CN117168198A - 一种lng船用卧式板翅换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG船用卧式板翅换热器，属于船用换热器领域，包括板式换热器主体，板式换热器主体的内侧设置有换热机构，板式换热器主体的外侧设置有组装机构，换热机构包括设置于板式换热器主体内侧的板翅式换热板，板翅式换热板的外侧设置有横向换热箱，板翅式换热板的内侧设置有换热辅板。本发明在船只行驶过程中会产生摆动，利用船只的摆动，使得横向换热箱内部盛放的液体出现流动，从而带动换热辅板进行相应方向的移动，对换热套管的换热部位进行清理，提高板式换热器的换热效率，在横向换热箱内部液体流动时，带动换热板翅进行转动，使得换热辅板与板翅式换热板间隔增大，增加其内侧液体流动量，提高吸热能力。
Description
技术领域
本发明涉及船用换热器技术领域，尤其涉及一种LNG船用卧式板翅换热器。
背景技术
现有LNG运输船大多采用蒸汽轮机动力装置，该系统的基本原理是在主锅炉中采用LNG作为燃料，利用主锅炉产生的蒸汽驱动蒸汽透平，进而推动螺旋桨和发电机组，在蒸汽轮机提供动力过程中，需要采用换热器对热泵机组进行冷凝，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换，通过液—液、液—汽进行热交换的设备。
传统板式换热器是通过改变液体流动路径对带有热值的液体进行降温，传统板式换热器的换热板采用波纹板进行固定安装的方式进行组装，并通过冷热液体流动实现换热，在此期间由于较热液体降温会在波纹板表面残留水垢阻隔热量传递，降低波纹板的换热效率，且在清理过程中还需要将组装完毕后的波纹板全部拆卸，才能够清洗完毕，但由于受限于LNG船内空间，换热器无法做到和陆地上同样的定期清理，这使得换热器内部容易出现堵塞，降低换热效率。因此一种高效换热的LNG船用的换热器是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中板式换热器采用固定安装方式对多个波纹换热板进行组装，在长时间使用后产生的水垢不能快速清理，导致降低板式换热器换热效率的问题，而提出的一种LNG船用卧式板翅换热器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种LNG船用卧式板翅换热器，包括板式换热器主体，所述板式换热器主体的内侧设置有换热机构，所述板式换热器主体的外侧设置有组装机构，所述板式换热器主体上固定连通有冷热换热管；
所述换热机构包括横向换热箱和若干个设置于横向换热箱内部的板翅式换热板；所述横向换热箱固定连通有横向换热管，所述横向换热管用于更换横向换热箱内部换热液体；相邻的两个所述板翅式换热板之间设置有间隔空间；每个所述密间隔空间内设置有两个换热辅板，所述换热辅板的内壁设置有换热套管；
所述组装机构包括设置于板翅式换热板上下两端的安装基座，两个所述安装基座的相对一侧设置有换热板组装支架，所述板翅式换热板和换热辅板的上下两端均滑动设置在两个换热板组装支架之间；相邻两个板翅式换热板以及上下两个安装基座之间腔室为固定腔，所述板翅式换热板、与板翅式换热板相邻的换热辅板以及上下两个安装基座之间的腔室为缓冲腔；所述安装基座上设置有双头定位螺杆，所述双头定位螺杆的外侧设置有锁紧螺母。
作为本发明的优选方案，所述板翅式换热板与换热辅板之间设置有密封气柱和换热板翅，且所述换热板翅通过限位滑块与板翅式换热板滑动连接，所述换热板翅和换热辅板连接处设置有转动组件，所述转动组件采用铰链进行转动连接。
作为本发明的优选方案，所述冷热换热管和横向换热管的内部均设置有电磁控制阀门。
作为本发明的优选方案，两相邻的换热辅板之间固定设置有固定支架，所述固定支架上开设有清理孔，所述换热套管为半封闭式管道，换热套管未封闭的一端穿过换热辅板，并与缓冲腔连通；换热套管的另一端为封闭端，滑动套设在固定支架
作为本发明的优选方案，所述安装基座和换热板组装支架为弯曲程度相同的弧形结构，所述换热板组装支架上设置有弯曲滑块，所述弯曲滑块上开设有用于与板翅式换热板卡接的卡槽。
作为本发明的优选方案，所述换热板组装支架外侧设置有密封组件，通过密封组件对换热组装支架与横向换热箱进行密封。
