CN212431868U - 一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，包括有直筒型筒体，直筒型筒体的外壁上分别设有壳程蒸汽进口和壳程冷凝水出口，直筒型筒体内的两端分别滑动连接有截面呈凹形的筒体侧管板，筒体侧管板的外侧设有截面呈凸型的封头侧管板，筒体侧管板和封头侧管板上分别设有若干同轴的管孔一和管孔二，直筒型筒体内设有两端依次穿过管孔一和管孔二的碳化硅换热管，封头侧管板的外侧设有封头，其中一侧的封头上设有物料进口，另一侧的封头上设有物料出口；本实用新型具有碳化硅换热器密封效果好的特点。

Description

一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置

技术领域

本实用新型涉及一种碳化硅换热器，特别是一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置。

背景技术

碳化硅陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、高热导、高硬度、耐磨、抗热冲击等优良特性，其中碳化硅陶瓷的导热系数是不锈钢的5倍，是一种性能优异的耐腐蚀换热材料；而碳化硅换热器就是一种利用碳化硅陶瓷材料作为传热材质的新型换热器。

但是碳化硅具有无法粘接和焊接的特性，所以碳化硅换热器的技术核心在于如何解决管板防腐蚀和密封强度的问题；现有技术的碳化硅换热器，一种是采用四氟材质管板的压紧密封结构；此种结构因四氟材质的强度问题，密封能力有限，耐压能力一般不高于0.2MPa；另一种是采用钢衬四氟材质双管板夹持的密封结构，虽然钢衬四氟材质双管板夹持的密封结构增加了密封点，一定程度上提高了密封效果，但是，由于传统换热器结构的限制，双管板中的每个管板也只能做到单板单封，密封效果仍不理想。因此，如何进一步的解决碳化硅换热器的密封问题，仍是行业的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置。本实用新型具有碳化硅换热器密封效果好的特点。

本实用新型的技术方案：一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，包括有直筒型筒体，直筒型筒体的外壁上分别设有壳程蒸汽进口和壳程冷凝水出口，直筒型筒体内的两端分别滑动连接有截面呈凹形的筒体侧管板，筒体侧管板的外侧设有截面呈凸型的封头侧管板，筒体侧管板和封头侧管板上分别设有若干同轴的管孔一和管孔二，直筒型筒体内设有两端依次穿过管孔一和管孔二的碳化硅换热管，封头侧管板的外侧设有封头，其中一侧的封头上设有物料进口，另一侧的封头上设有物料出口；

所述管孔一内远离封头侧管板一侧和靠近封头侧管板一侧分别设有孔径大于管孔一的密封槽一和密封槽二，密封槽一内设有密封组件一，密封槽一端口的内部设有内螺纹，密封槽一经螺纹连接有筒体侧压紧螺母；密封槽二内设有密封组件二；

所述管孔二内靠近筒体侧管板一侧和远离筒体侧管板一侧分别设有孔径大于管孔二的密封槽三和密封槽四, 密封槽三内设有密封组件三，密封槽四内设有密封组件四，密封槽四端口的内部设有内螺纹，密封槽四经螺纹连接有封头侧压紧螺母；

所述管孔一和管孔二之间的碳化硅换热管上设有硅橡胶支撑体，硅橡胶支撑体的两端分别卡入对应侧的管孔一和管孔二内。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述直筒型筒体的两端设有筒体法兰，筒体法兰的外侧设有压兰一，压兰一与筒体法兰之间设有紧箍在筒体侧管板上的O型密封圈一；所述封头上设有封头法兰，封头法兰与所述筒体法兰和压兰一经螺栓组件一连接。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述筒体侧管板和封头侧管板之间设有压兰二，压兰二与筒体侧管板之间设有紧箍在封头侧管板上的O型密封圈二，压兰二与筒体侧管板经螺栓组件二连接。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述压兰二与筒体侧管板上还设有螺栓组件三，螺栓组件三的一端依次穿过封头侧管板和封头法兰后将筒体侧管板、压兰二、封头侧管板和封头连接。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述筒体侧管板和封头侧管板均为钢衬结构，螺栓组件二和螺栓组件三均连接在钢衬上。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述直筒型筒体内设有折流板。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述密封组件一、密封组件二、密封组件三和密封组件四均由由内向外顺序堆叠的四氟密封圈一、氟橡胶O型圈、四氟密封圈二、硅橡胶O型圈和四氟密封圈三组成。

