CN113188350A

CN113188350A - 一种壳管式换热器

Info

Publication number: CN113188350A
Application number: CN202110450262.8A
Authority: CN
Inventors: 李辉; 李银波; 李书涵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2021-04-25
Publication date: 2021-07-30

Abstract

本发明涉及一种壳管式换热器，包括：管板，管板上设置多个管束穿孔区，任一管束穿孔区内具有多个管束孔；汇流槽，布置于管板上，管束穿孔区位于汇流槽底壁；分配器，任一分配器具有多个截流小孔，覆盖于管束孔上，截流小孔与管束孔一一对应；盖板，覆盖于汇流槽的开口上，盖板上设有管路接口；本发明将外置式焊接管箱改为对管板进行挖槽的内嵌式管箱结构，壳盖直接与管板平面焊接；管板挖槽式的管箱结构其厚度更大，抗挠性能好，耐压性能更强，同时将易于加工且可以保证厚度的盖板作为封堵结构，与汇流槽内壁之间的密封接触面积更大，盖板与管板焊接位置距离管束孔区更远，确保管束孔不受焊接热变形的影响，进一步提升了耐压性能。

Description

一种壳管式换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种壳管式换热器。

背景技术

壳管式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。壳管式换热器主要由壳体、管束、折流板、管板、管箱、接管组成，现有技术中，管箱与管板连接，流体先进入管箱内，再通过管板上流通孔的分配进入到管束内。

如中国专利文献CN102563978B公开的一种壳管式换热器，管箱为一体结构，其周边设有螺孔，与管板之间通过螺栓连接，管箱与管板之间形成多个相互独立的空间，在工作时，管箱与管板所围成的空间中具有流体，管箱承受多个相互独立空间的流体压力，管箱承受的总流体压力较大，容易出现泄漏等，使得壳管式换热器承压性能差。

再如中国专利文献CN110671952A公开的一种壳管式换热器，将管箱改进为分体结构，管箱通过焊接实现对管板的密封固定；但其承压依旧受到管箱焊接强度的限制，以及管箱壁厚的限制；在分体管箱局部腐蚀后很容易发生泄漏；分体管箱之间间隔相对较小，在分体管箱焊接过程中，焊接的火花和高温很容易影响到相邻分体管箱以及相邻的未焊接管箱的管板区域，不仅会造成管箱的局部破损泄漏，而且容易造成管板区域管束孔的堵塞；此外，分体管箱一般采用钢板冲压成型，冲压成型的分体管箱会因为材料密度的不均匀性导致局部位置在后期使用过程中，因为自身应力释放以及外部挤压发生破裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中壳管式换热器承压性能有限的技术问题，提供一种壳管式换热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种壳管式换热器，包括：

管板，管板上设置多个管束穿孔区，任一管束穿孔区内具有多个管束孔；

汇流槽，具有多个，布置于管板上，管束穿孔区位于汇流槽内壁；

盖板，具有多个，覆盖于汇流槽的开口上。

作为本发明的进一步改进，所述盖板与所述汇流槽一一对应设置，所述盖板上设置有管路接口。

作为本发明的进一步改进，所述汇流槽内壁设置有定位用台阶层，盖板放置于汇流槽的台阶层上。

作为本发明的进一步改进，至少有一个所述盖板与多个所述汇流槽对应设置，盖板上设置有与多个所述汇流槽数量对应的管路接口。

作为本发明的进一步改进，所述盖板与汇流槽的内壁之间焊接固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述盖板与管板对应汇流槽开口边缘之间焊接固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述管路接口包括连接管，连接管焊接于盖板上。