作为本发明的优选方案，所述板翅式换热板的外表面开设有用于安装定位柱的密封滑槽，所述定位柱为弧形结构，且所述换热辅板滑动设置在上下两个定位柱之间。
作为本发明的优选方案，所述板翅式换热板、所述横向换热箱、所述换热辅板和所述换热板组装支架构成缓冲联动组件，所述横向换热箱内部盛放有横向换热液体，所述横向换热箱的内壁设置有温度传感器。
作为本发明的优选方案，板式换热器主体在对冷热换热管的冷热换热液体进行换热时，冷热换热液体流动空间处于两块相邻换热辅板之间；横向换热箱的横向换热液体在缓冲腔内进行换热，在横向换热箱的换热过程中，通过温度传感器对横向换热液体温度进行监控，在温度过高时，将内部高温液体更换为低温液体，从而在纵向换热的同时实现横向换热，提高换热器的换热效率。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、针对现有技术中板式换热器采用固定安装方式对多个波纹换热板进行组装，在长时间使用后产生的水垢不能快速清理，导致降低板式换热器换热效率的问题，通过设置有板翅式换热板、横向换热箱和换热辅板等装置相互配合，在船只行驶过程中会产生摆动，利用船只的摆动，使得横向换热箱内部盛放的液体出现流动，从而带动换热辅板进行相应方向的移动，对换热套管的换热部位进行清理，提高板式换热器的换热效率。
2、通过设置有密封气柱、换热板翅和限位滑块等装置相互配合，在换热辅板受到横向换热箱内部液体流动挤压时，带动换热板翅进行转动，从而使得换热辅板与板翅式换热板之间的空间增大，增加其内侧液体流动量，提高吸热能力，达到提高换热器换热效率的效果。
3、通过设置有安装基座、换热组装支架和定位柱等装置相互配合，通过弯曲设置的安装基座和换热组装支架，可以在船只加速和减速过程中，对行驶方向上的产生摆动力时，对换热辅板的滑动轨迹进行弯曲，缓冲换热辅板的滑动，避免直线缓冲形成加速摆动，从而达到减小摆动对换热器主体冲击力的效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种LNG船用卧式板翅换热器的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种LNG船用卧式板翅换热器的安装基座和换热板组装支架结构侧视图；
图3为本发明提出的一种LNG船用卧式板翅换热器的横向换热箱内部结构示意图；
图4为本发明提出的一种LNG船用卧式板翅换热器的换热板组装支架结构示意图；
图5为本发明提出的一种LNG船用卧式板翅换热器的板翅式换热板与换热辅板结构示意图；
图6为本发明图5中A处结构的放大图；
图7为本发明图3中B处结构的放大图；
图8为本发明图1中C处结构的放大图。
图中：1、板式换热器主体；2、换热机构；21、板翅式换热板；211、密封气柱；212、换热板翅；213、限位滑块；22、横向换热箱；221、横向换热管；23、换热辅板；24、换热套管；25、固定支架；3、组装机构；31、安装基座；32、换热板组装支架；321、弯曲滑块；33、定位柱；34、双头定位螺杆；4、冷热换热管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
实施例
参照图1-8，一种LNG船用卧式板翅换热器，包括板式换热器主体1，板式换热器主体1的内侧设置有换热机构2，板式换热器主体1的外侧设置有组装机构3；
在上述中，通过组装机构3对板式换热器主体1进行组装，并在组装完毕后，通过换热机构2对换热器工作时的管道进行换热；
基于上述更进一步的，板翅换热器是在传统板式换热器的基础上，通过对换热板进行改变，使其能够适应海面上行驶过程中的摆动，同时对换热面长时间使用产生的水垢进行清理，提高换热器的换热效率。
如图3、图5和图6所示，换热机构2包括横向换热箱22以及设置于横向换热箱22内侧的板翅式换热板21；横向换热箱22固定连通有横向换热管221，板式换热器主体1固定连通有冷热换热管4，且冷热换热管4和横向换热管221的内部均设置有电磁控制阀门；相邻的两块板翅式换热板21之间滑动设置有两块换热辅板23，换热辅板23的内壁上设置有换热套管24；
