CN201218677Y - 管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够在芯子与壳体变形量不匹配时自动补偿以延长使用寿命的管壳式换热器，该换热器包括壳体、管束和自由端板，在自由端板和壳体之间设置有弹性定位结构。本实用新型通过在芯子的自由端增加弹性约束，利用弹性约束的变形解决芯子与壳体变形量不匹配的问题，提高芯子振动的固有频率和抗介质冲击振动能力，避免发生共振，在芯子处于垂直悬挂的情况下还能平衡芯子的部分重量，减轻管束与端板连接处的受力，延长芯子的使用寿命，特别适合于在冲击、振动、温差较大的工况下使用。

Description

管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器包括壳体及壳体内壁上的折流板、设置在壳体内的管束和设置在管束两端的端板等。通常将壳体内的管束和设置在管束两端的端板统称为管壳式换热器芯子，以下简称芯子。

目前，管壳式换热器芯子的固定方式有浮头式、固定管板式、U型管式等形式，此为现有技术。但上述的固定方式各有其不足之处。

浮头式换热器，管束一端的端板通过螺栓等连接件与壳体固定连接，称为固定端板；而另一端的端板没有约束，称为自由端板；一般来说，在自由端板一侧的壳体上还设置有可拆卸的检查盖。芯子处于一端固定，一端自由垂直悬挂或放于换热器水平壳体内的状态，芯子能自由伸缩，但芯子振动固有频率低，芯子定位不准确，芯子极易随冷却介质的冲击、冷却介质的脉动而发生共振，这种直接承受动力载荷的结构，极易发生换热器芯构件和连接的强度破坏、丧失稳定、疲劳破坏和因过度变形而不能使用，常表现为冷却管与固定端板胀接处、焊接处的脱落，冷却管与折流板发生相对位移而磨破泄漏。

固定管板式换热器，芯子两端板和壳体制成一体，换热器芯子与壳体无相对位移，芯子的振动较小。在有较大热应力的场合，冷却器壳体与冷却器芯子的热胀冷缩量不一致将造成胀接处脱落，冷却管变形裂纹，密封垫泄漏等问题，对于换热器芯的制造尺寸、安装技术要求也较高，壳程清洗困难，要求壳程流体清洁且不结垢，两流体温差小于70℃。此种方式在换热量较大、流体温差较大、壳体与芯子热胀冷缩量差异较大的场合不适用。

U型管式换热器，U型管式换热器每根管子弯成U型，流体进出口分别安装在同一端的两侧，封头内用隔板分成两室。每根管子可自由伸缩。适用于高温、高压的场合，但管内清洗困难，要求管内流体清洁且不结垢，在流体存在冲击、脉动的使用条件下也易发生如浮头式换热器的故障现象。

上述三种管壳式换热器芯子的固定方式受到较多使用条件限制，还与换热器两种介质的管路布置方式有关，三种方式均可造成换热器芯子的使用寿命缩短，冷却介质泄漏。特别是应用于活塞式压缩机等存在冲击、振动、温差较大的设备时，芯子寿命大大缩短，检修频繁。因此，考虑可从改变芯子固定方式的角度来解决热胀冷缩、振动等引起换热器芯使用寿命缩短的问题。

实用新型内容

为了克服现有管壳式换热器的芯子与壳体在热胀冷缩时变形量不匹配的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够在芯子与壳体变形量不匹配时自动补偿以延长使用寿命的管壳式换热器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：管壳式换热器，包括壳体、管束和自由端板，在自由端板和壳体之间设置有弹性定位结构。

本实用新型的有益效果是：在芯子的自由端增加了弹性约束，利用弹性约束的变形解决芯子与壳体变形量不匹配的问题；并通过提高芯子振动的固有频率和抗介质冲击振动能力，避免发生共振；在芯子处于垂直悬挂的情况下还能平衡芯子的部分重量，减轻管束与端板连接处的受力，从而延长芯子的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型管壳式换热器的局部示意图。

图2是本实用新型的另一示意图。

图3是本实用新型适用于没有检查孔的换热器示意图。

图中标记为，壳体1，管束2，自由端板3，检查孔盖4，弹性元件5，弹性连接件6，导向杆7，滑块8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型的管壳式换热器，包括壳体1、管束2和自由端板3，在自由端板3和壳体1之间设置有弹性定位结构。弹性定位结构使其芯子的自由端增加了弹性约束，利用弹性约束的变形解决芯子与壳体变形量不匹配的问题，提高了在温差较大的工况下管壳式换热器芯子的使用寿命。

如图1所示，所述弹性定位结构可以简单采用分别与自由端板3和壳体1连接的弹性元件5，弹性元件5的强度和弹性适宜时，就可以起到弹性约束芯子端部的作用，但在受到频繁振动时，弹性元件5的使用寿命较短。

更好的方案是，如图2和图3所示，所述弹性定位结构包括设置在自由端板3上的导向杆7和与导向杆7滑动连接的滑块8，滑块8通过弹性连接件6与自由端板3连接，安装后弹性连接件6须保持一定的预应力，导向杆7的长度小于自由端板3到壳体1内壁之间的间距。导向杆7和滑块8提高了芯子振动的固有频率和抗介质冲击振动能力，提高了在冲击、振动的工况下管壳式换热器芯子的使用寿命。

如图3所示，没有检查孔时，滑块8与壳体1的内壁通过接触的方式定位。

如图2所示，当壳体1上设置有检查孔和检查孔盖4时，滑块8应与检查孔盖4适配，此时，滑块8最好为锥状块的结构，直径较大的一端靠近自由端板3，以便在芯子与壳体1之间的变形量不匹配时自动补偿。

振动时，导向杆7用于芯子的定位，保证受到冲击时芯子与壳体1不致发生碰撞而损坏，同时滑块8与导向杆7之间的摩擦力可以减少振动对于芯子和壳体1之间固定连接部分的冲击，延长芯子的使用寿命，导向杆7的长度应小于自由端板3到壳体1内壁之间的间距，以保证当芯子有小量位移时导向杆7不会与壳体1内壁磨擦而使滑块8不起作用，调整导向杆7和滑块8之间的滑动间隙可使换热器适应不同程度的振动。无论换热器水平还是垂直安装，都能够起到减轻冲击的作用。

所述弹性连接件6宜采用弹簧，在芯子处于垂直悬挂的情况下还可以利用弹簧力平衡芯子的部分重量，延长芯子的使用寿命。

Claims (6)

1.管壳式换热器，包括壳体(1)、管束(2)和自由端板(3)，其特征是：在自由端板(3)和壳体(1)之间设置有弹性定位结构。

2.如权利要求1所述的管壳式换热器，其特征是：所述弹性定位结构包括分别与自由端板(3)和壳体(1)连接的弹性元件(5)。

3.如权利要求1所述的管壳式换热器，其特征是：所述弹性定位结构包括设置在自由端板(3)上的导向杆(7)和与导向杆(7)滑动连接的滑块(8)，滑块(8)通过弹性连接件(6)与自由端板(3)连接，导向杆(7)的长度小于自由端板(3)到壳体(1)内壁之间的间距。

4.如权利要求3所述的管壳式换热器，其特征是：滑块(8)为锥状块，直径较大的一端靠近自由端板(3)。

5.如权利要求3所述的管壳式换热器，其特征是：所述弹性连接件(6)采用弹簧。

6.如权利要求3、4或5所述的管壳式换热器，其特征是：壳体(1)上设置有检查孔和检查孔盖(4)，滑块(8)与检查孔盖(4)适配。

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