Результат интеллектуальной деятельности: Камера распределительная продукта аппаратов воздушного охлаждения с трубчатой внутренней полостью и прямоугольной наружной геометрией

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к аппаратам воздушного охлаждения теплоносителей и градирням сухого типа, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газодобывающей, газоперерабатывающей, энергетической и других отраслях промышленности.

В аппаратах воздушного охлаждения (далее - АВО) теплоносителей могут быть использованы, например, коллекторы с пробками (по ГОСТ Р ИСО 13706), состоящие из трубных досок, пластин с пробками, верхней, нижней и торцевой пластин, труб теплообменного пучка, перегородок между проходами, патрубков.

Однако общими недостатками применения коллекторов с пробками являются высокая технологическая трудоемкость изготовления, высокая материалоемкость при использовании камер данного типа при высоких давлениях применения АВО теплоносителей, наличие большого количества областей с повышенным напряжением в таких высоконагруженных узлах деталей, как сварочные соединения стенок, места сварки внутренних перегородок, что приводит к снижению надежности работы АВО.

Следует обратить внимание на то, что традиционная сварная камера изготавливается сваркой стальных листовых заготовок между собой с образованием короба. К сварке предъявляются высокие требования по качеству, тем не менее, более 80% дефектов камер распределительных сварной конструкции связаны именно со сварными соединениями. Камеры сварной конструкции проектируются с небольшими дополнительными запасами по прочности (порядка 15%), так как это обоснованно практикой эксплуатации подобных конструкций, что также приводит к недостаточной надежности работы камеры.

Более устойчивой к воздействию внутреннего избыточного давления продукта по сравнению с плоскими стенками является цилиндрическая форма внутренней полости камеры. Именно поэтому на высокие давления в АВО рекомендуется использовать конструкцию трубчатой камеры (по ГОСТ Р 51364), принятой за наиболее близкое решение к заявляемому, которая состоит из цилиндрического корпуса, закрепленного в нем пучка теплообменных труб, патрубков.

Недостатками указанной конструкции трубчатой камеры при использовании при повышенном давлении являются отсутствие возможности крепления теплообменных труб вальцовкой, высокая технологическая сложность выполнения отверстий на цилиндрической части коллектора, а также невозможность проведения чистки и ремонта камер данного типа ввиду отсутствия полноценного доступа к теплообменным трубам, что также в целом снижает надежность работы указанных камер. При этом повышается технологическая трудоемкость изготовления камер подобного типа и, соответственно, повышается их себестоимость.

Задачей изобретения является снижение себестоимости изготовления камеры распределительной аппаратов воздушного охлаждения.

Техническим результатом изобретения является снижение технологической трудоемкости, повышение надежности работы камеры распределительной аппаратов воздушного охлаждения.

Технический результат достигается использованием камеры распределительной продукта аппаратов воздушного охлаждения с трубчатой внутренней полостью и прямоугольной наружной геометрией, содержащей корпус на основе прямоугольного параллелепипеда, имеющий переднюю и заднюю грани, выполненные параллельно-плоскими, внутреннюю полость камеры, выполненную в виде параллельных цилиндрических каналов с осью, перпендикулярной осям отверстий для теплообменных труб и пробок, причем отверстия параллельных цилиндрических каналов выходят на торцевую сторону корпуса.

Верхняя, нижняя, торцевые грани корпуса камеры распределительной могут иметь любую геометрически неправильную форму: округлую, овальную, форму многогранника вплоть до необработанной поверхности кованого изделия в состоянии поставки. Данный признак технического решения не является предметом настоящего изобретения.

Отверстия параллельных цилиндрических каналов камеры распределительной со стороны торца корпуса камеры могут быть заглушены любыми способами, такими как недосверленное отверстие, приварка заглушек и днищ, заварка электродуговой сваркой и т.д. Данный признак технического решения не является предметом настоящего изобретения.

Наличие корпуса на основе прямоугольного параллелепипеда, имеющего переднюю и заднюю грани, выполненные параллельно-плоскими, наличие внутренней полости камеры, выполненной в виде параллельных цилиндрических каналов с осью, перпендикулярной осям отверстий для теплообменных труб и пробок, расположение отверстий параллельных цилиндрических каналов на торцевой стороне корпуса позволяют исключить продольные сварные соединения, применить при изготовлении камеры известные технологические операции, тем самым снизить трудоемкость изготовления камеры распределительной, а также повысить запасы прочности при воздействии высокого давления, что повышает надежность работы камеры.

Особенностью и преимуществом заявляемой камеры распределительной является возможность ее применения на высокое давление при обеспечении крепления теплообменных трубок в ней способом развальцовки либо обварки с развальцовкой.

Камера распределительная продукта аппаратов воздушного охлаждения с трубчатой внутренней полостью и прямоугольной наружной геометрией содержит корпус 1 преимущественно в форме прямоугольного параллелепипеда, имеющего переднюю 2 и заднюю 3 грани, выполненные параллельно-плоскими, внутреннюю полость 4 камеры, выполненную в виде параллельных цилиндрических каналов с осью, перпендикулярной осям отверстий для теплообменных труб и пробок (на чертеже не показаны), причем отверстия 5 параллельных цилиндрических каналов выходят на торцевую сторону 6 корпуса 1.

