CN217236550U - U形折流杆热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种U形折流杆热交换器，属于热交换技术领域；具体包括管箱和壳体，壳体内设有U形管束，U形管束由若干折流栅组进行支撑；折流栅组包括若干规律排列的折流栅所组成；折流栅包括折流圈，折流圈内设有横向支撑板，横向支撑板用于对U形管束进行重力方向承重支撑；折流圈内设有竖向支撑板，竖向支撑板用于限制U形管束外扩防止变形；折流圈中部沿横向布置有中间支撑板，中间支撑板径向宽度大于横向支撑板径向宽度布置；横向支撑板和中间支撑板，与竖向支撑板采用榫卯结构凹凸相扣；横向支撑板、中间支撑板和竖向支撑板均与折流圈连接。本实用新型提高了U形管束的刚度和稳定性，从而提高热交换器整体的传热性能和抗振性能。

Description

U形折流杆热交换器

技术领域

本实用新型涉及一种U形折流杆热交换器，属于热交换技术领域。

背景技术

折流杆换热器是一种高效的传热设备，其壳程介质为纵向流动，阻力小，流速高，压降低，无流动死区，不易结垢，传热性能好，因其独特的管束支撑结构在防振方面有很好的优势。折流杆换热器管束支撑的结构特点是在每根换热管的四个方向上，由折流杆加以固定。折流杆焊在折流圈上，四个折流圈为一组，从上下左右四个方向依次夹紧换热管。

一般来讲，浮头式的折流杆换热器，换热管两端有固定管板及浮动管板、中间有若干折流圈同时进行支撑，一般管束可以保持较好的刚性。而U形管热交换器的管束仅一端有管板支撑，为确保管束有足够的支撑，一般设计人员还会将最后一块环形支持板加厚，以支撑较重的弯管段部分。但是当用折流栅代替刚性较好的折流板进行支撑时，支撑力将大大降低。对单根换热管来说，每组4个折流栅中仅有1个折流栅的折流杆可以在重力方向上对其进行有效支撑。比如，对于折流栅间距200mm、换热管公称长度6000的换热器来讲，每根换热管实际支撑点最多6～7处，若为同样间距的单弓形折流板支撑，大部分换热管支撑点可多达25～27处，且均为刚性支撑。标准排列间距的φ19管一般用φ5.5的圆钢作为折流杆进行支撑，而φ25管一般用φ6.5 的圆钢进行支撑。单根圆钢柔性大，与换热管之间又是点对点支撑，U形管束组装过程中折流杆极易产生弯曲变形。因此，普通折流栅很难对每层U形换热管产生有效且足够的支撑。容易产生如下问题：

⑴横向折流杆弯曲变形，换热管逐层下坠，导致管束整体塌陷。

⑵内层弯曲半径较小的U形管外扩，竖向折流杆变形逐层向外挤压，导致外层弯曲半径较大的换热管组无安装空间。

⑶换热管束支撑刚性小，在吊装及运输过程中产生变形后无法恢复正常换热管间距，导致传热介质与换热管接触不均匀。

实用新型内容

本实用新型克服现有技术的不足，提供一种U形折流杆热交换器，提高了U形管束的刚度和稳定性，从而提高热交换器整体的传热性能和抗振性能。

本实用新型所述的U形折流杆热交换器，包括管箱和壳体，壳体内设有U 形管束，U形管束由若干折流栅组进行支撑；

折流栅组包括若干规律排列的折流栅所组成；

折流栅包括折流圈，折流圈内设有横向支撑板，横向支撑板用于对U形管束进行重力方向承重支撑；折流圈内设有竖向支撑板，竖向支撑板用于限制U形管束外扩防止变形；

折流圈中部沿横向布置有中间支撑板，中间支撑板径向宽度大于横向支撑板径向宽度布置；

横向支撑板和中间支撑板，与竖向支撑板采用榫卯结构凹凸相扣；

横向支撑板、中间支撑板和竖向支撑板均与折流圈连接。

工作过程或工作原理：

所述的U形折流杆热交换器，管程介质由管箱入口流入，经U形管流回管箱，由管箱出口流出；壳程介质由壳程入口流入，沿纵向流经U形管束平直段，再由壳程出口流出，管壳程介质在壳体内进行充分换热。

若干折流栅组成折流栅组共同对U形管束进行支撑，支撑力分布更均匀，支撑更稳固，安装方便，U形管束不易变形，安装空间充足，提高了U形管束的刚度和稳定性，从而提高热交换器整体的传热性能和抗振性能，传热介质与换热管接触不均匀，换热更充分。

