CN112344778B - 螺旋板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换设备领域，提供一种螺旋板式换热器，其中，螺旋板式换热器包括外壳体(10)、内壳体(20)、隔板(30)以及螺旋板机构(40)，内壳体套设在外壳体内，隔板设置在外壳体和内壳体之间以将外壳体和内壳体之间的环形间隙沿周向分隔为第一导流通道(11)和第二导流通道(12)，螺旋板机构设置在内壳体内并形成第一介质流动通道和第二介质流动通道，内壳体上设置有允许流体进出的多个通孔，外壳体设置有通过第一导流通道与第一介质流动通道连通的第一介质流动口以及通过第二导流通道与第二介质流动通道连通第二介质流动口。所述螺旋板式换热器能够提高介质的分布均匀性和螺旋板的使用寿命。

Description

螺旋板式换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，特别涉及一种螺旋板式换热器。

背景技术

与其他类型换热器比较，螺旋板式换热器具有传热性能好等优点。现有的螺旋板式换热器包括壳体和设置在壳体内的螺旋板，工作介质从壳体上的接管进入壳体内时会直接冲蚀螺旋板最外层的对应于接管处的部分，这一方面不利于介质的均匀分布，另一方面将降低螺旋板的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种螺旋板式换热器，以提高介质的分布均匀性和螺旋板的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种螺旋板式换热器，其中，所述螺旋板式换热器包括外壳体、内壳体、隔板以及螺旋板机构，所述内壳体套设在所述外壳体内，所述隔板设置在所述外壳体和内壳体之间以将所述外壳体和内壳体之间的环形间隙沿周向分隔为第一导流通道和第二导流通道，所述螺旋板机构设置在所述内壳体内并形成第一介质流动通道和第二介质流动通道，所述内壳体上设置有允许流体进出的多个通孔，所述外壳体设置有通过所述第一导流通道与所述第一介质流动通道连通的第一介质流动口以及通过所述第二导流通道与所述第二介质流动通道连通第二介质流动口。

可选的，所述内壳体为筒状结构，所述内壳体包括两个半壳体和用于连接两个所述半壳体的连接件，所述螺旋板机构通过所述连接件连接于所述内壳体。

可选的，所述半壳体为弧形板，所述连接件包括第一弧形部、同心设置在所述第一弧形部的径向内侧的第二弧形部以及连接所述第一弧形部与所述第二弧形部的连接部，两个所述半壳体通过所述第一弧形部平滑焊接，所述螺旋板机构的末端与所述第二弧形部平滑焊接。

可选的，所述螺旋板机构包括并行卷绕的两个螺旋板，所述螺旋板式换热器包括分别设置在两个所述半壳体的两个连接处的两个所述连接件，两个所述连接件的所述第二弧形部分别连接两个所述螺旋板。

可选的，所述外壳体为板件弯曲后通过单独的纵向焊缝连接形成的圆筒状结构。

可选的，多个所述通孔围绕所述内壳体均匀分布。

可选的，所述螺旋板状换热器包括设置在所述外壳体两端的头盖，所述头盖上设置有介质流动开口。

可选的，两个头盖上的所述介质流动开口分别为与所述第一介质流动通道连通的第一介质流动开口和与所述第二介质流动通道连通的第二介质流动开口，所述第一介质流动开口作为第一介质的流入口，所述第一介质流动口作为第一介质的流出口，所述第二介质流动开口作为第二介质的流出口，所述第二介质流动口作为第二介质的流入口。

可选的，所述螺旋板式换热器包括分别设置在所述第一介质流动开口、所述第一介质流动口、所述第二介质流动开口以及所述第二介质流动口处的接管。

可选的，所述螺旋板式换热器包括芯轴，所述芯轴具有沿轴向平行设置且彼此隔开的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述第一介质流动开口连通，所述第二腔室与所述第二介质流动开口连通，所述芯轴上设置有连通所述第一腔室与所述第一介质流动通道的第一贯通孔以及连通所述第二腔室与所述第二介质流动通道的第二贯通孔。

