CN109780895B - 方型壳体换热器及其模块化装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明一种方型壳体换热器及其模块化装配工艺，包含有外壳体（1），所述外壳体（1）上安装有壳程进液接口（1.1）和壳程进液出口（1.2），所述外壳体（1）内设置有至少一组换热管组件（2），换热管组件（2）包含有多根列管构成的列管束（2.1），列管束（2.1）弯折往返排布，且列管束（2.1）的进液管口连通至进液管板（2.2）的进液孔上，列管束（2.1）的出液口连通至出液管板（2.3）的出液孔上；进液管板（2.2）旋置于分液器（2.4）上，出液管板（2.3）旋置于出液接头（2.5）上，分液器（2.4）和出液接头（2.5）安装于同一端盖板（1.3）上。本发明一种方型壳体换热器及其模块化装配工艺，管程换热介质分布均匀且级联快捷方便。

Description

方型壳体换热器及其模块化装配工艺

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其是涉及一种外壳为方形箱体结构的管式换热器，属于换热器技术领域。

背景技术

管式换热器(又称管壳式换热器、列管式换热器)是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，常规的管式换热器的壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。管式换热器的工作原理为：两种介质在管式换热器内进行热交换,一种介质在管内流动,其行程称为管程，另一种介质在管外流动,其行程称为壳程。为提高换热效果，必然需要增加两种介质的热交换时间，因此需要将管体设置为弯折形式。常规的管式换热器在应用中发现有以下不足：①生产加工繁琐、耗费大量人力和时间，从而导致生产成本居高不下；②对多流程走向而言，靠管板官箱回流，管板官箱用料多，机械加工繁琐、人力成本大，同样不利于降低制造成本；③多系统应用时，均集中在同一管板管箱上，导致系统与系统之间的气密性难以控制要求，难度大，加上制冷制热转换，系统间气密性难以保证；④管程介质经由管板进入管体内的过程中，由于进液孔排布多分布于管板管箱各个角位，液体介质进出难以分配均匀，导致不同管体内进入不同量的介质，从而影响其换热效果；⑤圆形外壳体结构不利于其模块化的堆叠级联，不利于空间的最大化利用；⑥常规换热器的外壳体无法进行模块化生产和备货，无法根据需求进行快速化组装，从而增加了其制造成本，不利于提高其市场竞争力。

综上所述，亟需一种能够克服上述问题的全新结构的管式换热器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种管程换热介质分布均匀且级联快捷方便的换热器。

本发明的目的是这样实现的：

一种方型壳体换热器，所述换热器包含有外壳体，所述外壳体的两端设置有端盖板，所述外壳体上安装有壳程进液接口和壳程进液出口，所述外壳体内设置有至少一组换热管组件；

所述换热管组件包含有多根列管构成的列管束，列管束弯折往返排布，且列管束的进液管口连通至进液管板的进液孔上，列管束的出液口连通至出液管板的出液孔上；上述进液管板旋置于分液器上，上述出液管板旋置于出液接头上，且分液器和出液接头安装于同一端盖板上；

所述分液器包含有分液底座，分液底座一侧面上设置有一沉孔，且该沉孔的内孔壁上设置有内螺纹，圆形结构的进液管板的外缘面上的外螺纹置于沉孔的内螺纹中，所述分液底座中心设置有进液锥孔，且进液锥孔的大孔径端朝向分液底座，一锥形分液块位于上述进液锥孔内，且锥形分液块的大直径端紧贴于进液管板的盘面上，所述进液锥孔的内壁和锥形分液块的外壁之间的间隙构成筒状进液通道，所述锥形分液块的中心设置有中间进液通孔，上述筒状进液通道正对进液管板上的外围进液孔，上述中间进液通孔正对进液管板上的中间进液孔，且单一外围进液孔与筒状进液通道相连通的横截面面积均为S，单一中间进液孔与中间进液通孔相连通的横截面面积为S，所述分液底座的进液锥孔小孔径端上连接有一进液管，该进液管穿接在端盖板上；