前述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，所述硅橡胶支撑体由两端的直筒段和中间的腰鼓状段组成，其中腰鼓状段的中部设有四氟套管。

本实用新型的有益效果

1、本实用新型通过将筒体两端的筒体侧管板通过滑动连接的方式连接在直筒型筒体内，区别于传统的筒体与筒体侧管板叠放的方式，使得管板和换热管能够在筒体外组装完成后，再整体插入筒体中，而在外部组装的换热管和管板则能够实现单板双封，尤其是在筒体侧管板的内侧面安装压紧螺母，极大的提高了碳化硅换热器的密封性能；

2、本实用新型通过采用双管板结构，并在双管板之间的碳化硅换热管上套硅橡胶支撑体，在双管板安装相互挤压的过程中，能够对管板与换热管之间的连接缝起到进一步的密封效果，同时，将对应侧的密封组件压紧密实，保证密封的效果（可使用2MPa的蒸汽进行加热）；

3、本实用新型通过将硅橡胶支撑体设置成两端为直筒段，中间为腰鼓形状，在管板挤压的过程中，硅橡胶支撑体能够更好的填充对应侧的密封槽，提高密封效果；同时，通过在硅橡胶支撑体中部设置四氟套管，约束了硅橡胶支撑体周向的形变，确保了轴向的弹性支撑强度和补偿范围，同时，也增加了一道辅助密封面；

4、为了克服筒体侧管板和筒体间的滑动连接带来的新的密封的问题，以及筒体侧管板和封头侧管板之间的密封问题，本实用新型通过采用压兰和O型密封圈相配合，分别对筒体侧管板和筒体间以及筒体侧管板和封头侧管板之间提供密封保护，然后通过封头法兰和筒体法兰将整个筒体、管板和封头连接为整体结构，在实现了前述的密封功能的前提下，还保证了换热器本身的连接强度要求，设计非常合理；

5、本实用新型的筒体侧管板和封头侧管板采用钢衬的复合管板结构，克服了四氟材料和碳钢基板粘合力不强，容易脱落和产生裂纹的问题，避免了因破裂带来的管板过流孔间窜项的问题。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为管板连接处的局部结构示意图；

附图3为封头侧管板其中1个密封槽四（18）处的局部结构示意图；

附图4为硅橡胶支撑体的结构示意图；

附图5为筒体侧管板的结构示意图。

附图标记说明：1-直筒型筒体，2-壳程蒸汽进口，3-壳程冷凝水出口，4-筒体侧管板，5-封头侧管板，6-管孔一，7-管孔二，8-碳化硅换热管，9-封头，10-物料进口，11-物料出口，12-密封槽一，13-密封槽二，14-密封组件一，15-筒体侧压紧螺母，16-密封组件二，17-密封槽三，18-密封槽四，19-密封组件三，20-密封组件四，21-封头侧压紧螺母，22-硅橡胶支撑体，23-筒体法兰，24-压兰一，25-O型密封圈一，26-封头法兰，27-螺栓组件一，28-压兰二，29-O型密封圈二，30-螺栓组件二，31-螺栓组件三，32-折流板，33-四氟密封圈一，34-氟橡胶O型圈，35-四氟密封圈二，36-硅橡胶O型圈，37-四氟密封圈三，220-直筒段，221-腰鼓状段，222-四氟套管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例

一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，如附图1-5所示，包括有金属材质的直筒型筒体1，直筒型筒体1的外壁上分别设有壳程蒸汽进口2和壳程冷凝水出口3，用于通入加热用的蒸汽和排出冷却后的冷凝水，直筒型筒体1内的两端分别滑动连接有截面呈凹形的筒体侧管板4，筒体侧管板4与直筒型筒体1经过精密加工，确保筒体侧管板4能够顺利插入直筒型筒体1内部的同时，还需要尽量的降低两者之间的间隙，筒体侧管板4的外侧设有截面呈凸型的封头侧管板5，封头侧管板5凸出部与筒体侧管板4的凹陷部通过精密加工也是刚好匹配，安装时筒体侧管板4的凹陷部向外侧，封头侧管板5凸出部刚好插入筒体侧管板4的凹陷部内，筒体侧管板4和封头侧管板5上分别设有若干同轴的管孔一6和管孔二7，即过流孔，直筒型筒体1内设有两端依次穿过管孔一6和管孔二7的碳化硅换热管8，封头侧管板5的外侧设有封头9，封头9与封头侧管板5连接面上设有常规的密封圈，其中一侧的封头9上设有物料进口10，另一侧的封头9上设有物料出口11；

