CN109612321A - 用于气冷热交换器的联管箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于气冷热交换器的联管箱。所述联管箱包括外壳，该外壳具有顶壁、底壁和侧壁、以及进口和出口，其中一个所述侧壁是用于连接多个热交换管的管壁。所述联管箱包括位于顶壁和底壁之间的分隔壁，所述分隔壁限定上区域和下区域，所述分隔壁是板状，具有一个较高的中心区域，该中心区域向下延伸至上区域的各个角部。每个角部都有一个排水孔，用于使上区域的流体借助重力排出上区域。

Description

用于气冷热交换器的联管箱

本分案申请是基于中国发明专利申请号201280069029.4(国际申请号PCT/US2012/067545)、发明名称“用于气冷热交换器的联管箱”、申请日2012年12月3日的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参照

该申请要求了2011年12月6日提交的美国临时申请No.61/567,433的优先权，该申请纳入本文供参考。

技术领域

本发明属于气冷热交换器的领域，具体来说，本发明属于用于气冷热交换器中的热交换管的联管箱领域。

技术背景

大型化学处理设备使用了很多管式热交换器，该管式热交换器通常包括端部与联管箱相联的成束热交换管。为遵守严格的安全流程，以及还为了正常有效的操作，热交换器的联管箱组件及管定期接受至少两次的静压泄漏检测，第一次在制造点生产完后，和第二次在现场设备启动前，以确保连接部没有缺陷和泄漏。在检测完热交换器且结果合格后，排出热交换器的水以确保联管箱内表面和管是干燥的。可以通过热空气或惰性气体完成干燥。干燥内表面的目的在于防止水检测后的运输和待机操作模式中可能引起的内部腐蚀。这种检测对避免灾难性的连接部泄漏来说是必要的，并且显然对检测和修正或监测更小的泄漏来说是必要的。

传统的气冷热交换器联管箱设计成闭合的箱体，每个箱体都包括插入板(plugsheet)、管板、端部板、顶部和底部板、喷嘴、加强件和分隔板。由于包括角部和底切区域的气冷热交换器联管箱的复杂性，通过当前的干燥流程无法实现彻底的水排出和干燥。在运输和待机操作模式期间这种积累的湿气和水分变得停滞，并随后具有腐蚀性，从而对联管箱内部部分和对管联接至联管箱的相邻部分造成严重损坏。结果，管板和热交换器管自身具有损坏的风险，损坏不仅维修昂贵，还引起整个热交换器的停机。当联管箱的定期检测的结果是维修或者替换以及是很多热交换器下线时，由于停工时间，大型化学处理设备的花费可以使生产损失达到每天300000美元。

本发明通过新的联管箱设计解决这一严重的问题，所述新的联管箱旨在延长设备循环寿命，并预防源于腐蚀的非期望失效。

发明内容

本发明的第一目的是设计一种新型联管箱结构，所述新型联管箱结构具有在静水压检测中用到的更好的水排出效果，并且将使联管箱内表面干燥而没有传统的水停滞和腐蚀。

本发明的另一个目的是提供一种用于气冷热交换器的新型联管箱结构，其中入流是进入包括底部分隔物的空间，该底部分隔物在其四个角部区域处向下弯曲，以将静压检测水重力排出到四个角部处的排水管。

本发明进一步的目的是为了让所述分隔底部区域由板形成，该板具有所有四个侧边缘，每个侧边缘均限定在中心处最高并降低至四个角部的凸形曲线。曲率可以围绕单个轴线，从而形成笔直圆筒的一段，或者可以围绕两个垂直的轴线，从而形成类似伞的顶。

上述本发明的更进一步目的是为了让所述底部是大致连续的板。

上述本发明的另一个目的是设计大致箱体形状的联管箱，其中，一个侧壁包括联接有多个热交换管的管板。

额外的一个目的是提供一种方法，所述方法通过使进水室的底部形成具有连续向下至全部四个角部(排水管从所述四个角部进一步向下延伸)的曲率，来减少气冷热交换器的联管箱中停滞水的积累。

因此，另一个目的是提供一种用于气冷热交换器的联管箱，包括：(a)外壳，该外壳具有顶壁、底壁和侧壁、以及进口和出口，其中一个所述侧壁是用于连接多个热交换管的管壁；(b)位于所述顶壁和底壁之间的分隔壁，所述分隔壁限定上区域和下区域，所述分隔壁是板，所述板具有一个较高的中心区域，该中心区域向下延伸至上区域的角部；和(c)每个角部，所述角部都有排水孔，用于使所述上区域中的流体借助重力排出所述上区域。

