CN212006900U - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种热交换器，该热交换器包括壳体、管程封头和安装于所述壳体与管程封头之间的管板组件，管板组件包括支撑环和耐腐蚀管板，耐腐蚀管板固定夹设于壳体和管程封头之间，用于阻隔腐蚀流体；支撑环套在耐腐蚀管板的外周侧壁上，且支撑环的刚度大于耐腐蚀管板的刚度。本实用新型提供的热交换器，可缓解耐腐蚀管板上的管板孔易在受热时发生径向偏移的问题，进而，可减小安装于管板孔内的换热管受到的剪切力，一方面，可降低换热管被剪切力损坏的几率；另一方面，管板孔与换热管之间不易出现缝隙，可保证密封性，防止物料泄漏。

Description

热交换器

技术领域

本实用新型涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种热交换器。

背景技术

热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体的设备，主要由壳体、管程封头、换热管和管板组件组成，其中，管板组件安装在壳体与管程封头之间，用于隔离壳体与管程封头；换热管安装在管板组件的管板孔内，且伸入到壳体内，管程封头内流体能够进入换热管内，进入换热管内的流体能够与壳体内的流体实现热交换。

在管板组件中至少包括一个非金属耐腐蚀材料制成的耐腐蚀管板，以满足耐腐蚀性的要求，防止热交换器中的腐蚀流体对与其接触的管板造成腐蚀。当采用非金属耐腐蚀材料制成的耐腐蚀管板的温度超过150°时，耐腐蚀管板会产生明显的热膨胀现象，造成管板孔发生径向偏移。因换热管处于壳体内的部分位置是被固定的，故当管板上的管板孔发生径向偏移时，换热管会承受较大的剪切力，一方面，换热管在剪切力的作用下，容易损坏；另一方面，在剪切力的影响下，换热管会向管板孔的一侧挤压，可能会造成管板孔的另一侧与换热管之间出现缝隙，造成物料泄漏。

综上，如何克服现有的热交换器的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热交换器，以缓解现有技术中的热交换器存在的换热管易损坏，且易发生物料泄漏的技术问题。

本实用新型提供的热交换器，包括壳体、管程封头和安装于所述壳体与所述管程封头之间的管板组件，所述管板组件包括耐腐蚀管板和支撑环，所述耐腐蚀管板固定夹设于所述壳体和管程封头之间，用于阻隔腐蚀流体；所述支撑环套在所述耐腐蚀管板的外周侧壁上，且所述支撑环的刚度大于所述耐腐蚀管板的刚度。

优选的，作为一种可实施方式，所述管板组件还包括第一支撑管板，所述第一支撑管板位于所述耐腐蚀管板与所述壳体之间，所述第一支撑管板的强度大于所述耐腐蚀管板的强度。

优选的，作为一种可实施方式，所述壳体上设有壳体法兰，所述壳体法兰具有第一安装孔，所述支撑环上开设有第一螺纹孔，所述第一支撑管板上开设有第一通孔；所述管板组件还包括第一螺栓，所述第一螺栓依次穿过所述第一安装孔和所述第一通孔后与所述第一螺纹孔配合连接。

优选的，作为一种可实施方式，所述第一支撑管板与所述支撑环为一体结构。

优选的，作为一种可实施方式，所述壳体上的壳体法兰具有第二安装孔，所述一体结构上开设有第二螺纹孔，所述管板组件还包括第二螺栓，所述第二螺栓穿过所述第二安装孔后与所述第二螺纹孔配合连接。

优选的，作为一种可实施方式，所述管程封头上设有封头法兰，所述封头法兰具有第三安装孔，所述壳体法兰具有第四安装孔，所述支撑环上开设有第二通孔，所述第一支撑管板上开设有第三通孔；所述管板组件还包括第三螺栓和螺母，所述第三螺栓穿过所述第三安装孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四安装孔后与所述螺母配合连接。

优选的，作为一种可实施方式，所述封头法兰的端面能够与所述耐腐蚀管板的板面抵接。

优选的，作为一种可实施方式，所述管板组件还包括第二支撑管板，所述第二支撑管板位于所述耐腐蚀管板与所述管程封头之间，所述第二支撑管板的强度大于所述耐腐蚀管板的强度。

