CN103344139B - 螺旋缠绕管浮头式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋缠绕管浮头式换热器，包括换热器壳体，所述换热器壳体的两端分别安装有第一壳体封头装置和第二壳体封头装置，所述换热器壳体内封装有可抽出所述换热器壳体外的换热器芯；第二壳体封头装置可以从换热器壳体上拆卸下来，进而将换热器芯及与其连接在一起的管箱封头一起抽出换热器壳体外，方便换热管的维修和清洗，结构简单，操作方便；所述浮动管板、管箱封头法兰和管箱封头可以在所述换热器壳体内随着管束层的热胀冷缩而移动，消除了换热管对管箱封头与第二壳体封头装置的拉力和推力；螺旋管束层的设置，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，尤其涉及一种带有螺旋缠绕管的管壳式换热器。
背景技术
换热器是一种利用管程和壳程内介质进行热交换的装置，目前常用的换热器以板式和管式居多，而管壳式换热器又因其应用压力和稳定范围广，制造简单的优点被广泛采用，尤其是在石油、化工和印染等领域。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，所述换热器壳体的两端分别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；
第一壳体封头装置，固定安装在所述换热器壳体的一端，包括第一壳体封头，所述第一壳体封头固定连接有第一壳体封头法兰，所述第一壳体封头法兰上设有与所述壳体外法兰连接孔对应的第一壳体封头法兰连接孔，所述壳体外法兰连接孔与所述第一壳体封头法兰连接孔之间连接有第一壳体封头螺纹紧固件，所述第一壳体封头和所述壳体外法兰的结合面之间设有第一壳体封头密封装置；
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浮动管板，所述浮动管板上设有浮动管板连接孔，且所述浮动管板位于所述第一壳体封头装置的一端，所述浮动管板上焊接有换热管，所述浮动管板外侧安装有与所述浮动管板对应的管箱封头法兰，所述管箱封头法兰上固定连接有管箱封头，所述管箱封头和所述浮动管板之间设有管箱封头螺纹紧固件，所述管箱封头和所述浮动管板的结合面之间设有管箱封头密封装置；所述换热管的另一端焊接有分程管板，所述分程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，所述管束层之间设有管束层隔离装置；
第二壳体封头装置，固定安装在所述换热器壳体的另一端，包括第二壳体封头，所述第二壳体封头上固定设有第一管程接管和第二管程接管，所述第一管程接管的外端固定连接有第一管程法兰，所述第二管程接管的外端固定连接有第二管程法兰，所述第二壳体封头的外端固定连接有第二壳体封头法兰，所述第二壳体封头法兰上设有与所述壳体外法兰连接孔对应的第二壳体封头法兰连接孔，所述第二壳体封头法兰的中心孔的直径小于所述分程管板的外径，所述第二壳体封头内部与所述分程管板之间固定设有分程板；所述壳体外法兰连接孔和所述第二壳体封头法兰连接孔之间安装有第二壳体封头螺纹紧固件，所述分程管板夹持在所述壳体外法兰和所述第二壳体封头法兰之间，所述分程管板、所述壳体外法兰和所述第二壳体封头法兰的结合面之间分别设有第二壳体封头密封装置。
作为优选的技术方案，所述第一壳体封头螺纹紧固件包括安装在所述第一壳体封头法兰连接孔和所述壳体外法兰连接孔之间的连接螺栓，所述连接螺栓端部设有配合使用的连接螺母。
作为优选的技术方案，所述第一壳体封头密封装置包括所述第一壳体封头法兰与所述壳体外法兰之间设有的第一密封垫。
作为优选的技术方案，所述管箱封头螺纹紧固件包括安装在所述浮动管板连接孔和所述管箱封头法兰连接孔之间的紧固螺栓，所述紧固螺栓端部设有配合使用的紧固螺母。
作为优选的技术方案，所述管箱封头密封装置包括所述管箱封头法兰与所述浮动管板之间设有的第二密封垫。
作为优选的技术方案，所述第二壳体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第二壳体封头法兰连接孔之间的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓端部设有配合使用的锁紧螺母。
作为优选的技术方案，所述第二壳体封头密封装置包括所述分程管板与所述壳体外法兰之间设有的第三密封垫，以及所述分程管板与所述第二壳体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。
