CN103335542A - 螺旋缠绕管半浮头式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋缠绕管半浮头式换热器，包括换热器壳体，换热器壳体内设有换热器芯，换热器壳体的一端设有固定封头装置和固定封头连接装置，换热器壳体的另一端设有浮动封头装置和和浮动封头连接装置；本发明通过设置浮动封头连接装置与固定封头连接装置，使换热器便于拆卸，且换热器芯可以从换热器壳体内抽出，以方便将换热管拆卸下来进行清洗，结构简单，操作方便；同时管束层的螺旋设置，基本上消除了换热管对浮动封头连接装置与固定封头连接装置的拉力和推力，有助于提高换热器工作的稳定性，该结构使得流体在换热管内流动时极大地增强了湍流效果，提高了换热系数。
Description
技术领域
本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种能够拆卸清洗的管壳式换热器。
背景技术
换热器通过换热管实现管程和壳程内介质之间的热交换，目前使用的换热器内多设置有直管式热媒管束，这种换热器主要有以下缺点：热媒管束受管程限制较大，因此热媒管束长度较小，再加上介质在直管内流动均匀，使换热器的湍流效果差，造成换热效果不明显，不利于提高换热效率。上述换热器多为浮头式换热器，管束清洗需拆卸浮头，清理不方便，且浮头端的管板与筒体之间会存在一定的作用力，不利于换热器长期稳定换热运行。浮头结构还增加了换热器的制造难度，其成本也随之增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种湍流效果好、换热系数高、维护方便的螺旋缠绕管半浮头式换热器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：螺旋缠绕管半浮头式换热器，包括:
换热器壳体，包括设置在所述换热器壳体上的壳程接管，所述壳程接管上设有壳程接管法兰，所述换热器壳体的一端固定设有壳体内法兰，所述壳体内法兰上设有位于所述换热器壳体横截面内的壳体内法兰连接孔；所述换热器壳体的另一端固定设有壳体外法兰，所述壳体外法兰上设有位于所述换热器壳体横截面外的壳体外法兰连接孔，所述壳体外法兰的中心孔的直径不小于所述换热器壳体的内径；
换热器芯，包括可从所述壳体外法兰的中心孔插入至所述换热器壳体内的小管板，所述小管板上设有与所述壳体内法兰连接孔对应的小管板螺孔，所述小管板上焊接有换热管，所述换热管的另一端焊接有大管板，所述大管板的外周边位于所述壳体外法兰连接孔与所述壳体外法兰的中心孔之间；所述换热管包括至少一层螺旋设置的管束层；
固定封头装置，包括第一管程法兰，所述第一管程法兰固定连接有第一管程接管，所述第一管程接管固定连接有小封头，所述小封头固定连接有小封头法兰，所述小封头法兰上设有与所述壳体内法兰连接孔对应的小封头法兰连接孔；
浮动封头装置，包括第二管程法兰，所述第二管程法兰固定连接有第二管程接管，所述第二管程接管固定连接有大封头，所述大封头固定连接有大封头法兰，所述大封头法兰上设有与所述壳体外法兰连接孔对应的大封头法兰连接孔，所述大封头法兰的中心孔的直径小于所述大管板的外径；
固定封头连接装置，包括将所述小管板、所述壳体内法兰和所述小封头法兰固定连接在一起的固定封头螺纹紧固件，所述小管板、所述壳体内法兰和所述小封头法兰的结合面之间设有固定封头密封装置；
浮动封头连接装置，包括安装在所述壳体外法兰连接孔和所述大封头法兰连接孔之间的浮动封头螺纹紧固件，所述大管板夹持在所述壳体外法兰和所述大封头法兰之间，所述大管板、所述壳体外法兰和所述大封头法兰的结合面之间设有浮动封头密封装置。
作为优选的技术方案，所述固定封头螺纹紧固件包括安装在所述小管板螺孔上的双头螺柱，所述双头螺柱穿过所述壳体内法兰连接孔和所述小封头法兰连接孔，所述双头螺柱的外端部设有固定螺母。
