxlartuber (9) är anslutna och vars randomràde är tätande anslutet till ytter- manteln (1) via ett flexibelt anslutningselement (23), sa att termiska rörelser mellan manteln (1) och tubplattan (7, 8) kan tagas upp i form av böjning i anslutningselementet, varvid an- slutningselementet (23) är utfört som en del av en toroid med en tvärsektion, som har välvd konfiguration, kännetecknad av att anslutningselementet (23) har formen av ett tunt membranskal med kontinuerlig krökning, vilket har ett åtminstone i obelastat tillstànd väsentligen kvartscirkelbàgsformigt förlopp, sa att belastningar härrörande fràn tryckskillnader över anslutningselementet (23) kan upptagas i form av allmänna mem- branspänningar i anslutningselementet.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att an- slutningselementet (23) ansluter väsentligen vinkelrätt sàväl mot manteln (1) som mot tubplattan (8).

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att an- slutningselementet (23) är anslutet till en kantyta (31) pà tub- plattan (8), varvid anslutningselementet är förlängt (35) så att det utskjuter pà motsatt sida om kantytan relativt anslutnings- elementets huvudutsträckning.

4. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att an- slutningselementet (23) ansluter väsentligen tangentiellt sàväl till manteln (1) som till tubplattan (8).

5. Anordning enligt krav 4, kännetecknad av att an- slutningselementet utgör en kontinuerlig förlängning av mantel- väggen.

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, kännetecknad av att anslutningselementet utgör en kontinuerlig förlängning av tubplattan.