СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ РАЗБОРНЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

АНДРИАНОВ Н.Ф.

 

          Рассмотрим основные элементы разборного пластинчатого теплообменника, на примере  конструкции, предлагаемой фирмой FUNKE (Смотри рисунок 1) .

risunok_1.jpg

Рисунок 1

 

          Главным элементом конструкции является несомненно пакет пластин (2). Именно через пластины происходит теплообмен между двумя средами с разными температурами. Уплотнительные прокладки обеспечивают герметизацию внутреннего объема между пластинами и организуют чередование сред с разных сторон каждой пластины. Основная (1) и прижимная (3) плиты вместе со стяжными шпильками и гайками (7) являются силовым корпусом внутри которого сжимается пакет пластин с уплотнительными прокладками. Верхняя (4) и нижняя (5) направляющие прикрепленные к основной плите и опоре служат для центровки пластин с уплотнительными прокладками в процессе сборки.

          При этом усилие, с которым сжимают пакет пластин, должно обеспечить такое распределение давления, которое гарантирует  герметичность на всем протяжении уплотнительной прокладки при всех допустимых значениях рабочего давления. Очевидно, что при  выбранном варианте конструкции проще создать требуемую величину давления будет на участке уплотнительных прокладок, расположенном вдоль вертикальных границ пакета пластин. Это объясняется двумя факторами - близостью к стяжным шпилькам и постоянством ширины уплотнения. В то же время наименьшими будут величины давления на участках уплотнений, расположенных вокруг закрытых отверстий. Во первых потому, что они наиболее удалены от стяжных шпилек и во вторых  суммарная площадь уплотнений здесь растет, так как уплотнение  расположено в нескольких ручьях (Смотри рисунок 2).

рис2w400.jpg

Рисунок 2

 

          Именно этим обстоятельством объясняется выбор стального листа необычайной толщины в качестве исходного материала для изготовления основной и прижимной плит. За счет своей жесткости они должны передать нужную величину усилия от стяжных шпилек к этим удаленным участкам уплотнений. И соответственно толстые шпильки должны создать  такое повышенное усилие.

          Известны конструкции, в которых применяются дополнительные  стяжные шпильки расположенные посередине верхней и нижней границ основной и прижимной плит. При этоим приходится дополнительно увеличивать вес корпуса за счет нарашивания плит в верхнем и нижнем направлении.

          Мы же предлагаем принципиально другой подход к решению данной проблемы. Обратим внимание, что наиболее удобное место для расположения дополнительных шпилек в рассматриваемой конструкции уже занято верхней и нижней направляющими. В то же время данные элементы конструкции становятся совершенно ненужными после сборки теплообменника! Например их можно вовсе удалить из конструеции после сжатия пакета пластин и это никак не скажется на дальнешей работе теплообменника. На освободившееся таким образом место как раз и можно установить дополнительные стяжные шпильки. Но нам кажется наиболее перспективным является придание направляющим двойной функции: и как устройство для сборки, и как силовой элемент для дополнительного сжатия пакета пластин. Требуемые для этого изменения в конструкции будут минимальными.

          Рассмотрим например случай конструкции с направляющими циллиндрической формы. Их диаметр в конструкциях FUNKE всегда больше диаметра стяжных шпилек. Будем использовать направляющие из прутка (не из трубы!) - их прочность будет не ниже прочности шпилек. Концы прутка протачиваем и нарезаем резьбу как у шпилек. При этом длина непроточенной части прутка остается равной той, которая заложена в данной конструкции. На одном из концов глубина резьбы равна толщине основной плиты. Этот конец мы и вворачиваем в предварительное приготовленное отверстие в основной плите. Длина резьбы на втором конце составит 30-40 мм. Эти конецы направляющих мы с помощью гаек соединяем с опорой. Далее произведем сборку теплообменника и предварительное сжатие пакета пластин, используя штатные шпильки с гайками. После этого мы отсоединяем опоры и одеваем на направляющие втулки с отверствием близким по диаметру к направляющим. При этом площадь поперечного сечения втулок не меньше площади сечения стяжной шпильки, а по длине они должны выступать за гладкую часть направляющей на 10-20мм. Далее опять соединяем опору с направляющими, накручивая гайки до наступления контакта с полой втулкой. Теперь при дальнем вращении гаек направляющая вместе с полой втулкой будет работать как силовой элемент, аналогичный шпилькам, создавая так нужное дополнительное усилие вблизи отверстий.

          Нами были проведены испытания данной конструкции на аппарате FP-16/16-57. На снимке (Рисунок 3) видно, что аппарат выдерживает давление 20 бар, при снятых 4-х из 8 основных стяжных шпилек. При этом на направляющие (пруток диаметром 28мм) одеты втулки с диаметром отверстий 30мм.

рис3w600.jpg

Рисунок 3

 

          Предложенное изменение в конструкции теплообменника позволяет повысить их надежность. Толщины основной и прижимной плит могут быть уменьшины. Так аппараты расчитанные на 6 или 10 бар могут быть использованы для давления 10 и 16 бар соответственно. Таким образом вес корпуса снижается на 15-20%.

Данный подход может быть использован и для устранения протечек через уплотнения вокруг отверстий в теплообменных пластинах. Рассмотрим, например, теплообменники конструкции АЛЬФА-ЛАВАЛЬ (Рис.4), имеющие по две шпильки вдоль вертикальных сторон силового корпуса и по одной несимметричной шпильки на горизонтальных границах. В процессе эксплуатации таких теплообменников в г. Орле выявилась их склонность к подтеканию в нижней части основной плиты. Отметим, что в аналогичных конструкциях той же фирмы, но имеющих по три шпильки вдоль вертикальных границ и ни одной на горизонтальных - протечек не наблюдалось. Однако в рассматриваемом случае направляющие изготовлены из сплошных прутков диаметром 30мм прикрепленных к основной пластине и к опоре мощными 20мм болтами. Это обстоятельство позволяет применить изложенную выше процедуру для создания дополнительного усилия с помощью направляющих с одетыми на них втулками (Рис.5). При этом удавалось избавится от протечек без замены прокладок, а шпильки вдоль горизонтальных границ силового корпуса могут быть удалены как не нужный элемент конструкции.

 

рис.4w400.jpg

Рисунок 4

 

 

рис.5w400.jpg

Рисунок 5

 

          Аналогичные изменения в конструкции могут быть реализованы и для теплообменников, использующих направляющие других видов.

 

 

На эту конструкцию получен патент РФ  № 2430822

 

 

 






Рейтинг@Mail.ru Деловой портал СНГ - Бизнес в России, СНГ и за рубежом
html counterсчетчик посетителей сайта



Желтые страницы - бизнес справочник : Сейф автомобильный цилиндрический
Цветметмаш, ООО в Желтых страницах СНГ. Объявление : Сейф автомобильный цилиндрический
Цветметмаш, ООО в Желтых страницах СНГ. Объявление : Цветметмаш. Теплообменники пластинчатые разборные. Изготовление, обслуживание, ремонт
Цветметмаш, ООО в Желтых страницах СНГ. Объявление : Станции охлаждения по двухконтурной схеме вода/вода
Цветметмаш, ООО в Желтых страницах СНГ. Объявление : Калориферы: ремонт калориферов, скупка/продажа оребренных труб