作为优选的技术方案，所述固定封头密封装置包括所述壳体内法兰与所述小封头法兰之间设有的第一密封垫，所述小封头法兰与所述小管板之间设有的第二密封垫。
作为优选的技术方案，所述浮动封头螺纹紧固件包括安装在所述壳体外法兰连接孔和所述大封头法兰连接孔之间的锁紧螺栓和锁紧螺母，所述大管板夹持在所述壳体外法兰和所述大封头法兰之间。
作为优选的技术方案，所述浮动封头密封装置包括所述大管板与所述所述壳体外法兰之间设有的第三密封垫，所述大管板与所述大封头法兰之间设有的第四密封垫。
作为优选的技术方案，所述换热管包括至少两层螺旋设置的管束层，相邻的所述管束层的螺旋方向相反。
作为对上述技术方案的改进，所述换热器壳体内对应于所述壳程接管的管口处设有防冲板，且所述防冲板分别固定于相邻的所述小管板或所述大管板上。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过设置浮动封头连接装置与固定封头连接装置，使换热器便于拆卸，且换热器芯可以从换热器壳体内抽出，以方便将换热管拆卸下来进行清洗，结构简单，操作方便；同时管束层的螺旋设置，基本上消除了换热管对浮动封头连接装置与固定封头连接装置的拉力和推力，有助于提高换热器工作的稳定性，该结构使得流体在换热管内流动时极大地增强了湍流效果，提高了换热系数。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例固定封头装置端的部分放大示意图；
图3是本发明实施例浮动封头装置端的部分放大示意图；
图中：1-换热器壳体；2-壳程接管；3-壳程接管法兰；4-壳体内法兰；5-壳体内法兰连接孔；6-壳体外法兰；7-壳体外法兰连接孔；8-小管板；9-小管板螺孔；10-换热管；11-大管板；12-第一管程法兰；13-第一管程接管；14-小封头；15-小封头法兰；16-小封头法兰连接孔；17-第二管程法兰；18-第二管程接管；19-大封头；20-大封头法兰；21-大封头法兰连接孔；22-双头螺柱；23-固定螺母；24-第一密封垫；25-第二密封垫；26-锁紧螺栓；27-锁紧螺母；28-第三密封垫；29-第四密封垫；30-防冲板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，螺旋缠绕管半浮头式换热器，包括换热器壳体1，所述换热器壳体1包括设置在所述换热器壳体1上的壳程接管2，所述壳程接管2上设有壳程接管法兰3，所述换热器壳体1的一端固定设有壳体内法兰4，所述壳体内法兰4上设有位于所述换热器壳体1横截面内的壳体内法兰连接孔5；所述换热器壳体1的另一端固定设有壳体外法兰6，所述壳体外法兰6上设有位于所述换热器壳体1横截面外的壳体外法兰连接孔7，所述壳体外法兰6的中心孔的直径不小于所述换热器壳体1的内径。
还包括换热器芯，包括可从所述壳体外法兰6的中心孔插入至所述换热器壳体1内的小管板8，所述小管板8上设有与所述壳体内法兰连接孔5对应的小管板螺孔9，所述小管板8上焊接有换热管10，所述换热管10的另一端焊接有大管板11，所述大管板11的外周边位于所述壳体外法兰连接孔7与所述壳体外法兰6的中心孔之间；所述换热管10包括至少一层螺旋设置的管束层。
如图1、图2和图3所示，本实施例的半浮头式换热器还设有固定封头装置和浮动封头装置，所述固定封头装置包括第一管程法兰12，所述第一管程法兰12固定连接有第一管程接管13，所述第一管程接管13固定连接有小封头14，所述小封头14固定连接有小封头法兰15，所述小封头法兰15上设有与所述壳体内法兰连接孔5对应的小封头法兰连接孔16。所述浮动封头装置包括第二管程法兰17，所述第二管程法兰17固定连接有第二管程接管18，所述第二管程接管18固定连接有大封头19，所述大封头19固定连接有大封头法兰20，所述大封头法兰20上设有与所述壳体外法兰连接孔7对应的大封头法兰连接孔21，所述大封头法兰20的中心孔的直径小于所述大管板11的外径。
