CN110542335A - 一种螺旋折流片式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺旋折流片式换热器，以解决现有技术中螺旋折流片式换热器存在的问题；包括换热器壳体、螺旋折流片、芯轴、换热管和端盖；换热器壳体的两端开口，其外侧壁形成有流体进口和流体出口；螺旋折流片安装于换热器壳体内，并由多个螺旋单片连接而成，每一螺旋单片具有一个完整螺旋周期且沿轴心方向延伸一个螺距的长度，相邻螺旋单片之间首尾相接，螺旋折流片的轴心处具有中心孔，且每一螺旋单片上对应形成有多个换热孔，每一换热孔边缘形成有朝向螺旋单片同一侧的定位翻边，定位翻边的长度与螺距的长度相等；芯轴贯穿安装于中心孔；换热管依次贯穿对应的换热孔；端盖密封安装于换热器壳体的两端，端盖上具有介质进口和介质出口。

Description

一种螺旋折流片式换热器

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体涉及一种螺旋折流片式换热器。

背景技术

换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中一种重要的设备，管壳式换热器是目前市场是使用最多的换热器类型，在管壳式换热器中一种流体在换热管内流动，另一种流体在壳内的换热管外流动，通过换热管两种流体进行热量交换，同时，壳体内安装有折流板；是壳体内的流体安装特定的通道流动，从而使两种流体的传热效果更佳。

传统工艺中，换热器折流板一般采用弓形折流板换热器，但是弓形折流板存在沿程压降大、容易结垢、换热效率低等诸多技术问题，因而螺旋折流板换热器的思想被提出并得到了使用；螺旋折流板换热器是将折流板布置成螺旋面，使壳体内的流体呈连续的螺旋状流动，以实现有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热的目的。

现有技术中，螺旋折流板几乎都是不连续的近似螺旋曲面；其中，一个周期的螺旋折流板需要多块扇形平板构成，为了使螺旋面更平滑，一般扇形平板的角度越小，个数越多越好，但是，其与真实的螺旋曲面仍然有很大差别，相邻两块扇形折流板之间必然存在三角区，会引起壳体内流体的流动阻力增加，也会有很严重的漏流问题，导致换热性能降低。

发明内容

本发明提供了一种螺旋折流片式换热器，以解决现有技术上述技术问题。

本发明解决上述技术问题的方案如下：一种螺旋折流片式换热器，包括换热器壳体、螺旋折流片、芯轴、换热管和端盖；

所述换热器壳体的两端开口且内部具有换热腔体，所述换热器壳体的外侧壁形成有与所述换热腔体连通的流体进口和流体出口；

所述螺旋折流片安装于所述换热器壳体内，所述螺旋折流片由多个螺旋单片连接而成，每一所述螺旋单片具有一个完整螺旋周期且沿轴心方向延伸一个螺距的长度，相邻所述螺旋单片之间首尾相接形成连续螺旋面，所述螺旋折流片的轴心处具有中心孔，且每一所述螺旋单片上对应形成有多个换热孔，每一所述换热孔边缘形成有朝向所述螺旋单片同一侧的定位翻边，所述定位翻边的长度与所述螺距的长度相等；

所述芯轴贯穿安装于所述中心孔；

所述换热管依次贯穿对应的所述换热孔且延伸至所述换热器壳体的两端；

所述端盖可拆卸的密封安装于所述换热器壳体的两端，所述端盖上具有与所述换热管及所述芯轴相连通的介质进口和介质出口。

本发明提供的螺旋折流片式换热器至少具有如下优点：

1、螺旋折流片由螺旋角度为多个具有一个完整螺旋周期的螺旋单片连接而成，可以保证螺旋折流片的螺旋形的连续性，使螺旋面更平滑，从而使流体按照更加合理的形式流动，提高换热效率。

2、由于每一所述螺旋单片沿轴心方向延伸一个螺距的长度，且每一折流片螺旋单片上对应形成有多个换热孔，每一折流片换热孔边缘形成有朝向折流片螺旋单片同一侧的定位翻边，折流片定位翻边的长度与折流片螺距的长度相等，当螺旋单片依次套设在换热管上时，又由于相邻螺旋单片之间首尾相接形成连续螺旋面，因而相邻螺旋单片之间的间距为一个螺距的长度，因此，螺旋单片上定位翻边的端部恰好与另一相邻螺旋单片抵接，使得螺旋单片在安装时更方便，定位更准确，确保了螺旋面的连续性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一种螺旋折流片式换热器的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一种螺旋折流片式换热器中隐藏换热器壳体的立体结构示意图；

图3为本发明实施例中螺旋单片的立体结构示意图；

图4为本发明实施例中螺旋单片上定位翻边与相邻的螺旋单片的抵接的立体结构示意图；

图5为本发明实施例中螺旋单片上定位翻边与相邻的螺旋单片的抵接的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例中锻压模具的结构示意图；

