CN104930884A - 一种多块板排列组合的箱式换热器 - Google Patents

Abstract

一种多块板排列组合的箱式换热器，箱体为长方体，前面板、后面板由多块长条平面板焊接组成，平面板上设置凹槽加强筋；前面板、后面板的长条平面板两侧分别向箱体内腔设置拐角肋板，前面板和后面板的长条平面板两侧的拐角肋板与相邻的拐角肋板的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体；连接板在箱体内腔或外部与前面板和后面板分别焊接连接成整体；箱体内设置有换热管，换热管为焊接联通或握弯联通；箱体内腔空间为壳程流体循环传热通道，换热管的管腔空间为管程流体循环传热通道，箱式换热器内的流体分别从换热管的管程和箱体内腔的壳程流过进行热量的交换。本发明换热效率高，水箱用钢量减少，降低制造成本，并降低运输成本。

Description

一种多块板排列组合的箱式换热器

技术领域

本发明涉及暖通技术领域，利用暖气为热源换取热水的换热器，具体涉及一种多块板灵活排列组合的箱式暖气换热器。                     

背景技术

箱式换热器广泛用于民用取暖家庭利用暖气换取热水洗澡、洗发、做饭用热水等，一种是：长方形箱体内设置许多平行的暖气管子，水箱壳体敞口储水式结构，仅靠箱体的高度落差无压力水的流量小、并箱体的体积比较大，耗材多成本高，交换热水不纯静、实用性差。另一种是：箱体内设置直径比较粗的冷水管子储水，壳体为热流体通道，两种流体分别从管腔空间和箱体内腔空间流过并进行热量的交换。

目前公开的现有技术箱式换热器，专利检索一种新型蛇形管式热交换器，申请人赵后俊2010年04月15日申请的，申请号 201010156987.8，因水箱的体积大承受耐压力的能力差，为解决水箱承压的技术问题，现有技术采取加大水箱钢板的厚度或设置加强筋加强，若在3.0mm以上厚度大面积的钢板上设置条状凹槽或凸台形状的加强筋，压制长条形状的加强筋必须与钢板的板边口是贯通的，否则加强筋成形难以实现，但箱体面板的上下端口板边呈凸凹不平边或锯齿状，箱体盖板和箱体底板的加工工艺及焊接封堵难易程度大，劳动强度大，用工量大，但是还需要1000吨以上的液压机械设备才能完成加强筋的制作工艺。现有技术箱式换热器的制造，投入机械设备占用资金多，凹凸加强筋模具大费用高，加工费用高，水箱的体积大、耗钢量多、浪费原材料，箱体笨重、不美观、不方便便于运输安装，占用安装空间面积大，交换热水不纯清，，收回资金周期长，制造成本高、运输成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种换热效率高，水箱用钢量减少，降低制造成本，并降低运输成本的多块板灵活排列组合的不锈钢钢板箱式换热器。   

为了实现上述发明的目的技术方案是：

一种多块板排列组合的箱式换热器，包括箱体：箱体上设置前面板、后面板、箱体盖板、箱体底板和两个侧面板；前面板和后面板与侧面板密闭焊接组合的空间为箱体内腔，箱体盖板与箱体底板密闭焊接封堵箱体上下或左右端口部；箱体内腔设置有换热管，换热管为焊接联通或握弯联通；箱体内腔设置有连接板；箱体盖板或箱体底板上设置有管接头Ⅰ和管接头Ⅱ；侧面板上设置管接头Ⅲ和管接头Ⅳ；其特征是：箱式换热器的箱体为长方体或正方体，前面板、后面板由多块长条平面板焊接连接组成，或着前面板、后面板长条平面板面上设置有长条凹槽或凸台加强筋；箱体盖板、箱体底板为平面板或在板平面上设置凹槽或凸台加强筋；前面板、后面板的长条平面板两侧分别向箱体内腔设置拐角肋板，前面板的长条平面板两侧的拐角肋板与相邻的长条平面板的拐角肋板的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体的前面板；后面板的长条平面板两侧的拐角肋板与相邻的长条平面板的拐角肋板的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体的后面板；所述的连接板在箱体内腔或外部与前面板和后面板分别焊接连接成整体；箱体内腔空间为壳程流体循环传热通道，换热管的管腔空间为管程流体循环传热通道，箱式换热器内的流体分别从换热管的管程和箱体内腔的壳程流过进行热量的交换。

