CN115235284B - 可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，包括支座以及其上设置的换热器壳体，换热器壳体内部设置有若干折流板组件，所述折流板组件两两之间通过连接柱连接；折流板组件包括安装套，安装套的外壁设置有水平放置的扇形板，设置在扇形板上的若干第一安装组件。本发明通过对螺旋板角度的调节，实现换热器壳体内换热介质流体处于非螺旋四分式流体通道和螺旋四分式折流通道两种状态进行换热的情况，便于应用于不同场合，并通过调节螺旋板的偏转角度，可以提高其使用范围，同时，通过结构的进一步设置，即扇形板的水平结构设置，此时可对巨大的三角形自由流通面积进行填补，即有效降低了三角漏流区对整体的传热性能影响较大。

Description

可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体为可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器又称列管式换热器，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。这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢；但传热系数低、占地面积大，管壳式换热器作为一种常见的换热设备在化工领域中起着重要的作用，提高换热器的换热性能对于生产工作中的节能减排意义深远，现有的立式管壳式换热器，仍采用单弓形结构折流板，该折流板结构导致换热器壳程流体流场分布不均，致使整体换热性能不高，不仅提高了产品成本和自身重量，还由于壳程杂质的堆积缩短了换热器的寿命，间接造成了资源的浪费，而进一步改进后的螺旋折流板，壳程流体的流动对换热性能有所提高，但发现壳程中存在的三角漏流区不利于提高换热性能且影响较大，因此，现提出一种可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器。

发明内容

本发明的目的在于提供可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，通过角度的可调节，一方面，实现了非螺旋四分式和螺旋折流四分式两种状态，便于应用于不同场合，并通过调节螺旋板的螺旋角，进一步提高其使用范围，同时，通过结构的进一步设置，即扇形板的水平结构设置，此时可对巨大的三角形自由流通面积进行填补，即有效降低了三角漏流区对整体的传热性能影响较大。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，包括支座以及其上设置的换热器壳体，所述换热器壳体内部设置有多组折流板组件，所述折流板组件两两之间通过连接柱连接；

所述折流板组件包括安装套，所述安装套的外壁设置有水平放置的扇形板，设置在所述扇形板上的若干第一安装组件；

所述折流板组件还包括设置在所述安装套中部的转动柱，所述转动柱的顶部固定连接有安装块，所述安装块中部安装有可转动的转动杆，所述转动杆的一端固定连接有螺旋板，以及设置在所述螺旋板上的若干安装件；所述折流板组件还包括当转动柱被电机驱动转动时带动螺旋板的角度偏转的限位组件；所述转动柱用于带动所述限位组件调节所述螺旋板相对于与所述扇形板所在水平面平行的平面的偏转角度，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体内部形成非螺旋四分式流体通道或螺旋四分式折流通道；

所述第一安装组件与安装件用于安装竖向设置的管道。

进一步地，所述限位组件包括摆动块，所述摆动块固定在转动杆远离螺旋板的一端，所述摆动块的下部连接有限位杆，所述限位杆的底端固定连接有滚轮；

所述限位组件还包括摆动块固定在所述扇形板上的限位条，所述限位条由两侧的弧形部与中部的水平槽组成，且所述滚轮可在弧形部和水平槽上限位滚动；

所述限位组件还包括固定安装在安装块顶部的安装框，所述安装框上固定安装有滑杆，在所述滑杆上设置有可滑动的两个杆套，每个所述杆套与安装框之间的滑杆外壁连接有弹簧；

所述摆动块远离限位杆的一端开设有通孔，用于套设在滑杆的外壁上，且位于两个所述杆套之间。

进一步地，所述安装件包括开设在螺旋板上的通槽，通槽所在的螺旋板上表面和下表面分别设置有安装环套，所述安装环套包括中部的弹性垫圈和外侧的锥部组成，用于适应不同螺旋角度下的竖直管道穿过。

