CN207963610U - 一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构，属于热交换器技术领域。本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构，包括换热管和管板，所述管板上开设有贯穿管板侧面的管板孔，所述换热管的管口搭接于管板孔内，换热管在管板孔内的长度为L、且1mm＜L≤3mm，管板孔的直径D比换热管的外径d大0.5mm～5mm，所述换热管的管口与管板孔的内壁通过焊接方式相连形成焊缝段。采用本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构，能够消除换热管外壁与管板孔内壁之间的间隙，当换热器中采用本实用新型时，能够避免产生间隙腐蚀。

Description

一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构

技术领域

本实用新型涉及一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构，属于热交换器技术领域。

背景技术

如图1所示，现有的换热器中换热管与管板通常采用下述装配结构形式：换热器的管板2上开设贯穿的管板侧面的管板孔，换热器的换热管1从管板2一侧穿入后从另一侧穿出，而穿出后的换热管的管口与管板保持一定的距离（比如1.5mm～2.5mm），然后管板与穿出后的换热管通过焊接方式相连。由于换热管外壁与管板孔内壁之间存在一定的间隙，通常采用胀管（强度胀接）方式来消除该间隙。换热器采用上述装配结构时，当换热器工作时，换热管与管板常常处于高温高压的状态下，使得通过胀管方式消除的间隙逐渐失效，致使换热器的壳体内的介质能够进入换热管与管板之间的缝隙内，导致介质与焊缝接触，产生间隙腐蚀，致使换热器的使用寿命降低。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构，本实用新型能够消除换热管外壁与管板孔内壁之间的间隙，避免产生间隙腐蚀。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种换热器中换热管与管板的装配结构，包括换热管和管板，所述管板上开设有贯穿管板侧面的管板孔，所述换热管的管口搭接于管板孔内，换热管在管板孔内的长度为L、且1mm＜L≤3mm，管板孔的直径D比换热管的外径d大0.5mm～5mm，所述换热管的管口与管板孔的内壁通过焊接方式相连形成焊缝段。换热管的管口搭接于管板孔内焊接形成焊缝段的设计，能够消除换热管外壁与管板孔内壁之间的间隙，当换热器中采用本实用新型的换热管与管板的装配结构时，能够避免产生间隙腐蚀。1mm＜L≤3mm以及D-d=0.5mm～5mm（即，管板孔的直径D比换热管的外径d大0.5mm～5mm）的设计，在换热管的管口与管板孔的内壁相焊时，能够有效的避免未焊透或烧穿的焊接缺陷，能够形成满足要求的焊缝段。

本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构，所述管板为平底形封头。在现有技术的换热器中，管板是平板式的，在换热器工作时，换热管将产生较大的温差应力，出现循环拉扯换热管和管板之间焊缝的情况，而由于管板刚度较大，难以吸收由于温差应力而产生换热管的轴向力，最终将导致焊缝处出现开裂失效的情况。为了解决该技术问题，本实用性的管板为平底形封头，众所周知，平底形封头的截面是呈U形形状的，当温差应力而产生换热管的轴向力时，平底形封头可以吸收部分轴向力，能够有效的避免焊缝处出现开裂的情况。

进一步的，所述换热管位于平底形封头内侧。

进一步的，在另一实施例中，所述管板的壁厚δ与换热管的外径d的比值不大于1.5。即，δ/d≤1.5。本设计使得换热管的管口与管板孔的内壁之间更加便于施焊，有利于形成焊缝段。

进一步的，在另一实施例中，所述管板的壁厚δ不大于60mm。

本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构，所述焊缝段呈圆滑过渡。避免焊缝应力集中。换而言之，换热管与管板孔之间呈圆滑过渡的连接关系。

本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构，所述换热管在管板孔内的长度L为1.1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、或3mm。

本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构，所述管板孔的直径D比换热管的外径d大0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。

