CN113551543A - 一种聚苯硫醚管双管板换热器 - Google Patents

一种聚苯硫醚管双管板换热器 Download PDF

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CN113551543A CN202110885981.2A CN202110885981A CN113551543A CN 113551543 A CN113551543 A CN 113551543A CN 202110885981 A CN202110885981 A CN 202110885981A CN 113551543 A CN113551543 A CN 113551543A
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方小来
梁珊初
钱志阳
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Abstract

本发明涉及换热器技术领域，具体的说是一种聚苯硫醚管双管板换热器，包括防腐壳体、上管箱、下管箱、聚苯硫醚换热管、密封结构以及固定结构，所述防腐壳体的一端设置有上管箱，所述防腐壳体的另一端设置有下管箱；所述防腐壳体内横向设置有多根聚苯硫醚换热管；所述防腐壳体的两端分别设置有一个密封结构。本发明通过防腐管板、金属管板的双密封组合能实现对聚苯硫醚换热管的高密封性功能，并且对防腐管板、金属管板加工要求精度不高，便于防腐管板、金属管板的加工。

Description

一种聚苯硫醚管双管板换热器
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体的说是一种聚苯硫醚管双管板换热器。
背景技术
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，它又称热交换器；换热器是化工、石油、等工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位；现有的换热器中基本采用的是碳化硅材料制成的换热管(即碳化硅管)；
现有技术中碳化硅双管板换热器的碳化硅换热管采用双管板双螺塞结构，安装维护不方便，同时容易发生断裂，因此大大限制了碳化硅双管板换热器的使用范围；同时碳化硅双管板换热器上两个管板的开孔在加工或安装时有偏差或不对中时，会造成密封性的缺陷，而且碳化硅换热管断裂；另外碳化硅双管板换热器的使用条件有限，在高温高压的条件下，两个管板容易造成变形使得换热管损坏或造成O型圈的压紧力不足，从而导致产生泄漏的情况，进而限制了碳化硅双管板换热器的使用范围和条件；并且碳化硅双管板换热器在更换时碳化硅换热管时需要将两个管板卸除，并需要更换所有的O型圈，维修困难，维修时间长，也大大增加了维修成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚苯硫醚管双管板换热器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚苯硫醚管双管板换热器，包括防腐壳体、上管箱、下管箱、聚苯硫醚换热管、密封结构以及固定结构，所述防腐壳体的一端设置有上管箱，所述防腐壳体的另一端设置有下管箱；所述防腐壳体内横向设置有多根聚苯硫醚换热管；所述防腐壳体的两端分别设置有一个密封结构；所述聚苯硫醚换热管的两端均设置于对应密封结构内；所述密封结构包括密封组件、防腐管板、金属管板，所述金属管板设置于防腐壳体上，防腐管板与所述金属管板上均设置有台阶孔，所述防腐管板上的台阶孔与所述金属管板上的台阶孔同轴设置，所述密封件位于台阶孔内，所述聚苯硫醚换热管的两端均通过密封件固定于台阶孔内；所述上管箱与防腐壳体之间以及下管箱与防腐壳体之间均通过固定结构相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述密封结构还包括金属套管，所述金属套管的两端分别卡设于对应台阶孔内，所述聚苯硫醚换热管穿过所述金属套管并通过所述密封件固定于所述台阶孔内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述密封组件包括密封组件一和密封组件二，密封组件一设置于所述金属套管的端部且位于金属管板的内部；密封组件一套设于所述聚苯硫醚换热管的外部，密封组件一包括多个聚四氟乙烯垫圈以及多个O型圈，相邻两个聚四氟乙烯垫圈之间设置有一个O型圈。