优选的，作为一种可实施方式，所述支撑环的材质为金属，所述耐腐蚀管板的材质为聚四氟乙烯。

优选的，作为一种可实施方式，所述支撑环与所述耐腐蚀管板间隙配合。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型提供的热交换器，包括壳体、管程封头和安装于壳体和管程封头之间的管板组件，管板组件包括用于阻隔腐蚀流体的耐腐蚀管板，也就是说，若管程封头内的流体为腐蚀流体，那么耐腐蚀管板就能阻隔管程封头内的腐蚀流体，以使得管程封头内的腐蚀流体不会流到壳体内；若壳体内的流体为腐蚀流体，那么耐腐蚀管板就能阻隔壳体内的腐蚀流体，以使得壳体内的腐蚀流体不会流到管程封头内；若管程封头和壳体内的流体均为腐蚀流体，那么耐腐蚀管板就能阻隔管程封头内的腐蚀流体和壳体内的腐蚀流体，以使得管程封头内的腐蚀流体与壳体内的腐蚀流体不会混掺。

管板组件还包括支撑环，该支撑环的刚度大于耐腐蚀管板的刚度，耐腐蚀管板的表面包括两侧的板面以及外周侧壁的表面，支撑环套在耐腐蚀管板的外周侧壁上；当耐腐蚀管板受热膨胀时，因套在耐腐蚀管板外周侧壁上的支撑环刚度大于耐腐蚀管板的刚度，故耐腐蚀管板的径向膨胀会受到支撑环的限制，使耐腐蚀管板产生的径向变形被阻止，从而，可缓解耐腐蚀管板上的管板孔易在受热时发生径向偏移的问题，进而，可减小安装于管板孔内的换热管受到的剪切力，一方面，可降低换热管被剪切力损坏的几率；另一方面，管板孔与换热管之间不易出现缝隙，可保证密封性，防止物料泄漏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的热交换器的其中一种结构的剖视示意图；

图2为本实用新型实施例提供的热交换器的另一种结构的剖视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的热交换器的又一种结构的剖视示意图。

图标：10－壳体；20－管程封头；40－换热管；

11－壳体法兰；

21－封头法兰；

31－支撑环；32－耐腐蚀管板；33－第一支撑管板；34－第一螺栓；35－第二螺栓；36－第三螺栓；37－螺母；38－第二支撑管板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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，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”等仅用于描述目的，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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，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。

为了显示本实用新型提供的热交换器中的管板组件，图1－图3中的换热管40均仅画出了一根以作示意，实际上，在管板组件的每一个管板孔内均安装有换热管40。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图1－图3，本实施例提供的热交换器，包括壳体10、管程封头20和安装于壳体10和管程封头20之间的管板组件，管板组件包括用于阻隔腐蚀流体的耐腐蚀管板32，也就是说，若管程封头20内的流体为腐蚀流体，那么耐腐蚀管板32就能阻隔管程封头20内的腐蚀流体，以使得管程封头20内的腐蚀流体不会流到壳体10内；若壳体10内的流体为腐蚀流体，那么耐腐蚀管板32就能阻隔壳体10内的腐蚀流体，以使得壳体10内的腐蚀流体不会流到管程封头20内；若管程封头20和壳体10内的流体均为腐蚀流体，那么耐腐蚀管板32就能阻隔管程封头20内的腐蚀流体和壳体10内的腐蚀流体，以使得管程封头20内的腐蚀流体与壳体10内的腐蚀流体不会混掺。

管板组件还包括支撑环31，该支撑环31的刚度大于耐腐蚀管板32的刚度，耐腐蚀管板32的表面包括两侧的板面以及外周侧壁的表面，支撑环31套在耐腐蚀管板32的外周侧壁上；当耐腐蚀管板32受热膨胀时，因套在耐腐蚀管板32外周侧壁上的支撑环31刚度大于耐腐蚀管板32的刚度，故耐腐蚀管板32的径向膨胀会受到支撑环31的限制，使耐腐蚀管板32产生的径向变形被阻止，从而，可缓解耐腐蚀管板32上的管板孔易在受热时发生径向偏移的问题，进而，可减小安装于管板孔内的换热管40受到的剪切力，一方面，可降低换热管40被剪切力损坏的几率；另一方面，管板孔与换热管40之间不易出现缝隙，可保证密封性，防止物料泄漏。

