Способ изготовления змеевикового теплообменника и ребра для змеевикового теплообменника
Изобретение относится к способу изготовления змеевикового теплообменника (1), который содержит центральную трубу (21) и трубный пучок (2), который содержит множество труб (20), а также множество ребер (6), причем трубы (20) множеством слоев (22) труб навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы (21), и при этом каждое ребро (6) расположено между двумя слоями (22) труб так, что каждое ребро (6) задает расстояние между двумя слоями (22) труб, и при этом траектория прохождения труб (20) от соответствующей первой трубной решетки (104a) вокруг центральной трубы (21) до соответствующей второй трубной решетки (104b) рассчитывается автоматически, и при этом каждое ребро (6) имеет выбранный исходя из расчетной траектории идентифицирующий признак (400), который обозначает положение соответствующего ребра (6) и/или положение трубы (20), причем ребро (6) и/или трубу (20) монтируют в соответствии с идентифицирующим признаком (400). Кроме того, изобретение относится к ребру (6) змеевикового теплообменника (1). Технический результат – упрощение изготовления теплообменника. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу изготовления змеевикового теплообменника и ребра для змеевикового теплообменника.
Такой теплообменник содержит удерживающий давление кожух, заключающий в себе внутреннее пространство кожуха и ориентированный вдоль продольной оси, а также проходящую в кожухе и ориентированную вдоль продольной оси центральную трубу, которая — в расположенном согласно назначению теплообменнике — при эксплуатации теплообменника согласно назначению предпочтительно направлена вертикально. Кроме того, теплообменник содержит расположенный во внутреннем пространстве кожуха трубный пучок, который состоит из множества труб для прокачки первой текучей среды, причем трубы по меньшей мере частями навиты вокруг центральной трубы по винтовой линии. Внутреннее пространство кожуха предназначено для приема второй текучей среды, так что при работе теплообменника проходящая по трубам первая текучая среда может обмениваться теплом со второй текучей средой.
При изготовлении змеевиковых теплообменников сначала монтируют трубный пучок, причем трубы выводят из трубной решетки в зону навивки т.н. жгутом, а в зоне навивки навивают вокруг центральной трубы. При этом жгут служит для подвода труб от соответствующей трубной решетки к зоне навивки, причем в жгуте трубы по меньшей мере частями проведены вплотную друг к другу. После этого готовый трубный пучок помещается в кожух.
Согласно известным техническим решениям, для змеевикового теплообменника задают только лишь число труб, привязку труб к трубной решетке или к чаше, а также длину труб в трубном пучке. Характер укладки труб в жгуте и длина труб в жгуте только лишь оцениваются; они определяются опытным специалистом по навивке при изготовлении трубного пучка.
Поэтому приходится брать трубы со значительным избытком, что означает нерациональный расход материала труб, т.к. точная длина труб в жгуте неизвестна.
К тому же к изготовлению змеевиковых теплообменников приходится привлекать только опытных специалистов по навивке, либо обучать новых специалистов в течение как минимум 6 месяцев.
Кроме того, при навивке трубного пучка из-за погрешности навивки часто происходят столкновения труб, что способствует повреждению поверхности и образованию промежутков, особенно в крайней зоне намотки. Кроме того, при неправильном расположении труб, хомутов или ребер трубный пучок может оказаться слишком неплотным, а следовательно, слишком большим для заранее подготовленного кожуха. К тому же при неправильном распределении труб продевание труб в трубные решетки может оказаться слишком трудоемким и длительным процессом.
Такие ошибки уже не поддаются исправлению после изготовления трубного пучка.
Поэтому возникает задача — предложить такой способ изготовления змеевикового теплообменника, который будет лишен описанных недостатков, присущих известным техническим решениям.
Эта задача решается способом согласно п. 1 формулы изобретения, а также конструкцией ребра согласно п. 10 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления способа изложены в зависимых пунктах 2–9 формулы изобретения и описываются ниже.
Первый аспект изобретения относится к способу изготовления змеевикового теплообменника, причем теплообменник содержит направленную вдоль продольной оси центральную трубу и трубный пучок, который состоит из множества труб для прокачки первой текучей среды, а также из множества ребер, причем трубы по меньшей мере частями навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы в несколько слоев труб, и при этом каждое ребро расположено между двумя слоями труб, так что каждое ребро задает расстояние между соответствующими слоями труб, и при этом траектория прохождения труб трубного пучка от соответствующей первой трубной решетки теплообменника вокруг центральной трубы до соответствующей второй трубной решетки теплообменника рассчитывается автоматически, и при этом каждое ребро имеет по меньшей мере один, выбранный исходя из расчетной траектории идентифицирующий признак, который обозначает положение соответствующего ребра в теплообменнике или в трубном пучке, причем каждое ребро монтируется в соответствии с идентифицирующим признаком, и при этом ребра монтируют параллельно продольной оси теплообменника, вдоль которой расположена центральная труба, и при этом идентифицирующий признак каждого ребра содержит угловое положение соответствующего ребра, причем угловое положение указывает положение соответствующего ребра в направлении по окружности относительно продольной оси, и при этом идентифицирующий признак каждого ребра содержит указание слоя труб трубного пучка, на котором следует позиционировать соответствующее ребро при монтаже в теплообменнике.
