CN207299991U - 一种完全可拆发夹式换热器 - Google Patents

Abstract

一种完全可拆发夹式换热器，包括相配合的U形换热管和U形壳体，壳体套设在U形换热管外侧，壳体由两段直段壳体、两段管板连接段壳体和U形端管箱组成，U形端管箱上分别通过可拆卸的后端连接结构密封连接两个直段壳体的一端，两个直段壳体的另一端通过壳程连接结构可折卸密封连接两段管板连接段壳体的一端，管板连接段壳体的另一端密封，并通过管程连接结构可拆卸连接在U形换热管的端头处；解决现有简单不可拆卸发夹式换热器、U形端部可拆卸发夹式换热器在壳程介质结垢严重时结构上换热管束无法完全抽出、清洗导致换热效率低、换热量达不到要求的问题。

Description

一种完全可拆发夹式换热器

技术领域

本发明涉及一种新型发夹式换热器，具体地说是一种完全可拆发夹式换热器。

背景技术

现有的发夹式换热器为不可拆卸或部分可拆卸结构，管束无法从壳体内抽出。图1为简单不可拆卸发夹式换热器结构示意图，图2为U形端部可拆卸发夹式换热器结构示意图。

图1中简单不可拆卸发夹式换热器由U形换热管、固定管板、直段壳体、U形段壳体、管程入口/出口接管、壳程入口/出口接管和支架组成，管程介质从管程入口接管流入，流经U形换热管，从管程出口接管流出；换热器壳体由直段壳体和U形段壳体组成，壳程介质从壳程入口接管流入，在U形换热管外与壳体之间流动，与换热管中介质换热后，从壳程出口接管流出。如图1所示，U形换热管端部与固定管板连接，固定管板与直段壳体之间焊接连接，U形段壳体由一个180°弯头制作而成，制作过程中先将弯头竖直向下沿中间平面切割成两部分，将切割的两部分壳体放置在U形换热管弯曲段，然后将两部分壳体重新焊接成一体，端部与直段壳体焊接连接。

简单不可拆卸发夹式换热器制作完成后，固定管板、换热管、直段壳体和U形段壳体形成一体结构，当发夹式换热器在运行过程中受温度影响U形换热管热胀冷缩过大时，U形段壳体空间有限导致换热管伸缩受到限制，影响发夹式换热器的使用寿命和运行安全，严重时导致换热器发生破坏；当壳程介质结垢严重时无法直接拆卸清洗管束，导致换热效率降低，冷热介质出口参数不能满足工艺要求；U形换热管一旦发生破坏无法更换，发夹式换热器将整体报废。

图2中为U形端部可拆卸发夹式换热器，由U形换热管、固定管板、直段壳体、U形段壳体、管程入口/出口接管、壳程入口/出口接管和支架组成，管程介质从管程入口接管流入，流经U形换热管，从管程出口接管流出；换热器壳体由直段壳体和U形段壳体组成，壳程介质从壳程入口接管流入，在U形换热管外侧与壳体之间流动，与换热管中介质换热后，从壳程出口接管流出。如图2所示，U形换热管端部与固定管板连接，固定管板与直段壳体之间焊接连接，U形段壳体由一个长高颈法兰和法兰盖组成，长高颈法兰和法兰盖之间用垫片密封，并采用螺栓、螺母紧固连接，从而形成U形段壳体可拆卸结构。

U形端部可拆卸发夹式换热器制作完成后，固定管板、换热管、直段壳体和U形段壳体形成一体结构，当壳程介质结垢严重时无法直接拆卸清洗管束，将导致换热效率降低，冷热介质出口参数不能满足工艺要求，换热管一旦发生破坏无法更换，发夹式换热器将整体报废。与图1中简单不可拆卸发夹式换热器相比较，U形段壳体可以设置足够的空间来满足换热管在运行过程中的伸缩要求；U形端部可拆卸结构能够实现对壳程的结垢状况进行直接观测，虽管束无法抽出，但可拆去U形端部法兰盖，通过壳程入口或出口对管束进行冲洗，清洁效果优于简单不可拆卸发夹式换热器。