所述出液接头包含有出液管座和出液管，所述出液管座内设置有一台阶孔，该台阶孔的大孔径端设置有内螺纹，圆形结构的出液管板的外缘面上设置有外螺纹，出液管板的外螺纹旋置于出液管座的台阶孔的内螺纹上，所述出液管与出液管座的台阶孔相连通，且出液管穿接在端盖板上。

本发明一种方型壳体换热器，所述列管束的多根列管之间通过折流支撑架连接。

本发明一种方型壳体换热器，所述进液管板的底面和外侧壁上均设置有密封圈嵌槽，O型密封圈嵌置于密封圈嵌槽内。

本发明一种方型壳体换热器，所述压力支撑弹片包含有一搁置于锥形分液块的外壁台肩部上的内环、以及一抵靠在进液锥孔内壁上的外环，且内环和外环之间通过多条连接条相连接。

本发明一种方型壳体换热器，所述外壳体包含有至少两块L形外壳板，所述L形外壳板的两侧沿其长度方向均设置有连接耳板，相邻L形外壳板之间通过穿过连接耳板的紧固螺栓相连接。

本发明一种方型壳体换热器，L形外壳板上由内向外挤压至凸起形成加强筋，相邻连接耳板之间衬垫有垫片，且相邻连接耳板之间夹持有耐压加强隔离板。

本发明一种方型壳体换热器，所述加强筋为方形结构或圆形结构。

本发明一种方型壳体换热器，L形外壳板的材质为不锈钢或蜂窝板或方形管。

一种换热器的模块化装配工艺，所述工艺步骤为：

步骤1、换热管组件组装：构成列管束的列管在弯管机的加工下构成弯折结构，列管束的进液端和出液端分别插置于进液管板和出液管板上，出液管板旋置于出液接头上，进液管板旋置于分液器的分液底座上，锥形分液块上套装压力支撑弹片后嵌入分液底座的进液锥孔内，将进液管穿接于位于右侧的端盖板上后、将位于右侧的端盖板向左挤压，使得出液接头上连接的出液管穿入位于右侧的端盖板上；

步骤2、将折流支撑架套装于构成列管束的列管上，起到支撑作用；

步骤3、外壳体组装：根据需求选择相应数量的换热管组件和L形外壳板；

当构成双系统时，两组换热管组件组装平行并排放置于耐压加强隔离板上，两块L形外壳板拼接成倒置的U形结构后连接于耐压加强隔离板上，将端盖板与和L形外壳板通过螺栓相连；

当构成四系统时，两组换热管组件组装平行并排放置于耐压加强隔离板的一侧面上，两块L形外壳板拼接成倒置的U形结构后将两组换热管组件压合在耐压加强隔离板上，将端盖板与和L形外壳板通过螺栓相连构成半成品组件，将半成品组件翻转180°后，将两外两组换热管组件组装平行并排放置于耐压加强隔离板的另一侧面上，另外两块L形外壳板拼接成倒置的U形结构后将两组换热管组件压合在耐压加强隔离板上，此次通过螺栓将位于上方的L形外壳板和位于下方的L形外壳板相连接；