При этом под винтовой линией или спиральной траекторией подразумевается траектория прохождения соответствующей трубы, которую в прямоугольной системе координат математически можно описать формулой
x(t) = (r cos(2πt), r sin(2πt), ht + c),
где t — параметр, который состоит из нескольких действительных чисел и означает число проходящих от начала координат витков винтовой линии; h — шаг винтовой линии; r — радиус винтовой линии; c — смещение винтовой линии от начала координат в направлении z.
Трубы по меньшей мере частями проходят по винтовой линии; это означает, что в отдельных местах навивки трубы могут проходить не по винтовой линии, например, чтобы образовать пропуски, в которых можно разместить другие компоненты теплообменника.
Кроме того, змеевиковый теплообменник содержит кожух, который заключает в себе внутреннее пространство кожуха, предназначенное для приема второй текучей среды, причем трубный пучок или трубы расположены во внутреннем пространстве кожуха, так что между протекающей по трубам первой текучей средой и находящейся во внутреннем пространстве кожуха второй текучей средой может происходить теплообмен. При этом центральная труба несет нагрузку труб.
Под трубной решеткой подразумевается, в частности, элемент конструкции, который образует разветвление между подводящим трубопроводом или отводящим трубопроводом и множеством труб трубного пучка так, что поток первой текучей среды, подаваемой по подводящему трубопроводу к трубной решетке, разделяется на множество частичных потоков, которые протекают по трубам, а именно так, что частичные потоки снова объединяются на другой трубной решетке, которая подключена к отводящему трубопроводу, и могут быть выведены из теплообменника по отводящему трубопроводу. Трубные решетки содержат отверстия, в которые вводят трубы при монтаже.
При этом множество труб для прокачки первой текучей среды, которые подключены к общей трубной решетке, называется группой труб. Согласно настоящему изобретению, змеевиковый теплообменник может содержать одну или несколько групп труб. В случае нескольких групп труб через теплообменник в соответствующих группах труб можно параллельно прокачивать, в частности, разные текучие среды.
Рассматриваемые трубные решетки можно позиционировать в теплообменнике различным образом. Например, можно расположить трубные решетки на торцах, т.е. параллельно плоскости, перпендикулярной к продольной оси. В качестве альтернативы также можно расположить трубные решетки, например, параллельно к продольной оси (в том числе в радиальном или в тангенциальном направлении относительно продольной оси).
Монтаж трубы заключается, в частности, во вводе трубы в соответствующее отверстие первой и/или второй трубной решетки, навивке трубы по винтовой линии вокруг центральной трубы и прокладке трубы в первом или во втором жгуте между соответствующей трубной решеткой и зоной навивки.
При навивке труб последовательно образуется множество слоев труб, каждый из которых ориентирован в направлении по окружности относительно продольной оси. При этом, в частности, каждый слой содержит множество труб, которые (по меньшей мере частями) уложены вокруг центральной трубы в виде многозаходной спирали. При этом в одном слое труб, в частности, также могут находиться трубы из разных групп труб. Однако также возможно, что слой труб содержит только одну трубу, которая (по меньшей мере частями) уложена вокруг центральной трубы в виде однозаходной спирали.
Для фиксации смежные витки (одной и той же трубы или разных труб) в навитой по винтовой линии зоне трубного пучка могут быть соединены между собой хомутами, в частности, приварены и в частности, в осевом направлении относительно продольной оси.
Самый глубокий внутренний слой труб может соприкасаться с центральной трубой или с по меньшей мере одним соединенным с центральной трубой ребром. Расположенные сверху следующие слои труб соприкасаются либо непосредственно со своими соответствующими смежными слоями труб, либо с контактирующими со слоями труб соответствующими ребрами, которые расположены между соответствующими слоями труб и задают в радиальном направлении относительно продольной оси расстояния между слоями труб.
Расчет траектории прохождения трубы, в частности, осуществляется по геометрическим формулам. Для этого можно использовать, в частности, систему автоматизированного трехмерного проектирования (3D-CAD).
Например, на основе геометрического расчета можно оптимизировать траекторию труб в жгуте между трубной решеткой и зоной навивки так, чтобы пространство использовалось оптимально (компактная конструкция жгута) и без столкновений между трубами; это означает, что при укладке или навивке ни одна труба не мешает другой.
Траекторию прохождения труб в зоне навивки тоже можно оптимизировать так, чтобы слои труб по возможности не содержали пропусков, а между трубами не было столкновений.
Благодаря расчету геометрических характеристик и соответствующей индикации траектории прохождения труб на месте монтажа можно оптимизировать длину труб и значительно снизить время изготовления.
Кроме того, способ в соответствии с изобретением позволяет в значительной степени предотвратить повреждение поверхностей и образование промежутков, особенно в крайней зоне намотки.
При этом расчетная траектория прохождения труб, в частности, оптимизирована так, чтобы получить максимально возможную интенсивность теплопередачи теплообменника и/или чтобы труба имела заданную общую длину.
Идентифицирующий признак можно наносить на ребро или трубу, например, штамповкой, печатью или гравировкой (например, гравировкой с числовым программным управлением).
С помощью идентифицирующего признака в соответствии с изобретением можно давать простую ориентацию слесарям-сборщикам трубного пучка при монтаже труб, ребер и возможных скоб, что позволяет реализовать автоматически рассчитанное оптимальное расположение труб и ребер.
