SE532732C2 - Inspänningsanordning för modulplattor, reaktorplattor eller värmeväxlarplattor samt förfarande för att försluta/öppna en sådan, samt ett kontrollsystem för tryckavlastning i en sådan flödesmodul eller plattreaktor - Google Patents

Description

25 30 ESÉ 732 fördel är att inspänningskrafterna sprids jämt över hela plattans yta hos de staplade plattorna i stället för att vara lokaliserade till plattornas kanter. Ännu en fördel är att böjstyvheten hos ändplattorna får mindre betydelse i flödesmodulen eller plattreaktorn. En ytterligare fördel är att det är möjligt att övervaka och kontrollera inspänningskrafterna genom att mäta fiädrarnas kompression. En annan fördel är att kraften kan mätas indirekt genom mätning av krökningen hos varje fjäder.

En ytterligare fördel är att genom att välja en fjädringsgrad, som är signifikant lägre än den omgivande strukturens stelhet, kommer distributionen av inspänningskraften att vara effektiv oberoende av belastningsdistributionen på de omgivande strukturella komponenterna.

En annan fördel är att det är möjligt att ha olika krafter i varje fjäder om så är önskvärt.

För att få tätningarna hos flödesmodulen eller reaktorn att fungera rätt, måste inspänningskrafterna ligga inom ett lämpligt område. Fjäderkraften F är en funktion av fjäderlängden L. Fjäderlängden kommer att variera inom ett område från Lmax till Lmjn, där Lmax definieras som den fria längden hos en obelastad fjäder, och Lmjn definieras som Fjäderlängden vid maximal komprimering. Maximala kraften Fmax definieras som fjäderkraften vid maximal kompression hos fjädern, och fjäderkraften kommer därför att variera mellan O och Fmax. Fjäderkraften FX, som motsvarar LX, måste vara större än kraften F1 för att säkerställa att inget läckage uppstår men fjäderkraften skall inte vara större än kraften F; för att inte riskera permanenta deformationer. Fl och F; motsvarar fiäderlängderna L1 och Lz, respektive, och Lj < L, < Lz. Genom att använda eller adekvat kraftkompressionskurva, kan ett tillfredsställande arbetsområde L2 till L1.

Området Lz till L1 måste vara större än andra geometriska avvikelser fjädrar staplar av fjädrar, med en 10 15 20 25 30 532 TEE orsakade av produktion, sammansättning eller drift. Sådana avvikelser kan till exempel vara framställningsavvikelser av jämnhet och tjocklek, eller deformationer som beror på krafter vid sammansättningen, eller dimensionsförändringar eller beroende på termisk materialförändring under drift. expansion Föreliggande uppfinning avser en inspänningsanordning innefattande två ändplattor, fjädrar och dragstänger, där fjädrarna är anordnade på ett stödelement för att fördela inspänningskrafterna över en eller flera flödesmodulplattor, en eller flera reaktorplattor, en eller flera värme- växlarplattor, eller kombinationer av dessa, vilka plattor ar anordnade mellan två ändplattor.

Fjäderarrangemanget dvs. ett galler av fjäderstaplar enligt ett alternativ till uppfinningen, fördelar fjäderkrafterna över en trave av plattor i en flödesmodul eller i en plattreaktor. Flödesmodulen eller plattreaktorn innefattar ett eller flera lager av plattor som är staplade tillsammans.

Plattorna kan vara reaktorplattor, flödesplattor, värmeväxlarplattor, mellanplattor etc. där plattorna kan ha insatselement, eller integrerade element med flödeskanaler, Peltier-element, plattor med fördjupningar, kanaler eller rännor, element med utskurna ytor eller utskurna kanaler.

Plattorna kan också vara barriärplattor, isolerande plattor, kombinationer av plattor antingen integrerade eller separata.

Två eller flera dragstänger kan vara anordnade längs plattornas periferi.

Dragstängerna kan vara skruvade eller spända tillsammans för att komprimera fjädrarna till längden LX, som är LX > Lmin och LX < Lmax.

