CN106225524B - 单管板换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单管板换热器技术领域，尤其是涉及一种单管板换热器，包括壳体，壳体内设置有多根换热管；多根换热管的轴向相互平行；壳体的两端均设置有封头，且壳体与封头之间设置有管板；管板上设置有阶梯孔，换热管的端部穿设于阶梯孔中；阶梯孔包括孔径大部分和孔径小的部分，孔径大的部分位于封头所在的一侧，孔径小的部分位于壳体所在的一侧；阶梯孔的孔径大的部分中设置有密封组件，密封组件套设在换热管上。本发明提供的单管板换热器具有使用范围广及安装要求低、维修简单且维修时间短、维修成本低的特点。

Description

单管板换热器

技术领域

本发明涉及单管板换热器技术领域，尤其是涉及一种单管板换热器。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，它又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

现有的换热器中，特别是采用碳化硅材料制成的换热管(即碳化硅管)的换热器，其换热管的端部，通过两块管板进行固定密封，也就是说，换热管的端部穿设于两块管板(管板由钢衬聚四氟乙烯制成)上，两块管板之间夹有套设于换热管上的O型圈，通过两块管板的夹持力实现密封。

这种密封方式，对管板的加工精度要求较高，并且装配要求高；当两管板的开孔在加工或安装时有偏差或不对中，会造成密封性有缺陷，而且容易使换热管断裂。另外，使用条件有限，在高温高压的条件下，管板变形时损坏换热管或造成O型圈的压紧力不足，产生泄漏，从而限制了换热器的使用范围和条件；并且在更换时换热管时，需要将管板卸除，并需要更换所有的O型圈，使得维修困难、维修时间长、增加了维修成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单管板换热器，以解决现有技术中存在的采用两块管板对换热管的端部进行密封，造成使用范围和条件受到限制及安装要求高、使得维修困难、维修时间长、增加了维修成本的技术问题。

本发明提供了一种单管板换热器，包括壳体，所述壳体内设置有多根换热管；多根所述换热管的轴向相互平行；所述壳体的两端均设置有封头，且所述壳体与所述封头之间设置有管板；所述管板上设置有阶梯孔，所述换热管的端部穿设于所述阶梯孔中；所述阶梯孔包括孔径大的部分和孔径小的部分，所述孔径大的部分位于所述封头所在的一侧，所述孔径小的部分位于所述壳体所在的一侧；所述阶梯孔的孔径大的部分中设置有密封组件，所述密封组件套设在所述换热管上。

进一步地，所述密封组件包括压帽和多个密封圈；所述密封圈位于所述孔径小的部分与所述孔径大的部分之间的台阶处，所述压帽与所述孔径大的部分螺纹连接。

进一步地，所述壳体内还设置有折流装置；所述折流装置包括拉杆；所述拉杆上固定有挡板；所述换热管穿设于所述挡板上；所述拉杆的两端分别固定连接有支撑板，用以支撑所述拉杆和所述挡板。

进一步地，所述挡板上设置有导向孔，所述换热管穿设于所述导向孔中，且所述导向孔的孔径大于所述换热管的管径。

进一步地，所述支撑板与所所述壳体之间设置有导向件，用于使所述支撑板沿所述换热管的轴向方向定向移动；所述拉杆和所述挡板能够随着所述支撑板沿所述换热管的轴向方向移动。