进一步地，所述换热器壳体的内壁设置有若干安装轨道，换热器壳体所在中部的安装轨道用于对扇形板进行固定安装。

进一步地，所述换热器壳体端部的安装轨道内部安装有管盘，所述管盘上开设有若干安装孔，用于竖直安装管道。

进一步地，所述管盘中部所在的下表面固定安装有电机，用于驱动转动柱转动。

进一步地，当所述转动柱在电机的驱动下带动限位组件调节所述螺旋板相对于与所述扇形板所在水平面平行的平面的偏转，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体内部形成非螺旋四分式流体通道时，多组折流板组件中的螺旋板均分别处于平行于所述扇形板所在水平面上的相应多个平面上，两组相邻的折流板组件中的两个扇形板和两个螺旋板于与所述扇形板所在水平面平行的平面拼接成一个同半径的无缝隙圆形。

进一步地，当所述转动柱在电机的驱动下带动限位组件调节所述螺旋板相对于与所述扇形板所在水平面平行的平面偏转，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体内部形成螺旋四分式折流通道时，多组折流板组件中的螺旋板均相对于与所述扇形板所在水平面平行的多个平面进行偏转。

进一步地，所述换热器壳体位于端部的上表面连通有两个壳侧入口，且换热器壳体位于端部的下表面连通有两个壳侧出口。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过水平放置的扇形板，以及设置的螺旋板，配合限位组件的作用，当转动柱被电机驱动进而带动限位组件转动时，多组折流板组件的螺旋板相对于与扇形板所在水平面平行的多个平面均偏转一定角度，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体内部形成非螺旋四分式流体通道或螺旋四分式折流通道，一是，以水平状态分布，即螺旋板与扇形板所在水平面平行，此状态下，为非螺旋四分式流体通道，此时壳程内部流体的流动和换热效率相对较低，但泄漏量小，当螺旋板在转动柱被电机驱动进而带动限位组件的作用下，且可使螺旋板实现多角度的调节，使螺旋板处于所需要的相对于与扇形板所在平面平行的平面偏转一定角度，进而使换热器壳体内形成螺旋四分式折流通道，此时由于多组折流板组件的螺旋板和扇形板的限定，形成连贯流通的螺旋折流通道，可以大大减少流体的反混和死区现象，且通过调节螺旋板的螺旋角，对应不同适用场合选择最佳螺旋角。

2、通过结构的进一步设置，在螺旋四分式折流通道状态下，两相邻螺旋板之间的壳体周边段会形成一个巨大的三角形自由流通面积，从而导致明显的旁路流，即形成了三角漏流区，此时可以提高换热器壳体内换热介质流体在其内的流通活跃度，进而提高与外界温度交换的效率，同时通过扇形板的水平结构设置，此时可对巨大的三角形自由流通面积进行填补，即有效降低了三角漏流区对于换热介质流体活跃度提高过度情况的发生，避免由于换热介质流体过于活跃，在形成的螺旋四分式折流通道内水的剪切力和惯力对换热器壳体造成多大冲击带来的换热器壳体崩裂的情况发生。

3、当螺旋板处于不同螺旋角度下，通过安装件的结构设置，即安装环套中部的弹性垫圈和外侧的锥部组成，弹性垫圈的作用方便与竖直管道紧密贴合，且外侧的锥部，当螺旋板处于不同角度时，方便竖直管道的穿过。

附图说明

图1为本发明的折流板组件第一视角立体结构示意图；

图2为图1的正视结构示意图；

图3为图1结构第二视角立体示意图；

图4为本发明的折流板组件局部放大结构示意图；

图5为图4的第二视角结构示意图；

图6为图5的A处放大结构示意图；

图7为本发明的立体结构示意图；

图8为本发明的换热器壳体立体结构示意图；

图9为本发明的换热器壳体螺旋板处于螺旋四分式折流通道的初始角度状态结构示意图；

图10为从图9所示的螺旋四分式折流通道所在初始角度进行初始的顺时针调节状态结构示意图；

图11为从图9所示的初始调节触发后，限位组件利用弹簧回弹力进行的逆时针调节至非螺旋四分式流体通道状态的结构示意图。

图中：1、壳侧入口；2、壳侧出口；3、换热器壳体；4、支座；5、安装轨道；6、管盘；7、安装孔；8、安装套；9、扇形板；10、连接柱；11、第一安装组件；13、限位条；14、螺旋板；15、安装块；16、转动柱；17、安装件；18、安装框；19、滑杆；20、杆套；21、摆动块；22、限位杆；23、水平槽；24、弧形部；25、滚轮；26、转动杆；27、电机。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面结合附图详细介绍本发明各实施例。

