CN112797822A - 一种双管板换热器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种双管板换热器，包括：换热管、筒体、壳程管板、管程管板以及管箱；换热管至少部分位于筒体内，且换热管依次穿过壳程管板和管程管板并与管箱连通；筒体具有相对设置的第一筒体开口及第二筒体开口，其中，第一筒体开口位于壳程管板远离管程管板的一侧；壳程管板密封第二筒体开口且与换热管外壁面固定并密封，且壳程管板可在换热管的带动下沿筒体的轴向方向移动；管箱位于管程管板远离壳程管板的一侧，并具有朝向管程管板的管箱开口；管程管板密封管箱开口且与换热管外壁面固定并密封。本发明实施例提供的双管板换热器，无需在筒体上设置膨胀节的同时，缓解双管板换热器在使用时热应力产生的不利影响。

Description

一种双管板换热器

技术领域

本发明实施例涉及换热技术领域，特别涉及一种双管板换热器。

背景技术

随着科学技术的发展，换热器作为进行介质热交换的专用设备，其广泛应用于石油、化工、制药、核电等行业。由于传统的单管板结构的固定管板式换热器的壳程物料与管程物料之间采用一个管板隔开，如此设置，易照成壳程物料与管程物料混漏；因此，目前常采用双管板结构的固定管板式换热器，在壳程物料与管程物料之间采用两个管板中的一者分别对壳程物料与管程物料进行密封，以避免壳程物料与管程物料混漏。

发明人发现：双管板结构的固定管板式换热器在进行换热的过程中，为了缓解热应力产生时的影响，需在筒体上设置膨胀节，然而，膨胀节不仅有疲劳失效风险，而且增加装置成本。

因此，亟需提供一种双管板换热器，无需在筒体上设置膨胀节的同时，缓解双管板换热器在使用时热应力产生的不利影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种双管板换热器，无需在筒体上设置膨胀节的同时，缓解双管板换热器在使用时热应力产生的不利影响。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种双管板换热器，包括：换热管、筒体、壳程管板、管程管板以及管箱；换热管至少部分位于筒体内，且换热管依次穿过壳程管板和管程管板并与管箱连通；筒体具有相对设置的第一筒体开口及第二筒体开口，其中，第一筒体开口位于壳程管板远离管程管板的一侧；壳程管板密封第二筒体开口且与换热管外壁面固定并密封，且壳程管板可在换热管的带动下沿筒体的轴向方向移动；管箱位于管程管板远离壳程管板的一侧，并具有朝向管程管板的管箱开口；管程管板密封管箱开口且与换热管外壁面固定并密封。

本发明实施例提供的双管板换热器，由于壳程管板可在换热管的带动下沿筒体的轴向方向移动，在双管板换热器工作过程中，当筒体的热膨胀与换热管的热膨胀存在差异时，换热管带动壳程管板沿筒体的轴向方向移动，从而无需在筒体上设置膨胀节的同时，缓解双管板换热器在使用时热应力产生的不利影响。

另外，上述的双管板换热器，还包括：密封件以及位于在第二筒体开口处并环绕壳程管板的压盖；压盖、筒体和壳程管板之间具有环绕壳程管板的环形腔体；密封件位于环形腔体内，且密封件在筒体、压盖以及壳程管板的共同挤压下发生弹塑性形变并与壳程管板密封第二筒体开口。

另外，壳程管板包括板体以及与板体的相连管板裙，其中，板体上设有若干通孔，换热管穿过通孔并与通孔的孔壁固定；在通孔的延伸方向上、管板裙边缘的投影与板体边缘的投影重合；环形腔体由压盖、筒体和管板裙围成。

另外，筒体包括筒状本体以及与筒状本体一端固定的填料函，其中，填料函位于第二筒体开口处；在与筒体的轴向垂直的方向上，填料函远离所述筒状本体的一端的横截面积大于筒状本体的横截面积；密封件在填料函、压盖以及壳程管板的共同挤压下发生弹塑性形变；在筒体的轴向方向上，密封件位于在填料函远离压盖的一端和压盖之间。

另外，壳程管板与第二筒体开口可拆卸地密封；管程管板与管箱开口可拆卸地密封；壳程管板以及管程管板任一处的外径小于筒体任一处的内径，以使壳程管板以及管程管板可自第一筒体开口经由筒体内部组入至第二筒体开口处。如此设置，在清洗双管板换热器时，可将壳程管板与管程管板自第二筒体开口处经由筒体内部通过第一筒体开口取出，便于对壳程的筒体和换热管外壁进行清洗。