进一步地，所述导向件为设置于所述壳体内的导轨，所述导轨的延伸方向与所述换热管的轴向方向平行，所述支撑板上设置与所述导轨相对应的导向槽；

或，所述导向件为设置于所述支撑板上的导向块，所述壳体内设置与所述导向块相对应的导向槽，所述导向槽的延伸方向与所述换热管的轴向方向平行。

进一步地，所述拉杆的数量为多根，所述拉杆的轴向与所述换热管的轴向相互平行。

进一步地，所述拉杆包括多根首尾相接的分支杆；所述挡板夹装于相邻两个所述分支杆之间。

进一步地，相邻两个所述分支杆之间螺纹连接。

进一步地，所述挡板的形状呈弓形。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的单管板换热器，包括壳体，壳体内设置有多根换热管；多根换热管的轴向相互平行；壳体的两端均设置有封头，且壳体与封头之间设置有管板；管板上设置有阶梯孔，换热管的端部穿设于阶梯孔中；阶梯孔包括孔径大的部分和孔径小的部分，孔径大的部分位于封头所在的一侧，孔径小的部分位于壳体所在的一侧；阶梯孔的孔径大的部分中设置有密封组件，密封组件套设在换热管上。本发明通过单个管板便能实现对换热管的密封，并且对管板加工要求精度不高，便于加工管板；另外由于使用于了单个管板从而节约了材料，降低了成本；而且安装方便，只需要在阶梯孔的孔径大的部分中设置密封组件，便能实现对换热管的密封，且每根换热管单独密封，不受其它密封的影响，如有单根换热管与管板发生泄漏，只需更换其上的密封组件即可。另外，便于现场快速的维修，更换密封组件，实现即时更换，缩短了维修时间和降低了维修成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的单管板换热器的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为本发明实施例中分支杆的主视图；

图4为本发明实施例中分支杆的左视图。

附图标记：

101-壳体；102-换热管；103-拉杆；

104-挡板；105-支撑板；106-分支杆；

107-连接孔；108-封头；109-服务侧；

110-工艺侧；111-压帽；112-密封圈；

113-垫片；114-管板；115-管板法兰；

116-壳体法兰；117-紧固件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参见图1至图4所示，本发明提供了一种单管板换热器，包括壳体101，壳体101内设置有折流装置和多根换热管102；多根换热管102的轴向相互平行；折流装置包括拉杆103；拉杆103上固定有挡板104；换热管102穿设于挡板104上；拉杆103的两端分别固定连接有支撑板105，用以支撑拉杆103和挡板104。

具体而言，换热管102的外表面被挡板104所支撑，避免了由于换热管的长度过长，受力容易折断情况发生；挡板104固定于拉杆103上，且挡板104不能与拉杆103发生相对运动，也就是说挡板104不能沿拉杆103的轴向移动，也不能绕拉杆103的轴线转动。支撑板105固定于拉杆103的端部，以承载拉杆103和挡板104的重量，而换热管102不再承载挡板104的重量。

本发明提供的单管板换热器，通过将挡板104固定拉杆103上，并在拉杆103的两端固定支撑板105，这样挡板104的重量便由拉杆103和支撑板105所支撑，换热管102不再对挡板104起支撑作用，而是挡板对换热管起支撑作用，避免了损坏换热管102的情况发生，并且简化了安装结构，降低了成本，安装方便，便于维修。该实施例中，支撑板上还设置有供壳体内流体流过的流体孔。

参见图4所示，其中图4中只示出也壳体一端的封头；该实施例中，壳体的两端均设置有封头108，且壳体与封头108之间设置有管板114；换热管的端部穿设于管板114中。壳体的内部与换热管的外侧为服务侧109，封头108的内侧以及换热管的内侧称为工艺侧110，封头108的内侧与换热管的内侧相连通，使用时，服务侧109中的物料与工艺侧110中的物料之间进行热交换。壳体上固定有壳体法兰116，封头108上固定有管板法兰115，壳体法兰116与管板法兰115通过紧固件117固定连接。紧固件117为碳钢螺杆，使用时，可采用弹簧垫片，来加强紧固力。

具体而言，管板114上设置有阶梯孔，换热管的端部穿设于阶梯孔中；阶梯孔包括孔径大的部分和孔径小的部分，孔径大的部分位于封头108所在的一侧，孔径小的部分位于壳体所在的一侧，也就是说，孔径大的部分靠近封头108所在的一侧，而孔径小的部分远离封头108所在的一侧；阶梯孔的孔径大的部分中设置有密封组件，密封组件套设在换热管上。这样通过单个管板114便能实现对换热管的密封，并且对管板114加工要求精度不高，便于加工管板114；另外由于使用于了单个管板114从而节约了材料，降低了成本；而且安装方便，只需要在阶梯孔的孔径大的部分中设置密封组件，便能实现对换热管的密封，且每根换热管单独密封，不受其它密封的影响，如有单根换热管与管板114发生泄漏，只需更换其上的密封组件即可。另外，便于现场快速的维修，更换密封组件，实现即时更换，缩短了维修时间和降低了维修成本。

