Устройство для отключения аварийных труб Советский патент 1976 года по МПК F16L55/16 F28F11/00 

1

Изобретение относится к устройствам для отключения аварийных труб кожухотрубных теплообменников.

Известны устройства для отключения аварийных труб снабженного коллекторными камерами кожухотрубного теплообменника с давлением в трубах, большим, чем в межтрубном пространстве, содержащие па входных и выходных торцах каждой трубы заглушки, укрепленные в ланках втулки.

Цель изобретения - расширение пределов срабатывания устройства и обеспечение надежной фиксации заглушек.

Эта цель достигается тем, что заглушки снабжены хвостовиками с профилированной поверхностью и уплотнительной фаской на торце, обращенном к трубе, и расположены в углублениях трубной доски с коническими уплотнительными седлами с образованием кольцевых дросселирующих щелей, а втулки соединены с установленными в коллекторных камерах параллельно трубным доскам подвижными плитами и контактируют с профилированной поверхностью хвостовика через ролики, закрепленные в лапках втулок.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в коллекторной камере теплообменного аппарата; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение но В-В на фиг. 2; на фиг.

5 - сечение но Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 - заглушка, нижнее положение; на фиг. 7 - то же, эксплуатационное положение при отключении аварийной трубы; на фиг. 8 - заглушки, перемещенные в верхнее положение (левая - из нормального эксплуатационного положения; правая - из «сработавшего).

Устройство содержит подвилсную плиту 1, соединенную с внешним приводом, обеснечпвающим ее продольное перемещение и фикс11цию в заданных положениях (уровнях), л установленную параллельно трубной доске :. в камере 3 теплообменника 4; шток 5, проходящий через крышку 6 камеры 3 и у плотневный сальником 7 (нри необходимости но условиям параметров или токсичности унлотняе мой среды, может быть применено спльфонноо или другое уплотнение штока); направляюшио шпонки 8, укрепленные на стенке камеры о

(или выполненные с ней заодно) для углово.: фиксации подвижной плиты 1; втулки 9 (пружинные зажимы) с продольными пазами 1U для образования пружинных лапок 11 с продольными прорезями (на чертеже не указаны)

и поперечными прорезями 12 под диск оси роликов 13; заглушки 14 с хвостовиком 15. снабженным нрулсннным кольцом 16 с закренляющей упорной шайбой 17 и имеюш,пм две фасонные проточки 18, в которые при разных положениях заглушки относительно пол,вижнои плиты входят ролики пружинного зажима.

Втулки 9 (пружинные зажимы) укреплены в подвижной плите 1, соосно трубам 19, укрепленным в трубной доске 2.

Крепление втулок 9 в плите 1 выполнено на резьбе, затяжкой под бурт, с фиксацией от самоотвинчивания путем вдавливания металла плиты в предусмотренную для этой цели прорезь 20 на торце втулки 9 кернением. Могут быть применены и другие виды крепления, например развальцовка с предварительным отпуском верхней части гильзы, пайка и т. д.

В промежутках между отверстиями под втулки 9 подвижная плита 1 перфорирована сквозными отверстиями 21, предназначенными для пропуска среды к трубам из верхней части камеры, куда она подается через патрубок 22 (то же для выходной камеры, но в обратном направлении).

Уплотнительной части заглушки придана коническая (сферическая) форма. Для повьи,гения плотности уплотнительная часть ет быть плакирована мягким металлом или другим материалом, выбранным с учетом параметров и свойств протекающей среды.

Вход в каждую трубу выполнен в виде цилиндрической расточки, оканчивающейся коническим уплотнительным седлом 23 (фиг. 2) под заглушку.

Диаметр расточки dp (фиг. 2) выбран из расчета образования между ней и заглушкой кольцевой дросселирующей щели 6 (фиг. 2), а диаметр заглушки из рас-;ета контакта ее с седлом за пределами наружного диаметра трубы.

При небольшой перемычке между образующими труб возможна организация седла с использованием толщины трубы путем механической обработки сварного шва совместно с небольшим участком трубной доски; лучшими в данном случае являются варианты присоединения труб к трубной доске без выхода конца трубы на наружную поверхность трубной доски (сварка «в ус или в заточку на внутренней поверхности трубной доски), при которых диаметр отверстия в трубной доске равен (или меньше) внутреннему диаметру присоединенной трубы. В последнем случае отсечение трубы выполняется автоматически, так как течь в заделке оказывается отсеченной от камеры, при любом месте контакта заглушки с трубной доской, а конструктивный размер для выполнения перемычки между расточками кольцевой дросселирующей щели б (фиг. 2) и седла в трубной доске увеличивается.

Подвижная плита с помощью привода может занимать относительно трубной доски три фиксированных положения (уровня): нормальное, или эксплуатационное, показанное на фиг. 2 и 7; нижнее, показанное на фиг. 6; верхнее, показанное на фиг. 8.

Заглушка по отношению к подвижной плите и к седлу 23 в трубной доске может занимать 5 положений: нормальное, когда ролики 13 пружинного зажима находятся на наименьшем 5 диаметре нижней проточки хвостовика, а подвижная плита 1 находится в эксплуатационном положении (фиг. 2); заглушка упруго нрижата к седлу при нижнем положении подвижной плиты .1, ролики находятся на коническом участке нижней проточки хвостовика, чем и обеспечивается поджим (фиг. 6); «сработавшее - заглушка упруго прижата к седлу контактом роликов с коническим участком верхней проточки при эксплуатационном положении подвижной плиты 1 (фиг. 7); заглушка поднята из нормального положения (левая заглушка на фиг. 8) и заглушка поднята из сработавшего положения (правая заглушка на фиг. 8) переводом подвижной плиты 1

0 в верхнее положение (фиг. 8).

