BR112019016749A2

BR112019016749A2 - aparelho de casco e tubo com defletores

Info

Publication number: BR112019016749A2
Application number: BR112019016749A
Authority: BR
Inventors: Rizzi Enrico
Original assignee: Casale Sa
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2020-04-07
Also published as: RU2019122643A; EP3364141A1; CN110291354A; EP3583371B1; RU2752212C2; RU2019122643A3; CA3052218A1; US20200049412A1; AU2018221477A1; CN110291354B; EP3583371A1; WO2018149639A1

Abstract

um aparelho de casco e tubo compreendendo uma pluralidade de defletores (5) que estão dispostos ao longo do feixe de tubos, perpendiculares a um eixo do feixe de tubos e atravessados pelos ditos tubos, em que cada defletor é um corpo essencialmente plano tendo aberturas (11) através das quais os tubos passam, e na região das ditas aberturas (11), o defletor compreende abas (12) que ressaltam da superfície do dito defletor.

Description

APARELHO DE CASCO E TUBO COM DEFLETORES

DESCRIÇÃO

Campo de aplicação [0001] A invenção refere-se ao campo dos aparelhos de casco e tubo.

Técnica anterior [0002] Os aparelhos de casco e tubo são normalmente usados como trocadores de calor entre um fluido que flui dentro dos tubos e um fluido que flui no lado do casco.

[0003] Os aparelhos de casco e tubo conhecidos compreendem defletores que têm essencialmente duas funções: uma função fluidodinâmica de desviar e/ou acelerar o fluido no lado do casco, aumentando assim o coeficiente de troca de calor; e uma função estrutural para impedir a vibração dos tubos;

[0004] A US 5 058 664 e a US 5 642 778 divulgam um método conhecido para fabricar defletores que consistem em um defletor de haste suportado por uma armação.

[0005] A EP 2 469 215 divulga defletores formados por placas finas que se cruzam formando uma grade e que estão inclinadas de modo a desviar o fluxo do lado do casco.

[0006] Uma desvantagem da técnica anterior acima mencionada é que cada defletor individual é composto por várias partes que precisam ser soldadas e/ou montadas em conjunto e, consequentemente, a construção é relativamente dispendiosa. Além disso, a inserção dos tubos através dos defletores é uma operação difícil.

[0007] Outra desvantagem destes aparelhos é que

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2/19 o coeficiente de troca de calor é grandemente afetado pelo fluxo do lado do casco. De modo a direcionar adequadamente o fluxo do lado do casco, é conhecido proporcionar

divisórias	no	interior do aparelho, o	que,	no entanto,
resulta em	perdas de carga adicionais.
	[0008	] 0 aparelho de casco e	tubo	da técnica
anterior	tem	em geral um fluxo do	lado	do casco

transversal. Este termo significa que o fluxo gasoso fora e ao redor dos tubos é principalmente direcionado perpendicular ao eixo dos tubos. Este arranjo tipicamente envolve diversas passagens cruzando várias seções do feixe de tubos entre os defletores consecutivos.

[0009] Um lado do casco transversal é em geral preferido para proporcionar uma boa troca de calor entre o fluxo gasoso e a superfície dos tubos. Por outro lado, isso envolve uma considerável queda de pressão e requer que os defletores proporcionem uma selagem adequada das seções do feixe de tubos, para evitar o desvio de gás de uma seção para outra. O defletor deve criar um colar de selagem em torno de cada tubo, o que, no entanto, pode aumentar o custo e/ou pode tornar a inserção de tubos mais difícil.

[0010] A BE 1018891 e US 4834173 descrevem, por exemplo, os trocadores de calor com um fluxo do lado do casco transversal.

[0011] A EP 3 115 734 descreve defletores que permitem a inserção livre de tubos e o seu travamento subsequente.

Resumo da invenção [0012] O objetivo da invenção é proporcionar um novo método para fabricar defletores de aparelhos de casco

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3/19 e tubo, o qual é vantajoso tanto do ponto de vista estrutural como do ponto de vista da dinâmica interna dos fluidos.

[0013] Este objetivo é atingido com um aparelho conforme descrito nas reivindicações.

[0014] Os defletores compreendem uma placa de metal que tem aberturas para a passagem dos tubos através do dito defletor. Nas ditas aberturas, os defletores compreendem abas que ressaltam da superfície do defletor.