Благодаря этому можно сократить время обучения работников и значительно снизить время изготовления.
Согласно одной из форм осуществления, по меньшей мере один идентифицирующий признак ребер содержит идентификационный номер, причем, в частности, ребра монтируют в теплообменник или в трубный пучок в очередности, соответствующей их идентификационному номеру.
Согласно одной из других форм осуществления, трубы трубного пучка также имеют идентифицирующий признак. При этом идентифицирующий признак содержит, в частности, идентификационный номер, причем трубы монтируются в трубный пучок, в частности, в очередности их соответствующих идентификационных номеров.
Идентификационный номер позволяет индивидуализировать отдельные элементы конструкции трубного пучка, так что каждый элемент конструкции можно разместить в том положении, которое предусмотрено расчетным расположением трубного пучка.
Как отмечено выше, ребра предпочтительно монтируют параллельно продольной оси теплообменника, вдоль которой ориентирована центральная труба, причем по меньшей мере один идентифицирующий признак каждого ребра содержит угловое положение соответствующего ребра, причем угловое положение указывает положение соответствующего ребра в направлении по окружности относительно продольной оси, а измеряется это положение относительно базового углового положения, обозначенного как угловое положение 0°.
Это предпочтительно, в частности, в том случае, если ребра в зависимости от положения имеют различную маркировку для позиционирования труб следующего слоя труб. В этом случае с помощью идентифицирующего признака можно каждый раз выбирать правильный элемент конструкции и устанавливать в определенном положении.
Как отмечено выше, по меньшей мере один идентифицирующий признак каждого ребра предпочтительно содержит указание слоя труб трубного пучка, на котором следует позиционировать соответствующее ребро при монтаже в теплообменнике или в трубном пучке.
При этом слоям труб, проходящим, например, от центральной трубы наружу, можно присвоить последовательные номера. Таким образом можно определить нужное радиальное положение (относительно продольной оси) соответствующего ребра в трубном пучке.
Согласно одной из других форм осуществления, трубы проводят от первой трубной решетки в первом жгуте к зоне навивки трубного пучка, а из зоны навивки выводят во втором жгуте ко второй трубной решетке, причем трубы в зоне навивки навивают множеством витков вокруг центральной трубы.
Согласно одной из других форм осуществления, по меньшей мере один идентифицирующий признак ребер содержит первую маркировку, которая отмечает первое положение или второе положение, причем в первом положении первый жгут переходит в зону навивки в соответствии с расчетной траекторией, а во втором положении зона навивки переходит во второй жгут в соответствии с расчетной траекторией.
Это позволяет правильно позиционировать, в частности, ребра в осевом направлении (параллельно продольной оси) в соответствии с рассчитанным положением.
Согласно другой форме осуществления по меньшей мере один идентифицирующий признак ребра содержит первую маркировку, которая отмечает конец зоны навивки.
В частности, по меньшей мере один идентифицирующий признак содержит соответствующую первую маркировку, которая отмечает первый конец зоны навивки, и по меньшей мере один идентифицирующий признак содержит соответствующую первую маркировку, которая отмечает второй конец зоны навивки.
Кроме того, по меньшей мере один идентифицирующий признак может содержать соответствующую первую маркировку, которая отмечает центр зоны навивки. При этом под центром участка следует понимать положение, которое находится на одинаковом расстоянии вдоль продольного направления ребра от концов зоны навивки.
Согласно одной из других форм осуществления, по меньшей мере один идентифицирующий признак ребер содержит множество вторых маркировок, причем навивка труб вокруг центральной трубы осуществляется таким образом, что каждый виток трубы проходит в месте расположения соответствующей второй маркировки.
Это может использоваться специалистом по навивке в качестве простого ориентира для расположения труб размещенного над соответствующим ребром слоя труб. При этом маркировки могут отмечать, например, траекторию направляющей трубы, по которой на последующих этапах выравнивают остальные трубы соответствующего слоя труб.
Согласно одной из других форм осуществления, каждая из вторых маркировок ориентирована вдоль одной линии, причем каждую трубу трубного пучка навивают вокруг центральной трубы так, что соответствующая труба частями проходит вдоль линии.
Согласно другой форме осуществления, по меньшей мере один идентифицирующий признак соответствующих монтируемых трубы и/или ребра отображается посредством оптического устройства индикации.
То есть, например, на каждом этапе монтажа на устройстве индикации вначале отображается идентификационный номер соответствующего элемента конструкции, благодаря чему слесарь-сборщик может выбрать и затем установить соответствующий элемент конструкции.
Согласно другому варианту осуществления выполняется автоматический расчет траектории трубы соответствующего трубного пучка теплообменника от первой трубной решетки теплообменника вокруг центральной трубы до второй трубной решетки теплообменника, причем рассчитанная траектория трубы отображается с помощью первого устройства индикации, и при этом труба устанавливается в теплообменнике в соответствии с отображаемой траекторией, и при этом по меньшей мере один идентифицирующий признак соответствующих трубы и/или ребра, подлежащих установке, отображается с помощью первого устройства индикации.
