RS64985B1

RS64985B1 - Sklopovi za zatvaranje izmenjivača toplote i metodi korišćenja i ugradnje istih

Info

Publication number: RS64985B1
Application number: RS20231208A
Authority: RS
Inventors: Richard Jibb; Trevor Jaye; Henk Boekhouder; Robert Groppi; Vincenzo Marco Brignone; Randy Eberly; David Creech; Elizabeth Meacham
Original assignee: Lummus Technology Inc
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2024-01-31
Also published as: SA520420172B1; ES2968204T3; EP4276400C0; NZ768219A; TWI839350B; TW201940827A; EP4276400A2; JP2023160873A; HRP20231626T1; US11852424B2; CL2020002404A1; CN112292575A; ZA202006013B; EP4276400A3; US20240085126A1; KR20240154703A; KR102721125B1; JP7714005B2; AU2023201358A1; US12455123B2

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Otkrivena izvođenja se odnose na sklopove za zatvaranje izmenjivača toplote i metode korišćenja i ugradnje istih, a bliže na sisteme zatvaranja i metode za zaptivanje izmenjivača toplote sa cevnim snopom pod visokim pritiskom koji imaju uklonljivi cevni snop koji se može izvaditi, a još bliže na sklopove za zatvaranje izmenjivača toplote koji su konfigurisani tako da podnose različita toplotna opterećenja i imaju sklop čepa za zatvaranje koji je pričvršćen za kanal izmenjivača toplote pomoću sigurnosnog sklopa za blokiranje.

TEHNIČKI PROBLEM

[0002] Izmenjivači toplote sa cevnim snopom čine najveći deo opreme za prenos toplote koja nije izložena plamenu u hemijskim postrojenjima, rafinerijama nafte, parnim postrojenjima i sličnim postrojenjima i primenama. Izmenjivači toplote sa cevnim snopom koji se može izvaditi, kao što su oni sa U-cevima i plivajućom glavom, ili sa snopom koji se ne može izvaditi koji imaju fiksne cevne ploče, među najpopularnijim su izmenjivačima glavnih tipova izmenjivača toplote sa cevnim snopom u trenutnoj upotrebi. U praksi, obično je poželjno imati cevni snop koji se može izvaditi tako da se izmenjivač toplote može periodično ukloniti iz upotrebe, cevni snop izvaditi radi čišćenja i pregleda, a zatim ponovo montirati. Takođe može biti poželjno vršiti hidrostatičko ili pneumatsko ispitivanje sa strane omotača cevastih izmenjivača toplote sa cevnim snopom koji se može izvaditi, kako bi mogao da se izvrši pregled ili provera spojeva cevi i zaptivača cevne ploče da bi se curenja lako locirala i servisirala. Da bi se izvadio snop, mora se obezbediti zatvarač koji se može brzo i pouzdano otvoriti nakon dužeg perioda rada pod različitim toplotnim opterećenjem i opterećenjem pritiska. Problemi u vezi sa demontažom, vađenjem, hidrostatičkim i pneumatskim ispitivanjem i ponovnom montažom su posebno akutni kada je cevasti izmenjivač toplote relativno velik (preko 36 inča (90 cm) u prečniku) i namenjen za rad pod visokim pritiskom iznad 68,9 bara (1000 psi) budući da težina potrebnih komponenti postaje velika. Posebna vrsta zatvarača koja je razvijena za ovu svrhu je „navojni čep“, takođe poznat i kao sigurnosni zatvarač tipa „breechlock“ koji koristi mnoštvo navoja koji se međusobno spoje i zablokiraju kako bi se pričvrstio sklop sigurnosnog prstena i poklopca na mesto. Glavna prednost ovog tipa sistema je u tome što eliminiše veliku prirubnicu poklopca kanala i vijke koje koriste drugi konvencionalni dizajni izmenjivača pod visokim pritiskom. Postoje dve uobičajene klasifikacije izmenjivača toplote sa navojnim čepom opisanih u stanju tehnike. U primenama gde pritisci prelaze 68,9 bara (1000 psi) na obe strane cevne ploče, tako da je sama cevna ploča izložena samo nižem diferencijalnom pritisku, moguće je obezbediti zatvarač „tipa A“ koji se u potpunosti može skinuti, čime se snop može izvaditi bez skidanja poklopca omotača. Ako je diferencijalni pritisak previsok, možda će biti pogodnije skinuti poklopac omotača da bi se pristupilo snopu, u kom slučaju se može koristiti zatvarač „tipa B“.

[0003] Uz to, sklopovi za zatvaranje koji se koriste u izmenjivačima toplote ovog tipa moraju biti dovoljno kruti da zadrže unutrašnji pritisak bez značajnog pomeranja sklopa za zatvaranje u odnosu na kanal, jer bi to dovelo do delimičnog ili potpunog razdvajanja navoja koji se koriste za pričvršćivanje sklopa za zatvaranje. Međutim, sklop takođe mora biti dovoljno fleksibilan da podnosi očekivana toplotna opterećenja koja se javljaju tokom rada. Očekivana toplotna opterećenja su promene temperature tokom vremena koje se mogu javiti tokom inicijalnog pokretanja ili nakon popravke, ili u slučaju poremećaja u radu ili prekida rada postrojenja; svaki pojedinačni događaj od navedenih može dovesti do diferencijalnog toplotnog širenja unutrašnjih komponenti u odnosu na kanal. Toplotna opterećenja, ako nisu pravilno uzeta u obzir u jednom ili više izvođenja, mogu da izazovu neujednačenu plastičnu deformaciju unutrašnjih delova tako da opterećenje zaptivača više ne bude ravnomerno raspoređeno i na kraju sklop počinje da curi. Posebno pošto su unutrašnje komponente izmenjivača toplote često izložene većem toplotnom širenju nego kanal, zbog različitih koeficijenata toplotnog širenja ili činjenice da se tanji unutrašnji delovi mogu zagrevati brže nego deblji materijali kanala, kruti sklop za zatvaranje nije poželjan ako uzrokuje plastičnu deformaciju unutrašnjih delova koja dovodi do rasterećenja zaptivača i curenja; i većeg opterećenja navojnih delova sklopa za zatvaranje i kanala što može dovesti do deformacije navoja. Sve navedene okolnosti i uslovi rada doveli su do usvajanja velikog broja različitih tehničkih rešenja, koja su samo delimično uspela jer su rešila samo neke probleme a pritom uvela druge, posebno kod primena gde se javljaju više temperature, pritisak i veća veličina.

[0004] U svim ovim rešenjima u postojećem stanju tehnike, sklop poklopca sa navojnim sigurnosnim prstenom (odnosno „čep za zatvaranje“) mora se okrenuti nekoliko puta, obično 20 ili više, kako bi se navoji u sigurnosnom prstenu u potpunosti spojili sa navojima u kanalu izmenjivača toplote. Ovo dovodi do potrebe za posebnom pažnjom pri rukovanju pošto sklop sigurnosnog prstena mora precizno da se centrira i podupire dok je izvan kanala i dok se okretanjem postavlja na mesto. Posebno pošto se ne sme dopustiti da težina čepa za zatvaranje leži na navojima, preciznost rukovanja tako teškim komadom opreme (čak 9525 kg) zahteva da izmenjivač toplote bude snabdeven i specijalnim pomoćnim uređajem. Razvijeni su različiti dizajni tog pomoćnog uređaja. U nekim slučajevima se koristi konzolni sistem protivtegova za balansiranje težine sigurnosnog prstena. U drugim slučajevima pomoćni uređaj se pričvršćuje direktno na kanal.

[0005] Međutim, ovaj specijalni pomoćni uređaj nema drugu funkciju i može se desiti da se koristi tako retko da radnici koji rade na izmenjivaču nemaju iskustva i u potpunosti se oslanjaju na uputstva proizvođača. U najgorem slučaju postoji opasnost od povrede radnika u postrojenju koji rade na izmenjivaču ako se teški sklop ne pričvrsti pravilno za pomoćni uređaj. Uvek postoji opasnost da se čep za zatvaranje zaglavi ili da se navoji oštete tokom umetanja ili vađenja. Ovo naročito važi kada se čep za zatvaranje prvi put ubacuje u kanal izmenjivača toplote. Vreme je od ključnog značaja tokom planiranih prekida rada ili popravki postrojenja, tako da svaki neplanirani zastoj povezan sa zaglavljenim čepom za zatvaranje može da predstavlja značajan finansijski gubitak za postrojenje ili rafineriju.

[0006] Teškoća rukovanja sigurnosnim prstenom znači da nije poželjno umetanje i vađenje sigurnosnog prstena više od jednom tokom održavanja. Ako je potrebno izvršiti popravke na cevima ili drugim komponentama koje drže pritisak, mora se izvršiti hidrostatičko ili pneumatsko ispitivanje sa strane omotača bez postavljanja poklopca kako bi se proverilo i osiguralo da nema curenja. Rani dizajni su koristili privremenu unutrašnju prirubnicu za opterećenje zaptivača prilikom hidrostatičkog ispitivanja izmenjivača toplote sa strane omotača. Kasniji dizajni kao što je onaj prikazan u američkom patentu br. 4,750,554 obezbeđuju mehanizam za primenu opterećenja sa unutrašnje prirubnice paralelno sa opterećenjem sa unutrašnjeg reda vijaka. Kod ovih kasnijih dizajna, unutrašnji red vijaka koji se nalazi u spoljašnjem sigurnosnom prstenu se koristi za opterećenje zaptivača cevne ploče samo u slučaju curenja. Unutrašnje komponente potrebne za ostvarivanje ove funkcije mogu da postanu prilično komplikovane, i premda je dizajn dobro optimizovan, broj delova i složenost povećavaju rizik da bi mogli biti nepravilno montirani, a takođe dovode do povećanja troškova izrade. Pošto je unutrašnja prirubnica u kontaktu sa procesnim fluidom, vijci mogu da korodiraju ili da budu prekriveni naslagama koksa i možda će morati da se vade sečenjem ili bušenjem. Osim toga, diferencijalno toplotno širenje unutrašnjih komponenti može da ošteti ili deformiše sklop unutrašnje prirubnice što dovodi do poteškoća u uklanjanju i ponovnom korišćenju sklopa.

US 2009/0095453 A1, na kom se zasniva preambula zahteva 1, otkriva rešenje za zaptivanje za unutrašnju cevnu ploču kod cevastih izmenjivača toplote koje obuhvata zaptivač postavljen između oslonca i cevne ploče, pri čemu zaptivač ima spiralno namotanu konstrukciju bez ikakvih metalnih prstenova i bez ikakvog žleba za lociranje u susednim komponentama. Na spoljašnjoj strani cevne ploče, postavljen je poklopac kanala sa unutrašnjom stranom koja leži na osloncu koji je postavljen na spoljašnjem prečniku cevne ploče, dok je spoljašnja strana poklopca kanala smanjenog prečnika i postavljena tako da bude poravnata sa središnjom linijom potisnih vijaka, spoljašnja strana poklopca kanala naslonjena je i pričvršćena na kružni prsten, a potisni vijci su postavljeni u rupe sa navojima koje dosežu do spoljašnje strane unutrašnje prirubnice. Potisni vijci, kada su pritegnuti, opterećuju kružni prsten, koji pak opterećuje zaptiveni spoj preko poklopca kanala i cevne ploče.

US 2002/0144806 A1 ima za cilj da obezbedi interkuler sa jednostavnom strukturom koja omogućava hlađenje komprimovanog vazduha i apsorpciju bilo kakvog širenja/skupljanja cevi za rashladnu vodu i kućišta koje se može pripisati toploti komprimovanog vazduha. Konkretno, ulazne/izlazne cevi izmenjivača toplote smeštene unutar rashladnog prostora formiranog unutar kućišta su umetnute u cilindrične delove za umetanje cevi formirane na kućištu. Svi razmaci prisutni između ulaznih/izlaznih cevi i delova za umetanje su zaptiveni zaptivnim elementima, svaki od kojih je sačinjen od elastičnog materijala oblikovanog u stepenasti cilindrični oblik čiji je prvi cilindrični deo postavljen u potpunosti u kontaktu sa jednim od delova za umetanje cevi a drugi cilindrični deo postavljen u potpunosti u kontakt sa bilo kojom od ulaznih/izlaznih cevi, koje se takođe koriste za opremanje izmenjivača toplote u kućištu sa razmakom.

