CN208042832U - 刺刀管换热器 - Google Patents

Abstract

刺刀管换热器，属于换热器领域。包括第一管箱、第二管箱、壳体和换热组件；第一管箱设置有第一介质口和第一连接端口；第二管箱设置有第二介质口、第二连接端口和第三连接端口；换热组件包括换热管和中心管；换热管位于壳体内，换热管的两端分别为开放端和封闭端，开放端穿设于第二管板且与第二管箱连通；中心管的一端穿设于第一管板，中心管的另一端穿过设置于第二管板上的开放端伸入换热管且延伸至所述封闭端。换热管内有中心管，可以应用于焊接难度大的钽材换热器及不能焊接或不易焊接的非金属换热器。与非金属固定管板式换热器相比，换热管一端不与外界相通，泄漏点减少了一半，大大降低了泄漏的风险，使用起来性能更稳定可靠且更经济。

Description

刺刀管换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，具体而言，涉及刺刀管换热器。

背景技术

现有的换热器中，换热管与管板的连接具有以下缺点，以下以两种具有代表性的换热器进行说明。

金属材料刺刀式换热器：换热管与管板的连接采用焊接式。某些金属如钽材防腐性能虽好，但是对制造能力的要求很高，焊接是技术瓶颈。目前国内掌握钽材焊接技术的生产厂家很少，钽材换热器主要还是依赖进口，因而采购成本很高，限制了钽材换热器的应用。

非金属固定管板式换热器：换热管的两端分别通过密封环和紧固件实现与管板的密封连接。管板通常为非金属或金属表面覆盖非金属防腐层，管孔螺纹是在非金属表面或者较薄的金属防腐层上加工的。两侧管板都以类似的密封方式实现换热管与管板间的密封，密封点多，泄露风险大，使用和维修不方便，两管板的相对应的孔有位置度及公差要求，制造及安装难度大，因此综合性能不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供刺刀管换热器，换热管与管板的连接采用非焊接式，且泄漏点减少了一半，大大降低了泄漏的风险，使用起来性能更稳定可靠，而且更经济。

本实用新型是这样实现的：

刺刀管换热器，包括第一管箱、第二管箱、壳体和换热组件；

第一管箱设置有第一介质口和第一连接端口；

第二管箱设置有第二介质口、第二连接端口和第三连接端口；

壳体设置有第四连接端口；

第一连接端口和第二连接端口之间通过至少一个第一管板密封连接，第三连接端口和第四连接端口之间通过至少一个第二管板密封连接；

换热组件包括中心管和至少一根换热管；换热管位于壳体内，换热管的两端分别为开放端和封闭端，开放端穿设于第二管板且与第二管箱连通；中心管的一端穿设于第一管板，中心管的另一端穿过设置于第二管板上的开放端伸入换热管且延伸至封闭端。

第一连接端口、第二连接端口、第三连接端口和第四连接端口同轴设置，此外，第一连接端口、第二连接端口、第三连接端口和第四连接端口可以分别设置法兰。“第一介质口”可以作为介质入口，也可以作为介质出口，“第二介质口”可以作为介质入口，也可以作为介质出口，介质可以从“第一介质口”进入，从“第二介质口”流出，也可以从“第二介质口”进入，从“第一介质口”流出。

整体换热过程是这样实现的：管程介质自第一介质口进第一管箱，并由第一管板上的中心管流入第二管箱，在此过程中，中心管内流体进入换热管内时，加热或冷却壳体内的换热管外表附近的壳程介质，实现管程和壳程冷热量的交换，最后介质经换热管的开放端回流至第二管箱内，经第二介质口流出。

或者，管程介质自第二介质口进入第二管箱，并由第二管板上的换热管的开放端进入换热管，加热或冷却壳体内的换热管外表附近的壳程介质，实现管程和壳程冷热量的交换，然后介质经中心管流入第一管箱，最后经第一介质口流出。

第一管板设置至少一个，可以设置多个，第二管板设置至少一个，也可以设置多个，也就是，换热器的一端含两个或两个以上管板。当密封要求高时，可以在密封要求高的密封处采用双管板或多管板结构，也可以通过增加密封圈数量来增强其密封效果。

