Затвор распределительной камеры для теплообменника

Затвор предназначен для сосудов высокого давления, в частности теплообменных аппаратов. Затвор содержит последовательно расположенные крышку, внешнее компрессионное кольцо, мембрану с пазом, прокладку, корпус распределительной камеры, упорный болт и нажимной шток, при этом крышка с наружной криволинейной поверхностью выполнена с наружными трапециевидными зубьями, часть корпуса распределительной камеры с наружной криволинейной поверхностью выполнена с наружными трапециевидными зубьями, прокладка выполнена в виде спирально-навитого кольца, дополнительно введены хомут в виде обечайки, два полукольца с внутренней криволинейной поверхностью выполнены с внутренними трапециевидными зубьями, при этом зубья крышки, корпуса распределительной камеры и двух полуколец выполнены с углом профиля от 25° до 35°, и шпильки с гайками для предварительного соединения крышки с корпусом распределительной камеры до установки полуколец. Технический результат - снижение трудоемкости изготовления затвора распределительной камеры для теплообменника и повышение ремонтопригодности. 1 ил.

 

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к сосудам высокого давления, в частности к способам герметизации съемной крышки распределительной камеры для теплообменных аппаратов разъемного типа с выдвижным трубным пучком.

Известен резьбовой затвор распределительной камеры для трубчатого теплообменника по патенту KR 20090026143 (A), МПК F28F 9/02, F28F 9/10, публикация 11.03.2009 г.

Резьбовой затвор распределительной камеры для трубчатого теплообменника, включающий приемный коллектор распределительной камеры, в котором предусмотрена прокладка на выступе распределительной камеры, паз мембраны предусмотрен для обеспечения давления на прокладку для достижения герметичного соединения, внешнее компрессионное кольцо, расположенное с тыльной стороны диафрагмы и нагруженное упорными болтами, находящимися на периферии резьбового стопорного кольца. Эта нагрузка через диафрагму передается на прокладку для достижения герметичного соединения. Внешнее компрессионное кольцо, поддерживаемое крышкой распределительной камеры, которая удерживается в положении резьбовым стопорным кольцом. Внешнее компрессионное кольцо, снабженное множеством радиальных отверстий, соответствующих группе отверстий в количестве, а также угловому положению; крышка распределительной камеры обеспечена рядом глухих отверстий, согласующихся с группой отверстий в коллекторе распределительной камеры и, следовательно, также с группой отверстий на внешнем компрессионном кольце; множество резьбовых фиксирующих шпилек предусмотрено для зацепления с группами отверстий вместе с регулировочными гайками, представленными на резьбовой части резьбовых фиксирующих шпилек; множество зажимов в форме пары перевернутых «L»-образных фасонных деталей или других форм или конфигураций, закрепленных на коллекторе распределительной камеры рядом с отверстиями и расположенных так, что резьбовая фиксирующая шпилька может легко пройти через такое же отверстие, в то время как радиальное перемещение гайки, направленное наружу, которое предусмотрено на шпильке, ограничивается зажимом; наружный диаметр коллектора распределительной камеры, сопрягаемый с резьбовым стопорным кольцом, снабженным жестким допуском для достижения точной посадки; направляющее кольцо, оснащенное резьбовыми креплениями в конце коллектора распределительной камеры, внутренний диаметр направляющего кольца обеспечен жестким допуском для достижения точной посадки с сопрягаемым наружным диаметром резьбового стопорного кольца.

Резьбовой затвор распределительной камеры для трубчатого теплообменника по патенту KR 20090026143 (A) принят в качестве прототипа.

Известный резьбовой затвор распределительной камеры для трубчатого теплообменника имеет следующие недостатки, усложняющие техническое обслуживание и ремонт аппарата:

- для установки запорной крышки распределительной камеры, имеющей массу до 10-15 тонн, требуется специальное удерживающее устройство для поддержания крышки в процессе заворачивания

- балансировка резьбового узла, выравнивание резьбового стопорного кольца с резьбой на корпусе распределительной камеры - трудоемкий и длительный процесс,

- перемещение стопорного кольца под собственным весом к нижней части профиля резьбы, в связи с чем возникает эксцентричность сил на резьбе, приводящая к высоким напряжениям, вследствие чего возможно заедание и повреждение резьбы при отвинчивании стопорного кольца в процессе демонтажа трубного пучка.

Задачей заявляемого изобретения является снижение трудоемкости при изготовлении герметизирующего затвора и повышение ремонтопригодности теплообменного аппарата.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что соединение крышки с поверхностью корпуса распределительной камеры вынесено наружу в виде зубчатого трапециевидного зацепления, с помощью которого и происходит удержание крышки в закрытом положении от воздействия гидростатического давления. Данная конструкция является простой для изготовления, что позволяет легко производить разборку теплообменника для обслуживания, контроля или ремонта, а затем также легко собирать его для эксплуатации. При этом позволяет производить все операции с помощью подъемного крана.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение трудоемкости при изготовлении затвора распределительной камеры для теплообменника и повышение ремонтопригодности теплообменного аппарата.

Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение долговечности и надежности конструкции затвора распределительной камеры.

