CN102538559B - 一种列管式换热器管箱 - Google Patents

Abstract

一种列管式换热器管箱，包括有管箱筒节、管箱端盖、用于密封所述管箱筒节和所述管箱端盖的密封结构，以及设置于所述管箱筒节的接管，其中，所述管箱筒节为渐缩型或者渐扩型的管箱筒节。本发明采用渐缩型或者渐扩型的管箱筒节，改变了现有技术中直径不变的圆筒体的承压能力，尤其是渐缩型的管箱筒节还可以大大减轻管箱端盖与螺柱螺母之间的受力，同时还具有结构简单、密封性能好，以及提供了足够大的空间供物料流动的特点，同时还便于检修人员进行检修作业。

Description

一种列管式换热器管箱

技术领域

本发明涉及装备工程中的列管式换热器技术，特别是涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业、空调、空冷、电力设施的热交换节能设备专用的一种列管式换热器管箱。

背景技术

现有技术中，列管式换热器是应用最为广泛的一种热交换器，广泛应用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等领域中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”热交换的对流传热，以及蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。

现有技术中的列管式换热器，包括有管箱筒节、管箱端盖、用于密封管箱筒节和管箱端盖的密封结构，以及设置于管箱筒节的接管，其中，管箱筒节是直径不变的圆筒体，且管箱筒节的端部与管箱端盖之间采用焊接的方式，使得检修人员不能从管箱筒节的端部进去进行检测管头等修理工作，不便于检修人员的检修作业。

除此之外，现有技术中的管箱筒节的端部与管箱端盖之间的密封结构存在很多种方式：例如，T形槽金属垫法兰密封结构、薄壁Ω环结构的密封焊法兰密封结构、螺纹锁紧环密封结构等传统强制密封结构；还例如：B形环、C形环、O形环、楔形环、卡扎里密封、Bridgman密封等自紧密封结构。上述密封结构因强化效果还不够，特别是随着实践应用的深入，人们发现这些密封结构本身也存在一些不利的地方。主要存在的问题是：

第一，结构复杂。螺纹锁紧环换热器管箱密封，其中所采用的压紧板、密封板和螺栓均是易损件；当密封出现泄漏时，需要人工上紧螺栓进行调节补偿，带压带温操作，使得操作麻烦又不安全。

例如，中国实用新型专利（授权公告号为：CN 201751794U）于2011年2月23日公开了“一种螺纹锁紧环空冷器管箱”，其技术方案包括“由进出口接管、顶板、丝堵板、管板、端板组成，其特征是采用螺纹锁紧环结构，在丝堵板上开较大的孔，里侧采用垫片密封，外侧设有密封板(8)和压紧板(10)，压紧板(10)外侧为螺纹锁紧环(6)，螺纹锁紧环(6)的外圈制造成螺纹，与管箱丝堵板(4)的螺纹相连接，螺纹锁紧环里设有压紧环(7)。” 

第二，需要高水平的焊接。如薄壁Ω环结构的密封焊。

例如，中国实用新型专利（授权公告号为：CN201945238U）于2011年8月24日公开了一种“空冷器管箱密封装置” ，其技术方案包括：“该装置呈箱形，主要由盖板、顶板、两块端板、底板和管板构成，所述的盖板、顶板、底板和管板为长方形，两块端板为长方形或正方形，顶板、两块端板、底板和管板之间以焊接相连；其特征在于，该密封装置还包括欧米噶环密封板和长方形的欧米噶环密封盘，欧米噶环密封板和欧米噶环密封盘的四周外端均为半圆形欧米噶环；欧米噶环密封板为等厚长方形环，其四周内端与顶板、两块端板和底板的端部相焊接，欧米噶环密封盘置于欧米噶环密封板上并在两者最外端半圆形欧米噶环顶部四周相焊接；盖板盖在欧米噶环密封盘上面并通过螺柱与顶板、两块端板以及底板的端部相连接。”

第三，结构庞大。如普通大法兰型密封，法兰和端盖很厚，且无温度补偿调节。

    第四，结构常开裂，不安全，维护困难。

综上，复杂或庞大的换热器结构制造周期长、生产费用高，装配拆卸麻烦，维修不便。特别是装置大修期间，能缩短一天检修时间都能产生显著的经济效益。因此，研发一种结构简单、承压能力和密封性能好，且物料流动空间利用率高，同时还便于检修的列管式换热器管箱，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种结构简单、承压能力和密封性能好，且物料流动空间利用率高，同时还便于检修的列管式换热器管箱。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种列管式换热器管箱，包括有管箱筒节、管箱端盖、用于密封所述管箱筒节和所述管箱端盖的密封结构，以及设置于所述管箱筒节的接管，其中，所述管箱筒节为渐缩型或者渐扩型的管箱筒节。

