Направленное расцепление между трубным пучком и внутренней трубой в змеевиковых теплообменниках
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении змеевиковых теплообменных аппаратов. В устройстве (1) для применения в изготовлении трубного пучка (3) змеевикового теплообменника (100), в котором трубы (30) обвиты в виде множества трубных слоев (4) вокруг внутренней трубы (300), проходящей в осевом направлении (z), между трубными слоями (4) расположены лонжероны (10), которые проходят в осевом направлении (z). Изобретение дополнительно относится к способу изготовления трубного пучка с использованием указанного устройства (1). Технический результат – обеспечение сцепления, препятствующего относительным перемещениям между трубным пучком и внутренней трубой. 2 н. и 10 з.п. ф-лы. 3 ил.
Изобретение относится к устройству для применения в изготовлении трубного пучка змеевикового теплообменника и к способу изготовления такого трубного пучка.
Такие змеевиковые теплообменники имеют рубашку, которая окружает пространство рубашки для приема первой текучей среды, при этом в пространстве рубашки расположена внутренняя труба, которая обвита трубами, разделяемыми лонжеронами, с образованием трубного пучка. В трубный пучок можно подавать по меньшей мере одну вторую текучую среду, и таким образом можно осуществлять косвенный теплообмен с первой средой, подаваемой в пространство рубашки. Кроме того, может быть предусмотрена юбка, которая охватывает трубный пучок, образованный трубами, для предотвращения возникновения обходного потока первой среды в пространстве рубашки теплообменника за пределами трубного пучка. С одной стороны, внутренняя труба предназначена для обеспечения процесса обвития труб, а с другой стороны, она служит для предотвращения возникновения обходного потока в центре трубного пучка. Чтобы обвивать трубы с образованием трубного пучка, внутреннюю трубу, как правило, располагают горизонтально, а во время работы теплообменника она ориентирована вертикально.
В предшествующем уровне техники, как правило, обеспечивают сцепление трубного пучка такого змеевикового теплообменника посредством создания фрикционного сцепления между трубами и лонжеронами или за счет создания в трубах предварительного напряжения. Кроме того, отдельные трубы, как правило, прикрепляют к нижележащим лонжеронам посредством кронштейнов. Дополнительно лонжероны из разных слоев могут быть соединены друг с другом кронштейнами.
В процессе обвития эта группа вращается вокруг продольной оси или осевого направления внутренней трубы. Однако отклонение внутренней трубы отличается от отклонения внутренней трубы трубного пучка. Сцепление между двумя компонентами или сцепление внутри пучка предотвращает относительные перемещения между трубным пучком и внутренней трубой. Таким образом, создается сдвиговая нагрузка, под действием которой указанные кронштейны в наиболее неблагоприятных случаях могут ломаться. Следовательно, из-за этого всегда возникает риск раскрытия пучка и того, что сцепление внутри пучка больше не удастся поддерживать за счет создания в трубах указанного предварительного напряжения.
Возникший люфт может в конечном итоге привести к повреждению теплообменника во время изготовления.
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа для изготовления трубного пучка змеевикового теплообменника, которые обеспечивают сцепление, препятствующее относительным перемещениям между трубным пучком и внутренней трубой.
Указанная цель достигается с помощью устройства, имеющего признаки по п. 1, и способа, имеющего признаки по п. 13.
Преимущественные изменения этих аспектов изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения и описаны ниже.
Описано устройство по п. 1 для применения в изготовлении трубного пучка змеевикового теплообменника, причем во время изготовления трубы обвивают вокруг внутренней трубы, проходящей в осевом направлении, в виде множества трубных слоев и при этом между трубными слоями расположены лонжероны, которые проходят в осевом направлении.
В соответствии с изобретением данное устройство имеет по меньшей мере одну первую и по меньшей мере одну вторую направляющую лапку, причем данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка выполнена с возможностью прикрепления к первой концевой секции внутренней трубы так, чтобы данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка выступала из внутренней трубы в радиальном направлении внутренней трубы, и при этом данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка выполнена с возможностью прикрепления ко второй концевой секции внутренней трубы так, чтобы данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка выступала из внутренней трубы в радиальном направлении внутренней трубы и находилась при этом напротив данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки в осевом направлении внутренней трубы и при этом проходила параллельно данной по меньшей мере одной первой направляющей лапке, и при этом данная по меньшей мере одна первая и данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка выполнены с возможностью удержания множества лонжеронов трубного пучка теплообменника, расположенных один над другим в радиальном направлении так, что соответствующий лонжерон закреплен с возможностью перемещения в осевом направлении внутренней трубы в данной по меньшей мере одной первой и данной по меньшей мере одной второй направляющей лапке.