另外，上述的双管板换热器，还包括：法兰；管程管板位于法兰与管箱开口之间；法兰与管箱固定，以将管程管板与管箱开口固定密封。

另外，法兰为勾圈，勾圈内侧设有用于钩住管程管板边缘的凸缘；管程管板外侧设有用于容置凸缘的凹槽。

另外，上述的双管板换热器，还包括：用于将壳程管板以及管程管板固定密封的连接部，连接部、壳程管板以及管程管板之间具有隔离腔。这样一来，当壳程介质通过壳程管板与换热管之间和/或管程介质通过管程管板与换热管之间流向壳程管板与管程管板之间时，隔离腔可收集位于壳程管板以及管程管板之间的介质从而避免壳程管板以及管程管板之间的介质对环境造成污染。

另外，上述的双管板换热器，还包括：进/出管口；隔离腔连通至进/出管口。如此一来，可随时通过进/出管口对隔离腔中的介质进行收集。

另外，换热管胀接固定在壳程管板上；换热管胀接及焊接固定在管程管板上，或者，换热管焊接固定在管程管板上。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的双管板换热器的剖视图；

图2为图1中A部的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的勾圈以及管程管板的局部剖视图。

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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明实施例提供一种双管板换热器。本实施方式的核心在于，壳程管板可在换热管的带动下沿筒体的轴向方向移动，在双管板换热器工作过程中，当筒体的热膨胀与换热管的热膨胀存在差异时，换热管带动壳程管板沿筒体的轴向方向移动，从而无需在筒体上设置膨胀节的同时，缓解双管板换热器在使用时热应力产生的影响。下面对本实施方式的细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

参见图1，本发明实施例提供一种双管板换热器，包括：换热管11、筒体12、壳程管板13、管程管板14以及管箱15；换热管11至少部分位于筒体12内，且换热管11依次穿过壳程管板13和管程管板14并与管箱15连通；筒体12具有相对设置的第一筒体开口121及第二筒体开口122，其中，第一筒体开口121位于壳程管板13远离管程管板14的一侧；壳程管板13密封第二筒体开口122且与换热管11外壁面固定并密封，且壳程管板13可在换热管11的带动下沿筒体12的轴向方向移动；管箱15位于管程管板14远离壳程管板13的一侧，并具有朝向管程管板14的管箱开口151；管程管板14密封管箱开口151且与换热管11外壁面固定并密封。

具体地说，由于壳程管板13可在换热管11的带动下沿筒体12的轴向方向(即图示X方向)移动，在上述双管板换热器在工作时，当换热管11以及筒体12受热膨胀时，换热管11受热膨胀使得换热管11沿其轴向方向(即图示X方向)伸长，筒体12也受热膨胀使得筒体12沿其轴向方向伸长，由于换热管11至少部分位于筒体12内，当换热管11沿其轴向方向伸长的长度长于筒体12沿其轴向伸长的长度时，换热管11带动壳程管板13沿筒体12轴向并远离第一筒体开口121的方向移动；当换热管11以及筒体12受冷缩小时，换热管11受冷缩小使得换热管11沿其轴向方向变短，筒体12也受冷缩小使得筒体12沿其轴向方向变短，当换热管11沿其轴向方向变短的长度长于筒体12沿其轴向变短的长度时，换热管11带动壳程管板13沿筒体12轴向并靠近第一筒体开口121的方向移动。

在此定义上述管箱15为第一管箱15，上述双管板换热器还可设有第二管箱16、第一管板17以及第二管板18，此外，筒体12的侧壁上还开设有介质流入口124以及介质流出口123；换热管11远离第一管箱15的一端与第二管箱16连通，且换热管11依次穿过第一管板17以及第二管板18；第二管箱16设有朝向第一管板17的管箱开口161；第一管板17密封管箱开口161、且第一管板17还与换热管11的外壁面固定并密封；第二管板18密封第一筒体开口121，且第二管板18还与换热管11的外壁面固定并密封。