Согласно другому варианту осуществления, по меньшей мере один идентифицирующий признак трубы или ребра содержит по меньшей мере одну третью маркировку, причем третья маркировка указывает положение, в котором должна позиционироваться скоба для крепления трубы к смежной трубе соответствующего трубного пучка, причем скоба позиционируется в отмеченном положении.
Согласно другому варианту осуществления, по меньшей мере один идентифицирующий признак трубы содержит по меньшей мере одну четвертую маркировку, причем четвертая маркировка указывает положение резки, в котором должна разрезаться труба, причем труба разрезается в положении резки.
Согласно одной из других форм осуществления, для соединения смежных труб, относящихся к одному слою труб, предоставляется по меньшей мере одна скоба, причем по меньшей мере одна скоба содержит соответствующий идентифицирующий признак.
Второй аспект изобретения относится к ребру змеевикового теплообменника, причем теплообменник содержит направленную вдоль продольной оси центральную трубу и трубный пучок, который состоит из множества труб для прокачки первой текучей среды, причем трубы по меньшей мере частями навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы в несколько слоев труб, и при этом ребро выполнено с возможностью размещения между двумя соответствующими слоями труб так, что посредством ребра можно задавать расстояние между соответствующими слоями труб, и при этом ребро имеет по меньшей мере один идентифицирующий признак, который характеризует положение ребра и/или положение по меньшей мере одной трубы трубного пучка в теплообменнике или в трубном пучке, что позволяет монтировать соответствующее ребро и/или по меньшей мере одну трубу трубного пучка в соответствии с идентифицирующим признаком.
Третий аспект изобретения относится к ребру змеевикового теплообменника, причем теплообменник содержит направленную вдоль продольной оси центральную трубу и трубный пучок, который состоит из множества труб для прокачки первой текучей среды, причем трубы по меньшей мере частями навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы в несколько слоев труб, и при этом ребро выполнено с возможностью размещения между двумя соответствующими слоями труб так, что посредством ребра можно задавать расстояние между соответствующими слоями труб, причем ребро имеет по меньшей мере один идентифицирующий признак, причем идентифицирующий признак ребра содержит угловое положение ребра, причем угловое положение указывает положение ребра в направлении по окружности относительно продольной оси, и при этом идентифицирующий признак ребра содержит указание слоя труб, на котором следует позиционировать ребро при монтаже в теплообменник.
Четвертый аспект изобретения относится к способу изготовления змеевикового теплообменника, который содержит направленную вдоль продольной оси центральную трубу и трубный пучок, который состоит из множества труб для прокачки первой текучей среды, а также из множества ребер, причем трубы по меньшей мере частями навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы в несколько слоев труб, и при этом каждое ребро расположено между двумя слоями труб, так что каждое ребро задает расстояние между соответствующими слоями труб, и при этом траектория прохождения труб трубного пучка от соответствующей первой трубной решетки теплообменника вокруг центральной трубы до соответствующей второй трубной решетки теплообменника рассчитывается автоматически, и при этом каждое ребро имеет по меньшей мере один, выбранный исходя из расчетной траектории идентифицирующий признак, который обозначает положение соответствующего ребра и/или положение по меньшей мере одной трубы трубного пучка в теплообменнике, причем каждое ребро и/или по меньшей мере одну трубу монтируют в соответствии с идентифицирующим признаком.
Описанный выше способ согласно четвертому аспекту изобретения можно усовершенствовать с помощью форм осуществления, описанных здесь или в формуле изобретения.
Другие особенности и преимущества изобретения поясняются ниже с использованием описания примеров осуществления изобретения и графических материалов.
Описание графических материалов
Фиг. 1 вид в частичном разрезе змеевикового теплообменника;
фиг. 2 схематическое представление трубного пучка змеевикового теплообменника в процессе производства с использованием способа в соответствии с изобретением,
фиг. 3 схематическое представление трубы и ребра для змеевикового теплообменника.
На фиг. 1 представлен змеевиковый теплообменник 1, который содержит трубный пучок 2 со множеством труб 20, причем трубы 20 ориентированы вдоль продольной оси L теплообменника 1 и при этом навиты вокруг центральной трубы 21 или на центральную трубу 21 по спирали, проходя по воображаемой спиральной или винтовой траектории B, показанной на фиг. 1.
В частности, представленный на фиг. 1 теплообменник 1 в соответствии с изобретением содержит упомянутую центральную трубу 21, на которой навиты трубы 20 трубного пучка 2, так что центральная труба 21 несет нагрузку труб 20. Однако в принципе изобретение можно применять и к змеевиковым теплообменникам 1 без центральной трубы 21; в этих случаях трубы 20 навиты по винтовой линии вокруг продольной оси L.
Теплообменник 1 предназначен для косвенного теплообмена между первой и второй текучими средами и содержит кожух 10, который охватывает внутреннее пространство M кожуха, предназначенное для приема второй текучей среды, которую можно подавать во внутреннее пространство M кожуха, например, через впускной патрубок 101 на кожухе 10 и выпускать из внутреннего пространства M кожуха, например, через соответствующий выпускной патрубок 102 на кожухе 10. Кожух 10 ориентируется вдоль упомянутой продольной оси L, которая в расположенном согласно назначению теплообменнике 1 предпочтительно направлена вертикально. Кроме того, во внутреннем пространстве M кожуха расположен трубный пучок 2 со множеством труб 20 для прокачки первой текучей среды. Эти трубы 20 в множество слоев 22 труб навиты по винтовой линии на центральную трубу 21, причем центральная труба 21 тоже ориентирована вдоль центральной оси L и расположена концентрично во внутреннем пространстве M кожуха.