В каждом случае радиальное направление перпендикулярно осевому направлению или продольной оси внутренней трубы и обращено в сторону от них. Кроме того, первая концевая секция располагается напротив второй концевой секции внутренней трубы в осевом направлении внутренней трубы. Таким образом, внутренняя труба проходит в осевом направлении от первой концевой секции ко второй концевой секции.
Основной признак устройства в соответствии с изобретением заключается не в предотвращении разрыва швов кронштейна, а, скорее, в предотвращении отделения трубного пучка в целом, благодаря чему снижается риск повреждения трубного пучка в результате такого отделения. По этой причине устройство обеспечивает направленное сцепление при относительных перемещениях между трубным пучком и внутренней трубой. Для этой цели устройство в соответствии с изобретением выполнено, в частности, с возможностью обеспечения осевого перемещения посредством продольной направляющей лонжеронов в осевом направлении внутренней трубы, в частности после разрушения кронштейнов, что приводит к жесткому соединению между трубами и лонжеронами, причем сцепление в радиальном направлении внутренней трубы можно, в частности, поддерживать одновременно с предотвращением смещения между трубными слоями и лонжеронами.
Таким образом, трубные пучки остаются по существу свободными от люфта, благодаря чему трубы не повреждаются в ходе дальнейшего процесса обвития.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройства согласно изобретению данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка проходит в направлении выдвижения, которое совпадает с радиальным направлением внутренней трубы, когда данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка зафиксирована как положено на первой концевой секции внутренней трубы, причем данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка имеет множество отверстий, которые расположены рядом друг с другом (предпочтительно на равном расстоянии) в направлении выдвижения и каждое из которых выполнено с возможностью приема первой концевой секции назначенного лонжерона из указанного множества лонжеронов трубного пучка так, чтобы соответствующая первая концевая секция указанного лонжерона располагалась в назначенном отверстии с возможностью смещения в осевом направлении.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка также проходит в направлении выдвижения, которое совпадает с радиальным направлением внутренней трубы, когда данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка зафиксирована как положено на второй концевой секции внутренней трубы, причем данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка имеет множество отверстий, которые расположены рядом друг с другом (предпочтительно на равном расстоянии) в направлении выдвижения и каждое из которых выполнено с возможностью приема второй концевой секции лонжерона из указанного множества лонжеронов трубного пучка так, чтобы соответствующая вторая концевая секция указанного лонжерона располагалась в назначенном отверстии с возможностью смещения в осевом направлении.
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления соответствующее отверстие данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки выполнено с возможностью соответствующего приема с геометрическим замыканием первой концевой секции лонжерона трубного пучка. Кроме того, один вариант осуществления предусматривает, что соответствующее отверстие данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки также выполнено с возможностью приема с геометрическим замыканием второй концевой секции лонжерона трубного пучка.
Кроме того, один вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением предусматривает, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка выполнена с возможностью предотвращения или ограничения перемещения соответствующей первой концевой секции соответствующего лонжерона из указанного множества лонжеронов в радиальном направлении внутренней трубы. Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления предусмотрено, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка также выполнена с возможностью предотвращения или ограничения перемещения соответствующей второй концевой секции соответствующего лонжерона указанного множества лонжеронов в радиальном направлении внутренней трубы.
Для фиксации или контролируемого ограничения перемещения лонжеронов в радиальном направлении внутренней трубы один вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением предусматривает, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка имеет множество корпусов подшипника, причем каждый корпус подшипника данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки имеет одно из указанных отверстий данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки. Кроме того, один вариант осуществления предусматривает, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка также имеет множество корпусов подшипника для этой цели, причем каждый корпус подшипника данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки имеет одно из указанных отверстий данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки.
