CN216790939U - 一种碳化硅换热器 - Google Patents

Abstract

一种碳化硅换热器，属于管板换热器技术领域。其特征在于：包括设置在各管板（7）与换热器主体之间的对中装置、以及设置在管板（7）和换热管（10）之间的密封组件和弹性压紧组件，对中装置环绕换热器主体设置有若干个，对中装置同时与换热器主体和对应的管板（7）相连；弹性压紧组件与管板（7）相连，弹性压紧组件的端部支撑在密封组件上，并压紧密封组件。本碳化硅换热器能够保证换热器主体两端的管板的同轴度，使换热管与管板之间组装更加方便，避免由于壳程筒体两端的管板不同轴而出现换热管无法安装的问题，弹性压紧组件能够在密封组件受热膨胀时起到缓冲效果，保证管板与换热管之间的密封更加可靠。

Description

一种碳化硅换热器

技术领域

一种碳化硅换热器，属于管板换热器技术领域。

背景技术

管板换热器是使两种温度不同的流体进行热量交换的一种典型换热设备。通过这种设备，可使一种流体降温另一种流体升温，以满足各自的需要。该设备在化工、石油、制药、能源等工业部门应用相当广泛，是化工生产中不可缺少的重要设备之一。管板换热器的换热管内组成的流体通道称为管程，换热管外组成的流体通道称为壳程。

现有的管板换热器在生产和使用过程中存在如下问题：

1）为了提高碳化硅换热器化工适用范围，需要时壳程采用搪玻璃瓷层衬里工艺，搪玻璃瓷层需要在8000~900℃搪烧，此工艺烧会产生壳体整体变形，无法保证壳程筒体两端的管板的同轴度，导致换热管与管板之间的组装困难；

2）现有的管板换热器的换热管与管板之间是通过螺塞与密封圈实现密封的，螺塞与管板之间相连，换热管的端部伸入到螺塞内，换热管与管板之间设置有密封圈，密封圈通常会设置若干个，每相邻的密封圈之间设置垫圈，螺塞压紧密封圈，从而实现了换热管与管板之间的密封。但是由于密封圈和螺塞受热会发生膨胀，因此目前在螺塞与密封圈之间预留间隙，以消除密封圈和螺塞受热膨胀的影响，但是由于预留间隙的存在，会出现密封圈倾斜的情况，密封圈倾斜后会导致管板和换热管之间出现间隙，管程和壳程内的流体介质会受到污染。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够换热器主体两端的管板的同轴度，方便换热管与管板的组装，还能够保证管板与换热管之间的换热效果好的碳化硅换热器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该碳化硅换热器，包括换热器主体以及设置在换热器主体内的管板和换热管，其特征在于：还包括设置在各管板与换热器主体之间的对中装置、以及设置在管板和换热管之间的密封组件和弹性压紧组件，对中装置环绕换热器主体设置有若干个，对中装置同时与换热器主体和对应的管板相连；弹性压紧组件与管板相连，弹性压紧组件的端部支撑在密封组件上，并压紧密封组件。

优选的，所述的对中装置有对称设置在换热器主体两侧的两个。对中装置有对称设置在换热器主体两侧的两个，保证管板与换热器主体同轴。

优选的，所述的对中装置包括固定耳块、活动耳块以及对中轴棒，固定耳块安装在换热器主体外侧，活动耳块安装在管板的侧部，固定耳块和活动耳块上均设置有对中孔，对中轴棒的两端分别可滑动的设置在对应侧的对中孔内。对中轴棒的两端分别与对应侧的对中孔可滑动的连接，以通过固定耳块和活动耳块对管板与换热器主体之间进行限位，保证换热器主体两端的管板同轴，以达到顺利组装换热管的工艺精度。

优选的，所述的活动耳块与管板可拆卸的连接。

优选的，所述的管板上设置有安装孔，安装孔为靠近换热管的一端的直径小于另一端直径的阶梯状，密封组件设置在弹性压紧组件与安装孔的肩部之间。安装孔为阶梯孔，弹性压紧组件将密封组件压紧在安装孔的肩部，对换热管与管板之间的密封效果好。