根据所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：后面板的加强筋凹槽内设置长条开口或前面板的加强筋凹槽内设置长条开口；连接板一侧板边与前面板焊接连接，另一侧板边插入后面板长条开口内焊接连接；或连接板两侧插入前面板和后面板的长条开口内，在前后面板外部焊接连接形成承压箱体。  

根据所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：所述的拐角板上压制有棱角Ⅰ和/或棱角Ⅱ。

根据所述的多块板灵活排列组合的箱式换热器，其特征是：所述的箱体盖板、箱体底板为长条平面板，或长条平面板的周边压制有边，将其前面板、后面板和侧面板端口覆盖与板壁焊接固连；或箱体盖板、箱体底板为一块长条平面板嵌入前面板、后面板和侧面板端口内密闭焊接封堵；箱体盖板或箱体底板上设置管接头安装孔；侧面板上设置管接头安装孔。

根据所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：所述的换热管为圆管；换热管包括：竖向换热管、横向换热管或换热弯管以及换热管堵板；竖向换热管握弯联通或竖向换热管管壁开有连通孔，连通孔向外翻口或向内翻口；竖向换热管外翻口连通孔与相邻的竖向换热管外翻口连通孔口与口对口焊接连通，形成横向换热管连通流动通道；或横向换热管插入竖向换热管内翻口连通孔内，在竖向换热管管口内焊接连通；竖向换热管端口部设置有换热管堵板，换热管堵板密闭焊接封堵竖向换热管管口；竖向换热管两边边管分别焊接有管接头Ⅰ和管接头Ⅱ；竖向换热管上的管接头Ⅰ和管接头Ⅱ插入箱体盖板或箱体底板的管接头开口内焊接连接，组成管程介质流体循环通道；管接头Ⅲ和管接头Ⅳ与侧面板的管接头开口焊接连通，组成换热器壳程介质流体循环通道。

根据所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：箱式换热器的箱体内腔为冷流体通道，换热管为热流体循环流动通道；或者箱式换热器内的换热管为冷流体通道，联箱内腔为热流体循环流动通道。

本发明有益效果为：

（1）所述的箱式换热器，采用不锈钢薄壁钢板（钢板的厚度约为1.35mm～1.50mm之间）多块板灵活排列组合焊接连接而成的薄壳箱体的新型换热器，其结构精巧、合理、先进，用材省，它还具有组装灵活性强、体积小、重量轻、低成本，使用可靠性、耐腐蚀、寿命长、热交换效率高，交换出热水纯清等优点。

（2）箱式换热器的前后面板为多块长条平面板分体板组装焊接制造，或者在多块长条前后平面板的中心设置长条凹槽或凸台形状的加强筋14，加强筋的长度短于面板纵向的长度，加强筋凹槽或凸台短于钢板的板边纵向不惯通，组装后的箱体端口板边是直边平口好焊接，焊接头不易于渗漏，钢板压制的凹槽或凸台其目的加筋补强平薄板的抗内应力的强度增加，降低箱式换热器板材的厚度，减少用钢量，凹槽或凸台条状形的加强筋及棱角Ⅰ20的设置，并增加了箱体板分隔线的突显外观美，与公开的现有技术相比节约原材料，并降低了54%的制造成本，降低50%的运输成本。    