Estas	abas	cooperam	com a dinâmica	dos	fluidos e/ou a
função	estrutural antivibracional,	como	será explicado
abaixo	com	o auxílio	de exemplos.
	[	0015] De	preferência,	os	defletores são

elementos substancialmente planos, perpendiculares ao eixo dos tubos (i.e. ao eixo do feixe de tubos). As abas estendem-se a partir da superfície do respectivo defletor em uma direção paralela ao eixo do feixe de tubos ou em uma direção inclinada em relação ao dito eixo.

[0016] Cada aba pode estender-se sobre uma área igual à, ou menor do que a, área da abertura correspondente formada na placa de metal.

[0017] As ditas abas podem ser configuradas para uma função fluidodinâmica, adequada para desviar o fluido do lado do casco, e/ou uma função estrutural de suportar elasticamente os tubos. As abas capazes de causar um desvio significativo do movimento do fluido no lado do casco são denominadas fluidodinâmicas.

[0018] Nas modalidades preferidas, o fluxo gasoso do lado do casco é axial ou predominantemente axial. Por conseguinte, a(s) entrada(s) de gás e a(s) saída(s) de

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4/19 gás do lado do casco do aparelho estão dispostas para proporcionar o dito fluxo axial ou predominantemente axial. Em algumas modalidades, pelo menos algumas das ditas abas são abas fluidodinâmicas adaptadas para desviar (p.ex., inclinação de um dado ângulo) o fluxo gasoso do lado do casco a partir da direção axial principal.

[0019] De um modo preferido, as abas dos defletores estão globalmente dispostas para proporcionar ao fluido do lado do casco um componente de movimento na direção transversal à direção do eixo longitudinal dos tubos ou do feixe de tubos.

[0020]	Mais vantajosamente,	as	abas estão
dispostas para dar ao fluido do	lado do casco	um	movimento
substancialmente	sinusoidal	ou	um		movimento
substancialmente	helicoidal.
[0021]	Um arranjo	das abas	, de	modo a
proporcionar ao	fluido do	lado do	casco	um fluxo
substancialmente	sinusoidal é	preferido	quando	os tubos
tiverem um passo quadrado ou	triangular.	Um	arranjo das
abas, de modo a	proporcionar ao	fluido do	lado	do	' casco um

fluxo substancialmente helicoidal, é preferido quando os tubos estiverem dispostos em filas circulares, embora possam também ser obtidos fluxos sinusoidais com a última configuração de tubos.

[0022] Em uma modalidade preferida, o aparelho compreende defletores com abas configuradas de forma diferente. O aparelho pode compreender dois ou mais conjuntos de defletores, nos quais cada conjunto tem uma configuração especifica de abas. O termo configuração pode compreender uma ou mais características, tais como,

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5/19 por exemplo, forma, tamanho e orientação das abas. Os defletores com diferentes configurações podem ser distribuídos adequadamente ao longo do feixe de tubos, por exemplo, podem alternar entre si.

[0023] Deve ser observado que uma configuração diferente das abas pode alterar tanto a função fluidodinâmica quanto a função estrutural.

[0024] Em algumas modalidades da invenção, uma sequência de defletores com abas configuradas diferentemente confere um caminho-alvo para o fluido do lado do casco, criando caminhos preferenciais através do lado do casco e/ou proporciona um certo grau de turbulência ao dito fluido. Um caminho adequado e/ou um aumento na turbulência podem aumentar a troca de calor.

[0025] Como uma alternativa ou além do acima descrito, a dita sequência de defletores pode criar suportes para os tubos de acordo com as diferentes superfícies para efetivamente amortecer as vibrações. Para este fim, as abas dos defletores adjacentes apoiam-se com vantagem sobre um mesmo tubo, de acordo com as diferentes superfícies de suporte.

[0026] Em uma modalidade preferida, um aparelho de acordo com a invenção compreende pelo menos um primeiro conjunto de defletores com uma primeira configuração de abas e um segundo conjunto de defletores com uma segunda configuração de abas, em que a segunda configuração é conjugada à primeira configuração e defletores do primeiro conjunto e do segundo conjunto alternam-se ao longo de pelo menos parte do feixe de tubos. Dessa forma, um defletor com a primeira configuração de abas volta-se para, e é

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6/19 adjacente a, um defletor com a segunda configuração de abas e assim por diante.