作为本发明的进一步改进，所述连接管外壁为台阶状结构，连接管的台阶面与管板表面接触。

作为本发明的进一步改进，所述汇流槽的内壁围绕于各管束穿孔区边缘布置。

作为本发明的进一步改进，在汇流槽的内壁加工有与所述管束孔阵列边缘位置管束孔同轴的让刀槽，让刀槽的弧形直径大于管束孔的直径。

作为本发明的进一步改进，所述汇流槽垂直于管板表面布置，所述管束穿孔区位于汇流槽的底部内壁。

作为本发明的进一步改进，所述汇流槽的深度为管板厚度的百分之10至百分之50。

作为本发明的进一步改进，还包括分配器，具有多个，放置于各所述汇流槽内，分配器覆盖于管束孔上，分配器上阵列有多个截流孔，每个管束孔均与至少一个截流孔对应并导通。

作为本发明的进一步改进，各汇流槽内设置有至少一个分配器，各所述汇流槽内的分配器层叠阵列布置。

作为本发明的进一步改进，所述分配器为板状结构，所述截流孔垂直贯穿分配器的板体。

作为本发明的进一步改进，所述分配器的板状侧壁与汇流槽的侧壁之间密封接触。

作为本发明的进一步改进，所述分配器的板状侧壁与汇流槽的侧壁之间焊接固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述截流孔的直径为所述管束孔的直径的百分之10至百分之50。

本发明的有益效果是：

1、本发明将外置式焊接管箱改为对管板进行挖槽的内嵌式管箱结构，相比于现有技术中采用冲压制成的壳盖，管板挖槽式的管箱结构其厚度更大，抗挠性能好，耐压性能更强，同时将易于加工且可以保证厚度的盖板作为封堵结构，与汇流槽内壁之间的密封接触面积更大，进一步提升了耐压性能。

2、本发明将传统的独立的分配板式的分配器改进为内置式的分体式分配器，大型分配器的高密度截流孔加工成品率低，而本结构的分体式成品率更高，主要的是，分配器直接放入到汇流槽内，相比于传统的外置式分配器，传统的外置式分配器一侧要密封管束端盖，另一侧则要密封外接管道的管盖，而本结构的分配器与管板之间不需要额外的密封，稳定性更高。

3、盖板与汇流槽一一对应，可以保证每个盖板独立焊接，稳定性更高。

4、台阶层结构提高了盖板与汇流槽内壁之间的密封接触面积，同时台阶层结构可以方便盖板的定位，降低焊接的难度，提升焊接后，盖板与管板之间固定的精准度。

5、单个盖板可以与多个汇流槽之间进行焊接，各个汇流槽的焊接位置可以互相支撑，防止单个汇流槽与单个盖板之间焊接松动或者受挤压过大导致的盖板与汇流槽之间脱焊。

6、焊接位置内嵌于盖板与汇流槽内壁之间，可以防止焊疤外露导致的焊疤过快腐蚀，提升密封稳定性。

7、焊接位置外露于管板上，焊接难度更低，且更易于控制焊疤厚度，以适应不同压力。

8、连接管作为壳管式换热器与其余管道连接的中间管，其采用焊接与盖板固定，因为盖板厚度导致连接螺纹长度有限，所以焊接强度更高，而且中间管的设置可以降低拆装难度，降低拆装管路对盖板的影响。

9、台阶状的连接管可以方便连接管焊接时的定位，同时提高接触面积，保证密封强度。

10、汇流槽的内壁围绕于各管束穿孔区边缘布置，不仅可以缩小流动死区，提升换热媒介的流动速度，同时较小的汇流槽可以降低管板的镂空度，提升管板的耐压强度。

11、让刀槽可以保证管束孔在贴近穿孔区边缘加工时，刀具夹头不会撞击工件。

12、汇流槽垂直于管板表面布置，令盖板为平板状结构，降低了加工难度，简化了结构。

13、汇流槽的深度为管板厚度的百分之10至百分之50，保证了管板的强度，防止汇流槽过深，导致管板局部过薄。

14、分配器可以对管道内流体进行分配，使得流体经过分配器后可以均匀喷射，降低管束孔入口区域的乱流，保证各个管束流速的一致。

15、分配器可以阵列布置，延长流体的流路，保证流体的完全分配。

16、板状结构的分配器易于加工，且易于安装和密封，同时使得截流孔为直线结构，降低流阻。

17、分配器侧壁直接与汇流槽内壁焊接密封，减少中间连接件，保证结构稳定。

18、截流孔的合理至今可以保证合理的流阻前提下，使得流体被充分分配。

19、单个管束孔可以连通多个截流孔，可以在保证截流孔密度的前提下，保证管束孔内流速的稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是管板的平面结构示意图；