通过本发明的螺旋板式换热器，第一介质能够在第一导流通道内均匀分布并通过内壳体上的通孔在第一导流通道和第一介质流动通道之间流动，第二介质能够在第二导流通道内均匀分布并通过内壳体上的通孔在第二导流通道和第二介质流动通道之间流动。由此，第一介质和第二介质均能够围绕螺旋板的最外层均匀分布，避免了对螺旋板的最外层的局部冲蚀，延长了螺旋板的使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式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为本发明的螺旋板式换热器的一种实施方式的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3为图1的左视图；

图4是图3中连接件连接内壳体和螺旋板的局部示意图。

附图标记说明：

10-外壳体，11-第一导流通道，12-第二导流通道，13-第一介质流动口，20-内壳体，21-半壳体，22-连接件，221-第一弧形部，222-第二弧形部，223-连接部，30-隔板，40-螺旋板，41-定距柱，50-头盖，51-第一介质流动开口，52-第二介质流动开口，61-第一接管，62-第二接管，63-第三接管，64-第四接管，70-法兰，80-垫片，90-芯轴，91-第一腔室，92-第二腔室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明提供一种螺旋板式换热器，其中，所述螺旋板式换热器包括外壳体10、内壳体20、隔板30以及螺旋板机构40，所述内壳体20套设在所述外壳体10内，所述隔板30设置在所述外壳体10和内壳体20之间以将所述外壳体10和内壳体20之间的环形间隙沿周向分隔为第一导流通道11和第二导流通道12，所述螺旋板机构40设置在所述内壳体20内并形成第一介质流动通道和第二介质流动通道，所述内壳体20上设置有允许流体进出的多个通孔，所述外壳体10设置有通过所述第一导流通道11与所述第一介质流动通道连通的第一介质流动口13以及通过所述第二导流通道12与所述第二介质流动通道连通第二介质流动口。

使用本发明的螺旋板式换热器时，第一介质能够在第一导流通道11内均匀分布并通过内壳体11上的通孔在第一导流通道11和第一介质流动通道之间流动，第二介质能够在第二导流通道12内均匀分布并通过内壳体11上的通孔在第二导流通道12和第二介质流动通道之间流动。由此，第一介质和第二介质均能够围绕螺旋板机构40的最外层均匀分布，避免了对螺旋板机构40的最外层的局部冲蚀，延长了螺旋板机构40的使用寿命。

本发明中，内壳体20可以为各种适当结构。在图1至图4所示的实施方式中，所述内壳体20可以为筒状结构，所述内壳体20包括两个半壳体21和用于连接两个所述半壳体21的连接件22，并且，所述螺旋板机构40可以通过所述连接件22连接于所述内壳体20。

其中，内壳体20可以类似于现有技术中的壳体，具有椭圆形横截面，两个半壳体21可以为对称的弧形板。为便于平滑连接两个半壳体21并保持内壳体20的形状完整性，如图3和图4所示，所述连接件22包括第一弧形部221，两个所述半壳体21通过所述第一弧形部221平滑焊接。

另外，现有技术中通常采用搭接等方式连接螺旋板和壳体，而搭接导致连接处形状轮廓突变，不利于检测连接处的缺陷。为此，所述连接件22包括同心设置在所述第一弧形部221的径向内侧的第二弧形部222以及连接所述第一弧形部221与所述第二弧形部222的连接部223，所述螺旋板机构40的末端与所述第二弧形部222平滑焊接。由此，在连接处，第二弧形部222的延伸方向基本按照螺旋板机构40的弯曲趋势，从而能够实现“对接”，避免形状突变，便于检测(例如射线检测(RT)或通过超声波检测(UT))焊接处的缺陷。

另外，所述螺旋板机构40包括并行卷绕的两个螺旋板(两个螺旋板之间可以设置多个定距柱41，以确保始终以相同的间隙并行卷绕)，以形成第一介质流动通道和第二介质流动通道，所述螺旋板式换热器包括分别设置在两个所述半壳体21的两个连接处的两个所述连接件22，两个所述连接件22的所述第二弧形部222分别连接两个所述螺旋板。由此，两个螺旋板均可以通过对应的第二弧形部222实现“对接”以便检测。