进一步的，支撑环31的强度大于耐腐蚀管板32的强度，从而，在耐腐蚀管板32膨胀时，支撑环31不易被撑坏。

当管程封头20内存在腐蚀流体时，本实施例提供的热交换器可采用如下具体结构：

参见图1和图2，在管板组件的具体结构中设置有第一支撑管板33，并将该第一支撑管板33设置在耐腐蚀管板32与壳体10之间，也就是说，耐腐蚀管板32能够阻隔管程封头20内的腐蚀流体，第一支撑管板33能够阻隔壳体10内的非腐蚀流体，如此，管程封头20内的腐蚀流体与壳体10内的非腐蚀流体不会混掺；因第一支撑管板33无需考虑耐腐蚀问题，故第一支撑管板33便可选用强度大于耐腐蚀管板32的强度的材料制造，以利用强度较高的第一支撑管板33支撑强度较低的耐腐蚀管板32，提高管板组件的整体强度，延长使用寿命。

进一步的，第一支撑管板33可选用热膨胀系数小于耐腐蚀管板32的热膨胀系数的材料制造，从而，第一支撑管板33温度升高后，不易发生径向膨胀，进而，无需其他部件限制，第一支撑管板33上的管板孔在受热时也不易发生径向偏移，可减少零件数量，便于安装。

绝大部分金属均能满足第一支撑管板33对于强度和热膨胀系数的要求，且其中存在很多成本较低的金属，因此，可从金属中选出制造第一支撑管板33的材料，具体地，可采用不锈钢制造第一支撑管板33。

具体地，在本实施例提供的热交换器的壳体10上设有壳体法兰11。

本实施例提供的第一支撑管板33与支撑环31可设置为一体结构，也可分别设置为两个分体结构。

当第一支撑管板33与支撑环31分别为两个分体结构时，可采用如下连接方式，实现壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31之间的固定。

作为一种可实施方式，参见图1，在壳体法兰11上的安装孔中存在第一安装孔，在支撑环31上开设第一螺纹孔，在第一支撑管板33上开设第一通孔，在此基础上，在管板组件中增设第一螺栓34。装配时，先将第一支撑管板33的板面与壳体法兰11的端面贴合在一起，使得第一支撑管板33上的第一通孔与壳体法兰11上的第一安装孔相互对应，并使第一通孔与对应的第一安装孔同轴设置；然后，将支撑环31的环形平面与第一支撑管板33的板面贴合在一起，使得支撑环31上的第一螺纹孔与第一支撑管板33上的第一通孔相互对应，并使得第一螺纹孔与对应的第一通孔同轴设置，即任一组相对应的第一安装孔、第一通孔和第一螺纹孔均同轴设置；最后，将第一螺栓34依次穿过壳体法兰11上的第一安装孔和第一支撑管板33的第一通孔，与支撑环31上的第一螺纹孔配合连接，从而，便实现了壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31之间的固定，结构简单，易于加工，且装配方便。

作为另一种可实施方式，在壳体法兰11的安装孔中存在第五安装孔，同时，可在支撑环31上开设第一沉孔，在第一支撑管板33上开设第四通孔，在此基础上，在管板组件中增设第四螺栓。装配时，先将第一支撑管板33的板面与壳体法兰11的端面贴合在一起，使得第一支撑管板33上的第四通孔与壳体法兰11上的第五安装孔相互对应，并使第四通孔与对应的第五安装孔同轴设置；然后，将支撑环31的环形平面与第一支撑管板33的板面贴合在一起，使得支撑环31上的第一沉孔与第一支撑管板33上的第四通孔相互对应，并使得第一沉孔与对应的第四通孔同轴设置，即任一组相对应的第一沉孔、第四通孔和第五安装孔均同轴设置；最后，将第四螺栓依次穿过支撑环31上的第一沉孔、第一支撑管板33上的第四通孔以及壳体法兰11上的第五安装孔后与螺母配合连接，从而，便实现了壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31之间的固定，结构简单，易于加工，且装配方便。

需要说明的是，壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31之间不限于采用上述两种连接方式固定，还可采用其他连接方式将壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31固定在一起。

当第一支撑管板33与支撑环31为一体结构时，不但能提高第一支撑管板33与支撑环31的结构强度，而且还能省去支撑环31与第一支撑管板33之间的位置定位环节，节省装配时间，此时，可采用如下连接方式，实现壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31之间的固定。