作为优选的技术方案，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浮动管板或所述分程管板上。
作为对上述技术方案的改进，所述管束层隔离装置包括插设在所述管束层之间的隔层垫条。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：第二壳体封头装置可以从换热器壳体上拆卸下来，进而将换热器芯及与其连接在一起的管箱封头一起抽出换热器壳体外，方便换热管的维修和清洗，结构简单，操作方便；所述浮动管板、管箱封头法兰和管箱封头可以在所述换热器壳体内随着管束层的热胀冷缩而移动，消除了换热管对管箱封头与第二壳体封头装置的拉力和推力；螺旋管束层的设置，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是本发明实施例第一壳体封头装置端的部分放大示意图；
图3是本发明实施例第二壳体封头装置端的部分放大示意图；
图4是本发明实施例隔层垫条的分布示意图；
图中：1-换热器壳体；2-壳程接管；3-壳程接管法兰；4-壳体外法兰；5-壳体外法兰连接孔；6-第一壳体封头；7-第一壳体封头法兰；8-第一壳体封头法兰连接孔；9-连接螺栓；10-连接螺母；11-第一密封垫；12-浮动管板；13-浮动管板连接孔；14-换热管；15-分程管板；16-管箱封头；17-管箱封头法兰；18-管箱封头法兰连接孔；19-第一管程法兰；20-第二管程法兰；21-第一管程接管；22-第二管程接管；23-第二壳体封头；24-第二壳体封头法兰；25-第二壳体封头法兰连接孔；26-分程板；27-紧固螺栓；28-紧固螺母；29-第二密封垫；30-锁紧螺栓；31-锁紧螺母；32-第三密封垫；33-第四密封垫；34-隔层垫条；35-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，所述壳程接管2和所述壳程接管法兰3分别设置为两组，其中一组所述壳程接管2和所述壳程接管法兰3作为向所述换热器壳体1内输入流体的入口，而另一组作为将所述换热器壳体1内的流体导出的出口，所述换热器壳体1的两端分别固定设有壳体外法兰4，所述壳体外法兰4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5。
如图1和图2所示，在所述换热器壳体1的一端连接有第一壳体封头装置，所述第一壳体封头装置包括第一壳体封头6，所述第一壳体封头6固定连接有第一壳体封头法兰7，所述第一壳体封头法兰7上设有与所述壳体外法兰连接孔5对应的第一壳体封头法兰连接孔8。所述壳体外法兰连接孔5与所述第一壳体封头法兰连接孔8之间连接有第一壳体封头螺纹紧固件，所述第一壳体封头6和所述壳体外法兰4的结合面之间设有第一壳体封头密封装置。其中所述第一壳体封头螺纹紧固件包括安装在所述第一壳体封头法兰连接孔8和所述壳体外法兰连接孔5之间的连接螺栓9，所述连接螺栓9端部设有配合使用的连接螺母10。所述第一壳体封头密封装置包括所述第一壳体封头法兰7与所述壳体外法兰4之间设有的第一密封垫11，第一密封垫11可以防止换热器壳体1内的流体泄流到换热器外部，有助于保证使用的安全性。
如图1所示，在所述换热器壳体1内设有换热器芯，所述换热器芯包括可从所述壳体外法兰4的中心孔插入至所述换热器壳体1内的浮动管板12，所述浮动管板12上设有浮动管板连接孔13，且所述浮动管板12位于所述第一壳体封头装置的一端，所述浮动管板12上焊接有换热管14，所述浮动管板12外侧安装有与所述浮动管板12对应的管箱封头法兰17，所述管箱封头法兰17上固定连接有管箱封头16，所述管箱封头16和所述浮动管板12之间设有管箱封头螺纹紧固件，所述管箱封头16和所述浮动管板12的结合面之间设有管箱封头密封装置；其中所述管箱封头螺纹紧固件包括安装在所述浮动管板连接孔13和所述管箱封头法兰连接孔18之间的紧固螺栓27，所述紧固螺栓27端部设有配合使用的紧固螺母28。所述管箱封头密封装置包括所述管箱封头法兰17与所述浮动管板12之间设有的第二密封垫29，第二密封垫29圈可以防止换热器壳体1内的流体留到管箱封头16内，防止其在管箱封头16内产生积留现象。所述换热管14的另一端焊接有分程管板15，所述分程管板15的外周边位于所述壳体外法兰连接孔5与所述壳体外法兰4的中心孔之间；所述换热管14包括至少一层螺旋设置的管束层，所述管束层之间设有管束层隔离装置。
