Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)



Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)
Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)
Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)
Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)
Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)
Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)

 


Владельцы патента RU 2574532:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт химии и технологии полимеров имени академика В.А. Каргина с опытным заводом" (ФГУП "НИИ полимеров") (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Винета" (ООО "Винета") (RU)

Изобретение относится к области изготовления трубчатых теплообменников. Способ сборки трубчатого теплообменника включает установку теплообменных труб в трубные решетки теплообменной секции. Трубы закрепляют механическим способом и герметизируют с наружной стороны анаэробным герметиком. Создают с внутренней стороны трубной решетки ограниченное пространство. В первом варианте ограниченное пространство создают с помощью установки съемного ограничительного кольца. Во втором варианте ограниченное пространство создают с помощью кольцевого выступа трубной решетки. С внешней стороны трубной решетки устанавливают вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом. Теплообменную секцию располагают вертикально, выравнивают по уровню. Заливают поверхность нижней трубной решетки заливочной композицией. Создают разрежение в вакуумной камере. Стравливают вакуум. Отверждают заливочную композицию. Повторяют операцию на второй трубной решетке. Устанавливают собранную теплообменную секцию в корпус теплообменника. Наносят анаэробный пропиточный герметик на внешнюю сторону трубных решеток. Техническим результатом изобретения является обеспечение герметичности соединения трубного пучка с трубной решеткой теплообменника, повышение надежности теплообменного аппарата в эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

 

Способ сборки трубчатого теплообменника (варианты)

Изобретение относится к области изготовления трубчатых теплообменников, используемых на транспорте, в энергетическом и химическом машиностроении при разнообразных условиях теплообмена (охлаждении, нагревании, испарении).

При изготовлении трубчатых теплообменников различных конструкций и типоразмеров большое значение имеет качество сборки теплообменников, особенно крепление и герметизация трубного пучка в трубной решетке теплообменника.

Известны способы соединения теплообменных труб с трубной решеткой с помощью сварки (патент ФРГ №3105736, опубл. 26.08.1982 г.), пайки (патент США №4562887, опубл. 07.01.1986 г.), развальцовки (патент США №2152260, опубл. 28.03.1939 г.) и обжатия (патент США №4528733, опубл. 16.07.1985 г.), а также комбинацией нескольких методов (патент ФРГ №3411458, опубл. 10.10.1985 г., патент США №5101892, опубл. 07.04.1992 г.). Основным недостатком этих способов является то, что в процессе сборки не достигается герметичность соединения трубного пучка в трубной решетке, что приводит к протеканию теплоносителя.

Известен способ соединения теплообменных труб с трубной решеткой (патент РФ №2064392, опубл. 27.07.1996 г.), включающий нанесение клея марки «Лейконат» на выступающую часть трубы, размещение в зазоре труба-трубная решетка уплотнительного элемента из резины, развальцовку выступающего из трубной доски конца трубы. Данный способ обеспечивает герметизацию соединений труба-трубная решетка, однако отличается высокой трудоемкостью и неприменим для теплообменников с большим количеством трубчатых теплообменных элементов. Кроме того, «Лейконат» - изоцианатный клей, отличается высокой токсичностью.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому авторами изобретению является способ сборки трубчатого теплообменника по патенту РФ №2347657, опубликованному 27.02.2009, включающий установку теплообменных труб в трубную решетку, ориентацию предварительно собранного теплообменника трубной решеткой вверх, нанесение на границе ее наружной поверхности и выступающей части каждой теплообменной трубы анаэробного клея в количестве, соответствующем объему кольцевых зазоров между каждой трубой и ответным отверстием в трубной доске, заполнение кольцевых зазоров анаэробным клеем и выдержка конструкции до

образования полимера в объемах зазоров. В результате происходит закрепление и герметизация труб в трубной решетке. Нанесение анаэробного клея выполняют последовательно для каждой трубной решетки предварительно собранного теплообменника.

