CN117588971A - 一种间壁式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器领域，且公开了一种间壁式换热器，其包括本体结构和改进结构：本体结构包括支架，支架上安装有壳体，壳体的两端设置管板，每个管板的外端均通过固定机构连接有管箱，两个管箱和壳体上共设置四个接管。本发明其中一个管板与壳体进行焊接，折流板也不是与换热管固定，而是被换热管活动穿过，并且，在焊接的管板上设置了卡合机构，使得未焊接的管板和换热管可作用一个整体与折流板和焊接的管板进行分离，从而从壳体的内部抽出进行清洗；不仅如此，在未焊接的管板和换热管之间还设置旋合机构，使得上述中的整体被抽出后，每个换热管也可与未焊接的管板单独进行分离。如此，通过这样设计，使得换热管可安全方便的抽出进行单独的清洗。

Description

一种间壁式换热器

技术领域

本发明属于换热器领域，具体为一种间壁式换热器。

背景技术

换热器是一种用于在两个或多个流体之间传递热量的设备。它通常由一系列管道、管束或板片组成，用于促使热源和热载体之间的热量传递。换热器的主要目的是将热量从一个流体传递给另一个流体，以实现加热、冷却或温度调节的目的。

换热器广泛应用于许多领域，如供暖、空调、化工、石油、食品加工和电力等。它们可以用于传递热量、冷却液体或气体以控制温度，或在不同介质之间进行能量回收。

换热器的类型多种多样，包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋式换热器、空气冷却器等。每种类型的换热器都有其特定的设计和适用领域，以满足不同的热传递需求

换热器的工作原理基于热传导和对流的原理。当两个流体以不同的温度通过换热器时，热量会从温度较高的流体传递到温度较低的流体。这使得热量在流体之间转移，从而实现热平衡。

换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。而在间壁式换热器中，管壳式换热器是最典型的间壁式换热器。

管壳式换热器的结构如图1所示，通常壳体为圆筒形，换热管为直管或U形，为提高传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。但是无论采用哪一种换热管，其都是内置于壳体中，壳体两端的管板与换热管焊接，管板再与管箱螺栓连接。在这种结构下，虽然管箱是可以螺栓卸下的，但是换热管两端焊接的管板限制了换热管和壳体是无法分离的。

而换热管长期在流体的作用下会产生垢层附着在换热管表面，影响换热效果。这是因为：

一，换热器大多是以水为载体的换热系统，水中的盐类在温度升高的情况下从水中析出，附着于换热管表面，形成水垢，随着时间及频率的增加，积垢层逐渐变厚、变硬，紧紧地附着在换热管表面。

二，换热器的另一侧由于物质本身的性质可能出现非水垢类固体析出物，长期不处理会越来越多积累在换热管上。

三，当流体所含的机械杂质或是有机物较多而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉淀，形成疏松、多孔或胶状污垢。