Камера распределительная представляет собой стальной корпус 1, по наружному габариту представляющий прямоугольный параллелепипед. При этом верхняя, нижняя, торцевые грани корпуса камеры распределительной могут иметь любую геометрически неправильную форму: округлую, овальную, форму многогранника и т.д. Передняя 2 и задняя 3 грани по наружному габариту выполняются параллельно-плоскими, что позволяет выполнить качественную сверловку камеры распределительной под ее установку и крепление методом развальцовки либо обварки с развальцовкой теплообменных труб, а также выполнить резьбу и уплотнения для установки пробок напротив каждой теплообменной трубы.

Требования к состоянию поверхности и отклонений по параллельности передней и задней граней заявляемой камеры не являются предметом настоящего изобретения и обусловлены требованиями технологического процесса сверловки отверстий под трубы и пробки исходя из имеющегося оборудования.

Внутренняя полость 4 камеры распределительной выполнена в виде одного или нескольких цилиндрических каналов с осью, перпендикулярной оси отверстий теплообменных труб и пробок. Цилиндрическая форма внутренней полости 4 камеры распределительной является более устойчивой к воздействию внутреннего избыточного давления продукта, чем плоские стенки. Отверстия 5 параллельных цилиндрических каналов, выходящие на торцевую сторону 6 корпуса 1 камеры распределительной, могут быть заглушены для образования изолированного внутреннего пространства разными способами, такими как недосверленное отверстие, приварка различных по конфигурации заглушек и днищ, заварка различными способами электродуговой сварки и т.д.

АВО, изготовленные с применением камеры распределительной продукта сварного типа и с применением заявляемой камеры распределительной, отличаются только технологией изготовления самих камер. Технологии производства остальных операций, таких как крепление теплообменных труб развальцовкой, установка резьбовых пробок, сборка пучка труб, в целом являются идентичными. Так, закрепление теплообменных труб в камерах производится по ГОСТ Р 55601-2013 «Аппараты теплообменные и аппараты воздушного охлаждения. Крепление труб в трубных решетках. Общие технические требования», установка резьбовых пробок регламентирована ГОСТ Р 51364 «Аппараты воздушного охлаждения. Общие технические условия», ОСТ 26.260.460-99 «Бобышки, пробки и прокладки. Конструкция, размеры и общие технические требования».

При необходимости выполнения межходовых отверстий (отверстий, соединяющих цилиндрические каналы) камеры распределительной для получения единого пространства отдельные цилиндрические каналы соединяются между собой путем выполнения сквозных отверстий любой формы. Способы выполнения таких отверстий могут быть различными: от газовой резки удлиненными резаками до сквозной перпендикулярной сверловки камеры. Формирование данных отверстий не является предметом настоящего изобретения.

Работает камера распределительная следующим образом.

Охлаждаемый продукт по входному трубопроводу, подключенному к АВО, поступает в корпус 1 входной камеры распределительной. Далее продукт распределяется по теплообменным трубкам, концы которых закреплены в отверстиях для теплообменных труб, выполненных на передней стенке 2 корпуса 1 указанной распределительной камеры. Воздушный поток, создаваемый естественной тягой либо создаваемый принудительно с помощью вентиляторов, проходит с наружной стороны теплообменных трубок, отбирая тепло с помощью конвекции, тем самым обеспечивая эффективное рассеивание тепла в атмосферу, при этом продукт напрямую с атмосферой не взаимодействует. Теплообменные трубы могут быть выполнены гладкими либо оребренными различными способами. Продукт, пройдя по теплообменным трубам и охладившись до требуемых параметров, попадает в выходную распределительную камеру, в которой он собирается в подключенный к АВО выходной трубопровод и далее транспортируется согласно технологическому процессу.

Выполнение внутренней полости камеры в виде параллельных цилиндрических каналов с осью, перпендикулярной осям отверстий для теплообменных труб и пробок, позволяет повысить запас прочности при работе камеры (до 70%), так как круглое сечение указанных каналов внутренней полости значительно лучше работает на избыточное внутреннее давление среды, чем плоская стенка, что в целом повышает надежность работы камеры.

Возможность снижения толщины стенок корпуса камеры ограничена требованиями по минимальной толщине стенок для закрепления теплообменных труб вальцовкой и выполнения резьбы.

Выполнение корпуса камеры на основе прямоугольного параллелепипеда (при выполнении передней задней граней параллельно-плоскими, а верхней, нижней, торцевых граней - любой формы) конструктивно позволяет значительно снизить технологическую трудоемкость и сложность изготовления камеры по сравнению с аналогами, а также выполнить качественную сверловку камеры под установку и крепление теплообменных труб методом развальцовки либо обварки с развальцовкой, а также выполнение резьб и уплотнений для установки пробок напротив каждой теплообменной трубы.

К тому же, в конструкции заявляемой камеры полностью отсутствуют продольные сварные соединения, которые по своей конструкции являются нагруженным элементом и разрушаются в первую очередь, что способствует повышению надежности работы камеры, а также позволяет снизить технологическую трудоемкость изготовления, повысить производительность труда и снизить себестоимость изготовления камеры.