Способ, описанный в прототипе, неприменим для сборки теплообменников, в которых трубный пучок закрепляется с наружной поверхностью трубной решетки и не выступает за поверхность трубной решетки, например, в случае использования при сборке лазерной сварки. В этом случае при нанесении анаэробный герметик неизбежно попадает внутрь труб трубного пучка и ухудшает технические свойства теплообменного аппарата. Решить эту проблему можно, применяя дозированное нанесение герметика в каждый дефектный зазор с одновременным удалением излишка герметика с внутренних поверхностей теплообменных труб. Такой способ сборки трудоемок и нетехнологичен, так как геометрические отклонения зазоров труба-трубная решетка от заданного размера могут значительно отличаться. Анаэробный герметик в зависимости от вязкости заполняет определенные зазоры, например, низковязкий герметик вытекает из больших зазоров, а высоковязкий анаэробный состав не заполнит малые зазоры. Для правильного выбора марки анаэробного состава при герметизации теплообменных труб в трубной решетке необходимо определить величину зазора каждой трубы с трубной решеткой и учитывать вязкость герметика. Для осуществления данного способа потребуется набор анаэробных герметиков. Кроме того, необходимо откалибровать каждое соединение теплообменная труба-трубная решетка, что неприменимо для конструктивно сложных теплообменников с большим количеством теплообменных труб. Особые сложности возникают во время сборки теплообменников с плоскими трубками. Во время работы теплообменного аппарата в межтрубном пространстве возникает избыточное давление, приводящее к деформации трубок, особенно в местах, не имеющих достаточного усиления для противодействия избыточному давлению.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение герметичности соединения трубного пучка с трубной решеткой теплообменника, снижение трудоемкости и упрощение процесса сборки, повышение надежности теплообменного аппарата в эксплуатации.

Для достижения указанного технического результата предлагаются два варианта способа сборки трубчатого теплообменника.

Первый вариант способа сборки трубчатого теплообменника включает установку теплообменных труб в трубные решетки теплообменной секции, крепление их механическим способом и герметизацию соединений трубного пучка с трубной решеткой

с наружной стороны анаэробным герметиком. В данном способе после крепления теплообменных труб с трубной решеткой механическим способом с внутренней стороны каждой трубной решетки теплообменной секции в сборе с трубным пучком с помощью установки съемного ограничительного кольца создают ограниченное пространство, а с внешней стороны устанавливают вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, теплообменную секцию устанавливают вертикально и выравнивают по уровню, создают разрежение в вакуумной камере, заливают поверхность нижней трубной решетки в сборе с трубным пучком внутри ограниченного пространства заливочной композицией, затем вакуум стравливают, отверждают заливочную композицию, операцию повторяют на второй трубной решетке, съемное ограничительное кольцо и вакуумную камеру демонтируют, затем собранную теплообменную секцию устанавливают в корпус теплообменника и на внешнюю сторону трубных решеток наносят анаэробный пропиточный герметик.

Второй вариант способа сборки трубчатого теплообменника включает установку теплообменных труб в трубные решетки теплообменной секции, крепление их механическим способом и герметизацию соединений трубного пучка с трубной решеткой с наружной стороны анаэробным герметиком. В данном способе используются трубные решетки, имеющие с внутренней стороны ограниченное пространство, созданное за счет конструктивной особенности в виде кольцевого выступа. После крепления теплообменных труб с трубной решеткой механическим способом с внешней стороны каждой трубной решетки теплообменной секции в сборе с трубным пучком устанавливают вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, теплообменную секцию устанавливают вертикально и выравнивают по уровню, создают разрежение в вакуумной камере, с внутренней стороны заливают поверхность нижней трубной решетки в сборе с трубным пучком внутри ограниченного пространства заливочной композицией, затем вакуум стравливают, отверждают заливочную композицию, операцию повторяют на второй трубной решетке, вакуумную камеру демонтируют, затем собранную теплообменную секцию устанавливают в корпус теплообменника и на внешнюю сторону трубных решеток наносят анаэробный пропиточный герметик.