本发明中，内壳体20的结构类似于现有技术中壳体的结构，即，通过两个半壳体21在两个连接处焊接而成椭圆形横截面，从而形成两道纵向焊缝。现有技术中，壳体因为具有两道焊缝，降低了整体强度，使得承压能力受限。而本发明中，内壳体20无需承受现有技术中壳体所需的压力，需要承受压力的外壳体10无需如现有技术的壳体那样通过两个部分焊接，只需形成圆筒状结构即可。这可以通过为板件弯曲后通过单独的纵向焊缝连接形成，由此，外壳体10仅具有一条焊缝，相比现有技术中的壳体强度提高，因而提高了承压能力。

本发明中，第一介质、第二介质通过通孔在相应的导流通道和介质流动通道之间流动，为尽可能提高第一介质、第二介质在相应的导流通道中的均匀分布，多个所述通孔围绕所述内壳体20均匀分布。优选地，多个通孔可以分为沿内壳体20的周向排列的多组，每组通孔沿内壳体20的纵向设置。

另外，如图1所示，所述螺旋板状换热器包括设置在所述外壳体10两端的头盖50，所述头盖50上设置有介质流动开口。两个介质流动开口可以与相应的介质流动通道、导流通道、介质流动口形成完整的流动路线。

其中，头盖50可以通过法兰70连接于外壳体10的两端，连接处可以通过垫片80密封。

具体的，两个头盖50上的所述介质流动开口分别为与所述第一介质流动通道连通的第一介质流动开口51和与所述第二介质流动通道连通的第二介质流动开口52，所述第一介质流动开口51作为第一介质的流入口，所述第一介质流动口13作为第一介质的流出口，所述第二介质流动开口52作为第二介质的流出口，所述第二介质流动口作为第二介质的流入口。

其中，为便于引导流体进出，所述螺旋板式换热器可以包括分别设置在所述第一介质流动开口51、所述第一介质流动口13、所述第二介质流动开口52以及所述第二介质流动口处的接管。如图1至图3所示，第一介质流动开口51处设置有第一接管61，第二介质流动开口52处设置有第二接管62，第一介质流动口13处设置有第三接管63，第二介质流动口处设置有第四接管64。由此，第一接管61向螺旋板式换热器提供第一介质，第二接管62从螺旋板式换热器输出换热后的第二介质，第三接管63从螺旋板式换热器输出换热后的第一介质，第四接管64向螺旋板式换热器提供第二介质。

另外，为便于第一介质流动通道与第一介质流动开口51连通以及第二介质流动通道与第二介质流动开口52连通，如图1所示，所述螺旋板式换热器包括芯轴90，所述芯轴90具有沿轴向平行设置且彼此隔开的第一腔室91和第二腔室92，所述第一腔室91与所述第一介质流动开口连通，所述第二腔室92与所述第二介质流动开口连通，所述芯轴90上设置有连通所述第一腔室91与所述第一介质流动通道的第一贯通孔以及连通所述第二腔室92与所述第二介质流动通道的第二贯通孔。

下面参考图1至图4说明本发明的螺旋板式换热器的操作。其中以第一介质为高温介质，第二介质为低温介质为例，但不限于此。

第一介质通过第一接管61提供至第一腔室91，继而通过第一贯通孔进入第一介质流动通道，以便与第二介质流动通道内的第二介质换热。第一介质从螺旋板机构40的中心以螺旋路径向外流动，并通过内壳体20的通孔进入第一导流通道，最终从第三接管63排出。

第二介质通过第四接管64提供至第二腔体92，继而通过第二贯通孔进入第二介质流动通道，以便与第一介质流动通道内的第一介质换热。第二介质从螺旋板机构40的外围向中心以螺旋路径向内流动，并通过内壳体20的通孔进入第二导流通道，最终从第二接管62排出。

