CN108885077A - 管式热交换器和制造这种热交换器的方法 - Google Patents

Abstract

一种管壳式热交换器(1)，其用于在第一流体与第二流体之间交换热量，其包括外壳(2)，管(8)在所述外壳中延伸，其中，挡板(11)固定在外壳(2)中，挡板设置有通道(13)，管(8)延伸穿过所述通道(13)，所述挡板(11)借助于一个或多个紧固元件(17)彼此之间相距一定距离地彼此连接，所述一个或多个紧固元件固定在挡板(11)的第一凹部(14)中，挡板(11)与紧固元件(17)之间的一个或多个连接部借助于在第一凹部(14)的边缘处形成的一个或多个唇缘(16)来形成，一个或多个唇缘(16)形成所述挡板(11)的一部分，并且弯曲到由所述挡板(11)限定的平面之外。

Description

管式热交换器和制造这种热交换器的方法

技术领域

本发明涉及管壳式热交换器，以及涉及用于制造所述管壳式热交换器的方法。

背景技术

已经已知用于两个流体(分别为第一流体和第二流体)之间交换热量的管壳式热交换器，其中热交换器由外壳组成，一根或多根管在所述外壳中延伸，所述一根或多根管在其端部处紧固到将所述外壳划分成三个隔室的分隔部，所述三个隔室即为用于第一流体的入口隔室和出口隔室以及在入口隔室与出口隔室之间的用于第二流体的中间隔室，所述中间隔室具有其自身的入口和出口。

在常规管壳式热交换器中，一个或多个挡板横向于管的方向设置，并且管延伸通过这些挡板中的通道以便根据特定模式引导第二流体的流动。

传统上，挡板安装成使得通道交替地在外壳的一侧和相对侧上对于第二流体来说是自由的，以使得第二流体遵循Z形图形。

在已知的热交换器中，挡板通过呈隔套或分隔板形式的紧固装置彼此之间保持一定距离，所述隔套或分隔板固定在挡板之间。

在隔套的情况下，至少一个螺杆通过彼此成直线定位的一系列隔套中的每一个被固定，使得这些螺杆也延伸通过挡板中的相应通道。

这种常规布置的缺点是，螺杆和隔套必须由足够厚的材料制成，因为挡板的移动(由于第二流体通过中间隔室的流动)必须受到限制。

当然，所需的大量材料意味着高的材料成本。

另一个缺点是，挡板的布置费力，使得管式热交换器的组装是劳动密集的并且因此昂贵。

替代方案在EP 2480850中描述，其中呈槽形V形轮廓形式的紧固元件被按压在一起，并且卡合到挡板的周缘上的凹部中，更具体地，卡合到固定在这些凹部的边缘处的唇缘下方。

这具有以下缺点：这些V形轮廓的一起挤压需要相当大的力，使得V形轮廓必须由相对薄的材料制成，这继而导致以下结果：所获得的结构的刚度受限。

同时，难以施加用于将V形轮廓挤在一起的相当大的力并且精确地操纵这些轮廓以便将它们布置在挡板中的凹部中。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于在第一流体与第二流体之间交换热量的管壳式热交换器来提供上述和/或其他缺点中的一个或多个的解决方案，其中热交换器包括外壳，其中一根或多根管在用于第一流体的入口区段与用于第一流体的出口区段之间延伸，其中，挡板固定在外壳中以便将流动路径施加在第二流体上，其中挡板设置有通道，其中一根或多根管延伸穿过所述通道，其中挡板借助于一个或多个紧固元件彼此之间相距一定距离地彼此连接，所述一个或多个紧固元件固定在挡板中的第一凹部中，其中所述挡板与所述紧固元件之间的一个或多个连接部借助于在第一凹部的边缘处形成的一个或多个唇缘形成，其中一个或多个唇缘形成挡板的一部分，并且其中一个或多个唇缘弯曲，即，从由挡板限定的平面塑性变形。

这种管壳式热交换器容易制造。

足以将唇缘还未弯曲的挡板彼此之间相距适当距离地布置在例如适用于此目的的组装台上，在此之后，一个或多个紧固元件可以容易布置在第一凹部中，并且可以通过使用适用于该目的的工具使一个或多个唇缘弯曲来进行紧固。

另一个优点是，紧固元件和挡板可以由相同的材料制成，使得组装根据本发明的管壳式热交换器需要更少的后勤。

优选的是，所述一个或多个紧固元件均连接到所有所述挡板。

在优选实施例中，紧固元件基本上被构造为一种轮廓，其中在横向于轮廓方向的横截面中观察到，第一凹部的形式对应于这些轮廓的外缘的形式，并且其中可选地，这些轮廓设置有对应于第一凹部的位置的第二凹部，或者设置有紧邻第一凹部的凸起。

因此，挡板和紧固元件相对于彼此在两个方向上被紧固，即在平行于由挡板限定的平面的方向上以及在平行于紧固元件的轮廓方向的方向上。

现在，不需要组装台，因为挡板可以一个接一个地连接到一个或多个紧固元件，其中紧固元件可以预先制备有彼此之间相距一定距离的凹部或凸起，所述距离对应于挡板之间的期望距离。