作为本发明的一种优选技术方案，所述密封组件二位于防腐管板的内部且套设于所述聚苯硫醚换热管的外部，密封组件二包括螺塞，所述螺塞靠近防腐壳体的一侧设置有多个聚四氟乙烯垫圈以及多个O型圈，相邻两个聚四氟乙烯垫圈之间设置有一个O型圈。
作为本发明的一种优选技术方案，所述密封结构还包括金属加强板，所述金属加强板位于所述金属管板和所述防腐管板之间且所述金属加强板设置于所述防腐壳体上；所述金属套管不穿过所述金属加强板。
作为本发明的一种优选技术方案，所述固定结构包括第一法兰、第二法兰以及紧固件，所述第一法兰设置于上管箱或下管箱上，所述第二法兰设置于防腐壳体，所述防腐壳体的一端通过紧固件依次对第一法兰、上管箱、防腐管板、金属加强板、金属管板、第二法兰进行固定；所述防腐壳体的另一端通过紧固件依次对第一法兰、下管箱、防腐管板、金属加强板、金属管板、第二法兰进行固定。
作为本发明的一种优选技术方案，所述防腐壳体内还设置有折流装置，所述折流装置包括横向设置的拉杆，所述拉杆上固定有多个支持板，所述支持板上设置有支持孔，所述聚苯硫醚换热管穿设在支持板的支持孔中，所述拉杆的一端通过螺纹固定在金属管板上，所述拉杆的另一端通过螺母固定在支持板上；所述拉杆的数量为多根，所述拉杆的中心轴线与聚苯硫醚换热管的中心轴线相互平行。
作为本发明的一种优选技术方案，所述紧固件的种类为金属螺杆。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支持板的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢中的一种；所述拉杆的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述防腐管板由质量分数为70-100％的聚四氟乙烯和质量分数为0-30％的玻璃纤维或聚苯硫醚制成；所述金属管板采用碳钢、不锈钢或衬耐腐蚀涂层任意一种制成的金属管板；所述防腐壳体采用碳钢、不锈钢、衬耐腐蚀涂层或搪玻璃任意一种制成的金属壳体；所述上管箱、下管箱均采用由碳钢为基体的衬PFA或搪玻璃制成；所述螺塞由质量分数为70-100％聚四氟乙烯和质量分数为0-30％的玻璃纤维或聚苯硫醚制成：所述聚四氟乙烯垫圈的材质为聚四氟乙烯；所述O型圈的材质为氟橡胶、全氟醚、三元乙丙或硅橡胶中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述聚苯硫醚换热管由质量分数为30-100％的聚苯硫醚、质量分数为0-20％的玻璃纤维或碳纤维、质量分数为0-60％的导热填料、质量分数0-3％的偶联剂以及质量分数0-3％的抗氧剂制成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的一种聚苯硫醚管双管板换热器，通过防腐管板、金属管板的双密封组合能实现对聚苯硫醚换热管的高密封性功能，并且对防腐管板、金属管板加工要求精度不高，便于防腐管板、金属管板的加工。
2、本发明提供的一种聚苯硫醚管双管板换热器使用防腐壳体，使腐蚀性介质也可以走壳层，满足生产需求。
3、本发明提供的一种聚苯硫醚管双管板换热器，在聚苯硫醚换热管的两端位于防腐壳体侧的金属管板设为第一密封结构，防腐管板作为第二密封结构，形成双密封结构，从而隔离了聚苯硫醚换热管内外侧物料，防止本发明在使用过程中因流体冲刷和热膨胀导致聚苯硫醚换热管断裂的状况。
4、本发明提供的一种聚苯硫醚管双管板换热器，便于现场快速的维修，可快速的更换密封组件，实现发生损坏泄漏时的即时更换功能，缩短了维修时间和降低了维修成本。
5、聚苯硫醚简写为pps，聚苯硫醚管也叫pps管，本发明提供的一种聚苯硫醚管双管板换热器在特殊场合应用时，有特有的优势，与普通金属材料换热器对比，一种聚苯硫醚管双管板换热器有很高的耐腐蚀性；与特种金属材料换热器对比，一种聚苯硫醚管双管板换热器有很高的性价比；与碳化硅换热器对比，一种聚苯硫醚管双管板换热器有很高的耐震性；与聚四氟乙烯换热器对比，一种聚苯硫醚管双管板换热器有很高的耐冲刷性、防蠕变性和相对高的导热性；因此，本发明设计的一种聚苯硫醚管双管板换热器可以作为碳化硅、不锈钢、金属钽、镍基合金、钛、锆、聚四氟乙烯和其他传统材料换热器的最佳替代品，可应用于化工、医药、冶金等行业的强腐蚀极端环境中，主要适用于稀硫酸、氢氟酸、盐酸、磷酸、醋酸、氢溴酸、氢氧化钠以及各种有机溶剂的环境中，适用于高温、高压的场合，以及替换单管板易造成两种物料串混造成恶劣后果的场合。