本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构，所述换热管与管板采用铬钼低合金钢材料制成。

一种换热器中的管箱结构，包括上述管板与换热管的装配结构，还包括管箱，所述换热管位于管板的一侧，管箱焊接于管板另一侧。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构，本实用新型结构简单，容易实现，能够消除换热管外壁与管板孔内壁之间的间隙，当换热器中采用本实用新型时，能够避免产生间隙腐蚀；

2、管板为平底形封头的设计，能够吸收部分因温差应力而产生的换热管轴向力，能够有效的避免焊缝处出现开裂的情况。

附图说明

图1是现有技术中换热管与管板的装配结构示意图;

图2是本实用新型的换热管搭接于管板孔内焊接前的示意图;

图3是本实用新型的换热管搭接于管板孔内焊接后的示意图;

图4是本实用新型的焊缝段呈圆滑过渡的示意图;

图5是本实用新型的管箱结构的示意图。

图中标记：1-换热管、2-管板、21-管板孔、3-焊缝段、4-管箱、5-壳体、δ-管板的壁厚、L-换热管在管板孔内的长度、D-管板孔的直径、d-换热管的外径。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2至图5所示，本实施例的一种换热器中换热管与管板的装配结构，包括换热管1和管板2，所述管板2上开设有贯穿管板2侧面的管板孔21，所述换热管1的管口搭接于管板孔21内，换热管1在管板孔21内的长度为L、且1mm＜L≤3mm，管板孔21的直径D比换热管1的外径d大0.5mm～5mm，所述换热管1的管口与管板孔21的内壁通过焊接方式相连形成焊缝段3。换热管1的管口搭接于管板孔21内焊接形成焊缝段3的设计，能够消除换热管1外壁与管板孔21内壁之间的间隙，当换热器中采用本实用新型的换热管与管板的装配结构时，能够避免产生间隙腐蚀。1mm＜L≤3mm以及D-d=0.5mm～5mm（即，管板孔21的直径D比换热管1的外径d大0.5mm～5mm）的设计，在换热管1的管口与管板孔21的内壁相焊时，能够有效的避免未焊透或烧穿的焊接缺陷，能够形成满足要求的焊缝段3。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图5所示，所述管板2为平底形封头。在现有技术的换热器中，管板2是平板式的，在换热器工作时，换热管1将产生较大的温差应力，出现循环拉扯换热管1和管板2之间焊缝的情况，而由于管板2刚度较大，难以吸收由于温差应力而产生换热管1的轴向力，最终将导致焊缝处出现开裂失效的情况。为了解决该技术问题，本实用性的管板2为平底形封头，众所周知，平底形封头的截面是呈U形形状的，当温差应力而产生换热管1的轴向力时，平底形封头可以吸收部分轴向力，能够有效的避免焊缝处出现开裂的情况。

进一步的，在另一实施例中，如图5所示，所述换热管1位于平底形封头内侧。换热器采用本实用新型的设计时：换热管1设置于平底形封头内侧，换热器的壳体5连接于平底形封头的开口处（内侧方向），换热管1位于换热器的壳体5内，换热器的管箱4连接于平底形封头外侧，如图5所示。

进一步的，在另一实施例中，所述管板2的壁厚δ与换热管1的外径d的比值不大于1.5。即，δ/d≤1.5。本设计使得换热管1的管口与管板孔21的内壁之间更加便于施焊，有利于形成焊缝段3。