步骤4，将壳程进液接口、壳程进液出口安装于外壳体上完成换热器的安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过分液器的设计，使得管程介质能够均匀分流至内外层列管中，从而保证了换热器能够充分进行热交换，提高了其换热效率；通过换热器的外壳板采用拼装级联式结构，可方便的组合成不同规格的方形结构，不但实现了模块化的快速生产，而且便于堆叠放置；同时，多个系统级联的时候，各个系统之间相互独立，且进液端和出气端(出液端)均安装于同一侧，因此相邻两个系统的安装管板可以交错设置，使得其不位于同一侧，有利于降低了安装难度、提高其气密性；具体的讲，优点效果有①换热管束可多流程制作，无焊点；且采用整体结构后可实现智能机械化加工，从而降低制造成本；②多个系统之间可分开形成独立系统，相互之间不会发生串漏，保证了各个系统之间的气密性；③由于可实现多流程换热管束，可精确计算汽液最佳流速来选择管束的数量、长度；从而可大大减少常规管孔数量；④进液口的精确分液器设计，可按制冷量最佳液体流量均分到每支管，可精确计算总入口，流量面积到每支换热管的流量面积总和；⑤壳体设计为方型结构，可多系统级联使用，且管束排列多，可实现多流程逆流传热，换热量大大提高；还减少了外部进出水管长的一端。切进出水管都在一端，实现内部省去一端管道配置增加换热面积的效果；⑥壳体还可以使用不锈钢薄板、挤压成型或蜂窝状注塑成型，从而便于实现大批量的规模化生产，不需要表面处理(如防锈喷漆)，并减少焊接焊点，提高了耐腐蚀能力，便于实现智能化生产。

附图说明

图1为本发明一种方型壳体换热器的结构示意图。

图2为本发明一种方型壳体换热器的剖视图。

图3为本发明一种方型壳体换热器的侧视图。

图4为本发明一种方型壳体换热器的换热管组件的结构示意图。

图5为本发明一种方型壳体换热器的进液管板的剖视图。

图6为本发明一种方型壳体换热器的进液管板的正视图。

图7为本发明一种方型壳体换热器的分液器处的局部放大图。

图8为本发明一种方型壳体换热器的出液接头处的局部放大图。

图9为本发明一种方型壳体换热器的外壳体的结构示意图。

图10为本发明一种方型壳体换热器的L形外壳板的结构示意图。

图11为本发明一种方型壳体换热器的外壳体的一种应用状态示意图(可采用不锈钢压制成型或塑胶板压制成型)。

图12为本发明一种方型壳体换热器的外壳体的一种应用状态示意图。

图13为本发明一种方型壳体换热器的外壳体的一种应用状态示意图。

其中：

外壳体1、换热管组件2；

L形外壳板101、连接耳板102、加强筋103、垫片104、耐压加强隔离板105；

壳程进液接口1.1、壳程进液出口1.2、端盖板1.3；

列管束2.1、进液管板2.2、出液管板2.3、分液器2.4、出液接头2.5、折流支撑架2.6；

分液底座2.4.1、进液锥孔2.4.2、锥形分液块2.4.3、中间进液通孔2.4.4、压力支撑弹片2.4.5、进液管2.4.6；

台肩部2.4.3.1；

密封圈嵌槽2.2.1；

出液管座2.5.1、出液管2.5.2。

具体实施方式

参见图1～13，本发明涉及的一种方型壳体换热器，所述换热器包含有外壳体1，所述外壳体1的两端设置有端盖板1.3，所述外壳体1上安装有壳程进液接口1.1和壳程进液出口1.2，所述外壳体1内设置有至少一组换热管组件2，其特征在于：

所述换热管组件2包含有多根列管构成的列管束2.1，列管束2.1弯折往返排布，且列管束2.1的进液管口连通至进液管板2.2的进液孔上，列管束2.1的出液口连通至出液管板2.3的出液孔上；上述进液管板2.2旋置于分液器2.4上，上述出液管板2.3旋置于出液接头2.5上，且分液器2.4和出液接头2.5安装于同一端盖板1.3上(优选的，构成列管束2.1的多根列管穿接在折流支撑架2.6上，从而起到加强支撑的作用)；