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是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明图1的A处局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图1至图2，对本发明进行进一步阐述。
一种聚苯硫醚管双管板换热器，包括防腐壳体13、上管箱10、下管箱1、聚苯硫醚换热管14、密封结构以及固定结构，所述防腐壳体13的一端设置有上管箱10，所述防腐壳体的另一端设置有下管箱1；所述防腐壳体13内横向设置有多根聚苯硫醚换热管14；所述防腐壳体13的两端分别设置有一个密封结构；所述聚苯硫醚换热管14的两端均设置于对应密封结构内；所述密封结构包括密封组件、防腐管板2、金属管板8，所述金属管板8设置于防腐壳体13上，防腐管板2与所述金属管板8上均设置有台阶孔，所述防腐管板2上的台阶孔与所述金属管板8上的台阶孔同轴设置，所述密封件位于台阶孔内，所述聚苯硫醚换热管14的两端均通过密封件固定于台阶孔内；所述上管箱10与防腐壳体13之间以及下管箱1与防腐壳体13之间均通过固定结构相连接；防腐壳体13的内部与聚苯硫醚换热管14的外侧之间称为壳程，上管箱10或下管箱1的内侧以及聚苯硫醚换热管14的内侧之间称为管程，上管箱10或下管箱1的内侧以及聚苯硫醚换热管14的内侧相连通，使用时壳程中的物料与管程中的物料之间进行热交换。
该实施例中，所述密封结构还包括金属套管7，所述金属套管7的两端分别卡设于对应台阶孔内，所述聚苯硫醚换热管14穿过所述金属套管7并通过所述密封件固定于所述台阶孔内。
该实施例中，所述密封组件包括密封组件一和密封组件二，密封组件一设置于所述金属套管7的端部且位于金属管板8的内部；密封组件一套设于所述聚苯硫醚换热管14的外部，密封组件一包括多个聚四氟乙烯垫圈6以及多个O型圈5，相邻两个聚四氟乙烯垫圈6之间设置有一个O型圈5；所述密封组件二位于防腐管板2的内部且套设于所述聚苯硫醚换热管14的外部，密封组件二包括螺塞4，所述螺塞4靠近防腐壳体13的一侧设置有多个聚四氟乙烯垫圈6以及多个O型圈5，相邻两个聚四氟乙烯垫圈6之间设置有一个O型圈5；通过旋紧螺塞4，使其向聚四氟乙烯垫圈6与O型圈5施加压力，使得聚四氟乙烯垫圈6发生形变，以消除聚苯硫醚换热管14与防腐管板2、金属管板8之间的间隙，实现每根聚苯硫醚换热管14与防腐管板2、金属管板8之间的高效密封功能；通过防腐管板2、金属管板8实现对聚苯硫醚换热管14端部的安装与密封，便于现场快速的维修以及更换损坏的聚苯硫醚换热管14、聚四氟乙烯垫圈6以及O型圈5，只需入旋出其相应的螺塞4即可取出损坏的聚苯硫醚换热管14、聚四氟乙烯垫圈6以及O型圈5，可进行即可更换，时间短，成本低；另外当发生密封失效时，可以先对螺塞4进行旋紧，如果能够再次实现密封功能则不需要更换密封组件。
该实施例中，所述密封结构还包括金属加强板3，所述金属加强板3位于所述金属管板8和所述防腐管板2之间且所述金属加强板3设置于所述防腐壳体13上；所述金属套管7不穿过所述金属加强板3。
该实施例中，所述固定结构包括第一法兰15、第二法兰12以及紧固件9，所述第一法兰15设置于上管箱10或下管箱1上，所述第二法兰12设置于防腐壳体13，所述防腐壳体13的一端通过紧固件9依次对第一法兰15、上管箱10、防腐管板2、金属加强板3、金属管板8、第二法兰12进行固定；所述防腐壳体13的另一端通过紧固件9依次对第一法兰15、下管箱1、防腐管板2、金属加强板3、金属管板8、第二法兰12进行固定。
该实施例中，所述防腐壳体13内还设置有折流装置，所述折流装置包括横向设置的拉杆11，所述拉杆11上固定有多个支持板16，所述支持板16上设置有支持孔，所述聚苯硫醚换热管14穿设在支持板16的支持孔中，所述拉杆11的一端通过螺纹固定在金属管板8上，所述拉杆11的另一端通过螺母固定在支持板16上；所述拉杆11的数量为多根，所述拉杆11的中心轴线与聚苯硫醚换热管14的中心轴线相互平行；由于支持板16固定于拉杆11上，支持板16不会能与拉杆11发生相对运动，聚苯硫醚换热管14可被支持板16进行强力支撑，避免了由于聚苯硫醚换热管14的长度过长造成受力容易折断的情况发生；同时也简化了本发明的安装结构，降低了成本，安装方便，更便于维修。