US 3114415 A se odnosi na poboljšanja u konstrukciji izmenjivača toplote sa cevnim snopom u kojima je fluid koji se zagreva ili hladi korozivne prirode.

EP 0 097 324 A2 opisuje uređaj koji se sastoji od segmentnog prstena koji je efektivan za umetanje u obodni žleb formiran u delu sabirne komore izmenjivača i koji ima, u radijalnom pravcu, takvu dimenziju da uključuje, unutar prstenastog dela koji izlazi iz žleba dela sabirne komore, male cilindre pritisnute uz periferni deo cevne ploče, obodnu ušicu koja je dalje postavljena na cevnu ploču i efektivna je za povezanje sa unutrašnjom površinom segmentnog prstena.

US 4750 554 A se odnosi na unutrašnji sklop uređaja za zaptivanje cevne ploče za cevaste izmenjivače toplote koji rade sa pritiscima od, na primer, više od 1000 psi na obe strane cevne ploče i pri čemu je sama cevna ploča obično izložena nižem diferencijalnom pritisku. Takav uređaj obuhvata sredstvo za opterećenje cevnih ploča koje uključuje mnoštvo sklopova smičućih sredstava i vijaka koji mogu da opterete spoj cevne ploče nezavisno jedan od drugog. Opterećenje cevne ploče znači omogućavanje provere nepropusnosti spoja cevne ploče i spojeva cevi tokom hidrostatičkog ispitivanja diferencijalnog pritiska sa strane omotača bez montiranog sklopa poklopca kanala i ponovnog opterećenja spoja cevne ploče „u radu“ bez skidanja sklopa poklopca kanala.

US 3526275 A otkriva sklop cevnog snopa koji ima karakteristike pregrade i zaptivke sabirne cevi za upotrebu u kombinacijama uređaja za prenos toplote sa plastičnim cevima.

GB 2041 191 A otkriva izmenjivač toplote opremljen snopom paralelnih cevi koje su na kraju pričvršćene za cevnu ploču. Cevna ploča se drži na mestu u izmenjivaču toplote uz pomoć pritezne prirubnice, pri čemu je pritezna prirubnica pričvršćena pomoću vijaka koji pritiskaju priteznu prirubnicu pomoću potpornog elementa na umetak u omotaču izmenjivača toplote.

[0007] Dakle stanje tehnike ne rešava problem rukovanja čepom za zatvaranje tokom umetanja/vađenja i omogućavanja ispitivanja pritiskom uz održavanje jednostavnijeg dizajna unutrašnjih delova.

[0008] Dok izmenjivač toplote sa navojnim čepom za zatvaranje može da zadovolji primenjive zahteve dizajna u pogledu delova opterećenih pritiskom, postoje druge komponente unutar granice pritiska dizajna opreme koje će uticati na pouzdanost i cenu tokom životnog veka ove vrste opreme. Postoji potreba za uređajem koji će biti dovoljno krut da ograniči kretanje pod opterećenjem pritiska, dok istovremeno izbegava oštećenje unutrašnjih delova pod očekivanim uslovima toplotnog opterećenja i pruža sigurnu zaštitu za strukturu koja zadržava pritisak (navoje) itd. u uslovima ekstremnog toplotnog opterećenja.

[0009] Stoga, u stanju tehnike postoji nezadovoljena potreba za sklopovima za zatvaranje izmenjivača toplote koji su konfigurisani tako da podnose različita toplotna opterećenja i koji uključuju sigurnosni prsten i poklopac koji se mogu lakše montirati i skinuti po potrebi i bez upotrebe specijalizovane opreme za rukovanje.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

[0010] Pronalazak je definisan zahtevima. Svrha i prednosti dole opisanih ilustrovanih izvođenja biće izloženi u opisima koji slede i očigledni iz njih. Dodatne prednosti ilustrovanih izvođenja će biti ostvarene i postignute uređajima, sistemima i metodama posebno istaknutim u pisanom opisu i zahtevima ovog dokumenta, kao i iz priloženih crteža.

[0011] Da bi se postigle ove i druge prednosti i u skladu sa svrhom ilustrovanih izvođenja, u jednom aspektu, opisani su sistemi zatvaranja i metode za izmenjivače toplote sa cevnim snopom u kojima su sklopovi za zatvaranje izmenjivača toplote konfigurisani tako da podnose različita toplotna opterećenja i uključuju sigurnosni prsten koji je pričvršćen za kanal izmenjivača toplote pomoću više spojnih žlebova ili navoja koji se međusobno prepliću i zablokiraju.

[0012] Kao što je ranije napomenuto, sledeće je od posebne važnosti za krajnje korisnike izmenjivača toplote sa cevnim snopom: curenje kroz zaptivače koje dovodi do ispuštanja procesnih fluida kao što su vodonik/ugljovodonik u životnu sredinu; procesna curenja između fluida sa strane omotača i fluida sa strane cevi; vremena održavanja duža od očekivanih usled zaglavljivanja čepa za zatvaranje tokom umetanja/vađenja; i složenost velikog broja unutrašnjih komponenti i specijalizovane opreme koja je potrebna za držanje čepa za zatvaranje tokom umetanja ili vađenja.

[0013] U skladu sa određenim izvođenjima koja su ovde ilustrovana, ovde otkriveni metodi/sistemi za otvaranje, zatvaranje i zaptivanje izmenjivača toplote pod visokim pritiskom koriste sklop poklopca i sigurnosnog prstena (npr. čep za zatvaranje) pri čemu se čep za zatvaranje umeće u kanal izmenjivača toplote jednim linearnim pokretom i okreće se najbolje za manje od jednog punog okreta (npr. okret manji od 360 stepeni) u blokirani položaj. Površine koje nose opterećenje (npr. spojni žlebovi) po mogućstvu nisu u kontaktu dok se ne primeni završna rotacija koja efektivno fiksira čep za izmenjivač toplote pod visokim pritiskom. Kanal izmenjivača toplote pod visokim pritiskom je najbolje mašinskom obradom opremljen prvim setom spojnih žlebova, a sigurnosni prsten mašinskom obradom opremljen drugim komplementarnim setom spojnih žlebova tako da kada se čep za zatvaranje okrene, prvi set spojnih žlebova odvojivo zahvati i spoji se sa drugim setom spojnih žlebova. U određenim izvođenjima, može se pričvrstiti šina pored jednog ili više setova spojnih žlebova na sigurnosnom prstenu i/ili kanalu da bi se obezbedio uzdignuti deo duž jedne strane koji: (i) sprečava prekomernu rotaciju; (ii) obezbeđuje nosivu površinu za umetanje sklopa sigurnosnog prstena; i (iii) sprečava oštećenje površina koje nose opterećenje.

[0014] U određenim ilustrativnim rešenjima, sigurnosni prsten je mašinskom obradom opremljen propisanim brojem (npr. 8) setova spojnih žlebova sigurnosnog prstena, a kanal izmenjivača toplote je mašinskom obradom opremljen odgovarajućim brojem setova spojnih žlebova kanala. Stručnjaci u ovoj oblasti će lako razumeti da se broj odgovarajućih setova spojnih žlebova može menjati bez odstupanja od inventivnih aspekata ovog otkrivanja. U određenim ilustrativnim izvođenjima, profil spojnog žleba je oblika potpornog luka.

[0015] Treba imati u vidu da određene prednosti ilustrovanih izvođenja uključuju sklop čepa za zatvaranje koji se može montirati jednim linearnim pokretom i bez potrebe za specijalizovanim pomoćnim uređajem ili alatom. Tek kada je sklop čepa za zatvaranje postavljen na mesto i u potpunosti oslonjen na kanal izmenjivača toplote, on se fiksira na mesto jednim delimičnim okretom (na primer, okretom čepa za 22,5°). Rizik da se čep za zatvaranje zaglavi u odnosu na kanal izmenjivača toplote je eliminisan. Pored toga, rukovanje čepom je bezbednije jer nikakvo okretanje nije potrebno sve dok čep za zatvaranje nije u potpunosti oslonjen u odnosu na izmenjivač toplote. Za postavljanje čepa za zatvaranje na mesto može se koristiti lako dostupna fabrička oprema kao što su dizalice, kamioni za vuču snopova i viljuškari, čime se eliminišu troškovi povezani sa specijalizovanim pomoćnim uređajem. Montaža je bezbednija pošto sklop sigurnosnog prstena/čep ne mora istovremeno da se okreće dok visi i dok se centrira pomoću protivtegova ili konzole, već je poželjno da se uvuče duž posebno dizajniranih šina koje takođe služe kao graničnik za zaustavljanje rotacije. Šine su dimenzionisane tako da se osigura da se sklop sigurnosnog prstena čepa za zatvaranje celom svojom težinom oslanja na nosive površine spojnih žlebova.

[0016] U skladu sa ilustrovanim izvođenjima, umetanje i vađenje sklopa čepa za zatvaranje može se postići brže nego kod dizajna sa navojem u postojećem stanju tehnike. Brže umetanje i vađenje omogućava korišćenje pojednostavljenih unutrašnjih delova, posebno eliminisanjem potrebe za unutrašnjom prirubnicom. U određenim izvođenjima, da bi se prsten sklopa čepa za zatvaranje fiksirao na mestu, potreban je samo delimičan okret (npr. 22,5°) sklopa čepa za zatvaranje u odnosu na cev izmenjivača toplote, za razliku od tipičnih 20 ili više punih okreta kod dizajna u postojećem stanju tehnike. Usled toga, obezbeđena je fleksibilnost u izboru oblika nosive površine čepa za zatvaranje da bude optimalniji od tradicionalnog trapeznog (ACME) navoja od 1“ koji se koristi u stanju tehnike.

[0017] Što se tiče dizajna i metoda u postojećem stanju tehnike, zatezanje navoja vijaka je uporedivo sa zabijanjem klina u otvor dok se ne čvrsto ne uglavi usled trenja i blage plastične deformacije. Dakle, navoj mora da pređe određeno linearno rastojanje dok se okreće da bi se ostvario potpuni zahvat. Dizajni u postojećem stanju tehnike obično koriste trapezni tip navoja, obično sa korakom od 1“, tako da jedan pun okret pomeri čep za 1 inč u kanal. Nasuprot tome, dizajn spojnih žlebova određenih ilustrovanih izvođenja ovog pronalaska ima, na primer, geometriju sa muško-ženskim spajanjem ili preplitanjem, sa zahvatanjem kroz rotaciju u jednoj ravni, koja poželjno koristi oblik spojnog žleba (npr. u obliku potpornog luka) koji je krući i prikladniji kada se sila na spojni žleb primenjuje prvenstveno u jednom pravcu. Na spojnim žlebovima su postavljene i konfigurisane šine kako bi se osiguralo da je sigurnosni prsten sklopa čepa pravilno centriran tokom umetanja i da se ne može previše okrenuti. Šine takođe imaju funkciju da zaštite spojne žlebove tokom sastavljanja čepa za zatvaranje i cevi izmenjivača toplote.

[0018] Dakle, jasna prednost koju obezbeđuju ilustrovana izvođenja jeste eliminisanje potrebe za specijalizovanim pomoćnim uređajem koji služi da pridržava i centrira sigurnosni prsten dok se isti okreće. U skladu sa ilustrovanim izvođenjem ovog pronalaska, okretanje čepa za zatvaranje se vrši kada je sigurnosni prsten čepa potpuno umetnut u kanal, tako da dizajn sigurnosnog prstena značajno smanjuje vreme potrebno za otvaranje i zatvaranje izmenjivača toplote prilikom radnji na održavanju, eliminiše potrebu za specijalnom opremom/rukovanjem i na taj način smanjuje rizik da će nepravilna montaža dovesti do curenja. Smanjenjem vremena otvaranja i zatvaranja, takođe je moguće eliminisati unutrašnju prirubnicu koja se koristi za potrebe ispitivanja pritiskom, što u velikoj meri smanjuje broj komponenti koje se moraju montirati/ukloniti da bi se ostvario pristup cevnom snopu.