图7为本发明实施例中打孔模具的立体结构示意图；

图8为本发明实施例中翻边模具的结构示意简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1至图5所示，本发明提供了一种螺旋折流片式换热器，包括换热器壳体1、螺旋折流片2、芯轴3、换热管4、端盖5和管板6。

所述换热器壳体1的两端开口且内部具有换热腔体，所述换热器壳体1的外侧壁形成有与所述换热腔体连通的流体进口11和流体出口12；

所述螺旋折流片2安装于所述换热器壳体1内，所述螺旋折流片2由多个螺旋单片21连接而成，每一所述螺旋单片21具有一个完整螺旋周期且沿轴心方向延伸一个螺距d的长度，相邻所述螺旋单片21之间首尾相接形成连续螺旋面，所述螺旋折流片2的轴心处具有中心孔2a，且每一所述螺旋单片21上对应形成有多个换热孔21a，每一所述换热孔21边缘形成有朝向所述螺旋单片21同一侧的定位翻边211，所述定位翻边21的长度与所述螺距d的长度相等。

上述螺旋单片的加工工艺是采用切实可行的方案实施，以螺距d＝1.0mm的螺旋单片为例，其具体加工方法是：

先提供一锻压模具7，如图6所示，锻压模具包括上模71和下模72，并具有4个依次排列的锻压模组7a、7b、7c、7d，4个锻压模组7a、7b、7c、7d分别包括位于上模71的压模71a、71b、71c、71d和对应的位于下模7b的套模72a、72b、72c、72d，其中压模71a、71b、71c、71d的下端面和对应的套模72a、72b、72c、72d的下端面即为一个完整周期的螺旋面，4个锻压模组7a、7b、7c、7d对应的螺旋面的螺距分别为0.25mm、0.5mm、0.75mm、1.0mm。

从铝带上切割出圆环片状的铝片，将铝片沿径向切开后套入套模72a上，将上模7a和下模7b压合，压模71a和套模72a进行一次锻压，然后将一次锻压后的铝片套入72b上，采用压模71b和套模72b进行二次锻压，同样的，再分别用压模71c、套模72c以及压模71d、套模72d进行三次锻压和四次锻压，然后铝片就形成螺距为1mm的初制螺旋单片；

提供一打孔模具8，如图7所示，打孔模具包括位于上方的钻孔模81和位于下方的支撑模82,支撑模82的上端面和钻孔模81的下端面均为螺距为1.0mm的完整周期的螺旋面，支撑模82对应换热孔的位置形成有模孔82a，模孔82a深度大于1.0mm，钻孔模81对应模孔82a的位置安装有钻孔头811；

将初制螺旋单片固定在支撑模82的上端面后，压合钻孔模81，钻孔头811对初制螺旋单片进行打孔操作，形成换热孔，并在换热孔边缘形成直翻边，该直翻边的长度大于螺距1.0mm，便于后续加工；

提供一翻边模具9，如图8所示，该翻边模具9结构与打孔模具8基本相同，对于两者相同的部分进行简化处理；包括位于上方的翻边模91和位于下方的成形模92，成形模92的上端面和翻边模91的下端面均为螺距为1.0mm的完整周期的螺旋面，成形模92对应换热孔的位置形成有翻边模孔92a，翻边模孔92a的深度为1.0mm；翻边模91对应翻边模孔92a的位置安装有翻边件911，翻边件911包括柱体9111和翻边头9112，该柱体的一端安装于翻边模91上，另一端形成有翻边头9112，翻边头9112的端部具有用于使直翻边向外侧弯曲的弯曲斜面。

将形成有换热孔的初制螺旋单片固定在成型模92的上端面，使换热孔边缘的直翻边对应的位于翻边模孔92a中，压合翻边模91，翻边件911与翻边模孔92a挤压直翻边，使直翻边弯折后达到预定长度，形成可以定位预定长度的定位翻边，至此，具有定位翻边的螺旋单片就制作完成了。

由于在本实施例中，螺旋单片的厚度为0.1mm-0.2mm左右，而螺距为1.0mm，如果采用传统一次锻压成型的工艺，由于螺距远远大于螺旋单片的厚度，很容易将圆环片压坏，因而，采用四次逐步锻压的新工艺制作初制螺旋单片。

可以理解的是，在其他实施例中，螺旋单片也可以为铜片制作而成，螺旋的大小在1.0mm-2.0mm之间均可，锻压初制螺旋单片时，锻压次数也可以根据实际情况确定。

其中，芯轴3贯穿安装于所述中心孔2a；换热管4依次贯穿对应的所述换热孔21a且延伸至所述换热器壳体1的两端；所述端盖5可拆卸的密封安装于所述换热器1壳体的两端，所述端盖5上具有与所述换热管21及所述芯轴相连通的介质进口51和介质出口52。

所述管板6可拆卸的密封安装于所述换热器壳体1的端部开口处，所述管板6包括板体61和沿所述板体61周向向外延伸形成的板缘62，所述板体61上形成有与所述换热孔21a一一对应的安装孔61a，所述换热管21的端部一一对应安装于所述安装孔61a，所述端盖5可拆卸的密封安装于所述管板6远离所述换热器壳体1的一侧。