[0027] O fluxo do lado do casco, portanto, encontra alternadamente as abas da primeira configuração e as abas da segunda configuração. As ditas abas em uma configuração conjugada cooperam para dar ao fluido do lado do casco um efeito fluidodinâmico desejado. De acordo com as modalidades preferidas, o dito efeito fluidodinâmico resulta em linhas de fluxo essencialmente sinusoidais ou essencialmente helicoidais.

[0028] As modalidades com um fluxo sinusoidal do lado do casco e as modalidades com um fluxo helicoidal do lado do casco podem ser combinadas umas com as outras, por exemplo, configurando os defletores para obter um fluxo sinusoidal ao longo de pelo menos parte do feixe de tubos e um fluxo helicoidal ao longo de pelo menos outra parte do feixe de tubos.

[0029] Em algumas modalidades, um único defletor pode compreender abas com uma configuração diferente. Por conseguinte, por exemplo, as diferentes partes de um único defletor têm um efeito fluidodinâmico diferente.

[0030] As abas podem ter diversas formas. Em uma primeira modalidade, as abas têm uma forma substancialmente bidimensional, em que um tamanho, por exemplo, a espessura, é significativamente menor do que os outros dois tamanhos. Em outra modalidade, as abas têm uma forma substancialmente monodimensional, na qual um tamanho é predominante sobre os outros dois. As abas podem ter uma forma poligonal ou uma forma mais complexa.

[0031] Nas modalidades preferidas, cada abertura

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7/19 para um ou mais tubos compreende pelo menos uma primeira região adequada para receber o tubo ou os tubos com folga e uma segunda região adequada para receber o tubo ou os tubos com menos folgas ou com essencialmente nenhuma folga. Ao dispor os defletores em uma assim chamada configuração de montagem, as primeiras regiões das aberturas são alinhadas permitindo a inserção livre de tubos, sendo cada tubo recebido com folga através das aberturas dos defletores. Na dita posição de montagem, os defletores são escalonados ou girados em relação à sua configuração operacional. Ao mover os defletores da posição de montagem para a posição de operação, os tubos mudam das primeiras regiões para as segundas regiões das aberturas, onde são substancialmente travados em posição. 0 movimento que direciona os defletores da posição de montagem para a posição de operação pode ser um deslocamento (a assim chamada modalidade de travamento por deslocamento) ou uma rotação (a assim chamada modalidade de travamento por rotação).

[0032] Estas modalidades que permitem a inserção livre de tubos através dos defletores e o seu travamento subsequente são descritas em maior detalhe no pedido de patente já mencionado EP 3 115 734.

[0033] Nas modalidades anteriormente mencionadas, com o travamento dos tubos quando da montagem, as abas são vantajosamente formadas de modo a proporcionar um suporte elástico para os tubos quando o defletor estiver na posição de travamento. Deste modo, a invenção proporciona a vantagem adicional de prover o sistema com um certo grau de elasticidade e flexibilidade.

[0034] De modo vantajoso, o material dos

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8/19 defletores é a chapa de aço. 0 defletor pode ser um corpo único formado pela placa de metal cortada ou perfurada ou pode compreender elementos adicionais, tais como um anel de reforço periférico. Em algumas modalidades, a dita placa de metal compreende uma pluralidade de chapas de metal sobrepostas. De preferência, a placa de metal tem a forma de um disco ou parte de um disco.

[0035] Cada defletor pode estender-se por toda ou substancialmente por toda a área da seção transversal do lado do casco, ou ele pode estender-se somente sobre uma parte da dita área. Os defletores que cobrem somente uma parte da área da seção transversal do lado do casco podem ser alternados com um arranjo diferente, por exemplo, para cobrir diferentes partes da área.

[0036] A vantagem da invenção é dada pela simplicidade de construção combinada com o fato que os defletores cooperarem ativamente com a dinâmica dos fluidos e/ou a característica estrutural. Por exemplo, a invenção permite criar um aparelho no qual os defletores cooperam com a dinâmica interna do fluido, direcionando o fluxo do lado do casco, e proporcionar ainda um suporte elástico flexível para os tubos.