本发明还单独或部分地涉及用于制造管壳式热交换器的方法、用于将热交换器的挡板彼此之间相距期望距离地紧固到彼此的方法，其中挡板设置有用于接收一个或多个紧固元件的一个或多个第一凹部，所述一个或多个紧固元件至少跨越期望距离，其中挡板设置有固定在这种第一凹部的边缘处的一个或多个唇缘，其中所述方法包括以下步骤：

将一个或多个唇缘弯曲，直到所述一个或多个唇缘突出到由挡板限定的平面之外。

附图说明

为了更好地示出本发明的特性，下参考附图、通过示例而非限制性地描述根据本发明的挡板和管壳式热交换器的优选实施例，其中：

图1示意性地示出根据本发明的管壳式热交换器的剖视图；

图2和图3示意性地示出图1的管壳式热交换器的部件在其紧固在一起之前的透视图；

图4示出图1中由F4指示的部分的放大视图；

图5和图6分别示出根据图4中的线V-V和线VI-VI的放大比例的剖视图；

图7示出根据图4中的线VII-VII的剖视图；并且

图8示出用于制造根据图1的管壳式热交换器的方法的步骤。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的管壳式热交换器1，所述管壳式热交换器1基本上包括封闭外壳2，所述外壳2通过呈两个平行分隔部形式的端部件被划分成三个隔室4至6，即中间隔室4和在其两侧的两个隔室5和6。

中间隔室4位于前述分隔部3之间，并且通道设置在分隔部3中，平行的管8延伸通过所述分隔部3。

前述管8在中间隔室4的两侧上的其他两个隔室5和6之间形成连接，所述两个隔室5和6即为形成用于第一流体的入口区段的隔室5和形成用于该第一流体的出口区段的隔室6。

中间隔室4设置有用于第二流体的入口9和出口10，并且设置有“挡板”11，所述挡板11横向于管8的纵向方向定向。

挡板11的形式和相对位置因此被选择成使得其在第二流体上施加特定的流动模式(例如像Z字图形)，其中第二流体通过多次前后移动流动通过中间隔室。

为此，挡板11从中间隔室4的一侧延伸到距中间隔室4的另一侧一定距离处以形成用于第二流体的反向通道12，并且这使得连续的反向通道12交替地位于一侧或另一侧上。

挡板11优选地由不锈钢制成，但是本发明决不限于此。

挡板11设置有通道13，热交换器1的管8延伸穿过所述通道13。

前述通道13具有实际上对应于管8的直径的直径，使得在挡板11与管8之间存在有限的间隙。

挡板11在其周缘上设置有V形第一凹部14。其数量取决于挡板11的相互连接的所需刚度。

第一凹部14可以设置有靠近其封闭侧的附加开口15，使得不会出现尖锐点(所述尖锐点可以是产生裂纹的起始点)，然而这不是必须的，如果第一凹部14的点处的半径足够大并且/或者挡板的材料足够抵抗裂纹形成的话。

在挡板11的周缘上，挡板11在每个第一凹部14处设置有两个唇缘16，所述两个唇缘16在第一凹部14中突起。

这具体地可以在图3中看出。

挡板11通过紧固元件17被保持为彼此之间相距一定距离，其中如图2所示，每个紧固元件17由V形轮廓形成，所述V形轮廓具有两个壁18并且朝向彼此成锥形，其中该轮廓优选地由不锈钢制成。

在这些壁18的自由边缘19处，多个第二凹部20彼此相对地设置，所述多个第二凹部20的宽度稍微大于挡板11的厚度，并且所述多个第二凹部在距挡板11的期望的相互距离处在所述V形轮廓的长度上被固定。

在该示例中，但是非必须地，第二凹部20设置有附加开口15A，使得不会出现尖锐角部，所述尖锐角部可以是裂纹的起始点。

紧固元件17的在横向于纵向方向的横截面中所观察到的尺寸是这样的：其适配在第一凹部14中而不必使紧固元件17变形。

紧固元件17平行于管8、在彼此之间相距最远的挡板11之间的整个距离上延伸。

挡板11与紧固元件17之间的连接通过将紧固元件在第二凹部的位置处布置在挡板11的第一凹部中来形成，在此之后，如稍后将说明的，唇缘16弯曲到挡板11的平面之外，其中所述唇缘16在第二凹部20的边缘周围弯曲。这具体在图4至图7中示出。

由此，紧固元件17在挡板11的径向方向上的移动是不可能的，或者仅在非常有限的范围内可能，并且挡板11在紧固元件的纵向方向上的纵向移动也是不可能的，或者仅在非常有限的范围内可能。

优选地，紧固元件17的自由边缘19在安装情况下实际延伸到挡板11的外边缘，如图4至图6所示。

这种管壳式热交换器1的制造类似于传统的管壳式热交换器，其中仅在此进一步说明挡板11与紧固元件17之间的连接的形成。

为此，挡板11在组装台上被保持在期望的取向上，并且被保持期望的相互距离。

随后，紧固元件17在其第二凹部20的位置处布置在第一凹部14中。这可以在不在紧固元件17的自由边缘19处将紧固元件17挤压在一起的情况下而仅通过将紧固元件17稍微倾斜使得紧固元件17可以沿着唇缘16通过来完成。

