CN104422325A - 一种直管圆筒式蓄热器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆筒体自动调节适应直换热管热胀冷缩的直管圆筒式蓄热器及其制造方法，解决现有箱式蓄热器箱体与换热管连接无法密封，导致液相滞留、气塞、换热效率低的问题。本装置包括蓄热介质容器和穿过蓄热介质容器的换热管，换热管内流通换热介质，其特征在于：所述蓄热介质容器为卧式圆柱状的筒体，筒体两端分别设有管板，换热管穿过管板并与管板焊接密封固定，筒体圆周上还设有自适应调节筒体长度的膨胀节。本发明避免了换热管弯折导致的液相滞留及气塞问题，换热介质流通更加顺畅；筒体内能设置多组立体布置的换热管，换热效率高；采用分割后点焊的支撑板对换热支管形成支撑，简化了装配过程。

Description

一种直管圆筒式蓄热器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种热交换设备，尤其涉及一种圆筒体自动调节适应直换热管热胀冷缩的直管圆筒式蓄热器及其制造方法。

背景技术

传统的管箱式蓄热器,就是传热介质在换热管内通过,蓄热介质放置在箱形的壳体里,而换热管则穿过蓄热介质。

管箱式蓄热器的优点：放置平稳、支撑结构简单、容易制造、运输方便,适用于低温时直换热管热胀冷缩量不大的工况。

管箱式蓄热器的缺点：①因为换热管的热胀冷缩量大于箱体的热胀冷缩量，而箱体的几何特征决定决定了箱体上不能安装膨胀节等既能可靠密封又能跟随换热管热胀冷缩的结构，故换热管不能两端同时与箱体焊接，必须至少一端自由穿过箱体；②如果换热管两端都自由穿过箱体，则带来了另外一个问题，即换热管从低于蓄热介质面穿过箱体就会导致蓄热介质泄漏，换热管向上弯曲从高于蓄热介质面穿过箱体，如果传热介质是单相(液相或气相)流体当然是可行的，但如果传热介质是在蓄热过程中会发生相变的两相流体(如水)，液相流体就会滞留在水平段，而气相流体则滞留在管内两端弯曲段形成气塞，因此有碍于传热介质的流动和传热；③如果换热管一端在高于蓄热介质面自由穿过箱体,另一端在低于蓄热介质面与箱体焊接,则单箱内不能多层布管，影响换热效率，因此导致整个蓄热装置的体积和规模大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有管箱式蓄热器的换热管和箱体热胀冷缩量不一致，导致换热管不能两端同时与箱体焊接，进而导致换热管需向上弯曲从高于蓄热介质位置设置进出口，从而带来换热管内液相滞留、气塞、换热效率低等一系列的问题，提供一种筒体能随换热管热胀冷缩调节的直管圆筒式蓄热器，以及该直管圆筒式蓄热器的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直管圆筒式蓄热器，包括蓄热介质容器和穿过蓄热介质容器的换热管，换热管内流通换热介质，所述蓄热介质容器为卧式圆柱状的筒体，筒体两端分别设有管板，换热管穿过管板并与管板焊接密封固定，筒体圆周上还设有自适应调节筒体长度的膨胀节。换热管和筒体端部的管板焊接密封，采用膨胀节来自适应调节筒体和换热管之间的热胀冷缩差值，与背景技术所述的管箱式蓄热器相比，换热管进出筒体的进出口不必伸出到蓄热介质上方，因此，换热管道可以呈水平设置，避免了换热管道中换热介质汽液相变导致的液相滞留、气塞等不利情况。同时，由于每个换热管道只占据一个水平面，筒体中可以从上到下设置多层的换热管道，提高换热效率，降低蓄热装置整体的体积和规模。

作为优选，所述换热管包括与管板焊接的换热总管以及设置在筒体内的换热支管，一根换热总管对应多根换热支管，换热总管与对应的多根换热支管通过联箱转换对接。换热管道连接联箱，经联箱稳流和分流后连接多个换热支管，多根换热支管设置增大换热面积，提高换热效率。