请参阅图1至图11，本发明优选提供技术方案：可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，包括支座4以及其上设置的换热器壳体3，换热器壳体3内部设置有若干折流板组件，折流板组件两两之间通过连接柱10连接；折流板组件包括安装套8，安装套8的外壁设置有水平放置的扇形板9，设置在扇形板9上的若干第一安装组件11；折流板组件还包括设置在安装套8中部的转动柱16，转动柱16的顶部固定连接有安装块15，安装块15中部安装有可转动的转动杆26，转动杆26的一端固定连接有螺旋板14，以及设置在螺旋板14上的若干安装件17；折流板组件还包括限位组件，当转动柱16转动时，用于螺旋板14的角度偏转，转动柱用于在电机的驱动下带动所述限位组件调节所述螺旋板14相对于与扇形板9所在水平面平行的多个平面的偏转角度，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体3内部形成非螺旋四分式流体通道或螺旋四分式折流通道；第一安装组件11与安装件17用于安装竖向设置的管道。

如图1至5所示，通过安装套8的外壁设置有水平放置的扇形板9，以及设置在安装块15中部安装有可转动的转动杆26，且转动杆26的一端固定连接有螺旋板14，配合限位组件的作用，当转动柱16转动时，使得螺旋板14具有两个状态，一是，以水平状态分布，即螺旋板14与安装孔7平行，此状态下，为非螺旋四分式，此时壳程内部流体的流动和换热效率相对较低，但泄漏量小，当螺旋板14在限位组件的作用下，可实现相对于与扇形板9所在水平面平行的平面偏转所需角度的多角度的调节，此状态下，为螺旋折流四分式，一方面，可以大大减少流体的反混和死区现象，且通过调节螺旋板14的螺旋角，对应不同适用场合，选择最佳螺旋角；

当转动柱16带动限位组件调节所述螺旋板14相对于与扇形板9所在水平面平行的平面的偏转角度，进而使多组折流板组件在换热器壳体3内部形成螺旋四分式折流通道时，多组折流板组件中的螺旋板14均相对于与扇形板9所在水平面平行的多个平面偏转，两组相邻的折流板组件中的两个扇形板9和两个螺旋板14于与扇形板9所在水平面平行的平面拼接后形成一个有空缺的圆形；此时在两组相邻的限位组件的相邻螺旋板14之间的壳体周边段会形成一个巨大的三角形自由流通面积，从而导致明显的旁路流，即形成了三角漏流区，因此，通过转动柱16带动限位组件调节螺旋板14相对于与扇形板9所在平面平行的平面转动一定角度，会在如图7或图8的换热器壳体3内由左至右形成螺旋式的折流通道，进而增加了换热器壳体内换热介质流体的流通速率，因而增加了换热效率。

进一步地，限位组件包括摆动块21，摆动块21固定在转动杆26远离螺旋板14的一端，摆动块21的下部连接有限位杆22，限位杆22的底端固定连接有滚轮25；还包括摆动块21固定在扇形板9上的限位条13，限位条13由两侧的弧形部24与中部的水平槽23组成，且滚轮25可在弧形部24和水平槽23上限位滚动。限位组件还包括固定安装在安装块15顶部的安装框18，固定安装在安装框18上的滑杆19，以及设置在滑杆19上可滑动的两个杆套20，每个杆套20与安装框18之间的滑杆19外壁连接有弹簧；摆动块21远离限位杆22的一端开设有通孔，用于套设在滑杆19的外壁上，且位于两个杆套20之间。