В качестве заливочной отверждаемой композиции могут быть использованы составы на основе эпоксидов и акрилатов, отверждающиеся как при смешении с отвердителем при температуре 20-25°С, так и однокомпонентные, отверждаемые при повышенной температуре. Например, может быть использован герметик Анатерм-207 (ТУ 2257-554-00208947-2013) производства ФГУП «НИИ полимеров» на основе модифицированной эпоксидной смолы с вязкостью 200-600 мПа·с при 25°С или Анатерм-102Т

(ТУ 2257-521-00208947-2013) производства ФГУП «НИИ полимеров» на основе уретанакрилатов с вязкостью 1500-2300 мм2/с при 20°С.

В качестве анаэробной пропитывающей композиции могут быть использованы анаэробные герметики вязкостью от 5 до 30 мПа·с, например, Анатерм-1у (ТУ 2257-321-00208947-2000) или Анатерм-1 (ТУ 2257-392-00208947-2003) производства ФГУП «НИИ полимеров».

Съемное ограничительное кольцо изготавливают из инертного материала, например, из фторопласта. Высота кольца выбирается в зависимости от конструкции и типоразмера теплообменника. Съемное ограничительное кольцо обеспечивает необходимый уровень заливки композиции для надежной фиксации и герметичности трубного пучка с трубной решеткой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на фигурах 1-6.

Фиг. 1 иллюстрирует внешний вид трубной решетки.

Фиг. 2 показывает как установлен трубный пучок в трубной решетке.

Фиг. 3 иллюстрирует установку съемного ограничительного кольца на трубную решетку в сборе с трубным пучком и установку вакуумной камеры.

Фиг. 4 показывает заполнение заливочной композицией замкнутого пространства, образованного ограничительным кольцом и трубной решеткой.

Фиг. 5 показывает конструкцию трубной решетки в сборе с трубным пучком с кольцевым выступом с ее внутренней стороны и установленной вакуумной камерой.

Фиг. 6 показывает заполнение заливочной композицией замкнутого пространства, образованного кольцевым выступом с внутренней стороны трубной решетки и трубной решеткой.

Реализация предлагаемого способа сборки теплообменного аппарата по первому варианту осуществляется следующим образом.

На первом этапе производится установка и закрепление в трубных решетках 1 (фиг. 2) трубного пучка 2 (фиг. 2). На обе трубные решетки предварительно собранной теплообменной секции с внутренней стороны устанавливают съемные ограничительные кольца 3 (фиг. 3), а с внешней стороны - вакуумные камеры 4 (фиг. 3). Теплообменную секцию с оснасткой устанавливают вертикально и выравнивают по уровню. Вакуумная камера, установленная на нижней трубной решетке, через штуцер 5 (фиг. 3) соединяется с вакуумным насосом, штуцер 5 на вакуумной камере, установленной на верхней трубной решетке, заглушается и, таким образом, обеспечивается герметичное соединение трубной решетки с вакуумным насосом. Оснастку подключают к вакуумному насосу, включают вакуумный насос. Создают разрежение до 0,5-0,8 атм. внутри вакуумной камеры и

теплообменных труб. При этом происходит подсос воздуха в местах неплотного соединения трубного пучка с трубной решеткой. На нижнюю трубную решетку 1 с внутренней стороны заливают герметик Анатерм-207 (поз. 6 фиг. 4) в количестве, достаточном для покрытия всей трубной решетки и ее соединений с трубным пучком. Под действием вакуума Анатерм-207 быстро заполняет зазоры труба-трубная решетка. Через 10-15 минут после заливки отключают вакуумный насос, вакуум стравливают. Проводят отверждение слоя заливочной композиции 6 (фиг. 4). После отверждения операцию повторяют на второй трубной решетке. По окончании заливки и отверждения Анатерм-207 оснастку снимают, а трубный пучок в сборе с трубными решетками устанавливают в корпус теплообменника и дополнительно герметизируют анаэробным пропитывающим герметиком Анатерм-1у или Анатерм-1. Для этого теплообменник располагают горизонтально и на внешние поверхности трубных решеток для дополнительной герметизации наносят анаэробный пропитывающий герметик Анатерм-1у или Анатерм-1. Нанесение производят кистью, губкой или другим способом, обеспечивающим смачивание поверхности трубной решетки, особенно в местах ее соединения с трубным пучком. Производят выдержку, достаточную для проникновения, заполнения и отверждения герметика в зазорах труба-трубная решетка. Время выдержки зависит от температуры, химического состава металла, применяемого при изготовлении труб и трубной решетки, зазоров, марки герметика и других факторов. После отверждения излишки анаэробного герметика с поверхности убирают ветошью, теплообменник окончательно собирают и проводят гидравлические испытания.