可选地，刺刀管换热器还设置有轴向限位组件；

轴向限位组件包括第一轴向限位件和第二轴向限位件；

第一轴向限位件能够限制开放端作靠近第二管箱的移动，第二轴向限位件能够限制开放端作远离第二管板的移动。

可选地，第一轴向限位件设置有穿设孔；

第一轴向限位件与第二管板的管板孔的朝向第二管箱的一端配合连接且能够抵住换热管的开放端；

中心管穿过穿设孔且与穿设孔之间设置有流通间隙。

可选地，第二管板的管板孔的朝向第二管箱的一端设置有内凹阶梯台，内凹阶梯台包括周向面和径向面；

第二轴向限位件设置于换热管的开放端的外侧且置于内凹阶梯台；

第一轴向限位件与内凹阶梯台的周向面配合连接且抵住第二轴向限位件。

可选地，第二轴向限位件为换热管的开放端向外侧沿径向方向翻折形成的翻边。

可选地，第二轴向限位件为设置于换热管的开放端外侧的限位环。

可选地，每根换热管的开放端的外侧套设有至少一个第一密封圈；

第一密封圈嵌设于第二轴向限位件和内凹阶梯台的径向面之间。

可选地，第二轴向限位件为设置于壳体内的挡板；

挡板位于换热管的封闭端且沿换热管的径向方向设置。

可选地，每根换热管的开放端的外侧套设有至少一个第二密封圈；

第一轴向限位件抵住第二密封圈。

可选地，中心管的一端与第一管板螺纹连接或者焊接连接。

本实用新型的有益效果：本申请提供的刺刀管换热器，主要应用于焊接难度相当高的金属换热器或者非金属换热器；

换热管内有中心管，换热管一端不与外界相通。使得其与传统的非金属固定管板式换热器相比，泄漏点减少了一半，大大降低了泄漏的风险，使用起来性能更稳定可靠；密封点数量的降低也大大减少了密封垫等的使用量，且少了一块防腐管板，成本得到大幅度降低；与固定管板相比，减少了一块管板，降低了对换热管直线度要求，及对折流板和管板孔的加工精度的要求，因而安装更容易，更节省成本；换热管一端不通，使得换热器能够作为单体独立存在，也可以作为一个内件插入类似于锅炉的设备内，因而使得高防腐换热器的应用领域和场合得到极大的扩大；

换热管一端自由。常规非焊接式固定管板换热器经常会受限于设计者的水平或经验，尺寸或结构设计不合理时，会导致换热管与管板间轴向有过多约束，在受压或受温度载荷作用时，换热管与管板间产生变形不协调，导致换热管与管板间密封失效或者部分零件的损坏，而换热管一端自由，在受温度载荷或者压力载荷时，换热管在轴向上可自由伸缩，解决了换热管与管板间存在的上述变形不协调而产生的泄漏或损坏问题，从结构设计上有效避免了泄漏或者损坏的可能性；

管板与换热管的密封在设备的同一侧。换热器的管板与换热管间经常泄漏而失效，需要检修，传统的固定管板式换热器，换热器的两端都需要预留检修空间，而本申请的管板与换热管的密封在设备的同一侧，两个管箱位于设备的同一侧，维修空间仅需留在换热器一侧，这样不仅节省了现场空间，而且很大程度上降低了维修的难度和工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的刺刀管换热器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的刺刀管换热器中换热管与第二管板的第一种装配结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的刺刀管换热器中换热管与第二管板的第二种装配结构示意图。

图标：100-第一管箱；110-第一介质口；120-第一连接端口；200-第二管箱；210-第二介质口；220-第二连接端口；230-第三连接端口；300-壳体；310-第四连接端口；400-换热组件；410-换热管；420-开放端；430-封闭端；440-中心管；500-第一管板；510-第二管板；520-内凹阶梯台；521-周向面；522-径向面；600-轴向限位组件；610-第一轴向限位件；611-穿设孔；612-流通间隙；620-第二轴向限位件；700-第一密封圈；710-第二密封圈；800-挡板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施例，参照图1至图3。

如图1所示，本实施例提供的刺刀管换热器，包括第一管箱100、第二管箱200、壳体300和换热组件400；

第一管箱100设置有第一介质口110和第一连接端口120；

第二管箱200设置有第二介质口210、第二连接端口220和第三连接端口230；

壳体300设置有第四连接端口310；

第一连接端口120和第二连接端口220之间通过至少一个第一管板500密封连接，第三连接端口230和第四连接端口310之间通过至少一个第二管板510密封连接；

换热组件400包括中心管440和至少一根换热管410；换热管410位于壳体300内，换热管410的两端分别为开放端420和封闭端430，开放端420穿设于第二管板510且与第二管箱200连通；中心管440的一端穿设于第一管板500，中心管440的另一端穿过设置于第二管板510上的开放端420伸入换热管410且延伸至封闭端430。

第一连接端口120、第二连接端口220、第三连接端口230和第四连接端口310同轴设置，此外，第一连接端口120、第二连接端口220、第三连接端口230和第四连接端口310可以分别设置法兰。“第一介质口110”可以作为介质入口，也可以作为介质出口，“第二介质口210”可以作为介质入口，也可以作为介质出口，介质可以从“第一介质口110”进入，从“第二介质口210”流出，也可以从“第二介质口210”进入，从“第一介质口110”流出。