该实施例中，所述紧固件的种类为金属螺杆；使用时，可采用弹簧垫片、碟形弹簧来加强金属螺杆的紧固力。
该实施例中，所述支持板16的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢中的一种；所述拉杆11的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢中的一种。
该实施例中，所述防腐管板2由质量分数为70-100％的聚四氟乙烯和质量分数为0-30％的玻璃纤维或聚苯硫醚制成；所述金属管板8采用碳钢、不锈钢或衬耐腐蚀涂层任意一种制成的金属管板；所述防腐壳体13采用碳钢、不锈钢、衬耐腐蚀涂层或搪玻璃任意一种制成的金属壳体；所述上管箱10、下管箱1均采用由碳钢为基体的衬PFA或搪玻璃制成；所述螺塞4由质量分数为70-100％聚四氟乙烯和质量分数为0-30％的玻璃纤维或聚苯硫醚制成：所述聚四氟乙烯垫圈6的材质为聚四氟乙烯；所述O型圈5的材质为氟橡胶、全氟醚、三元乙丙或硅橡胶中的一种。
该实施例中，所述聚苯硫醚换热管14由质量分数为30-100％的聚苯硫醚、质量分数为0-20％的玻璃纤维或碳纤维、质量分数为0-60％的导热填料、质量分数0-3％的偶联剂以及质量分数0-3％的抗氧剂制成；其中在具体实施过程中偶联剂与抗氧剂两者总的质量分数不超过3％。
本发明中，密封结构的安装顺序为依次安装金属管板8、pps(聚苯硫醚)材质的聚苯硫醚换热管14、密封组件一、金属套管7、金属加强板3、防腐管板2、密封组件二，使防腐管板2和金属管板8通过紧固件9安装在第一法兰15和第二法兰12之间，pps(聚苯硫醚)材质的聚苯硫醚换热管14牢固的安装在密封结构上；金属管板8侧的密封组件一和防腐管板2侧的密封组件二设置，使pps(聚苯硫醚)材质的聚苯硫醚换热管14与密封结构之间采用整体金属加强板3压紧密封组件一，防腐管板2外侧用螺塞4限制pps(聚苯硫醚)材质的聚苯硫醚换热管14位移，防止本发明在使用过程中因流体冲刷和热膨胀而导致pps(聚苯硫醚)材质的聚苯硫醚换热管14轴向移动的情况；在本实施例中，防腐管板2用于上管箱10或下管箱1侧管程，金属管板8用于防腐壳体13侧(壳程)，两块管板可单独进行密封，无论是防腐壳体13侧泄露(壳程)还是上管箱10或下管箱1侧管程泄露都可以及时发现，适用于高温、高压的场合，以及替换单管板易造成两种物料串混造成恶劣后果的场合，防止在本发明使用过程中因流体冲刷和热膨胀导致pps(聚苯硫醚)材质的聚苯硫醚换热管14断裂的状况发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内；本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种聚苯硫醚管双管板换热器，包括防腐壳体(13)、上管箱(10)、下管箱(1)、聚苯硫醚换热管(14)、密封结构以及固定结构，所述防腐壳体(13)的一端设置有上管箱(10)，所述防腐壳体的另一端设置有下管箱(1)；所述防腐壳体(13)内横向设置有多根聚苯硫醚换热管(14)；所述防腐壳体(13)的两端分别设置有一个密封结构；所述聚苯硫醚换热管(14)的两端均设置于对应密封结构内；所述密封结构包括密封组件、防腐管板(2)、金属管板(8)，所述金属管板(8)设置于防腐壳体(13)上，防腐管板(2)与所述金属管板(8)上均设置有台阶孔，所述防腐管板(2)上的台阶孔与所述金属管板(8)上的台阶孔同轴设置，所述密封件位于台阶孔内，所述聚苯硫醚换热管(14)的两端均通过密封件固定于台阶孔内；所述上管箱(10)与防腐壳体(13)之间以及下管箱(1)与防腐壳体(13)之间均通过固定结构相连接。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述密封结构还包括金属套管(7)，所述金属套管(7)的两端分别卡设于对应台阶孔内，所述聚苯硫醚换热管(14)穿过所述金属套管(7)并通过所述密封件固定于所述台阶孔内。