В способе сборки трубчатого теплообменника по второму варианту используются трубные решетки, изготовленные с кольцевым выступом 7 (фиг. 5) с внутренней стороны.

Указанный способ сборки трубчатого теплообменника осуществляется следующим образом.

На первом этапе производится установка и закрепление в трубных решетках 1 (фиг. 2) трубного пучка 2 (фиг. 2). На обе трубные решетки предварительно собранной теплообменной секции с внешней стороны устанавливают вакуумные камеры. Теплообменную секцию с оснасткой устанавливают вертикально и выравнивают по уровню. Вакуумная камера, установленная на нижней трубной решетке, через штуцер 5 (фиг. 5) соединяется с вакуумным насосом, штуцер 5 на вакуумной камере, установленной на верхней трубной решетке, заглушается, и, таким образом, обеспечивается герметичное соединение трубной решетки с вакуумным насосом. Оснастку подключают к вакуумному насосу, включают вакуумный насос. Создают разрежение до 0,5-0,8 атм внутри вакуумной камеры и теплообменных труб. При этом происходит подсос воздуха в местах неплотного

соединения трубного пучка с трубной решеткой. На нижнюю трубную решетку 1 с внутренней стороны заливают, например, герметик Анатерм-207 (поз. 6 фиг. 6) в количестве, достаточном для покрытия всей трубной решетки и ее соединений с трубным пучком. Под действием вакуума Анатерм-207 быстро заполняет зазоры труба-трубная решетка. Через 10-15 мин после заливки отключают вакуумный насос, вакуум стравливают. Проводят отверждение слоя заливочной композиции 6 (фиг. 6). После отверждения операцию повторяют на второй трубной решетке. По окончании заливки и отверждения Анатерм-207 вакуумные камеры снимают, а трубный пучок в сборе с трубными решетками устанавливают в корпус теплообменника и дополнительно герметизируют анаэробным пропитывающим герметиком Анатерм-1у или Анатерм-1. Для этого теплообменник располагают горизонтально и на внешние поверхности трубных решеток для дополнительной герметизации наносят анаэробный пропитывающий герметик Анатерм-1у или Анатерм-1. Нанесение производят кистью, губкой или другим способом, обеспечивающим смачивание поверхности трубной решетки, особенно в местах ее соединения с трубным пучком. Производят выдержку, достаточную для проникновения, заполнения и отверждения герметика в зазорах труба-трубная решетка. Время выдержки зависит от температуры, химического состава металла, применяемого при изготовлении труб и трубной решетки, зазоров, марки герметика и других факторов. После отверждения излишки анаэробного герметика с поверхности убирают ветошью, теплообменник окончательно собирают и проводят гидравлические испытания.

Предложенный способ сборки был использован на ООО «Винета», г. Санкт-Петербург, при производстве теплообменных аппаратов различного типоразмера для морских судов и позволил значительно упростить технологию сборки, снизить трудоемкость, ускорить процесс выпуска готовых изделий. Испытания произведенной продукции показали высокую надежность и герметичность теплообменных аппаратов в условиях, превышающих параметры эксплуатации.

1. Способ сборки трубчатого теплообменника, включающий установку теплообменных труб в трубные решетки теплообменной секции, крепление их механическим способом и герметизацию соединений трубного пучка с трубной решеткой с наружной стороны анаэробным герметиком, отличающийся тем, что после крепления механическим способом теплообменных труб с трубной решеткой с внутренней стороны каждой трубной решетки теплообменной секции в сборе с трубным пучком с помощью установки съемного ограничительного кольца создают ограниченное пространство, а с внешней стороны устанавливают вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, теплообменную секцию устанавливают вертикально и выравнивают по уровню, создают разрежение в вакуумной камере, заливают поверхность нижней трубной решетки в сборе с трубным пучком внутри ограниченного пространства заливочной композицией, затем вакуум стравливают, отверждают заливочную композицию, операцию повторяют на второй трубной решетке, съемное ограничительное кольцо и вакуумную камеру демонтируют, затем собранную теплообменную секцию устанавливают в корпус теплообменника и на внешнюю сторону трубных решеток наносят анаэробный пропиточный герметик.

