CN1119620C - 使用双重支承带的棒条挡环热交换器 - Google Patents

Abstract

公开了一种使用改进棒条挡环的棒条挡环热交换器。改进的棒条挡环具有一个挡环及支承件，支承件包括第一带和第二带，各带与环连接，并横穿过环，使得各带支承一个邻近的管行。支承撑柱与第一带和第二带连接，并在它们之间延伸。本发明改进的棒条挡环比实心的支承件减小了纵向流动，外壳侧的压力降。

Description

使用双重支承带的棒条挡环热交换器

本发明一般涉及热交换器，更具体地(但不是用于限制)涉及棒条挡环热交换器。

棒条挡环热交换器是使用棒条挡环支承管及把管固定防止震动的外壳—管型热交换器，另外，棒条挡环可用来纠正外壳侧流体流动的分布不均及纠正造成更湍流的外壳侧流动。术语“挡环”代表一个圆形环，多个支承棒的端部连接在环内，因此也有术语“棒条挡环”。

在某些应用中，如表面冷凝器和电厂的应用中，减小在棒条挡环热交换器内的轴的流动的外壳侧压力损失很关建。减小外壳侧的压力损失可以通过增加棒条挡环间隙，因而减小棒条挡环的数目来完成，或者通过增加管心距(也就是在两行相邻管之间管心测量的距离)减少管的数目来完成。增加挡环间距通常不是可行的选择方案，因为增加挡环间隙有可能诱导流动的管的震动增加。通过增加管心距尺寸减小管的数目使得棒条挡环之间的纵向流动的外壳侧压力损失降低，但是要求过大的支承棒直径，在一般的棒条挡环设计中支承棒直径必须等于管心距减去管的外径。支承棒直径的增加使得增加棒条挡环压力损失，这样可以减少管量补偿纵向流动、外壳侧压力损失的任何降低。因此，在棒条挡环热交换器中减少纵向流动、外壳侧压力损失而没有明显增加棒条挡环压力损失及没有增加流动导致管振动发生的可能性，是有利的。

本发明的一个目的是提供一种棒条挡环热交换器，与现有技术的棒条挡环热交换器相比降低了外壳侧压力损失，避免增加流动导致的管振动发生的可能性。

本发明的另一个目的是增加棒条挡环热交换器的管心距的尺寸，而没有明显增加支承棒造成的纵向流动外壳侧压损失。

按照本发明，提供了一种棒条挡环热交换器，概括多根平行的管，具有一公共的对齐轴线，管设置成多个管行，在相邻的管行之间形成通道；一个环包住所述的多根管；和多个支承件，设置在至少所述的通道一部分，各支承件具有一个第一带、一个第二带及多个支承柱，其中所述的第一带有第一端和第二端，它们固定到所述的环上，使得第一带沿着所述的环的第一弦延伸，而所述的第一弦位于在相邻的管行之间的一个所述的通道，使得第一带与构成所述的通道的相邻的管行中的第一行中所有的管接触，而所述的第二带有第一端和第二端，它们固定到所述的环上，使得第二带沿着所述的环的第二弦延伸，而所述的第二弦位于在相邻管行之间的一个所述的通道，使得第二带与构成所述的通道的相邻的管行中的第二行中所有的管接触，所述的支承撑柱沿着所述的第一带和第二带间隔设置，使得各支承撑柱在第一带和第二带之间延伸，其第一端固定到第一带而第二端固定到第二端

下面通过附图及实施例详细说明本发明，附图中：

图1是本发明的外壳管型热交换器的侧视剖面图，部分外壳已剖去以便更清楚地示出内部结构；

图2是沿图1中2-2线剖取的放大的剖面图；

图3是按照本发明的四挡环组的正视剖图；

图4是更清楚地示出图2实施例中所示的棒条挡环的上部的放大的部分横剖面图；

图5是图4中所用的支承元件的局部放大图，更清楚地示出本发明的支承元件；

图6是沿图5中6-6线剖取的横剖面图。

参见附图，特别参见图1，图中示出外壳管型热交换器10，其中管束12被外壳14包住。管束12的管28被多个棒条挡环组件16、18、20和22支承着。一种流体通过进口26进入外壳和管热交换器10的外壳侧，在与管28中流体热交换后通过出口30离开外壳侧。流过热交换器管侧的流体通过进口32进入热交换器的端盖38，并通过出口34离开热交换器的盖44。流体以由热交换器端盖38和管板40限定的端室36流过管28，流入类似的由端盖44和另一管板46限定的相对的端室42。