（3）在每一块长条前后面板两侧的板边向箱体内腔13压制有90度拐角肋板15，拐角肋板的二次设置或一次设置有拐角，拐角肋板及棱角形成箱体板的强力肋，增加箱板的抗压强度，拐角肋板15的板边与相邻的拐角肋板15的板边紧密贴合二壁合为一体，捏二壁边自熔合焊接形成带有肋板的一整块大板，使之钢度大大提高，拐角肋板贴合处也可采取缝焊机进行缝焊其强度就更加增强；拐角肋板的二次设置提高了箱体板的抗压强度，有效的抵抗或控制平面板对接焊接的热应力变形，使平面板的焊接头隐藏在前后面板的背面，在外部看不到焊道痕迹，但拼接缝又导致产品外观线条突显形成面板与面板之间的分隔美，本发明设置的拐角肋板及棱角具有预料不到的技术效果，有效地抵抗或控制热应力和冷缩应力的变形，使产品承受压力的能力增强，降低热胀冷缩内应力焊接头开裂的漏水率。

本发明经多次试验采用1.5mm厚度以下一整块薄板，在不设置拐角肋板15和棱角20、21的情况下，单靠凹槽或凸台形状加强筋的强度和连接板11的作用，是不能实现薄板箱体承受MPa0.8mm个试验压力的，也就是说，其强度低不耐压，不适应可靠性要求。

（4）本发明不锈钢箱式换热器，具有耐蚀性强，造型美观、造价低、制造安装简单，它具还有结构紧凑合理、强度高、密封性好，永不渗漏，重量轻，是现有技术箱式换热器用材的二分之一，价格合理，外观整洁、光亮、实用性强等特点。更不需要投入大型液压机械设备和大型模具，投入资金量少，生产周期短，企业收回投入资金快，具有企业效益和社会效益等优点效果。

附图说明

图1为本发明箱体的主视图。

图2为本发明中箱体的后面板7的组合示意图。

图3为本发明中箱体的侧面板5为一块整板的示意图。

图4为本发明中箱体的侧面板5的为两块板对焊接而成的示意图。

图5为发明中箱体的箱体盖板8的示意图。

图6为发明中组装焊接成前面板或后面板的单个长条平面板的示意图。

图7为图6的B-B剖视图。

图8为两个长条平面板组装成前面板或后面板的结构示意图。

图9为单个长条平面板上带有加强筋14的结构示意图。

图10为图9的D-D剖视图。

图11为图1的A-A剖视图。

图12为本发明箱体的主视图前面板带有长条开口23的主视图。

图13为图12中的后面板的结构示意图。

图14为图12的C-C剖视图。

图15为本发明箱体的组装结构示意图。

图16为本发明第一种实施例结构示意图。

图17为本发明第二种实施例结构示意图。

图18为本发明第三种实施例结构示意图。

图19为图16中的局部放大图。

图20为图17中的局部放大图。

图21为本发明中箱体前面板1的组合示意图。

图22为发明中箱体的箱体盖板8的立体图。

图23为图5的E-E剖视图。

附图中：1、前面板；2、管接头Ⅰ；3、管接头Ⅲ；4、箱体底板；5、侧面板；6、管接头Ⅱ；7、后面板；8、箱体盖板；9、管接头Ⅳ；10、换热管；11、连接板；12、管接头安装孔；13、箱体内腔；14、加强筋；15、拐角肋板；16、换热管堵板；17、换热管弯管；18、横向换热管；19、竖向换热管；20、棱角Ⅰ；21、棱角Ⅱ；22、连通孔；23、长条开口。

具体实施方式

1、本发明一种多块板排列组合的箱式换热器如图1至图23所示，包括箱体：箱体上设置前面板1、后面板7、箱体盖板8、箱体底板4、侧面板5；所述前面板1和后面板7与侧面板5密闭焊接组合的空间为箱体内腔13，箱体盖板8与箱体底板4密闭焊接封堵箱体上下或左右端口部；箱式换热器的箱体内腔13设置有换热管10；换热管10为焊接联通或握弯联通；箱式换热器的箱体内腔13设置连接板11；箱体盖板8或箱体底板4上设置管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6；侧面板5上设置管接头Ⅲ3和管接头Ⅳ9；箱式换热器的箱体为长方体或正方体，前面板1、后面板7由多块长条平面板焊接连接组成，或者在前面板1、后面板7在长条平面板平面上设置长条凹槽或凸台加强筋14；箱体盖板8、箱体底板4为平面板或在板平面上设置凹槽或凸台加强筋14，凹槽或凸台加强筋14增加箱体的抗压强度并节约材料；前面板1、后面板7的长条平面板两侧分别向箱体内腔13设置拐角肋板15，前面板1的长条平面板两侧的拐角肋板15与相邻的长条平面板的拐角肋板15的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体的前面板1；后面板7的长条平面板两侧的拐角肋板15与相邻的长条平面板的拐角肋板15的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体的后面板7；所述的连接板11在箱体内腔13或外部与前面板1和后面板7分别焊接连接成整体，增加箱式换热器面板的抗压强度；所述的箱体内腔13空间为壳程流体循环传热通道；所述换热管10的管腔空间为管程流体循环传热通道；所述的箱式换热器内的流体分别从换热管10的管程和箱体内腔13的壳程流过进行热量的交换。