作为优选，所述筒体内从上到下排列有多条相互独立、互不连通换热管。换热管和筒体端面的密封焊接，使每根换热管可以设置为只占据一个水平面的水平管，筒体内在不同水平面设置多条换热管，形成立体的换热支管管束，换热效率高。换热介质容器中换热管分多根，每根换热管都是包括有换热主管、联箱、换热支管的水平管，换热管内流通换热介质，且各换热管之间并不连通，这样就能避免气液分层这种会极大影响蓄热器温度梯度建立的情况发生。与传统换热器相比，本装置的联箱也在蓄热介质容器内。

作为优选，联箱的高度大于换热总管及换热支管的高度，上下相邻的换热管的联箱沿筒体方向相互错开。联箱相互错开后，可以在竖直方向上形成一定的交叠，使换热管道排布更紧密。

作为优选，同一个换热管的换热支管排列在同一水平面上。保证每根换热支管中换热介质的流动。

作为优选，所述筒体内还设有支撑换热支管的支撑板，支撑板外缘与筒体内表面适配，支撑板上设有多行管孔，每一行的各管孔位于同一水平高度，各换热支管从支撑板上对应的管孔穿过。换热支管管径小，长度大，设置支撑板对换热支管进行支撑，避免换热支管变形，筒体内每隔一段设置一个支撑板，根据筒体长度选择支撑板的数量。

作为优选，所述支撑板沿每行管孔的中心高度线切割形成多个支撑条，支撑条与换热支管依次叠放组装后，上下相邻的支撑条点焊固定。支撑板采用线切割分割成多个水平条状，便于与换热支管组装，多层换热支管与支撑条交替叠放组装，支撑条之间采用点焊重新固定成一块支撑板。

作为优选，所述换热支管外套焊螺旋翅片形成翅片管，螺旋翅片在换热支管与支撑板连接位置留有用于安装的间隔。

作为优选，所述换热主管和联箱可以为同一根管道弯折形成。将换热主管端部弯折90度后，弯折后的端部即为联箱，再在联箱侧壁开设多个连通孔与换热支管分别连接。

作为优选，所述膨胀节位置的筒体内侧设有环形的衬板，衬板上设有沿筒体方向的缝隙，衬板一端与膨胀节一侧的筒体内壁焊接固定，衬板另一端与膨胀节另一侧的筒体内壁滑动配合。衬板使膨胀节处的筒体内壁保持连贯性，当组装好的换热管束塞入筒体时起到导向作用，并保证膨胀节两侧的筒体不会相对错位。同时在衬板上开缝，当膨胀节伸缩时，蓄热介质可以从缝隙中进出膨胀节。

一种上述的直管圆筒式蓄热器的制造方法，包括以下步骤：

a、将筒体分别两段，其中一段的内侧壁焊接衬板，将衬板插入另一段筒体内，并将两段筒体通过膨胀节固定连接；

b、制作多根换热管，每根换热管制作如下：多根换热支管同一水平排列，各换热支管两端分别焊接在两个联箱上，联箱的另一侧焊接换热总管，换热支管上套焊螺旋翅片，螺旋翅片每隔固定位置形成间断用于与支撑板安装；

c、选取若干外径略小于筒体内径、并能穿过衬板的圆形钢板作为支撑板，支撑板中部冲设多行的管孔，管孔孔径与换热支管适配，每行管孔间隔与每个换热管的换热支管间隔一致，每行管孔位于同一水平线；

d、沿支撑板每行管孔的中线进行线切割将每块支撑板切割成多个支撑条，使上下相邻的两支撑条相邻侧面分别具有对应的半管孔；

e、将最下侧的换热管的换热支管卡设到最下方支撑条的半管孔中，然后将次下方的支撑条扣合在最下方支撑条上进行点焊，以此顺序交替叠放支撑条和换热管，形成有支撑板支撑的换热支管管束，叠放时保持上下相邻的换热管联箱相互交错；