[0037] Em algumas modalidades, as abas que ressaltam da superfície do defletor atuam essencialmente como elementos de suporte que são capazes de se dobrar e, por conseguinte, proporcionam um suporte elástico para os tubos. Esta é uma vantagem importante porque o sistema da técnica anterior para a montagem dos tubos e dos defletores é problemático: um acoplamento relativamente livre não é capaz de neutralizar as vibrações de uma maneira eficaz,

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9/19 enquanto um ajuste preciso torna difícil a montagem e torna muito rígido o conjunto de tubos e defletores. A invenção resolve o problema permitindo uma montagem precisa que, ao mesmo tempo, dá ao sistema uma certa elasticidade devida à capacidade das abas de se dobrarem.

[0038] O efeito fluidodinâmico tem a vantagem de aumentar o coeficiente de troca de calor e otimizar o fluxo do lado do casco, explorando as passagens através dos defletores para este propósito, sem introduzir perdas de carga adicionais substanciais. O fluxo do lado do casco adequadamente direcionado, por exemplo, com linhas sinusoidais ou helicoidais, passa por todos os tubos e permite a exploração completa do feixe de tubos.

[0039] Nas primeiras modalidades da invenção, as aberturas para os tubos são formadas na placa de metal do defletor, vantajosamente com um processo de perfuração ou corte, e as ditas abas são formadas por tiras de material da placa de metal, geradas pelo corte ou pela perfuração das aberturas, e dobradas de maneira apropriada. As técnicas de corte preferidas compreendem o corte a laser e o corte por jato de água.

[0040] Nas segundas modalidades da invenção, as abas são formadas por elementos aplicados firmemente sobre a placa de metal nas aberturas. Vantajosamente, as abas são elementos de chapa de metal aplicados por meio de soldagem, preferivelmente a soldagem por pontos (soldagem por resistência).

[0041] Nas primeiras modalidades da invenção, os defletores compreendem vantajosamente uma placa com uma espessura pequena, tal que as abas são elásticas e fáceis

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10/19 de dobrar. De modo a aumentar a estabilidade dos defletores, pode ser proporcionado um anel de reforço soldado ao bordo externo da placa.

[0042] As segundas modalidades (abas aplicadas) têm a vantagem que a espessura das abas pode diferir da espessura da placa de metal que forma o defletor. Por exemplo, as abas podem ser mais finas para garantir que sejam elásticas e fáceis de dobrar.

[0043] Em uma variante particularmente preferida, um defletor compreende uma placa de metal da espessura desejada, com aberturas para os tubos obtidas por meio de corte a laser ou corte por jato de água; as abas fluidodinâmicas são feitas de chapas de metal finas e são aplicadas sobre o defletor na região das aberturas por meio de soldas por pontos.

[0044] Em algumas variantes, a fim de facilitar a operação de posicionamento e soldagem das abas, a placa de metal compreende duas chapas de metal sobrepostas de diferentes espessuras. Uma primeira chapa de metal com uma espessura relativamente grande tem uma função estrutural e compreende as aberturas preferenciais para a passagem dos tubos. Uma segunda chapa de metal com uma espessura menor (menor do que a da primeira chapa) é montada sobre a primeira chapa e compreende as abas fluidodinâmicas. As ditas abas, neste caso, podem ser formadas dobrando as tiras ou parte das tiras que se estendem além das aberturas. As abas podem ser dobradas antes da inserção dos tubos ou durante a inserção dos tubos.

[0045] Além de assegurar uma maior eficiência de troca de calor, ambos os métodos de construção descritos

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11/19 acima são mais rápidos e mais baratos do que os métodos convencionais que consideram formar os defletores pela montagem de muitos elementos lineares do tipo barra.

[0046] Deve ser observado que a invenção é vantajosa para os trocadores com ou sem o dito sistema para travar os tubos durante a montagem.

[0047] De preferência, um aparelho de acordo com a invenção é um reator químico paro uso em uma instalação química. O reator químico pode conter um catalisador em algumas modalidades.

[0048] Outra vantagem da invenção consiste na possibilidade de proporcionar abas configuradas de forma diferente sobre o mesmo defletor. Desta forma, é possível obter um melhor controle da dinâmica interna dos fluidos.