管28可设成如图2所示的正方形图案。管28被多个棒条挡环组件16、18、20和22保持在位。在图2所示的实例，这些棒条挡环组件各包括一个挡环48和多个挡环支承件50，支承件50成成对的支承带形式，它们的相对端固定到挡环48上，并且均匀地分布，使它们在各成对平行的管28行之间延伸。

典型地，挡环支承件50是水平延伸(如图2所示)，或者它们可垂直延伸。一般，外壳和管热交换器有一系列棒条挡环组件，至少一部分棒条挡环组件有水平延伸的挡环支承件，至少一部分挡环组件有垂直延伸的挡环支承件。最好，外壳和管热交换器10有一个四个挡环的组，它包括两个垂直杆挡环组件和两个水平杆挡环组件，挡环支承件50相互隔开使得它们在交替的成对的垂直或水平的平行管28行之间延伸。另外，成对水平的棒条挡环组件应使挡环支承件50设置成使得挡环支承件50在它们之间延伸的管行不是同一管行用于两个水平的棒条挡环组件。类似地，垂直棒条挡环组件的挡环支承件50使挡环支承件50设置成是挡环支承件50在其中延伸的管行不是同一管行用于两个垂直的棒条挡环组件。这种四挡环组允许有适当的管支承，而减小支承棒对外壳侧压力损失。在图3中示出了一个四挡环组。

图3示出第一棒条挡环组件16，第二棒条挡环组件18，第三棒条挡环组件20和第四棒条挡环组件22。棒条挡环组件16、20包含水平挡环支承件50，而棒条挡环组件18、22包含垂直挡环支承件50。但是应注意棒条挡环组件20的支承件50在其之间延伸的管行28不是在棒条挡环组件16的支承年50在其之间延伸的管行28，棒条挡环组件20的挡环支承件50设置在棒条挡环组件16开口的及未支承的水平管行之间。另外也可注意到棒条挡环组件22的支承件50在其之间延伸的管行不是棒条挡环组件18的支承件50在其之间延伸的管行。棒条挡环组件22的支承件50设置在棒条挡环组件18中开口的及未支承的垂直管行之间。因此，该四个挡环一起对各管28的四侧提供了径向支承。

棒条挡环组件的该四个挡环组在DS5139084和US4398595中有更详细的说明，该两文件结合作为参考文件。

另外，可以设置交叉支承件(未示出)未对管28加上进一步的支承。在设计上，交叉支承件可类似于支承件50，但是垂直与挡环连接地延伸跨过挡环，支承件50也连接在其上。

下面转向图4、5、6，可很好地看到图2、3中示出的挡环支承件50。挡环支承件50成双支承带的形式，包括第一棒条(或带)52，和一第二棒条(或带)54及多个支承撑柱56。第一带52、第二带54及一对支承撑柱56一起限定了一个通道58，外壳侧流体可流经其中。

第一带52的端头用适合的方法(如焊接)与挡环48连接。类似地，第二带54的端头也与挡环48连接。各对带，第一带52和第二带54各设置成使得第一带52沿着挡环的第一弦延伸，该弦位于两相邻管行之间的通道，使得第一带52与一条管行中所有的管子接触，而第二带54处在同一通道中与另一条管行中所有的管子接触，这样，第一带52与一条管行的管接触并支承它们，而第二带54与另一条管行的管接触并支承它们。支承撑柱56在第一和第二带之间间隔设置，每个支承撑柱从第一带延伸到第二带，其第一端固定到第一带52，而第二端固定到第二带54。撑柱56可用合适的方法(如焊接)与各带连结。通过撑柱56给挡环支承件的刚性增大到比单用第一及第二带大使得挡环支承件有结构整体性。撑柱56提供的结构支承力在撑柱位置最大。因此，最好把撑柱56设在各管的位置使得它们提供对抗管振动的最大支承力。