f、将换热支管管束从筒体一端送入筒体内，并保持换热总管位于筒体的两端出口处；

g、扣合筒体两端的管板，使换热总管穿过管板并与管板密封焊接。

本发明筒体和换热管道自适应调节缩胀，换热管道和筒体端部密封，保证换热管能设置成水平管，避免了换热管弯折导致的液相滞留及气塞问题，换热介质流通更加顺畅；筒体内能设置多组立体布置的换热管，换热效率高；采用分割后点焊的支撑板对换热支管形成支撑，简化了装配过程，保证蓄热装置整体的工作稳定性。

附图说明

图1是本发明一种内部结构示意图。

图2是本发明图1的俯视方向示意图。

图3是本发明支撑板位置结构示意图。

图4是本发明支撑板切割的正面示意图。

图5是本发明一种联箱结构示意图。

图6是本发明第二种联箱结构示意图。

图中：1—换热主管，2—管板，3—联箱，4—换热支管，5—支撑板，6—筒体，7—衬板，8—膨胀节，9—支座。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：一种直管圆筒式蓄热器，如图1、图2、图5所示。本装置包括卧式的圆柱状筒体6，筒体分为左右两段，中间采用膨胀节8对接，膨胀节处设有衬板7，衬板7的一端焊接到膨胀节一侧的筒体内侧，另一端活动插接到膨胀节另一侧的筒体内侧，两段筒体的下方分别设有支座9。筒体的端部采用管板2密封。筒体6内灌装蓄热介质，换热管贯穿筒体并穿过筒体内的蓄热介质。每根换热管包括穿过管板2并与管板密封焊接的换热主管1、位于筒体内的多根换热支管4，换热主管1和换热支管4之间通过联箱3转接分流，同一根换热管的换热主管1、联箱3和换热支管4中轴线位于同一水平面。筒体内从上到下设有有多根换热管，如图5所示，各换热管的联箱3在相互对齐排列在一条竖直线上。

如图1、2、3所示，换热支管4上套焊有螺旋翅片，每隔一段距离设置有支撑换热支管4的支撑板5，换热支管与支撑板连接处螺旋翅片具有间断。

支撑板5结构如图4所示，支撑板为与外径略小于筒体及衬板内径的圆钢板，支撑板5上开设有多行管孔10，每行管孔中心线处于同一水平面，沿每行管孔中心线将支撑板线切割成多个支撑条11，各支撑条与各换热管的换热支管交替叠放组装，并将相邻支撑条点焊固定重新形成整体的支撑板。在支撑板的支撑下，多根换热管的换热支管形成矩阵形式的管束，提高换热效率。

本装置的制造过程如下：

a、将筒体分别两段，其中一段的内侧壁焊接衬板，将衬板插入另一段筒体内，并将两段筒体通过膨胀节固定连接；

b、制作多根换热管，每根换热管制作如下：多根换热支管同一水平排列，各换热支管两端分别焊接在两个联箱上，联箱的另一侧焊接换热总管，换热支管上套焊螺旋翅片，螺旋翅片每隔固定位置形成间断用于与支撑板安装；

c、选取若干外径略小于筒体内径、并能穿过衬板的圆形钢板作为支撑板，支撑板中部冲设多行的管孔，管孔孔径与换热支管适配，每行管孔间隔与每个换热管的换热支管间隔一致，每行管孔位于同一水平线；

d、沿支撑板每行管孔的中线进行线切割将每块支撑板切割成多个支撑条，使上下相邻的两支撑条相邻侧面分别具有对应的半管孔；

e、将最下侧的换热管的换热支管卡设到最下方支撑条的半管孔中，然后将次下方的支撑条扣合在最下方支撑条上进行点焊，以此顺序交替叠放支撑条和换热管，形成有支撑板支撑的换热支管管束，叠放时保持上下相邻的换热管联箱相互交错；

f、将换热支管管束从筒体一端送入筒体内，并保持换热总管位于筒体的两端出口处；

g、扣合筒体两端的管板，使换热总管穿过管板并与管板密封焊接。

实施例2：一种管筒式蓄热器，如图6所示。本装置联箱3的高度大于换热主管1及换热支管4的高度，相邻换热管的联箱3在水平方向相互错开，并在垂直方向相互叠合，使换热管排列更加紧密。