所述分液器2.4包含有分液底座2.4.1，分液底座2.4.1一侧面上设置有一沉孔，且该沉孔的内孔壁上设置有内螺纹，圆形结构的进液管板2.2的外缘面上的外螺纹置于沉孔的内螺纹中，所述分液底座2.4.1中心设置有进液锥孔2.4.2，且进液锥孔2.4.2的大孔径端朝向分液底座2.4.1，一锥形分液块2.4.3位于上述进液锥孔2.4.2内，且锥形分液块2.4.3的大直径端紧贴于进液管板2.2的盘面上，所述进液锥孔2.4.2的内壁和锥形分液块2.4.3的外壁之间的间隙构成筒状进液通道，所述锥形分液块2.4.3的中心设置有中间进液通孔2.4.4，上述筒状进液通道正对进液管板2.2上的外围进液孔，上述中间进液通孔2.4.4正对进液管板2.2上的中间进液孔，且单一外围进液孔与筒状进液通道相连通的横截面面积均为S，单一中间进液孔与中间进液通孔2.4.4相连通的横截面面积为S，从而使得进入每个进液孔中的介质液体均相等，所述分液底座2.4.1的进液锥孔2.4.2小孔径端上连接有一进液管2.4.6，该进液管2.4.6穿接在端盖板1.3上(优选的，所述进液管板2.2的底面和外侧壁上均设置有密封圈嵌槽2.2.1，O型密封圈嵌置于密封圈嵌槽2.2.1内；进一步，所述进液管2.4.6的内孔为一台阶孔，且进液管2.4.6的台阶孔的大孔径端与进液锥孔2.4.2相连通)；进一步的，所述锥形分液块2.4.3的外壁上台肩部2.4.3.1，所述压力支撑弹片2.4.5为一环形镂空结构，且压力支撑弹片2.4.5位于锥形分液块2.4.3和进液锥孔2.4.2之间(所述压力支撑弹片2.4.5包含有一搁置于锥形分液块2.4.3的外壁上台肩部2.4.3.1上的内环、以及一抵靠在进液锥孔2.4.2内壁上的外环，且内环和外环之间通过多条连接条相连接)；进一步的，所述中间进液通孔2.4.4为一台阶孔，该台阶孔的大孔径端朝向进液管板2.2，该台阶孔的小孔径端朝向进液管2.4.6；

所述出液接头2.5包含有出液管座2.5.1和出液管2.5.2，所述出液管座2.5.1内设置有一台阶孔，该台阶孔的大孔径端设置有内螺纹，圆形结构的出液管板2.3的外缘面上设置有外螺纹，出液管板2.3的外螺纹旋置于出液管座2.5.1的台阶孔的内螺纹内，所述出液管2.5.2与出液管座2.5.1的台阶孔相连通，且出液管2.5.2穿接在端盖板1.3上；

进一步的，所述外壳体1包含有至少两块L形外壳板101，所述L形外壳板101的两侧沿其长度方向均设置有连接耳板102，相邻L形外壳板101之间通过穿过连接耳板102的紧固螺栓相连接；

优选的，L形外壳板101上由内向外挤压至凸起形成加强筋103，相邻连接耳板102之间衬垫有垫片104，且相邻连接耳板102之间夹持有耐压加强隔离板105，从而对外壳体1内的空间形成分隔，便于壳程介质的流通；

优选的，所述加强筋103为方形结构或圆形结构；

优选的，L形外壳板101的材质为不锈钢或蜂窝板或方形管；

一种换热器的模块化装配工艺，所述工艺步骤为：

步骤1、换热管组件2组装：构成列管束2.1的列管在弯管机的加工下构成弯折结构，列管束2.1的进液端和出液端分别插置于进液管板2.2和出液管板2.3上，出液管板2.3旋置于出液接头2.5上，进液管板2.2旋置于分液器2.4的分液底座2.4.1上，锥形分液块2.4.3上套装压力支撑弹片2.4.5后嵌入分液底座2.4.1的进液锥孔2.4.2内，将进液管2.4.6穿接于位于右侧的端盖板1.3上后、将位于右侧的端盖板1.3向左挤压，使得出液接头2.5上连接的出液管2.5.2穿入位于右侧的端盖板1.3上；

步骤2、将折流支撑架2.6套装于构成列管束2.1的列管上，起到支撑作用；

步骤3、外壳体1组装：根据需求选择相应数量的换热管组件2和L形外壳板101(双系统选择两块L形外壳板101和两组换热管组件2，四系统选择四块L形外壳板101和四组换热管组件2，以此类推)；

