CN112923773B - 一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，包括至少两级相连的分配结构，每级分配结构包括相连的盖板和底座；每级分配结构的盖板上冲压出凸起和若干流动通道，流动通道位于凸起上；凸起中心开设有圆孔；每级分配结构的底座上冲压出有凸起和若干流动通道，凸起上开设若干流动通道；盖板上与底板上的流动通道相连，形成工质通道。通过至少二级分配结构将工质分配进入换热管内，工质至少二次与壁面发生撞击掺混，保证了分配的均匀性。每级盖板和底座之间形成的流动通道尺寸采用分形设计，逐级减小直径以保证工质在其间的流动速度，提高分配的均匀性。均流装置中的流动通道均为弧形，可大幅减小流动阻力与压降。

Description

一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置
技术领域
本发明属于管壳式换热器领域，具体涉及一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置。
背景技术
管壳式换热器由于结构简单、易于维护、适用性强等优点在众多工业领域中有着广泛应用。换热器内部由数十至上百根换热管与壳侧流体工质进行对流换热，因此存在将入口工质分配流入换热管的问题。若分配流量不均匀会导致不同换热管所需的换热量不同，无法保证出口工质处于相同状态。传统的管科式换热器往往采用增加换热管长度的方法以保证满足换热要求，进而造成了换热面积的浪费和换热器效率低下的问题。因此需要在管壳式换热器工质入口处安装均流装置以使得工质均匀进入各换热管内。现有的均流装置往往依靠增加流动阻力实现均流效果，因此带来了压降巨大的问题。因此需要对管壳式换热器工质入口处的均流装置进行优化设计，以实现均流效果和流动阻力两方面的平衡。
发明内容
本发明的目的在于解决管壳式换热器工质不能均匀流入各换热管进而造成换热器效率低下的问题，以及传统均流装置带来巨大的流动阻力与压降的问题。为解决该问题，本发明提出了一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，该装置通过三级分配实现均流效果，通过弧线形的设计减小流动阻力。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，包括至少两级相连的分配结构，每级分配结构包括相连的盖板和底座；每级分配结构的盖板上冲压出凸起和若干流动通道，流动通道位于凸起上；凸起中心开设有圆孔；每级分配结构的底座上冲压出有凸起和若干流动通道，凸起上开设若干流动通道；盖板上与底板上的流动通道配合，形成工质通道。
本发明进一步的改进在于，包括依次相连的一级盖板、一级底座、二级盖板、二级底座、三级盖板以及三级底座；
一级盖板上冲压出第一凸起和若干第一流动通道，第一流动通道位于第一凸起上；
一级底座上冲压出有第二凸起和若干第二流动通道，每个第二凸起上开设若干第二流动通道；第二流动通道与第一流动通道相配合，形成一级流动通道；每个第二流动通道末端加工有第二圆孔；
二级盖板上加工有若干第三凸起和若干第三流动通道，每个第三凸起上设置有若干第三流动通道；每个第三凸起顶部加工有第三圆孔；每个二级盖板上的第三圆孔与第二圆孔相连通；
二级底座上加工有第四凸起和若干第四流动通道；每个第四凸起上设置有若干第四流动通道；第三流动通道与第四流动通道相配合，形成二级流动通道；每个第四流动通道末端加工有第四圆孔；
三级盖板上加工有若干第五凸起和若干第五流动通道；每个第五凸起上设置有若干第五流动通道；每个第五凸起顶部加工有第五圆孔；每个三级盖板上的第五圆孔与第四圆孔相连通；
三级底座上加工有第六凸起和若干第六流动通道；每个第六凸起上设置有若干第六流动通道；第五流动通道与第六流动通道相配合，形成三级流动通道；第六流动通道末端分别加工有第六圆孔；第六圆孔与换热管连接。
本发明进一步的改进在于，第一流动通道、第二流动通道与第三流动通道均为4个。
本发明进一步的改进在于，第一凸起中心开设有第一圆孔，第一圆孔和入口管相连。
本发明进一步的改进在于，每个第二流动通道的末端开有第二圆孔；每个第四流动通道末端加工有第四圆孔；每个第六流动通道末端加工有第六圆孔。
本发明进一步的改进在于，第三凸起顶部均加工有第三圆孔。
本发明进一步的改进在于，第五凸起顶部均加工有第五圆孔。
本发明进一步的改进在于，第三凸起、第四凸起为4个；每个第三凸起上设置有4个第三流动通道；每个第四凸起上设置有4个第四流动通道。
本发明进一步的改进在于，第五凸起、第六凸起为16个；每个第五凸起上设置有4个第五流动通道；每个第六凸起上设置有4个第六流动通道。