Для улучшения скольжения лонжеронов в соответствующих назначенных отверстиях дополнительный вариант осуществления может обеспечивать формирование поверхности соответствующего корпуса подшипника, граничащей с соответствующим отверстием, из антифрикционного материала.
Кроме того, один вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением предусматривает, что этот материал представляет собой политетрафторэтилен (сокращенно ПТФЭ, номер CAS 9002-84-0) или что указанный материал содержит ПТФЭ.
Кроме того, один вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением предусматривает, что корпуса подшипников данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки соединены друг с другом в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки и/или что корпуса подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки соединены друг с другом в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки.
Кроме того, один вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением предусматривает, что корпуса подшипников данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки соединены друг с другом при помощи данного по меньшей мере одного упругого элемента, проходящего в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки, или при помощи двух параллельных упругих элементов, проходящих в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки. Аналогичным образом один вариант осуществления может предусматривать, что корпуса подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки соединены друг с другом посредством данного по меньшей мере одного упругого элемента, проходящего в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки, или посредством двух параллельных упругих элементов, проходящих в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки.
Кроме того, один вариант осуществления устройства в соответствии с изобретением предусматривает, что между каждыми двумя смежными корпусами подшипников данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки предусмотрен по меньшей мере один пружинный элемент или два пружинных элемента таким образом, что соответствующие два смежных корпуса подшипников могут смещаться относительно друг друга в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (в частности, при создании соответствующей возвращающей силы). Соответственно, согласно одному варианту осуществления между каждыми двумя смежными корпусами подшипника данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки предусмотрен данный по меньшей мере один пружинный элемент или два пружинных элемента таким образом, что соответствующие два смежных корпуса подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки могут смещаться относительно друг друга в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (в частности, при создании соответствующей возвращающей силы).
Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления устройства согласно изобретению устройство имеет множество первых направляющих лапок и соответствующее множество вторых направляющих лапок, причем первые направляющие лапки выполнены с возможностью прикрепления к первой концевой секции внутренней трубы так, чтобы соответствующая первая направляющая лапка выступала из внутренней трубы в радиальном направлении, и первые направляющие лапки располагались рядом друг с другом в направлении вдоль окружности внутренней трубы, и при этом вторые направляющие лапки выполнены с возможностью прикрепления ко второй концевой секции внутренней трубы так, что соответствующая вторая направляющая лапка выступает в радиальном направлении из внутренней трубы, а вторые направляющие лапки расположены рядом друг с другом в направлении вдоль окружности внутренней трубы, и при этом первая и вторая направляющие лапки выполнены с возможностью прикрепления к внутренней трубе так, что конкретно одна назначенная вторая направляющая лапка находится напротив каждой первой направляющей лапки в осевом направлении внутренней трубы и проходит параллельно первой направляющей лапке, и при этом соответствующая первая направляющая лапка и вторая направляющая лапка, расположенная напротив соответствующей первой направляющей лапки в осевом направлении, выполнены с возможностью удержания множества лонжеронов трубного пучка теплообменника, расположенных друг над другом в радиальном направлении таким образом, чтобы соответствующий лонжерон был установлен с возможностью перемещения в осевом направлении внутренней трубы в назначенной первой направляющей лапке и назначенной второй направляющей лапке.
Каждая из отдельных первой и второй направляющих лапок может, в свою очередь, быть выполнена аналогично данной по меньшей мере одной первой или данной по меньшей мере одной второй направляющей лапке, описанным выше.
Каждая из данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки или множества первых направляющих лапок устройства в соответствии с изобретением может быть выполнена с возможностью соответствующего соединения с внутренней трубой посредством сварного соединения. Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что каждая из данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки или множества вторых направляющих лапок устройства в соответствии с изобретением выполнена с возможностью соответствующего соединения с внутренней трубой посредством сварного соединения. Кроме того, устройство в соответствии с изобретением предпочтительно удаляют после формирования трубного пучка, и, в частности, оно не является компонентом готового теплообменника.
Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к способу по п. 12 для изготовления трубного пучка змеевикового теплообменника с использованием устройства в соответствии с изобретением, причем предусмотрена внутренняя труба, проходящая в осевом направлении, и при этом данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка прикреплена к первой концевой секции внутренней трубы так, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка выступает из внутренней трубы в радиальном направлении внутренней трубы, и при этом данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка прикреплена ко второй концевой секции внутренней трубы так, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка выступает из внутренней трубы в радиальном направлении внутренней трубы и располагается напротив данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки в осевом направлении внутренней трубы, и при этом проходит параллельно данной по меньшей мере одной первой направляющей лапке, и при этом трубы для образования нескольких трубных слоев, лежащих один над другим в радиальном направлении внутренней трубы, обвиты вокруг внутренней трубы, причем между каждыми двумя смежными трубными слоями, и в частности между внутренней трубой и самым внутренним трубным слоем в радиальном направлении внутренней трубы, расположен по меньшей мере один лонжерон, который проходит в осевом направлении внутренней трубы и установлен с возможностью перемещения в осевом направлении в двух направляющих лапках.
В соответствии с одним вариантом осуществления способа в соответствии с изобретением после изготовления трубного пучка направляющие лапки или устройство извлекают из внутренней трубы.
Более того, один вариант осуществления способа в соответствии с изобретением предусматривает размещение соответствующей первой концевой секции соответствующего лонжерона в назначенном отверстии данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки, а именно, в частности, с геометрическим замыканием, и/или размещение соответствующей второй концевой секции соответствующего лонжерона в назначенном отверстии данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки, а именно, в частности, с геометрическим замыканием.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления способа в соответствии с изобретением устройство имеет множество первых направляющих лапок и соответствующее множество вторых направляющих лапок, причем первые направляющие лапки прикреплены к первой концевой секции внутренней трубы так, что соответствующая первая направляющая лапка выступает из внутренней трубы в радиальном направлении внутренней трубы, и первые направляющие лапки расположены рядом друг с другом в направлении вдоль окружности внутренней трубы, и при этом вторые направляющие лапки прикреплены ко второй концевой секции внутренней трубы так, что соответствующая вторая направляющая лапка выступает из внутренней трубы в радиальном направлении внутренней трубы, а вторые направляющие лапки расположены рядом друг с другом в направлении вдоль окружности внутренней трубы, и при этом первая и вторая направляющие лапки прикреплены к внутренней трубе так, что конкретно одна назначенная вторая направляющая лапка находится напротив каждой первой направляющей лапки в осевом направлении внутренней трубы и проходит параллельно первой направляющей лапке, и при этом трубы для образования нескольких трубных слоев, лежащих один над другим в радиальном направлении внутренней трубы, обвиты вокруг внутренней трубы, причем по меньшей мере количество лонжеронов, соответствующее количеству первых или вторых направляющих лапок, расположено между двумя смежными трубными слоями, и в частности между внутренней трубой и самым внутренним трубным слоем в радиальном направлении внутренней трубы, при этом каждый из лонжеронов проходит в осевом направлении внутренней трубы, и при этом соответствующий лонжерон установлен с возможностью перемещения в осевом направлении в назначенной первой направляющей лапке и назначенной второй направляющей лапке.
В этом случае в конце процесса обвития лонжероны, которые назначены для одних и тех же первой и второй направляющих лапок или удерживаются ими, располагаются друг над другом в радиальном направлении внутренней трубы.
Дополнительные детали и преимущества изобретения подлежат рассмотрению в нижеследующем описании фигур примера осуществления со ссылкой на фигуры. Рассмотрим указанные фигуры.
На фиг. 1 представлен вид в частичном разрезе змеевикового теплообменника.
На фиг. 2 представлены первая и вторая направляющая лапка другого варианта осуществления теплообменника в соответствии с изобретением.
На фиг. 3 представлен схематический вид внутренней трубы с прикрепленными к ней направляющими лапками.
На фиг. 2 и 3 представлено устройство 1 в соответствии с изобретением, которое при обвитии трубного пучка 3 вокруг внутренней трубы 300 змеевикового теплообменника 100, как показано, например, на фиг. 1., используют для скрепления между собой трубного пучка 3 в радиальном направлении R трубного пучка 3 или внутренней трубы 300 во время обвития трубного пучка 3 и в то же время для обеспечения продольного направления лонжеронов 10 трубного пучка 3 в осевом направлении z внутренней трубы 300. В каждом случае радиальное направление R перпендикулярно осевому направлению z или продольной оси z, вдоль которой проходит внутренняя труба 300, и обращено в противоположную сторону от осевого направления z или продольной оси z.