作为一种可实施方式，参见图2，在壳体法兰11的安装孔中存在第二安装孔，在第一支撑管板33与支撑环31形成的一体结构(以下简称一体结构)上开设第二螺纹孔，并增设第二螺栓35。在装配时，先将一体结构中第一支撑管板33背离支撑环31的板面与壳体法兰11的端面贴合在一起，使得一体结构上的第二螺纹孔与壳体法兰11上的第二安装孔相互对应，并使第二螺纹孔与对应的第二安装孔同轴设置；最后，将第二螺栓35穿过壳体法兰11上的第二安装孔，与一体结构上的第二螺纹孔配合连接，从而，便实现了由第一支撑管板33和支撑环31形成的一体结构与壳体法兰11之间的固定，结构简单，易于加工，且装配方便。

作为一种可实施方式，在壳体法兰11的安装孔中存在第六安装孔，同时，可在第一支撑管板33与支撑环31形成的一体结构(以下简称一体结构)上开设第二沉孔，并增设第五螺栓。在装配时，先将一体结构中第一支撑管板33背离支撑环31的板面与壳体法兰11的端面贴合在一起，使得一体结构上的第二沉孔与壳体法兰11上的第六安装孔相互对应，并使第二沉孔与对应的第六安装孔同轴设置；最后，将第五螺栓依次穿过一体结构上的第二沉孔和壳体法兰11上的第六安装孔后与螺母配合连接，从而，便实现了由第一支撑管板33和支撑环31形成的一体结构与壳体法兰11之间的固定，结构简单，易于加工，且装配方便。

需要说明的是，由第一支撑管板33和支撑环31构成的一体机构在与壳体法兰11连接时，不限于采用上述两种连接方式固定，还可采用其他连接方式将上述一体结构与壳体法兰11固定在一起。

参见图1和图2，在采用上述两种可实施方式中的任一种可实施方式时，热交换器均可采用如下具体结构对管程封头20、管板组件和壳体10三者进行装配：

在热交换器的管程封头20上设有封头法兰21，在封头法兰21的安装孔中存在第三安装孔，在壳体法兰11的安装孔中存在第四安装孔，在支撑环31上开设第二通孔，并在第一支撑管板33上开设第三通孔(若支撑环31与第一支撑管板33为一体结构时，第二通孔与第三通孔为同一个通孔的两部分)，在此基础上，在管板组件中增设第三螺栓36和螺母37。在对壳体法兰11、第一支撑管板33和支撑环31相互固定的过程中，在第一支撑管板33上的第一通孔与壳体法兰11上的第一安装孔或第二安装孔相互对应的基础上，使得第一支撑管板33上的第三通孔与壳体法兰11上的第四安装孔相对应；在支撑环31上的第一螺纹孔与第一支撑管板33上的第一通孔相互对应的基础上，使得支撑环31上的第二通孔与第一支撑管板33上的第三通孔相对应；之后，将耐腐蚀管板32装入支撑环31内，将封头法兰21的端面与支撑环31的环形平面贴合在一起，并使得封头法兰21上的第三安装孔与支撑环31上的第二通孔相对应；最后，将第三螺栓36穿过封头法兰21上的第三安装孔、支撑环31上的第二通孔、第一支撑管板33上的第三通孔和壳体法兰11上的第四安装孔后与螺母37配合连接，从而，便实现了封头法兰21、耐腐蚀管板32、支撑环31、第一支撑管板33和壳体法兰11之间的固定，完成了管程封头20、管板组件和壳体10三者之间的装配，且结构简单，易于加工，装配方便。

进一步的，可将封头法兰21的端面与耐腐蚀管板32的板面抵接，即在封头法兰21的端面与支撑环31的环形平面贴合在一起的同时，封头法兰21的端面也能够与耐腐蚀管板32的板面贴合在一起，从而，可利用封头法兰21实现对耐腐蚀管板32的固定，即在对耐腐蚀管板32进行固定时，无需增加额外的固定结构，便于减少装配环节，并节省成本。

相应的，当壳体10内存在腐蚀流体时，本实施例提供的热交换器可采用如下具体结构：

参见图3，在管板组件的具体结构中设置有第二支撑管板38，并将该第二支撑管板38设置在耐腐蚀管板32与管程封头20之间，也就是说，耐腐蚀管板32能够阻隔壳体10内的腐蚀流体，第二支撑管板38能够阻隔管程封头20内的非腐蚀流体，如此，管程封头20内的腐蚀流体与壳体10内的非腐蚀流体不会混掺；因第二支撑管板38无需考虑耐腐蚀问题，故第二支撑管板38便可选用强度大于耐腐蚀管板32的强度的材料制造，以利用强度较高的第二支撑管板38支撑强度较低的耐腐蚀管板32，提高管板组件的整体强度，延长使用寿命。