实用新型内容

为了解决现有简单不可拆卸发夹式换热器、U形端部可拆卸发夹式换热器在壳程介质结垢严重时结构上换热管束无法完全抽出、清洗导致换热效率低、换热量达不到要求的问题，本实用新型提供一种完全可拆发夹式换热器。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种完全可拆发夹式换热器，包括相配合的U形换热管和U形壳体，壳体套设在U形换热管外侧，壳体的端头密封固定于U形换热管的端头处，壳体与U形换热管之间围成U形换热腔，在壳体的一个直管段端头上设有壳程入口，在壳体的另一个直管段端头设有壳程出口，壳程入口通过U形换热腔与壳程出口连通，在U形换热管的一个直管段端头处设有管程入口，在U形换热管的另一个直管段端头处设有管程出口，管程入口和壳程出口处于同一段上，管程出口和壳程入口处于同一段上，壳体由两段直段壳体、两段管板连接段壳体和U形端管箱组成，U形端管箱上分别通过可拆卸的后端连接结构密封连接两个直段壳体的一端，两个直段壳体的另一端通过壳程连接结构可拆卸密封连接两段管板连接段壳体的一端，管板连接段壳体的另一端密封，并通过管程连接结构可拆卸连接在U形换热管的端头处；

壳程连接结构包括壳程法兰和法兰环，在管板连接段壳体与直段壳体的连接处，在管板连接段壳体上沿外壳壁开设一条环形凹槽，壳程法兰的内壁上对应凹槽开设卡台，在凹槽内卡接入与凹槽和卡台相匹配的卡环，管板连接段壳体和卡环共同伸入壳程法兰内，壳程法兰的小端与直段壳体相连接，壳程法兰的内径与直段壳体的内径一致，壳程法兰的内径大于管板连接段壳体的最大外径，壳程法兰的小端与直段壳体相连接，在管板连接段壳体上套设有与壳程法兰相配合的法兰环，法兰环与壳程法兰之间采用垫片B密封，法兰环与壳程法兰通过螺栓和螺母固定连接；

管程连接结构包括螺纹法兰环、螺纹管板和管程对接法兰，在螺纹法兰环的内壁面开设内螺纹，在螺纹管板的外圆上开设与螺纹法兰环的内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹管板与螺纹法兰环通过螺纹连接成一体，螺纹管板的小端与管板连接段壳体相连接，在螺纹管板的另一端头上设有与螺纹法兰环相配合的管程对接法兰，管程对接法兰与螺纹管板之间通过垫片A进行密封，管程对接法兰与螺纹法兰环通过螺栓和螺母固定连接。

本实用新型所述的后端连接结构由套设在两个直段壳体外的后端壳体法兰和套设在U形端管箱箱口的后端管箱法兰组成，后端壳体法兰和后端管箱法兰相匹配连接。

本实用新型所述的U形端管箱由上下两个半圆筒结构、侧面半圆筒结构以及两块平板组焊形成，两个半圆筒结构通过两块平板连接，两块平板和两个半圆筒结构围成的筒结构的一侧与侧面半圆筒结构密封连接。

本实用新型所述的后端壳体法兰上设有两个与U形换热管外径大小一致的通孔。

本实用新型所述的卡环由两个半圆形环拼接而成。

本实用新型有益效果是：

本发明采用的可抽管束发夹式换热器，如图3所示，其中壳体由直段壳体、管板连接段壳体、U形端管箱组成。管程介质从管程入口接管流入，流经U形换热管，从管程出口接管流出，管程介质流动过程中流经U形换热管的U形段；壳程介质从壳程入口接管流入，在U形换热管外侧与壳体之间流动，与管内介质换热后，从壳程出口接管流出，壳程介质流动过程中流经U形端壳体。

管程介质与壳程介质之间为完全逆流流动，有效传热温差大，有利于换热；管程介质和壳程介质分别流过U形换热管的U形段内外两侧，U形段也参与了换热，从而增大了有效换热面积。

在U形端壳体处留有足够的空间，运行过程中换热管伸缩不受限制，适用于介质温度变化复杂的工况。

在壳程介质结垢严重时，可以将U形换热管和管板一起抽出壳体进行清洗，去除污垢彻底，清洗效果好，可有效防止换热器传热系数下降过大，提高换热效率。

附图说明

图1为简单不可拆卸发夹式换热器结构示意图；

图2为U形端部可拆卸发夹式换热器结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型的管板连接段壳体结构示意图；

图5为本实用新型的卡环结构示意图；

图6为本实用新型的管程连接结构示意图；

图7为本实用新型的壳程连接结构示意图；

图8为本实用新型的后端壳体法兰的结构示意图；

图9为本实用新型的后端壳体法兰的剖视结构示意图；

图10为本实用新型的后端管箱法兰的结构示意图；

图11为本实用新型的后端管箱法兰的剖视结构示意图；

图12为本实用新型的椭圆垫片的结构示意图；

图中：1、U形换热管，2、壳体，201、直段壳体，202、管程连接段壳体，203、后端壳体法兰，3、管程连接结构，301、管程对接法兰，302、垫片A，303、螺纹法兰环，304、螺纹管板，4、壳程连接结构 ，401、壳程法兰，402、垫片B，403、卡环，404、法兰环，405、卡台，5、U形端管箱，501、后端管箱法兰，502、椭圆垫片，503、半圆筒结构，504，侧面半圆筒结构，505、平板，6、支架，601、底板，602、立板，603、U形螺栓，604、螺母，7、管程入口，8、管程出口，9、壳程入口，10、壳程出口，11、凹槽，12、通孔，13、固定管板，14、U形段壳体。