其中，所述管孔一6内远离封头侧管板5一侧和靠近封头侧管板5一侧分别设有孔径大于管孔一6的密封槽一12和密封槽二13，密封槽一12内设有密封组件一14，密封槽一12端口的内部设有内螺纹，密封槽一12经螺纹连接有筒体侧压紧螺母15；密封槽二13内设有密封组件二16；为了实现该结构设计，在碳化硅换热管8插入筒体侧管板4上的管孔一6之前，需要将对应侧的筒体侧压紧螺母15套在碳化硅换热管8上，两端插入管孔一6后，分别将对应侧的筒体侧压紧螺母15拧入管孔一6即可，而密封组件一14和密封组件二16则是提前安装在对应的密封槽中的；

所述管孔二7内靠近筒体侧管板4一侧和远离筒体侧管板4一侧分别设有孔径大于管孔二7的密封槽三17和密封槽四18, 密封槽三17内设有密封组件三19，密封槽四18内设有密封组件四20，密封槽四18端口的内部设有内螺纹，密封槽四18经螺纹连接有封头侧压紧螺母21；当前面的碳化硅换热管8和筒体侧管板4安装完毕后，可以将整体装入直筒型筒体1内，然后安装封头侧管板5，不会影响封头侧压紧螺母21的安装；

所述管孔一6和管孔二7之间的碳化硅换热管8上设有硅橡胶支撑体22，硅橡胶支撑体22的两端分别卡入对应侧的管孔一6和管孔二7内，该硅橡胶支撑体22需要在封头侧管板5安装之前套在碳化硅换热管8上，通过封头侧管板5和筒体侧管板4安装时的挤压力将其两端挤压至对应侧的密封槽中。

所述直筒型筒体1的两端设有筒体法兰23，筒体法兰23的外侧设有压兰一24，压兰一24与筒体法兰23之间设有紧箍在筒体侧管板4上的O型密封圈一25；所述封头9上设有封头法兰26，封头法兰26与所述筒体法兰23和压兰一24经螺栓组件一27连接。压兰一24是在筒体侧管板4插入直筒型筒体1后安装的，首先将符合要求的O型密封圈一25套在筒体侧管板4上，然后用压兰一24将其夹在中间，最后通过螺栓组件一27将封头9、直筒型筒体1和压兰一24连接为整体；由于压兰一24本身没有压力来源，在螺栓组件一27的中部需要设置一个螺母，使其位于封头法兰26和压兰一24之间，其向压兰一24一侧拧紧时，可以对压兰一24和O型密封圈一25提供紧固力。

所述筒体侧管板4和封头侧管板5之间设有压兰二28，压兰二28与筒体侧管板4之间设有紧箍在封头侧管板5上的O型密封圈二29，压兰二28与筒体侧管板4经螺栓组件二30连接。由于筒体侧管板4和封头侧管板5也是滑动连接，与筒体侧管板4与直筒型筒体1的连接一样，通过O型密封圈二29和压兰二28来解决滑动连接的密封，与之前不同的是，该处的密封压力来源为螺栓组件二30提供，螺栓组件二30穿过压兰二28后，直接拧入筒体侧管板4上预置的螺纹孔内。

所述压兰二28与筒体侧管板4上还设有螺栓组件三31，螺栓组件三31的一端依次穿过封头侧管板5和封头法兰26后将筒体侧管板4、压兰二28、封头侧管板5和封头9连接。螺栓组件三31的设计是为了提高整体的连接强度。

所述筒体侧管板4和封头侧管板5均为钢衬结构，螺栓组件二30和螺栓组件三31均连接在钢衬上，即整体为钢衬PFA材质。

所述直筒型筒体1内设有折流板32，折流板32可根据需求设置多个，是在碳化硅换热器8在外部拼装时，提前安装在碳化硅换热器8上的。

所述密封组件一14、密封组件二16、密封组件三19和密封组件四20均由由内向外顺序堆叠的四氟密封圈一33、氟橡胶O型圈34、四氟密封圈二35、硅橡胶O型圈36和四氟密封圈三37组成。该密封组件的结构设计能够提高密封效果，并且保证了密封组件的支撑强度。