2、如图12、图13、图15所示，本发明多块板排列组合的箱式换热器，后面板7的加强筋14凹槽内设置长条开口23或前面板1加强筋14凹槽内设置长条开口23；所述连接板11一侧板边与前面板1焊接连接，另一侧板边插入后面板7长条开口23内焊接连接；或连接板11两侧插入前面板1和后面板7的长条开口23内，在前后面板外部焊接连接形成承压箱体。  

本发明后面板7或前面板1的凹槽中心单面板开一条长口，缝隙口宽2.5mm长450～550mm，连接板11一侧面与前面板的凸台焊接连接，另一侧面插入后面板7的凹槽缝隙口内在外部焊接固连，或前后面板的凹槽中心均开一条长口，缝隙口便于插入安装连接板11，连接板11穿过换热管10的空间插入前后面板开口缝隙内，在面板的外部焊接连接为一体；或连接板11在排列组合而成的箱体空腔内焊接连接；连接板11焊接连接前后面板增加箱体板的抗内应力的能力，就更加增强箱式换热器整体的稳定性，提高箱体板的耐压能力，有效的防止或控制箱体板内应力变形减少焊接头漏水率，连接板11焊接分隔并形成多空腔流体循环传热通道，连接板起到搅拌流动层的作用，提高换热效果；本发明拐角肋板15有效地控制箱体薄板焊接热应力变形的技术问题，而又解决了箱体薄板抗内应力承压能力的技术难题，却换热效果好，使用寿命长，并应有良好的经济性和可靠性。

3、 如图11、图14、图15所示，本发明多块板排列组合的箱式换热器，拐角板15上压制有棱角Ⅰ20和/或棱角Ⅱ21，拐角板和棱角形成强力筋增加薄面板的抗压、抗拉强度；有效地抵抗热应力或冷缩应力的变形。

4、本发明多块板排列组合的箱式换热器，箱体盖板8、箱体底板4为长条平面板，或长条平面板的周边压制有边，将其前面板1、后面板7和侧面板5端口覆盖与板壁焊接固连；或箱体盖板8、箱体底板4为一块长条平面板嵌入前面板1、后面板7和侧面板5端口内密闭焊接封堵；箱体盖板8或箱体底板4上设置管接头安装孔12；侧面板5上设置管接头安装孔12方便管接头插入壁内焊接连接，提高管接头焊接连接的稳定性。

本发明的箱体盖板和箱体底板，采用长条平面板四周翻有边卡上箱体端口与箱体面板外壁焊接连接；侧面板5与前后面板的拐角板对接焊接不产生角接接头的焊接形式，其目的减少对角焊接的发生，角接头焊缝因热胀冷缩易于导致焊口开裂漏水，埋藏了质量隐患。水箱前面板1、后面板7两侧边板向侧面方向制作拐角，拐角板与拐角板可以对接焊接连接形成侧面板5，但未有产生角对角焊接头，并减少了侧面板5的焊接缝降低漏水率。