但是因为壳体和换热管无法分离，因此，通常情况下都是在流体中加入清洗剂来冲刷清洗换热器，这种冲洗方式很难去除顽固的污垢，清洗的效果有限。

发明内容

要解决的技术问题：如何使换热器中的污垢能够方便的进行清洗。

技术方案：在现有技术中，管壳式换热器的工作原理可以总结为以下几个步骤：流体进入：较高温度的流体(热源侧)和较低温度的流体(冷载体侧)通过各自的进口管道进入换热器。流体分流：在外壳内部，热源侧的流体由于进入的较高压力，会在管壳内形成一个管束，而冷载体侧的流体则通过外壳内部的通道流动。热量传导：热源侧的流体通过管子流动，而冷载体侧的流体则在管束周围的通道内流动。热源侧的流体在管子内部传导热量，将热量传递给管子的表面。对流传热：通过对流传热，热量从管子的表面传递给冷载体侧的流体。冷载体侧的流体在通道内流动并接触到管子的表面，吸收热量并提高其温度。热量传递和交换：通过热传导和对流传热，热量从热源侧的流体传递到冷载体侧的流体，实现热能的转移和交换。冷载体侧的流体在换热器中流动，从而吸收热量并提高其温度。流体排出：经过热量交换后，热源侧和冷载体侧的流体分别从换热器的出口管道排出，完成换热过程。对于组成部分，管壳式换热器由以下几个主要组成部分构成：外壳：外壳是管壳式换热器的外部结构，通常是由金属材料制成的圆柱形容器。它可以承受高压和高温的工作条件，并确保流体在换热器内部流动时的密封性。管子：管子是管壳式换热器内部的关键组件，用于传导热量。它们通常是由金属材料(如铜、不锈钢等)制成，具有良好的导热性能。热源侧的流体通过这些管子流动，通过热传导将热量传递给管子的表面。管板：管板是管子的支撑结构，位于管子的两端。它们固定管子，确保其位置稳定并保持管子之间的间距。管板还起到封堵管子端部的作用，防止流体泄漏。传热面积：传热面积指的是管子表面和流体之间的接触面积。较大的传热面积可以提高换热器的热效率，增加热量交换。为了增加传热面积，管子通常以不同的方式排列，如平行、螺旋或交叉等。流体分流装置：流体分流装置位于管壳内部，用于引导流体的流动。它们可以改变流体的流动方向，增加流体的湍流程度，以提高对流传热效果。流体分流装置还能帮助稳定管束的位置，减少振动和流体的侧漏。进出口管道：进出口管道用于流体的进入和排出。热源侧的流体和冷载体侧的流体通过进口管道进入换热器，经过热量交换后，通过出口管道排出。密封装置：密封装置用于确保流体在换热器内部的流动过程中的密封性。它们防止流体泄漏或混合，以保证换热器的正常工作。在结构连接方面，以现有常见的管壳式换热器为例，如图1所示，折流板和传热管是焊接的，两个管板分别焊接在换热管的两端，这样，换热管被限制在壳体中，这样，虽然整体上密封性较强，但是换热管无法取出进行清洗，清洗的效果有限，而本发明提供了一种间壁式换热器，包括本体结构和改进结构：本体结构包括支架，支架上安装有壳体，壳体的两端设置管板，每个管板的外端均通过固定机构连接有管箱，两个管箱和壳体上共设置四个接管；另外，壳体内还设置有多个折流板和多个呈环形阵列分布的换热管，两个管板中仅其中一个与壳体焊接固定；改进结构包括在折流板上贯穿开设的多个与换热管相适配的且被换热管穿过的插孔；同时，焊接的那个管板设置有用于与换热管卡合的卡合机构，以使得换热管和未焊接的管板可作为一个整体A从壳体中抽出；在此基础上，未焊接的管板上还设置有用于旋合连接换热管的旋合机构，以使得整体A抽出后，其上的每个换热管都可单独取下。也就是说，本申请区别于现有技术的是将其中一个管板与壳体进行焊接，折流板也不是与换热管固定，而是被换热管活动穿过，并且，在焊接的管板上设置了卡合机构，使得未焊接的管板和换热管可作用一个整体与折流板和焊接的管板进行分离，从而从壳体的内部抽出进行清洗；不仅如此，在未焊接的管板和换热管之间还设置旋合机构，使得上述中的整体被抽出后，每个换热管也可与未焊接的管板单独进行分离。

进一步地，卡合机构包括在焊接的管板上贯穿开设的多个与换热管位置相对应的卡合孔，每个卡合孔均由一个直径等于换热管外径的内孔和一个直径等于换热管内径的外孔组成，以使得每个换热管都可卡合插接进卡合孔中。

进一步地，每个内孔的内部均安装有一弹性套，每个弹性套均用于与对应的换热管弹性套接。

进一步地，多个弹性套上在靠近换热管的一端均共连通有一圆形限位垫，此圆形限位垫的内侧与焊接的管板的内壁固定连接。

进一步地，旋合机构包括在未焊接的管板上贯穿开设的多个与换热管位置相对应的内螺纹孔；同时，每个换热管上远离焊接的管板的一端均连接有与内螺纹孔相适配的外螺纹管，以使得换热管可与内螺纹孔螺纹旋合连接。

进一步地，每个外螺纹管的外周侧均可套接一垫环，当外螺纹管与内螺纹孔旋合连接后，垫环位于未焊接的管板和换热管此端的管口之间。

进一步地，固定机构包括在每管箱内侧均连接的法兰；同时，在每个管板上均贯穿开设有多个与法兰上的连接孔相对应的配接孔，管板和法兰之间通过连接孔和配接孔配合连接螺栓进行固定。