2. Способ сборки трубчатого теплообменника, включающий установку теплообменных труб в трубные решетки теплообменной секции, крепление их механическим способом и герметизацию соединений трубного пучка с трубной решеткой с наружной стороны анаэробным герметиком, отличающийся тем, что после крепления механическим способом теплообменных труб с трубной решеткой, имеющей с внутренней стороны каждой трубной решетки ограниченное пространство, созданное за счет конструктивной особенности трубной решетки в виде кольцевого выступа, а с внешней стороны каждой трубной решетки теплообменной секции в сборе с трубным пучком устанавливают вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, теплообменную секцию устанавливают вертикально и выравнивают по уровню, создают разрежение в вакуумной камере, с внутренней стороны заливают поверхность нижней трубной решетки в сборе с трубным пучком внутри ограниченного пространства, созданного за счет конструктивной особенности трубной решетки в виде кольцевого выступа с внутренней стороны, заливочной композицией, затем вакуум стравливают, отверждают заливочную композицию, операцию повторяют на второй трубной решетке, вакуумную камеру демонтируют, затем собранную теплообменную секцию устанавливают в корпус
теплообменника и на внешнюю сторону трубных решеток наносят анаэробный пропиточный герметик.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изготовления трубчатых теплообменников. Способ сборки трубчатого теплообменника включает установку теплообменных труб в трубные решетки теплообменной секции.

Изобретение относится к способу соединения двух элементов посредством дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (варианты). Свариваемые элементы состоят из самозакаливающегося стального сплава, например из материала T23 или T24.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к теплообменнику для нагрева жидкости и способам его изготовления. По меньшей мере один виток внешней нагревательной обмотки имеет между двумя непосредственно соседствующими друг с другом распорками первый отрезок, на котором радиальное расстояние до внутренней нагревательной обмотки меньше или больше, чем в области распорок.

Изобретение относится к атомной технике, а именно к устройству для загрузки/выгрузки и транспортирования, в частности к магазину для тепловыделяющих элементов (твэлов), используемых, например, в процессе сборки пучка гексагональной формы для тепловыделяющей сборки.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников. Способ образования стенок с увеличенной поверхностью для выполнения определенного технологического процесса содержит этапы, на которых: обеспечивают длину материала, имеющего противоположные первоначальные поверхности, причем указанный материал имеет продольную осевую линию, размещенную по существу на середине расстояния между указанными поверхностями, причем каждая из указанных первоначальных поверхностей имеет плотность первоначальной поверхности; вдавливают вторичные рисунки, имеющие плотности поверхностей, в каждую из указанных первоначальных поверхностей для деформирования указанного материала; и вдавливают первичные рисунки, имеющие плотности поверхностей первичных рисунков, в каждую из таких деформированных поверхностей для дополнительного деформирования материала и для дополнительного увеличения плотностей поверхностей на каждой из указанных поверхностей.
Изобретение относится к области теплотехники, а именно к способу изготовления композитного теплообменника, и может быть применено при производстве пластинчатых теплообменников.

Изобретение относится к конструкции теплообменника, в частности к теплообменнику металлическому системы отопления помещения. Теплообменник содержит трубопровод в виде стенки сквозной полости с внешней поверхностью, концевыми участками, а также внешние элементы теплопередачи, которые закреплены к одному концевому участку.

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий и может быть использовано при изготовлении теплообменника металлического системы отопления помещения.

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий, в частности к способу изготовления теплообменника металлического системы отопления.

Изобретение относится к конструкции элементов системы отопления помещения, в частности к теплообменнику металлическому, и может быть использовано при изготовлении системы отопления помещения.
Наверх