所述硅橡胶支撑体22由两端的直筒段220和中间的腰鼓状段221组成，其中腰鼓状段221的中部设有四氟套管222。硅橡胶支撑体22主要是作为筒体侧管板4和封头侧管板4之间的密封组件三19和密封组件四20之间的密封支撑，将其紧紧的压实在对应的密封槽中，同时将密封槽的孔道封死，提高密封效果。

以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造揭露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：包括有直筒型筒体（1），直筒型筒体（1）的外壁上分别设有壳程蒸汽进口（2）和壳程冷凝水出口（3），直筒型筒体（1）内的两端分别滑动连接有截面呈凹形的筒体侧管板（4），筒体侧管板（4）的外侧设有截面呈凸型的封头侧管板（5），筒体侧管板（4）和封头侧管板（5）上分别设有若干同轴的管孔一（6）和管孔二（7），直筒型筒体（1）内设有两端依次穿过管孔一（6）和管孔二（7）的碳化硅换热管（8），封头侧管板（5）的外侧设有封头（9），其中一侧的封头（9）上设有物料进口（10），另一侧的封头（9）上设有物料出口（11）；

所述管孔一（6）内远离封头侧管板（5）一侧和靠近封头侧管板（5）一侧分别设有孔径大于管孔一（6）的密封槽一（12）和密封槽二（13），密封槽一（12）内设有密封组件一（14），密封槽一（12）端口的内部设有内螺纹，密封槽一（12）经螺纹连接有筒体侧压紧螺母（15）；密封槽二（13）内设有密封组件二（16）；

所述管孔二（7）内靠近筒体侧管板（4）一侧和远离筒体侧管板（4）一侧分别设有孔径大于管孔二（7）的密封槽三（17）和密封槽四（18）, 密封槽三（17）内设有密封组件三（19），密封槽四（18）内设有密封组件四（20），密封槽四（18）端口的内部设有内螺纹，密封槽四（18）经螺纹连接有封头侧压紧螺母（21）；

所述管孔一（6）和管孔二（7）之间的碳化硅换热管（8）上设有硅橡胶支撑体（22），硅橡胶支撑体（22）的两端分别卡入对应侧的管孔一（6）和管孔二（7）内。

2.根据权利要求1所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述直筒型筒体（1）的两端设有筒体法兰（23），筒体法兰（23）的外侧设有压兰一（24），压兰一（24）与筒体法兰（23）之间设有紧箍在筒体侧管板（4）上的O型密封圈一（25）；所述封头（9）上设有封头法兰（26），封头法兰（26）与所述筒体法兰（23）和压兰一（24）经螺栓组件一（27）连接。

3.根据权利要求2所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述筒体侧管板（4）和封头侧管板（5）之间设有压兰二（28），压兰二（28）与筒体侧管板（4）之间设有紧箍在封头侧管板（5）上的O型密封圈二（29），压兰二（28）与筒体侧管板（4）经螺栓组件二（30）连接。

4.根据权利要求3所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述压兰二（28）与筒体侧管板（4）上还设有螺栓组件三（31），螺栓组件三（31）的一端依次穿过封头侧管板（5）和封头法兰（26）后将筒体侧管板（4）、压兰二（28）、封头侧管板（5）和封头（9）连接。

5.根据权利要求4所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述筒体侧管板（4）和封头侧管板（5）均为钢衬结构，螺栓组件二（30）和螺栓组件三（31）均连接在钢衬上。

6.根据权利要求1所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述直筒型筒体（1）内设有折流板（32）。

7.根据权利要求1所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述密封组件一（14）、密封组件二（16）、密封组件三（19）和密封组件四（20）均由由内向外顺序堆叠的四氟密封圈一（33）、氟橡胶O型圈（34）、四氟密封圈二（35）、硅橡胶O型圈（36）和四氟密封圈三（37）组成。

8.根据权利要求1所述的单板双封结构的双管板碳化硅换热装置，其特征在于：所述硅橡胶支撑体（22）由两端的直筒段（220）和中间的腰鼓状段（221）组成，其中腰鼓状段（221）的中部设有四氟套管（222）。

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