CN203949546U - 一种双管板密封结构碳化硅换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：包括密封管板和压紧管板两层管板，密封管板上设有密封管板通孔（3.1），所述密封管板通孔（3.1）内设有密封圈（5）；所述密封管板下方紧密连接压紧管板，压紧管板（4）上设置有与密封管板（3）相对应的压紧管板通孔（4.1），所述压紧管板通孔（4.1）内设置有补偿圈（6）；本实用新型的优点是换热效率高，耐腐蚀性好，密封可靠，使用寿命长，造价适中。

Description

一种双管板密封结构碳化硅换热器

技术领域

本实用新型涉及一种用于强腐蚀性介质的管壳式换热器，属于热交换设备技术领域。

背景技术

目前用于腐蚀性介质的管壳式换热器，其换热管材质主要采用搪玻璃、聚四氟乙烯、石墨、超低碳不锈钢、钽、哈氏合金等稀有合金等材料来防止介质的腐蚀，虽然起到一定的防腐蚀效果，但也存在一定的问题。

中国专利文献CN2901221A（申请号200620068354.0）公开了一种碳化硅陶瓷管制备的管壳式耐腐蚀换热器，通过借助沉孔、O型氟橡胶密封圈、密封螺栓实现碳化硅陶瓷的密封，这种结构在常温下非强有机溶剂腐蚀性介质的情况下，可以实现良好的密封。但换热器通常是在冷热变化较频繁的工况下工作，由于碳化硅与金属材质的热膨胀系数不同而导致连接管板随管壳伸长或缩短，此时碳化硅管与管板之间会发生相对位移，如此长时间反复移动，会造成O型橡胶密封圈的磨损，而通过O型氟橡胶密封圈自身的较小的预压缩力来补偿密封圈的磨损，显然不能维持长期的安全可靠使用，容易导致管板与碳化硅管的密封失效。另外，氟橡胶在强有机溶剂的作用下，会发生溶胀，也会导致密封失效，选用国外进口的全氟醚橡胶可解决有机溶剂腐蚀的问题，但其价格非常昂贵，导致设备造价大幅提高，不利于该设备的推广。

中国专利文献CN103712492 A（申请号201410025698.2）公开了一种碳化硅陶瓷换热器，通过采用碳化硅上下堵盘上设置阶梯孔、O型氟橡胶密封圈、碳化硅归集口、压紧弹簧实现了碳化硅陶瓷的密封，由于换热管束、堵盘和归集口均采用了碳化硅陶瓷制备，解决了热膨胀系数不同引起的密封失效问题，压紧弹簧的运用，也解决了密封圈磨损补偿的问题。但设置有沉孔的堵盘、归集口均采用了碳化硅材质，众所周知，对碳化硅进行加工非常困难，因此相应的设备制造成本很高。由于一端外部设置了压紧弹簧，外形尺寸较大，影响了设备的美观与紧凑性。同样的，氟橡胶在强有机溶剂的作用下，会发生溶胀，也会导致密封失效，选用国外进口的全氟醚橡胶可解决有机溶剂腐蚀的问题，但其价格非常昂贵，导致设备造价大幅提高，不利于该设备的推广。

发明内容

所要解决的技术问题：

本实用新型针对上述缺陷，提供一种碳化硅管壳式换热器，充分发挥碳化硅陶瓷材料的特点，具有换热效率高，耐腐蚀，使用寿命长，密封可靠，外形尺寸小，成本较低等显著优势。

技术方案： 

为了实现以上功能，本实用新型提供了一种双管板密封结构碳化硅换热器，包括上、下两端的封头1，与封头1固定连接的外壳8，在外壳8内部，所述封头1和外壳8的连接处设有密封管板3，密封管板3上分别设有相互对应的密封管板通孔3.1，换热管7通过通孔安装在密封管板3之间，所述密封管板通孔3.1内设有密封圈5；其特征在于：所述密封管板3相向一侧紧密连接压紧管板4，压紧管板4上设置有与上密封管板3相对应的压紧管板通孔4.1，所述压紧管板通孔4.1内设置有补偿圈6。