通过上述技术方案，板翅式换热板21固定设置于板式换热器主体1的内部，通过横向换热箱22对板翅式换热板21相邻空间进行密闭，接着通过换热套管24与板翅式换热板21相邻空间的液体进行换热，并通过横向换热箱22内部盛放的液体，对换热辅板23进行挤压，使得换热辅板23能够在板翅式换热板21相邻空间之内移动。
具体的，板翅式换热板21与换热辅板23之间设置有换热板翅212以及密封气柱211，且换热板翅212通过限位滑块213与板翅式换热板21内壁滑动连接，；换热板翅212与换热辅板23连接处设置有转动组件，转动组件采用铰链进行转动连接。换热套管24半封闭设置，且换热套管24的外表面设置有固定支架25，固定支架25的内壁开设有与换热套管24适配的清理孔。
横向换热箱22内部设置有缓冲腔和固定腔，其中相邻两个板翅式换热板21以及上下两个安装基座31之间腔室为固定腔，所述板翅式换热板21、与板翅式换热板21相邻的换热辅板23以及上下两个安装基座31之间的腔室为缓冲腔。
通过上述技术方案，密封气柱211之间相互连通，且密封气柱211相互连通的连通管设置有充气阀门，能够在密封气柱211内部气体减少时，对密封气柱211内部的气体进行补充。在船只行驶过程中，通过横向换热箱22内部盛放液体产生对换热辅板23的挤压力，带动换热板翅212进行相应转动；
基于上述更进一步的，换热辅板23的运动状态分为两种，第一种为向着靠近板翅式换热板21方向的运动状态，第二种为向着远离板翅式换热板21方向的运动状态；
在第一种运动状态下，换热板翅212通过转动组件向着夹角缩小的方向转动，在第二种运动状态下，换热板翅212通过转动组件向着夹角扩大的方向转动，并通过限位滑块213在板翅式换热板21上滑动，对最大转动角度和最小转动角度进行限制；
基于上述，在换热板翅212转动的同时，换热辅板23进行滑动，带动换热套管24在固定支架25内壁穿插滑动，完成对换热套管24外表面的清理操作；
基于上述更进一步的，在相邻换热辅板23上的换热套管24交错套设在固定支架25上，不会由于相邻换热辅板23的移动，导致换热套管24之间发生相互碰撞。
如图5-8所示，组装机构3包括侧板和设置于板翅式换热板21上下两端的安装基座31，安装基座31上设置有换热板组装支架32，两个板翅式换热板21之间设置有定位柱33，板翅式换热板21和换热辅板23的两端均与换热板组装支架32滑动连接，安装基座31上设置有双头定位螺杆34，双头定位螺杆34的外侧设置有锁紧螺母。
相邻两个板翅式换热板21间隔设置由固定支架25，并通过定位柱33对固定支架25进行固定，在多个板翅式换热板21穿插安装到换热板组装支架32后，通过拧紧锁紧螺母，带动多个弯曲滑块321相互贴合，使得其内部卡接的板翅式换热板21定位设置，避免在行驶过程中板翅式换热板21出现松动，完成对换热器的组装操作。
具体的，安装基座31和换热板组装支架32为弯曲结构，换热板组装支架32的上设置有弯曲滑块321，弯曲滑块321上开设有用于与板翅式换热板21卡接的卡槽，换热板组装支架32外侧设置有密封组件，换热板组装支架32外侧通过密封组件与横向换热箱22的内侧密封连接。
通过上述技术方案，在安装板翅式换热板21时，通过将其与弯曲滑块321相卡接，使得板翅式换热板21在换热板组装支架32内侧滑动到指定位置，不会对板翅式换热板21外侧造成磨损，影响其与横向换热箱22之间的连接密封性。
具体的，板翅式换热板21的外表面开设有与定位柱33相适配的密封滑槽，定位柱33为弯曲结构，且换热辅板23滑动设置在定位柱33上。
通过上述技术方案，定位柱33外表面与固定支架25内壁滑动连接，且在定位柱33外表面设置有与固定支架25相卡接的定位环，能够在完成对板翅式换热板21定位的同时，对固定支架25的位置进行定位；
基于上述，换热板组装支架32和定位柱33均为弧形结构，弯曲弧度与安装基座31的弯曲弧度相同；在船只受到行驶方向上的摆动力时，产生对换热辅板23的驱动力，弧形结构的定位柱33使得换热辅板23的滑动轨迹为弧形，对摆动产生的冲击力进行缓冲，在船只受到垂直于行驶方向的摆动力时，横向换热箱22内部液体横穿过换热辅板23，带动换热辅板23以弧形轨迹滑动，对横向穿过换热辅板23液体的冲击力进行缓冲，减小对换热器的影响；