具体的，所述板体61靠近所述换热管4的一侧突出于所述板缘62，当所述板体21安装于所述换热器壳体1的端部开口处时，所述板体61的外侧面与所述换热器壳体1的内侧壁密封接触，所述板缘62与所述换热器壳体1的端部密封抵接，板体一侧突出板缘可以有效的加强管板与换热器壳体的密封效果，防止换热器壳体内流体漏出。

为了便于换热器的固定，该换热器还包括支架C，所述支架C固定安装于所述换热器壳体1的外部，以用于固定所述螺旋折流片式换热器。

本实施例的螺旋折流片式换热器在使用前，具体安装流程如下：

先将换热管4和芯轴3的一端依次安装在管板6上，然后将螺旋单片21从换热管4和芯轴3的另一端依次套入，使得螺旋单片21滑动到指定位置，并确保相邻的螺旋单片21通过定位翻边211的定位而间距均匀，待螺旋单片21安装完成后，将另一管板6安装好，这样就完成了换热器内部结构的安装；然后将上述安装好的内部安装在换热器壳体1内，并加装好端盖5和支架C，就完成了整个螺旋折流片式换热器安装。

本发明提供的螺旋折流片式换热器至少具有如下优点：

1、螺旋折流片由螺旋角度为多个具有一个完整螺旋周期的螺旋单片连接而成，可以保证螺旋折流片的螺旋形的连续性，使螺旋面更平滑，从而使流体按照更加合理的形式流动，提高换热效率。

2、由于每一所述螺旋单片沿轴心方向延伸一个螺距的长度，且每一折流片螺旋单片上对应形成有多个换热孔，每一折流片换热孔边缘形成有朝向折流片螺旋单片同一侧的定位翻边，折流片定位翻边的长度与折流片螺距的长度相等，当螺旋单片依次套设在换热管上时，又由于相邻螺旋单片之间首尾相接形成连续螺旋面，因而相邻螺旋单片之间的间距为一个螺距的长度，因此，螺旋单片上定位翻边的端部恰好与另一相邻螺旋单片抵接，使得螺旋单片在安装时更方便，定位更准确，确保了螺旋面的连续性。

3、传统的折流板一般为钢板，厚度约1.0mm-2.0mm左右，螺旋的螺距不低于5mm，本发明实施例采用更薄的铝片或者铜片来代替传统钢板来制作螺旋折流片，减小了螺旋折流片的整体长度，也大大降低了其质量，使螺旋折流片是换热器的体积和质量都有了大幅度下降，而由于更轻薄的螺旋折流片更不容易安装定位，而本实施例中，螺旋单片上的定位翻边很好的解决了这一问题，使得换热器在更轻便的同时，螺旋的定位准确，保证换热器的换热效果。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种螺旋折流片式换热器，包括换热器壳体、螺旋折流片、芯轴、换热管和端盖；

所述换热器壳体的两端开口且内部具有换热腔体，所述换热器壳体的外侧壁形成有与所述换热腔体连通的流体进口和流体出口；

所述螺旋折流片安装于所述换热器壳体内，所述螺旋折流片由多个螺旋单片连接而成，每一所述螺旋单片具有一个完整螺旋周期且沿轴心方向延伸一个螺距的长度，相邻所述螺旋单片之间首尾相接形成连续螺旋面，所述螺旋折流片的轴心处具有中心孔，且每一所述螺旋单片上对应形成有多个换热孔，每一所述换热孔边缘形成有朝向所述螺旋单片同一侧的定位翻边，所述定位翻边的长度与所述螺距的长度相等；

所述芯轴贯穿安装于所述中心孔；

所述换热管依次贯穿对应的所述换热孔且延伸至所述换热器壳体的两端；

所述端盖可拆卸的密封安装于所述换热器壳体的两端，所述端盖上具有与所述换热管相连通的介质进口和介质出口。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋折流片式换热器，其特征在于，所述螺旋单片由铝片或者铜片模压成型。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋折流片式换热器，其特征在于，所述螺旋单片的厚度为0.1mm-0.2mm，所述螺距的长度为1mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋折流片式换热器，其特征在于，还包括管板，所述管板包括板体和沿所述板体周向向外延伸形成的板缘，所述板体上形成有与所述换热孔一一对应的安装孔，所述换热管的端部一一对应安装于所述安装孔，所述管板可拆卸的密封安装于所述换热器壳体的端部开口处，所述端盖可拆卸的密封安装于所述管板远离所述换热器壳体的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋折流片式换热器，其特征在于，所述板体靠近所述换热管的一侧突出于所述板缘，当所述板体安装于所述换热器壳体的端部开口处时，所述板体的外侧面与所述换热器壳体的内侧壁密封接触，所述板缘与所述换热器壳体的端部密封抵接。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋折流片式换热器，其特征在于，还包括支架，所述支架固定安装于所述换热器壳体的外部，以用于固定所述螺旋折流片式换热器。