Данная техническая задача решается за счет того, что в известном затворе распределительной камеры для теплообменника, содержащем последовательно расположенные крышку, внешнее компрессионное кольцо, мембрану с пазом, обеспечивающим давление на прокладку для достижения герметичного соединения, прокладку, корпус распределительной камеры, упорный болт и соосно с ним нажимной шток, крышку с наружной криволинейной поверхностью, выполненной с наружными трапециевидными зубьями, часть корпуса распределительной камеры с наружной криволинейной поверхностью, выполненной с наружными трапециевидными зубьями, прокладка, выполненная в виде спирально-навитого кольца, дополнительно введены хомут в виде обечайки, два полукольца с внутренней криволинейной поверхностью, выполненные с внутренними трапециевидными зубьями, при этом зубья крышки, корпуса распределительной камеры и двух полуколец выполнены с углом профиля от 25° до 35°, и шпильки с гайками для предварительного соединения крышки с корпусом распределительной камеры до установки полуколец.

Конструкция затвора распределительной камеры для теплообменника представлена на чертеже (фиг.1).

Затвор распределительной камеры для теплообменника содержит последовательно расположенные крышку 1, внешнее компрессионное кольцо 2, мембрану 3 с пазом, обеспечивающим давление на прокладку для достижения герметичного соединения, прокладку 4, корпус распределительной камеры 5, упорный болт 6 и соосно с ним нажимной шток 7, при этом крышка 1 с наружной криволинейной поверхностью выполнена с наружными трапециевидными зубьями, часть корпуса 5 распределительной камеры с наружной криволинейной поверхностью выполнена с наружными трапециевидными зубьями, прокладка 4 выполнена в виде спирально-навитого кольца, дополнительно введены хомут 8 в виде обечайки, два полукольца 9 с внутренней криволинейной поверхностью выполнены с внутренними трапециевидными зубьями, при этом зубья крышки 1, корпуса 5 распределительной камеры и двух полуколец 9 выполнены с углом профиля от 25° до 35°, и шпильки 10 с гайками 11 для предварительного соединения крышки 1 с корпусом 5 распределительной камеры до установки полуколец 9.

Затвор распределительной камеры для теплообменника работает следующим образом (см. фиг.1).

Прокладка 4, выполненная в виде спирально-навитого кольца, устанавливается в паз мембраны 3. Внутри корпуса распределительной камеры 5 размещается мембрана 3. Для удержания мембраны 3 в требуемом положении устанавливается компрессионное кольцо 2, которое закрепляется к корпусу 5 камеры посредством установочных винтов с плоским концом и шлицем под отвертку. Установочные винты ввинчены в радиальные отверстия с резьбой, предусмотренной в компрессионном кольце 2, при этом установочные винты размещаются заподлицо относительно внутреннего диаметра компрессионного кольца 2, чтобы не мешать крышке камеры.

Крышка 1, с помощью грузоподъемного устройства, заводится внутрь корпуса 5 распределительной камеры и фиксируется посредством шпилек 10 и гаек 11. Для соединения крышки 1 с поверхностью корпуса 5 распределительной камеры снаружи на трапециевидные зубья крышки и корпуса устанавливаются два полукольца 9, которые стягиваются посредством четырех кронштейнов, шпилек и гаек. После этого на два полукольца 9 задвигается хомут 8. Затем внутрь крышки 1, через нарезанные в ней резьбовые отверстия устанавливаются нажимные штоки 7 и вкручиваются упорные болты 6. Для затяжки болтов 6 необходимо ослабить крепежные элементы, стягивающие два полукольца 9, и закрутить болты 6 с помощью динамометрического ключа в последовательности «модифицированной звезды» в несколько проходов до указанного значения крутящего момента, обеспечивающего уплотнение узла прокладки 4.

Затвор готов к проведению гидравлического испытания и работе. При этом давление, возникающее внутри корпуса распределительной камеры, передается через зубчатое зацепление на полукольца, удерживаемые установленным сверху хомутом.

Изготовлен и прошел гидроиспытания опытный образец затвора распределительной камеры теплообменника. Образец выдержал испытания заданным пробным давлением при нормальных условиях. Одновременно с гидравлическими испытаниями производилось экспериментальное определение напряженно-деформированного состояния элементов конструкции затвора с помощью тензометра. Результат выполненных экспериментальных исследований показал, что характер распределения и уровень фактических напряжений на поверхности затвора, в целом, соответствуют данным расчетов, выполненных на основании численных методов анализа.

Использование данной конструкции позволило снизить трудоемкость изготовления затвора при обеспечении его герметичности и повысить ремонтопригодность.

Затвор распределительной камеры для теплообменника, содержащий последовательно расположенные крышку, внешнее компрессионное кольцо, мембрану с пазом, обеспечивающим давление на прокладку для достижения герметичного соединения, прокладку, корпус распределительной камеры, упорный болт и соосно с ним нажимной шток, отличающийся тем, что крышка с наружной криволинейной поверхностью выполнена с наружными трапециевидными зубьями, часть корпуса распределительной камеры с наружной криволинейной поверхностью выполнена с наружными трапециевидными зубьями, прокладка выполнена в виде спирально-навитого кольца, дополнительно введены хомут в виде обечайки, два полукольца с внутренней криволинейной поверхностью выполнены с внутренними трапециевидными зубьями, при этом зубья крышки, корпуса распределительной камеры и двух полуколец выполнены с углом профиля от 25° до 35°, и шпильки с гайками для предварительного соединения крышки с корпусом распределительной камеры до установки полуколец.