进一步地，每个螺栓均由螺头、栓体和螺母组成，每个栓体的外周侧均套接有一金属环，当螺栓与管板和法兰连接后，金属环位于螺母和管板之间。

进一步地，四个接管中，其中两个上下中心对称连通在壳体上，另外两个分别连通在两个管箱中，壳体上的两个为一组，用于热/冷流体的进出，管箱上的为一组，用于冷/热流体的进出。

技术效果：

本发明中，区别于现有技术的是将其中一个管板与壳体进行焊接，折流板也不是与换热管固定，而是被换热管活动穿过，并且，在焊接的管板上设置了卡合机构，使得未焊接的管板和换热管可作用一个整体与折流板和焊接的管板进行分离，从而从壳体的内部抽出进行清洗；不仅如此，在未焊接的管板和换热管之间还设置旋合机构，使得上述中的整体被抽出后，每个换热管也可与未焊接的管板单独进行分离。如此，通过这样的设计，使得换热管可安全方便的抽出进行单独的清洗，对比现有在壳体内部清洗剂冲刷清洗的方式，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的现有结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为本发明的主视结构示意图；

图5为本发明的折流板结构示意图；

图6为本发明的卡合机构结构示意图；

图7为本发明的旋合机构结构示意图；

图中：

1、支架；2、壳体；3、管板；4、固定机构；401、法兰；402、螺栓；5、管箱；6、接管；7、折流板；8、换热管；9、卡合机构；901、内孔；902、外孔；10、旋合机构；1001、内螺纹孔；1002、外螺纹管；11、弹性套；12、圆形限位垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本装置空闲处，安置所有电器件与其相匹配的驱动器，并且通过本领域人员，将下述中所有驱动件，其指代动力元件、电器件以及适配的电源通过导线进行连接，具体连接手段，应参考下述表述中，各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术。

本具体实施方式提供的间壁式换热器，如图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，包括本体结构和改进结构，其中：

本体结构包括支架1，在此支架1上安装有壳体2，壳体2的两端设置管板3，每个管板3的外端均通过固定机构4连接有管箱5，固定机构4包括在每管箱5内侧均连接的法兰401；同时，在每个管板3上均贯穿开设有多个与法兰401上的连接孔相对应的配接孔，管板3和法兰401之间通过连接孔和配接孔配合连接螺栓402进行固定，由于每个螺栓402均由螺头、栓体和螺母组成，所以为了避免螺母出现滑丝的问题，在每个栓体的外周侧均套接有一金属环，当螺栓402与管板3和法兰401连接后，金属环位于螺母和管板3之间；两个管箱5和壳体2上共设置四个接管6，这四个接管6中，其中两个上下中心对称连通在壳体2上，另外两个分别连通在两个管箱5中，壳体2上的两个为一组，用于热/冷流体的进出，管箱5上的为一组，用于冷/热流体的进出；另外，壳体2内还设置有多个折流板7和多个呈环形阵列分布的换热管8，两个管板3中仅其中一个与壳体2焊接固定，另一个连接在多个换热管8的端部；

改进结构包括在折流板7上贯穿开设的多个与换热管8相适配的且被换热管8穿过的插孔；同时，焊接的那个管板3设置有用于与换热管8卡合的卡合机构9，以使得换热管8和未焊接的管板3可作为一个整体A从壳体2中抽出，因为卡合机构9包括在焊接的管板3上贯穿开设的多个与换热管8位置相对应的卡合孔，每个卡合孔均由一个直径等于换热管8外径的内孔901和一个直径等于换热管8内径的外孔902组成，以使得每个换热管8都可卡合插接进卡合孔中；在此基础上，未焊接的管板3上还设置有用于旋合连接换热管8的旋合机构10，以使得整体A抽出后，其上的每个换热管8都可单独取下；如图7所示，旋合机构10包括在未焊接的管板3上贯穿开设的多个与换热管8位置相对应的内螺纹孔1001；同时，每个换热管8上远离焊接的管板3的一端均连接有与内螺纹孔1001相适配的外螺纹管1002，以使得换热管8可与内螺纹孔1001螺纹旋合连接。综上，本申请区别于现有技术的是将其中一个管板3与壳体2进行焊接，折流板7也不是与换热管8固定，而是被换热管8活动穿过，并且，在焊接的管板3上设置了卡合机构9，使得未焊接的管板3和换热管8可作用一个整体与折流板7和焊接的管板3进行分离，从而从壳体2的内部抽出进行清洗；不仅如此，在未焊接的管板3和换热管8之间还设置旋合机构10，使得上述中的整体被抽出后，每个换热管8也可与未焊接的管板3单独进行分离。如此，通过这样的设计，使得换热管8可安全方便的抽出进行单独的清洗，对比现有在壳体内部清洗剂冲刷清洗的方式，具有突出的实质性特点和显著的进步，更具实用性。