因此，另一个目的是提供一种热交换器包括：(a)联管箱箱体，所述联管箱箱体具有包括顶部、底部和四个侧部的壁；(b)分隔壁，所述分隔壁位于箱体内在顶壁和底壁之间，从而限定箱体的上部分和箱体的下部分，分隔壁具有向下延伸至四个角部区域的较高中心区域，；(c)每个角部区域，所述角部区域都有排水孔，用于上部分中的流体借助重力排出所述上部分；(d)返回联管箱；和(e)在箱体的一个侧壁和返回联管箱之间连接的多个热交换管，其中，热交换管的上部分自箱体上部分运送流体，热交换管的下部分运送流体进入箱体的下部分；其中，在热交换器操作期间，流体通过进口流进箱体上部分，接着该流体流进上方的热交换管，随后通过返回联管箱，然后流入下方的热交换管，接着流入箱体的下部分，随后通过出口流出箱体。

附图说明

图1是用于气冷热交换器的新联管箱的俯视正立体图，

图2是图1的联管箱的俯视图，

图3是沿图2的线3－3截取的截面图，

图4是沿图2的线4－4截取的侧视图，图4包括返回联管箱，以及

图5是与图1类似的新联管箱的第二个实施例的俯视正立体图。

具体实施方式

图1－图4说明了用于与气冷热交换器(ACHE)一起使用的新型联管箱结构的第一个实施例。图1中显示了联管箱10，且热交换器管18成束地联接到后壁或管板19，附加的热交换器管20也联接到管板19的下部分。如图1和图3中所见，联管箱10形成了箱体形外壳，具有顶壁12、底壁14、后壁或者管板19、以及前壁19F。还在图1，图3和图4中显示的是进口16，用于接收由箭头A表示的进入联管箱上部分的地带或区域17中的流体，随后该流体由箭头B表示那样流入上方的热交换管18，然后该流体由箭头C表示那样穿过返回联管箱10A，随后该流体由箭头D表示那样流入下方的热交换管20，接着该流体流入联管箱下部分中的地带或区域，然后该流体从出口26流出联管箱。图4的热交换器的一种变型可以省略返回管20，并在联管箱10A中采用如虚线表示的出口10B，并且新型联管箱10还可以有其他布置方案。

在图1－图4中，联管箱10的上区域17由分隔板13在底部界定，分隔板13弯曲，以在中心区域具有较高高度的部分13A，四个角部在区域13C弯曲向下，见图3。如图1所见，板13具有绕X轴向下弯曲的两个相对侧部，以及绕Y轴向下弯曲的另外两个相对端部，从而形成了类似伞的顶。向下的曲率在长度上大致是每米10mm或大致每英尺1/8英寸，从而形成自中心区域13A向下大致0.6゜的角度。在每一个角部13C处是通向排水管13E的开口13D。

进入进口16并随后流向管18的清洁水或其他流体通常会在区域17的角部和其他区域中残留湿气。在新型联管箱中，这种残留湿气和/或液体自动排到四个角部13C并排出排水孔13D，排水孔13D直径大致为1/4至1/2英寸，相应的排水管13E焊接至排水孔13D。分隔板13可以附加地作为加强板，原因在于分隔板13焊接在联管箱的四个侧部上以加强所述四个侧部。每个排水管13E都有自己的阀13F，以在系统处于操作状态或已终止检测时关闭。图1－图4中，管所连接的联管箱通常是大致2米宽，具有通常大致是半米宽的端板30和板31。

图5说明了新型联管箱的第二实施例30，该第二实施例仅关于联管箱的分隔板30的弯曲形式上与上述第一实施例不同，该分隔板30只关于X轴弯曲，但在最低高度处仍然有四个角部30C以用于重力排水至联管箱的排水导管30E。

虽然结合几个实施例描述了本发明，但是可以理解的是，鉴于之前的描述，很多替代方案、改动方案和变型方案对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求精神和范围内的所有这种替代方案、改动方案和变型方案。

Claims (12)

1.一种用于气冷热交换器的进水联管箱，所述进水联管箱包括用来接收待冷却的流体的进口，所述进水联管箱包括：

外壳，所述外壳具有顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁、底壁和侧壁在所述顶壁、底壁和侧壁内限定腔室；