[0019] Treba imati u vidu da su ilustrovana izvođenja ovog pronalaska usmerena ka konstrukcijama izmenjivača toplote koje dozvoljavaju toplotno širenje pod različitim toplotnim opterećenjima tokom rada putem primene elastičnog torzionog elementa. Kada se prilagođavanje očekivanom toplotnom širenju ostvaruje primenom elastičnog torzionog elementa, može se održavati zaptivanje kroz više radnih ciklusa bez podešavanja kompresionih vijaka koji se nalaze na čepu za zatvaranje. Očekivana toplotna opterećenja uključuju grejanje i hlađenje komponenti usled pokretanja, gašenja, fluktuacija u brzini protoka fluida kao i retke ali predvidljive događaje kao što su prekid rada postrojenja ili iznenadno gašenje. U slučaju ekstremnog toplotnog opterećenja koje dovede do toga da toplotno širenje unutrašnjih delova bude izvan opsega koji su uzeti u obzir u dizajnu, ključno je zaštititi spojne elemente sklopa za zatvaranje od oštećenja, tako da je torzioni element projektovan i konfigurisan tako da se plastično deformiše iznad određenog opsega elastične defleksije. Treba imati u vidu da je kod ranijih dizajna i metoda bila potrebna primena specijalizovanih procedura montaže da bi se održalo zaptivanje unutrašnjeg zaptivača cevne ploče, koje često uključuju ponovno dotezanje kompresionih vijaka tokom rada. Čak i uz primenu ovih procedura može doći do plastične deformacije unutrašnjih elemenata u toku rada usled diferencijalnog toplotnog širenja. Kao što je gore navedeno, ovo je izbegnuto predmetnim pronalaskom.

[0020] U skladu sa određenim ilustrovanim izvođenjima ovog pronalaska, sklopovi za zatvaranje su projektovani tako da zaptivaju izmenjivač toplote sa cevnim snopom pod visokim pritiskom, i konfigurisani su kao tip „navojnog čepa“, koji održava zaptivanje na cevnoj ploči izmenjivača toplote pod pritiskom i promenljivim toplotnim opterećenjima. Spoljašnje zaptivanje sklopa za zatvaranje poželjno je obezbeđeno sklopom membrane i zaptivača. Zaptivanje putem zaptivača membrane se poželjno održava spoljašnjim redom potisnih vijaka, a unutrašnje zaptivanje je poželjno obezbeđeno drugim zaptivačem kod cevne ploče koji je opterećen unutrašnjim redom potisnih vijaka. U skladu sa određenim ilustrovanim izvođenjima, opterećenje za unutrašnje zaptivanje cevne ploče izmenjivača toplote prenosi se kroz kompresioni prsten, elastični torzioni element i čauru. Treba razumeti da se elastični torzioni element okreće na mestima gde je u kontaktu sa čaurom i kompresionim prstenom.

[0021] Tokom postupka montaže određenih ilustrovanih izvođenja ovog pronalaska, cevni snop sa zaptivačem cevne ploče se umeće u cev izmenjivača toplote, zatim sledi čaura, elastični torzioni element pa zatim čep za zatvaranje, poželjno sa sklopom poklopca i sigurnosnog prstena. Pored toga, membrana i zaptivač membrane se postavljaju pored čepa za zatvaranje u cev izmenjivača toplote kako bi se obezbedilo nepropusno zaptivanje. Čep za zatvaranje se uklonljivo pričvršćuje na otvoreni kanal cevi izmenjivača toplote tako što se čep za zatvaranje koaksijalno okrene oko uzdužne ose izmenjivača toplote jednim linearnim pokretom, a poželjno je da se okrene za manje od jednog punog okreta kako bi se postavio u blokirani položaj. Treba imati u vidu da površine koje nose opterećenje nisu u nosivom kontaktu jedna sa drugom sve dok se ne primeni završna rotacija čepa za zatvaranje.

[0022] U skladu sa određenim ilustrovanim izvođenjima ovog pronalaska, gore pomenute nosive površine čepa za zatvaranje i otvorenog kraja kanala cevi izmenjivača toplote poželjno uključuju prvi set spojnih žlebova koji je obezbeđen (npr. mašinskom obradom) na čepu za zatvaranje i drugi komplementarni set spojnih žlebova koji je obezbeđen (npr. mašinskom obradom) na otvorenom kraju kanala cevi izmenjivača toplote tako da kada se čep za zatvaranje okrene, prvi set spojnih žlebova se zahvata (ispreplete) sa drugim setom spojnih žlebova. Treba imati u vidu da jedan ili više setova segmenata sa spojnim žlebovima može biti obezbeđen na čepu za zatvaranje i/ili otvorenom kraju kanala izmenjivača toplote tako da uključuje uzdignuti deo (npr. šinu) koji je konfigurisan tako da (i) sprečava prekomernu rotaciju, (ii) obezbeđuje nosivu površinu za umetanje sigurnosnog prstena, pri čemu (iii) sprečava oštećenje površina koje nose opterećenje, i na čepu za zatvaranje, i na otvorenom kraju kanala cevi izmenjivača toplote [0023] U još jednom aspektu, obezbeđen je sklop izmenjivača toplote koji uključuje izduženo cevasto kućište izmenjivača toplote koje definiše unutrašnju komoru. Unutar unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote postavljena je cevna ploča koja razdvaja unutrašnju komoru na stranu omotača i stranu kanala. Unutrašnji deo je konfigurisan tako da može da primi cevni snop koji je postavljen sa strane omotača u unutrašnjoj komori i koji se može izvaditi. Sa strane kanala u unutrašnjoj komori kućišta izmenjivača toplote postavljena je prstenasta čaura. Sa strane kanala u unutrašnjoj komori izmenjivača toplote postavljen je prstenasti elastični torzioni element tako da je čaura postavljena između cevne ploče i elastičnog torzionog elementa. Elastični torzioni element ima unutrašnji obim koji ima mogućnost defleksije u odnosu na njegov spoljašnji obim radi torzije elastičnog torzionog elementa. Dodatno, izmenjivač toplote može dalje sadržati jedno ili više od sledećeg: i) pregradni sklop u kome je čaura postavljena sa strane kanala unutar unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote da usmerava fluid iz otvora koji se proteže kroz kućište do najmanje dve ili više cevi u cevnom snopu; ii) zaptivač cevne ploče postavljen između cevne ploče i oslonca formiranog unutar unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote i prstenasti ležaj postavljen unutar unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote sa elastičnim torzionim elementom koji je postavljen između čaure i prstenastog ležaja; iii) najmanje dva otvora koji se protežu kroz kućište da bi omogućili da fluid ulazi i izlazi sa strane kanala unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote; iv) elastični torzioni element koji je konfigurisan tako da se elastično deformiše do granice elastične defleksije i plastično deformiše iznad granice elastične defleksije tako da se elastični torzioni element elastično deformiše kako bi se prilagodio diferencijalnom toplotnom širenju i kako bi se izbeglo oštećenje komponenti izmenjivača toplote kada je izmenjivač toplote pod predopterećenjem i očekivanim opterećenjem pritiska i toplotnim opterećenjem; v) elastični torzioni element koji je konfigurisan da se okreće na prvom mestu kontakta gde je elastični torzioni element u kontaktu sa čaurom i na drugom mestu kontakta gde je elastični torzioni element u kontaktu sa prstenastim ležajem; vi) elastični torzioni element koji ima četvorostranični poprečni presek sa zaobljenim uglovima; vii) više elastičnih torzionih elemenata naslaganih serijski jedan u odnosu na drugi; viii) elastični torzioni element koji je konfigurisan tako da ima spoljašnji radijus „A“ i unutrašnji radijus „B“, pri čemu je spoljašnji radijus manji od unutrašnjeg radijusa kanala unutrašnje komore konfigurisanog da primi cevni snop, pri čemu je odnos „A“ prema „B“ manji od 3; ix) elastični torzioni element koji je konfigurisan tako da ima visinu „H“ koja je približno 50% njegove granice elastične defleksije, i ima debljinu „T“ tako da se elastični torzioni element plastično deformiše iznad granice elastične defleksije; x) sklop za zatvaranje za zaptivanje strane kanala unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote, pri čemu sklop za zatvaranje uključuje sigurnosni prsten i poklopac koji su uklonljivo pričvršćeni za kućište izmenjivača toplote pomoću sigurnosnog sklopa za blokiranje; xi) sigurnosni sklop za blokiranje koji uključuje više razmaknutih segmenata sa spojnim žlebovima sigurnosnog prstena koji su konfigurisani tako da se međusobno spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima kanala formiranim na delu cilindrične unutrašnje površine kućišta izmenjivača toplote; xii) membranu postavljenu tako da je strana kanala unutrašnje komore pored sigurnosnog prstena i poklopca i zaptivač membrane sabijen uz membranu kada je sigurnosni prsten uklonljivo pričvršćen za kućište izmenjivača toplote; xiii) sklop za zatvaranje koji dalje sadrži više prvih izduženih kompresionih elemenata koji su obezbeđeni duž dela spoljašnjeg radijusa sklopa za zatvaranje tako da prenose silu na prvi kompresioni prsten, koji prenosi silu na deo oboda membrane i zaptivač membrane i više drugih izduženih kompresionih elemenata koji su obezbeđeni duž dela unutrašnjeg radijusa sklopa za zatvaranje tako da prenose silu na drugi kompresioni prsten, koji prenosi silu na deo membrane uzrokujući da se deo membrane deformiše distalno od poklopca i prema elastičnom torzionom elementu kada je sklop za zatvaranje uklonljivo pričvršćen za kućište izmenjivača toplote; xiv) cevnu ploču, čauru, prstenasti ležaj, prvi i drugi kompresioni prsten, sigurnosni prsten i prvi i drugi kompresioni elementi koji su konfigurisani tako da ostanu elastični do ili iznad ukupnog aksijalnog opterećenja od predopterećenja, toplotnog opterećenja i opterećenja pritiska kada je sklop za zatvaranje pričvršćen za kućište izmenjivača toplote; xv) pri čemu su izduženi kompresioni elementi predopterećeni, kompresioni elementi prenose predopterećenje preko prve putanje aksijalnog opterećenja na prvo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa, koje prenosi predopterećenje preko putanje torzionog opterećenja preko elastičnog torzionog elementa na drugo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa, koje prenosi predopterećenje preko druge putanje aksijalnog opterećenja na zaptivač cevne ploče; xvi) pri čemu su opterećenja pritiska od procesnih fluida u izmenjivaču toplote unutar granica normalnog propisanog opsega, elastični torzioni element je konfigurisan tako da se elastično deformiše omogućavajući da se njegov spoljašnji obim aksijalno pomera prema sklopu za zatvaranje, opterećenje pritiska od procesnih fluida u kućištu izmenjivača toplote smanjuje opterećenje na elastičnom torzionom elementu deformisanjem sklopa za zatvaranje distalno od cevne ploče, i elastični torzioni element je konfigurisan tako da se elastično deformiše do granice elastične defleksije i plastično deformiše iznad granice elastične defleksije tako da se elastični torzioni element elastično deformiše prilagođava diferencijalnom toplotnom širenju kako bi se izbeglo oštećenje komponenti izmenjivača toplote kada je izmenjivač toplote pod predopterećenjem i očekivanim opterećenjem pritiska i toplotnim opterećenjem.