Как показано в примере на фиг. 1, змеевиковый теплообменник 1, как правило, имеет рубашку 2, которая проходит вдоль продольной оси z (которая располагается вертикально во время работы) и окружает пространство 6 рубашки теплообменника 1, которое предназначено для приема первой текучей среды M.
Теплообменник 1 дополнительно имеет трубный пучок 3, расположенный в пространстве рубашки. Трубный пучок 3 может иметь множество труб 30 для приема по меньшей мере одной второй текучей среды M′, причем трубы 30 обвивают по спирали, в частности по меньшей мере в секциях, на внутреннюю трубу 300 теплообменника 1, которая проходит вдоль продольной оси z или в осевом направлении z в пространстве 6 рубашки так, что трубный пучок 3 имеет один или более трубных слоев 4, расположенных друг над другом в радиальном направлении R внутренней трубы 300 или трубного пучка 3. Как дополнительно показано на фиг. 1, трубы 30 обвивают с наружной стороны 300a внутренней трубы 300 и разделяют лонжеронами 10. Кроме того, на рубашке 2 предусмотрены соединительные элементы 52, 53, которые сообщаются по текучей среде с пространством 6 рубашки, и предназначены для введения или вывода первой среды M. Первая среда M может быть направлена в пространство 6 рубашки сверху вниз или снизу вверх.
Кроме того, на рубашке 2 предусмотрены соединительные элементы 50, 51, которые по текучей среде сообщаются с трубным пучком 3, через которые в трубный пучок 3 может быть введена (или выведена из него) данная по меньшей мере одна вторая среда M’. Таким образом, вторая среда M', направляемая в трубный пучок 3, может косвенно обмениваться теплом с первой средой M', направляемой в пространство 6 рубашки. Данная по меньшей мере одна вторая среда M‘ может также быть направлена в трубный пучок 3 сверху вниз или снизу вверх. Более того, трубы 30 можно разделять на группы труб (на фиг. 1 показаны три такие группы труб), в которые можно отдельно подавать вторую среду M' (в частности, также другую среду). Для предотвращения возникновения обходного потока первой среды M за пределами трубного пучка 3 в пространстве 6 рубашки, трубный пучок 3 может быть окружен юбкой 7.
На фиг. 2 и 3 показано, как в процессе обвития трубного пучка 3 лонжероны 10 трубного пучка 3 могут быть удержаны или направлены с помощью устройства 1 в соответствии с изобретением так, чтобы обеспечивать необходимое сцепление трубного пучка 3 в процессе обвития трубного пучка 3.
Для этой цели устройство 1 имеет по меньшей мере одну первую и по меньшей мере одну вторую направляющую лапку 40, 41. В каждом случае предпочтительно предусмотрено множество первых направляющих лапок 40 и соответствующее число вторых направляющих лапок 41. Отдельные первые и вторые направляющие лапки 40, 41 могут быть выполнены так, как показано на фиг. 2.
Первые направляющие лапки 40 устройства 1 выполнены с возможностью прикрепления к первой концевой секции 300b внутренней трубы 300 так, что первые направляющие лапки 40 выступают из внутренней трубы 300 в радиальном направлении R внутренней трубы 300 и расположены рядом друг с другом (в частности, на равном расстоянии) в направлении U вдоль окружности внутренней трубы 300. Кроме того, вторые направляющие лапки 41 устройства 1 выполнены с возможностью прикрепления ко второй концевой секции 300c внутренней трубы 300 так, что вторые направляющие лапки 40 выступают из внутренней трубы 300 в радиальном направлении R внутренней трубы 300 и расположены рядом друг с другом (в частности, на равном расстоянии) в направлении U вдоль окружности внутренней трубы 300. В этом случае каждой первой направляющей лапке 40 назначена вторая направляющая лапка 41, причем эти соответственно взаимно назначенные направляющие лапки 40, 41 расположены напротив друг друга в осевом направлении z внутренней трубы 300 и проходят параллельно друг другу.
Это показано на фиг. 3 с помощью схематического сечения внутренней трубы 300, а также первой и расположенной напротив нее и параллельно ей второй направляющей лапки 40, 41.