当构成双系统时，两组换热管组件2组装平行并排放置于耐压加强隔离板105上，两块L形外壳板101拼接成倒置的U形结构后连接于耐压加强隔离板105上，将端盖板1.3与和L形外壳板101通过螺栓相连；

当构成四系统时，两组换热管组件2组装平行并排放置于耐压加强隔离板105的一侧面上，两块L形外壳板101拼接成倒置的U形结构后将两组换热管组件2压合在耐压加强隔离板105上，将端盖板1.3与和L形外壳板101通过螺栓相连构成半成品组件，将半成品组件翻转180°后，将两外两组换热管组件2组装平行并排放置于耐压加强隔离板105的另一侧面上，另外两块L形外壳板101拼接成倒置的U形结构后将两组换热管组件2压合在耐压加强隔离板105上，此次通过螺栓将位于上方的L形外壳板101和位于下方的L形外壳板101相连接；

步骤4，将壳程进液接口1.1、壳程进液出口1.2安装于外壳体1上完成换热器的安装；

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种方型壳体换热器，所述换热器包含有外壳体(1)，所述外壳体(1)的两端设置有端盖板(1.3)，所述外壳体(1)上安装有壳程进液接口(1.1)和壳程进液出口(1.2)，所述外壳体(1)内设置有至少一组换热管组件(2)，其特征在于：

所述换热管组件(2)包含有多根列管构成的列管束(2.1)，列管束(2.1)弯折往返排布，且列管束(2.1)的进液管口连通至进液管板(2.2)的进液孔上，列管束(2.1)的出液口连通至出液管板(2.3)的出液孔上；上述进液管板(2.2)旋置于分液器(2.4)上，上述出液管板(2.3)旋置于出液接头(2.5)上，且分液器(2.4)和出液接头(2.5)安装于同一端盖板(1.3)上；

所述分液器(2.4)包含有分液底座(2.4.1)，分液底座(2.4.1)一侧面上设置有一沉孔，且该沉孔的内孔壁上设置有内螺纹，圆形结构的进液管板(2.2)的外缘面上的外螺纹置于沉孔的内螺纹中，所述分液底座(2.4.1)中心设置有进液锥孔(2.4.2)，且进液锥孔(2.4.2)的大孔径端朝向分液底座(2.4.1)，一锥形分液块(2.4.3)位于上述进液锥孔(2.4.2)内，且锥形分液块(2.4.3)的大直径端紧贴于进液管板(2.2)的盘面上，所述进液锥孔(2.4.2)的内壁和锥形分液块(2.4.3)的外壁之间的间隙构成筒状进液通道，所述锥形分液块(2.4.3)的中心设置有中间进液通孔(2.4.4)，上述筒状进液通道正对进液管板(2.2)上的外围进液孔，上述中间进液通孔(2.4.4)正对进液管板(2.2)上的中间进液孔，且单一外围进液孔与筒状进液通道相连通的横截面面积均为S，单一中间进液孔与中间进液通孔(2.4.4)相连通的横截面面积为S，所述分液底座(2.4.1)的进液锥孔(2.4.2)小孔径端上连接有一进液管(2.4.6)，该进液管(2.4.6)穿接在端盖板(1.3)上；

所述出液接头(2.5)包含有出液管座(2.5.1)和出液管(2.5.2)，所述出液管座(2.5.1)内设置有一台阶孔，该台阶孔的大孔径端设置有内螺纹，圆形结构的出液管板(2.3)的外缘面上设置有外螺纹，出液管板(2.3)的外螺纹旋置于出液管座(2.5.1)的台阶孔的内螺纹上，所述出液管(2.5.2)与出液管座(2.5.1)的台阶孔相连通，且出液管(2.5.2)穿接在端盖板(1.3)上；