5、如图16、图17、图18所示，本发明多块板排列组合的箱式换热器，换热管10为圆管；换热管10包括：竖向换热管19、横向换热管18或换热弯管17、换热管堵板16；所述的竖向换热管19握弯联通或竖向换热管19管壁开有连通孔22，连通孔22向外翻口或向内翻口；竖向换热管19外翻口连通孔22与相邻的竖向换热管19外翻口连通孔22口与口对口焊接连通，形成横向换热管18连通流动通道；或横向换热管18插入竖向换热管19内翻口连通孔22内，在竖向换热管19管口内焊接连通；竖向换热管19端口部设置有换热管堵板16，换热管堵板16密闭焊接封堵竖向换热管19管口；竖向换热管19两边边管焊接有管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6；竖向换热管19上的管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6插入箱体盖板8或箱体底板4的管接头开口12内焊接连接，组成管程介质流体循环通道；管接头Ⅲ3和管接头Ⅳ9与侧面板5的管接头开口12焊接连通，组成换热器壳程介质流体循环通道。

6、如图1、图16、图17、图18所示，本发明多块板排列组合的箱式换热器，箱式换热器的箱体内腔13为冷流体通道，换热管10为热流体循环流动通道；或者箱式换热器内的换热管10为冷流体通道，联箱内腔13为热流体循环流动通道。

连接板11把箱体内腔13分隔为若干个小内腔，形成多个循环传热的流体通道。在箱体内腔13循环通道内设置的换热管10，换热管10可根据箱体的厚度空腔大小选择粗细不同的换热管管径；选择细一点的为热流体换热管好握弯（如图18），壳体空腔储水多为冷流体流动通道，冷水被加热膨胀应力大，热胀冷缩内应力变化大，可选择1.5mm厚度的钢板加工制作；如选择粗一点直径76mm的为冷流体换热管管腔储水多（如图16或17），壳体空腔相对较大是热流体流动通道，机械恒压力，水箱体耐压力稳定不易于漏水，可选择1.3mm厚度的钢板加工制作；握成弯管的换热管17无焊接头，制造工艺简单劳动强度低；握弯换热管17两边的边管与管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6焊接连通，管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6在与箱体盖板或箱体底板的管接头开口12处焊接连接；弯管换热管17嵌入在箱体内腔，握弯管联通减少焊接接头，降低漏水率节约焊接材料，制造成本低；或换热管10选择比较粗直径76mm竖向换热管19，竖向换热管19的一端头一侧管壁开孔，或竖向换热管19两端头对应面上侧管壁开孔22和对应面下侧管壁开孔22，开孔壁向外翻口或向内翻口，竖向换热管外翻口与相邻的竖向换热管外翻口，口与口对口焊接连通，形成横向换热管18连通冷流体流动通道；或横向换热管18是直管插入竖向换热管内翻口内，在竖向换热管19管口内焊接连通，竖向换热管19端口部设置有换热管堵板16，换热堵板为圆封头堵板或平板封头堵板外翻有边，圆封头换热堵板或平板封头堵板的外翻边嵌入竖向换热管19管口内好焊接不易于漏水，竖向换热管19两边边管与圆封头的外翻边或平板封头堵板的外翻边焊接，管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6与圆封头堵板的开有孔或平板封头堵板的开孔焊接连通后经水压试验，管接头Ⅰ2和管接头Ⅱ6在与箱体盖板或箱体底板的管接头开口12处焊接连接；形成循环传热流体通道。

本发明箱式换热器冷热两种流体的通道壳程或管程可灵活选择制造，一种交换方式为箱体空腔13为壳程冷流体循环流动通道外储水式；而另一种交换方式为换热管10为管程冷流体循环流动通道内管储水式；以上所述箱式换热器交换方式的实施方案均属于本发明保护内容。

Claims (6)