整体换热过程是这样实现的：管程介质自第一介质口110进第一管箱100，并由第一管板500上的中心管440流入第二管箱200，在此过程中，中心管440内流体进入换热管410内时，加热或冷却壳体300内的换热管410外表附近的壳程介质，实现管程和壳程冷热量的交换，最后介质经换热管410的开放端420回流至第二管箱200内，经第二介质口210流出。

或者，管程介质自第二介质口210进入第二管箱200，并由第二管板510上的换热管410的开放端420进入换热管410，加热或冷却壳体300内的换热管410外表附近的壳程介质，实现管程和壳程冷热量的交换，然后介质经中心管440流入第一管箱100，最后经第一介质口110流出。

第一管板500设置至少一个，可以设置多个，第二管板510设置至少一个，也可以设置多个，也就是，换热器的一端含两个或两个以上管板。当密封要求高时，可以在密封要求高的密封处采用双管板或多管板结构，也可以采用增加密封圈数量的方式来增强其密封效果。

“换热管410的两端分别为开放端420和封闭端430”，换热管410的一端不与外界相通。使得其与传统的非金属固定管板式换热器相比，泄漏点减少了一半，大大降低了泄漏的风险，使用起来性能更稳定可靠，密封点数量的降低也大大减少了密封垫等的使用量；可以少设置一块防腐管板，成本得到大幅度降低；与固定管板相比，减少了一块管板，降低了对换热管410直线度要求，及对折流板和管板孔的加工精度的要求，因而安装更容易，更节省成本；换热管410一端不通，使得换热器能够作为单体独立存在，也可以作为一个内件插入类似于锅炉的设备内，因而使得高防腐换热器的应用领域和场合得到极大的扩大；

换热管410封闭端430自由。常规非焊接式固定管板换热器经常会受限于设计者的水平或经验，尺寸或结构设计不合理时，会导致换热管410与管板间轴向有过多约束，在受压或受温度载荷作用时，换热管410与管板间产生变形不协调，导致换热管410与管板间密封失效或者部分零件的损坏。而换热管410一端自由，在受温度载荷或者压力载荷时，换热管410在轴向上可自由伸缩，解决了换热管410与管板间存在的上述变形不协调而产生的泄漏或损坏问题，从结构设计上有效避免了泄漏或者损坏的可能性；

管板与换热管410的密封在设备的同一侧。换热器的管板与换热管410间经常泄漏而失效，需要检修，传统的固定管板式换热器，换热器的两端都需要预留检修空间，而本申请的管板与换热管410的密封在设备的同一侧，两个管箱位于设备的同一侧，维修空间仅需留在换热器一侧，这样不仅节省了现场空间，而且很大程度上降低了维修的难度和工作量。

换热管410与管板的连接方式为非焊接式。由于管程介质在进入换热管410的过程中会对换热管410的封闭端430形成一个冲击力，为了防止换热管410在压力作用下脱离管板。如图2所示，刺刀管换热器还设置有轴向限位组件600；轴向限位组件600包括第一轴向限位件610和第二轴向限位件620；第一轴向限位件610能够限制开放端420作靠近第二管箱200的移动，第二轴向限位件620能够限制开放端420作远离第二管板510的移动。

轴向限位组件600用于限制换热管410的轴向移动。

如图2所示，第一轴向限位件610设置有穿设孔611；第一轴向限位件610与第二管板510的管板孔的朝向第二管箱200的一端配合连接且能够抵住换热管410的开放端420；中心管440穿过穿设孔611且与穿设孔611之间设置有流通间隙612。优选地，第一轴向限位件610可以采用螺纹堵头，螺纹堵头与管板孔螺纹连接。

流通间隙612用于实现介质流入或者流出换热管410。第一轴向限位件610用于阻挡换热管410朝向第二管箱200的方向移动。防止换热管410在介质流动过程中受到压力发生轴向移动。

如图2所示，第二管板510的管板孔的朝向第二管箱200的一端设置有内凹阶梯台520，内凹阶梯台520包括周向面521和径向面522；

第二轴向限位件620设置于换热管410的开放端420的外侧且置于内凹阶梯台520；

第一轴向限位件610与内凹阶梯台520的周向面521配合连接且抵住第二轴向限位件620。

需要说明的是：“内凹阶梯台520的周向面521”是沿着管板孔的周向方向环绕的面；“内凹阶梯台520的径向面522”是指沿着管板孔的径向方向延伸的面。

第二轴向限位件620受到径向面522的阻挡，不能够沿远离第二管箱200的方向移动，进而换热管410也不能够作远离第二管箱200的移动。加上第一轴向限位件610的限位，实现换热管410的定位。