[0024] U još jednom aspektu, obezbeđen je proces za sklapanje sklopa cevnog izmenjivača toplote, koji uključuje obezbeđivanje izduženog kućišta izmenjivača toplote koje ima unutrašnju komoru i definiše uzdužnu osu i ima otvoren cilindrični kraj kanala. Obezbeđen je sklop za zatvaranje koji ima sigurnosni sklop za blokiranje konfigurisan tako da se pričvrsti za otvoreni cilindrični kraj kanala izduženog kućišta izmenjivača toplote. Sigurnosni sklop za blokiranje sklopa za zatvaranje se umeće u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose unutrašnje komore izmenjivača toplote tako da nosive površine sklopa za zatvaranje i unutrašnjeg zida izduženog kućišta izmenjivača toplote rade nisu u kontaktu jedna sa drugom. Sklop za zatvaranje se okreće oko uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote kako bi se sigurnosni sklop za blokiranje uklonljivo pričvrstio za sadejstvujući sigurnosni sklop za blokiranje koji je postavljen na unutrašnjem zidu izduženog kućišta izmenjivača toplote čime se ostvaruje međusobni kontakt nosivih površina tako da se prenosi opterećenje između sklopa za zatvaranje i izduženog izmenjivača toplote. Dodatno, proces sastavljanja cevnog izmenjivača toplote može dalje obuhvatati jedno ili više od sledećeg: i) sklop za zatvaranje se okreće za manje od 360 stepeni da bi prouzrokovao da se sigurnosni sklop za blokiranje sklopa za zatvaranje uklonljivo pričvrsti za sadejstvujući sigurnosni sklop za blokiranje koji je postavljen na unutrašnjem zidu izduženog kućišta izmenjivača toplote; ii) sigurnosni sklop za blokiranje sklopa za zatvaranje i sigurnosni sklop za blokiranje koji je postavljen na unutrašnjem zidu izduženog kućišta izmenjivača toplote u sadejstvu formiraju bajonetni sklop za blokiranje iii) bajonetni sklop za blokiranje koji uključuje više razmaknutih segmenata sa spojnim žlebovima sigurnosnog prstena obezbeđenih na delu spoljašnje površine sklopa za zatvaranje i više razmaknutih segmenata sa spojnim žlebovima sigurnosnog prstena obezbeđenih na unutrašnjem zidu izduženog kućišta izmenjivača toplote konfigurisanih tako da se međusobno spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima kanala formiranim na sklopu za zatvaranje; iv) pre umetanja sigurnosnog sklopa za blokiranje, umetanje zaptivača cevne ploče u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote da se postavi pored konfiguracije oslonca kanala formiranog u izduženom kućištu izmenjivača toplote, umetanje cevne ploče u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote da se postavi pored zaptivača cevne ploče tako da definiše stranu omotača i stranu kanala unutar unutrašnje komore izduženog kućišta izmenjivača toplote, pri čemu je unutrašnja komora konfigurisana tako da uklonljivo primi cevni snop postavljen sa strane omotača unutar unutrašnje komore, umetanje prstenaste čaure u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote da se postavi pored cevne ploče, umetanje elastičnog torzionog elementa u otvoreni cilindrični kraj kanala duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote tako da se postavi pored čaure, umetanje prstenastog ležaja u otvoreni cilindrični kraj kanala duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote tako da se postavi pored elastičnog torzionog elementa, i umetanje membrane u otvoreni cilindrični kraj kanala duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote tako da se postavi pored prstenastog ležaja; v) podešavanje više prvih spoljašnjih izduženih kompresionih elemenata postavljenih duž dela spoljašnjeg radijusa sklopa za zatvaranje koji se protežu u sklopu za zatvaranje koaksijalno duž uzdužne ose sklopa za zatvaranje tako da prenose silu na prvi kompresioni prsten, koji prenosi silu na deo oboda membrane i zaptivač membrane tako da se zaptivač membrane sabije uz membranu, i podešavanje više drugih unutrašnjih izduženih kompresionih elemenata postavljenih duž dela unutrašnjeg radijusa sklopa za zatvaranje koji se protežu u sklopu za zatvaranje koaksijalno duž uzdužne ose sklopa za zatvaranje tako da prenose silu na drugi kompresioni prsten, koji prenosi silu na deo membrane, uzrokujući da se deo membrane deformiše distalno od sklopa za zatvaranje i prema elastičnom torzionom elementu sklopa izmenjivača toplote kada je sklop za zatvaranje pričvršćen za kućište izmenjivača toplote; vi) pri čemu su cevna ploča, čaura, prvi i drugi kompresioni prsten, sklop za zatvaranje i prvi i drugi izduženi kompresioni element konfigurisani tako da ostanu elastični do ili iznad ukupnog aksijalnog opterećenja od predopterećenja, toplotnog opterećenja i opterećenja pritiska kada je sklop za zatvaranje pričvršćen za kućište izmenjivača toplote; vii) pri čemu kada su izduženi kompresioni elementi predopterećeni, kompresioni elementi prenose predopterećenje preko prve putanje aksijalnog opterećenja na prvo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa, koje prenosi predopterećenje preko putanje torzionog opterećenja preko elastičnog torzionog elementa na drugo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa, koje prenosi predopterećenje preko druge putanje aksijalnog opterećenja na zaptivač cevne ploče; viii) pri čemu se otpor torzionom opterećenju pruža povećanjem napona i torzionom rotacijom omogućavajući da se prvo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa pomeri prema cevnoj ploči; ix) pri čemu sklop za zatvaranje uključuje pozicioniranje poklopca cilindričnog oblika koji ima spoljašnji prečnik koji treba da se pričvrsti koncentričan sa unutrašnjim delom cilindričnog sigurnosnog prstena koji definiše cilindrični deo spoljašnje površine i unutrašnji deo cilindričnog oblika pri čemu je deo spoljašnje površine opremljen sigurnosnim sklopom za blokiranje sklopa za zatvaranje.

[0025] U još jednom aspektu, obezbeđen je sklop za zatvaranje koji je konfigurisan tako da se uklonljivo pričvrsti za otvoreni kraj kanala unutrašnje komore sklopa izmenjivača toplote koji uključuje cilindrični sigurnosni prsten koji definiše cilindrični deo spoljašnje površine i unutrašnji deo cilindričnog oblika. Deo spoljašnje površine sadrži više razmaknutih segmenata sa spojnim žlebovima sigurnosnog prstena koji su konfigurisani tako da se međusobno spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima kanala formiranim na delu cilindrične unutrašnje površine sklopa izmenjivača toplote. Poklopac cilindričnog oblika koji treba da se pričvrsti je koncentričan sa unutrašnjim delom sigurnosnog prstena. Dodatno, sklop za zatvaranje može dalje obuhvatati jedno ili više od sledećeg: i) pri čemu je poklopac uklonljivo pričvršćen za sigurnosni prsten a sigurnosni prsten ima površinu unutrašnjeg prečnika sa konfiguracijom oslonca konfigurisanom tako da primi sadejstvujuću konfiguraciju oslonca postavljenu na površinu spoljašnjeg prečnika pokloca; ii) svi segmenti sa spojnim žlebovima sigurnosnog prstena se pružaju pod propisanim uglom koji se pruža od dela spoljašnje površine sigurnosnog prstena konfigurisano tako da se međusobno spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima pod uglom koji se nalaze u svakom segmentu sa spojnim žlebovima kanala formiranom na delu cilindrične unutrašnje površine sklopa izmenjivača toplote; iii) prirubnički element koji se pruža nagore koji je obezbeđen na sigurnosnom prstenu i konfigurisan tako da zaustavi rotaciju sklopa za zatvaranje u unutrašnju komoru sklopa izmenjivača toplote; iv) membranu koja je konfigurisana tako da bude postavljena pored sigurnosnog prstena i poklopca; v) više podesivih spoljašnjih izduženih kompresionih elemenata sigurnosnog prstena koji se mogu uklonljivo pričvrstiti u sigurnosnom prstenu, pri čemu svaki spoljašnji izduženi kompresioni element sigurnosnog prstena prolazi kroz odgovarajući otvor koaksijalno formiran sa uzdužnom osom u sigurnosnom prstenu tako da prenosi silu na prvi kompresioni prsten, koji prenosi silu na deo oboda membrane, i zaptivač membrane sabijen uz membranu tako da je membrana postavljena između zaptivača membrane i prvog kompresionog prstena pomoću podešavanja spoljašnjih izduženih kompresionih elemenata sigurnosnog prstena kada je sigurnosni prsten pričvršćen za unutrašnju komoru sklopa cevastog izmenjivača toplote; vi) više unutrašnjih podesivih izduženih kompresionih elemenata poklopca koji se mogu uklonljivo pričvrstiti u poklopcu, pri čemu svaki unutrašnji izduženi kompresioni element poklopca prolazi kroz odgovarajući otvor koaksijalno formiran sa uzdužnom osom u poklopcu tako da prenosi silu na drugi kompresioni prsten, koji prenosi silu na deo membrane uzrokujući da se deo membrane deformiše distalno od poklopca i prema unutrašnjoj komori sklopa izmenjivača toplote kada je sklop za zatvaranje uklonljivo pričvršćen za otvoreni kraj unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote; vii) pri čemu su prvi i drugi kompresioni prsten, kompresione šipke i kompresioni vijci konfigurisani tako da ostanu elastični do ili iznad ukupnog aksijalnog opterećenja od predopterećenja, toplotnog opterećenja i opterećenja pritiska kada je sklop za zatvaranje uklonljivo pričvršćen za otvoreni kraj unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote; viii) pri čemu je deo spoljašnje površine elementa za blokiranje opremljen uspravnim žlebom formiranim suštinski upravno na uzdužnu osu sigurnosnog prstena koji je konfigurisan tako da klizno primi u odgovarajući zarez formiran u delu unutrašnje površine sklopa izmenjivača toplote upravno na uzdužnu osu ose izmenjivača toplote radi olakšavanja umetanja sigurnosnog prstena u deo unutrašnje površine sklopa izmenjivača toplote.

[0026] U još jednom aspektu, dat je metod rada za sklop izmenjivača toplote koji ima cevasto kućište izmenjivača toplote konfigurisano za prilagođavanje diferencijalnom toplotnom širenju unutrašnjih komponenti u unutrašnjoj komori kućišta izmenjivača toplote tokom sekvenci grejanja i hlađenja, uključujući primanje predopterećenja. sa elastičnim torzionim elementom unutar unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote takvim da elastični torzioni element prima torziono opterećenje i elastično se deformiše da bi se prilagodio predopterećenju. Toplotno opterećenje se prima u sklopu izmenjivača toplote i javlja se diferencijalno toplotno širenje unutrašnjih komponenti u unutrašnjoj komori kućišta izmenjivača toplote tako da se torziono opterećenje koje prima elastični torzioni element povećava i javlja se dalja elastična defleksija radi prilagođavanja toplotnom opterećenju. Dodatno, metod rada za izmenjivač toplote može dalje da obuhvata jedno ili više od sledećeg: i) primanje opterećenja pritiska unutar unutrašnje komore kućišta izmenjivača toplote koje smanjuje torziono opterećenje koje prima elastični torzioni element elastičnom defleksijom sklopa za zatvaranje uklonljivo pričvršćenog za kućište izmenjivača toplote i opuštanjem elastičnog torzionog elementa da bi se prilagodio opterećenju pritiska; ii) pri čemu diferencijalno toplotno širenje unutrašnjih komponenti obuhvata prilagođavanje diferencijalnom toplotnom širenju najmanje prstenastog ležaja, elastičnog torzionog elementa, čaure i cevne ploče bez uzrokovanja plastične deformacije najmanje prstenastog ležaja, elastičnog torzionog elementa i čaure; ii) pri čemu se izduženi kompresioni elementi koriste za predopterećenje elastičnog torzionog elementa tako da kompresioni elementi prenose predopterećenje preko prve putanje aksijalnog opterećenja na prvo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa, koje prenosi predopterećenje preko putanje torzionog opterećenja preko elastičnog torzionog elementa na drugo mesto kontakta elastičnog torzionog elementa, koje prenosi predopterećenje preko druge putanje aksijalnog opterećenja na zaptivač cevne ploče;iii) pri čemu je elastični torzioni element konfigurisan da se okreće na prvom mestu kontakta gde je elastični torzioni element u kontaktu sa čaurom i na drugom mestu kontakta gde je elastični torzioni element u kontaktu sa prstenastim ležajem; iv) umetanje zaptivača cevne ploče u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote da se postavi pored konfiguracije oslonca kanala formiranog u izduženom kućištu izmenjivača toplote, umetanje cevne ploče u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote da se postavi pored zaptivača cevne ploče tako da definiše stranu omotača i stranu kanala unutar unutrašnje komore izduženog kućišta izmenjivača toplote, pri čemu je unutrašnja komora konfigurisana tako da uklonljivo primi cevni snop postavljen sa strane omotača unutar unutrašnje komore, umetanje prstenaste čaure u otvoreni cilindrični kraj kanala aksijalno duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote da se postavi pored cevne ploče, umetanje elastičnog torzionog elementa u otvoreni cilindrični kraj kanala duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote tako da se postavi pored čaure, umetanje prstenastog ležaja u otvoreni cilindrični kraj kanala duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote tako da se postavi pored elastičnog torzionog elementa, i umetanje membrane u otvoreni cilindrični kraj kanala duž uzdužne ose izduženog kućišta izmenjivača toplote tako da se postavi pored prstenastog ležaja; i v) pričvršćivanje sklopa za zatvaranje na otvoreni kraj unutrašnje komore, pri čemu sklop za zatvaranje uključuje membranu sposobnu za defleksiju i prstenasti ležaj i dalje uključuje mehanizam za prenos predopterećenja na elastični torzioni element.