Claims (10)

1.一种直管圆筒式蓄热器，包括蓄热介质容器和穿过蓄热介质容器的换热管，换热管内流通换热介质，其特征在于：所述蓄热介质容器为卧式圆柱状的筒体，筒体两端分别设有管板，换热管穿过管板并与管板焊接密封固定，筒体圆周上还设有自适应调节筒体长度的膨胀节。

2.根据权利要求1所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：所述换热管包括与管板焊接的换热总管以及设置在筒体内的换热支管，一根换热总管对应多根换热支管，换热总管与对应的多根换热支管通过联箱转换对接。

3.根据权利要求2所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：所述筒体内从上到下排列有多条相互独立、互不连通的换热管。

4.根据权利要求3所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：联箱的高度大于换热总管及换热支管的高度，上下相邻的换热管的联箱沿筒体方向相互错开。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：同一个换热管的换热支管排列在同一水平面上。

6.根据权利要求2或3或4所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：所述筒体内还设有支撑换热支管的支撑板，支撑板外缘与筒体内表面适配，支撑板上设有多行管孔，每一行的各管孔位于同一水平高度，各换热支管从支撑板上对应的管孔穿过。

7.根据权利要求6所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：所述支撑板沿每行管孔的中心高度线切割形成多个支撑条，支撑条与换热支管依次叠放组装后，上下相邻的支撑条点焊固定。

8.根据权利要求6所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：所述换热支管外套焊螺旋翅片形成翅片管，螺旋翅片在换热支管与支撑板连接位置留有用于安装的间隔。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种直管圆筒式蓄热器，其特征在于：所述膨胀节位置的筒体内侧设有环形的衬板，衬板上设有沿筒体方向的缝隙，衬板一端与膨胀节一侧的筒体内壁焊接固定，衬板另一端与膨胀节另一侧的筒体内壁滑动配合。

10.一种权利要求1至9任意一条所述的直管圆筒式蓄热器的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将筒体分别两段，其中一段的内侧壁焊接衬板，将衬板插入另一段筒体内，并将两段筒体通过膨胀节固定连接；

b、制作多根换热管，每根换热管制作如下：多根换热支管同一水平排列，各换热支管两端分别焊接在两个联箱上，联箱的另一侧焊接换热总管，换热支管上套焊螺旋翅片，螺旋翅片每隔固定位置形成间断用于与支撑板安装；

c、选取若干外径略小于筒体内径、并能穿过衬板的圆形钢板作为支撑板，支撑板中部冲设多行的管孔，管孔孔径与换热支管适配，每行管孔间隔与每个换热管的换热支管间隔一致，每行管孔位于同一水平线；

d、沿支撑板每行管孔的中线进行线切割将每块支撑板切割成多个支撑条，使上下相邻的两支撑条相邻侧面分别具有对应的半管孔；

e、将最下侧的换热管的换热支管卡设到最下方支撑条的半管孔中，然后将次下方的支撑条扣合在最下方支撑条上进行点焊，以此顺序交替叠放支撑条和换热管，形成有支撑板支撑的换热支管管束，叠放时保持上下相邻的换热管联箱相互交错；

f、将换热支管管束从筒体一端送入筒体内，并保持换热总管位于筒体的两端出口处；

g、扣合筒体两端的管板，使换热总管穿过管板并与管板密封焊接。