本发明进一步的改进在于，第一凸起呈球面状，第一流动通道沿第一凸起周向均匀分布；第二凸起呈球面状，第二流动通道沿第二凸起周向均匀分布；第三凸起呈球面状，第三流动通道沿第二凸起周向均匀分布；第四凸起呈球面状，第四流动通道沿第四凸起周向均匀分布；第五凸起呈球面状，第五流动通道沿第五凸起周向均匀分布；第六凸起呈球面状，第六流动通道沿第六凸起周向均匀分布。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提出的管壳式换热器用均流装置通过至少二级分配将工质分配进入换热管，工质三次与壁面撞击掺混保证了分配的均匀程度。均流装置的流动通道为圆弧形且尺寸较大，相较于传统的分配结构大幅减小了流动阻力。本发明提出的均流装置通过至少二级分配结构组合而成，每级分配机构由顶盖和底板两部分组成，各部分均可以由一块金属板一次性冲压成型，大幅提高了加工效率，方便进行大规模和批量化生产。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的整体结构的侧视图。
图3为本发明中一级盖板的正面结构示意图。
图4为本发明中一级盖板的背面结构示意图。
图5为本发明中一级底座的正面结构示意图。
图6为本发明中一级底座的背面结构示意图。
图7为本发明中二级盖板的结构示意图。
图8为本发明中二级底座的结构示意图。
图9为本发明中三级盖板的结构示意图。
图10为本发明中三级底座的结构示意图。
其中：1为一级盖板，2为一级底座，3为二级盖板，4为二级底座，5为三级盖板，6为三级底座，1-2为第一凸起，1-3为第一流动通道，1-4为第一圆孔，2-2为第二凸起，2-3为第二流动通道，2-4为第二圆孔，3-1为第三基板，3-2为第三凸起，3-3为第三流动通道，3-4为第三圆孔，4-2为第四凸起，4-3为第四流动通道，4-4为第四圆孔，5-2为第五凸起，5-3为第五流动通道，5-4为第五圆孔，6-2为第六凸起，6-3为第六流动通道，6-4为第六圆孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参照图1-图10，本发明一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，包括至少两级分配结构，优选三级。三级分配结构时，每级分配结构由盖板和底座组成。每级盖板和底座均可以通过冲压成型的方法配合简单的机加工由一块金属板直接成型。具体的，本发明包括依次相连的一级盖板1、一级底座2、二级盖板3、二级底座4、三级盖板5以及三级底座6。
参照图3，一级盖板1上冲压出第一凸起1-2和若干第一流动通道1-3，优选的，第一流动通道1-3为四个，第一凸起1-2呈球面状，第一流动通道1-3位于第一凸起1-2上，并且沿周向均匀分布；其中，第一凸起1-2中心开设有第一圆孔1-4，第一圆孔1-4和入口管相连，供工质流通。
参照图5，一级底座2上冲压出有第二凸起2-2和若干第二流动通道2-3，第二凸起2-2呈球面状，第二凸起2-2上开设若干第二流动通道2-3，并且第二流动通道2-3沿第二凸起2-2周向均匀分布。第二凸起2-2上的第二流动通道2-3优选为4个。
将一级盖板1与一级底座2相连，第二凸起2-2与第一凸起1-2相对应，第二流动通道2-3与第一流动通道1-3相对应，第一流动通道1-3与第二流动通道2-3之间的一级流动通道区域供工质在其间流动。工质与第二流动通道2-3的内壁发生撞击掺混，并向每个流动通道流动。一级底座2上在每个第二流动通道2-3的末端分别开有第二圆孔2-4，供工质流通。
参照图7，在二级盖板3上对应于一级底座2的出口即第二圆孔2-4位置处加工有独立的若干第三凸起3-2和若干第三流动通道3-3，第三凸起3-2呈球面状，每个第三凸起3-2上设置有若干第三流动通道3-3。每个第三凸起3-2顶部加工有第三圆孔3-4。第三凸起3-2的数量优选为4个，每个第三凸起3-2上的第三流动通道3-3的数量优选为4个，每个二级盖板3上的第三圆孔3-4与一级底板2上的第二圆孔2-4一一对正，供工质流通。二级盖板3与二级底座4压紧连接。
参照图8，二级底座4上对应二级顶盖3的第三凸起3-2和第三流动通道3-3的位置加工有对应的第四凸起4-2和若干第四流动通道4-3。第四凸起4-2数量与第三凸起3-2相同，每个第四凸起4-2上加工的第四流动通道4-3数量与每个第三凸起3-2上的第三流动通道3-3相同。第四凸起4-2呈球面状，第四流动通道4-3沿第四凸起4-2周向均匀分布，第三流动通道3-3与第四流动通道4-3二者之间形成的区域作为二级流动通道。工质在二级流动通道中与第四流动通道4-3内壁发生撞击掺混，并沿着二级流动通道若干方向进行分配。流动通道末端分别加工有第四圆孔4-4供工质流出。
参照图9，三级底座4与三级盖板5配合连接。在三级盖板5上对应于二级底座4上十六个出口即第四圆孔4-4位置加工有十六个独立的第五凸起5-2和若干第五流动通道5-3，第五凸起5-2顶部均加工有第五圆孔5-4。三级盖板5上的第五圆孔5-4与二级底板4上的第四圆孔4-4一一对正，供工质流通。三级盖板5与三级底座6压紧连接。