进一步的，在本实施例中，上述双管板换热器还包括多个紧固件，第一管板17通过紧固件10与第二管箱16固定，第二管板18通过另一紧固件10与筒体12固定。在一个例子中，第一管板外圆处设有法兰，固定件将法兰与第二管箱固定以将第一管板与第二管箱的管箱开口密封，第二管板外圆处也设有法兰，固定件将法兰与筒体固定以将第二管板与筒体的第一筒体开口密封，此外，为了提升第一管板与第二管箱的管箱开口密封性，还设有位于第一管板与第二管箱之间的平垫片以及位于筒体与第二管板之间的平垫片，固定件将法兰与第二管箱固定时、第一管板与第二管箱压紧平垫片，固定件将法兰与筒体固定时、第二管板与筒体压紧平垫片，其中，法兰可为夹持法兰环。此外，需要说明的是，在另一个例子中，第一管板与第二管箱以及第二管板与筒体之间也可采用焊接的方式固定连接。

在本实施例中，由于第一管箱15以及第二管箱16分别与换热管11的两端中的一者连通，第一管板17密封第二管箱16的管箱开口161以及与换热管11的外壁面固定并密封，管程管板14与第一管箱15的管箱开口151以及换热管11的外壁面固定并密封，管程介质可自第一管箱15和第二管箱16中的一者通过换热管11流至第一管箱15和第二管箱16中的另一者。

具体地说，第一管箱15设有介质流入口152，第二管箱16设有介质流出口162，管程介质自第一管箱15的介质流入口152依次流经第一管箱15、换热管11、第二管箱16之后，由介质流出口162流出。

在本实施例中，壳程介质可自介质流入口124经由筒体12内部后通过介质流出口123流出，由于第二管板18密封第一筒体开口121以及与换热管11的外壁面固定并密封，壳程管板13密封第二筒体开口122以及与换热管11的外壁面固定并密封，使得壳程介质不会通过第一筒体开口121以及第二筒体开口12流出，且壳程介质也不会流向换热管11内；由于换热管11至少部分位于筒体12内部，当壳程介质经过筒体12内部时、可与换热管11内的管程介质通过换热管11进行热交换，从而达到介质之间的热交换。

优选的，继续参见图1、且同时参见图2，上述的双管板换热器，还包括：密封件19以及位于在第二筒体开口122处并环绕壳程管板13的压盖20；压盖20、筒体12和壳程管板13之间具有环绕壳程管板13的环形腔体21；密封件19位于环形腔体21内，且密封件19在筒体12、压盖20以及壳程管板13的共同挤压下发生弹塑性形变并与壳程管板13密封第二筒体开口122。

具体地说，通过可发生弹塑性形变的密封件19与壳程管板13密封第二筒体开口122，当壳程管板13在换热管11的带动下沿筒体12的轴向方向移动时，由于密封件19可在筒体12以及壳程管板13的挤压下发生弹塑性形变，壳程管板13沿筒体12的轴向方向移动时的阻力较小，且在壳程管板13沿筒体12的轴向方向移动后密封件21仍与壳程管板13密封第二筒体开口122，从而避免壳程介质从第二筒体开口122中流出。

进一步的，在本实施例中，壳程管板13包括板体131以及与板体131的相连管板裙132，其中，板体131上设有若干通孔(图未示)，换热管11穿过通孔并与通孔的孔壁固定；在通孔的延伸方向(即图1所示X方向)上、管板裙132边缘的投影与板体131边缘的投影重合；环形腔体21由压盖20、筒体12和管板裙132围成。

具体地说，当板体131的厚度尺寸(即在筒体轴向方向上的尺寸)较小时，在壳程管板13沿筒体12轴向移动时，由于板体131的厚度尺寸较小，板体131易脱离密封件19，进而通过管板裙132与密封件19密封第二筒体开口132，从而避免壳程介质从第二筒体开口122中流出，此外，在本实施例中，板体131与管板裙132通过焊接固定。在一个例子中，板体与管板裙一体成型。

此外，需要说明的是，在其他可变更的实施例中，当壳程管板的板体厚度尺寸较大时，在壳程管板沿筒体轴向移动时，由于板体厚度尺寸较大、使得板体不会脱离密封件，壳程管板也可仅设有板体，通过板体与密封件密封第二筒体开口。

更进一步的，筒体12包括筒状本体125以及与筒状本体125一端固定的填料函126，其中，填料函126位于第二筒体开口122处；在与筒体12的轴向垂直的方向(即图1所示Y方向)上，填料函126远离所述筒状本体的一端的横截面积大于筒状本体125的横截面积；通过紧固件10施加紧固力，密封件19在填料函126、压盖20以及壳程管板13的共同挤压下发生弹塑性形变；在筒体12的轴向方向上，密封件19被同时抵靠在填料函126的远离压盖20的一端和压盖20靠近填料函126的一端。