[0027] Ove i druge jedinstvene karakteristike sklopa za zatvaranje koji je ovde otkriven će postati jasnije iz sledećeg opisa i pratećih crteža.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0028] Da bi oni koji imaju uobičajene veštine u oblasti tehnike na koju se otkriveni sistemi i metode odnose lakše razumeli kako da naprave i koriste iste i ilustrujući razne neograničavajuće, inventivne aspekte kao primer, u skladu sa određenim ilustrovanim izvođenjima, može se vršiti pozivanje na crteže gde:

Slika 1A ilustruje delimičan poprečni presek cevastog izmenjivača toplote i sklopa za zatvaranje iz stanja tehnike, kao što je opisano u američkom patentu br.4,750,554;

Slika 1B ilustruje delimični poprečni presek cevastog izmenjivača toplote i sklopa za zatvaranje koji je konstruisan u skladu sa ilustrovanim izvođenjem;

Slika 2 ilustruje eksplodirani delimični poprečni presek slike 1B koji prikazuje elastični torzioni element u skladu sa ilustrovanim izvođenjem.

Slika 3 ilustruje eksplodirani delimični poprečni presek slike 1B koji prikazuje sabijenu membransku zaptivku u skladu sa ilustrovanim izvođenjem;

Slika 4 ilustruje delimični pogled u perspektivi na sigurnosni prsten sa slike 1B u skladu sa ilustrovanim izvođenjem;

Slika 5 ilustruje delimični pogled u perspektivi na unutrašnji prečnik otvorenog kraja kanala izmenjivača toplote sa slike 1B;

Slika 6 ilustruje delimični pogled u perspektivi na sigurnosni prsten sa slike 4 koji je linearno umetnut u otvoreni kraj kanala izmenjivača toplote sa slike 5 u skladu sa ilustrovanim izvođenjem;

Slika 7 ilustruje delimični poprečni presek cevastog izmenjivača toplote i sklopa za zatvaranje koji ima više elastičnih torzionih elemenata u skladu sa drugim ilustrovanim izvođenjem; i

Slika 8 ilustruje delimični poprečni presek sklopa čepa za zatvaranje izmenjivača toplote tipa B u skladu sa drugim ilustrovanim izvođenjem.

DETALJAN OPIS ODREĐENIH IZVOĐENJA

[0029] Ovaj pronalazak se u nastavku potpunije opisuje sa pozivanjem na prateće crteže, u kojima su prikazana određena ilustrovana izvođenja ovog pronalaska. Ovaj pronalazak nije ni na koji način ograničen na ilustrovana izvođenja, pošto su ilustrovana izvođenja opisana u nastavku samo primeri pronalaska, koji se može izvesti u različitim oblicima, kao što će razumeti stručnjak u ovoj oblasti. Prema tome, treba razumeti da bilo koji strukturni i funkcionalni detalji koji su ovde otkriveni ne treba da se tumače kao ograničavajući, već samo kao osnova za zahteve i kao reprezentativni primer radi podučavanja stručnjaka u ovoj oblasti da različito primeni ovaj pronalazak. Uz to, pojmovi i izrazi koji se ovde koriste nisu nameravani tako da budu ograničavajući, već da pruže razumljivi opis pronalaska. Radi jasnoće, vrednosti jedinica inč i psi koje su korišćene u ovom opisu su standardne. U smislu SI jedinica, korespondencija bi bila 1 inč je jednak 0,0245 metara, a 14,505 psi je jednako 1 bar.

[0030] Osim kada je drugačije definisano, svi tehnički i naučni pojmovi koji su ovde korišćeni imaju isto značenje kao što uobičajeno podrazumevaju poznavaoci oblasti kojoj ovaj pronalazak pripada. Iako se bilo koji metodi i materijali koji su slični ili ekvivalentni onima koji su ovde opisani takođe mogu koristiti u praksi ili ispitivanju ovog pronalaska, u nastavku se opisuju primeri metoda i materijala. Sve publikacije o patentima koje su ovde pomenute su ovde uključene pozivanjem na iste da bi se otkrili i opisali metodi i/ili materijali u vezi sa kojima se te publikacije citiraju.

[0031] Mora se napomenuti da, kako se koristi ovde i u priloženim zahtevima, oblici jednine uključuju i množinu osim kada kontekst jasno nalaže drugačije. Tako, na primer, pozivanje na „stimulus“ uključuje više takvih stimulusa, a pozivanje na "signal" uključuje pozivanje na jedan ili više signala i njihovih ekvivalenata poznatih stručnjacima u predmetnoj oblasti, i tako dalje.

[0032] Dobro poznate komponente, materijali ili metodi nisu nužno detaljno opisani kako bi se izbegli predugački opisi u ovom otkrivanju. Bilo koji strukturni i funkcionalni detalji koji su ovde otkriveni ne treba da se tumače kao ograničavajući, već samo kao osnova za zahteve i kao reprezentativna osnova za podučavanje stručnjaka u ovoj oblasti kako da različito primeni ovaj pronalazak.

[0033] Predmetno otkrivanje će u nastavku biti detaljnije opisano, ali nisu nužno prikazana sva izvođenja ovog otkrivanja. Pored toga, mogu se napraviti mnoge modifikacije kako bi se određena situacija ili materijal prilagodili učenjima ovog otkrivanja bez odstupanja od suštinskog obuhvata istog.

[0034] Treba imati u vidu da ovaj pronalazak prevazilazi mnoge probleme povezane sa sklopovima za zatvaranje izmenjivača toplote iz postojećeg stanja tehnike. Na primer, pozivajući se na sliku 1A, prikazan je postojeći sklop za zatvaranje za izmenjivač toplote sa cevnim snopom iz stanja tehnike, koji je opisan u američkom patentu br.4,750,554. Ilustrovan je deo izmenjivača toplote sa cevnim snopom sa oklopom i kanalom koji sadrži cevni snop. Kanal ima otvore koji omogućavaju pristup fluidu da ulazi i izlazi iz cevi u snopu. Sklop za zatvaranje ili „čep“ sastoji se od sigurnosnog prstena 9 i poklopca 19, koji uključuje membranu 8 i zaptivku membrane 10. Sklop čepa za zatvaranje je uklonljiv, tako da omogućava umetanje i izvlačenje uklonljivog cevnog snopa, a istovremeno je u stanju da održi čvrsto zaptivanje i apsorbuje rezultujuća opterećenja pod visokim pritiskom. Otvoreni kanal izmenjivača toplote je na svom kraju zatvoren sklopom čepa za zatvaranje (tj. poklopcem 19 i sigurnosnim prstenom 9). Sigurnosni prsten 9 sadrži mehanizam za zaptivanje kanala izmenjivača uz membranu 8 kompresijom zaptivača 10 pomoću vijaka 11 i kompresionog prstena 20.

[0035] Fluid sa strane omotača je odvojen od fluida kanala koji ulazi u cevi (nije prikazano) putem cevne ploče 1 i zaptivača cevne ploče 6. Tipično, izmenjivač toplote zahteva pregradni sklop da bi se omogućio aranžman protoka sa strane cevi sa dva prolaza. Pregradni sklop može sadržati čauru 2, pregradnu ploču 3, pregradni poklopac 4 i/ili prsten 17 za usmeravanje fluida iz ulazne mlaznice kanala kroz dva ili više cevna prolaza do izlaznog otvora. Stručnjaci u ovoj oblasti će razumeti da se pregrada može postaviti ili na ulaz ili na izlaz.

[0036] I dalje uz pozivanje na izmenjivač toplote iz postojećeg stanja tehnike sa slike 1A, sigurnosni prsten 9 je pričvršćen uz kanal omotača izmenjivača toplote pomoću navoja -sigurnosni prsten 9 je opremljen muškim navoje, a kanal je opremljen odgovarajućim ženskim navojem. Treba razumeti i imati na umu da su navoji površine koje nose opterećenje tako da kada se izmenjivač toplote sastavlja, navoji apsorbuju predopterećenje vijka. Dalje, tokom rada izmenjivača toplote, hidrostatičko opterećenje se primenjuje na sklop poklopca-čepa 19, da bi se zatim prenelo direktno na gore pomenute navoje.

[0037] Pozivajući se sada na sliku 1B, ilustrovan je delimični poprečni presek cevastog izmenjivača toplote i sklopa za zatvaranje koji je konstruisan u skladu sa ilustrovanim izvođenjem ovog pronalaska, koji je generalno označen brojem 100. Slično izmenjivaču toplote iz postojećeg stanja tehnike sa slike 1A, izmenjivač toplote 100 je izmenjivač toplote sa cevnim snopom koji sadrži kućište 70 pri čemu kućište 70 ima omotač 15 koji je integralno formiran ili spojen sa kanalom 7 i kućište 70 je konfigurisano tako da primi cevni snop (nije prikazan). Kanal 7 izmenjivača toplote poželjno ima najmanje dva otvora koji omogućavaju pristup protoku fluida da ulazi i izlazi iz cevi u umetnutom snopu. Krajnji sklop za zatvaranje ili „čep za zatvaranje“ poželjno se sastoji od kružnog sigurnosnog prstena 9, kompresionih prstenova 21 i 22 i prstenastog poklopca 19. Dalje je sadržana membrana 8 i zaptivka membrane 10. Čep za zatvaranje je uklonljiv, tako da omogućava umetanje i izvlačenje uklonljivog cevnog snopa, a istovremeno je u stanju da održi čvrsto zaptivanje i apsorbuje rezultujuća opterećenja pod visokim pritiskom tokom rada izmenjivača toplote 100. Otvoreni kraj kanala 7 je zatvoren (zaptiven) čepom za zatvaranje (npr. poklopcem 19 i sigurnosnim prstenom 9). Sigurnosni prsten 9 poželjno sadrži sredstvo za zaptivanje kanala 7 izmenjivača toplote uz membranu 8 kompresijom zaptivača 10 pomoću vijaka 12, potisnih šipki 14 i kompresionog prstena 21. Kao što je prikazano na slici 1B, poklopac 19 je uklonljivo pričvršćen za sigurnosni prsten 9 tako da sigurnosni prsten 9 ima površinu unutrašnjeg prečnika poželjno formiranu sa upuštenom konfiguracijom konfigurisanom da primi sadejstvujuću upuštenu konfiguraciju obezbeđenu na površini spoljašnjeg prečnika poklopca 9. U skladu sa ilustrovanim izvođenjima, najmanji unutrašnji prečnik poklopca 19 je poželjno manji od najvećeg spoljašnjeg prečnika sigurnosnog prstena 9 da bi se formirala upuštena konfiguracija između njih.

[0038] I dalje uz pozivanje na sliku 1B, protok fluida sa strane omotača je odvojen od protoka fluida kanala koji ulazi u cevi (nije prikazano) putem cevne ploče 1 i zaptivača cevne ploče 6.. Tipično, izmenjivač toplote 100 zahteva pregradni sklop da bi se omogućio aranžman protoka sa strane cevi sa dva prolaza. Međutim, stručnjaci u ovoj oblasti će razumeti da se inventivni aspekti ovog otkrivanja mogu koristiti sa izmenjivačima toplote sa jednim prolazom ili izmenjivačima toplote sa više od dva prolaza. Pregradni sklop u ovom izvođenju sadrži čauru 2, pregradnu ploču 3 i pregradni poklopac 4 za usmeravanje fluida iz ulazne mlaznice kanala kroz dva ili više cevna prolaza do izlaznog otvora. Treba razumeti da se pregrada može postaviti ili na ulaz ili na izlaz.