Dragstängerna kan spännas manuellt eller med hjälp av ett påverkande organ, och dragstängerna kan spännas synkront eller efter varandra i små steg enligt ett spännschema. Dragstängerna kan ha fixerade längder 10 15 20 25 30 532 ?32 eller ha modulära längder för att definiera flera förutbestämda fixerade längder. Den förutbestämda längden kan motsvara en platta, två plattor upp till någon önskad längd. Den modulära längden kan erhållas genom att kombinera en eller flera dragstänger med förutbestämd längd. Den bestämda längden definierar tjockleken hos åtminstone en platta eller definierar tjockleken hos flera plattor. Enligt ett annat alternativ kan dragstängerna vara mekaniska domkrafter eller kulskruvar.

Fjäderarrangemanget, dvs. ett nät av tjäderpelare, kan lämpligen vara integrerad i en ändplatta. Fjädrarna kan arrangeras i hål i ändplattan eller arrangeras mot ändplattorna med kolvar som går igenom ändplattan.

Fjädrarna kan vara vilket som helst slag av lämpliga fjädrar. En slags fjädrar som är lämpliga är en stapel av tallriksfjädrar, där stapeln av fjädrar är anordnad för att åstadkomma den mest fördelaktiga fjäderkraften FX.

Föreliggande uppfinning avser också ett förfarande för att öppna eller försluta en flödesmodul eller en plattreaktor innefattande följande steg: steg (i) komprimering av ett fjäderarrangemang till en längd LX 2 Lmjn; steg (ii) placerande av en stapel av en eller flera flödesmodulplattor, en eller flera reaktorplattor, en eller flera värmeväxlarplattor, eller kombinationer av dessa mellan det komprimerade arrangemanget av fjädrar och en ändplatta; steg (iii) åtdragning av dragstängerna, som sammanfogar av de två ändplattorna, till en längd A definierad som den totala längden mellan två ändpiattor bestämd av längden hos dragstängerna; steg (iv) släppande av kompressionen hos fjäderarrangemanget.

Förfarandet kan också innefatta ett steg (v) i vilket längden LX mäts för varje fjäder för kontroll av tjäderkraften FX. 10 15 20 25 30 532 732 Förfarandet kan också innefatta att kompressionen i steg (i) och släppandet av kompressionen i steg (iv) underlättas av hydrauliska cylindrar eller av ett elektromekaniskt eller mekaniskt hjälpmedel.

Enligt ett alternativ till förfarandet kan dragstängerna dras åt samtidigt och synkront tills den korrekta längden LX uppnås. Detta kan åstadkommas genom att använda mekaniska domkrafter eller kulskruvar som dragstänger med ett hjälpmedel. När den korrekta LX är uppnådd måste de mekaniska domkrafterna eller kulskruvarna och muttrar låsas.

Hjälpmedlet kan vara en elektrisk motor, en hydraulisk motor eller någon annan typ av motor. Synkroniseringen kan göras med hjälp av en mekanisk transmission eller genom att kontrollera individuella hjälpmedel.

Föreliggande uppfinning avser också användning av en inspännings- anordning för att kompensera för temperaturexpansionen hos en stapel av en eller flera flödesmodulplattor, en eller flera reaktorplattor, en eller flera värmeväxlarplattor, eller kombinationer av dessa mellan två ändplattor. Föreliggande uppfinning avser vidare användning av en inspänningsanordning för att öppna eller försluta en flödesmodul eller en plattreaktor.

När trycket inuti flödesmodulen eller plattreaktorn ökar sänder någon slags trycksensor en signal till en kontrollenhet enligt ett alternativ till uppfinningen. Kontrollenheten kan vara förbunden med ett organ påverkande hydraulik, cylindrar, mekaniska domkrafter, eller kulskruvar, vilken hydraulik är förbunden med inspänningsanordningen. När trycket når en kritisk nivå eller ett förutbestämt värde bringar kontrollenheten organet att öppna flödesmodulen eller plattreaktorn för att släppa på trycket. 10 15 20 25 30 532 ?32 I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till figur 1 till 6. Figurernas ändamål är att demonstrera uppfinningen och är inte avsedda att begränsa dess omfång.

Kort beskrivning av figurerna visar en tvärsektion av ett galler av fjädrar stöttade av en ändplatta enligt ett alternativ till uppfinningen.