具体地说，在本实施例中，密封件19在填料函126、压盖20以及管板裙132的共同挤压下发生弹塑性形变；当壳程管板13在换热管11的带动下沿筒体12轴向并靠近第一筒体开口121的方向上移动时，密封件19在管板裙132的带动下有沿筒体12轴向并靠近第一筒体开口121的方向上移动的趋势、但是密封件19因被抵靠在填料函126远离压盖20的一端而无法移动；当壳程管板13在换热管11的带动下沿筒体12轴向并远离第一筒体开口121的方向上移动时，密封件19在管板裙132的带动下有沿筒体12轴向并远离第一筒体开口121的方向上移动的趋势、但是密封件19因被抵靠在压盖20靠近填料函126的一端而无法移动。

优选的，壳程管板13与第二筒体开口122可拆卸地密封；管程管板14与管箱开口151可拆卸地密封；壳程管板13以及管程管板14任一处的外径小于筒体12任一处的内径，以使壳程管板13以及管程管板14可自第一筒体开口121经由筒体12内部组入至第二筒体开口122处。

具体地说，在本实施例中，清洗双管板换热器时，将壳程管板13与第二筒体开口122之间密封拆除后(即拆除密封件19以及压盖20)，将管程管板14与管箱开口151之间的密封拆除后，可将壳程管板13与管程管板14在换热管11的带动下自第二筒体开口122处经由筒体12内部通过第一筒体开口121取出，以对壳程的筒体12和换热管11外壁进行清洗。

进一步的，上述的双管板换热器，还包括：法兰22；管程管板14位于法兰22与管箱开口151之间；法兰22与管箱14固定，以将管程管板14与管箱开口151固定密封。

参见图3，具体地说，在本实施例中，法兰22为勾圈，勾圈内侧设有用于钩住管程管板14边缘的凸缘221，同时，管程管板14外侧设有用于容置凸缘221的凹槽141。此外，法兰22由两个半环形勾圈组成、以使得在固定管程管板14时可直接套设在管程管板14上。

更进一步的，在本实施例中，法兰22通过紧固件10与第一管箱15固定。需要说明的是，在一个例子中，为了增强管程管板与第一管箱的管箱开口之间的密封性，在管程管板与第一管箱之间还设有平垫片，以在紧固件固定法兰与第一管箱时、管程管板与第一管箱压紧平垫片。

优选的，在本实施例中，上述的双管板换热器，还包括：用于将壳程管板13以及管程管板14固定密封的连接部23，连接部23、壳程管板13以及管程管板14之间具有隔离腔24。如此设置，当壳程介质通过壳程管板13与换热管11之间和/或管程介质通过管程管板14与换热管11之间流向壳程管板13与管程管板14之间时，隔离腔24可收集位于壳程管板13以及管程管板14之间的介质从而避免自壳程介质通过壳程管板13与换热管11之间和/或管程介质通过管程管板14与换热管11之间流出的介质对环境造成污染。

此外，在本实施例中，上述的双管板换热器，还包括：用于将第一管板17以及第二管板18固定密封的连接部23，连接部23、第一管板17以及第二管板18之间具有隔离腔24。当壳程介质通过第一管板17与换热管11之间和/或管程介质通过第二管板18与换热管11之间流向第一管板17与第二管板18之间时，隔离腔24可收集位于第一管板17以及第二管板18之间的介质从而避免自壳程介质通过第一管板17与换热管11之间和/或管程介质通过第二管板18与换热管11之间流出的介质对环境造成污染。

需要说明的是，在其他可变更的实施例中，连接部长度为10mm～40mm(mm:毫米)，第一管板与第二管板以及壳程管板与管程管板采用整体式双管板。在另一个例子中，不设有连接部，第一管板与第二管板以及壳程管板与管程管板为分离式双管板。

进一步的，在本实施例中，上述的双管板换热器，还包括：进/出管口25；隔离腔24连通至进/出管口25；当隔离腔24中含有介质时，使介质自进/出管口25流出隔离腔24之后，通过进/出管口25向隔离腔24中通入液体对隔离腔24进行清洗。

在本实施例中，换热管11焊接固定在第一管板17以及管程管板14上，换热管11胀接固定在第二管板18以及壳程管板13上。在另一个例子中，换热管11胀接及焊接固定在第一管板17以及管程管板14上，换热管11胀接固定在第二管板18以及壳程管板13上。