Каждые несколько труб 20 трубного пучка 2 могут образовывать соответственно одну группу 7 труб (на фиг. 1 представлены три такие группы 7), причем трубы 20 одной группы 7 труб могут быть сведены в одну относящуюся к ней трубную решетку 104, причем первую текучую среду можно подавать в трубы 20 соответствующей группы 7 труб через впускной патрубок 103 на кожухе 10 и выпускать из труб 20 соответствующей группы 7 труб через спускной патрубок 105.
В результате между обеими текучими средами может происходить косвенный теплообмен. Кроме того, кожух 10 и центральная труба 21 могут быть выполнены, по меньшей мере на отдельных участках, в форме цилиндра, так что продольная ось L образует ось цилиндра кожуха 10 и концентрически расположенной в нем центральной трубы 21. Кроме того, во внутреннем пространстве M кожуха может быть расположена рубашка 3, которая заключает в себе трубный пучок 2 или трубы 20, в результате чего между трубным пучком 2 и его рубашкой 3 образуется промежуточное пространство, охватывающее трубный пучок 2 или трубы 20. Рубашка 3 служит для того, чтобы, насколько возможно, препятствовать обходному течению направляемой во внутреннем пространстве M кожуха второй текучей среды, с помощью которой оказывается воздействие на трубы 20, мимо трубного пучка 2. Т.е. во внутреннем пространстве M кожуха вторая текучая среда предпочтительно направляется в зону, окруженную рубашкой 3. Кроме того, отдельные слои 22 труб (в частности, при горизонтальном расположении трубного пучка 2) могут опираться друг на друга или на центральную трубу 21 через ориентированные вдоль продольной оси L ребра 6 (также называемые распорными элементами).
На фиг. 2 представлено продольное сечение (относительно продольной оси L) трубного пучка 2 змеевикового теплообменника 1 (например, показанного на фиг. 1) во время монтажа в соответствии с изобретением. При этом продольная ось L, в частности, расположена горизонтально (в отличие от эксплуатации теплообменника 1 согласно назначению, когда продольная ось L проходит, в частности, вертикально).
Показанный здесь теплообменник 1 содержит только первую трубную решетку 104а и вторую трубную решетку 104b, а также трубный пучок 2, который проходит между первой трубной решеткой 104а и второй трубной решеткой 104b и образован из множества труб 20. То есть, трубы 20 трубного пучка 2 объединены в данном случае в одну группу труб, которая проходит между первой трубной решеткой 104а и второй трубной решеткой 104b. Разумеется, способ изготовления в соответствии с изобретением также может быть применен к змеевиковым теплообменникам 1 с несколькими группами труб и, соответственно, с несколькими первыми и вторыми трубными решетками 104a, 104b (как, например, в теплообменнике 1 с тремя группами труб, изображенном на фиг. 1)
Трубный пучок 2 содержит первый жгут 4, примыкающий к первой трубной решетке 104a, зону 11 навивки, примыкающую к первому жгуту 4 вдоль продольной оси L, и второй жгут 5, примыкающий к зоне 11 навивки вдоль продольной оси L. В первом жгуте 4 первый участок 25 труб 20 трубного пучка 2 проходит параллельно продольной оси L, а второй участок 26, примыкающий в месте изгиба к первому участку 25, проходит, напротив, под углом к продольной оси L (в частности, наружу) к первому положению 24, где начинается зона 11 навивки.
В зоне 11 навивки трубы 20 в несколько слоев 22 труб со множеством витков 23 навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы 21, ориентированной вдоль продольной оси L. На фиг. 2 в качестве примера выделена труба 20, которую навивают в процессе монтажа трубного пучка 2 вокруг центральной трубы 21. При этом выделенной трубой 20 может быть, например, так называемая направляющая труба, т.е. первая навитая труба 20 соответствующего слоя 22 труб. По такой направляющей трубе можно выравнивать, в частности, другие трубы 20 соответствующего слоя 22 труб. При этом другие трубы 20 фиксируют на соответствующих смежных трубах 20 или витках 23 посредством скоб.
Четвертый участок 29 труб 20 проходит далее от второго положения 27, в котором зона 11 навивки граничит со вторым жгутом 5, под углом, в частности, вовнутрь, и граничит в месте расположения соответствующего изгиба с третьим участком 28, который, в свою очередь, проходит параллельно продольной оси L ко второй трубной решетке 104b.
Далее показаны два проходящих параллельно продольной оси L ребра 6, которые закреплены на уже готовом слое 22 труб зоны 11 навивки, например, с помощью сварки прихватками. Эти ребра 6 служат в качестве распорок (в радиальном направлении относительно продольной оси) между смежными слоями 22 труб в готовом пучке 2 труб. Образованные ребрами 6 расстояния между слоями 22 труб обеспечивают лучшее распределение подаваемой во внутреннее пространство M кожуха второй текучей среды между слоями 22 труб, создавая условия для более эффективного теплообмена между второй текучей средой и направляемой по трубам 20 первой текучей средой. Безусловно, могут присутствовать и другие ребра 6, которые здесь не показаны.