基于上述更进一步的，在换热辅板23受到横向换热箱22内部液体流动挤压时，带动换热板翅212进行转动，从而使得换热辅板23与板翅式换热板21之间的空间增大，增加其内侧液体流动量，加快横向换热箱22内部换热液体的流速，提高换热器的吸热能力，从而达到提高换热器换热效率的效果；
基于上述更进一步的，板式换热器主体1在对冷热换热管4内部液体进行换热时，液体流动空间处于两块相邻换热辅板23之间即排除缓冲腔的固定腔内，横向换热箱22内部液体流动空间处于换热辅板23与板翅式换热板21之间即缓冲腔内，且冷热换热管4在两块相邻换热辅板23之间设置有与换热套管24密封连接的换热腔体，即横向换热管221内部液体在缓冲腔体流动时，换热腔体的辅助换热过程不影响排除缓冲腔的固定腔内部的换热过程；换热腔体的换热路径与传统板式换热器之间换热路径相同，在本发明的一个具体实施例中相邻两块换热辅板之间通过密封垫形成的密闭换热腔体，此处密封垫固定于固定支架25的前后两侧，密封垫内壁与换热套管24外表面密封滑动连接，为现有换热技术，如CN219415846U一种熔焊板式换热器的密封结构中换热路径一致。
具体的，板式换热器主体1的内部设置有缓冲联动组件，缓冲联动组件包括板翅式换热板21、横向换热箱22、换热辅板23和换热板组装支架32，横向换热箱22内部盛放有横向换热液体，且横向换热箱22的内壁设置有缓冲空间，横向换热箱22的内壁设置有温度传感器，且横向换热箱22内部设置有缓冲腔和固定腔，横向换热箱22内部设置有缓冲腔和固定腔，其中相邻两个板翅式换热板21以及上下两个安装基座31之间腔室为固定腔，所述板翅式换热板21、与板翅式换热板21相邻的换热辅板23以及上下两个安装基座31之间的腔室为缓冲腔。，换热辅板23相对设置，换热辅板23弯曲设置滑动设置在换热板组装支架32上。
横向换热箱22内部盛放的横向换热液体，不是完全充斥内部环境，能够随着船只的摆动，进行相应方向的流动，产生对换热辅板23的驱动力，且在换热过程中，通过温度传感器对内部液体温度进行监控，在温度过高时，打开横向换热管221的电磁阀门，将内部高温液体更换为低温液体，从而在纵向换热的同时实现横向换热，提高换热器的换热效率。
本发明将板翅式换热板21和换热辅板23组装于换热板组装支架32的内壁，接着通过定位柱33相互挤压，对板翅式换热板21的位置进行定位，然后通过将横向换热箱22密封套接在板式换热器主体1的外侧，接着通过拧紧锁紧螺母对板翅式换热板21的位置进行固定；
基于上述，在组装完毕后，随着LNG船在海面上行驶，会产生两个方向上的摆动，第一个摆动方向为：船只减速和加速时由于惯性对船只上承载货物产生的摆动力，第二个摆动方向为：海面浪潮引起的与船只行驶方向垂直的摆动力，此时板式换热器主体1切向方向与第一个摆动方向相同，板式换热器主体1径向方向与第二个摆动方向相同；
第一个摆动方向产生摆动力时，由于横向换热箱22内部盛放的横向换热液体具有惯性，保持原有运动状态，对横向换热液体流动侧方向的板翅式换热板21产生挤压力，带动横向换热液体增多侧的换热辅板23向着相远离的方向移动，带动横向换热液体减少侧的换热辅板23向着相靠近的方向移动，带动换热辅板23内壁固定的换热套管24进行相应移动，并通过固定支架25对换热套管24外表面进行清理，避免长时间使用，由于水垢不易清理，降低板翅换热器的换热效率；
第二个摆动方向产生摆动力时，通过横向换热箱22内部盛放液体保持原有运动状态，与摆动方向相反流动，使得缓冲腔内部盛放液体通过单侧的横向换热通道穿过换热辅板23，带动换热套管24往复式移动，与固定支架25的清理孔相配合，对换热套管24外表面进行清理。
基于上述，在船只行驶过程中，通过内部横向换热箱22内部液体的惯性，产生对换热辅板23的驱动力，从而在缓冲船只摆动的同时达到对换热器换热面清理的效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种LNG船用卧式板翅换热器，包括板式换热器主体(1)，其特征在于，所述板式换热器主体(1)的内侧设置有换热机构(2)，所述板式换热器主体(1)的外侧设置有组装机构(3)，所述板式换热器主体(1)上固定连通有冷热换热管(4)；