另外，为了防止焊接的管板3和换热管8插接那头出现漏水的问题，在每个内孔901的内部均安装有一弹性套11，每个弹性套11均用于与对应的换热管8弹性套接。这些弹性套11由于是弹性的，所以在被换热管8插接的时候，有可能会变形，阻止换热管8的插接，因此，多个弹性套11上在靠近换热管8的一端均共连通有一圆形限位垫12，此圆形限位垫12的内侧与焊接的管板3的内壁固定连接。

同理，从考虑未焊接的管板3那端的防水性出发，在每个外螺纹管1002的外周侧均可套接一垫环，当外螺纹管1002与内螺纹孔1001旋合连接后，垫环位于未焊接的管板3和换热管8此端的管口之间。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种间壁式换热器，包括本体结构和改进结构：

本体结构包括支架(1)，支架(1)上安装有壳体(2)，壳体(2)的两端设置管板(3)，每个管板(3)的外端均通过固定机构(4)连接有管箱(5)，两个管箱(5)和壳体(2)上共设置四个接管(6)；另外，壳体(2)内还设置有多个折流板(7)和多个呈环形阵列分布的换热管(8)，其特征在于，两个管板(3)中仅其中一个与壳体(2)焊接固定；

改进结构包括在折流板(7)上贯穿开设的多个与换热管(8)相适配的且被换热管(8)穿过的插孔；同时，焊接的那个管板(3)设置有用于与换热管(8)卡合的卡合机构(9)，以使得换热管(8)和未焊接的管板(3)可作为一个整体A从壳体(2)中抽出；在此基础上，未焊接的管板(3)上还设置有用于旋合连接换热管(8)的旋合机构(10)，以使得整体A抽出后，其上的每个换热管(8)都可单独取下。

2.根据权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于，卡合机构(9)包括在焊接的管板(3)上贯穿开设的多个与换热管(8)位置相对应的卡合孔，每个卡合孔均由一个直径等于换热管(8)外径的内孔(901)和一个直径等于换热管(8)内径的外孔(902)组成，以使得每个换热管(8)都可卡合插接进卡合孔中。

3.根据权利要求2所述的间壁式换热器，其特征在于，每个内孔(901)的内部均安装有一弹性套(11)，每个弹性套(11)均用于与对应的换热管(8)弹性套接。

4.根据权利要求3所述的间壁式换热器，其特征在于，多个弹性套(11)上在靠近换热管(8)的一端均共连通有一圆形限位垫(12)，此圆形限位垫(12)的内侧与焊接的管板(3)的内壁固定连接。

5.根据权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于，旋合机构(10)包括在未焊接的管板(3)上贯穿开设的多个与换热管(8)位置相对应的内螺纹孔(1001)；同时，每个换热管(8)上远离焊接的管板(3)的一端均连接有与内螺纹孔(1001)相适配的外螺纹管(1002)，以使得换热管(8)可与内螺纹孔(1001)螺纹旋合连接。

6.根据权利要求5所述的间壁式换热器，其特征在于，每个外螺纹管(1002)的外周侧均可套接一垫环，当外螺纹管(1002)与内螺纹孔(1001)旋合连接后，垫环位于未焊接的管板(3)和换热管(8)此端的管口之间。

7.根据权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于，固定机构(4)包括在每管箱(5)内侧均连接的法兰(401)；同时，在每个管板(3)上均贯穿开设有多个与法兰(401)上的连接孔相对应的配接孔，管板(3)和法兰(401)之间通过连接孔和配接孔配合连接螺栓(402)进行固定。

8.根据权利要求7所述的间壁式换热器，其特征在于，每个螺栓(402)均由螺头、栓体和螺母组成，每个栓体的外周侧均套接有一金属环，当螺栓(402)与管板(3)和法兰(401)连接后，金属环位于螺母和管板(3)之间。

9.根据权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于，四个接管(6)中，其中两个上下中心对称连通在壳体(2)上，另外两个分别连通在两个管箱(5)中，壳体(2)上的两个为一组，用于热/冷流体的进出，管箱(5)上的为一组，用于冷/热流体的进出。