具体实施方式

如图3所示，一种完全可拆发夹式换热器，用于管壳程介质温差大、温差应力高的工况，以及壳程介质结垢严重须拆卸抽出管束进行清洗的场合，其包括相配合的U形换热管1和U形壳体2，在壳体2外固定有支架6，壳体2套设在U形换热管1外侧，壳体2的端头密封固定于U形换热管1的端头处，壳体2与U形换热管1基本等长，壳体2与U形换热管1之间围成U形换热腔，U形换热腔与U形热换管的腔道互不干涉，在壳体2的一个直管段端头上设有壳程入口9，在壳体2的另一个直管段端头设有壳程出口10，壳程入口9通过U形换热腔与壳程出口10连通，在U形换热管1的一个直管段端头处设有管程入口7，在U形换热管1的另一个直管段端头处设有管程出口8，管程入口7和壳程出口10处于同一段上，管程出口8和壳程入口9处于同一段上，壳体2由两段直段壳体201、两段管板连接段壳体202和U形端管箱5组成，三段壳体的连接中间为密封连接，保证连接而成的结构不会发生泄露现象，U形端管箱5上分别通过可拆卸的后端连接结构密封连接两个直段壳体201的一端，两个直段壳体201的另一端通过壳程连接结构4可拆卸密封连接两段管板连接段壳体202的一端，管板连接段壳体202的另一端密封，并通过管程连接结构3可拆卸连接在U形换热管1的端头处；程介质从管程入口接管7流入，流经U形换热管1，从管程出口接管8流出；壳程介质从壳程入口接管9流入，在U形换热管1外侧与壳体2之间流动，与管内介质换热后，从壳程出口接管10流出，壳程介质流动过程中流经U形端管箱5；管程介质与壳程介质之间为完全逆流流动，有效传热温差大，有利于换热；管程介质和壳程介质分别流过U形换热管1的U形段内外两侧，U形段也参与了换热，从而增大了换热器总的有效换热面积。

如图7所示，壳程连接结构4包括壳程法兰401和法兰环404，在管板连接段壳体202与直段壳体201的连接处，在管板连接段壳体202上沿外壳壁开设一条环形凹槽11，在壳程法兰401的内壁上对应凹槽11开设卡台405，在凹槽11内卡接入与凹槽11和卡台405相匹配的卡环403，管板连接段壳体202和卡环403共同伸入壳程法兰401内，壳程法兰401的小端与直段壳体201相连接，除卡台部位外的壳程法兰401的内径与直段壳体201的内径一致，壳程法兰401的内径大于管板连接段壳体202的最大外径，壳程法兰401的小端与直段壳体201相连接，在管板连接段壳体202上套设有与壳程法兰401相配合的法兰环404，法兰环404与壳程法兰401之间采用垫片B402密封，法兰环404与壳程法兰401通过螺栓和螺母固定连接。

如图6所示，管程连接结构3包括螺纹法兰环303、螺纹管板304和管程对接法兰301，在螺纹法兰环303的内壁面开设内螺纹，在螺纹管板304的外圆上开设与螺纹法兰环303的内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹管板304与螺纹法兰环303通过螺纹连接成一体，螺纹管板304的小端与管板连接段壳体202相连接，在螺纹管板304的另一端头上设有与螺纹法兰环303相配合的管程对接法兰301，管程对接法兰301与螺纹管板304之间通过垫片A302进行密封，管程对接法兰301与螺纹法兰环303通过螺栓和螺母固定连接，此时内管的管头略微伸出管板连接段壳体202，此处的管板连接段壳体202密封，介质只进入内管不进入外管。

所述的后端连接结构由套设在两个直段壳体201外的后端壳体法兰203和套设在U形端管箱5箱口的后端管箱法兰501组成，后端壳体法兰203和后端管箱法兰501相匹配连接，通过该结构可以先将U形端管箱5拆除。

U形端管箱5由上下两个半圆筒结构503、侧面半圆筒结构504以及两块平板505组焊形成，两个半圆筒结构503通过两块平板505连接，两块平板505和两个半圆筒结构503围成的筒结构的一侧与侧面半圆筒结构504密封连接，该种成型的U形端管箱5的截面为椭圆形，U形端管箱5的底部为弧面结构。