参照图10，三级底座6上对应三级顶盖5的第五凸起5-2和第五流动通道5-3的位置加工有对应的第六凸起6-2和第六流动通道6-3。第五流动通道5-3与第六流动通道6-3之间形成的弧形区域作为三级流动通道。工质在其中与第六流动通道6-3内壁发生撞击掺混，并沿着流动通道向三个方形进行流动。三级流动通道末端分别加工有第六圆孔6-4，供工质流通。三级底板6上的第六圆孔6-4与换热管连接。
本发明中分配结构的级数和孔数根据所需换热管的数量确定。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，包括至少两级相连的分配结构，每级分配结构包括相连的盖板和底座；每级分配结构的盖板上冲压出凸起和若干流动通道，流动通道位于凸起上；凸起中心开设有圆孔；每级分配结构的底座上冲压出有凸起和若干流动通道，凸起上开设若干流动通道；盖板上与底板上的流动通道相连，形成工质通道；
具体的，该均流装置包括依次相连的一级盖板(1)、一级底座(2)、二级盖板(3)、二级底座(4)、三级盖板(5)以及三级底座(6)；
一级盖板(1)上冲压出第一凸起(1-2)和若干第一流动通道(1-3)，第一流动通道(1-3)位于第一凸起(1-2)上；
一级底座(2)上冲压出有第二凸起(2-2)和若干第二流动通道(2-3)，每个第二凸起(2-2)上开设若干第二流动通道(2-3)；第二流动通道(2-3)与第一流动通道(1-3)相配合，形成一级流动通道；
二级盖板(3)上加工有若干第三凸起(3-2)和若干第三流动通道(3-3)，每个第三凸起(3-2)上设置有若干第三流动通道(3-3)；每个第三凸起(3-2)顶部加工有第三圆孔(3-4)；每个二级盖板(3)上的第三圆孔(3-4)与第二圆孔(2-4)相连通；
二级底座(4)上加工有第四凸起(4-2)和若干第四流动通道(4-3)；每个第四凸起(4-2)上设置有若干第四流动通道(4-3)；第三流动通道(3-3)与第四流动通道(4-3)相配合，形成二级流动通道；
三级盖板(5)上加工有若干第五凸起(5-2)和若干第五流动通道(5-3)；每个第五凸起(5-2)上设置有若干第五流动通道(5-3)；每个第五凸起(5-2)顶部加工有第五圆孔(5-4)；第五圆孔(5-4)与第四圆孔(4-4)相连通；
三级底座(6)上加工有第六凸起(6-2)和第六流动通道(6-3)；第五流动通道(5-3)与第六流动通道(6-3)相配合，形成三级流动通道，第六流动通道(6-3)末端分别加工有第六圆孔(6-4)；第六圆孔(6-4)与换热管连接。
2.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，第一流动通道(1-3)、第二流动通道(2-3)与第三流动通道(3-3)均为4个。
3.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，第一凸起(1-2)中心开设有第一圆孔(1-4)，第一圆孔(1-4)和入口管相连。
4.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，第三凸起(3-2)顶部均加工有第三圆孔(3-4)。
5.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，第五凸起(5-2)顶部均加工有第五圆孔(5-4)。
6.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，每个第二流动通道(2-3)的末端开有第二圆孔(2-4)；每个第四流动通道(4-3)末端加工有第四圆孔(4-4)；每个第六流动通道(6-3)末端加工有第六圆孔(6-4)。
7.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，第三凸起(3-2)、第四凸起(4-2)为4个；每个第三凸起(3-2)上设置有4个第三流动通道(3-3)；每个第四凸起(4-2)上设置有4个第四流动通道(4-3)；第五凸起(5-2)、第六凸起(6-2)为16个；每个第五凸起(5-2)上设置有4个第五流动通道(5-3)；每个第六凸起(6-2)上设置有4个第六流动通道(6-3)。
8.根据权利要求1所述的一种冲压成型的管壳式换热器用均流装置，其特征在于，第一凸起(1-2)呈球面状，第一流动通道(1-3)沿第一凸起(1-2)周向均匀分布；第二凸起(2-2)呈球面状，第二流动通道(2-3)沿第二凸起(2-2)周向均匀分布；第三凸起(3-2)呈球面状，第三流动通道(3-3)沿第三凸起(3-2)周向均匀分布；第四凸起(4-2)呈球面状，第四流动通道(4-3)沿第四凸起(4-2)周向均匀分布；第五凸起(5-2)呈球面状，第五流动通道(5-3)沿第五凸起(5-2)周向均匀分布；第六凸起(6-2)呈球面状，第六流动通道(6-3)沿第六凸起(6-2)周向均匀分布。
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