[0049] A invenção é aplicável a aparelhos com tubos retos e aparelhos com tubos em forma de U. Neste último caso, os defletores são aplicados ao longo da parte reta dos tubos em forma de U.

[0050] Ainda outra vantagem da invenção é que o aparelho pode ter um fluxo do lado do casco axial ou predominantemente axial, que tem uma queda de pressão menor em comparação com o fluxo do lado do casco transversal. Nesse caso, os defletores não precisam criar uma selagem hermética ao redor dos tubos, o que facilita a sua inserção. Graças ao efeito fluidodinâmico das abas, a invenção proporciona uma boa troca de calor combinada com a baixa queda de pressão do projeto de fluxo axial.

[0051] As vantagens da invenção surgirão ainda mais claramente com o auxílio da descrição detalhada abaixo relacionada com um número de modalidades preferidas.

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Descrição das figuras [0052] A Fig. 1 mostra um diagrama simplificado de um aparelho de casco e tubo compreendendo um conjunto de defletores antivibração.

[0053] A Fig. 2 mostra um tubo que atravessa um defletor em uma modalidade da invenção.

[0054] A Fig. 3 mostra, na forma esquemática, um conjunto de defletores do aparelho mostrado na Fig. 1, de acordo com um primeiro exemplo de uma variante da invenção.

[0055] A Fig. 4 é um corte transversal esquemático através dos defletores e dos tubos de acordo com a Fig. 3 e mostra as linhas de fluxo do lado do casco.

[0056] A Fig. 5 mostra um detalhe da Fig. 4.

[0057] A Fig. 6 mostra um conjunto de defletores em uma segunda variante da invenção.

[0058] A Fig. 7 mostra um conjunto de defletores em uma terceira variante da invenção.

[0059] A Fig. 8 é um corte transversal esquemático através dos defletores e dos tubos de acordo com a Fig. 7.

[0060] A Fig. 9 mostra um conjunto de defletores em uma quarta variante da invenção.

[0061] As Figs. 10 a 13 mostram diversas variações da modalidade das abas dos defletores.

[0062] As Figs. 14 e 15 mostram modalidades adicionais das abas dos defletores.

Descrição detalhada [0063] A Fig. 1 mostra, na forma esquemática, um aparelho de casco e tubo 1 compreendendo: um casco 2; um feixe de tubos retos 3; uma pluralidade de defletores 5

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13/19 separados por um intervalo p; duas placas de tubo 6. Na Fig. 1, para uma ilustração mais simples, somente os eixos dos tubos são indicados. Além disso, está indicado o eixo central 20 do feixe de tubos 3 que é paralelo aos eixos dos tubos.

[0064] Cada um dos defletores 5 (Fig. 2) compreende essencialmente um disco de metal 10 no qual são formadas as aberturas 11 para permitir que os tubos 4 atravessem. Na região das ditas aberturas 11, ou pelo menos de algumas delas, o defletor 5 compreende as abas de apêndice 12 formadas por tiras de material do disco 10 que ressaltam de um lado 13 do disco 10.

[0065] As aberturas 11 e as abas 12 podem ser formadas usando vários métodos. Por exemplo: as aberturas 11 são obtidas por meio de perfuração parcial e as abas 12 são formadas por tiras do material do disco 10, as quais, em vez de serem removidas, permanecem presas ao disco; as aberturas 11 podem ser obtidas usando um método de corte adequado, de preferência o corte a laser ou por jato de água, e dobragem subsequente das tiras para formar as abas 12; as abas 12 são elementos de chapa de metal finos que são montados sobre o disco 10. Estes exemplos são proporcionados como um exemplo não limitativo e são possíveis outros métodos de fabricação.

[0066] Cada abertura 11 é atravessada por um tubo 4 ou vários tubos 4, dependendo da modalidade específica.

[0067] As Figs. 3 a 5 mostram uma modalidade (tipo travamento por deslocamento) na qual os tubos 4 podem ser livremente inseridos nas aberturas 11, com uma certa

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14/19 quantidade de folga, quando os defletores 5 estiverem em uma posição de montagem axialmente deslocada. Assim que a inserção dos tubos tiver sido completada, os defletores podem ser travados sobre os tubos com os deslocamentos lineares conjugados +f ou -f, que levam os ditos defletores para o alinhamento. A direção dos ditos deslocamentos +f, f é também chamada direção de travamento. De preferência, os defletores adjacentes são travados por deslocamentos em direções opostas.