Figur 2 Figur 1 visar en bild från ovansidan av ett galler av fjädrar enligt ett alternativ till uppfinningen.

Figur 3 visar en sidovy av ett icke komprimerat galler av fjädrar med längden Lmax.

Figur4 visar en sidovy av ett komprimerat galler av fjädrar som har längden Lmjn, figuren definierar också längden A.

Figur 5 visar en sidovy av ett galler med fjädrar som har en längd LX och hur fjädrarna skapar en tätning hos flödesmodulen eller plattreaktorn.

Figur6 visar ett diagram av funktionen mellan fjäderkraften och tjädrarnas längd.

Detaljerad beskrivning av flqurerna Figur 1 visar en tvärsektion av ett galler med fjädrar 1 stöttade av en ändplatta 2 enligt ett alternativ till uppfinningen. l denna figur är staplar av tallriksfjädrar anordnade för att få den lämpliga längden och kraften för att täta reaktorn eller flödesmodulen. Varje stapel av tallriksfjädrar är trädda över en kolv 3, som är låst på motsatta sidan av ändplattan 2 med en bricka 4 och en hållring 5. Reaktorplattor 6 eller flödesplattor 6 är tätt förseglade med hjälp av en ändplatta 7 och dragstänger 8.

Dragstängerna kan ha en fixerad längd eller vara modulära, för att bestämma flera, fördefinierade fasta längder, som kan motsvara längden av en, två eller flera plattor, och varje modulär dragstång kan vara uppbyggd av olika kombinationer för att vara så flexibel som möjligt, på 10 15 20 25 30 532 TELE så sätt kan en uppsättning modulära dragstänger användas för en enskild platta eller för ett par plattor, beroende på hur de modulära dragstängerna är anordnade för den specifika applikationen. Enligt denna utföringsform kan förslutandet av plattreaktorn eller flödesmodulen åstadkommas genom att skruva samman de två ändplattorna med gallret av fjädrar, plattorna eller dragstängerna. När utrustningen är försluten eller tätad kan inspänningskraften mätas genom att mäta avståndet mellan ändplattan och ändarna hos fjäderkolvarna.

Figur 2 visar ett galler för fjädrar sett från ovan enligt ett alternativ till uppfinningen. l denna figur bildar staplar av tallriksfjädrar 1 ett 3x7 galler av fjädrar pà en ändplatta. Längs làngsidorna av ändplattan finns hål 9 för att fixerar dragstängerna 8 till skruvar, vilka inte syns i denna figur, när anordningen är försluten. Ett sätt att försluta anordningen är att anbringa ett galler för tjäderstaplar distribuerade över plattan, som visas i figur 2, där allting skruvas tillsammans med dragstänger längs plattornas omkrets. Stängerna spänns jämnt tills varje fjäderstapels avvikelse är korrekt. l figur 3 visas ett icke-komprimerat galler av fjädrar 10 med en längd Lmax hos fjädrarna, och fjädrarna är trädda på kolvar 3. l denna figur är en konstant tillagd till fjädrarnas längd, konstanten är lika med tjockleken hos kolvarnas huvud 11. Figuren visar också hydrauliska cylindrar 12, som kan användas för att öppna och försluta reaktorn eller flödesmodulen. När flödesmodulen eller reaktorn är öppen komprimeras fjädrarna av hydrauliska cylindrar till en längd Lmin, som kan ses i figur 4. Samma konstant som i figur 3 läggs till längden Lmin. Flödesplattor, reaktorplattor, värmeväxlarplattor, eller kombinationer av dessa placeras mellan huvud 11 och ändplattan 7, och plattorna placeras på plats och muttrarna dras åt till lnspänningslängden är A. lnspänningslängden A definieras som den 10 15 20 25 532 733 totala längden mellan de två ändplattorna 2 och 7. I figur 5 kan man se hur flödesmodulen eller reaktorn försluts. När hydrauliken släpps är plattorna inspända. För att kontrollera krafterna FX mäts längden LX för varje stapel av flädrar. Längden hos fjädrarna är LX plus samma konstant som i figur 3. Längden LX motsvarar fjäderkraften FX, som påverkar flödesmodulen eller reaktorn. Längden LX förändras beroende på temperaturen. Den stora temperaturexpansionskoefficienten och låga elasticitetsmodulen hos plattornas material, jämfört med ramverket, skruvar, dragstänger och ändplattor etc. kompenseras sålunda av stapeln av fjädrar som ger den sammansatta reaktorn eller flödesmodulen en flexlbllitet och skador eller läckage kan förhindras.