第一及第二带的厚度W应该选择得能保证对管28的适当支承并使第一带52、第二带54及撑柱56限定的通道58最大。使通道58面积最大则可得到外壳侧流体的最大流量，因此使流动沿纵向外壳侧压力损失最小。虽然单个支承杆的厚度W可以改变以便使结构支承力最大而外壳侧压力损失最小，但是厚度W最好为相邻两管行之间的间距d的约10％到约40％，较好为约20％到约30％，最好为约25％。间距d可由管心距P减去管外径得到。于是，间隙最大又能保证对管28有足够的支承力，按照本发明的支承件将比实心的杆或支承件有较小的纵向流动外壳侧压力降，并仍能固定管子对抗振动。

为了组装热交换器10，管28插进间隔的挡环组件16、18、20、22等(如图1所示)。这样，管28被挡环组件16、18、20、22的挡环支承件50支承着。随后管28的端头容纳穿过设在管板40、46中的相应的孔中。在合适地放置后，管28固定到管板40、46，各管的各端与各管板相应的孔形成流体的密封件。

另外，在把管28插进穿过挡环组件以前可把各管28的第一端固定到管板40上，与管板40的相应的孔形成流体的密封件。在把管28插进穿过挡环组件后，各管28的第二端固定到管板46，各管28的第二端与管板46的相应的孔形成流体的密封件。

这样装配好的管束12插进外壳14的开口端，并适当地放置在里面，这时用合适的端盖38、44封住外壳14的开口端。

本专业的技术人员可对本发明作出合理的改变及改型而仍在本发明的精神范围内。

Claims (8)

1.一种热交换器，包括：

多根平行的管，所述的管沿着纵轴线或水平轴线设置成多个管行，在相邻的管行之间形成通道；

一个环壳包住所述的多根管；和

多个支承件，设置在所述的通道内，各支承件具有一个第一带、一个第二带及多个支承撑柱，其中所述的第一带有第一端和第二端，它们固定到所述的环上，使得第一带沿着所述的环的第一弦延伸，而所述的第一弦位于相邻的管行之间的一个所述的通道中，使得第一带与构成所述的通道的相邻的管行中的第一行中所有的管接触，而所述的第二带有第一端和第二端，它们固定到所述的环上，使得第二带沿着所述的环的第二弦延伸，而所述的第二弦位于相邻管行之间的一个所述的通道中，使得第二带与构成所述的通道的相邻的管行中的第二行中所有的管接触，所述的支承撑柱沿着所述的第一带和第二带间隔设置，使得各支承撑柱在第一带和第二带之间延伸，其第一端固定到第一带而第二端固定到第二带。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的环位于与对齐所述的多根管的所述的公共轴线相垂直的平面内。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的支承撑柱设在各管的位置。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于包括至少四个所述的环，各有固定其上的多个所述的支承件，使得所述的环壳和所述支承件一起形成一个四挡环的组使得合管的四侧有径向支承。

5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的第一带和所述的第二带各有厚度为相邻管行之间的间距的约10％-40％。

6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的第一带和所述的第二带各有厚度为相邻管行之间的间距的约20％-30％。

7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的第一带和所述的第二带各有厚度约为相邻管行之间的间距的25％。

8.一种装置，包括：

多根平行的管，所述的管沿着纵轴线或水平轴线设置成多个管行，在相邻的管行之间形成通道；

多个环壳，分别在与所述的纵轴线或水平轴线成正交的平面中包住所述的多根管；

多个支承件，设置在相邻的管行之间，各支承件具有一个第一带，其厚度为相邻的管行之间的间距的约25％，和一个第二带，其厚度为相邻的管行之间的间距的约25％，和多个支承撑柱，其中所述的第一带有第一端和第二端，它们固定到所述的一个环上，使得第一带沿着所述的环的第一弦延伸，而所述的第一弦位于相邻的管行之间的一个所述的通道中，使得第一带与构成所述的通道的相邻的管行中的第一行的所有的管接触，而所述的第二带有第一端和第二端，它们固定到所述的环上，使得第二带沿着所述的环的第二弦延伸，而所述的第二弦位于相邻的管行之间的一个所述的通道中，使得第二带与构成所述的通道的相邻的管行中的第二行的所有的管接触，所述的支承撑柱在各管的位置沿着所述的第一带和第二带间隔设置，各支承撑柱有第一端和第二端，其第一端固定到所述的第一带，而第二端固定到所述的第二带，所述的环壳和所述的支承件一起构成一个四挡环组使得各管的四侧有径向支承。

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