[0068] Para este fim, por exemplo, as aberturas 11 têm uma forma essencialmente trapezoidal que compreende uma parte de base adequada para receber um tubo com folga e flancos que convergem para uma parte de cabeça afunilada para travar o tubo. Tal modalidade também é mostrada nas Figs. 10-15 [0069] O conjunto de defletores 5 compreende os primeiros defletores 5a que têm uma primeira configuração de abas 112a e os segundos defletores 6b que têm uma segunda configuração de abas 112b, em que os primeiros defletores 5a e os segundos defletores 5b alternam um com o outro na direção longitudinal do feixe de tubos. A figura também mostra uma placa de tubo 6. No exemplo, os defletores 5a e 5b podem ser travados sobre o feixe de tubos por meio dos deslocamentos lineares +f, -f, respectivamente.

[0070] As abas 112a com a dita primeira configuração ressaltam dos respectivos defletores 5a em uma direção que forma, em um plano de referência, um primeiro ângulo al com a direção da direção do eixo 14 dos tubos e do eixo 20 do feixe de tubos 3.

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15/19 [0071] As abas 112b com a dita segunda configuração ressaltam dos respectivos defletores 5b em uma segunda direção que forma com a dita direção dos eixos 14 e 20, no mesmo plano de referência, um segundo ângulo a2 com um sinal oposto ao do primeiro ângulo al (Fig. 5).

[0072] De preferência, o dito segundo ângulo é igual e oposto ao dito primeiro ângulo, isto é, a2 = -al.

[0073] Mais vantajosamente, o valor absoluto (módulo) do dito primeiro ângulo al e do segundo ângulo a2 está compreendido entre 30 e 60 graus e é preferivelmente 45 graus.

[0074] O dito plano de referência é, por exemplo, o plano mostrado na Fig. 4.

[0075] Com referência à Fig. 5, a superfície superior 120 de uma aba 112a volta-se para a abertura 11 e compreende uma superfície plana inclinada no dito ângulo al em relação à direção do eixo 20 do feixe de tubos. De modo similar, a superfície superior 121 de uma aba 112b tem uma superfície plana com uma inclinação a2 em relação ao dito eixo 20.

[0076] Como resultado deste arranjo, como mostrado em particular na Fig. 4, as abas 112a e 112b desviam o fluxo do lado do casco dentro do aparelho 1 alternadamente em duas direções diferentes, por exemplo, para cima e para baixo, resultando em linhas de fluxo substancialmente sinusoidais Fs que se dobram para cima ou para baixo enquanto atravessam os primeiros defletores 5a ou os segundos defletores 5b, respectivamente.

[0077] Nas Figs. 3 a 5, as abas 112a, 112b estão dispostas sobre um lado da abertura 11 que se desloca em

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16/19 direção ao tubo 4 como resultado do deslocamento para travamento +f ou -f, por exemplo, sobre o lado menor das aberturas trapezoidais 11. Deste modo, as abas 112a, 112b anteriormente mencionadas proporcionam um suporte elástico para os tubos 4 quando os defletores 5a, 5b mudarem da posição de montagem para a posição travada.

[0078] Na Fig. 5, em particular, pode ser visto que um tubo 4 faz um contato de suporte alternadamente de acordo com uma direção e de acordo com uma direção oposta, por exemplo, para cima e para baixo. Na fase de travamento, os tubos 4 estão presos entre os flancos inclinados das aberturas 11; as abas 112a, 112b proporcionam um elemento elástico para recuperar qualquer folga devida às tolerâncias de construção.

[0079] Pode ser entendido que ambas as abas 112a, 112b têm uma função fluidodinâmica, determinando linhas de fluxo sinusoidais, e uma função estrutural de suportar elasticamente os tubos 4, compensando a folga devida às tolerâncias de construção e impedindo as vibrações.

[0080] A Fig. 6 mostra uma variante da modalidade das Figs. 3-5, em que as abas 112a, 112b estão dispostas lateralmente em relação à direção de travamento dos defletores 5, por exemplo, ao longo dos flancos convergentes das aberturas trapezoidais 11.