所述密封管板通孔3.1为锥形阶梯孔，所述锥形阶梯孔分为锥状部和柱状部，所述密封圈5的形状与锥状部相配适，放置在锥状部内；所述压紧管板通孔4.1为阶梯孔，阶梯孔孔径较大的一侧与锥形阶梯孔的锥状部对应连接。

作为优化设计，在所述密封圈5与补偿圈6之间，或者补偿圈6与压紧管板通孔4.1之间，设置有弹性部件。

所述密封管板通孔3内设置一个密封圈5，所述压紧管板通孔4.1内设置1至3个补偿圈6。

所述密封管板3、压紧管板4与外壳8通过压紧螺栓2法兰固定连接；所述密封管板3与封头1通过螺栓固定连接。

所述密封管板3为钢衬氟塑料结构，氟塑料为PFA、FEP或PTFE。

所述密封圈5为PTFE材质、氟橡胶或者全氟醚橡胶；所述的补偿圈6为硅橡胶材质或者其他弹性材质。

所述封头1，为碳钢内表面搪玻璃材质或者内衬氟塑料材质；外壳8材质为碳钢或不锈钢。

有益效果：

本实用新型采用两块管板的结构，使密封圈5和补偿圈6两个密封部件与换热管之间的连接的更紧密，热胀冷缩而造成管子在阶梯孔内作微量轴向运行，管子两端外部磨削加工成光滑表面，可减小密封圈的磨损，关键是高弹性补偿圈的使用，可始终给予密封圈一定的挤压力，使得密封圈随着磨损情况自动变形修复，保持对碳化硅管与锥形阶梯孔内表面的贴合，确保起到持续密封效果。

密封圈5材质优先选用PTFE，能耐受绝大部分强腐蚀介质，包括强有机溶剂，最高耐温200℃，虽然质地较硬，补偿能力差，但通过增加补偿圈6的方法解决了这一难题。

且价格低，避免采用昂贵的全氟醚橡胶密封圈，降低了设备的整体造价，设备结构简单，产品体积小，使用寿命长且可靠性强。

附图说明

图1 为本实用新型的结构剖视图；

图2为本实用新型上端换热管与管板连接处的局部放大图；

图3为本实用新型上端换热管与管板连接处的另一种优化设计。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更详细的描述：

本实用新型提供一种双管板密封结构碳化硅换热器，包括上、下两端的封头1，与封头1固定连接的外壳8，在外壳8内部，所述封头1和外壳8的连接处设有密封管板3，密封管板3上分别设有相互对应的密封管板通孔3.1，换热管7通过通孔安装在密封管板3之间，所述密封管板通孔3.1内设有密封圈5；其特征在于：所述密封管板3相向一侧紧密连接压紧管板4，压紧管板4上设置有与上密封管板3相对应的压紧管板通孔4.1，所述压紧管板通孔4.1内设置有补偿圈6。

所述密封管板通孔3.1为锥形阶梯孔，所述锥形阶梯孔分为锥状部和柱状部，所述密封圈5的形状与锥状部相配适，放置在锥状部内；所述压紧管板通孔4.1为阶梯孔，阶梯孔孔径较大的一侧与锥形阶梯孔的锥状部对应连接。

密封管板通孔3内设置一只密封圈5，所述压紧管板通孔4内设置1-3只补偿圈6。

作为一种优化设计，可在密封圈5与补偿圈6之间，或者补偿圈6与压紧管板通孔4之间，设置一只金属弹簧，进一步增加密封圈的补偿力。

端部经过磨削加工的碳化硅换热管7，穿过阶梯孔、密封圈5和补偿圈6，补偿圈6的厚度大于压紧管板阶梯孔的深度，当两块管板压紧后，密封圈5受到补偿圈6的挤压，内表面将换热管管7抱紧，外表面与锥形阶梯孔的衬氟层贴紧，构成对管程腐蚀性介质的密封。同时补偿圈6受压变形，将换热管管7和压紧管板阶梯孔之间的缝隙填满，构成对壳程非腐蚀性介质的密封。