其中，所述管箱筒节位于所述管箱端盖的一端为敞口端。

其中，所述管箱端盖包括中间是平面的盖体本体或者中间是拱形面的盖体本体。

其中，所述管箱端盖沿所述盖体本体的周边部设置为斜锥形或者平面形。

其中，所述密封结构为球面膜密封盘，所述球面膜密封盘设置于所述管箱筒节的端部与所述管箱端盖之间；所述球面膜密封盘包括有设置于中间的球面膜片和沿所述球面膜片的外圆周侧设置的平垫边环。

其中，所述球面膜片为等厚度的球面膜片；或者，所述球面膜片为中部厚周边薄的球面膜片。

其中，所述球面膜片为两个等厚度的球面膜片叠加的双层结构复合的球面膜片；或者，所述球面膜片为两个中部厚周边薄的球面膜片叠加的双层结构复合的球面膜片；或者，所述球面膜片为三个以上的等厚度的球面膜片叠加的多层结构复合的球面膜片；或者，所述球面膜片为三个以上的中部厚周边薄的球面膜片叠加的多层结构复合的球面膜片。

其中，所述球面膜片为单层波纹结构、两个单层波纹结构的球面膜片叠加的双层波纹结构和三个以上单层波纹结构的球面膜片叠加的多层波纹结构的球面膜片中的任一种。

其中，所述管箱筒节的端部与所述管箱端盖通过螺柱螺母固定连接。

其中，所述球面膜密封盘的所述平垫边环在所述螺柱螺母的作用下，其一端面夹紧于所述管箱筒节的端部，其另一端面夹紧于所述管箱端盖。

本发明的有益效果：

本发明采用渐缩型或者渐扩型的管箱筒节，改变了现有技术中直径不变的圆筒体的承压能力，尤其是渐缩型的管箱筒节还可以大大减轻管箱端盖与螺柱螺母之间的受力，同时还具有结构简单、密封性能好，以及提供了足够大的空间供物料流动的特点，同时还便于检修人员进行检修作业。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的一种列管式换热器管箱的实施例1的结构示意图。

图2是本发明的一种列管式换热器管箱的实施例2的结构示意图。

图3是本发明的一种列管式换热器管箱的管箱端盖的一种结构示意图。

图4是本发明的一种列管式换热器管箱的密封结构的一种结构示意图。

在图1、图2、图3和图4中包括有：

1——管箱筒节、

2——管箱端盖、

3——球面膜密封盘、31——球面膜片、32——平垫边环、

4——接管、

5——螺柱螺母、

6——反向法兰、

7——斜锥形。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明的一种列管式换热器管箱的具体实施方式之一，如图1、图3和图4所示，包括有管箱筒节1、管箱端盖2、用于密封所述管箱筒节1和所述管箱端盖2的密封结构，以及设置于所述管箱筒节1的接管4。上述技术特征与现有技术中的列管式换热器管箱的结构相同。该列管式换热器管箱也具备现有技术中的列管式换热器的其它基本结构，例如隔板等。本发明的改进之处在于，所述管箱筒节1为渐缩型的管箱筒节1，且该渐缩型的管箱筒节1一体成型。所谓渐缩型的管箱筒节1即管箱筒节1连接管板的一端的直径至管箱筒节1连接端盖一端的直径由大到小逐渐变化。

本发明采用渐缩型的管箱筒节1，改变了现有技术中直径不变的圆筒体的承压能力，还可以大大减轻管箱端盖2与螺柱螺母5之间的受力，同时还具有结构简单、密封性能好，以及提供了足够大的空间供物料流动的特点，同时还便于检修人员进行检修作业。

具体的，所述管箱筒节1位于所述管箱端盖2的一端为敞口端。方便检修人员进行检修作业时进入。

具体的，所述管箱端盖2包括中间是平面的盖体本体或者中间是拱形面的盖体本体。中间是拱形面的盖体本体能够充分利用材料强度承受更大的弯矩，从而减少管箱端盖2的变形对密封结构的影响，该拱形面的具体尺寸，需要具体计算，以满足密封结构的变形要求。

具体的，所述管箱端盖2沿所述盖体本体的周边部设置为斜锥形7或者平面形。设置为斜锥形7方便检修人员检修密封焊缝。

具体的，所述密封结构为球面膜密封盘3，所述球面膜密封盘3设置于所述管箱筒节1的端部与所述管箱端盖2之间；所述球面膜密封盘3包括有设置于中间的球面膜片31和沿所述球面膜片31的外圆周侧设置的平垫边环32。该球面膜片31具有一定的弹性，管箱内压波动或热膨胀时能够产生微量变形。

另，所述管箱筒节1的端部在与所述平垫边环32夹紧的一侧开设有环形槽，环形槽内设置有O形橡胶环。增设环形槽，同时在环形槽内安装O形橡胶环(参照GB/T 3452)作为第二道密封，起辅助密封作用。由于O形橡胶环的成本低，精度要求不高，对环形槽不会造成压痕等损伤，同时具有更换方便的特点。