根据使用换热器的目的及需求不同，可以通过电机驱动转动柱16带动设置的限位组件将多组折流板组件中的螺旋板14调节为与所述扇形板9所在水平面相平行的平面上进而形成非螺旋四分式流体通道，此时，两组相邻的折流板组件中的两个扇形板9和两个螺旋板14于与扇形板9所在水平面平平行的平面拼接成无缝隙圆形，杆套20为弹性材质，如图9所示，当还未从螺旋四分式折流通道调整转换为非四分式流体通道时，限位组件处于常态，此时，杆套20两侧的弹簧处于原长状态，两侧不受力，此时摆动块21以及限位杆22处于相对于与相应的扇形板9所在水平面相垂直的竖直状态，此时螺旋板14与摆动块21存在一定偏转角度，即为螺旋板14处于螺旋四分式折流通道时的角度作为初始调节角度，结合图4、5和6所示，由于扇形板9上限位条13位置的固定，当转动柱16相对于扇形板9转动从螺旋四分式折流通道调整转换为非四分式流体通道时时，此时可进一步带动安装块15发生偏转，使得限位杆22所在的滚轮25在限位条13上滚动，配合杆套20与安装框18之间的滑杆19外壁连接有弹簧，以及限位条13由两侧的弧形部24与中部的水平槽23组成，由图9至图10状态所示，即限位杆22朝限位条13的方向转动时，在右侧弧形部24的限位作用下，使得限位杆22带动摆动块21发生偏转，从而使得螺旋板14角度调节，当限位条13偏转至右侧弧形部并与其脱离时，在杆套20两侧的弹簧作用下，使得摆动块21以及限位杆22再次处于竖直状态，此时，使得转动柱16相对于扇形板9反方向转动时，即限位杆22做复位运动时，如图11状态所示，此时限位杆22在左侧弧形部的限位作用下，向反方向倾斜，当限位杆22偏转角度与初始角度等同时，即可使得14处于水平状态。

进一步地，安装件17包括开设在螺旋板14上的通槽，通槽所在的螺旋板14上表面和下表面分别设置有安装环套，安装环套包括中部的弹性垫圈和外侧的锥部组成，用于适应不同螺旋角度下的竖直管道穿过。

如图1至5，当螺旋板14处于不同螺旋角度下，通过设置的安装件17，即安装环套中部的弹性垫圈和外侧的锥部组成，弹性垫圈的作用方便与竖直管道紧密贴合，且外侧的锥部，当螺旋板14处于不同角度时，方便竖直管道的穿过。

进一步地，换热器壳体3的内壁设置有若干安装轨道5，换热器壳体3所在中部的安装轨道5用于对扇形板9进行固定安装,如图8所示，通过换热器壳体3内部设置的安装轨道5，结合图1所示，方便将水平设置的扇形板9放置在安装轨道5内部，对扇形板9进行安装限位，同时，使得扇形板9外边缘与换热器壳体3的内壁紧密连接，进一步提高传热性能。

进一步地，且位于换热器壳体3端部的安装轨道5内部安装有管盘6，管盘6上开设有若干安装孔7，用于竖直安装管道。

结合图1和图2，对该换热器组装时，通过端部设置的安装轨道5，可对管盘6进行安装，之后通过管盘6上设置的安装孔7，可将管道进行竖向安装，并穿过对应的扇形板9和螺旋板14。

进一步地，管盘6中部所在的下表面固定安装有电机27，用于驱动转动柱16转动。

如图2所示，通过管盘6下表面固定安装的电机27，当电机27工作时，即可带动转动柱16发生转动。

作为本发明的另一种实施方式，即如图11所示，当转动柱16在电机的驱动下带动限位组件调节螺旋板14相对于与扇形板9所在水平面平行的平面偏转一定角度，进而使多组折流板组件在换热器壳体3内部形成非螺旋四分式流体通道时，多组折流板组件中的螺旋板14均处于平行于扇形板9所在水平面上的平面上，两组相邻的折流板组件中的两个扇形板9和两个螺旋板14于扇形板9所在平面拼接成无缝隙圆形，可以大大减少流体的反混和死区现象。

作为本发明的另一种实施方式，当转动柱16在电机的驱动下带动限位组件调节螺旋板14相对于与扇形板9所在水平面平行的平面偏转一定角度，进而使多组折流板组件在换热器壳体3内部形成螺旋四分式折流通道时，多组折流板组件中的螺旋板14均相对于扇形板9所在水平面偏转，两组相邻的折流板组件中的两个扇形板9和两个螺旋板14于与扇形板9所在水平面平行的平面拼接后形成一个有空缺的圆形。

进一步地，换热器壳体3位于端部的上表面连通有两个壳侧入口1，且换热器壳体3位于端部的下表面连通有两个壳侧出口2。

如图7所示，通过换热器壳体3端部设置的两个壳侧入口1和下部设置的两个壳侧出口2，方便实现换热过程。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。其中，可拆卸安装的方式有多种，例如，可以通过插接与卡扣相配合的方式，又例如，通过螺栓连接的方式等。