本实用新型采用的碳化硅管子与管板密封结构，管子两端外表面经过磨削加工成光滑表面，设备在使用时，由于热胀冷缩而造成管子在阶梯孔内作微量轴向运行，可减小密封圈的磨损，关键是高弹性补偿圈的使用，可始终给予密封圈一定的挤压力，使得密封圈随着磨损情况自动变形修复，保持对碳化硅管与锥形阶梯孔内表面的贴合，确保起到持续密封效果。

本实用新型所述的密封圈材质优先选用PTFE，能耐受绝大部分强腐蚀介质，包括强有机溶剂，最高耐温200℃，且价格低，缺点是质地较硬，补偿能力差，通过增加补偿圈的方法解决了这一难题。避免采用昂贵的全氟醚橡胶密封圈，降低了设备的整体造价。所述密封圈5为PTFE材质、氟橡胶或者全氟醚橡胶；所述的补偿圈6为硅橡胶材质或者其他弹性材质。所述上封头1.1、下封头1.2，为碳钢内表面搪玻璃材质或者内衬氟塑料材质；外壳8材质为碳钢或不锈钢。

本实用新型的优点是换热效率高，耐腐蚀性好，密封可靠，使用寿命长，造价适中。

本实用新型所述的管子与管板密封结构，换热管为玻璃管、稀有合金等材质的也可适用。

Claims (8)

1.一种双管板密封结构碳化硅换热器，包括上、下两端的封头（1），与封头（1）固定连接的外壳（8），在外壳（8）内部，所述封头（1）和外壳（8）的连接处设有密封管板（3），密封管板（3）上分别设有相互对应的密封管板通孔（3.1），换热管（7）通过通孔安装在密封管板（3）之间，所述密封管板通孔（3.1）内设有密封圈（5）；其特征在于：所述密封管板（3）相向一侧紧密连接压紧管板（4），压紧管板（4）上设置有与上密封管板（3）相对应的压紧管板通孔（4.1），所述压紧管板通孔（4.1）内设置有补偿圈（6）。

2.根据权利要求1所述的一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：所述密封管板通孔（3.1）为锥形阶梯孔，所述锥形阶梯孔分为锥状部和柱状部，所述密封圈（5）的形状与锥状部相配适，放置在锥状部内；所述压紧管板通孔（4.1）为阶梯孔，阶梯孔孔径较大的一侧与锥形阶梯孔的锥状部对应连接。

3.根据权利要求2所述的一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：在所述密封圈（5）与补偿圈（6）之间，或者补偿圈（6）与压紧管板通孔（4.1）之间，设置有弹性部件。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：所述密封管板通孔（3）内设置一只密封圈（5），所述压紧管板通孔（4.1）内设置1-3只补偿圈（6）。

5.根据权利要求1所述的一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：所述密封管板（3）、压紧管板（4）与外壳（8）通过压紧螺栓（2）法兰固定连接；所述密封管板（3）与封头（1）通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：所述密封管板（3）为钢衬氟塑料结构，氟塑料为PFA、FEP或PTFE。

7.根据权利要求1所述的一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：所述密封圈（5）为PTFE材质、氟橡胶或者全氟醚橡胶；所述的补偿圈（6）为硅橡胶材质或者其他弹性材质。

8.根据权利要求1所述的一种双管板密封结构碳化硅换热器，其特征在于：所述封头（1），为碳钢内表面搪玻璃材质或者内衬氟塑料材质；外壳（8）材质为碳钢或不锈钢。