优选的，所述的安装孔的大端沿靠近肩部的方向依次设置有安装部以及密封部，密封部的直径小于安装部的直径，密封组件设置在密封部内，弹性压紧组件安装在安装部内，弹性压紧组件的端部伸入到密封部内，并压紧密封组件。弹性压紧组件伸入到密封部内，能够避免弹性压紧组件的工作受到安装孔内壁的妨碍。

优选的，所述的弹性压紧组件包括螺塞，螺塞与管板可拆卸的连接，螺塞的端部设置有弹性缓冲部，弹性缓冲部压紧密封组件，螺塞上设置有与换热管相连通的流道。螺塞通过弹性缓冲部压紧密封组件，螺塞与管板之间拆装方便，且能够保证对密封组件压紧可靠。

优选的，所述的弹性缓冲部为设置在螺塞上的波纹管，波纹管的外径小于螺塞的外径。弹性缓冲部为波纹管，既能够提供一定的预紧力，又允许发生形变。

优选的，所述的流道靠近换热管的一端的内径大于另一端的内径，并在流道的大端形成容纳换热管的连接腔。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

本碳化硅换热器的管板与换热器主体之间设置有对中装置，对中装置环绕换热器主体设置有若干个，能够保证换热器主体两端的管板的同轴度，使换热管与管板之间组装更加方便，避免由于壳程筒体两端的管板不同轴而出现换热管无法安装的问题，弹性压紧组件压紧密封组件，弹性压紧组件能够在密封组件受热膨胀时起到缓冲效果，且能够保证对密封组件始终维持一个预紧力，避免密封组件发生泄漏，进而保证管板与换热管之间的密封更加可靠。

附图说明

图1为碳化硅换热器的主视示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为图1中B-B方向的剖视示意图。

图4为碳化硅换热器的左视示意图。

图5为图4中C处的局部放大图。

图6为管板与换热管之间连接的主视剖视示意图。

图7为图6中D处的局部放大图。

图中：1、端盖 2、壳程筒体 3、固定耳块 4、活动耳块 5、对中轴棒 6、锁紧螺母 7、管板 8、沉头螺栓 9、筒体法兰 10、换热管 11、安装孔 1101、安装部 1102、密封部 12、PFA层 13、螺塞 1301、连接腔 1302、波纹管 14、垫圈 15、O型密封圈 16、端盖法兰。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本实用新型的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

图1~7是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~7对本实用新型做进一步说明。

一种碳化硅换热器，包括换热器主体以及设置在换热器主体内的管板7和换热管10，还包括设置在管板7与换热器主体之间的对中装置、以及设置在管板7和换热管10之间的密封组件和弹性压紧组件，对中装置环绕换热器主体设置有若干个，对中装置同时与换热器主体和对应的管板7相连；弹性压紧组件与管板7相连，弹性压紧组件的端部支撑在密封组件上，并压紧密封组件。本碳化硅换热器的管板7与换热器主体之间设置有对中装置，对中装置环绕换热器主体设置有若干个，能够保证换热器主体两端的管板7的同轴度，使换热管10与管板7之间组装更加方便，避免由于壳程筒体1两端的管板7不同轴而出现换热管10无法安装的问题，弹性压紧组件压紧密封组件，弹性压紧组件能够在密封组件受热膨胀时起到缓冲效果，且能够保证对密封组件始终维持一个预紧力，避免密封组件发生泄漏，进而保证管板7与换热管10之间的密封更加可靠。

具体的：如图1~2所示：换热器主体包括端盖1以及壳程筒体2，壳程筒体2为两端均敞口的圆筒状，壳程筒体2的两端均设置有筒体法兰9，各端盖1上均设置有端盖法兰16，各筒体法兰9与对应侧的端盖法兰16通过螺栓可拆卸的连接，并将壳程筒体2与端盖1连接为一个整体。在壳程筒体2的内壁设置有搪玻璃瓷层。

在壳程筒体2的两端与对应侧的端盖1之间均设置有管板7，壳程筒体2内设置有若干换热管10，换热管10的两端分别安装在对应侧的管板7上，且换热管10的两端分别与对应侧的端盖1的内腔相连通。