该实施例中，密封组件包括压帽111和多个密封圈112；密封圈112位于孔径小的部分与孔径大的部分之间的台阶处，也就是说密封圈112位于孔径大的部分的底部；压帽111与孔径大的部分螺纹连接。

具体而言，密封组件还包括多个垫片113；多个垫片和多个密封圈112相互交错设置，也就是说，两个垫片之间夹着密封圈112，两个密封圈112之间夹着垫片。这样密封圈112可以在两个垫片的作用下，实现均匀的受力，起到很好的密封作用，另外，密封圈112与垫片的密封组合，增强了密封的性能。需要说明的是，该实施例中，还可以采用垫圈替换垫片。

具体使用时，将垫片113和密封圈112组合套设于换热管上，并置于阶梯孔的孔径小的部分，然后将压帽111与孔径大的部分螺纹连接，通过旋紧压帽111，使其向垫片和密封圈112施加压力，使得密封圈112发生形变，以消除换热管与管板114之间的间隙，实现每根换热管与管板114间的密封。

该实施例中，密封圈112为O型圈；管板114由质量分数为80％的聚四氟乙烯和质量分数为15％的玻璃纤维制成；压帽111由质量分数为80％聚四氟乙烯和质量分数为15％的玻璃纤维制成；O型圈的材质为氟橡胶或全氟醚；垫片的材质为聚四氟乙烯。

该实施例通过单管实现对换热管的端部的安装与密封，便于现场快速的维修，更换损坏的换热管或密封圈112，只需入旋出其相应的压帽111，取出损坏的换热管或密封圈112，即可更换，时间短，成本低。另外，发生密封失效时，可以先对压帽111进行旋紧，如果能够再次实现密封，则不需要更换密封组件。

该实施例中，挡板104上设置有导向孔，换热管102穿设于导向孔中，且导向孔的孔径大于换热管102的管径，也就是说，导向孔的最大内径大于换热管102的最大外径。

该实施例中，支撑板105与壳体101之间设置有导向件，用于使支撑板105沿换热管102的轴向方向定向移动，也就是说，导向件用于防止支撑板105绕换热管102的轴向发生旋转，即支撑板105只能沿换热管102的轴向方向移动，而不能绕换热管102的轴向旋转。拉杆103和挡板104能够随着支撑板105沿换热管102的轴向方向移动，也就是说，支撑板105沿着换热管102的轴向方向移动时，能够带动拉杆103和挡板104的移动。需要说明的是，该实施例中，还可以将支撑板105与壳体101固定，以避免支撑板105沿壳体101的轴向移动。

该实施例中，导向件为设置于壳体101内的导轨，导轨的延伸方向与换热管102的轴向方向平行，支撑板105上设置与导轨相对应的导向槽；

或，导向件为设置于支撑板105上的导向块，壳体101内设置与导向块相对应的导向槽，导向槽的延伸方向与换热管102的轴向方向平行。

该实施例中，拉杆103的数量为多根，多根拉杆103的轴向相互平行；拉杆103的轴向与换热管102的轴向相互平行。

具体而言，挡板104的板面与支撑板105的板面相平行，换热管102的轴向与壳体101的轴向平行，挡板104的板面与换热管102的轴向垂直。

该实施例中，拉杆103包括多根首尾相接的分支杆106；挡板104夹装于相邻两个分支杆106之间。

具体而言，相邻两个分支杆106之间螺纹连接，这样使得安装结构简单，且成本较低，易于安装和检修；分支杆106的一端具连接孔107，该连接孔107开设有内螺纹，分支杆106的另一端设置有与内螺纹相配合的外螺纹，这样多根分支杆106便可依次连接在一起，形成拉杆103。挡板104上开设有安装孔，分支杆106具有外螺纹的一端穿设于安装孔中，并且分支杆106具有外螺纹的部分的直径小于分支杆106的没有外螺纹部分的直径，这样两根分支杆106便能够将挡板104夹于两根分支杆106之间，且固定于两根分支杆106之间。通过将拉杆103设置成多个分支杆106，使得拉杆103的总长度可以根据实际情况具体调节，有效适应单管板换热器的工作条件，更具性价比。