进一步的，第二支撑管板38可选用热膨胀系数小于耐腐蚀管板32的热膨胀系数的材料制造，从而，第二支撑管板38温度升高后，不易发生径向膨胀，进而，无需其他部件限制，第二支撑管板38上的管板孔在受热时也不易发生径向偏移，可减少零件数量，便于安装。

绝大部分金属均能满足第二支撑管板38对于强度和热膨胀系数的要求，且其中存在很多成本较低的金属，因此，可从金属中选出制造第二支撑管板38的材料，具体地，可采用不锈钢制造第二支撑管板38。

参见图1－图3，第二支撑管板38、支撑环31、壳体法兰11和封头法兰21之间的具体连接方式，可采用上述第一支撑管板33、支撑环31、壳体法兰11和封头法兰21之间的具体连接方式，在此不再赘述。

在上述热交换器中，支撑环31可选用金属制造，耐腐蚀管板32的材料为聚四氟乙烯。

优选的，可将支撑环31与耐腐蚀管板32采用间隙配合的方式相互配合，从而，不但可降低将耐腐蚀管板32放入到支撑环31内的难度，节省装配时间，而且还便于在拆卸时，将耐腐蚀管板32从支撑环31内取出，节省拆卸时间。

综上所述，本实用新型公开了一种热交换器，其克服了传统的热交换器的诸多技术缺陷。本实施例提供的热交换器，可缓解耐腐蚀管板32上的管板孔易在受热时发生径向偏移的问题，进而，可减小安装于管板孔内的换热管40受到的剪切力，一方面，可降低换热管40被剪切力损坏的几率；另一方面，管板孔与换热管40之间不易出现缝隙，可保证密封性，防止物料泄漏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种热交换器，包括壳体(10)、管程封头(20)和安装于所述壳体(10)与所述管程封头(20)之间的管板组件，其特征在于，所述管板组件包括：

耐腐蚀管板(32)，所述耐腐蚀管板(32)固定夹设于所述壳体(10)和所述管程封头(20)之间，用于阻隔腐蚀流体；以及

支撑环(31)，所述支撑环(31)套在所述耐腐蚀管板(32)的外周侧壁上，且所述支撑环(31)的刚度大于所述耐腐蚀管板(32)的刚度。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述管板组件还包括第一支撑管板(33)，所述第一支撑管板(33)位于所述耐腐蚀管板(32)与所述壳体(10)之间，所述第一支撑管板(33)的强度大于所述耐腐蚀管板(32)的强度。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(10)上设有壳体法兰(11)，所述壳体法兰(11)具有第一安装孔，所述支撑环(31)上开设有第一螺纹孔，所述第一支撑管板(33)上开设有第一通孔；所述管板组件还包括第一螺栓(34)，所述第一螺栓(34)依次穿过所述第一安装孔和所述第一通孔后与所述第一螺纹孔配合连接。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述第一支撑管板(33)与所述支撑环(31)为一体结构。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述壳体(10)上的壳体法兰(11)具有第二安装孔，所述一体结构上开设有第二螺纹孔，所述管板组件还包括第二螺栓(35)，所述第二螺栓(35)穿过所述第二安装孔后与所述第二螺纹孔配合连接。

6.根据权利要求3-5任一项所述的热交换器，其特征在于，所述管程封头(20)上设有封头法兰(21)，所述封头法兰(21)具有第三安装孔，所述壳体法兰(11)具有第四安装孔，所述支撑环(31)上开设有第二通孔，所述第一支撑管板(33)上开设有第三通孔；所述管板组件还包括第三螺栓(36)和螺母(37)，所述第三螺栓(36)穿过所述第三安装孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四安装孔后与所述螺母(37)配合连接。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述封头法兰(21)的端面能够与所述耐腐蚀管板(32)的板面抵接。

8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述管板组件还包括第二支撑管板(38)，所述第二支撑管板(38)位于所述耐腐蚀管板(32)与所述管程封头(20)之间，所述第二支撑管板(38)的强度大于所述耐腐蚀管板(32)的强度。

9.根据权利要求1-5任一项所述的热交换器，其特征在于，所述支撑环(31)的材质为金属，所述耐腐蚀管板(32)的材质为聚四氟乙烯。

10.根据权利要求1-5任一项所述的热交换器，其特征在于，所述支撑环(31)与所述耐腐蚀管板(32)间隙配合。

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