由于第一介质为高温介质，第二介质为低温介质，在使用时，高温介质从螺旋板式换热器的中心流入并逐渐向外流动，在到达与外壳体10接触时已经温度下降，外壳体10在设计时则无需因考虑耐受温度而采取增加厚度等设计。另外，第一介质和第二介质在第一介质流动通道和第二介质流动通道中流动的过程中处于流向相反的状态，能够彼此充分换热。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺旋板式换热器，其特征在于，所述螺旋板式换热器包括外壳体(10)、内壳体(20)、隔板(30)以及螺旋板机构(40)，所述内壳体(20)套设在所述外壳体(10)内，所述隔板(30)设置在所述外壳体(10)和内壳体(20)之间以将所述外壳体(10)和内壳体(20)之间的环形间隙沿周向分隔为第一导流通道(11)和第二导流通道(12)，所述螺旋板机构(40)设置在所述内壳体(20)内并形成第一介质流动通道和第二介质流动通道，所述内壳体(20)上设置有允许流体进出的多个通孔，所述外壳体(10)设置有通过所述第一导流通道(11)与所述第一介质流动通道连通的第一介质流动口(13)以及通过所述第二导流通道(12)与所述第二介质流动通道连通第二介质流动口，多个所述通孔分为沿所述内壳体(20)的周向排列的多组，每组通孔沿所述内壳体(20)的纵向设置。

2.根据权利要求1所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述内壳体(20)为筒状结构，所述内壳体(20)包括两个半壳体(21)和用于连接两个所述半壳体(21)的连接件(22)，所述螺旋板机构(40)通过所述连接件(22)连接于所述内壳体(20)。

3.根据权利要求2所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述半壳体(21)为弧形板，所述连接件(22)包括第一弧形部(221)、同心设置在所述第一弧形部(221)的径向内侧的第二弧形部(222)以及连接所述第一弧形部(221)与所述第二弧形部(222)的连接部(223)，两个所述半壳体(21)通过所述第一弧形部(221)平滑焊接，所述螺旋板机构(40)的末端与所述第二弧形部(222)平滑焊接。

4.根据权利要求3所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述螺旋板机构(40)包括并行卷绕的两个螺旋板，所述螺旋板式换热器包括分别设置在两个所述半壳体(21)的两个连接处的两个所述连接件(22)，两个所述连接件(22)的所述第二弧形部(222)分别连接两个所述螺旋板。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述外壳体(10)为板件弯曲后通过单独的纵向焊缝连接形成的圆筒状结构。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的螺旋板式换热器，其特征在于，多个所述通孔围绕所述内壳体(20)均匀分布。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述螺旋板状换热器包括设置在所述外壳体(10)两端的头盖(50)，所述头盖(50)上设置有介质流动开口。

8.根据权利要求7所述的螺旋板式换热器，其特征在于，两个头盖(50)上的所述介质流动开口分别为与所述第一介质流动通道连通的第一介质流动开口(51)和与所述第二介质流动通道连通的第二介质流动开口(52)，所述第一介质流动开口(51)作为第一介质的流入口，所述第一介质流动口(13)作为第一介质的流出口，所述第二介质流动开口(52)作为第二介质的流出口，所述第二介质流动口作为第二介质的流入口。

9.根据权利要求8所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述螺旋板式换热器包括分别设置在所述第一介质流动开口(51)、所述第一介质流动口(13)、所述第二介质流动开口(52)以及所述第二介质流动口处的接管。

10.根据权利要求8所述的螺旋板式换热器，其特征在于，所述螺旋板式换热器包括芯轴(90)，所述芯轴(90)具有沿轴向平行设置且彼此隔开的第一腔室(91)和第二腔室(92)，所述第一腔室(91)与所述第一介质流动开口连通，所述第二腔室(92)与所述第二介质流动开口连通，所述芯轴(90)上设置有连通所述第一腔室(91)与所述第一介质流动通道的第一贯通孔以及连通所述第二腔室(92)与所述第二介质流动通道的第二贯通孔。

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