Figur 6 visar ett diagram över funktionen mellan fjäderkraften och tjäderlängden. Genom att mäta fjäderlängden hos stapeln av fjädrar är det möjligt att approximera kraften för varje längd genom användning av diagrammet.

Diagrammet i figur 6 exemplifieras i exempel 1, vilket exempel har till ändamål att illustrera sambandet mellan kraft och fjäderlängd, och är inte avsett att begränsa uppfinningens omfång.

Exempel 1 En stapel av tio reaktorplattor kan till exempel enligt ett alternativ ha en total dimensionsvariation av L2 - L1 = 0,6 mm vid en temperaturvariation från omkring -40°C till omkring 200°C. Genom att använda en stapel av vridna fjädrar kan krafterna hållas inom gränserna för varje stapel, vilket i detta fall var mellan F 1 = 12 kN och F2 = 28 kN, (kN = kilo Newton).

Claims (17)

10 15 20 25 532 F32 Patentkrav

1. En inspänningsanordning innefattande två ändplattor (2, 7), tallrikstjädrar (1), och dragstänger (8), kännetecknad av att staplar av tallriksfiädrarna (1) är anordnade som ett galler stöttade av en av ändplattorna (2, 7) för att fördela inspänningskrafterna över en eller flera modulplattor (6) över en eller flera reaktorplattor (6) eller över en eller flera värmeväxlarplattor (6) eller kombinationer av dessa, vilka plattor är placerade mellan de två ändplattorna (2, 7), staplarna av tallriksflädrar (1) är trädda på kolvar (3), och där kolvarna (3) styrs genom hål i den stöttande ändplattan, varvid dragstängerna (8) spänner ihop de två ändplattorna (2, 7) med de mellanliggande plattorna och staplarna av tallriksflädrar (1 ).

2. lnspänningsanordningen enligt krav 1, kännetecknad av att dragstängerna (8) är anordnade längs ändplattornas (2, 7) omkrets.

3. lnspänningsanordningen enligt krav 2, kännetecknad av att dragstängerna är skruvade tillsammans eller åtdragna tillsammans, så att längden (LX) är längden av arrangemanget av staplar av tallriksflädrar (1 ), vilken längd (LX) är större än längden (Lmn), (Lmn) är längden vid maximal komprimering av arrangemanget av staplarna av tallriksfiädrar (1), och (LX) är mindre än längden (Lmax), där (Lmax) är den fria längden hos det obelastade arrangemanget av staplar av tallriksfiädrar (1 ).

4. lnspänningsanordningen enligt något av föregående krav, kännetecknad av att dragstängerna (8) har en fixerad längd eller har en modulär längd för att definiera flera förutbestämda fixerade längder. W W 20 25 532 732 lO

5. lnspänningsanordningen enligt krav 4, kännetecknad av att den fixerade längden åtminstone definierar tjockleken hos en platta eller definierar den totala tjockleken hos flera plattor.

6. lnspänningsanordningen enligt något av föregående krav, kännetecknad av att dragstängerna (8) är motordrivna mekaniska domkrafter eller motordrivna kulskruvar.

7. lnspänningsanordningen enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknad av att muttrar tillsammans med dragstängerna (8) drar samman de två ändplattorna (2, 7), arrangemanget av staplar av tallriksfiädrar (1) och modulplattorna (6), eller reaktorplattorna (6), eller värmeväxlarplattorna (6), eller kombinationer av plattorna (6), vilka är anordnade mellan de två ändplattor (2, 7).

8. lnspänningsanordningen enligt något av kraven 1 till 7, kännetecknad av att varje kolv (3) är låst på motsatta sidan av den stöttande ändplattan med en bricka (4) och en kvarhållande ring (5).