所述列管束(2.1)的多根列管之间通过折流支撑架(2.6)连接；所述进液管板(2.2)的底面和外侧壁上均设置有密封圈嵌槽(2.2.1)，O型密封圈嵌置于密封圈嵌槽(2.2.1)内。

2.如权利要求1所述一种方型壳体换热器，其特征在于：所述锥形分液块(2.4.3)上套装有压力支撑弹片(2.4.5)，且压力支撑弹片(2.4.5)位于锥形分液块(2.4.3)的外壁和进液锥孔(2.4.2)的内壁之间；所述压力支撑弹片(2.4.5)包含有一搁置于锥形分液块(2.4.3)的外壁台肩部(2.4.3.1)上的内环、以及一抵靠在进液锥孔(2.4.2)内壁上的外环，且内环和外环之间通过多条连接条相连接。

3.如权利要求1所述一种方型壳体换热器，其特征在于：所述外壳体(1)包含有至少两块L形外壳板(101)，所述L形外壳板(101)的两侧沿其长度方向均设置有连接耳板(102)，相邻L形外壳板(101)之间通过穿过连接耳板(102)的紧固螺栓相连接。

4.如权利要求3所述一种方型壳体换热器，其特征在于：L形外壳板(101)上由内向外挤压至凸起形成加强筋(103)，相邻连接耳板(102)之间衬垫有垫片(104)，且相邻连接耳板(102)之间夹持有耐压加强隔离板(105)。

5.如权利要求4所述一种方型壳体换热器，其特征在于：所述加强筋(103)为方形结构或圆形结构。

6.如权利要求3所述一种方型壳体换热器，其特征在于：L形外壳板(101)的材质为不锈钢或蜂窝板或方形管。

7.一种换热器的模块化装配工艺，所述工艺步骤为：

步骤1、换热管组件(2)组装：构成列管束(2.1)的列管在弯管机的加工下构成弯折结构，列管束(2.1)的进液端和出液端分别插置于进液管板(2.2)和出液管板(2.3)上，出液管板(2.3)旋置于出液接头(2.5)上，进液管板(2.2)旋置于分液器(2.4)的分液底座(2.4.1)上，锥形分液块(2.4.3)上套装压力支撑弹片(2.4.5)后嵌入分液底座(2.4.1)的进液锥孔(2.4.2)内，将进液管(2.4.6)穿接于位于右侧的端盖板(1.3)上后、将位于右侧的端盖板(1.3)向左挤压，使得出液接头(2.5)上连接的出液管(2.5.2)穿入位于右侧的端盖板(1.3)上；

步骤2、将折流支撑架(2.6)套装于构成列管束(2.1)的列管上，起到支撑作用；

步骤3、外壳体(1)组装：根据需求选择相应数量的换热管组件(2)和L形外壳板(101)；

当构成双系统时，两组换热管组件(2)组装平行并排放置于耐压加强隔离板(105)上，两块L形外壳板(101)拼接成倒置的U形结构后连接于耐压加强隔离板(105)上，将端盖板(1.3)与和L形外壳板(101)通过螺栓相连；

当构成四系统时，两组换热管组件(2)组装平行并排放置于耐压加强隔离板(105)的一侧面上，两块L形外壳板(101)拼接成倒置的U形结构后将两组换热管组件(2)压合在耐压加强隔离板(105)上，将端盖板(1.3)与和L形外壳板(101)通过螺栓相连构成半成品组件，将半成品组件翻转180°后，将两外两组换热管组件(2)组装平行并排放置于耐压加强隔离板(105)的另一侧面上，另外两块L形外壳板(101)拼接成倒置的U形结构后将两组换热管组件(2)压合在耐压加强隔离板(105)上，此次通过螺栓将位于上方的L形外壳板(101)和位于下方的L形外壳板(101)相连接；

步骤4，将壳程进液接口(1.1)、壳程进液出口(1.2)安装于外壳体(1)上完成换热器的安装。

Images