1.一种多块板排列组合的箱式换热器，包括箱体：箱体上设置前面板（1）、后面板（7）、箱体盖板（8）、箱体底板（4）和两个侧面板（5）；前面板（1）和后面板（7）与侧面板（5）密闭焊接组合的空间为箱体内腔（13），箱体盖板（8）与箱体底板（4）密闭焊接封堵箱体上下或左右端口部；箱体内腔（13）设置有换热管（10），换热管（10）为焊接联通或握弯联通；箱体内腔（13）设置有连接板（11）；箱体盖板（8）或箱体底板（4）上设置有管接头Ⅰ（2）和管接头Ⅱ（6）；侧面板（5）上设置管接头Ⅲ（3）和管接头Ⅳ（9）；其特征是：箱式换热器的箱体为长方体或正方体，前面板（1）、后面板（7）由多块长条平面板焊接连接组成，或着前面板（1）、后面板（7）长条平面板面上设置有长条凹槽或凸台加强筋（14）；箱体盖板（8）、箱体底板（4）为平面板或在板平面上设置凹槽或凸台加强筋（14）；前面板（1）、后面板（7）的长条平面板两侧分别向箱体内腔（13）设置拐角肋板（15），前面板（1）的长条平面板两侧的拐角肋板（15）与相邻的长条平面板的拐角肋板（15）的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体的前面板（1）；后面板（7）的长条平面板两侧的拐角肋板（15）与相邻的长条平面板的拐角肋板（15）的板边紧密贴合在一起捏两壁边自熔合焊接连接成整体的后面板（7）；所述的连接板（11）在箱体内腔（13）或外部与前面板（1）和后面板（7）分别焊接连接成整体；箱体内腔（13）空间为壳程流体循环传热通道，换热管（10）的管腔空间为管程流体循环传热通道，箱式换热器内的流体分别从换热管（10）的管程和箱体内腔（13）的壳程流过进行热量的交换。

2.根据权利要求 1 所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：后面板（7）的加强筋（14）凹槽内设置长条开口（23）或前面板（1）的加强筋（14）凹槽内设置长条开口（23）；连接板（11）一侧板边与前面板（1）焊接连接，另一侧板边插入后面板（7）长条开口（23）内焊接连接；或连接板（11）两侧插入前面板（1）和后面板（7）的长条开口（23）内，在前后面板外部焊接连接形成承压箱体。

3.根据权利要求 1或2 所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：所述的拐角板(15)上压制有棱角Ⅰ(20)和/或棱角Ⅱ（21）。

4.根据权利要求 1或2 所述的多块板灵活排列组合的箱式换热器，其特征是：所述的箱体盖板（8）、箱体底板（4）为长条平面板，或长条平面板的周边压制有边，将其前面板（1）、后面板（7）和侧面板（5）端口覆盖与板壁焊接固连；或箱体盖板（8）、箱体底板（4）为一块长条平面板嵌入前面板（1）、后面板（7）和侧面板（5）端口内密闭焊接封堵；箱体盖板（8）或箱体底板（4）上设置管接头安装孔（12）；侧面板（5）上设置管接头安装孔（12）。

5.根据权利要求 1或2所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：所述的换热管（10）为圆管；换热管（10）包括：竖向换热管（19）、横向换热管（18）或换热弯管（17）以及换热管堵板（16）；竖向换热管（19）握弯联通或竖向换热管（19）管壁开有连通孔（22），连通孔（22）向外翻口或向内翻口；竖向换热管（19）外翻口连通孔（22）与相邻的竖向换热管（19）外翻口连通孔（22）口与口对口焊接连通，形成横向换热管（18）连通流动通道；或横向换热管（18）插入竖向换热管（19）内翻口连通孔（22）内，在竖向换热管（19）管口内焊接连通；竖向换热管（19）端口部设置有换热管堵板（16），换热管堵板（16）密闭焊接封堵竖向换热管（19）管口；竖向换热管（19）两边边管分别焊接有管接头Ⅰ（2）和管接头Ⅱ（6）；竖向换热管（19）上的管接头Ⅰ（2）和管接头Ⅱ（6）插入箱体盖板（8）或箱体底板（4）的管接头开口（12）内焊接连接，组成管程介质流体循环通道；管接头Ⅲ（3）和管接头Ⅳ（9）与侧面板（5）的管接头开口（12）焊接连通，组成换热器壳程介质流体循环通道。

6.根据权利要求 1 或2所述的多块板排列组合的箱式换热器，其特征是：箱式换热器的箱体内腔（13）为冷流体通道，换热管（10）为热流体循环流动通道；或者箱式换热器内的换热管（10）为冷流体通道，联箱内腔（13）为热流体循环流动通道。