分隔壁，所述分隔壁位于所述外壳内在所述顶壁和底壁之间，并且限定所述腔室的上部分以及所述腔室的分离的下部分，所述上部分具有进入所述上部分的进口，并且所述下部分具有离开所述下部分的出口，所述分隔壁具有中心区域，并横向延伸至其外围边缘，所述外围边缘通过所述外壳的侧壁进行密封，所有所述外围边缘较所述中心区域处于更低的高度处；和

多个排水孔，所述多个排水孔在所述分隔壁的所述外围边缘处向下延伸并且彼此间隔开，从而所述上部分中的流体借助重力排出所述腔室的所述上部分同时绕过所述腔室的所述下部分。

2.根据权利要求1所述的联管箱，其中，

所述外壳大致上是矩形，且具有四个角部区域，并且所述分隔壁是具有四个外围侧边缘的矩形板，其中，所述四个外围侧边缘中的每个限定在其中心处最高的凸形曲线，所述分隔壁自其最高的中心下降至位于所述外壳的所述角部区域处的四个角部，并且所述排水孔位于所述腔室的所述上部分的所述角部区域中且靠近所述分隔壁的所述角部。

3.根据权利要求2所述的联管箱，其中，所述分隔壁的两个相对的侧边缘围绕第一轴在其中心区域处限定凹形曲率，并且所述分隔壁另外两个相对的侧边缘围绕与所述第一轴垂直的第二轴在其中心区域处限定凹形曲率。

4.根据权利要求2所述的联管箱，其中，所述向下的凸形曲率在长度上是大致每米10mm或大致每英尺1/8英寸。

5.根据权利要求1所述的联管箱，其中，所述分隔壁由大致连续的板形成。

6.根据权利要求1所述的联管箱，其中，所述外壳的一个侧壁是具有多个孔的管板，每个孔适于接收和联接一个热交换管的一个端部。

7.根据权利要求6所述的联管箱，其中，所述管板具有上部分和下部分，所述管板的上部分具有用于流体流出所述外壳的孔，所述管板的下部分具有用于流体进入所述外壳的孔。

8.根据权利要求1所述的联管箱，其中，每个排水孔拥有1/4至1/2英寸的直径。

9.根据权利要求1所述的联管箱，其中，每个排水孔向下延伸穿过所述分隔壁。

10.根据权利要求9所述的联管箱，还包括分别与每个排水管连接的阀，其中，当所述联管箱在操作中时，所述阀能够关闭，并且其中，所述阀能够打开以借助重力将流体排出所述上部分。

11.根据权利要求1所述的联管箱，其中，所述分隔壁焊接至箱体的四个侧壁。

12.一种气冷热交换器，所述气冷热交换器具有用于接收流体通过其中的多个热交换管，并且能够经受使残留流体留在进水联管箱中的静压检测，所述气冷热交换器包括：

a.进水联管箱，

b.返回联管箱，和

c.多个热交换管，所述多个热交换管在所述进水联管箱和返回联管箱间进行流体连接，所述进水联管箱包括：

(1)外壳，所述外壳具有顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁、底壁和侧壁在所述顶壁、底壁和侧壁内限定腔室，所述外壳具有进入所述腔室的进口；

(2)分隔壁，所述分隔壁位于所述外壳内在所述顶壁和底壁之间，并且限定所述腔室的上部分以及所述腔室的分离的下部分，所述上部分具有进入所述上部分的进口，并且所述下部分具有离开所述下部分的出口，所述分隔壁具有中心区域，并横向延伸至其外围边缘，所述外围边缘通过所述外壳的侧壁进行密封，所有所述外围边缘较所述中心区域处于更低的高度处，和

(3)多个排水孔，所述多个排水孔在所述分隔壁的所述外围边缘处向下延伸并且彼此间隔开，用于来自所述腔室的所述上部分中的所述静压检测的所述残留流体借助重力排出所述腔室的所述上部分同时绕过所述腔室的所述下部分，

所述多个热交换管包括：第一束所述热交换管，所述第一束所述热交换管能够将流体自所述外壳的所述上部分运送至所述返回联管箱；以及第二束所述热交换管，所述第二束热交换管能够将流体自所述返回联管箱运送至所述腔室的下部分，其中，在所述热交换器操作时，流体通过所述进口流进所述外壳的上部分，接着通过所述第一束热交换管流至所述返回联管箱，随后通过所述第二束热交换管流至所述腔室的所述下部分，并通过所述出口排出。