Трубная решетка теплообменника

(51)5 4- 28 4- 9 ЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(71) Волгоградский политехнический институт и Подольский машиностроительный завод им, Орджоникидзе(56) Андреев В.А, Судовые теплообменные аппараты, Л,: Судостроение, 1968, с, 174. (54) ТРУБНАЯ РЕШЕТКА ТЕПЛООБМЕННИКА(57) Изобретение относится к энергетическому машиностроению и предназначается для использования в теплообменных аппаратах. Цель изобретения - повышение надежности, Трубная решетка теплообменника, содержащая металлическую плиту Изобретение относится к области энеретического машиностроения и предназнаается для использования в теплообменных ппаратах,Известна конструкция трубной решетки, содержащая слои, соединенные между собой по контуру сваркой плавлением (так называемая двойная трубная решетка),Недостатком данной конструкции является возможность появления в пространстве между трубными решетками рабочей среды в результате отсутствия плотного соединения между трубками и телом трубной решетки, а также невозможность применения при использовании слоев металлов, образующих при взаимодействии химические с плакиоующим слоем другого металла, имеет со стороны последнего ступенчатую проточку по периметру, в которой размещен элемент крепления, выполненный в виде биметаллического кольца из слоев 6, 7 металлов плиты и ее плакирующего слоя, при этом толщина кольца и его высота, равная глубине проточки, равны соответственно (2,0-2,5) дп и (2,0-3,0) дл, где дп - толщина плакирующего слоя, причем плита и плакирующий слой жестко соединены со слоями кольца из соответствующего металла. Применение предлагаемой конструкции труб ной решетки теплообменных аппаратов позволяет: послойно герметизировать соединение основного и плакирующего слоев трубной решетки по ее периметру, проводить ремонтные работы трубной решетки без замены отдельных узлов теплообменного аппарата: 1 з и. ф лы, 1 ил,соединения-интерметаллиды (например, титан-сталь).Известна конструкция трубной решетки, содержащая слои металлов, образующих при их взаимодействии химические соединения-интерметаллиды, соединенные между собой методом пакетной прокатки или сварки взрывом,Однако данная конструкция отличается недостаточной надежностью. связанной с воз)ложной разгерметизацией. при нарушении сплошности между слоями в результате эксплуатации теплообменного аппарата, или технологических переделов, связанных с его изготовлением,Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции трубной1755027 решетки, является конструкция, содержащая металлическую плиту с плакирующим слоем другого металла и элемент крепления (винты), дополнительно соединяющий их между собой,Однако данная конструкция отличается недостаточной надежностью, связанной с возможной разгерметизацией при появлении йейЫтошностей значительных размеров-между слоями в результате эксплуатации теплообменного аппарата, или технологических переделов, связанных с его изготовлением,Целью изобретения является повышение надежности конструкции трубной решетки.Поста влен ная цель достигается тем, что трубная решетка, содержащая металлическую плитус плакирующим слоем другого металла, имеет со стороны последнего ступенчатуо проточку по периметру, в которой размещен элемент крепления, выполненный в виде биметаллического кольца из слоев металлов плиты и ее плакирующего слоя при этом толщина кольца и его высота, равная глубине проточки, равны соответственноо (2,0-2,5)дл и (2,0-3,0) дл, где дл - толщина плакирующего слоя, причем плита и плакирующий слой жестко соединены со слоями кольца из соответствующего им металла.При этом плита выполнена из конструкционной стали, а плакирующий сгой из технического титана,Выполнение глубины проточки и высоты кольца в пределах 2,03,0 толщин плакирующего слоя позволяет обеспечить высокую прочность соединения слоев кольца за счет исклочения сварных дефектов, связанных с его перегревом, При глубине проточки и высоте кольца менее двух толщин плакируощего слоя происходит перегрев кольца, в результате чего на границе соединения его слоев (титан-сталь) образуЮтся интерметаллиды, приводящие к падению прочности и плотности соединения, что недопустимо. Использование размеров более трех толщин плакирующего слоя экономически нецелесообразно из-за перерасхода металла,Выбор высоты кольца и глубины проточки равными определяется тем, что кромки трубной доски и кольца должны находиться В ОднОЙ плоскости,.Толщина кольца выбирается равной (2,0 - 2,5) толщинам плакираощего слоя трубной решетки из условия отсутствия перегрева кольца. При размере менее двух толщин сказь.