Кроме того, на фиг. 2 изображено устройство 200 индикации в виде терминала с дисплеем 201 для визуального отображения информации, устройством 210 связи, в частности, для беспроводного обмена данными с устройством приема, и устройством 220 ввода для ввода данных в устройство 200 индикации.
Кроме того, изображено электронное устройство 500 обработки данных, например компьютер, причем устройство 500 обработки данных предназначено для автоматического расчета траектории прохождения труб 20 трубного пучка 2 от первой трубной решетки вокруг центральной трубы 21 до второй трубной решетки 104b теплообменника. Расчет, в частности, проводится с помощью программного обеспечения системы автоматизированного проектирования (работающего в устройстве 500 обработки данных), на основании геометрических формул. Кроме того, устройство 500 обработки данных может быть предназначено для автоматического расчета положения как минимум одного ребра 6 в или на трубном пучке 2 и/или положения как минимум одной скобы для фиксации смежных труб 20 одного слоя 22 труб трубного пучка 2. Устройство 500 обработки данных соединено с устройством 200 индикации посредством линии передачи данных, благодаря чему рассчитанная с помощью устройства 50 обработки данных траектория прохождения труб 20 или рассчитанное положение ребер 6 и/или скоб могут передаваться в виде данных на устройство 200 индикации. Кроме того, существует возможность сохранения предварительно рассчитанной с помощью устройства 50 обработки данных траектории труб 20 или предварительно рассчитанного положения ребер 6 и/или скоб в памяти устройства 200 индикации.
С помощью устройства 200 индикации на дисплее 201 можно отображать, например, графическое изображение траектории прохождения труб 20 и положения ребер 6 и/или скоб, созданное на основе автоматически рассчитанной траектории или автоматически рассчитанного положения, благодаря чему слесарь-сборщик трубного пучка 2 может осуществлять монтаж указанных компонентов, опираясь на графическое изображение.
При этом можно, например, вначале выделить соответствующее отверстие 106 первой трубной решетки 104a на графическом изображении на дисплее 201, благодаря чему слесарь-сборщик сможет поместить соответствующую трубу 20 в соответствующее отверстие 106. Затем с помощью графических средств можно выделить, например, траекторию прохождения соответствующей трубы 20 в области первого жгута 4, зоны 11 навивки и второго жгута 5, благодаря чему слесарь-сборщик сможет установить соответствующую трубу 20 в соответствии с указанной траекторией (в частности, в зоне 11 навивки вокруг центральной трубы 21). Наконец имеется возможность отображения графического изображения соответствующего отверстия 106 второй трубной решетки 104b, благодаря чему слесарь-сборщик сможет поместить соответствующую трубу 20 в данное отверстие 106.
После этого можно отобразить графическое изображение других труб 20 одного и того же слоя 22 труб, например, по аналогии с описанным способом, благодаря чему слесарь-сборщик сможет их установить. При этом при необходимости можно отобразить положение скобы для фиксации двух смежных труб 20 слоя 22 труб с помощью устройства 200 индикации. После полного монтажа соответствующего слоя 22 труб на устройстве 200 индикации можно отобразить также положение ребер 6, которые устанавливаются на соответствующем слое 22 труб, благодаря чему слесарь-сборщик сможет выполнить их соответствующее позиционирование и при необходимости приварить их к расположенному под ними слою 22 труб или к скобам.
При желании слесарь-сборщик может подтвердить выполнение соответствующего этапа монтажа с помощью устройства 220 ввода. Затем с помощью устройства 200 индикации (используя соответствующий блок управления, который распознает сигнал ввода и передает соответствующую команду управления) можно отобразить графическое изображение, соответствующее следующему этапу монтажа (например, траекторию прохождения трубы 20 в области второго жгута 5 после завершения навивки трубы в зоне 11 навивки).
Дополнительно устройство 200 индикации позволяет отображать, например, идентифицирующий признак (например, идентификационный номер) монтируемой трубы 20, ребра 6 или монтируемой скобы, благодаря чему слесарь-сборщик может выбрать для монтажа трубу 20 с идентифицирующим признаком, соответствующее ребро 6 или скобу. Это предпочтительно, например, в тех случаях, когда труба 20 определенной длины, снабженная идентифицирующим признаком в соответствии со своей длиной, должна устанавливаться в определенном положении трубного пучка 2.
Кроме того, устройство 200 индикации соединено посредством линии передачи данных с оптическим устройством 230 регистрации (например, камерой). С помощью оптического устройства 230 регистрации можно сделать снимок по меньшей мере части трубного пучка 2 и передать в виде данных по линии передачи данных на устройство 200 индикации. Подобный снимок может быть проанализирован, например, процессором устройства 200 индикации с использованием соответствующего программного обеспечения для анализа ошибок. Помимо этого существует возможность передачи снимка с помощью устройства 210 связи, например, специалисту, находящемуся на большом расстоянии от места монтажа трубного пучка 2, чтобы он мог проанализировать возможные ошибки монтажа.
Кроме того, слесарь-сборщик, находясь в месте монтажа трубного пучка 2, посредством устройства 200 индикации и устройства 210 связи может связаться с соответствующим специалистом, находящимся на большом расстоянии от места монтажа трубного пучка 2, чтобы, например, обсудить ошибки монтажа или обратиться с просьбой о помощи. Связь может осуществляться, например, в форме видеоконференции.