[0039] Sigurnosni prsten 9 sklopa čepa za zatvaranje je pričvršćen uz otvoreni kraj kanala 7 omotača izmenjivača toplote 100, poželjno korišćenjem sigurnosnog sklopa bajonetnog tipa koji se poželjno sastoji od formiranih segmenata sa spojnim žlebovima 23A i 23B. Pozivajući se sada na slike 4-6 (a i dalje se pozivajući na sliku 1B), sigurnosni prsten 9 je poželjno formiran sa segmentima sa spojnim žlebovima 23A formiranim na obodnom delu spoljašnje površine prstena 9, pri čemu je svaki segment sa spojnim žlebovima 23A odvojen polucilindričnim neožlebljenim segmentima 24A. Slično tome, otvoreni kraj kanala 7 izmenjivača toplote 100 je poželjno formiran sa segmentima sa spojnim žlebovima 23B formiranim na unutrašnjem obodnom krajnjem delu kanala 7 izzmenjivača toplote, odvojenim polucilindričnim neožlebljenim segmentima 24B. Više razmaknutih segmenata sa spojnim žlebovima 23A sigurnosnog prstena su konfigurisani tako da se međusobno spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima 23B kanala formiranim na delu cilindrične unutrašnje površine kanala 7 izmenjivača toplote 100.

[0040] U skladu sa ilustrovanim izvođenjima, tokom montaže čepa za zatvaranje (npr. prstena 9 i poklopca 19) unutar kraja kanala 7 izmenjivača toplote 100, sigurnosni prsten 9 se umeće u otvoreni cilindrični kraj kanala 7 koaksijalno duž uzdužne ose unutrašnje komore izmenjivača toplote 100 tako da nosive površine prstena 9 i unutrašnjeg prečnika otvorenog cilindričnog kraja kanala 7 izmenjivača toplote 100 tako da se nikakvo opterećenje ne prenosi između prstena 9 sklopa čepa za zatvaranje i izmenjivača toplote 100, za razliku od napred navedenih struktura i metoda iz postojećeg stanja tehnike. Tek nakon što se sigurnosni prsten 9 okrene tako da se zahvati i zablokira sa izduženim izmenjivačem toplote 100 dolazi do prenosa opterećenja sa izmenjivača toplote 100 na čep za zatvaranje. Ovo se postiže okretanjem prstena 9 sklopa čepa za zatvaranje oko uzdužne ose unutrašnje komore izduženog izmenjivača toplote 100 kako bi segmenti sa spojnim žlebovima 23A prstena 9 mogli uklonljivo da se pričvrste za sadejstvujuće segmente sa spojnim žlebovima 23B koji se nalaze na unutrašnje prečniku otvorenog cilindričnog kraja kanala 7 izmenjivača toplote 100 čime se omogućava prenos opterećenja sa kanala 7 izmenjivača toplote 100 na prsten 9 sklopa čepa za zatvaranje. Treba razumeti sa se prsten 9 okreće za manje od 360 stepeni da bi prouzrokovao da se segmenti sa spojnim žlebovima 23A prstena uklonljivo spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima 23B formiranim na delu unutrašnjeg prečnika otvorenog cilindričnog kraja kanala 7 izmenjivača toplote 100. U jednom izvođenju, prsten 9 se okreće za približno 22,5 stepeni pri čemu se svaki segment sa spojnim žlebovima 23A i 23B pruža približno 22,5 duž obodnog dela prstena 9 odnosno otvorenog cilindričnog kraja kanala 7 izmenjivača toplote 100 na kome su formirani.

[0041] U drugim izvođenjima, treba dalje razumeti da sigurnosni prsten 9 i poklopac 19 mogu biti integrisani u jednu jedinstvenu komponentu. Dodatno, u pak drugim izvođenjima, sigurnosni prsten 9 može biti podeljen na dve ili više komponenti. U daljim izvođenjima, segmenti sa spojnim žlebovima 23A i 23B mogu imati drugačiji oblik ili dizajn na jednom delu sigurnosnog prstena 9 u odnosu na drugi deo.

[0042] U skladu sa ilustrovanim izvođenjima, gore pomenuta konfiguracija sa spojnim žlebovima može biti konfigurisana u osam segmenata tako da postoji osam ožlebljenih segmenata (23A i 23B) i osam neožlebljenih segmenata (24A i 24B) obezbeđenih na prstenu 9 odnosno na unutrašnjem prečniku otvorenog cilindričnog kraja kanala 7 izmenjivača toplote 100. Međutim, stručnjaci u ovoj oblasti će lako razumeti da se broj odgovarajućih segmenata sa spojnim žlebovima može menjati bez odstupanja od inventivnih aspekata ovog otkrivanja. Na primer, može biti 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ili 12 ožlebljenih segmenata u kombinaciji sa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ili 12 neožlebljenih segmenata.

[0043] Tokom sastavljanja čepa za zatvaranje sa otvorenim kanalom 7 izmenjivača toplote, a za razliku od gore opisanog stanja tehnike, nosive površine spojnih žlebova 23A i 23B se ne oštećuju tokom umetanja sklopa čepa za zatvaranje u kanal 7 izmenjivača toplote. Ovakav aranžman takođe obezbeđuje pravilno poravnavanje membrane 8 u odnosu na kanal 7 izmenjivača toplote. Dodatno, treba imati u vidu da se gore pomenuti segmenti sa spojnim žlebovima 23A i 23B mogu formirati (npr. mašinskom obradom) sa korakom navoja takvim da sklop čepa za zatvaranje napreduje aksijalno prema unutra u kanalu 7 izmenjivača toplote 100 dok se okreće.

[0044] I dalje uz pozivanje na slike 4-6, i u skladu sa određenim izvođenjima, uspravna šina 25 je formirana pored spojnih žlebova 23B kanala, ili spojnih žlebova 23A sigurnosnog prstena, ili oba, kako bi se sprečilo da spojni žlebovi 23A, 23B dođu u kontakt sa bilo kojom metalnom površinom tokom umetanja. Treba imati u vidu da obezbeđivanje šina 25 na sigurnosnom prstenu 9 može biti poželjnije pošto bi izrada mogla biti lakša jer se sigurnosni prsten 9 može nezavisno oketati dok se kanal 7 izmenjivača toplote 100 ne može nezavisno okretati tokom izrade.

[0045] U skladu sa daljim ilustrovanim izvođenjima, prstenasti uspravni zaustavni element 26 (prirubnica) može biti obezbeđen na sigurnosnom prstenu 9 koji odgovara lokaciji membrane 8 koja je ovde navedena. Zaustavni element 26 poželjno se proteže oko spoljašnjeg obima sigurnosnog prstena 9 kako bi se osiguralo da je neožlebljena šupljina u obliku proreza koja se formira kada se sigurnosni prsten 9 okrene na svoje mesto pokrivena, i da nikakve strane materije ne mogu da uđu. Primećeno je da ovo olakšava da se poklopac 19 i membrana 8 pravilno pozicioniraju bez potrebe za „procenom“ na osnovu spoljašnjih merenja. Ovo je u suprotnosti sa dizajnima navojnog čepa iz postojećeg stanja tehnike kod kojih se lokacija sigurnosnog prstena utvrđuje na osnovu broja okreta i koraka navoja što može da dovede do varijacija. Treba imati u vidu da konfiguraciju zaustavnog elementa 26 prikazanu na slici 6 treba shvatiti kao ilustrativnu konfiguraciju pošto se mogu obezbediti i druge konfiguracije kako bi se osiguralo da je neožlebljena šupljina u obliku proreza koja se formira kada se sigurnosni prsten 9 okrene na svoje mesto pokrivena, i da nikakve strane materije ne mogu da uđu.

[0046] Kao što je prikazano na slikama 4-6, segmenti sa spojnim žlebovima 23A, 23B poželjno su upravne na uzdužnu osu sigurnosnog prstena 9 i kanala 7 izmenjivača toplote 100. Treba imati u vidu da u drugim izvođenjima, segmenti sa spojnim žlebovima mogu biti formirani (npr., mašinskom obradom) pod uglom u odnosu na uzdužnu osu sigurnosnog prstena 9 i kanala 7 izmenjivača toplote 100 tako da sigurnosni prsten 9 napreduje manje rastojanje u kanal 7 pri okretanju sigurnosnog prstena. Dalje treba imati u vidu da veličina i oblik spojnih žlebova kod segmenata sa spojnim žlebovima 23A i 23B ne moraju biti identični za sve segmente sa spojnim žlebovima pod uslovom da dužina sigurnosnog prstena 9 i sklopa kanala 7 dozvoljavaju da se sigurnosni prsten 9 slobodno umeće u kanal 7, a segmenti sa spojnim žlebovima 23A i 23B sigurnosnog prstena 9 i kanala 7 odgovaraju jedan drugom.

[0047] Sa posebnim osvrtom sada na sliku 6, prikazan je sigurnosni prsten 9 sklopa čepa za zatvaranje kako se umeće u otvoreni kraj kanala 7 izmenjivača toplote. Treba imati u vidu da se sigurnosni prsten 9 umeće u kanal 7 tako da neožlebljeni segmenti 24A, 24B sigurnosnog prstena 9 odnosno kanala 7 omogućavaju ožlebljenim segmentima 23A, 23B da prođu. Na primer, sklop čepa za zatvaranje se može umetnuti (sigurnosni prsten 9) u kanal 7 izmenjivača toplote pod uglom od oko 22,5° u odnosu na konačnu blokiranu orijentaciju, tako da neožlebljeni segmenti 24A, 24B sigurnosnog prstena 9 odnosno kanala 7 omogućavaju ožlebljenim segmentima 23A, 23B da prođu tako da su površine koje nose opterećenje sprečene da dođu u kontakt pomoću šina. Kada je čep za zatvaranje u potpunosti umetnut u kanal 7 izmenjivača toplote, okreće se u blokirani položaj. Na primer, sklop čepa za zatvaranje može se okrenuti za 22,5° u smeru kazaljke na satu u blokirani položaj. Ovo okretanje se može postići na više načina, na primer korišćenjem šipke pričvršćene vijcima za sigurnosni prsten 9 da bi se obezbedila dovoljna poluga da bi se sigurnosni prsten 9 ručno okrenuo, ili korišćenjem kabla pričvršćenog za sigurnosni prsten 9 i dizalice koja obezbeđuje tangencijalnu silu naviše, ili korišćenjem cirkularnih ozubljenih letvi montiranih na kanal 7 izmenjivača toplote i odgovarajućeg zupčanika montiranog na sigurnosni prsten 9, sa polugom koja se koristi za okretanje zupčanika koji zauzvrat primenjuje tangencijalnu silu da okrene član sigurnosni prsten 9. Može biti obezbeđena dodatna bezbednosna karakteristika gde je zarez 27 obezbeđen u jednom setu spojnih žlebova sigurnosnog prstena 9 i odgovarajući zarez vođica 28 je formiran u otvorenom kraju kanala 7 izmenjivača toplote kako bi se osiguralo da se sigurnosni prsten 7 može umetnuti samo u jednoj orijentaciji u odnosu na kanal 7.

[0048] Pozivajući se na sliku 4, spoljašnje oznake na sigurnosnom prstenu 9 i kanalu 7 dodatno naglašavaju pravilnu orijentaciju sigurnosnog prstena 9, a može se formirati uspravni graničnik 29 u otvorenom kraju kanala 7 pored neožlebljenog segmenta 24B tako da ima širinu širu od širine šine 27 obezbeđene u segmentima sa spojnim žlebom 23A kako bi se osiguralo da se spojni žlebovi 23A i 23B ne mogu slučajno okrenuti i zahvatiti prerano tokom umetanja, dok takođe pomaže da se usmeri umetanje sigurnosnog prstena 9 tako da spojni žlebovi 23A i 23B ostaju zaštićeni.

[0049] Pozivajući se sada na slike 1B i 3, membrana 8 je poželjno postavljena uz poklopac kanala 19 tako da se opterećenje pritiska od protoka fluida u kanalu 7 izmenjivača toplote prenosi preko membrane 8 na poklopac kanala 19. Opterećenje pritiska na poklopac kanala 19 se zatim prenosi na sigurnosni prsten 9. Kanal 7 je poželjno zaptiven zaptivačem membrane 10. Zaptivač membrane 10 je poželjno sabijen pomoću više kompresionih vijaka 12 i potisnih šipki 14 (zajedno "kompresioni elementi") aksijalno postavljenih duž spoljašnjeg reda sigurnosnog prstena 9 koji prolaze kroz rupe sa navojima, poželjno formirane u sigurnosnom prstenu 9. Ovi kompresioni vijci 12 i potisne šipke 14 prenose silu preko labavog spoljašnjeg kompresionog prstena 21 postavljenog između sigurnosnog prstena 9 i membrane 8 na obod membrane 8 i njen zaptivač membrane 10. Treba razumeti da se unutrašnji red kompresionih vijaka 11, 13 može nalaziti duž radijusa ili prstenastog poklopca 19 ili sigurnosnog prstena 9, kako to budu zahtevali prečnici elastičnog torzionog elementa 60 i prstenastog ležaja 50, kao što je opisano u nastavku.