3.根据权利要求2所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述密封组件包括密封组件一和密封组件二，密封组件一设置于所述金属套管(7)的端部且位于金属管板(8)的内部；密封组件一套设于所述聚苯硫醚换热管(14)的外部，密封组件一包括多个聚四氟乙烯垫圈(6)以及多个O型圈(5)，相邻两个聚四氟乙烯垫圈(6)之间设置有一个O型圈(5)。
4.根据权利要求3所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述密封组件二位于防腐管板(2)的内部且套设于所述聚苯硫醚换热管(14)的外部，密封组件二包括螺塞(4)，所述螺塞(4)靠近防腐壳体13的一侧设置有多个聚四氟乙烯垫圈(6)以及多个O型圈(5)，相邻两个聚四氟乙烯垫圈(6)之间设置有一个O型圈(5)。
5.根据权利要求2所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述密封结构还包括金属加强板(3)，所述金属加强板(3)位于所述金属管板(8)和所述防腐管板(2)之间且所述金属加强板(3)设置于所述防腐壳体(13)上；所述金属套管(7)不穿过所述金属加强板(3)。
6.根据权利要求5所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述固定结构包括第一法兰(15)、第二法兰(12)以及紧固件(9)，所述第一法兰(15)设置于上管箱(10)或下管箱(1)上，所述第二法兰(12)设置于防腐壳体(13)，所述防腐壳体(13)的一端通过紧固件(9)依次对第一法兰(15)、上管箱(10)、防腐管板(2)、金属加强板(3)、金属管板(8)、第二法兰(12)进行固定；所述防腐壳体(13)的另一端通过紧固件(9)依次对第一法兰(15)、下管箱(1)、防腐管板(2)、金属加强板(3)、金属管板(8)、第二法兰(12)进行固定。
7.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述防腐壳体(13)内还设置有折流装置，所述折流装置包括横向设置的拉杆(11)，所述拉杆(11)上固定有多个支持板(16)，所述支持板(16)上设置有支持孔，所述聚苯硫醚换热管(14)穿设在支持板(16)的支持孔中，所述拉杆(11)的一端通过螺纹固定在金属管板(8)上，所述拉杆(11)的另一端通过螺母固定在支持板(16)上；所述拉杆(11)的数量为多根，所述拉杆(11)的中心轴线与聚苯硫醚换热管(14)的中心轴线相互平行。
8.根据权利要求7所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述支持板(16)的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢中的一种；所述拉杆(11)的材质为聚四氟乙烯材料、改性聚四聚乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢或不锈钢中的一种。
9.根据权利要求4所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述防腐管板(2)由质量分数为70-100％的聚四氟乙烯和质量分数为0-30％的玻璃纤维或聚苯硫醚制成；所述金属管板(8)采用碳钢、不锈钢或衬耐腐蚀涂层任意一种制成的金属管板；所述防腐壳体(13)采用碳钢、不锈钢、衬耐腐蚀涂层或搪玻璃任意一种制成的金属壳体；所述上管箱(10)、下管箱(1)均采用由碳钢为基体的衬PFA或搪玻璃制成；所述螺塞(4)由质量分数为70-100％聚四氟乙烯和质量分数为0-30％的玻璃纤维或聚苯硫醚制成：所述聚四氟乙烯垫圈(6)的材质为聚四氟乙烯；所述O型圈(5)的材质为氟橡胶、全氟醚、三元乙丙或硅橡胶中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚管双管板换热器，其特征在于，所述聚苯硫醚换热管(14)由质量分数为30-100％的聚苯硫醚、质量分数为0-20％的玻璃纤维或碳纤维、质量分数为0-60％的导热填料、质量分数0-3％的偶联剂以及质量分数0-3％的抗氧剂制成。
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