以上结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，包括支座（4）以及其上设置的换热器壳体（3），其特征在于，所述换热器壳体（3）内部设置有多组折流板组件，所述折流板组件两两之间通过连接柱（10）连接；

所述折流板组件包括安装套（8），所述安装套（8）的外壁设置有水平放置的扇形板（9），设置在所述扇形板（9）上的若干第一安装组件（11）；

所述折流板组件还包括设置在所述安装套（8）中部的转动柱（16），所述转动柱（16）的顶部固定连接有安装块（15），所述安装块（15）中部安装有可转动的转动杆（26），所述转动杆（26）的一端固定连接有螺旋板（14），以及设置在所述螺旋板（14）上的若干安装件（17）；所述折流板组件还包括当转动柱（16）被电机驱动转动时带动螺旋板（14）的角度偏转的限位组件；所述转动柱（16）用于带动所述限位组件调节所述螺旋板（14）相对于与所述扇形板（9）所在水平面平行的平面的偏转角度，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体（3）内部形成非螺旋四分式流体通道或螺旋四分式折流通道；

所述第一安装组件（11）与安装件（17）用于安装竖向设置的管道；

所述限位组件包括摆动块（21），所述摆动块（21）固定在转动杆（26）远离螺旋板（14）的一端，所述摆动块（21）的下部连接有限位杆（22），所述限位杆（22）的底端固定连接有滚轮（25）；

所述限位组件还包括摆动块（21）固定在所述扇形板（9）上的限位条（13），所述限位条（13）由两侧的弧形部（24）与中部的水平槽（23）组成，且所述滚轮（25）可在弧形部（24）和水平槽（23）上限位滚动；

所述限位组件还包括固定安装在安装块（15）顶部的安装框（18），所述安装框（18）上固定安装有滑杆（19），在所述滑杆（19）上设置有可滑动的两个杆套（20），每个所述杆套（20）与安装框（18）之间的滑杆（19）外壁连接有弹簧；

所述摆动块（21）远离限位杆（22）的一端开设有通孔，用于套设在滑杆（19）的外壁上，且位于两个所述杆套（20）之间。

2.根据权利要求1所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：所述安装件（17）包括开设在螺旋板（14）上的通槽，通槽所在的螺旋板（14）上表面和下表面分别设置有安装环套，所述安装环套包括中部的弹性垫圈和外侧的锥部组成，用于适应不同螺旋角度下的竖直管道穿过。

3.根据权利要求1所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：所述换热器壳体（3）的内壁设置有若干安装轨道（5），换热器壳体（3）所在中部的安装轨道（5）用于对扇形板（9）进行固定安装。

4.根据权利要求1所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：所述换热器壳体（3）端部的安装轨道（5）内部安装有管盘（6），所述管盘（6）上开设有若干安装孔（7），用于竖直安装管道。

5.根据权利要求4所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：所述管盘（6）中部所在的下表面固定安装有电机（27），用于驱动转动柱（16）转动。

6.根据权利要求1所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：当所述转动柱（16）在电机的驱动下带动限位组件调节所述螺旋板（14）相对于与所述扇形板（9）所在水平面平行的平面的偏转，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体（3）内部形成非螺旋四分式流体通道时，多组折流板组件中的螺旋板（14）均分别处于平行于所述扇形板（9）所在水平面上的相应多个平面上，两组相邻的折流板组件中的两个扇形板（9）和两个螺旋板（14）于与所述扇形板（9）所在水平面平行的平面拼接成一个同半径的无缝隙圆形。

7.根据权利要求1所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：当所述转动柱（16）在电机的驱动下带动限位组件调节所述螺旋板（14）相对于与所述扇形板（9）所在水平面平行的平面偏转，进而使多组折流板组件在所述换热器壳体（3）内部形成螺旋四分式折流通道时，多组折流板组件中的螺旋板（14）均相对于与所述扇形板（9）所在水平面平行的多个平面进行偏转。

8.根据权利要求1所述的可调节角度的四分式螺旋错位折流板壳式换热器，其特征在于：所述换热器壳体（3）位于端部的上表面连通有两个壳侧入口（1），且换热器壳体（3）位于端部的下表面连通有两个壳侧出口（2）。

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