优选地，第二轴向限位件620为换热管410的开放端420向外侧沿径向方向翻折形成的翻边。

进一步地，第二轴向限位件620为设置于换热管410的开放端420外侧的限位环。

当换热管410由于材料性能的限制不能实现翻边时，可以在换热管410的开放端420的外侧设置限位环，将限位环抵压于第二轴向限位件620和内凹阶梯台520的径向面522之间，再利用第一轴向限位件610抵压第二轴向限位件620实现限位。

如图3所示，还可以采用该方案，第二轴向限位件620为设置于壳体300内的挡板800；

挡板800位于换热管410的封闭端430且沿换热管410的径向方向设置。

当换热管410由于材料性能的限制不能实现一端翻边时，也可以在换热管410封闭的一端加挡板800来限制换热管410向远离第二管板510的一侧运动，以避免换热管410与其上的密封垫而脱离而使换热管410与管板间的密封失效。

如图2所示，每根换热管410的开放端420的外侧套设有至少一个第一密封圈700；

第一密封圈700嵌设于第二轴向限位件620和内凹阶梯台520的径向面522之间。

第一密封圈700用于实现换热管410与第二管板510之间的密封，第一密封圈700位于第二轴向限位件620和径向面522之间，能够防止第一密封圈700移动，也能够防止换热管410在压力作用下脱离换热管410上的密封圈。

如图3所示，每根换热管410的开放端420的外侧套设有至少一个第二密封圈710；第一轴向限位件610抵住第二密封圈710。

当采用挡板800时，第一轴向限位件610需要能够同时阻挡第二密封圈710和换热管410。

如图1所示，中心管440的一端与第一管板500螺纹连接或者焊接连接。

中心管440可以螺纹形式与第一管板500固定，这样可降低对中心管440和换热管410的直线度要求，更容易实现换热管410和中心管440的安装，降低了制造成本。

中心管440的一端与第一管板500优先采用螺纹连接，也可以采用焊接连接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种刺刀管换热器，其特征在于，

包括第一管箱、第二管箱、壳体和换热组件；

所述第一管箱设置有第一介质口和第一连接端口；

所述第二管箱设置有第二介质口、第二连接端口和第三连接端口；

所述壳体设置有第四连接端口；

所述第一连接端口和所述第二连接端口之间通过至少一个第一管板密封连接，所述第三连接端口和所述第四连接端口之间通过至少一个第二管板密封连接；

所述换热组件包括中心管和至少一根换热管；所述换热管位于所述壳体内，所述换热管的两端分别为开放端和封闭端，所述开放端穿设于所述第二管板且与所述第二管箱连通；所述中心管的一端穿设于所述第一管板，所述中心管的另一端穿过设置于所述第二管板上的所述开放端伸入所述换热管且延伸至所述封闭端。

2.根据权利要求1所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述刺刀管换热器还设置有轴向限位组件；

所述轴向限位组件包括第一轴向限位件和第二轴向限位件；

所述第一轴向限位件能够限制所述开放端作靠近所述第二管箱的移动，所述第二轴向限位件能够限制所述开放端作远离所述第二管板的移动。

3.根据权利要求2所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述第一轴向限位件设置有穿设孔；

所述第一轴向限位件与所述第二管板的管板孔的朝向所述第二管箱的一端配合连接且能够抵住所述换热管的所述开放端；

所述中心管穿过所述穿设孔且与所述穿设孔之间设置有流通间隙。

4.根据权利要求3所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述第二管板的所述管板孔的朝向所述第二管箱的一端设置有内凹阶梯台，所述内凹阶梯台包括周向面和径向面；

所述第二轴向限位件设置于所述换热管的所述开放端的外侧且置于所述内凹阶梯台；

所述第一轴向限位件与所述内凹阶梯台的所述周向面配合连接且抵住所述第二轴向限位件。

5.根据权利要求4所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述第二轴向限位件为所述换热管的所述开放端向外侧沿径向方向翻折形成的翻边。

6.根据权利要求4所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述第二轴向限位件为设置于所述换热管的所述开放端外侧的限位环。

7.根据权利要求4所述的刺刀管换热器，其特征在于，

每根所述换热管的所述开放端的外侧套设有至少一个第一密封圈；

所述第一密封圈嵌设于第二轴向限位件和所述内凹阶梯台的所述径向面之间。

8.根据权利要求3所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述第二轴向限位件为设置于所述壳体内的挡板；

所述挡板位于所述换热管的所述封闭端且沿所述换热管的径向方向设置。

9.根据权利要求8所述的刺刀管换热器，其特征在于，

每根所述换热管的所述开放端的外侧套设有至少一个第二密封圈；

所述第一轴向限位件抵住所述第二密封圈。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的刺刀管换热器，其特征在于，

所述中心管的一端与所述第一管板螺纹连接或焊接连接。