如图1和图3所示，在所述换热器壳体1的一端连接有第二壳体封头装置，所述第二壳体封头装置包括第二壳体封头23，所述第二壳体23封头上固定设有第一管程接管21和第二管程接管22，所述第一管程接管21的外端固定连接有第一管程法兰19，所述第二管程接管22的外端固定连接有第二管程法兰20，所述第二壳体封头23的外端固定连接有第二壳体封头法兰24，所述第二壳体封头法兰24上设有与所述壳体外法兰连接孔5对应的第二壳体封头法兰连接孔25，所述第二壳体封头法兰24的中心孔的直径小于所述分程管板15的外径，所述第二壳体封头23内部与所述分程管板15之间固定设有分程板26；所述壳体外法兰连接孔5和所述第二壳体封头法兰连接孔25之间安装有第二壳体封头螺纹紧固件，所述分程管板15夹持在所述壳体外法兰4和所述第二壳体封头法兰24之间，所述分程管板15、所述壳体外法兰4和所述第二壳体封头法兰24的结合面之间分别设有第二壳体封头密封装置。其中所述第二壳体封头螺纹紧固件包括安装在所述壳体外法兰连接孔5和所述第二壳体封头法兰连接孔25之间的锁紧螺栓30，所述锁紧螺栓30端部设有配合使用的锁紧螺母31。而所述第二壳体封头密封装置包括所述分程管板15与所述壳体外法兰4之间设有的第三密封垫32，以及所述分程管板15与所述第二壳体封头法兰24之间设有的第四密封垫33，第三密封垫32可以防止换热器壳体1内的流体流出，而第四密封垫33可以防止第二壳体封头23内的流体流出，使用比较安全稳定。
本发明的换热管14采用了双向多层螺旋缠绕式管束层结构，即换热管14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14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14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14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14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。所述管束层隔离装置包括插设在所述管束层之间的隔层垫条34，如图4所示为隔层垫条的分布示意图，隔层垫条34可以将向换热器内输送流体的管束层与向换热器外输送流体的管束层分离开，以保证热交换效果，防止热交换后的流体被再次加热，同时隔层垫条34使相邻的两层管束层之间有一定的缝隙，以便于换热器壳体1内流体的流动，以保证换热效率。
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35，且所述防冲板35分别固定于相邻的所述浮动管板12或所述分程管板15上。本实施例中防冲板35分别固定在所述浮动管板12和所述分程管板15上，所述防冲板35能够有效地保护换热管14，防止换热管14长期受流体冲击而受到磨损，且所述防冲板35设置为折板结构，以提高其保护性能。
本发明的螺旋缠绕管结构基本上消除了换热管14对浮动管板12和分程管板15的拉力和推力，有助于保护浮动管板12和分程管板15。且分程管板15与换热器壳体1之间为刚性连接，而浮动管板12和分程管板15与换热管14之间为柔性连接，安装制造更加简单。而且锁紧螺栓30和连接螺栓9卸掉后，可以把换热管14拆卸下来进行清洗，使用更加方便。
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 (8)
1.螺旋缠绕管浮头式换热器，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，所述换热器壳体的两端分别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；
第一壳体封头装置，固定安装在所述换热器壳体的一端，包括第一壳体封头，所述第一壳体封头固定连接有第一壳体封头法兰，所述第一壳体封头法兰上设有与所述壳体外法兰连接孔对应的第一壳体封头法兰连接孔，所述壳体外法兰连接孔与所述第一壳体封头法兰连接孔之间连接有第一壳体封头螺纹紧固件，所述第一壳体封头和所述壳体外法兰的结合面之间设有第一壳体封头密封装置；