[0081] As Figs. 7 e 8 mostram uma variante do tipo travamento por rotação, em que os defletores 5 passam de uma posição de montagem (onde os tubos podem ser livremente inseridos, com folga, nas aberturas 11) para uma posição de travamento com as rotações conjugadas +φ ou -φ

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17/19 em torno do eixo 20. De preferência, os defletores adjacentes permitem o travamento dos tubos com rotações em direções opostas.

[0082] Na dita modalidade de travamento por rotação, o conjunto de defletores 5 compreende, de um modo vantajoso, os primeiros defletores 5a e os segundos defletores 5b, com as abas 212a, 212b configuradas para conferir um movimento helicoidal ao fluido do lado do casco.

[0083] Em maior detalhe, de acordo com a modalidade mostrada, as abas 212a, 212b estendem-se a partir de lados opostos dos defletores, por exemplo, as abas 212a se estendem a partir dos lados frontais 13a dos defletores 5a e as abas 212b se estendem a partir dos lados traseiros 13b dos defletores 5b. As abas 212a, 212b também são deslocadas de forma angular. Como resultado deste arranjo, conforme mostrado nas Figs. 7 e 8, as abas 212a, 212b desviam o fluxo do lado do casco de forma helicoidal em torno da direção dos eixos 14 e 20, gerando assim as linhas de fluxo essencialmente helicoidais Fe.

[0084] Nas Figs. 7 e 8, as abas 212a, 212b estão posicionadas, em relação às aberturas 11, de modo que os tubos 4 se movam para as ditas abas 212a, 212b quando o defletor passar da posição de montagem para a posição de operação. Desta forma, as abas também atuam como suportes elásticos para os tubos e para a recuperação da folga (em um modo similar ao mostrado nas Figs. 3-5).

[0085] A Fig. 9 mostra uma variante das Figs. 7 e 8, em que as abas 212a, 212b estão posicionadas lateralmente em relação ao movimento de travamento (em um

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18/19 modo similar ao mostrado na Fig. 6). Com a configuração das abas mostrada na Fig. 9, é obtido um fluxo sinusoidal associado à configuração de travamento por rotação.

	[0086	] As Figs. 10-13	mostram um	exemplo	da
modalidade	das	abas indicadas, em geral, pelo número	de
referência	12 .	As Figs. 14 e 15	mostram mais	exemplos	da
modalidade	. Os	ditos exemplos das	modalidades	nas Figs.	10
a 15 são	igualmente aplicáveis	às várias	modalidades

mostradas nas Figs.	1 a	9.
[0087] A	Fig.	10	mostra um exemplo da	modalidade
na qual as abas	12	têm	uma forma do tipo	trapézio

essencialmente poligonal e estão ligadas ao disco de chapa de metal ao longo de um lado 15.

[0088] A Fig. 11 mostra uma variante na qual somente uma parte do material removido do disco 10 forma a aba 12 e, consequentemente, a área das abas 12 é menor do que a área das aberturas 11.

[0089] A Fig. 12 mostra uma variante na qual as abas 12 são unidas a uma base 16 da abertura 11 tendo uma forma essencialmente trapezoidal.

[0090] A Fig. 13 mostra uma variante na qual cada uma das aberturas 11 compreende duas abas 12 que se estendem sobre lados opostos em relação ao plano do defletor.

[0091] As aberturas com uma forma essencialmente trapezoidal, conforme mostrado nas Figs. 10-12, são, em geral, adequadas para receber somente um tubo 4; consequentemente, o defletor requer um número de aberturas 11 igual ao número de tubos 4. A Fig. 13 mostra um exemplo de uma modalidade da abertura 11 do tipo travamento por

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19/19 deslocamento, adequada para receber quatro tubos.

[0092] As Figs. 14 e 15 mostram uma modalidade na qual as abas 12 são formadas por elementos de chapa de metal finos que são montados sobre o disco 10, por exemplo, por meio das soldas por pontos 25.

[0093] Deve ser observado que a forma de construção mostrada nas Figs. 14 e 15 pode ser aplicada a todas as variantes da invenção.