9. Ett förfarande för att försluta en flödesmodul eller en plattreaktor kännetecknat av att förfarandet innefattar följande steg: (i) komprimering av ett arrangemang av staplar av tallriksfjädrar (1) i en inspänningsanordning enligt något av kraven 1 till 8, där arrangemanget av staplar av tallriksfiädrar (1) komprimeras till en längd (LX) som är större eller lika med längden (Lmin), som är längden vid maximal komprimering av arrangemanget av staplar av tallriksflädrar (1), mellan två ändplattor (2. 7); (ii) placerande av en stapel av en eller flera modulplattor (6), en eller flera reaktorplattor (6), en eller flera värmeväxlarplattor (6), eller kombinationer 10 15 20 25 30 532 732 av dessa mellan det komprimerade arrangemanget av staplarna av tallriksfjädrar (1) och den icke stöttande ändplattan (2, 7); (iii) inspänning av de två ändplattorna (2, 7) till en längd (A) > (längden (Lmin), som är längden vid maximal komprimering av staplarna av tallriksfjädrar (1) + den totala tjockleken hos stapeln av plattorna (6)); (iv) släppande av kompressionen för arrangemanget av staplar av tallriksfjädrar (1 ).

10. Ett förfarande för att öppna en flödesmodul eller plattreaktor kännetecknat av att förfarandet innefattar följande steg; (i) komprimering av ett arrangemang av staplar av tallriksflädrar (1) i en inspänningsanordning enligt något av kraven 1 till 8, där arrangemanget av staplar av tallriksfjädrar (1) komprimeras till en längd (LX) som är större eller lika med längden (Lmin), Som är längden vid maximal komprimering av arrangemanget av staplar av tallriksfjädrar (1), mellan två ändplattor (2, 7) till en komprimerad längd så att en eller flera modulplattor (6), en eller flera reaktorplattor (6), en eller flera värmeväxlarplattor (6), eller kombinationer av dessa kan avlägsnas; (ii) avlägsnande av modulplattor (6), en eller flera reaktorplattor (6), en eller flera värmeväxlarplattor (6), eller kombinationer av dessa; (iii) släppande av kompressionen hos arrangemanget av staplarna av tallriksfjädrar (1 ).

11. Förfarandet enligt krav 9, kännetecknat av att förfarandet innefattar ett ytterligare steg (v): mätning av längden (LX) för varje stapel av tallriksfjädrar (1) för kontroll av fjäderkraften (FX).

12. Förfarandet enligt något av kraven 9, 10, eller 11, kännetecknat av att kompressionen och släppandet av kompressionen genomförs med hjälp av hydraulik. 10 15 20 25 30 532 ?32 12

13. Förfarandet enligt något av kraven 9, 10, eller 11, kännetecknat av att öppnandet eller förslutandet av inspänningsanordningen genomförs med hjälp av mekaniska domkrafter eller kulskruvar.

14. Förfarandet enligt krav 13, kännetecknat av att de mekaniska domkrafterna eller kulskruvarna är synkroniserade för att öppna eller försluta samtidigt.

15. Förfarandet enligt krav 13 eller 14, kännetecknat av att medel för låsning är anordnade för att säkra längden (LX) av arrangemanget av staplarna av tallriksfiädrar (1) när fiäderkompressionen når en förutbestämd längd.

16. Användning av en inspänningsanordning enligt något av krav 1 till 8 för öppning eller för slutning av en flödesmodul eller av en plattreaktor genom förfarandet enligt något av kraven 9 till 15.

17. Ett förfarande för tryckavlastning i en flödesmodul eller i en plattreaktor med hjälp av ett kontrollsystem innefattande, en inspänningsanordning enligt något av kraven 1 till 8, trycksensorer för mätning av tryck, organ för öppning av inspänningsanordningen, kännetecknat av att trycksensorerna, som mäter tryck inuti flödesmodulen eller plattreaktorn, sänder signaler till en kontrollenhet, som när trycket når en kritisk nivå eller ett förutbestämt värde bringar organen, som är förbundna med hydraulik, cylindrar, mekaniska domkrafter, eller kulskruvar, att öppna inspänningsanordningen, vilken hydraulik, cylindrar, mekaniska domkrafter, eller kulskruvar är förbundna med inspänningsanordningen.