Соответствующие две взаимно назначенные направляющие лапки 40, 41 теперь выполнены с возможностью удержания множества лонжеронов 10 трубного пучка 3 теплообменника 100, расположенных друг над другом в радиальном направлении R внутренней трубы 300 так, чтобы соответствующие лонжероны 10 располагались с возможностью смещения в двух направляющих лапках 40, 41 в осевом направлении z внутренней трубы 300, причем, в частности, перемещение лонжеронов 10 в радиальном направлении R предотвращено или ограничено.
Это защищает трубный пучок 3 в процессе изготовления следующим образом. Для изготовления трубного пучка 3 трубы 30 обвивают в виде спирали вокруг горизонтально расположенной внутренней трубы 300 (в частности, с разделением лонжеронами 10, прикрепленными или приваренными к внутренней трубе 10) путем вращения последней вокруг осевого (горизонтального) направления z или продольной оси z. После завершения обвития одного трубного слоя 4 поверх него размещают лонжероны 10, проходящие в осевом направлении z, при этом каждый из них проходит в радиальном направлении R поверх лонжеронов 10, размещенных ранее. Каждый из лонжеронов 10 размещают таким образом, что их первые концевые секции находятся в отверстии 40a назначенной первой направляющей лапки 40 и в отверстии 41a назначенной второй направляющей лапки 41. Затем поверх этих лонжеронов 10 накладывают следующий трубный слой 4. При вращении трубного пучка 3 вокруг продольной оси z внутренней трубы 300 в процессе обвития направляющие лапки 40, 41 скрепляют между собой трубы 30 в радиальном направлении, но допускают смещение лонжеронов 10 в направляющих лапках 40, 41 в осевом направлении z (например, из-за отклонения внутренней трубы 300, трубного пучка 3 и лонжеронов 10) в процессе обвития. Это обеспечивает достаточное сцепление трубного пучка 3 в процессе обвития.
После завершения процесса обвития направляющие лапки 40, 41 или устройство 1 снова извлекают из внутренней трубы 300.
Затем трубный пучок 3 вместе с внутренней трубой 300 может быть размещен в пространстве 6 рубашки 2 (без устройства 1).
Как показано на фиг. 2, соответствующая первая направляющая лапка 40 (вторые направляющие лапки могут быть выполнены идентично) может иметь множество корпусов 400 подшипников, в которых может быть образовано соответствующее отверстие 40a для приема первых концевых секций 10a лонжеронов 10 (вторые направляющие лапки соответственно принимают вторые концевые секции 10b назначенных лонжеронов 10).
Корпуса 400 подшипников могут быть соединены друг с другом посредством упругих элементов. Каждый из пружинных элементов 70 могут быть расположены между двумя смежными корпусами 400 подшипников и могут обеспечивать контролируемое ограниченное перемещение концевых секций 10a лонжеронов в радиальном направлении R. Для облегчения скольжения лонжеронов 10 в отверстиях 40a они могут иметь поверхность 40b, состоящую из антифрикционного материала, такого как ПТФЭ.
Кроме того, первые направляющие лапки 40 могут быть временно прикреплены к наружной стороне 300a внутренней трубы 300 с помощью соединения 60b, в частности с помощью сварных соединений 60b, между упругими элементами 60 и внутренней трубой 300.
Упругие элементы 60 соответствующей первой направляющей лапки 40 могут быть проведены через соответствующие сквозные отверстия в корпусах 400 подшипников, причем корпус 400 подшипника, наиболее удаленный от центра в радиальном направлении R, прикреплен к соответствующим упругим элементам 60 посредством соответствующего подходящего соединения 60a, например сварного соединения.
Упругие элементы 60 соответствующей первой направляющей лапки 40 могут также проходить через пружинные элементы 70 для их удержания между корпусами 400 подшипников.