На фиг. 3A представлено схематическое представление ребра 6, например, продолговатой металлической полосы, которая может использоваться в качестве распорного элемента между двумя расположенными друг над другом слоями 22 труб трубного пучка 2 змеевикового теплообменника 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2).
Ребро 6 имеет несколько идентифицирующих признаков 400. Они содержат три первые маркировки 401 в форме (например, напечатанных на ребре 6 или выгравированных на ребре 6) линий маркировки. Эти линии маркировки проходят, в частности, перпендикулярно продольному направлению ребра 6. Обе внешние линии маркировки должны располагаться при монтаже ребра 6 на соответствующем слое 22 труб трубного пучка таким образом, чтобы линии маркировки располагались на концах зоны 11 навивки, на которых зона 11 навивки переходит в первый жгут 4 и второй жгут 5. То есть соответствующие первые внешние маркировки 401 располагаются в первом положении 24 и во втором положении 27 (см. фиг. 2), причем в первом положении 24 первый жгут 4 переходит в зону 11 навивки в соответствии с рассчитанной траекторией, и при этом во втором положении 27 зона 11 навивки переходит во второй жгут 5 в соответствии с рассчитанной траекторией.
Первые маркировки 401 позволяют слесарю-сборщику трубного пучка 2, в частности, легко позиционировать ребра 6 в необходимом (расчетном) осевом положении (относительно продольной оси L) на соответствующем слое 22 труб. Необязательная следующая первая маркировка 401 отмечает на ребре 6, например, середину трубного пучка 2 между жгутами 4, 5.
Кроме того, изображенное на фиг. 3A ребро 6 содержит множество вторых маркировок 402, которые образованы в виде маркировочных линий (также могут быть, например, напечатаны или выгравированы), расположенных под углом относительно продольного направления ребра 6. Эти вторые маркировки 402 отмечают траекторию прохождения каждой трубы 20 соответствующего следующего подлежащего навивке слоя 22 труб (например, траекторию прохождения направляющей трубы). При этом трубы 20 проходят, в частности, частями вдоль маркировочных линий. При этом каждая вторая маркировка 402 отмечает, в частности, прохождение соответствующего витка 23 трубы 20. При этом вторые маркировки 402 могут отмечать прохождение единственной трубы 20 (например, направляющей трубы) или прохождение нескольких труб 20, относящихся к подлежащему навивке слою 22 труб.
С помощью вторых маркировок 402 на ребрах 6 можно давать специалисту по навивке труб 20 простую и, в частности, не требующую дополнительных технических средств ориентацию для навивки труб 20 в соответствии с предварительно рассчитанной траекторией.
Кроме того, изображенное на фиг. 3A ребро 6 содержит третью маркировку 403. Эта третья маркировка 403 может содержать, например, идентификационный номер, а также информацию о слое 22 труб, на котором должно располагаться ребро 6, и/или информацию об угловом положении ребра 6 (в направлении по окружности U относительно продольной оси L). При этом третья маркировка 403 может быть, например, напечатанным или выгравированным текстом или напечатанным штрих-кодом с возможностью его сканирования.
Согласно настоящему изобретению, ребра 6 могут отличаться друг от друга в зависимости от необходимого (расчетного) положения каждого ребра 6 в трубном пучке 2, в частности, нанесенными в разных позициях вторыми маркировками 402 (маркировочные линии прохождения труб следующего слоя, подлежащего навивке). В этой связи предпочтительно снабдить ребра идентификационным номером или третьей маркировкой 403, которая позволяет выбирать определенное ребро и монтировать его в трубный пучок 2 в расчетном положении. При этом, например, информация о слое 22 труб, на котором должно располагаться ребро 6, определяет радиальное положение ребра, а информация об угловом положении — положение в направлении по окружности U относительно продольной оси L.
На фиг. 3B схематически представлена труба 20, предназначенная для монтажа в трубный пучок 2 змеевикового теплообменника 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2). На трубе нанесены два идентифицирующих признака 400, а именно третья маркировка 403 и четвертая маркировка 404. Как и у описанного выше ребра 6, третья маркировка 403 — это, например, идентификационный номер или информация о положении или ориентации трубы 20 в трубном пучке 2.
Четвертая маркировка 404 — это маркировка для отрезки, например, в виде напечатанной или выгравированной маркировочной линии, отмечающей положение, в котором должна быть отрезана труба 20, в частности, после навивки вокруг центральной трубы 21 в зоне 11 навивки и перед вводом (полученного после отрезки) конца трубы 20 в соответствующее отверстие 106 второй трубной решетки 104b.
Такие маркировки для отрезки позволяют подготовить, в частности, более длинные трубы 20, которые при монтаже укорачивают до оптимизированной длины труб, определяемой автоматическим расчетом. Описанная четвертая маркировка 404 позволяет легко отмечать положение отрезки для слесаря-сборщика трубного пучка 2.