图2是管板的剖面结构示意图；

图3是分配器的结构示意图；

图4是实施例1管板与盖板的组合示意图；

图5是实施例1盖板的结构示意图；

图6是实施例2管板与盖板的组合示意图；

图7是实施例3管板与盖板的组合示意图；

图8是实施例3盖板的结构示意图；

图9是6汇流槽式管板的结构示意图。

图中：1、管板；2、汇流槽；3、管束穿孔区；4、管束孔；5、让刀槽；6、分隔筋；7、分配器；8、截流孔；9、独立盖板；10、连接管；11、跨区盖板；12、台阶层；13、外管路；14、焊疤A；15、分配区间；16、铜管束；17、焊疤B；18、焊疤C。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1和图9所示，本发明为一种壳管式换热器，包括管板1，在管板1一侧阵列加工了四组类梯形结构的汇流槽2，汇流槽2之间通过与管板1一体的分隔筋6进行分隔，汇流槽2为通过对管板垂直铣加工掏槽制成，汇流槽2的侧壁加工有一个台阶层2，管束穿孔区3位于汇流槽2的底部，如图2，管束穿孔区3内阵列布置管束孔4，铜管束16通过管束孔4固定到管板1上，为了保证换热效率最大化，也就是铜管束16的密度最大化，整个管束穿孔区3沿汇流槽2的边缘设置，在汇流槽2的侧壁加工有若干让刀槽5，使得在汇流槽2靠近侧壁加工管束孔时，刀具夹头不会撞击到汇流槽2的壁面上；

在每个汇流槽2内还阵列放置有两个板状的分配器7，如图3，分配器7上密布有直径为铜管束直径十分之一的截流孔8，截流孔8的密度大于管束孔4的布置密度，分配器7可以通过过盈配合也可以通过焊接固定到汇流槽2内；在分配器7与独立盖板9之间设置有一个分配区间15；

如图4，最后通过台阶层12，在汇流槽2的开口处放置有一个独立盖板9，独立盖板9嵌入到汇流槽2中，并与台阶层12接触，如图5，在独立盖板9上焊接有连接管10，连接管10壁面为台阶结构，其台阶面与独立盖板9的表面接触，并通过焊接与独立盖板9密封连接，最后对独立盖板9与汇流槽2的连接缝进行焊接，产生如图4中外凸式的焊疤A14，实现独立盖板9与汇流槽2的焊接固定；如图4，使用时，连接管10用于连接外管路13，外管路13进来的换热介质经过分配区间15缓冲后，均匀的穿过分配器7上的各个截流孔8，将外管路13的整股流体分配为均匀的较细的高速流体，并均匀的流入到各个铜管束16内，整个独立盖板9与汇流槽2之间构成一个独立管箱结构，其独立管箱以管板1作为压力壁面，因为管板1的厚度，所以整个耐压性能会优于现有技术的外焊接式的罩壳状，寿命更长，性能也更为稳定。

实施例2

如图1所示，本发明为一种壳管式换热器，包括管板1，在管板1一侧阵列加工了四组类梯形结构的汇流槽2，汇流槽2之间通过与管板1一体的分隔筋6进行分隔，在汇流槽2通过对管板垂直铣加工制成，汇流槽2的侧壁加工有一个台阶层2，在汇流槽2的底部设置一个管束穿孔区3，如图2，管束穿孔区3内阵列布置管束孔4，铜管束16通过管束孔4固定到管板1上，为了保证换热效率最大化，也就是铜管束16的密度最大化，整个管束穿孔区3沿汇流槽2的边缘设置，在汇流槽2的侧壁加工有若干让刀槽5，使得在汇流槽2靠近侧壁加工管束孔时，刀具夹头不会撞击到汇流槽2的壁面上；

如图8，最后通过台阶层12，在汇流槽2的开口处放置有一个独立盖板9，如图6，在独立盖板9上焊接有连接管10，连接管10壁面为台阶结构，其台阶面与独立盖板9的表面接触；