[0094] Deve ser finalmente observado que as modalidades da invenção, por exemplo, semelhantes às modalidades das Figs. 1 a 9, são também possíveis sem o sistema para o travamento de defletores de travamento por deslocamento ou travamento por rotação descrito acima.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de casco e tubo compreendendo uma pluralidade de defletores (5) que estão dispostos ao longo do feixe de tubos, perpendiculares a um eixo (20) do feixe de tubos (3) e atravessados pelos ditos tubos, em que:

cada defletor é um corpo essencialmente plano e compreende uma placa de metal (10) com aberturas (11) para a passagem dos tubos através do dito defletor;

nas ditas aberturas (11), o defletor compreende abas que ressaltam da placa de metal, as ditas abas estão configuradas para funcionar como suportes elásticos para os tubos e/ou para funcionar como abas fluidodinâmicas adaptadas para desviar um fluido que atravessa o lado do casco do aparelho, caracterizado pelo fato de que o fluxo gasoso do lado do casco é axial ou predominantemente axial e pelo fato de que pelo menos algumas das ditas abas são abas fluidodinâmicas adaptadas para desviar o fluxo gasoso do lado do casco da direção axial principal.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, em que todas as abas de cada defletor se estendem a partir do mesmo lado (13) do respectivo defletor.
3. Aparelho de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 2 compreendendo os primeiros defletores (5a) tendo uma primeira configuração de abas e os segundos defletores (5b) tendo uma segunda configuração de abas, em que os primeiros defletores e os segundos defletores se alternam ao longo de pelo menos uma parte do feixe de tubos e em que as ditas primeira configuração e segunda configuração de abas são conjugadas para conferir ao fluxo

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2/4 do lado do casco um componente de movimento transversal ao eixo (20) do feixe de tubos (3).
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, em que :

os primeiros defletores (5a) têm abas (112a) configuradas para direcionar o fluxo do lado do casco em uma primeira direção que forma, em um plano de referência, um primeiro ângulo (al) com o eixo dos tubos, os segundos defletores (5b) têm abas (112b) configuradas para direcionar o fluxo do lado do casco em uma segunda direção (2a) que forma, no dito piano de referência, um segundo ângulo com o eixo dos tubos, o dito segundo ângulo tendo um sinal oposto ao primeiro ângulo, obtendo assim linhas de fluxo do lado do casco que, atravessando os defletores, são alternadamente desviadas em direções diferentes.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, em que as linhas de fluxo do lado do casco são substancialmente sinusoidais.
6. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, em que os primeiros defletores (5a) e os segundos defletores (5b) compreendem abas (212a, 212b) direcionadas de modo a conferir ao fluido do lado do casco um fluxo substancialmente helicoidal em torno do eixo do feixe de tubos.
7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, em que as abas (212a, 212b) ressaltam de lados opostos (13a, 13b) dos respectivos primeiros defletores e segundos defletores (5a, 5b) e as abas dos defletores que se voltam uma para a outra são deslocadas de forma angular.

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8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que pelo menos um defletor compreende abas de configuração variada.
9. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que cada defletor ocupa toda ou substancialmente toda a área da seção transversal do lado do casco, ou somente uma parte da dita área.
10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as abas de defletores adjacentes se apoiam sobre lados opostos sobre cada tubo.
11. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os defletores são formados em um modo tal que:

cada abertura para um ou mais tubos compreende pelo menos uma primeira região adequada para receber o tubo ou os tubos com folga e uma segunda região adequada para receber o tubo ou os tubos com menos folga ou com folga substancialmente zero;

cada tubo do feixe é recebido em uma primeira região de uma respectiva selagem quando o defletor estiver em uma assim chamada posição de montagem e é recebido em uma segunda região da selagem quando o defletor estiver em uma posição de operação.
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, em que as abas estão posicionadas em relação às aberturas (11) de modo que os tubos se movam para as ditas abas quando os defletores estiverem dispostos na posição de operação, tal que as abas definam suportes elásticos para os tubos quando os defletores estiverem na posição de operação.

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13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as abas são formadas por elementos de chapa de metal montados sobre a placa de metal em correspondência das aberturas.
14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, em que as aberturas são perfuradas ou cortadas na placa de metal, e as ditas abas são formadas por tiras de material da placa de metal geradas pelo corte ou pela perfuração das aberturas, e adequadamente dobradas.
15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os defletores compreendem um anel de reforço externo tendo uma espessura maior do que a espessura da placa de metal.