Список обозначений
| 1 | Теплообменник |
| 2 | Трубный пучок |
| 3 | Рубашка |
| 4 | Первый жгут |
| 5 | Второй жгут |
| 6 | Ребро |
| 7 | Группа труб |
| 10 | Кожух |
| 11 | Зона навивки |
| 20 | Труба |
| 21 | Центральная труба |
| 22 | Слой труб |
| 23 | Виток |
| 24 | Первое положение |
| 25 | Первый участок |
| 26 | Второй участок |
| 27 | Второе положение |
| 28 | Третий участок |
| 29 | Четвертый участок |
| 101 | Первый впускной патрубок |
| 102 | Первый выпускной патрубок |
| 103 | Второй впускной патрубок |
| 104 | Трубная решетка |
| 104a | Первая трубная решетка |
| 104b | Вторая трубная решетка |
| 105 | Второй выпускной патрубок |
| 106 | Отверстие |
| 200 | Устройство индикации |
| 201 | Дисплей |
| 210 | Устройство связи |
| 220 | Устройство ввода |
| 230 | Оптическое устройство регистрации |
| 400 | Идентифицирующий признак |
| 401 | Первая маркировка |
| 402 | Вторая маркировка |
| 403 | Третья маркировка |
| 404 | Четвертая маркировка |
| 500 | Устройство обработки данных |
| B | Винтовая траектория |
| L | Продольная ось |
| M | Внутреннее пространство кожуха |
| U | Направление по окружности |
1. Способ изготовления змеевикового теплообменника (1), который содержит направленную вдоль продольной оси (L) центральную трубу (21) и трубный пучок (2), который содержит множество труб (20) для прокачки первой текучей среды, а также множество ребер (6), причем трубы (20) множеством слоев (22) труб по меньшей мере частями навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы (21), и при этом каждое ребро (6) расположено между двумя слоями (22) труб (20), так что каждое ребро (6) задает расстояние между соответствующими слоями (22) труб, и при этом траектория прохождения труб (20) трубного пучка (2) от соответствующей первой трубной решетки (104a) теплообменника (1) вокруг центральной трубы (21) до соответствующей второй трубной решетки (104b) теплообменника (1) рассчитывается автоматически, и при этом каждое ребро (6) имеет по меньшей мере один, выбранный исходя из расчетной траектории, идентифицирующий признак (400), который обозначает положение соответствующего ребра (6) в теплообменнике (1), причем каждое ребро (6) монтируют в соответствии с идентифицирующим признаком (400), и при этом ребра (6) монтируют параллельно продольной оси (L) теплообменника (1), вдоль которой расположена центральная труба (21), и при этом идентифицирующий признак (400) каждого ребра (6) содержит угловое положение соответствующего ребра (6), причем угловое положение указывает положение соответствующего ребра (6) в направлении по окружности (U) относительно продольной оси (L), и при этом идентифицирующий признак (400) каждого ребра (6) содержит указание слоя (22) труб (20), на котором следует позиционировать соответствующее ребро (6) при монтаже в теплообменнике (1).
2. Способ по п. 1, в котором идентифицирующий признак (400) содержит идентификационный номер, причем, в частности, каждое ребро (6) монтируют в теплообменник (1) в очередности, соответствующей его идентификационному номеру.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором трубы (20) проводят от первой трубной решетки (104a) в первом жгуте (4) к зоне (11) навивки трубного пучка (2), а из зоны (11) навивки выводят во втором жгуте (5) ко второй трубной решетке (104b), причем трубы (20) в зоне (11) навивки навивают множеством витков (23) вокруг центральной трубы (21).
4. Способ по п. 3, в котором идентифицирующий признак (400) содержит первую маркировку (401), которая отмечает первое положение (24) или второе положение (27), причем в первом положении (24) первый жгут (4) переходит в зону (11) навивки согласно расчетной траектории, и при этом во втором положении (27) зона (11) навивки переходит во второй жгут (5) согласно расчетной траектории.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором идентифицирующий признак (400) содержит множество вторых маркировок (402), причем трубы (20) навивают вокруг центральной трубы (21) так, чтобы соответствующий виток (23) трубы (20) проходил в положении соответствующей второй маркировки (402).
6. Способ по п. 5, в котором каждая из вторых маркировок (402) ориентирована вдоль одной линии, причем соответствующую трубу (20) трубного пучка (2) навивают вокруг центральной трубы (21) так, чтобы соответствующая труба (20) частями проходила вдоль линии.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором идентифицирующий признак (400) каждого монтируемого ребра (6) отображается посредством оптического устройства (200) индикации.
8. Ребро (6) змеевикового теплообменника (1), причем теплообменник (1) содержит направленную вдоль продольной оси (L) центральную трубу (21) и трубный пучок (2), который содержит множество труб (20) для прокачки первой текучей среды, причем трубы (20) множеством слоев (22) труб по меньшей мере частями навиты по винтовой линии вокруг центральной трубы (21), и при этом ребро (6) выполнено с возможностью размещения между двумя соответствующими слоями (22) труб так, что посредством ребра (6) можно задавать расстояние между соответствующими слоями (22) труб, отличающееся тем, что ребро (6) имеет по меньшей мере один идентифицирующий признак (400), причем идентифицирующий признак (400) ребра (6) содержит угловое положение ребра (6), причем угловое положение указывает положение ребра (6) в направлении по окружности (U) относительно продольной оси (L), и при этом идентифицирующий признак (400) ребра (6) содержит указание слоя (22) труб (20), на котором следует позиционировать ребро (6) при монтаже в теплообменник (1).