[0050] Treba imati u vidu da je membrana 8 konfigurisana tako da se po mogućnosti do određene mere deformiše pod predopterećenjem vijaka i unutrašnjim pritiskom, pri čemu ako sklop čepa za zatvaranje nije umetnut dovoljno duboko aksijalno prema unutra u kanal 7 izmenjivača toplote 100, tada će spoljašnji red potisnih vijaka 14 sigurnosnog prstena 9 morati da se uvuče više da bi se zaptivač membrane 10 zaptio, a unutrašnji red potisnih vijaka 13 poklopca 19 će morati da se uvuče više da bi se zaptivač 6 cevne ploče zaptio, uzrokujući da se membrana 8 deformiše u većoj meri kada se primeni pritisak na kanal 7. Tokom proizvodnje mogu se vršiti provere dimenzija kako bi se osiguralo da su tolerancije mašinske obrade prihvatljive za ispravno lociranje zatvarača. Nakon proizvodnje, mogu se dodati podmetači između membrane 8 i sklopa čepa za zatvaranje. Alternativno, spojni žlebovi na sklopu čepa za zatvaranje se mogu formirati mašinskom obradom sa korakom navoja takvim da sklop čepa za zatvaranje napreduje aksijalno prema unutra u kanalu 7 izmenjivača toplote 100 dok se okreće. Okretanjem sklopa čepa za zatvaranje dok ne dođe u kontakt sa membranom 8, a zatim pomeranjem spoljašnjeg reda potisnih vijaka 14 unapred da bi se sabio zaptivač 21, a zatim povlačenjem spoljašnjeg reda potisnih vijaka 14, čep za zatvaranje se može dalje okretati kako bi se minimizirao razmak između sklop čepa za zatvaranje i membrane 8. Kada se izvrši provera dimenzija, sklop čepa za zatvaranje se linearnim pokretom umeće u kanal 7 izmenjivača toplote 100, što se može postići korišćenjem viljuškara, dizalice ili druge kombinacije opreme koja je već potrebna za rukovanje cevnim snopom, tako da nije potreban nikakav poseban alat ili oprema za razliku od gore navedenog postojećeg stanja tehnike.

[0051] Tokom sklapanja, a pozivajući se sada na slike 1B i 3, treba imati u vidu da kada se unutrašnji red kompresionih vijaka 13 poklopca 19 pritegne, aksijalno opterećenje se prenosi preko potisnih šipki 11 na labav (unutrašnji) kompresioni prsten 22 preko membranu 8 na sklop za opterećenje cevne ploče koji se sastoji od prstenastog ležaja 50, elastičnog torzionog elementa 60 i čaure 2 tako da je zaptivač cevne ploče 6 sabijen uz zadnju stranu cevne ploče 1 i oklopa 15. Ovo aksijalno opterećenje se naziva predopterećenje. Treba imati u vidu da ovo predopterećenje sprečava curenje usled diferencijalnog pritiska između strane oklopa i strane cevi izmenjivača toplote 100.

[0052] Dalje treba imati u vidu da se gore pomenuti sklop za opterećenje cevne ploče poželjno prilagođava toplotnim opterećenjima koja izazivaju diferencijalno toplotno širenje između kanala 7, cevne ploče 1 i gore pomenutog sklopa za opterećenje cevne ploče (npr., prstenasti ležaj 50, elastični torzioni element 60 i čaura 2). Diferencijalno toplotno širenje uzrokuju dva mehanizma. Prvi je kada je kanal 7 hladniji od cevne ploče 1 i sklopa za opterećenje cevne ploče (npr., prstenasti ležaj 50, elastični torzioni element 60 i čaura 2) zbog protoka toplog procesnog fluida, koji je u bliskom kontaktu sa unutrašnjim komponentama ali u velikoj meri odvojen od kanala 7 čahurom 2, i gubitka toplote u kanalu 7 u okolno okruženje ili brzih promena temperature fluida koje uzrokuju da se temperatura relativno tankih unutrašnjih komponenti menja brže nego što je to slučaj kod relativno debelog kanala. Takvi uslovi će neizbežno nastupiti prilikom pokretanja (grejanja) i tokom poremećaja ili prekida u radu postrojenja i naknadnog ponovnog uspostavljanja radne temperature. Drugi mehanizam je kada materijal koji se koristi za formiranje kanala 7 ima niži koeficijent toplotnog širenja od materijala koji se koriste za cevnu ploču 1 i sklopa za opterećenje cevne ploče (npr., prstenasti ležaj 50, elastični torzioni element 60 i čaura 2). Na primer, ovo je uobičajeno kada se ugljenični čelik koristi za kanal 7, a nerđajući čelik koristi za komponente unutar izmenjivača toplote.

[0053] Kada je ukupno toplotno širenje cevne ploče 1 i sklopa za opterećenje cevne ploče (npr., prstenasti ležaj 50, elastični torzioni element 60 i čaura 2) veće od ukupnog toplotnog širenja kanala 7, mora doći do prilagođavanja rezultujućem diferencijalnom toplotnom širenju deformacijom u izmenjivaču toplote 100. Zbog relativno visoke krutosti kanala 7 koja je potrebna za bezbedno zadržavanje pritiska, deformacija se prvenstveno javlja u elementima relativno niže krutosti u sklopu za opterećenje cevne ploče (npr., prstenasti ležaj 50, elastični torzioni element 60 i čaura 2). Ako naponi izazvani ovom deformacijom premašuju oblast fluidnosti elemenata, nastupa nepovratna ili plastična deformacija. Čaura 2, zbog prisustva perforacija formiranih u njoj radi propuštanja fluida u unutrašnju komoru izmenjivača toplote 100, nema svuda ujednačenu krutost. Stoga toplotna opterećenja mogu dovesti do neujednačene plastične deformacije čaure 2 tako da se opterećenje na zaptivač 22 ne može povratiti jednostavnim ponovnim pritezanjem unutrašnjeg reda kompresionih vijaka 13. Kada se toplotna opterećenja vrate u normalu, preostalo aksijalno kompresiono opterećenje u sklopu za opterećenje cevne ploče (prstenasti ležaja50, elastični torzioni element 60 i čaura 2) se smanjuje ispod opterećenja primenjenog tokom pritezanja kompresionih vijaka 13 poklopca. Ovo opterećenje se može smanjiti ispod minimalnog opterećenja potrebnog za zaptivanje zaptivača cevne ploče 6 ako je plastična deformacija dovoljno velika. To dovodi do neželjenog curenja između strane omotača i strane cevi izmenjivača toplote 100.

[0054] U skladu sa ilustrovanim izvođenjima, za prilagođavanje diferencijalnom termičkom širenju bez plastične deformacije u izmenjivaču toplote, obezbeđen je gipki element, kao što je opisano u nastavku. Gipki element se postiže primenom elastičnog torzionog elementa 60, kao što je prikazano na slikama 1B i 2. Kao što je prikazano, prstenasti elastični torzioni element 60 poželjno je u kontaktu na spoljašnjem obimu, na prvom mestu kontakta 61, sa čaurom 2 na strani koja je okrenuta prema cevnoj ploči 1 u blizini njenog spoljašnjeg radijusa, i u kontaktu, na unutrašnjem obimu, sa prstenastim ležajem 50, na drugom mestu kontakta 63, na strani koja je okrenuta prema membrani 8, u blizini njenog unutrašnjeg radijusa. Kada su unutrašnji kompresioni vijci 13 predopterećeni, aksijalne sile se prenose preko elastičnog torzionog elementa 60 na njegovim gore pomenutim mestima kontakta 61 i 63. Ove sile primenjene na različitim radijusima na elastični torzioni element 60 stvaraju torziono opterećenje na elastičnom torzionom elementu 60 tako da se njegov unutrašnji obim može deformisati u odnosu na njegov spoljašnji obim u aksijalnom smeru radi torzije elastičnog torzionog elementa 60 tako da se ovom torzionom opterećenju pruža otpor povećanjem napona i torzionom rotacijom koja omogućava da se spoljašnji radijus elastičnog torzionog elementa 60 pomera prema membrani 8 sklopa čepa za zatvaranje i da se njegov unutrašnji radijus pomera prema cevnoj ploči 1.

[0055] Treba imati u vidu da prstenasti ležaj 50 štiti membranu 8 od oštećenja usled kontakta sa elastičnim torzionim elementom 60 tokom okretanja. Kada je izmenjivač toplote 100 u radu, opterećenja pritiska će smanjiti opterećenje na elastični torzioni element 60 tako što će deformisati sklop čepa za zatvaranje dalje od cevne ploče 1, ali diferencijalno toplotno širenje će povećati opterećenje. Treba razumeti da je elastični torzioni element 60 projektovan i konfigurisan tako da se elastično deformiše sve dok se ne dostigne maksimalno potrebno diferencijalno toplotno širenje. Kada opterećenja tokom rada izmenjivača toplote ostanu ispod ove maksimalne granice, opterećenja u elastičnom torzionom elementu 60 će se vratiti na početno predopterećenje kada se toplotno opterećenje i opterećenje pritiska uklone. U skladu sa ilustrovanim izvođenjima, elastični torzioni element 60 može biti oblikovan tako da ima opseg defleksije od 25 mm do 75 mm - međutim, elastični torzioni element 60 ne treba shvatiti kao ograničen na gore pomenuti opseg defleksije jer može biti konfigurisan kao funkcija razmere dimenzionalne veličine izmenjivača toplote 100. Međutim, ako se naiđe na prekomerno diferencijalno toplotno širenje, na primer tokom neželjene toplotne oscilacije procesnog fluida van propisanog opsega, elastični torzioni element 60 se plastično deformiše kako bi ograničio opterećenja primenjena na sklop čepa za zatvaranje da bi se sprečilo otkazivanje sklopa čepa za zatvaranje i/ili zaptivanja koje obezbeđuje membrana 8. Treba imati u vidu da kada se uklone toplotno opterećenje i opterećenje pritiska, opterećenja na elastičnom torzionom elementu 60 će pasti ispod početnog predopterećenja i mogu čak pasti na nulu. Elastični torzioni element 60 može biti formiran od materijala koji nisu podložni koroziji, puzanju i gubitku čvrstoće na visokim temperaturama, poželjno od legura sa visokim sadržajem nikla uključujući (ali ne ograničavajući se na) Inconel 625 i Inconel 718.

[0056] Pozivajući se sada na sliku 2, ilustrativne relevantne dimenzije za projektovanje elastičnog torzionog elementa 60 se opisuju u nastavku. Treba razumeti da je dimenzija „a“ spoljašnji radijus, dimenzija „b“ je unutrašnji radijus, dimenzija „h“ je visina, a dimenzija „t“ je debljina elastičnog torzionog elementa 60. Dimenzija „a“ je manja od unutrašnjeg radijusa definisanog kanalom 7 izmenjivača toplote 100 tako da se obezbedi razmak za radijalno toplotno širenje i rotaciju pod opterećenjem. Odnos a/b je veći od 1 a poželjno manji od 3 za aksijalno opterećenje da bi se stvorilo torziono opterećenje u elastičnom torzionom elementu 60. Dimenzija „h“ je približno 50% od svoje granice elastične defleksije kada se primene predopterećenje i radna opterećenja (pritiska i toplote). Dimenzija „t“ je odabrana tako da je aksijalno opterećenje ispod maksimalnog dozvoljenog opterećenja na zaptivač cevne ploče 6 kada je elastični torzioni element 60 sabijen sumom pomeraja predopterećenja i projektovanog diferencijalnog toplotnog širenja tako da se elastični torzioni element 60 elastično deformiše. Materijal elastičnog torzionog elementa 60 je odabran tako da se element plastično deformiše iznad ovog maksimalnog dozvoljenog opterećenja. Treba imati u vidu da su cevna ploča 1, čaura 2, prstenasti ležaj 50, kompresioni prsten 22, kompresione šipke 11 i kompresioni vijci 13 projektovani da ostanu elastični do ili iznad ukupnog aksijalnog opterećenja od predopterećenja, toplotnog opterećenja i opterećenja pritiska.