Список ссылочных позиций
| 1 | Теплообменник |
| 2 | Рубашка |
| 3 | Трубный пучок |
| 4 | Трубные слои |
| 6 | Пространство рубашки |
| 7 | Юбка |
| 10 | Лонжерон |
| 30 | Труба |
| 40 | Первая направляющая лапка |
| 41 | Вторая направляющая лапка |
| 40a, 41a | Отверстия |
| 40b, 41b | Поверхность |
| 50, 51, 52, 53 | Соединительный элемент |
| 60 | Упругий элемент |
| 60a, 60b | Соединение, в частности сварное соединение |
| 61 | Упругий элемент |
| 61a, 61b | Соединение, в частности сварное соединение |
| 70 | Пружинный элемент |
| 71 | Пружинный элемент |
| 300 | Внутренняя труба |
| М | Первая среда |
| M’ | Вторая среда |
| R | Радиальное направление |
| U | Направление вдоль окружности |
| Z | Осевое направление или продольная ось |
1. Устройство (1) для применения в изготовлении трубного пучка (3) змеевикового теплообменника (100), в котором трубы (30) обвивают в виде множества трубных слоев (4) вокруг внутренней трубы (300), проходящей в осевом направлении (z), причем между трубными слоями (4) расположены лонжероны (10), которые проходят в осевом направлении (z),
отличающееся тем, что
устройство (1) имеет по меньшей мере одну первую и по меньшей мере одну вторую направляющую лапку (40, 41), причем данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) выполнена с возможностью прикрепления к первой концевой секции (300b) внутренней трубы так, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) выступает из внутренней трубы (300) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), и при этом данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) выполнена с возможностью прикрепления ко второй концевой секции (300c) внутренней трубы (300) так, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) выступает из внутренней трубы (300) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), и находится напротив данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) в осевом направлении (z) внутренней трубы (300), и проходит параллельно данной по меньшей мере одной первой направляющей лапке (40), и при этом данная по меньшей мере одна первая и данная по меньшей мере одна вторая направляющие лапки (40, 41) выполнены с возможностью удержания множества лонжеронов (10) трубного пучка (3) теплообменника (100), расположенных друг над другом в радиальном направлении (R) внутренней трубы так, что соответствующий лонжерон (10) закреплен с возможностью перемещения в осевом направлении (z) внутренней трубы (300) в данной по меньшей мере одной первой и данной по меньшей мере одной второй направляющей лапке (40, 41).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) проходит в направлении выдвижения (R), которое совпадает с радиальным направлением (R) внутренней трубы (300), когда данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) прикреплена к первой концевой секции (300b) внутренней трубы (300), причем данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) имеет множество отверстий (40a), которые расположены рядом друг с другом в направлении выдвижения (R) и каждое из которых выполнено с возможностью приема первой концевой секции (10a) назначенного лонжерона (10) трубного пучка (3), и/или тем, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) проходит в направлении выдвижения (R), которое совпадает с радиальным направлением (R) внутренней трубы (300), когда данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) прикреплена ко второй концевой секции (300c) внутренней трубы (300), причем данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) имеет множество отверстий (41a), которые расположены рядом друг с другом в направлении выдвижения данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) и каждое из которых выполнено с возможностью приема второй концевой секции (10b) лонжерона (10) трубного пучка.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что соответствующее отверстие (40a) данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) выполнено с возможностью соответственно приема с геометрическим замыканием первой концевой секции (10a) лонжерона (10) трубного пучка (3), и/или тем, что соответствующее отверстие (41a) данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) выполнено с возможностью соответственно приема с геометрическим замыканием второй концевой секции (10b) лонжерона (10) трубного пучка (3).
4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) выполнена с возможностью предотвращения или ограничения перемещения соответствующей первой концевой секции (10a) соответствующего лонжерона (10) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), и/или тем, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) выполнена с возможностью предотвращения или ограничения перемещения соответствующей второй концевой секции (10b) соответствующего лонжерона (10) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300).
5. Устройство по одному из пп. 2-4, отличающееся тем, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) имеет множество корпусов (400) подшипников, причем каждый корпус (400) подшипника данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) имеет одно из указанных отверстий (40a) данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40), и/или тем, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) имеет множество корпусов (401) подшипников, причем каждый корпус (401) подшипника данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) имеет одно из указанных отверстий (41a) данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41).
6. Устройство по одному из пп. 2-5, отличающееся тем, что поверхность (40b, 41b) соответствующего корпуса (400, 401) подшипника, граничащая с соответствующим отверстием (40a, 41a), образована из антифрикционного материала.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что этот материал представляет собой ПТФЭ.
