ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2006 года по МПК F28D1/04 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может найти применение, например, в охладителях газа после многоступенчатого компрессора или его ступеней.

Известен теплообменник воздушного охлаждения, содержащий два коллектора с трубными досками, в отверстиях которых закреплены концы труб охладителя (см. авт.св. СССР №378698, F 28 D 1/06, 1973).

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе и плохая герметизация из-за ненадежной заделки труб в досках.

Известен теплообменник, содержащий коллекторы с трубными досками, в отверстиях которых с канавками развальцованы концы труб (см. книгу С.С.Берман "Теплообменные аппараты и конденсационные устройства турбоустановок", М.: "Машгиз", 1959, с.23, 27). Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе, низкие герметизирующие способности. Известное устройство пригодно только для агрегатов, работающих без значительного перепада режимов работы и работающих с одинаковым охладителем и охлаждаемой средой, где утечки одной среды в другую безвредны. Например, обе среды вода. Для агрегатов, работающих с частым изменением режимов, когда изменяется неоднократно температура сред и происходит частая смена температурных расширений (уменьшений) элементов конструкции, действующих на заделку труб, происходит разгерметизация заделки и увеличиваются перетекания. Устройство не пригодно и для охладителей, работающих с горючими (взрывоопасными) газами, когда никакие утечки не допускаются.

Канавка, изображенная на фиг.10 (лист 27 прототипа), имеет два угла на дне канавки, в которые материал трубы при развальцовке не затечет, особенно при толстостенных трубах. Отсутствие контакта стенки трубы с поверхностью канавки снижает герметичность и сцепление трубы с доской.

Поставленная задача - повышение надежности в работе, повышение герметизации.

Поставленная задача решается за счет того, что канавки в отверстиях трубных досок под развальцованный материал концов труб выполнены сферической формы, а кромки отверстий снабжены фасками, при этом в фасках, в районе концов труб, размещен сварной шов, а фаска с противоположной стороны является дистанционизирующей между поверхностью трубы и кромкой отверстия трубной доски, исключающей касание трубкой кромки во время работы. Переход от развальцованного участка трубы к ее основному участку выполнен сферическим.

Теплообменник представлен на чертежах, где:

на фиг.1 - теплообменник в составе теплообменной установки;

на фиг.2 - элемент "А", место заделки одной из труб в трубной доске коллектора;

на фиг.3 - элемент "А", отверстие в трубной доске под развальцовку конца трубы (труба условно не показана).

На каркасе 1 с вентилятором 2 и приводом 3 установлен теплообменник с коллекторами 5,6 и трубными досками 7 и 8 в них. В трубных досках 7,8 закреплены концы теплообменных труб 9. В отверстиях трубных досок под крепление концов трубы выполнены канавки 10,11 сферической формы и фаски 12,13. Для закрепления труб 9 в досках 7,8 концы труб развальцовываются по внутренней поверхности. При этом материал трубы завальцовывается в сферические канавки 10 и 11. Для увеличения прочности соединения и повышения герметичности трубу и доску сваривают в полости фаски 12. Фаска 13 увеличивает расстояние от поверхности трубы 9 до кромки доски 7,8. Кольцевая, сферическая поверхность 14 исключает концентратор напряжения в месте перехода от одного диаметра трубы к другому.

Во время работы теплообменника в коллектор 5 поступает горячий компонент, подлежащий охлаждению. По трубам 9, закрепленным в трубных досках 7,8, компонент проходит в коллектор 6, оттуда направляется к потребителю. Трубы 9 обдуваются холодным воздухом, поступающим от вентилятора 2, вращаемого приводом 3. Компонент в трубах 9 охлаждается воздушным потоком. Сферические канавки 10,11 закрепляют концы труб от осевых смещений и герметизируют стык трубы с трубной доской. Сварной шов в фаске 12 увеличивает прочность соединения и дополнительно герметизирует стык. Фаска 13 увеличивает расстояние от поверхности трубы 9 до кромки доски 7,8 и исключает трение трубы о кромку доски при вибрационных перемещениях (колебаниях) трубы 9 между коллекторами 5 и 6 во время работы под воздействием пульсирующего потока воздуха, поступающего от вентилятора 2. Это предохраняет трубы от износов в этих местах и способствует увеличению ресурса работы теплообменника.

Эти факторы обеспечивают достижение поставленной задачи, повышение надежности в работе, повышение герметичности.

Опытный образец устройства изготовлен и испытан, подтверждены заявленные преимущества, что служит подтверждением промышленной применимости.

Изобретение предназначено для применения в теплообменных аппаратах, а также может найти применение в охладителях газа за компрессором. Теплообменник, содержащий два коллектора с трубными досками, в отверстиях которых с канавками развальцованы концы труб, причем канавки в отверстиях трубных досок под развальцованный материал концов труб выполнены сферической формы, а кромки отверстий снабжена фасками, при этом в фасках в районе концов труб размещен сварной шов, а фаска с противоположной стороны является дистанционизирующей между поверхностью трубы и кромкой отверстия, исключающая касание трубкой кромки во время работы, а переход от развальцованного участка трубы к ее основному участку выполнен сферическим. Изобретение позволяет повысить надежность работы и герметичность теплообменника. 3 ил.

Теплообменник, содержащий два коллектора с трубными досками, в отверстиях которых с канавками развальцованы концы труб, отличающийся тем, что канавки в отверстиях трубных досок под развальцованный материал концов труб выполнены сферической формы, а кромки отверстий снабжены фасками, при этом в фасках в районе концов труб размещен сварной шов, а фаска с противоположной стороны является дистанционизирующей между поверхностью трубы и кромкой отверстия, исключающая касание трубкой кромки во время работы, а переход от развальцованного участка трубы к ее основному участку выполнен сферическим.