如图1和图2所示，固定封头装置上设有固定封头连接装置，包括将所述小管板8、所述壳体内法兰4和所述小封头法兰15固定连接在一起的固定封头螺纹紧固件，所述小管板8、所述壳体内法兰4和所述小封头法兰15的结合面之间设有固定封头密封装置；所述固定封头螺纹紧固件包括安装在所述小管板螺孔9上的双头螺柱22，所述双头螺柱22穿过所述壳体内法兰连接孔5和所述小封头法兰连接孔16，所述双头螺柱22的外端部设有固定螺母23。所述固定封头密封装置包括所述壳体内法兰4与所述小封头法兰15之间设有的第一密封垫24，所述小封头法兰15与所述小管板8之间设有的第二密封垫25，第一密封垫24和第二密封垫25可以保证换热器的密封性，防止换热管10内的流体泄露到外界去。
如图1和图3所示，浮动封头装置上设有浮动封头连接装置，包括安装在所述壳体外法兰连接孔7和所述大封头法兰连接孔21之间的浮动封头螺纹紧固件，所述大管板11夹持在所述壳体外法兰6和所述大封头法兰20之间，所述大管板11、所述壳体外法兰6和所述大封头法兰20的结合面之间设有浮动封头密封装置。所述浮动封头螺纹紧固件包括安装在所述壳体外法兰连接孔7和所述大封头法兰连接孔21之间的锁紧螺栓26和锁紧螺母27，所述大管板11夹持在所述壳体外法兰6和所述大封头法兰20之间。所述浮动封头密封装置包括所述大管板11与所述所述壳体外法兰6之间设有的第三密封垫28，所述大管板11与所述大封头法兰20之间设有的第四密封垫29，所述第三密封垫28、所述第四密封垫29与所述第一密封垫24、第二密封垫25的功能相同，可以保证换热器的密封性，防止换热管10内的流体泄露到外界去。
本实施例中的所述管束层根据所述换热器壳体1的内腔大小，换热管10采用了双向多层螺旋缠绕式管束层结构，即换热管10由内至外为多层环套状，且相邻两层管束层之间的螺旋方向相反，该结构可以使流体在换热管10内流动时较大幅度地提高湍流效果，进而提高换热系数。且由于换热管10使用了螺旋缠绕式结构，在换热器壳体1长度一定的前提下，使得换热管10的长度增加为传统列管式换热器列管长度的三到四倍，增加了流体在换热管10内的流程，使管程内流体得到了充分的换热，进一步提高了换热效率。
在所述换热器壳体1内对应于所述壳程接管2的管口处设有防冲板30，且所述防冲板30分别固定于相邻的所述小管板8或所述大管板11上。由于换热器壳体1上一般设有两个所述壳程接管2，一个所述壳程接管2向所述换热器壳体1内输送流体，另一个所述壳程接管2将所述换热器壳体1内热交换后的流体输送到所述换热器壳体1外部，因此需要安装两个所述防冲板30，其中一个防冲板30固定在所述小管板8上，另一个所述防冲板30固定在所述大管板11上，两个所述防冲板30能够有效地保护换热管10，防止换热管10长期受冷媒冲击而受到磨损。
本发明由于在换热器壳体1的一端固定设有小浮头，且小管板8与小浮头固定连接，而换热器壳体1的另一端可拆卸设有大浮头，因此严格讲这种结构的换热器不能算是浮头式换热器，但由于换热管10的螺旋缠绕管结构基本上消除了换热管10对大管板11和小管板8的拉力和推力，有助于保护大管板11和小管板8。且大管板11和小管板8与换热器壳体1之间为刚性连接，而两者与换热管10之间为柔性连接，安装制造更加简单。而且将锁紧螺栓26和双头螺柱22掉后，可以把换热器芯拆卸下来进行清洗，且省略了传统浮头式换热器上的浮头管箱及其与换热器壳体1之间的连接密封部件，简化了换热器的结构，而且使用更加方便，实现了传统浮头换热器的功能，因此暂定名为半浮头式换热器。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，包括:
