CN205980874U - 一种碳化硅列管式换热器 - Google Patents

Abstract

一种碳化硅列管式换热器，包括外壳、封堵头、密封管板、换热管、密封垫和压紧螺栓，换热器的上下两端设有封堵头，在换热器与封堵头间还设有密封管板，所述密封管板上均设有相互对应的通孔，换热管通过安装在两密封管板之间，所述通孔为阶梯孔，阶梯孔内有内丝，直径较大的为第一通孔，直径较小的为第二通孔，第一通孔内设有密封垫，密封垫与换热管紧密接触配合，密封垫的一端通过压紧螺栓压紧固定，所述密封垫靠近第二通孔一端为倾斜的楔形；所述换热管为碳化硅材质，所述密封管板、螺栓和封头的内衬层为聚四氟乙烯材质，所述密封垫为聚四氟乙烯或氟橡胶或全氟醚橡胶材质。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。

Description

一种碳化硅列管式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，特别涉及一种碳化硅列管式换热器。

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，但各自都存在一定的问题。其中搪玻璃、聚四氟乙烯等导热系数低，换热效果差。石墨换热器仅适用于不含有机溶剂物料的冷凝，因长时间有机溶剂会溶解石墨中的酚醛树脂造成换热管损坏。超低碳不锈钢、钽等因其成本及制造工艺等有一定限制。从换热管的迭代过程也是工业腐蚀工况换热技术革命的过程。可从中一窥整个化工行业技术的不断革新。对于以上技术工业上已使用多年，从抗腐蚀能力上是逐渐提高的，虽然上述技术解决了大部分腐蚀工况的换热问题，但还有少数强腐蚀工况目前没有有效的换热解决方案。针对这种情况，本专利采用了碳化硅管换热器，解决了一部分问题。这种改变是不容易的，但更艰难的改变将是迫切需要和里程碑式的，因为即使解决了腐蚀问题但由于现有碳化硅换热器都是采用的碳化硅列管式换热器，制作时需要在碳化硅列管的两端用聚四氟乙烯进行密封，这种封方式具有局限性。

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、〇型氟橡胶密封圈、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0型橡胶密封圈的磨损，而通过0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CN103712492A(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、〇型氟橡胶密封圈、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。

中国专利文献CN 203949546 U(申请号201420350117.8)公开了一种双管板密封结构碳化硅换热器，通过在密封管板上开孔用密封圈和压紧弹簧来实现密封，压紧弹簧的运用解决了密封圈磨损补偿的问题，但密封效果会因弹簧弹力不同也有所不同。长时间使用会因弹簧弹力下降，密封效果也有所下降。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种碳化硅列管式换热器，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。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：该种碳化硅列管式换热器，包括外壳、封堵头、密封管板、换热管、密封垫和压紧螺栓，换热器的上下两端设有封堵头，在换热器与封堵头间还设有密封管板，所述密封管板上均设有相互对应的通孔，换热管通过安装在两密封管板之间，所述通孔为阶梯孔，阶梯孔内有内丝，直径较大的为第一通孔，直径较小的为第二通孔，第一通孔内设有密封垫，密封垫与换热管紧密接触配合，密封垫的一端通过压紧螺栓压紧固定，所述密封垫靠近第二通孔一端为倾斜的楔形；所述换热管为碳化硅材质，所述密封管板、螺栓和封头的内衬层为聚四氟乙烯材质，所述密封垫为聚四氟乙烯或氟橡胶或全氟醚橡胶材质。

进一步地，所述密封垫的厚度大于第一通孔的深度。

进一步地，所述密封垫的外圈贴紧第一通孔的内丝。

综上，本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

换热器通常是在冷热变化较频繁的工况下工作，由于碳化硅与聚四氟乙烯热膨胀系数不同碳化硅管与管板之间会可以发生相对位移，以避免热应力造成换热管的损坏。密封圈的弹性特征也可消除因膨胀系数不同造成的相对位移。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。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型密封连接结构的放大图；

图3为本实用新型通孔的结构示意图。

图中：

1外壳，2封堵头，3密封管板，4换热管，5密封垫，6压紧螺栓，7第一通孔，8第二通孔。

具体实施方式

以下结合附图1至图3对本实用新型的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本实用新型，并非以此限定本实用新型的保护范围。

如图1、图2和图3所示，该实用新型包括外壳1、封堵头2、密封管板3、换热管4、密封垫5和压紧螺栓6。换热器的上下两端设有封堵头，在换热器与封堵头间还设有密封管板。所述密封管板上根据换热管管数及位置开出相应的带有内丝的通孔，换热管通过安装在两密封管板之间。

如图2和图3所示，所述通孔为阶梯孔，阶梯孔内有内丝，直径较大的为第一通孔7，直径较小的为第二通孔8。第一通孔内设有密封垫，密封垫与换热管紧密接触配合。所述密封垫的厚度稍微大于第一通孔的深度，在螺栓拧紧固定时将密封垫压紧在第一通孔内，保证密封效果。密封垫的外圈贴紧第一通孔的内丝，安装时依靠外部力量使螺栓压紧内部密封圈，密封圈以其固有的弹性性质沿换热管向其轴向和径向延展，紧密贴合在管板底部和换热管一周以达到密封效果。密封垫的一端通过压紧螺栓压紧固定，所述压紧螺栓为中空螺栓，换热管穿过上下密封管板上的压紧螺栓固定在密封管板上。

所述密封垫靠近第二通孔一端为倾斜的楔形，便于密封垫的压紧。所述换热管为碳化硅材质，所述密封管板、螺栓和封头的内衬层为聚四氟乙烯材质，所述密封垫为聚四氟乙烯或氟橡胶或全氟醚橡胶材质。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。

换热器通常是在冷热变化较频繁的工况下工作，由于碳化硅与聚四氟乙烯热膨胀系数不同碳化硅管与管板之间会可以发生相对位移，以避免热应力造成换热管的损坏。密封圈的弹性特征也可消除因膨胀系数不同造成的相对位移。

安装初期可使螺栓适当高出密封管板些，根据使用时间调节压紧螺栓压紧程度来防止密封管板泄漏。

上述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种碳化硅列管式换热器，其特征在于，包括外壳、封堵头、密封管板、换热管、密封垫和压紧螺栓，换热器的上下两端设有封堵头，在换热器与封堵头间还设有密封管板，所述密封管板上均设有相互对应的通孔，换热管通过安装在两密封管板之间，所述通孔为阶梯孔，阶梯孔内有内丝，直径较大的为第一通孔，直径较小的为第二通孔，第一通孔内设有密封垫，密封垫与换热管紧密接触配合，密封垫的一端通过压紧螺栓压紧固定，所述密封垫靠近第二通孔一端为倾斜的楔形；所述换热管为碳化硅材质，所述密封管板、螺栓和封头的内衬层为聚四氟乙烯材质，所述密封垫为聚四氟乙烯或氟橡胶或全氟醚橡胶材质。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅列管式换热器，其特征在于，所述密封垫的厚度大于第一通孔的深度。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅列管式换热器，其特征在于，所述密封垫的外圈贴紧第一通孔的内丝。