8. Устройство по п. 5 или по одному из пп. 6, 7 в той мере, в которой они относятся к п. 5, отличающееся тем, что корпуса (400) подшипников данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) соединены друг с другом и/или тем, что корпуса (401) подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) соединены друг с другом.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что корпуса (400) подшипников данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) соединены друг с другом посредством данного по меньшей мере одного упругого элемента (60), проходящего в направлении выдвижения (R) данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40), или двух параллельных упругих элементов (60), проходящих в направлении выдвижения (R) данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40), и/или тем, что корпуса (401) подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) соединены друг с другом посредством данного по меньшей мере одного упругого элемента (61), проходящего в направлении выдвижения (R) данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41), или посредством двух параллельных упругих элементов (61), проходящих в направлении выдвижения (R) данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41).
10. Устройство по одному из пп. 5-9, отличающееся тем, что между каждыми двумя смежными корпусами (400) подшипников данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) предусмотрен по меньшей мере один пружинный элемент (70) или два пружинных элемента (70) таким образом, что соответствующие два смежных корпуса (400) подшипников могут смещаться относительно друг друга в направлении выдвижения (R) данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40), и/или тем, что между каждыми двумя смежными корпусами (401) подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) предусмотрен по меньшей мере один пружинный элемент (71) или два пружинных элемента (71) таким образом, что соответствующие два смежных корпуса (401) подшипников данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41) могут смещаться относительно друг друга в направлении выдвижения (R) данной по меньшей мере одной второй направляющей лапки (41).
11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что устройство (1) имеет множество первых направляющих лапок (40) и соответствующее множество вторых направляющих лапок (41), причем первые направляющие лапки (40) выполнены с возможностью прикрепления к первой концевой секции (300b) внутренней трубы (300) так, что соответствующая первая направляющая лапка (40) выступает из внутренней трубы (300) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), а первые направляющие лапки (40) располагаются рядом друг с другом в направлении (U) вдоль окружности внутренней трубы (300), и при этом вторые направляющие лапки (41) выполнены с возможностью прикрепления ко второй концевой секции (300c) внутренней трубы (300) так, что соответствующая вторая направляющая лапка (41) выступает из внутренней трубы (300) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), а вторые направляющие лапки (41) располагаются рядом друг с другом в направлении (U) вдоль окружности внутренней трубы (300), и при этом первые и вторые направляющие лапки (40, 41) выполнены с возможностью прикрепления к внутренней трубе (300) таким образом, что конкретно одна назначенная вторая направляющая лапка (41) находится напротив каждой первой направляющей лапки (40) в осевом направлении (z) внутренней трубы (300) и проходит параллельно соответствующей первой направляющей лапке (40), и при этом соответствующая первая направляющая лапка и соответствующая вторая направляющая лапка (41), расположенная напротив соответствующей первой направляющей лапки (40) в осевом направлении (z), выполнены с возможностью удержания множества лонжеронов (10) трубного пучка (3) теплообменника (100), расположенных друг над другом в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300) таким образом, что соответствующий лонжерон (10) установлен с возможностью перемещения в осевом направлении (z) внутренней трубы (300) в соответствующих двух направляющих лапках (40, 41).
12. Способ изготовления трубного пучка (3) для змеевикового теплообменника (100) с использованием устройства (1) по любому из предшествующих пунктов, в котором предусмотрена внутренняя труба (300), проходящая в осевом направлении (z), и при этом данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) прикреплена к первой концевой секции (300b) внутренней трубы (300) так, что данная по меньшей мере одна первая направляющая лапка (40) выступает из внутренней трубы (300) в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), и при этом данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) прикреплена ко второй концевой секции (300c) внутренней трубы (300) так, что данная по меньшей мере одна вторая направляющая лапка (41) выступает из внутренней трубы (300) в радиальном направлении (R) и при этом находится напротив данной по меньшей мере одной первой направляющей лапки (40) в осевом направлении (z) внутренней трубы (300) и проходит параллельно данной по меньшей мере одной первой направляющей лапке (40), и при этом трубы (30) для образования нескольких трубных слоев (4), лежащих один над другим в радиальном направлении (R) внутренней трубы (300), обвиты вокруг внутренней трубы (300), причем между каждыми двумя смежными трубными слоями в осевом направлении (z) расположен по меньшей мере один лонжерон, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении (z) в данной по меньшей мере одной первой и данной по меньшей мере одной второй направляющей лапке (40, 41).