另，所述平垫边环32的外圆周侧与所述管箱筒节1的端部焊接。平垫边环32的外圆周侧与管箱筒节1的端部之间通过焊接能够起到良好的密封作用，因而此密封焊作为第三道密封。

具体的，所述球面膜片31为等厚度的球面膜片31；或者，所述球面膜片31为中部厚周边薄的球面膜片31。该等厚度的球面膜片31的结构简单，有自主补偿功能，应用较为广泛，可局部失稳。所述球面膜片31为中部厚周边薄的球面膜片31。该中部厚周边薄的球面膜片31的结构简单，有整体自主补偿功能，应用较为广泛。

具体的，所述球面膜片31为两个等厚度的球面膜片31叠加的双层结构复合的球面膜片31；或者，所述球面膜片31为两个中部厚周边薄的球面膜片31叠加的双层结构复合的球面膜片31；或者，所述球面膜片31为三个以上的等厚度的球面膜片31叠加的多层结构复合的球面膜片31；或者，所述球面膜片31为三个以上的中部厚周边薄的球面膜片31叠加的多层结构复合的球面膜片31。该球面膜片31的结构具有较好的自主补偿功能，耐疲劳性好。

具体的，所述球面膜片31为单层波纹结构、两个单层波纹结构的球面膜片31叠加的双层波纹结构和三个以上单层波纹结构的球面膜片31叠加的多层波纹结构的球面膜片31中的任一种。该球面膜片31具有较好的整体自主补偿功能，耐疲劳效果好。

具体的，所述管箱筒节1的端部与所述管箱端盖2通过螺柱螺母5固定连接。

具体的，所述球面膜密封盘3的所述平垫边环32在所述螺柱螺母5的作用下，其一端面夹紧于所述管箱筒节1的端部，其另一端面夹紧于所述管箱端盖2。

本发明的列管式换热器管箱具体可应用于石油炼制与化工、煤化工、化肥、空调、空冷、电力设施装备等的热交换要求上，包括给介质加热或冷却等应用方式，特别适合于高温高压临氢载荷波动的工况，也适合于类似工况的承压设备人孔。

实施例2

本发明的一种列管式换热器管箱的具体实施方式之二，如图2所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，所述渐缩型的管箱筒节1包括有圆筒节部分和反向法兰6部分，圆筒节部分和反向法兰6部分之间通过焊接连接。本实施例的渐缩型的管箱筒节1通过反向法兰6部分形成收缩口结构，该收缩口结构可以大大减轻管箱端盖2与螺柱螺母5之间的受力，同时还具有结构简单、密封性能好，以及提供了足够大的空间供物料流动的特点，同时还便于检修人员进行检修作业。

实施例3

本发明的一种列管式换热器管箱的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，所述管箱筒节1为渐扩型的管箱筒节1，所谓渐扩型的管箱筒节1即管箱筒节1连接管板的一端的直径至管箱筒节1连接端盖一端的直径逐渐由小到大变化。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种列管式换热器管箱，包括有管箱筒节、管箱端盖、用于密封所述管箱筒节和所述管箱端盖的密封结构，以及设置于所述管箱筒节的接管，所述密封结构为球面膜密封盘，所述球面膜密封盘设置于所述管箱筒节的端部与所述管箱端盖之间；其特征在于：由管箱筒节连接管板的一端的直径至管箱筒节连接端盖一端的直径由大到小逐渐变化的渐缩型或者由管箱筒节连接管板的一端的直径至管箱筒节连接端盖一端的直径由小到大逐渐变化的渐扩型的管箱筒节；所述球面膜密封盘包括有设置于中间的球面膜片和沿所述球面膜片的外圆周侧设置的平垫边环；所述球面膜片为单层波纹结构、两个单层波纹结构的球面膜片叠加的双层波纹结构和三个以上单层波纹结构的球面膜片叠加的多层波纹结构的球面膜片中的任一种。

2.根据权利要求1所述的一种列管式换热器管箱，其特征在于：所述管箱筒节位于所述管箱端盖的一端为敞口端。

3.根据权利要求1所述的一种列管式换热器管箱，其特征在于：所述管箱端盖包括中间是平面的盖体本体或者中间是拱形面的盖体本体。

4.根据权利要求3所述的一种列管式换热器管箱，其特征在于：所述管箱端盖沿所述盖体本体的周边部设置为斜锥形或者平面形。

5. 根据权利要求1所述的一种列管式换热器管箱，其特征在于：所述球面膜片为等厚度的球面膜片；或者，所述球面膜片为中部厚周边薄的球面膜片。

6.根据权利要求1所述的一种列管式换热器管箱，其特征在于：所述管箱筒节的端部与所述管箱端盖通过螺柱螺母固定连接。

7. 根据权利要求6所述的一种列管式换热器管箱，其特征在于：所述球面膜密封盘的所述平垫边环在所述螺柱螺母的作用下，其一端面夹紧于所述管箱筒节的端部，其另一端面夹紧于所述管箱端盖。