独立盖板9嵌入到汇流槽2中，并与台阶层12接触，并通过焊接与独立盖板9密封连接，在独立盖板9与汇流槽2的内壁之间设置有一条焊接间隙，在焊接间隙内填充有助焊剂和金属粉末，通过对焊接间隙的填充式焊接，产生如图8中内嵌式的焊疤B17，实现独立盖板9与汇流槽2的焊接固定；如图4，使用时，连接管10用于连接外管路13，外管路13进来的换热介质经过分配区间15缓冲后，穿过分配器7上的截流孔8，将外管路13的整股流体分配为均匀的较细的高速流体，并均匀的流入到各个铜管束16内，整个独立盖板9与汇流槽2之间构成一个独立管箱结构，其独立管箱以管板1作为压力壁面，因为管板1的厚度，所以整个耐压性能会优于现有技术的外焊接式的罩壳状，寿命更长，性能也更为稳定。

实施例3

如图6，在管板1上阵列加工了若干汇流槽2，汇流槽2垂直与管板1表面设置，其内壁为平整表面，跨区盖板11对应多个汇流槽2的外形进行加工，如图7，跨区盖板11为对应了两组汇流槽2，在跨区盖板11上加工了两个分别对应两组汇流槽2的连接管10，安装时，跨区盖板11放置于管板1上，通过焊接，直接将跨区盖板11与管板1的表面进行焊接，产生焊疤C18，从而实现跨区盖板11对两组汇流槽2的密封，一体化的盖板可以适用于一些外管路13跨度较长且外管路13经常会抖动的工况，相比于实施例1和2的独立盖板，跨区盖板具有更大的焊接固定面积，强度更高，可以有更强的支撑作用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种壳管式换热器，其特征是，包括：

盖板，具有多个，覆盖于汇流槽的开口上。

2.如权利要求1所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述盖板与所述汇流槽一一对应设置，所述盖板上设置有管路接口。

3.如权利要求2所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述汇流槽内壁设置有定位用台阶层，盖板放置于汇流槽的台阶层上。

4.如权利要求1所述的一种壳管式换热器，其特征是：至少有一个所述盖板与多个所述汇流槽对应设置，盖板上设置有与多个所述汇流槽数量对应的管路接口。

5.如权利要求1-4所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述盖板与汇流槽的内壁之间焊接固定连接。

6.如权利要求1-4所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述盖板与管板对应汇流槽开口边缘之间焊接固定连接。

7.如权利要求1-4所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述管路接口包括连接管，连接管焊接于盖板上。

8.如权利要求7所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述连接管外壁为台阶状结构，连接管的台阶面与管板表面接触。

9.如权利要求1-4所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述汇流槽的内壁围绕于各管束穿孔区边缘布置。

10.如权利要求9所述的一种壳管式换热器，其特征是：在汇流槽的内壁加工有与所述管束孔阵列边缘位置管束孔同轴的让刀槽，让刀槽的弧形直径大于管束孔的直径。

11.如权利要求1-4所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述汇流槽垂直于管板表面布置，所述管束穿孔区位于汇流槽的底部内壁。

12.如权利要求11所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述汇流槽的深度为管板厚度的百分之10至百分之50。

13.如权利要求1所述的一种壳管式换热器，其特征是：还包括分配器，具有多个，放置于各所述汇流槽内，分配器覆盖于管束孔上，分配器上阵列有多个截流孔，每个管束孔均与至少一个截流孔对应并导通。

14.如权利要求13所述的一种壳管式换热器，其特征是：各汇流槽内设置有至少一个分配器，各所述汇流槽内的分配器层叠阵列布置。

15.如权利要求13-14所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述分配器为板状结构，所述截流孔垂直贯穿分配器的板体。

16.如权利要求15所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述分配器的板状侧壁与汇流槽的侧壁之间密封接触。

17.如权利要求16所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述分配器的板状侧壁与汇流槽的侧壁之间焊接固定连接。

18.如权利要求13-14所述的一种壳管式换热器，其特征是：所述截流孔的直径为所述管束孔的直径的百分之10至百分之50。