вается термической цикл сварки плавлением, который приводит к перегреву зоны соединения (титан-сталь) коль" ца и образованию на границе хрупких 5 интерметаллидов, снижающих прочность иплотность соединения, Размер более 2,5 толщин экономически нецелесообразен изза перерасхода металла и ограничений, накладываемых крепежам трубной решетки к 10 корпусу аппарата,Фоомирование с помощью сваркиплавлениемнеразьемного соединения между одноименными слоями кольца и решетки в местах их сопряжения позволяет значи тельно повысить герметичность конструк20 25 30 35 50 55 ского титана,новым трубкам, охлаждая рабочую среду, контактирующую с основным слоем труб-. ной решетки и корпусом из конструкционной стали. В процессе эксплуатации теплообменного аппарата недопустим контакт рабочей и охлаждающей среды (утечка рабочей среды), Это требование обеспечивается выполнением ступенчатой проточки со стороны плакированнага слоя глубиной, равной 2,0 - 3,0 толщинам плакирующего слоя, установкой в нее титано- тального кольца толщиной, равной 2,0-2,5 толщины плакирующего слоя и высотой, равной глу-. бине проточки, и образованием неразьемнага соединения между одноименными слоями кольца и доски в местах их сопряжения,Сборка предлагаемой, конструкции трубной решетки теплообменных аппаратов происходит в такой последовательности. Сначала на заготовке биметаллической трубной решетки са стороны плакираванного торца механическим способом (токарная обработка, фрезерование и т,п,) формируют ступенчатую проточку глубиной (Ь), равной 2,0 - 3,0 толщинам плакирующега слоя. Затем из биметаллической заготовки со слоями, соответствующими слоям трубной решетки, изготавливают кольцо (5) с толщиной стенкид,), равной 2,0-2,5 талщинам дп) плакирующего слоя 2 и высотой Ь), равной глубине проточки, После изготовления теплообменного аппарата перед креплением днища к трубной решетке кольцо 5 устанавливают в проточку и соединяют в местах сапряженля одноименных слоев с трубной решеткой, например, сваркой плавлением, обеспечивая соединение с высокой прочностьа, плотностью и надежностью, Предлагаемая. конструкция позволяет в случае необходимости осуществлять замену кольца на новое после вырубки сварного шва и удаления кольца, требующего замены, т,е. является ремонтоп ригаднай,П р и м е р. Исследование предлагаемой конструкции трубной решетки теплоабменных аппаратов осуществлялось на модельных заготовках. В качестве материалов плакирующега слоя трубной решетки и одного из слоев кольца использовали технических титан ВТ 1-0, в качестве материалов основного слоя трубной решетки и второго слоя кольца использовали сталь 12 Х 18 Н 10 Т. Толщина плакирующего слоя трубной доски составляла 5 мм, основного 20 мм.Между плакирующим и основным слоем сформирована несплошнасть, имитирующая отслоение плакирующего титанового слоя трубной решетки ат основного - стального в результате совместного воздействия термических и силовых нагрузок, возникающих в процессе изготовления и эксплуатации известных конструкций трубных решеток теплообменных аппаратов. После установки кольца в проточку исварки в местахсопряжения одноименных слоев решетки и кольца по кбнтуру на режиме,обеспечивающем формирование качественного соединения при минимальйа возможном значении погонной энергии, производили гидроиспьттвния-давлением 2, 5, 10 и 2 МПа в течение 20, 10, 5 мин и 24 ч соответственно, После испытаний заготовки разрезались на образцы для механических испытаний и металлографических исследований.Применение предлагаемой конструкции трубной решетки теплоабменных аппаратов обеспечивает па сравнению с известными следующие прггимущества: послайную герметизацию соединения основного и плакирующего слоев тр,убной решетки па ее периметру; возможность проведения ремонтных работ трубной решетки без замены отдельных узлов теплаобменного аппарата, Формула изобретения 1. Трубная решетка теплаобменника,содержащая металлическую плиту с плакирующим слоем другого металла и элемент крепления, соединяющий их, о т л и ч а ющ а я с я тем, чта, с целью повышения 40 надежности в работе, плита с плакирующим слоем имеет со стороны последнего ступенчатую проточку по периметру, а элемент крепления выполнен в виде биметаллического кольца из слоев металлов плиты и ее45 плакирующего слоя и размещен в проточке, при этом толщина кольца равна 2,0 - 2,5) дп,а глубина проточки и высота кольца равны(2,0-3,0) д, где д - толщина плакирующего слоя, причем плита и плакирующий слой жестка соединены са слоями кольца из соответствующих им металлов,2. Решетка по п,1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, чта плита выполнена из конструкцианной стали, а плакирующий слой из техниче1755027гСоставитель В.ШморгунРедактор О.Спесивых ТехредМ.Моргентал Корректор Т,ПалийЗаказ 2881 Тираж. ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-Зб, Раушскаю наб., 4/бПроиэаодстаенно.издательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул.гагарина, 101