各管板7与壳程筒体2之间均设置有对中装置，对中装置环绕壳程筒体2间隔设置有若干个，在本实施例中，各管板7与壳程筒体2之间均设置有两个对中装置，且两个对中装置对称设置在壳程筒体2的两侧。

对中装置包括固定耳块3、活动耳块4、对中轴棒5以及锁紧螺母6，固定耳块3安装在壳程筒体2的外壁上，活动耳块4设置在对应侧的管板7的侧部，活动耳块4与管板7可拆卸的连接，固定耳块3和活动耳块4上均设置有对中孔，对中轴棒5的两端外壁均设置有螺纹，对中轴棒5的两端分别穿过对应侧的对中孔后连接有锁紧螺母6，通过锁紧螺母6实现了对中轴棒5的紧固，进而保证了管板7与壳程筒体2的同轴。

如图3所示：固定耳块3的一端与壳程筒体2的外壁焊接，固定耳块3沿壳程筒体2的径向设置，固定耳块3的对中孔设置在固定耳块3远离壳程筒体2的一端。两个固定耳块3对称设置在壳程筒体2的两侧。

如图4~5所示：各活动耳块4均与对应侧的管板7通过沉头螺栓8相连，活动耳块4为与管板7同轴的扇形，活动耳块4的内侧与管板7的侧部贴合，活动耳块4的两端均通过沉头螺栓8与管板7相连，保证活动耳块4与管板7之间定位准确，固定可靠。

如图6~7所示：弹性压紧组件为螺塞13，螺塞13上设置有供流体通过的流道，螺塞13的一端外壁设置有螺纹，形成连接部，另一端设置有弹性缓冲部，弹性缓冲部的外径小于连接部的外径。螺塞13的中部设置有流道，方便换热管10伸入到螺塞13内，螺塞13的一端设置有连接部，另一端设置有弹性缓冲部，安装部方便与管板7进行连接，弹性缓冲部既能够压紧密封组件，又能够在密封组件受热膨胀时起到缓冲的效果，保证密封组件对管板7之间的密封效果好。

螺塞13为圆筒状，并在螺塞13内形成供流体通过的流道。环绕连接部外壁设置有螺纹，连接部方便螺塞13与管板7之间的拆装，螺塞13的连接部的直径大于弹性缓冲部的直径，能够避免弹性缓冲部的缓冲受到妨碍。螺塞13为聚四氟材质，耐腐蚀性能好，使用寿命长。

弹性缓冲部为设置在螺塞主体上的波纹管1302，波纹管1302与螺塞13一体设置，既能够压紧密封组件，又能够在密封组件受热膨胀时起到补偿的作用。

螺塞13靠近波纹管1302的一端的内径大于另一端的内径，并在螺塞主体靠近波纹管1302的一端的流道内形成连接腔1301，从而方便换热管10伸入到螺塞13内。

密封组件包括O型密封圈15以及垫圈14，管板7上设置有安装孔11，螺塞13的连接部与安装孔11螺纹连接，螺塞13的弹性缓冲部设置在安装孔11内，换热管10的端部伸入到螺塞13内，O型密封圈15套设在换热管10外，弹性缓冲部支撑在O型密封圈15上，并压紧O型密封圈15。本管板密封结构的螺塞13与安装孔11之间螺纹连接，弹性缓冲部压紧O型密封圈15，能够保证O型密封圈15与换热管10同轴，使O型密封圈15对换热管10与安装孔11之间紧密贴合，避免O型密封圈15发生倾斜，保证了换热管10与管板7之间的密封效果好，当O型密封圈15受热膨胀时，弹性缓冲部会进行收缩缓冲，避免O型密封圈15受热膨胀而发生损坏，且弹性缓冲部与O型密封圈15之间始终保留一个预紧力，保证管板7与换热管10之间的密封效果好。

管板7为圆盘状，管板7上设置有若干安装孔11，安装孔11与换热管10一一对应，在本实施例中，管板7为不锈钢材质或碳钢材质，管板7的两个端面上以及安装孔11内壁均模压有PFA层12，以保证管板7的耐腐蚀性能好。