随后使用专用的钳子21弯曲唇缘16。这在图8中示出，其中钳子21被装配成将唇缘16向上弯曲(即远离纸张的平面)以形成连接。

专用的钳子21由通过枢转部一起连接的两个零件组成。第一零件22具有带有两个臂23的叉形端部，在所述两个臂23之间的距离大于第一凹部14的尺寸。第二零件24具有平坦的端部，所述平坦的端部小于紧固元件17的内部尺寸但是大于唇缘16之间的相互距离。

通过将钳子21挤压在一起，当钳子21如图8所示正确地布置在第一凹部14周围时，唇缘16弯曲到分隔部11的平面之外。

根据本发明的管壳式热交换器1的使用类同于已知的管壳式热交换器的使用。

本发明决不限于作为示例描述并且在附图中示出的实施例，而是根据本发明的管壳式热交换器和方法可以以各种形式和尺寸来实现而不脱离本发明的范围。

Claims (14)

1.一种管壳式热交换器(1)，所述管壳式热交换器用于在第一流体与第二流体之间交换热量，其中所述热交换器包括外壳(2)，在所述外壳中一根或多根管(8)在用于所述第一流体的入口区段(5)与用于所述第一流体的出口区段(6)之间延伸，其中，挡板(11)固定在所述外壳(2)中，其中所述挡板设置有通道(13)，其中所述一根或多根管(8)延伸穿过所述通道(13)，其中所述挡板(11)借助于一个或多个紧固元件(17)彼此之间相距一定距离地彼此连接，所述一个或多个紧固元件固定在所述挡板(11)的第一凹部(14)中，其特征在于，所述挡板(11)与所述紧固元件(17)之间的一个或多个连接部借助于在所述第一凹部(14)的边缘处形成的一个或多个唇缘(16)来形成，其中所述一个或多个唇缘(16)形成所述挡板(11)的一部分，并且弯曲到由所述挡板(11)限定的平面之外。

2.根据权利要求1所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述第一凹部(14)沿着所述挡板(11)的外缘定位。

3.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述一个或多个紧固元件(17)连接到所有的所述挡板(11)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述一个或多个紧固元件(17)在平行于所述管(8)的方向上延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述一个或多个紧固元件(17)在垂直于所述挡板(11)的方向上延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述一个或多个紧固元件(17)基本上由一种轮廓形成，其中在横向于轮廓方向的横截面中观察到，所述第一凹部(14)的形式至少部分地对应于这些轮廓的外缘的形式，并且其中可选地，这些轮廓设置有对应于所述第一凹部(14)的位置的第二凹部(20)，或者设置有紧邻所述第一凹部(14)的凸起。

7.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述一个或多个紧固元件(17)由具有横向于轮廓方向的V形横截面的一个或多个轮廓形成，其中这些一个或多个轮廓设置有对应于所述第一凹部(14)的位置的第二凹部(20)，其中所述第一凹部(14)至少部分地呈V形，并且其中所述唇缘(16)固定在所述第一凹部(14)的两个相对的边缘上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述一个或多个紧固元件(17)在所述连接部的位置处设置有第二凹部(20)，其中所述一个或多个唇缘(16)部分地位于所述第二凹部(20)中，并且其中所述一个或多个唇缘(16)围绕所述第二凹部(20)的边缘弯曲。

9.根据前述权利要求中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述挡板(11)在所述第一凹部(14)处设置有所述两个唇缘(16)，其中这些唇缘(16)在彼此相对的方向上弯曲到由所述挡板(11)限定的平面之外。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的管壳式热交换器(1)，其特征在于，所述挡板(11)在所述第一凹部(14)处设置有所述两个唇缘(16)，其中所述唇缘(16)在彼此相同的方向上弯曲到所述挡板(11)限定的平面之外。

11.一种用于将管壳式热交换器(1)的挡板(11)彼此之间相距期望距离地紧固到彼此的方法，其中所述挡板(11)设置有用于接收一个或多个紧固元件(17)的一个或多个第一凹部(14)，所述一个或多个紧固元件至少跨越期望距离，其中所述挡板(11)设置有固定在这种第一凹部(14)的边缘处的一个或多个唇缘(16)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将所述一个或多个唇缘(16)弯曲，直到所述一个或多个唇缘突出到由所述挡板(11)限定的平面之外。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，至少两个唇缘(16)在所述第一凹部(14)中的每一个上被弯曲，其中这些至少两个唇缘(16)中在彼此相同的方向上弯曲。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，至少两个唇缘(16)在所述第一凹部(14)中的每一个上被弯曲，其中这些至少两个唇缘(16)中的两个在彼此相对的方向上弯曲。

14.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项所述的管壳式热交换器(1)的方法，其特征在于，所述方法包括根据权利要求11至13中任一项所述的方法。