所述的折流栅组包含N个横向支撑板排列密度不同和/或竖向支撑板排列密度不同的折流栅，相邻折流栅的横向支撑板交错布置，相邻折流栅的竖向支撑板交错布置，折流栅组可对每一U形管束支撑；

N>＝3。

所述的横向支撑板与竖向支撑板垂直布置。

所述的横向支撑板、竖向支撑板和中间支撑板相互连接处均对应开设连接凹槽。

所述的，连接凹槽开槽深度为折流圈轴向厚度的1/3～2/3；开槽宽度为对应横向支撑板、竖向支撑板或中间支撑板的径向宽度和装配裕量之和。

所述的装配裕量为0.3-0.8mm。

所述的横向支撑板、竖向支撑板和中间支撑板的轴向厚度均与折流圈轴向厚度对应设置。

所述的横向支撑板、竖向支撑板和中间支撑板的径向宽度均与U形管束分布相适配设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述的U形折流杆热交换器，通过设置横向支撑板、竖向支撑板和中间支撑板凹凸相扣连接折流圈成为折流栅，若干折流栅组成折流栅组对U形管束进行支撑，在传统的折流杆交错固定换热管的结构基础上，采用凹凸插接的钢板代替了直径较细、单一平行的圆钢，增强了折流栅对U 形管束的有效支撑。由点对点支撑延展为面对线支撑的同时，该支撑型式保持了折流栅支撑的柔性特点，使管束具有更优的抗振性能，提高了U形管束的刚度和稳定性，从而提高热交换器整体的传热性能、抗振性能及抗结垢性能。

2、本实用新型所述的U形折流杆热交换器，其单个折流栅的横向支撑板和竖向支撑板排布能够同时对管束进行双向支撑，确保了管束在组装、吊装、运输、检修过程中管束整体的刚度及稳定性。两管程U形管束组装时，为方便逐层穿管，一般是将管束框架调转90°，保持U形管两端管段水平装入，换热管安装顺序由内及外。由于加工条件限制，U形管两直管段并不能保持完全平行，内层换热管连同竖向支撑杆向外侧逐层挤压，导致外层换热管完全丧失安装空间。本实用新型从结构上解决了这个问题，榫卯连接本身具有牢固稳定的结构特性，不必进行多余的焊接工序，竖向及横向支撑板之间就能够互相扣接稳固。当竖向支撑板被向外挤压时，每个横向支撑板都可限制其径向变形；同样，当横向支撑板有重力下坠趋势时，竖向支撑板可将其拉起。双向支撑受力不会被管束翻转影响，这对于装配过程中有方向调整需求的两管程U形热交换器来讲，有特别的优势。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的整体结构示意图；

图2是折流栅结构示意图；

图3是图2中D处放大结构示意图；

图4是竖向支撑板结构示意图；

图5是横向支撑板结构示意图；

图6是中间支撑板结构示意图；

图7是本实用新型的Ⅰ型折流栅支撑示意图；

图8是本实用新型的Ⅱ型折流栅支撑示意图；

图9是本实用新型的Ⅲ型折流栅支撑示意图；

图10是本实用新型的Ⅳ型折流栅支撑示意图；

图中：1、管箱；2、壳体；3、U形管束；4、第一折流栅组；5、第二折流栅组；6、第三折流栅组；

4.1、Ⅰ型折流栅；4.2、Ⅱ型折流栅；4.3、Ⅲ型折流栅；4.4、Ⅳ型折流栅；

4.11、中间支撑板；4.12、折流圈；4.13、横向支撑板；4.14、竖向支撑板；4.15、横向连接凹槽；4.16、竖向连接凹槽；4.17、中间连接凹槽。

图1中：箭头A表示管程介质流动方向；

图1中：箭头B表示壳程介质流动方向，平行于U形管束的平直段纵向流动。

图3中a1表示横向支撑板径向宽度；a2表示竖向支撑板径向宽度；a3 表示中间支撑板径向宽度；

图4中b1表示横向支撑板轴向厚度；c1表示横向连接凹槽开槽宽度；h1 表示横向连接凹槽开槽深度；

图5中b2表示竖向支撑板轴向厚度；c2表示竖向连接凹槽开槽宽度；h2 表示竖向连接凹槽开槽深度；

图6中b3表示中间支撑板轴向厚度；c3表示中间连接凹槽开槽宽度；h3 表示横向连接凹槽开槽深度。

具体实施方式

实施例1

如图1～图6所示，本实用新型所述的U形折流杆热交换器，包括管箱1 和壳体2，壳体2内设有U形管束3，U形管束3由若干折流栅组进行支撑。本实施例以两管程、单程壳体、换热管直径φ25mm、折流圈厚度为24mm的 U形折流杆热交换器为例。