进一步的，在另一实施例中，所述管板2的壁厚δ不大于60mm。在其中一实施例中，管板2的壁厚δ为30mm，换热管1的规格为φ45×5，即换热管1的外径d为45mm、管壁厚为5mm。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图4所示，所述焊缝段3呈圆滑过渡。避免焊缝应力集中。换而言之，换热管1与管板孔21之间呈圆滑过渡的连接关系。优选的，换热管1的内外壁均与管板2圆滑过渡成为一体，如图4所示。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，所述换热管1在管板孔21内的长度L为1.1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、或3mm。在实际操作过程中，换热管1插入管板孔21内后，可以采用机加工的方法去除管段余量，使L满足要求。1mm＜L≤3mm为优选设计。当然，也可以L≤1mm或L＞3mm，L为0时，即换热管1恰好与管板孔21相接触，位于管板孔21内侧；L不为0时，即换热管1插入管板孔21内。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，所述管板孔21的直径D比换热管1的外径d大0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。当然，只要管板孔21的直径D比换热管1的外径d大其他数值也是可行的，比如管板孔21的直径D比换热管1的外径d大0.1mm、 0.2mm 0.3mm、0.4mm 或5.5mm。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，所述换热管1与管板2采用铬钼低合金钢材料制成。在其中一实施例中，换热管1的材质为15CrMo，管板2的材质为15CrMoR。在另一实施例中，换热管1的材质为12Cr2Mo1，管板2的材质为12Cr2Mo1R。当然，当换热管1与管板2的材质为其他可焊接的金属材料，也同样可以采用本实用新型的设计，比如其他类型的低合金钢，以及碳素钢、不锈钢、钛或钛合金等。

基于上述各实施例的组合设计，在其中一实施例中，可供选择的，换热管1的管口与管板孔21的内壁的焊接方式为采用手工氩弧焊或自动氩弧焊，焊丝直径为1.2mm～2.5mm（也可以采用不填丝的工艺，即母材自熔），电流为70A～220A。可供选择的，从管板孔21内施焊，单面焊双面成形工艺。当然，也可以采用双面焊工艺。

如图2至图5所示，本实施例的一种换热器中的管箱结构，包括上述任一实施例的管板与换热管的装配结构，还包括管箱4，所述换热管1位于管板2的一侧，管箱4焊接于管板2另一侧。换热器的品种较多，无论是具有1个管箱的换热器，还是具有多个管箱的换热器，都可以全部或部分采用本实用新型的管箱结构。无论是列管式换热器或绕管式换热器，同样可以采用本实用新型的管箱结构。

综上所述，采用本实用新型的一种换热器中换热管与管板的装配结构及其管箱结构，本实用新型结构简单，容易实现，能够消除换热管外壁与管板孔内壁之间的间隙，当换热器中采用本实用新型时，能够避免产生间隙腐蚀；管板为平底形封头的设计，能够吸收部分因温差应力而产生的换热管轴向力，能够有效的避免焊缝处出现开裂的情况。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热器中换热管与管板的装配结构，包括换热管（1）和管板（2），所述管板（2）上开设有贯穿管板（2）侧面的管板孔（21），其特征在于：所述换热管（1）的管口搭接于管板孔（21）内，换热管（1）在管板孔（21）内的长度为L、且1mm＜ L≤3mm，管板孔（21）的直径D比换热管（1）的外径d大0.5mm～5mm，所述换热管（1）的管口与管板孔（21）的内壁通过焊接方式相连形成焊缝段（3）。

2.如权利要求1所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述管板（2）为平底形封头。

3.如权利要求2所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述换热管（1）位于平底形封头内侧。

4.如权利要求1或2所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述管板（2）的壁厚δ与换热管（1）的外径d的比值不大于1.5。

5.如权利要求1或2所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述管板（2）的壁厚δ不大于60mm。

6.如权利要求1所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述焊缝段（3）呈圆滑过渡。

7.如权利要求1所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述换热管（1）在管板孔（21）内的长度L为1.1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、或3mm。

8.如权利要求1所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述管板孔（21）的直径D比换热管（1）的外径d大0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。

9.如权利要求1所述的一种换热器中换热管与管板的装配结构，其特征在于：所述换热管（1）与管板（2）采用铬钼低合金钢材料制成。

10.一种换热器中的管箱结构，其特征在于：包括如权利要求1～3、6～9任一项所述的管板与换热管的装配结构，还包括管箱（4），所述换热管（1）位于管板（2）的一侧，管箱（4）焊接于管板（2）另一侧。