所述换热机构(2)包括横向换热箱(22)和若干个设置于横向换热箱(22)内部的板翅式换热板(21)；所述横向换热箱(22)固定连通有横向换热管(221)，所述横向换热管(221)用于更换横向换热箱(22)内部换热液体；相邻的两个所述板翅式换热板(21)之间设置有间隔空间；每个所述间隔空间内设置有两个换热辅板(23)，所述换热辅板(23)上设置有换热套管(24)；
所述组装机构(3)包括设置于板翅式换热板(21)上下两端的安装基座(31)，两个所述安装基座(31)的相对一侧设置有换热板组装支架(32)，所述板翅式换热板(21)和换热辅板(23)的上下两端均滑动设置在两个换热板组装支架(32)之间；相邻两个板翅式换热板(21)以及上下两个安装基座(31)之间腔室为固定腔，所述板翅式换热板(21)、与板翅式换热板(21)相邻的换热辅板(23)以及上下两个安装基座(31)之间的腔室为缓冲腔；所述安装基座(31)上设置有双头定位螺杆(34)，所述双头定位螺杆(34)的外侧设置有锁紧螺母，通过拧紧锁紧螺母使得板翅式换热板(21)位置固定。
2.根据权利要求1所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，所述板翅式换热板(21)与换热辅板(23)之间设置有密封气柱(211)和换热板翅(212)，且所述换热板翅(212)通过限位滑块(213)与板翅式换热板(21)滑动连接，所述换热板翅(212)和换热辅板(23)连接处设置有转动组件，所述转动组件采用铰链进行转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，所述冷热换热管(4)和横向换热管(221)的内部均设置有电磁控制阀门。
4.根据权利要求1所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，两相邻的换热辅板(23)之间固定设置有固定支架(25)，所述固定支架(25)上开设有清理孔，所述换热套管(24)为半封闭式管道，换热套管(24)未封闭的一端设置在换热辅板(23)上并与缓冲腔连通；换热套管(24)的另一端为封闭端，滑动套设在固定支架(25)的清理孔中。
5.根据权利要求1所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，所述安装基座(31)和换热板组装支架(32)为弯曲程度相同的弧形结构，所述换热板组装支架(32)上设置有弯曲滑块(321)，所述弯曲滑块(321)上开设有用于与板翅式换热板(21)卡接的卡槽；通过拧紧锁紧螺母，带动多个弯曲滑块(321)相互贴合，使得弯曲滑块(321)卡接的板翅式换热板(21)位置固定。
6.根据权利要求5所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，所述换热板组装支架(32)外侧设置有密封组件，通过密封组件对换热组装支架(32)与横向换热箱(22)进行密封。
7.根据权利要求5所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，所述板翅式换热板(21)的外表面开设有用于安装定位柱(33)的密封滑槽，所述定位柱(33)为弧形结构，且所述换热辅板(23)滑动设置在上下两个定位柱(33)之间。
8.根据权利要求1所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，所述板翅式换热板(21)、所述横向换热箱(22)、所述换热辅板(23)和所述换热板组装支架(32)构成缓冲联动组件，所述横向换热箱(22)内部盛放有横向换热液体，所述横向换热箱(22)的内壁设置有温度传感器。
9.根据权利要求1所述的一种LNG船用卧式板翅换热器，其特征在于，板式换热器主体(1)在对冷热换热管(4)的冷热换热液体进行换热时，冷热换热液体流动空间处于两块相邻换热辅板(23)之间；横向换热箱(22)的横向换热液体在缓冲腔内进行换热，在横向换热箱(22)的换热过程中，通过温度传感器对横向换热液体温度进行监控，在温度过高时，将内部高温液体更换为低温液体，从而在纵向换热的同时实现横向换热，提高换热器的换热效率。
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