CN109883246B - 一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却器技术领域，尤其涉及一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构。该密封结构包括壳体、换热管、管套、密封头和串接管，其中，壳体的内部设有夹层水冷通道，该夹层水冷通道将壳体分为壳体外壁和壳体内壁，换热管垂直所述夹层水冷通道穿过所述壳体，管套套设在所述换热管外，且所述管套分别与所述壳体内壁和所述壳体外壁焊接固定，密封头的一端位于所述换热管与所述管套之间，另一端连接有串接管。该密封结构采用装配式结构，实现管程流体、壳程流体在穿出壳体时的气、液的有效密封，提高了设备的密封可靠性，且有利于实现换热管的快速检修与维护。

Description

一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构

技术领域

本发明涉及冷却器技术领域，尤其涉及一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构。

背景技术

高温冷却器是电弧风洞的重要组成系统，其中采用大尺度方形截面设计时，管程流体与壳程流体的密封非常重要，处理不好常常引起泄漏导致设备不能正常运行。电弧风洞冷却器换热的高焓气体(高焓值可达到30MJ/kg，温度可超过6000K)，常用工业管壳式换热器的管程流体与壳体密封连接方式不能满足高温气体冷却器管程流体与壳体的密封连接与应用。主要原因有：一是电弧风洞高温冷却器换热管壁温度较高，不易做到有效密封；二是电弧风洞高温冷却器壳程压力较低(通常低于1atm)，密封时需要考虑真空密封技术，常规标准管壳式换热器内的压力较高，换热管壁温度较低，通常不考虑真空密封要求，而电弧风洞高温冷却器壳程的高温气体通常为负压，换热管壁温度较高，需要同时考虑真空密封和液体密封；三是工业标准换热器的管程密封通常采用封头形式密封，这种结构不能满足电弧风洞高温气体冷却器的使用条件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明目的是提供一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封装置，以至少解决上述中的一个问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构，包括：

壳体，所述壳体的内部设有夹层水冷通道，所述夹层水冷通道外侧为壳体外壁，所述夹层水冷通道的内侧为壳体内壁；

换热管，所述换热管垂直所述夹层水冷通道穿过所述壳体；

管套，所述管套套设在所述换热管外，封闭所述夹层水冷通道，且所述管套分别与所述壳体内壁和所述壳体外壁焊接固定；

密封头，所述密封头的一端位于所述换热管与所述管套之间，另一端连接有串接管，用于连通所述换热管与所述串接管。

优选地，所述密封头的内侧壁与所述换热管之间至少设置两个第一密封圈，各个所述第一密封圈在所述换热管的轴向上间隔设置。

优选地，所述密封头的内侧设有径向内凸起，所述径向内凸起与所述换热管的端部之间具有轴向间隙。

优选地，所述密封头的外侧设有径向外凸起，所述径向外凸起位于所述壳体外壁与所述串接管之间，且所述径向外凸起的一侧紧贴所述壳体外壁。

优选地，所述径向外凸起与所述壳体外壁之间设有第二密封圈。

优选地，所述密封头的外侧壁与所述管套的内壁螺纹连接。

优选地，所述串接管套设于所述密封头的外侧，且所述串接管的内壁与所述密封头的外壁之间至少设有两个第三密封圈，各个所述第三密封圈在所述密封头的轴向上间隔设置。

优选地，所述串接管的外侧设有锁紧套，将所述串接管锁紧在所述密封头外侧。

优选地，所述壳体内壁和所述壳体外壁分别与所述管套之间采用角焊缝环焊固定。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构采用装配式结构，实现管程流体、壳程流体在穿出壳体时的气、液的有效密封，提高了设备的密封可靠性，且有利于实现换热管的快速检修与维护。

采用双密封设计甚至多密封设计，有效避免了换热管与密封头之间以及密封头与串接管之间的管程流体密封失效。

在密封头的内侧设有径向内凸起径向内凸起换热管的端部之间具有轴向间隙，使换热管在受热情况下自由伸缩，有利于避免换热管因热膨胀径向凸起与所述壳体外壁之间设有第二密封圈受约束损坏。

密封头的外侧设有径向外凸起，该径向外凸起位于壳体外壁1与串接管之间，且径向外凸起8的一侧紧贴壳体外壁，加强密封效果。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例中一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构的示意图。

图中：1：壳体外壁；2：壳体内壁；3：换热管；4：管套；5：密封头；6：串接管；7：第一密封圈；8：径向外凸起；9：第二密封圈；10：第三密封圈；11：径向内凸起；12：锁紧套；13：夹层水冷通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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的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“内”、“外”等指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。

如图1所示，本发明实施例提供的高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构，包括壳体、换热管3、管套4、密封头5和串接管6，其中，壳体的内部设有夹层水冷通道13，该夹层水冷通道13将壳体分为两部分，具体地，夹层水冷通道13的外侧为壳体外壁1，夹层水冷通道13的内侧为壳体内壁2。