该实施例中，拉杆103的径向截面为矩形，具体而言，该矩形为正方形。径向截面为矩形的拉杆103，提高了拉杆103的强度，保证了各个挡板104之间的连接，不易脱落和损坏。

该实施例中，挡板104的形状呈弓形。具体而言，该弓形可以为劣弧弓或优弧弓。

该实施例中，挡板104的数量为多个。

具体而言，为了避免挡板104绕拉杆103的轴向转动，拉杆103的数量至少设置为两根。

该实施例中，换热管102为碳化硅管、石墨管或玻璃管。

该实施例中，拉杆103的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢；挡板104的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢；支撑板105的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢。

该实施例中，换热管102穿过挡板104上的导向孔后，换热管102的两端与管板固定连接，折流装置的挡板104的两端与管板固定安装后，折流装置的挡板104受到单管板换热器壳程内的流体的温度的冲击，能够发生相对于壳体101的相对位移，而挡板104、拉杆103和支撑板105固定连接在一起，使得拉杆103和支撑板105也能够发生相对于壳体101的相对位移，由于换热管102不承载挡板104的重量，所以挡板104的运动不会造成对换热管102的损坏，延长了单管板换热器的使用寿命，提高其经济性，发生相对位移动，克服了碳化硅材质的换热管102和拉杆103的材料因不同的受热膨胀系数需产生的因力，保证了单管板换热器的长周期稳定使用。另外，由于挡板104安装于拉杆103上，因此壳体101内的挡板104的数量不再受到换热管102的限制，从而能够增加换热效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (5)

1.一种单管板换热器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有多根换热管；多根所述换热管的轴向相互平行；所述壳体的两端均设置有封头，且所述壳体与所述封头之间设置有管板；所述管板上设置有阶梯孔，所述换热管的端部穿设于所述阶梯孔中；所述阶梯孔包括孔径大的部分和孔径小的部分，所述孔径大的部分位于所述封头所在的一侧，所述孔径小的部分位于所述壳体所在的一侧；所述阶梯孔的孔径大的部分中设置有密封组件，所述密封组件套设在所述换热管上；

所述密封组件包括压帽和多个密封圈；所述密封圈位于所述孔径小的部分与所述孔径大的部分之间的台阶处，所述压帽与所述孔径大的部分螺纹连接；

所述壳体内还设置有折流装置；所述折流装置包括拉杆；所述拉杆上固定有挡板；所述换热管穿设于所述挡板上；所述拉杆的两端分别固定连接有支撑板，用以支撑所述拉杆和所述挡板；

所述挡板上设置有导向孔，所述换热管穿设于所述导向孔中，且所述导向孔的孔径大于所述换热管的管径；

所述支撑板与所述壳体之间设置有导向件，用于使所述支撑板沿所述换热管的轴向方向定向移动；所述拉杆和所述挡板能够随着所述支撑板沿所述换热管的轴向方向移动；所述导向件为设置于所述壳体内的导轨，所述导轨的延伸方向与所述换热管的轴向方向平行，所述支撑板上设置与所述导轨相对应的导向槽；或，所述导向件为设置于所述支撑板上的导向块，所述壳体内设置与所述导向块相对应的导向槽，所述导向槽的延伸方向与所述换热管的轴向方向平行。

2.根据权利要求1所述的单管板换热器，其特征在于，所述拉杆的数量为多根，所述拉杆的轴向与所述换热管的轴向相互平行。

3.根据权利要求1所述的单管板换热器，其特征在于，所述拉杆包括多根首尾相接的分支杆；所述挡板夹装于相邻两个所述分支杆之间。

4.根据权利要求3所述的单管板换热器，其特征在于，相邻两个所述分支杆之间螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的单管板换热器，其特征在于，所述挡板的形状呈弓形。