更进一步的，在本实施例中，上述双管板换热器还设有拉杆26以及多个折流板27，拉杆26固定在筒体12内部、且拉杆26与折流板27固定，以使得折流板27固定在筒体12内部，多个折流板27沿筒体12的延伸方向依次固定在筒体12内部，折流板27用于改变壳程介质在筒体内流动时的流向、以延长壳程介质位于筒体12内部的时间，从而增加壳程介质与管程介质进行热交换的时长。

此外，需要说明的是，本实施例提供的双管板换热器可根据安装位置的不同选用不同的安装座，以构成立式换热器或卧式换热器。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种双管板换热器，其特征在于，包括：

换热管、筒体、壳程管板、管程管板以及管箱；

所述换热管至少部分位于所述筒体内，且所述换热管依次穿过所述壳程管板和所述管程管板并与所述管箱连通；

所述筒体具有相对设置的第一筒体开口及第二筒体开口，其中，所述第一筒体开口位于所述壳程管板远离所述管程管板的一侧；

所述壳程管板密封所述第二筒体开口且与所述换热管外壁面固定并密封，且所述壳程管板可在所述换热管的带动下沿所述筒体的轴向方向移动；

所述管箱位于所述管程管板远离所述壳程管板的一侧，并具有朝向所述管程管板的管箱开口；

所述管程管板密封所述管箱开口且与所述换热管外壁面固定并密封。

2.根据权利要求1所述的双管板换热器，其特征在于，还包括：密封件以及位于在所述第二筒体开口处并环绕所述壳程管板的压盖；所述压盖、所述筒体和所述壳程管板之间具有环绕所述壳程管板的环形腔体；所述密封件位于所述环形腔体内，且所述密封件在所述筒体、所述压盖以及所述壳程管板的共同挤压下发生弹塑性形变并与所述壳程管板密封所述第二筒体开口。

3.根据权利要求2所述的双管板换热器，其特征在于，所述壳程管板包括板体以及与所述板体的相连管板裙，其中，所述板体上设有若干通孔，所述换热管穿过所述通孔并与所述通孔的孔壁固定；在所述通孔的延伸方向上、所述管板裙边缘的投影与所述板体边缘的投影重合；所述环形腔体由所述压盖、所述筒体和所述管板裙围成。

4.根据权利要求2所述的双管板换热器，其特征在于，所述筒体包括筒状本体以及与所述筒状本体一端固定的填料函，其中，所述填料函位于所述第二筒体开口处；在与所述筒体的轴向垂直的方向上，所述填料函远离所述筒状本体的一端的横截面积大于所述筒状本体的横截面积；所述密封件在所述填料函以及所述壳程管板的挤压下发生弹塑性形变；在所述筒体的轴向方向上，所述密封件位于所述填料函远离压盖的一端和所述压盖之间。

5.根据权利要求1所述的双管板换热器，其特征在于，所述壳程管板与所述第二筒体开口可拆卸地密封；所述管程管板与所述管箱开口可拆卸地密封；所述壳程管板以及所述管程管板任一处的外径小于所述筒体任一处的内径，以使所述壳程管板以及所述管程管板可自所述第一筒体开口经由所述筒体内部组入至所述第二筒体开口处。

6.根据权利要求5所述的双管板换热器，其特征在于，还包括：法兰；所述管程管板位于所述法兰与所述管箱开口之间；所述法兰与所述管箱固定，以将所述管程管板与所述管箱开口固定密封。

7.根据权利要求6所述的双管板换热器，其特征在于，所述法兰为勾圈，所述勾圈内侧设有用于钩住所述管程管板边缘的凸缘；所述管程管板外侧设有用于容置所述凸缘的凹槽。

8.根据权利要求1所述的双管板换热器，其特征在于，还包括：用于将所述壳程管板以及所述管程管板固定密封的连接部，所述连接部、所述壳程管板以及所述管程管板之间具有隔离腔。

9.根据权利要求8所述的双管板换热器，其特征在于，还包括：进/出管口；所述隔离腔连通至所述进/出管口。

10.根据权利要求1-9任一项所述的双管板换热器，其特征在于，所述换热管胀接固定在所述壳程管板上；所述换热管胀接及焊接固定在所述管程管板上，或者，所述换热管焊接固定在所述管程管板上。

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