换热器壳体，包括设置在所述换热器壳体上的壳程接管，所述壳程接管上设有壳程接管法兰，所述换热器壳体的一端固定设有壳体内法兰，所述壳体内法兰上设有位于所述换热器壳体横截面内的壳体内法兰连接孔；所述换热器壳体的另一端固定设有壳体外法兰，所述壳体外法兰上设有位于所述换热器壳体横截面外的壳体外法兰连接孔，所述壳体外法兰的中心孔的直径不小于所述换热器壳体的内径；
换热器芯，包括可从所述壳体外法兰的中心孔插入至所述换热器壳体内的小管板，所述小管板上设有与所述壳体内法兰连接孔对应的小管板螺孔，所述小管板上焊接有换热管，所述换热管的另一端焊接有大管板，所述大管板的外周边位于所述壳体外法兰连接孔与所述壳体外法兰的中心孔之间；所述换热管包括至少一层螺旋设置的管束层；
固定封头装置，包括第一管程法兰，所述第一管程法兰固定连接有第一管程接管，所述第一管程接管固定连接有小封头，所述小封头固定连接有小封头法兰，所述小封头法兰上设有与所述壳体内法兰连接孔对应的小封头法兰连接孔；
浮动封头装置，包括第二管程法兰，所述第二管程法兰固定连接有第二管程接管，所述第二管程接管固定连接有大封头，所述大封头固定连接有大封头法兰，所述大封头法兰上设有与所述壳体外法兰连接孔对应的大封头法兰连接孔，所述大封头法兰的中心孔的直径小于所述大管板的外径；
固定封头连接装置，包括将所述小管板、所述壳体内法兰和所述小封头法兰固定连接在一起的固定封头螺纹紧固件，所述小管板、所述壳体内法兰和所述小封头法兰的结合面之间设有固定封头密封装置；
浮动封头连接装置，包括安装在所述壳体外法兰连接孔和所述大封头法兰连接孔之间的浮动封头螺纹紧固件，所述大管板夹持在所述壳体外法兰和所述大封头法兰之间，所述大管板、所述壳体外法兰和所述大封头法兰的结合面之间设有浮动封头密封装置。
2.如权利要求1所述的螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，所述固定封头螺纹紧固件包括安装在所述小管板螺孔上的双头螺柱，所述双头螺柱穿过所述壳体内法兰连接孔和所述小封头法兰连接孔，所述双头螺柱的外端部设有固定螺母。
3.如权利要求1所述的螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，所述固定封头密封装置包括所述壳体内法兰与所述小封头法兰之间设有的第一密封垫，所述小封头法兰与所述小管板之间设有的第二密封垫。
4.如权利要求1所述的螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，所述浮动封头螺纹紧固件包括安装在所述壳体外法兰连接孔和所述大封头法兰连接孔之间的锁紧螺栓和锁紧螺母，所述大管板夹持在所述壳体外法兰和所述大封头法兰之间。
5.如权利要求1所述的螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，所述浮动封头密封装置包括所述大管板与所述所述壳体外法兰之间设有的第三密封垫，所述大管板与所述大封头法兰之间设有的第四密封垫。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，所述换热管包括至少两层螺旋设置的管束层，相邻的所述管束层的螺旋方向相反。
7.如权利要求6所述的螺旋缠绕管半浮头式换热器，其特征在于，所述换热器壳体内对应于所述壳程接管的管口处设有防冲板，且所述防冲板分别固定于相邻的所述小管板或所述大管板上。
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