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浮动管板，所述浮动管板上设有浮动管板连接孔，且所述浮动管板位于所述第一壳体封头装置的一端，所述浮动管板上焊接有换热管，所述浮动管板外侧安装有与所述浮动管板对应的管箱封头法兰，所述管箱封头法兰上固定连接有管箱封头，所述管箱封头和所述浮动管板之间设有管箱封头螺纹紧固件，所述管箱封头和所述浮动管板的结合面之间设有管箱封头密封装置；所述换热管的另一端焊接有分程管板，所述分程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，所述管束层之间设有管束层隔离装置；
第二壳体封头装置，固定安装在所述换热器壳体的另一端，包括第二壳体封头，所述第二壳体封头上固定设有第一管程接管和第二管程接管，所述第一管程接管的外端固定连接有第一管程法兰，所述第二管程接管的外端固定连接有第二管程法兰，所述第二壳体封头的外端固定连接有第二壳体封头法兰，所述第二壳体封头法兰上设有与所述壳体外法兰连接孔对应的第二壳体封头法兰连接孔，所述第二壳体封头法兰的中心孔的直径小于所述分程管板的外径，所述第二壳体封头内部与所述分程管板之间固定设有分程板；所述壳体外法兰连接孔和所述第二壳体封头法兰连接孔之间安装有第二壳体封头螺纹紧固件，所述分程管板夹持在所述壳体外法兰和所述第二壳体封头法兰之间，所述分程管板、所述壳体外法兰和所述第二壳体封头法兰的结合面之间分别设有第二壳体封头密封装置；
所述管束层隔离装置包括插设在所述管束层之间的隔层垫条；
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浮动管板或所述分程管板上。
2.如权利要求1所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，其特征在于，所述第一壳体封头螺纹紧固件包括安装在所述第一壳体封头法兰连接孔和所述壳体外法兰连接孔之间的连接螺栓，所述连接螺栓端部设有配合使用的连接螺母。
3.如权利要求1所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，其特征在于，所述第一壳体封头密封装置包括所述第一壳体封头法兰与所述壳体外法兰之间设有的第一密封垫。
4.如权利要求1所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，其特征在于，所述管箱封头螺纹紧固件包括安装在所述浮动管板连接孔和所述管箱封头法兰连接孔之间的紧固螺栓，所述紧固螺栓端部设有配合使用的紧固螺母。
5.如权利要求1所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，其特征在于，所述管箱封头密封装置包括所述管箱封头法兰与所述浮动管板之间设有的第二密封垫。
6.如权利要求1所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，其特征在于，所述第二壳体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第二壳体封头法兰连接孔之间的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓端部设有配合使用的锁紧螺母。
7.如权利要求1所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，其特征在于，所述第二壳体封头密封装置包括所述分程管板与所述壳体外法兰之间设有的第三密封垫，以及所述分程管板与所述第二壳体封头法兰之间设有的第四密封垫。
8.如权利要求1至7任一权利要求所述的螺旋缠绕管浮头式换热器，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。
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Denomination of invention: Spiral wound tube floating head heat exchanger Effective date of registration: 20211213 Granted publication date: 20160120 Pledgee: China Construction Bank Corporation Gaomi sub branch Pledgor: HIMILE MECHANICAL MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980014729 |