后端壳体法兰203上设有两个与U形换热管1外径大小一致的通孔12，U形换热管1从通孔12穿出伸入到直段壳体201内，后端壳体法兰203对U形换热管1进行支撑，还与U形端管箱5配合使用进行密封。

卡环403由两个半圆形环拼接而成，制作过程先加工一个整圆环，然后沿直径将圆环切成两部分，该种结构便于安装，而不影响其密封效果。

支架6由底板601和立板602组成，采用U形螺栓603和螺母604将 2个直段壳体和立板602进行固定，从而对整台发夹式换热器起支撑作用。

Claims (5)

1.一种完全可拆发夹式换热器，包括相配合的U形换热管（1）和U形壳体（2），壳体（2）套设在U形换热管（1）外侧，壳体（2）的端头密封固定于U形换热管（1）的端头处，壳体（2）与U形换热管（1）之间围成U形换热腔，在壳体（2）的一个直管段端头上设有壳程入口（9），在壳体（2）的另一个直管段端头设有壳程出口（10），壳程入口（9）通过U形换热腔与壳程出口（10）连通，在U形换热管（1）的一个直管段端头处设有管程入口（7），在U形换热管（1）的另一个直管段端头处设有管程出口（8），管程入口（7）和壳程出口（10）处于同一段上，管程出口（8）和壳程入口（9）处于同一段上，其特征在于：壳体（2）由两段直段壳体（201）、两段管板连接段壳体（202）和U形端管箱（5）组成，U形端管箱（5）上分别通过可拆卸的后端连接结构密封连接两个直段壳体（201）的一端，两个直段壳体（201）的另一端通过壳程连接结构（4）可拆卸密封连接两段管板连接段壳体（202）的一端，管板连接段壳体（202）的另一端密封，并通过管程连接结构（3）可拆卸连接在U形换热管（1）的端头处；

壳程连接结构（4）包括壳程法兰（401）和法兰环（404），在管板连接段壳体（202）与直段壳体（201）的连接处，管板连接段壳体（202）上沿外壳壁开设一条环形凹槽（11），在壳程法兰（401）的内壁上对应凹槽（11）开设卡台（405），在凹槽（11）内卡接入与凹槽（11）和卡台（405）相匹配的卡环（403），管板连接段壳体（202）和卡环（403）共同伸入壳程法兰（401）内，壳程法兰（401）的小端与直段壳体（201）相连接，壳程法兰（401）的内径与直段壳体（201）的内径一致，壳程法兰（401）的内径大于管板连接段壳体（202）的最大外径，在管板连接段壳体（202）上套设有与壳程法兰（401）相配合的法兰环（404），法兰环（404）与壳程法兰（401）之间采用垫片B（402）密封，法兰环（404）与壳程法兰（401）通过螺栓和螺母固定连接；

管程连接结构（3）包括螺纹法兰环（303）、螺纹管板（304）和管程对接法兰（301），在螺纹法兰环（303）的内壁面开设内螺纹，在螺纹管板（304）的外圆上开设与螺纹法兰环（303）的内螺纹相匹配的外螺纹，螺纹管板（304）与螺纹法兰环（303）通过螺纹连接成一体，螺纹管板（304）的小端与管板连接段壳体（202）相连接，在螺纹管板（304）的另一端头上设有与螺纹法兰环（303）相配合的管程对接法兰（301），管程对接法兰（301）与螺纹管板（304）之间通过垫片A（302）进行密封，管程对接法兰（301）与螺纹法兰环（303）通过螺栓和螺母固定连接。

2.如权利要求1所述的一种完全可拆发夹式换热器，其特征在于：所述的后端连接结构由套设在两个直段壳体（201）外的后端壳体法兰（203）和套设在U形端管箱（5）箱口的后端管箱法兰（501）组成，后端壳体法兰（203）和后端管箱法兰（501）相匹配连接。

3.如权利要求1所述的一种完全可拆发夹式换热器，其特征在于：所述的U形端管箱（5）由上下两个半圆筒结构（503）、侧面半圆筒结构（504）以及两块平板（505）组焊形成，两个半圆筒结构（503）通过两块平板（505）连接，两块平板（505）和两个半圆筒结构（503）围成的筒结构的一侧与侧面半圆筒结构（504）密封连接。

4.如权利要求2所述的一种完全可拆发夹式换热器，其特征在于：所述的后端壳体法兰（203）上设有两个与U形换热管（1）外径大小一致的通孔（12）。

5.如权利要求1所述的一种完全可拆发夹式换热器，其特征在于：所述的卡环（403）由两个半圆形环拼接而成。