Работает устройство следующим образом. При нормальной эксплуатации подвижные плиты 1 в обеих камерах трубной полости зафиксированы в эксплуатационном положении;

5 заглушки 14 но отношению к седлам 23 и подвижным плитам 1 находятся в нормальном положении (фиг. 2), при котором обеспечивается проток циркулирующей среды через дросселирующую щель б. Протекающая

0 среда за счет дросселирования на щели б создает на заглушках перепад давления и соответственно усилия, направленные на входе среды в трубы и на выходе среды от труб. В обоих случаях при максимальных эксплуатационных расходах этих усилий далеко не достаточно для разведения лапок пружинных зажиьюв и продольного перемещения заглушек (предварительно может быть рекомендован четырехкратный запас по усилию или соответственно двукратный по расходу среды с уточнением при проектировании но условиям работы контуров).

При большом прорыве давление в аварийной трл бе резко падает, что приводит к тому,

5 что в нее устремляется поток среды как со стороны входной, так и со стороны выходной камеры.

При этом ввиду увеличенного перепада между трубным и межтрубным пространством (по

0 сравнению с перепадом между входной и выходной камерами при нормальной эксплуатации) поток среды в аварийную трубу (в том числе и из выходной камеры) значительно превышает эксплуатационный, что приводит к появлению на заглушках усилий (для обоих концов аварийной трубы направленных к трубе), достаточных для разжима лапок пружинных зажимов и продвижения заглушек до контакта их с седлами в трубных досках,

0 т. е. для срабатывания заглушек.

В сработавшем положении заглушки ирил :имаются к седлам перепадом давления «камера-межтрубная полость, кроме того, каждая заглушка унруго поджимается к седлу за

счет контакта роликов пружинных зажимов С

хвостовиками заглушки по конической поверхности верхней проточки (фиг. 7). Последнее обеспечивает удержание заглушки на седле при временных снятиях гидравлического перепада между полостями теплообменника.

Отсечение аварийной трубы при большом прорыве в ней происходит полностью автоматически и ввиду быстротечности процесса может даже оставаться незамеченным обслуживаюш,им персоналом.

Локализация малой течи проводится путем получения информации о наличии малой течи (по показателям из межтрубной полости), прекращения циркуляции через трубы (при сохранении эксплуатационного перепада давлений между полостями), перекрытия входов всех труб заглушками путем перевода подвижных плит в обеих камерах в «нижнее положение, при котором заглушки оказывают,ся упруго прижатыми к седлам (фиг. 6); выдержки 3 течение необходимого времени плит в нижнем положении.

В связи с наличием течи давление в аварийной трубе снижается до давления в межтрубной полости и заглушки этой трубы оказываются прижатыми к седлам перепадом «камера-межтрубная полость, затем подвижные плиты переводятся в обеих камерах в эксплуатационное положение. При этом заглушки аварийно трубтл, нагруженные /;опс та..ол1 давлений, остаются на селт;лах, так как усилия пружинного зажима для их подъемл недостаточно; лапки пружинного зажима при подъеме плиты раздвигаются и ролики переходят на конусную часть верхней проточки хвостовика, обеспечивая упругий поджим золотника, т. е. заглушка аварийной трубы оказывается в «сработавшем положении (фиг. 7). Заглушки целых труб поднимаются зажимами при нормальном положении их относительно подвижной плиты (фиг. 2).

После этого аппарат готов к эксплуатации.

Наличие ранее «сработавших заглушек не меняет приведенного порядка отсечения вновь возникших малых течей. При этом при перемещениях плиты ролики пружинных .зажимов

этих заглушек переходят из положения, приведенного на фиг. 7, в положение, приведенное на фиг. 6, и затем обратно.

В случае ложного срабатывания всех заглушек входной камеры (например, вследствие гидроудара со стороны подводящего трубопровода) и недонустимости при этом временного прекращения циркуляции заглушки (включая и ранее «сработавшие) могут быть

принудительно подняты переводом плиты 1 в верхнее положение (фиг. 8).

Преимуществом нредложенного устройства является исключение необходимости выведения теплообменника из работы, разунлотнения

камер и нроведения заглушения аварийных труб ИЛ1Г их замены при появлении каждой отдельной течи.

Другим экономическим эффектом является возможность снижения или ликвидации резервированпя теплообменных поверхчостей, а также их излишнего дробления на отключаемые арматурой участки, что обеспечивает упрощение и удешевление системы, в которой теплообменники используются.

.

Формула изобретения

Устройство для отключения аварийных труб снабжст 11О о коллсктор1г.-Л1п камепами кожухотрубного теплообмсиниь.;; с давлением в трублх, iji.Tbiiin:, 1 пространстве, содержащее на входных и выходных торцах каждой из труб заглушки, укрепленные в ланках втулки, отличающееся тем, что, с целью расширения пределов срабатывания

устройства и обеспечения надежной фиксации заглушек, заглушки снабжены хвостовиками с профилированной поверхностью и уплотнительной фаской на торце, обращенном к трубе, и расположены в угллблениях трубной доскн с коническими уплотнптельными седлами с образованием кольцевых дросселирующих щелей, а втулки соединены с установленными в коллекторных камерах параллельно трубным доскам недвижными плитами и контактируют

с профнлнрованной поверхностью хвостовика через ролики, закрепленные в лапках втулок.

Фиг.2

5-5

10

9v2.3

r-г

77

фуг. 5

Фиг. 4

Фш.