换热管垂直夹层水冷通道设置，且一端穿出壳体(壳体外壁)，管套4套设在换热管3外，管套4的外侧紧贴着壳体(穿设换热管的孔内壁)，能够封闭夹层水冷通道13的开口(由穿设换热管的孔而造成开口)。另外，管套4分别与壳体内壁2和壳体外壁1焊接固定，使管套在封闭夹层水冷通道133的同时，还起到连接壳体外壁1和壳体内壁2并加强壳体强度的作用。该密封结构采用装配式结构，实现管程流体、壳程流体在穿出壳体时的气、液的有效密封，提高了设备的密封可靠性，且有利于实现换热管的快速检修与维护。

在一些优选地实施方式中，壳体内壁2和壳体外壁1分别与管套4之间采用角焊缝环焊方式焊接固定。

密封头5的一端套设在换热管3外(位于换热管与管套之间)，另一端在壳体外，用于连接有串接管。密封头5具有通孔，该通孔使换热管3与串接管6连通。

在一些优选地实施方式中，密封头5的内侧壁与换热管3之间至少设置两个第一密封圈7，例如两个、三个或四个。各个第一密封圈7在换热管3的轴向上间隔设置，采用双密封设计甚至多密封设计，有效避免了换热管3与密封头5之间的管程流体密封失效。

进一步地，密封头5的内侧设有径向内凸起11，该径向内凸起11与换热管3的端部之间具有轴向间隙，使换热管3在受热情况下自由伸缩，有利于避免换热管3因热膨胀径向凸起与所述壳体外壁之间设有第二密封圈受约束损坏。

需要说明的是，径向内凸起11可以是孔内壁沿径向向轴心方向的凸起，也要以是由于孔径变化形成的凸起，例如阶梯孔。

在一些优选地实施方式中，密封头5的外侧设有径向外凸起8，该径向外凸起8位于壳体外壁1与串接管6之间，且径向外凸起8的一侧紧贴壳体外壁1，从而加强密封效果。优选地，为了进一步加强密封效果，在径向外凸起与壳体外壁2之间设有第二密封圈9。

进一步优选地，密封头5的外侧壁与管套4的内壁螺纹连接，主要作用是为径向外凸起8与壳体外壁1之间的第一密封圈3提供密封预紧力，提高密封效果，同时提供了密封头6的一种固定方式。

在一些优选地实施方式中，串接管6套设在密封头5的外侧，且该串接管6的内壁与密封头5的外壁之间至少设有两个第三密封圈10，例如两个、三个或四个，各个第三密封圈10在密封头5的轴向上间隔设置，采用双密封设计甚至多密封设计，有效避免了密封头5与串接管6之间的管程流体密封失效。

为了防止串接管6从密封头5上拉脱而引起密封失效，优选地，在串接管6的外侧设有锁紧套12，将串接管6锁紧在密封头5的外侧。

在一些具体地实施方式中，锁紧套12设计成可以卡密封头6上的扳手卡环，卡紧时，旋转90°后用定位销固定即可。

优选地，第一密封圈7、第二密封圈9和第三密封圈10均为橡胶密封圈。

综上所述，本发明提供的高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构采用装配式结构，实现管程流体、壳程流体在穿出壳体时的气、液的有效密封，提高了设备的密封可靠性，且有利于实现换热管的快速检修与维护。采用双密封设计甚至多密封设计，有效避免了换热管与密封头之间以及密封头与串接管之间的管程流体密封失效。

需要说明的是，本发明的密封结构除在电弧风洞高温气体冷却器中应用外，也可以应用其他类似的气、液连接密封中。

最后应说明的是：以上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：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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精神和范围。

Claims (7)

1.一种高温冷却器换热管与壳体连接的密封结构，其特征在于：包括：

壳体，所述壳体的内部设有夹层水冷通道，所述夹层水冷通道外侧为壳体外壁，所述夹层水冷通道的内侧为壳体内壁；

换热管，所述换热管垂直所述夹层水冷通道穿过所述壳体；

管套，所述管套套设在所述换热管外，封闭所述夹层水冷通道，且所述管套分别与所述壳体内壁和所述壳体外壁焊接固定；

密封头，所述密封头的一端位于所述换热管与所述管套之间，另一端连接有串接管，用于连通所述换热管与所述串接管；

所述密封头的内侧设有径向内凸起，所述径向内凸起与所述换热管的端部之间具有轴向间隙；

所述密封头的外侧设有径向外凸起，所述径向外凸起位于所述壳体外壁与所述串接管之间，且所述径向外凸起的一侧紧贴所述壳体外壁。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述密封头的内侧壁与所述换热管之间至少设置两个第一密封圈，各个所述第一密封圈在所述换热管的轴向上间隔设置。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述径向外凸起与所述壳体外壁之间设有第二密封圈。

4.根据权利要求1或3所述的密封结构，其特征在于：所述密封头的外侧壁与所述管套的内壁螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述串接管套设于所述密封头的外侧，且所述串接管的内壁与所述密封头的外壁之间至少设有两个第三密封圈，各个所述第三密封圈在所述密封头的轴向上间隔设置。

6.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述串接管的外侧设有锁紧套，将所述串接管锁紧在所述密封头外侧。

7.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述壳体内壁和所述壳体外壁分别与所述管套之间采用角焊缝环焊固定。