其中：

折流栅组包括若干规律排列的折流栅所组成；

折流栅包括折流圈4.12，折流圈4.12内设有横向支撑板4.13，横向支撑板4.13用于对U形管束3进行重力方向承重支撑；折流圈4.12内设有竖向支撑板4.14，竖向支撑板4.14用于限制U形管束3外扩防止变形；

折流圈4.12中部沿横向布置有中间支撑板4.11，中间支撑板4.11径向宽度大于横向支撑板4.13径向宽度布置；

横向支撑板4.13和中间支撑板4.11，与竖向支撑板4.14采用榫卯结构凹凸相扣；

横向支撑板4.13、中间支撑板4.11和竖向支撑板4.14均与折流圈4.12连接；横向支撑板4.13、中间支撑板4.11和竖向支撑板4.14可以均与折流圈4.12 焊接连接。

竖向支撑板和横向支撑板均可以采用厚度为6mm的钢板切割而成，竖向支撑板和横向支撑板其轴向宽度可以均与折流圈厚度相同，均为24mm；

中间支撑板可采用厚度为24mm的钢板切割而成，其轴向厚度与折流圈厚度相同，均为24mm。

折流栅组包含N个横向支撑板4.13排列密度不同和/或竖向支撑板4.14 排列密度不同的折流栅，相邻折流栅的横向支撑板4.13交错布置，相邻折流栅的竖向支撑板4.14交错布置，折流栅组可对每一U形管束3支撑；N>＝3；通常地，N可以为3、4、5、6、7或8。

折流栅组在壳体内可以沿轴向布置多组，具体布置数量需要根据实际支撑需要确定。

如图1所示，可以布置第一折流栅组4、第二折流栅组5和第三折流栅组 6。相邻折流栅之间保持相同间距。

其中一组折流栅组中：

一部分折流栅以横向支撑板密排为主：横向支撑板4.13分布密度大于竖向支撑板4.14分布密度。其中部分折流栅：从折流圈4.12中心向外，横向支撑板4.13排列密度从小向大排列。

其中部分折流栅：从折流圈4.12中心向外，横向支撑板4.13排列密度从大向小排列。

一组折流栅中2其余折流栅以竖向支撑板密排为主：横向支撑板4.13分布密度小于竖向支撑板4.14分布密度。

其中部分折流栅：从折流圈4.12中心向外，竖向支撑板4.14排列密度从大向小排列。

其中部分折流栅：从折流圈4.12中心向外，竖向支撑板4.14排列密度从小向大排列。

横向支撑板4.13与竖向支撑板4.14垂直布置。

横向支撑板4.13、竖向支撑板4.14和中间支撑板4.11相互连接处均对应开设连接凹槽。

其中：

如图4所示，横向支撑板4.13上开设横向连接凹槽4.15，横向连接凹槽 4.15开槽深度h1可以为横向支撑板4.13轴向厚度b1的1/3～2/3；横向连接凹槽开槽宽度c1可以为对应连接的竖向支撑板4.14的径向宽度与装配裕量之和，通常装配裕量为0.3-0.8mm，装配裕量可以选用0.3mm、0.5mm或0.8mm。横向连接凹槽4.15开槽宽度可以为6.3mm、6.5mm或6.8mm。

如图5所示，竖向支撑板4.14上开设竖向连接凹槽4.16，竖向连接凹槽 4.16开槽深度h2可以为竖向支撑板4.14轴向厚度b2的1/3～2/3；竖向连接凹槽开槽宽度c2可以为对应连接的横向支撑板4.13的径向宽度与装配裕量之和；竖向连接凹槽开槽宽度c2可以为对应连接的中间支撑板4.11的径向宽度与装配裕量之和；通常装配裕量为0.3-0.8mm，装配裕量可以选用0.3mm、0.5mm 或0.8mm。对应横向支撑板的竖向连接凹槽开槽宽度可以为6.3mm、6.5mm或 6.8mm。对应中间支撑板的竖向连接凹槽开槽宽度可以为24.3mm、24.5mm或24.8mm。