[0057] Treba imati u vidu da u ilustrovanim izvođenjima (npr. slike 2 i 3), za elastični torzioni element 60 se razume da ima četvorostranični poprečni presek sa zaobljenim uglovima. U alternativnim ilustrovanim izvođenjima, mogu se koristiti druge konfiguracije poprečnih preseka za elastični torzioni element 60, uključujući pravougaoni oblik ili oblik sa uglavnom zaobljenim stranama. Pored toga, u ovde ilustrovanim izvođenjima, sklop za opterećenje cevne ploče sadrži jedan elastični torzioni element 60. Treba razumeti da kod nekih izvođenja, kako bi se ispunili projektni zahtevi za minimalni pritisak koji se primenjuje na zaptivač cevne ploče 6 i maksimalni pomeraj koji se primenjuje na membranu 8, elastični torzioni element 60 može biti projektovan sa velikom krutošću tako da se ne može prilagoditi maksimalnom toplotnom širenju bez plastične deformacije. U takvom slučaju, više od jednog elastičnog torzionog elementa 60 može biti naslagano serijski kako bi se povećao kapacitet toplotnog širenja. Na primer, slika 7 ilustruje dizajn koji koristi tri elastična torziona elementa 60. Treba imati u vidu da kada se koristi neparan broj elastičnih torzionih elemenata 60, unutrašnji kompresioni vijci (11, 13 i 22) mogu biti u uobičajenom radijusu kruga vijaka koji je predviđen u poklopcu 19. A kada se koristi paran broj elastičnih torzionih elemenata 60, unutrašnji kompresioni vijci se poželjno nalaze u sigurnosnom prstenu 9 u većem radijusu kruga vijaka. Pored toga, u dizajnu sa više elastičnih torzionih elemenata 60, poželjno je uključen i prsten za poravnavanje kako bi održavali poravnanje jedan sa drugim.

[0058] Pozivajući se sada na sliku 3, ilustrovano je ponašanje membrane 8 nakon predopterećenja kompresionih vijaka 13 i 14 i primene pritiska iz kanala 7 izmenjivača toplote 100. Kao što je prikazano, kod zaptivača membrane 10, kompresioni prsten 21 se pomera od sigurnosnog prstena 9 sklopa čepa za zatvaranje da bi sabio membranu 8 i zaptivač membrane 10. Kada se primeni pritisak iz kanala 7 izmenjivača toplote 100, membrana 8 se deformiše sve dok se ne nasloni na sigurnosni prsten 9 i poklopac 19 u zoni 31. Time se stvara zona sa velikim naprezanjima na savijanje u membrani 8 u radijusu manjem od radijusa kompresionog prstena 21. Da bi se sprečilo pucanje membrane 8, kompresioni prsten 21 je poželjno širi i formiran sa zakrivljenom površinom da bi se smanjila naprezanja na savijanje.

[0059] Slično spoljašnjem kompresionom prstenu 21, unutrašnji kompresioni prsten 22 se pomera od poklopca 19 sklopa čepa za zatvaranje da bi sabio membranu 8 i sklop za opterećenje cevne ploče. Kao što je prikazano, membrana 8 se savija oko obe strane unutrašnjeg kompresionog prstena 22 kada se primeni pritisak iz kanala 7 izmenjivača toplote, stvarajući dve zone sa velikim naprezanjima na savijanje u membrani 8. Da bi se sprečilo pucanje membrane 8, unutrašnji kompresioni prsten 22 može takođe biti napravljen tako da bude širi i sa zakrivljenom površinom da bi se smanjila naprezanja na savijanje.

[0060] Kod određenih ilustrovanih izvođenja koja su gore opisana, treba imati u vidu da se različita neograničavajuća izvođenja koja su ovde opisana mogu koristiti odvojeno, ili se kombinovati ili selektivno kombinovati za specifične primene. Dalje, neke od različitih karakteristika gore navedenih neograničavajućih izvođenja mogu se koristiti bez odgovarajuće upotrebe drugih opisanih karakteristika. Napred navedeni opis stoga treba smatrati samo ilustrativnim principima, učenjima i primerima izvođenja ovog pronalaska, a ne kao njihovo ograničavenje.

[0061] Na primer, postoje sigurnosni („breechlock“) zatvarači tipa A i B. Gore ilustrovana izvođenja se odnose na tip A koji se tipično koristi za primene tipa napojni fluid i efluent gde fluidi na strani omotača i na strani cevi nisu nezavisne tako da cevna ploča može biti projektovana samo za diferencijalni pritisak. Međutim, ilustrovana izvođenja ne treba razumeti kao ograničena na takav sigurnosni („breechlock“) zatvarač tipa A jer takođe obuhvata zatvarače tipa B kod kojih je cevna ploča zavarena za kanal i ne postoji zahtev za opterećenje zaptivača cevne ploče, pa stoga nema

Claims

unutrašnjeg reda vijaka, kao što je prikazano na primer na slici 8. Dalje treba razumeti da se ilustrovana izvođenja mogu koristiti sa različitim metodama iz postojećeg stanja tehnike za postizanje unutrašnjeg zaptivanja.

[0062] Treba razumeti da su gore opisani aranžmani samo ilustrativni za primenu principa ilustrovanih izvođenja. Stručnjaci u ovoj oblasti mogu osmisliti brojne modifikacije i alternativne aranžmane u okviru obuhvata definisanog priloženim zahtevima koji imaju za cilj da pokriju takve modifikacije i aranžmane.

Patentni zahtevi

1. Sklop izmenjivača toplote koji obuhvata:

izduženo cevasto kućište izmenjivača toplote (70) koje definiše unutrašnju komoru; cevnu ploču (1) koja je postavljena u unutrašnju komoru kućišta (70) izmenjivača toplote i deli unutrašnju komoru na stranu omotača i stranu kanala, pri čemu je unutrašnja komora konfigurisana tako da uklonljivo primi cevni snop postavljen sa strane omotača unutar unutrašnje komore;

čauru (2) sa prstenastom konfiguracijom koja je postavljena sa strane kanala unutar unutrašnje komore kućišta (70) izmenjivača toplote; pregradni sklop koji obuhvata čauru (2) koja je postavljena sa strane kanala unutar unutrašnje komore kućišta (70) izmenjivača toplote da usmerava fluid iz otvora koji se proteže kroz kućište (70) do najmanje dve ili više cevi u cevnom snopu; i

zaptivač cevne ploče (6) koji je postavljen između cevne ploče i oslonca formiranog unutar unutrašnje komore kućišta (70) izmenjivača toplote;

naznačen time, što ima elastični torzioni element (60) sa prstenastom konfiguracijom postavljen sa strane kanala unutar unutrašnje komore izmenjivača toplote sa čaurom (2) postavljenom između cevne ploče (1) i elastičnog torzionog elementa (60), pri čemu elastični torzioni element (60) ima unutrašnji obim koji se može deformisati u odnosu na njegov spoljašnji obim radi torzije elastičnog torzionog elementa (60); i

prstenasti ležaj (50) postavljen unutar unutrašnje komore kućišta (70) izmenjivača toplote sa elastičnim torzionim elementom (60) postavljenim između čaure (2) i prstenastog ležaja (50).
2. Izmenjivač toplote prema zahtevu 2, koji dalje obuhvata najmanje dva otvora koji se protežu kroz kućište (70) da bi omogućili da fluid ulazi i izlazi sa strane kanala unutrašnje komore kućišta (70) izmenjivača toplote.
3. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 2, naznačen time što je elastični torzioni element (60) konfigurisan tako da se elastično deformiše do granice elastične defleksije i plastično deformiše iznad granice elastične defleksije tako da se elastični torzioni element (60) elastično deformiše kako bi se prilagodio diferencijalnom toplotnom širenju i kako bi se izbeglo oštećenje komponenti izmenjivača toplote kada je izmenjivač toplote pod predopterećenjem i očekivanim opterećenjem pritiska i toplotnim opterećenjem.
4. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 3, naznačen time što je elastični torzioni element (60) konfigurisan da se okreće na prvom mestu kontakta (61) gde je elastični torzioni element (60) u kontaktu sa čaurom (2) i na drugom mestu kontakta (63) gde je elastični torzioni element (60) u kontaktu sa prstenastim ležajem (50).
5. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 1, naznačen time što elastični torzioni element (60) ima četvorostranični poprečni presek sa zaobljenim uglovima.
6. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 1, koji dalje obuhvata više elastičnih torzionih elemenata (60) naslaganih serijski jedan u odnosu na drugi.
7. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 5, naznačen time što je elastični torzioni element konfigurisan tako da ima spoljašnji radijus „A“ i unutrašnji radijus „B“, pri čemu je spoljašnji radijus manji od unutrašnjeg radijusa kanala (7) unutrašnje komore konfigurisanog da primi cevni snop, pri čemu je odnos „A“ prema „B“ manji od 3.
8. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 7, naznačen time što je elastični torzioni element (60) konfigurisan tako da ima visinu „H“ koja je približno 50% njegove granice elastične defleksije, i ima debljinu „T“ tako da se elastični torzioni element (60) plastično deformiše iznad granice elastične defleksije.
9. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 5, koji dalje obuhvata sklop za zatvaranje za zaptivanje strane kanala unutrašnje komore kućišta (70) izmenjivača toplote, pri čemu sklop za zatvaranje uključuje sigurnosni prsten (9) i poklopac (19) koji su uklonljivo pričvršćeni za kućište (70) izmenjivača toplote pomoću sigurnosnog sklopa za blokiranje.
10. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 9, naznačen time što sigurnosni sklop za blokiranje sadrži više razmaknutih segmenata sa spojnim žlebovima sigurnosnog prstena (23A) koji su konfigurisani tako da se međusobno spoje (prepletu) sa odgovarajućim segmentima sa spojnim žlebovima kanala (23B) formiranim na delu cilindrične unutrašnje površine kućišta (70) izmenjivača toplote.
11. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 9, koji dalje obuhvata:

membranu (8) postavljenu tako da je strana kanala unutrašnje komore pored sigurnosnog prstena i poklopca; i

zaptivač membrane (10) sabijen uz membranu (8) kada je sigurnosni prsten (9) uklonljivo pričvršćen za kućište (70) izmenjivača toplote.
12. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 11, gde sklop za zatvaranje dalje obuhvata:

više prvih izduženih kompresionih elemenata (12, 14) koji su obezbeđeni duž dela spoljašnjeg radijusa sklopa za zatvaranje tako da prenose silu na prvi kompresioni prsten (21), koji prenosi silu na deo oboda membrane (8) i zaptivač membrane (10); i više drugih izduženih kompresionih elemenata (11, 13) koji su obezbeđeni duž dela unutrašnjeg radijusa sklopa za zatvaranje tako da prenose silu na drugi kompresioni prsten (22), koji prenosi silu na deo membrane (8) uzrokujući da se deo membrane (8) deformiše distalno od poklopca (19) i prema elastičnom torzionom elementu (60) kada je sklop za zatvaranje uklonljivo pričvršćen za kućište (70) izmenjivača toplote.
13. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 12, naznačen time što su cevna ploča (1), čaura (2), prstenasti ležaj (50) prvi i drugi kompresioni prsten (21, 22), sigurnosni prsten (9), i prvi i drugi kompresioni element (11, 12, 13, 14) konfigurisani tako da ostanu elastični do ili iznad ukupnog aksijalnog opterećenja od predopterećenja, toplotnog opterećenja i opterećenja pritiska kada je sklop za zatvaranje pričvršćen za kućište (70) izmenjivača toplote.
14. Sklop izmenjivača toplote prema zahtevu 13, naznačen time što kada su izduženi kompresioni elementi (11, 12, 13, 14) predopterećeni, kompresioni elementi prenose predopterećenje preko prve putanje aksijalnog opterećenja na prvo mesto kontakta (61) elastičnog torzionog elementa (60), koje prenosi predopterećenje preko putanje torzionog opterećenja preko elastičnog torzionog elementa (60) na drugo mesto kontakta (63) elastičnog torzionog elementa (60), koje prenosi predopterećenje preko druge putanje aksijalnog opterećenja na zaptivač cevne ploče (6).