螺塞13和换热管10分别设置在管板7的两侧，在本实施例中，螺塞13设置在管板7的左侧，换热管10设置在管板7的右侧。在本实施例中，换热管10为碳化硅换热管。

安装孔11为左端直径大于右端直径的阶梯状，安装孔11的大端，即安装孔11的左端由左至右依次设置有安装部1101以及密封部1102，安装部1101的直径大于密封部1102的直径，环绕安装部1101的内壁设置有螺纹。

螺塞13的连接部伸入到安装部1101内，螺塞13的连接部与安装部1101螺纹连接，螺塞13的波纹管1302伸入到密封部1102内。换热管10通过对应的安装孔11的小端伸入到螺塞13的连接腔1301内。

O型密封圈15位于密封部1102内，O型密封圈15同轴套设在换热管10外，螺塞13的波纹管1302的右端压紧O型密封圈15。

垫圈14位于O型密封圈15与安装孔11的肩部之间，波纹管1302压紧O型密封圈15和垫圈14，既能够保证O型密封圈15与换热管10同轴，保证O型密封圈15对密封部1102和换热管10之间的密封效果好，又能够在O型密封圈15受热膨胀时起到缓冲的效果。

O型密封圈15沿换热管10并排设置与若干个，每相邻的两个O型密封圈15之间均设置有垫圈14，波纹管1302的端部压紧O型密封圈15，使各O型密封圈15形成独立的密封，且对各个O型密封圈15均具有一定的预紧力，能够保证O型密封圈15与换热管10同轴，进而保证对换热管10与密封部1102之间的密封效果好，当受热膨胀时，波纹管1302会发生收缩，并在O型密封圈15冷却收缩时，波纹管1302复位，时刻压紧O型密封圈15，保证O型密封圈15的密封效果好。

壳程筒体2 在经过800~900℃搪烧后，在壳程筒体2的两侧焊接固定耳块3，并通过机床整体镗车对中孔，组装管板7时，先穿装对中轴棒5以满足两管板7同轴，达到顺利组装碳化硅换热管10的工艺精度。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种碳化硅换热器，包括换热器主体以及设置在换热器主体内的管板（7）和换热管（10），其特征在于：还包括设置在各管板（7）与换热器主体之间的对中装置、以及设置在管板（7）和换热管（10）之间的密封组件和弹性压紧组件，对中装置环绕换热器主体设置有若干个，对中装置同时与换热器主体和对应的管板（7）相连；弹性压紧组件与管板（7）相连，弹性压紧组件的端部支撑在密封组件上，并压紧密封组件。

2.根据权利要求1所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的对中装置有对称设置在换热器主体两侧的两个。

3.根据权利要求1或2所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的对中装置包括固定耳块（3）、活动耳块（4）以及对中轴棒（5），固定耳块（3）安装在换热器主体外侧，活动耳块（4）安装在管板（7）的侧部，固定耳块（3）和活动耳块（4）上均设置有对中孔，对中轴棒（5）的两端分别可滑动的设置在对应侧的对中孔内。

4.根据权利要求3所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的活动耳块（4）与管板（7）可拆卸的连接。

5.根据权利要求1所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的管板（7）上设置有安装孔（11），安装孔（11）为靠近换热管（10）的一端的直径小于另一端直径的阶梯状，密封组件设置在弹性压紧组件与安装孔（11）的肩部之间。

6.根据权利要求5所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的安装孔（11）的大端沿靠近肩部的方向依次设置有安装部（1101）以及密封部（1102），密封部（1102）的直径小于安装部（1101）的直径，密封组件设置在密封部（1102）内，弹性压紧组件安装在安装部（1101）内，弹性压紧组件的端部伸入到密封部（1102）内，并压紧密封组件。

7.根据权利要求1、5或6所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的弹性压紧组件包括螺塞（13），螺塞（13）与管板（7）可拆卸的连接，螺塞（13）的端部设置有弹性缓冲部，弹性缓冲部压紧密封组件，螺塞（13）上设置有与换热管（10）相连通的流道。

8.根据权利要求7所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的弹性缓冲部为设置在螺塞（13）上的波纹管（1302），波纹管（1302）的外径小于螺塞（13）的外径。

9.根据权利要求7所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述的流道靠近换热管（10）的一端的内径大于另一端的内径，并在流道的大端形成容纳换热管（10）的连接腔（1301）。

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