如图6所示，中间支撑板4.11上开设中间连接凹槽4.17，中间连接凹槽 4.17开槽深度h3可以为中间支撑板4.11轴向厚度b3的1/3～2/3；中间连接凹槽开槽宽度c3可以为对应连接的竖向支撑板4.14的径向宽度与装配裕量之和，通常装配裕量为0.3-0.8mm，装配裕量可以选用0.3mm、0.5mm或0.8mm。中间连接凹槽开槽宽度可以为6.3mm、6.5mm或6.8mm。

竖向支撑板与横向支撑板开槽扣合后，竖向支撑板与中间支撑板开槽扣合后，竖向支撑板、横向支撑板和中间支撑板两端均与折流圈内侧焊牢。

横向连接凹槽开槽深度h1、竖向连接凹槽开槽深度h2和中间连接凹槽开槽深度h3均为12±1mm。

横向支撑板4.13、竖向支撑板4.14和中间支撑板4.11的轴向厚度均与折流圈4.12轴向厚度对应设置。

横向支撑板4.13、竖向支撑板4.14和中间支撑板4.11的径向宽度均与U 形管束3分布相适配设置。

如图7-图10所示，可以一组折流栅组可以采用四个横向支撑板和竖向支撑板排布结构不同的折流栅所组成；图7示出了Ⅰ型折流栅4.1结构，图8示出了Ⅱ型折流栅4.2结构，图9示出了Ⅲ型折流栅4.3结构，图10示出了Ⅳ型折流栅结构。

Ⅰ型折流栅4.1、Ⅱ型折流栅4.2、Ⅲ型折流栅4.3和Ⅳ型折流栅4.4相邻的横向支撑板及竖向支撑板均交错布置，Ⅰ型折流栅4.1、Ⅱ型折流栅4.2、Ⅲ型折流栅4.3和Ⅳ型折流栅能够从上下左右四个方向均对U形管束进行良好支撑，提高了U形管束的刚度和稳定性，由此提高了热交换器整体的传热性能和抗振性能。

同一热交换器中，对于U形管束，可以采用相同的折流栅组进行支撑，也可以采用不同的折流栅组进行支撑；主要依据U形管束支撑稳固的需求确定。即使采用相同的折流栅组进行支撑，不同的折流栅组内的折流栅排列顺次也可以不同。

例如，第一折流栅组、第二折流栅组和第三折流栅组中，Ⅰ型折流栅4.1、Ⅱ型折流栅4.2、Ⅲ型折流栅4.3和Ⅳ型折流栅可以均为相同的排列顺序进行排布；Ⅰ型折流栅4.1、Ⅱ型折流栅4.2、Ⅲ型折流栅4.3和Ⅳ型折流栅4.4也可以各自按照其所在折流栅组支撑位置不同相应调整排列顺序。

本实用新型中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本实用新型的限制，仅为描述方便。

Claims (8)

1.一种U形折流杆热交换器，包括壳体(2)，壳体(2)内设有U形管束(3)，其特征在于，U形管束(3)由若干折流栅组进行支撑；

折流栅组包括若干规律排列的折流栅所组成；

折流栅包括折流圈(4.12)，折流圈(4.12)内设有横向支撑板(4.13)，横向支撑板(4.13)用于对U形管束(3)进行重力方向承重支撑；折流圈(4.12)内设有竖向支撑板(4.14)，竖向支撑板(4.14)用于限制U形管束(3)外扩防止变形；

折流圈(4.12)中部沿横向布置有中间支撑板(4.11)，中间支撑板(4.11)径向宽度大于横向支撑板(4.13)径向宽度布置；

横向支撑板(4.13)和中间支撑板(4.11)，与竖向支撑板(4.14)采用榫卯结构凹凸相扣；

横向支撑板(4.13)、中间支撑板(4.11)和竖向支撑板(4.14)均与折流圈(4.12)连接。

2.根据权利要求1所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，折流栅组包含N个横向支撑板(4.13)排列密度不同和/或竖向支撑板(4.14)排列密度不同的折流栅，相邻折流栅的横向支撑板(4.13)交错布置，相邻折流栅的竖向支撑板(4.14)交错布置，折流栅组可对每一U形管束(3)支撑；

N>＝3。

3.根据权利要求1所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，横向支撑板(4.13)与竖向支撑板(4.14)垂直布置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，横向支撑板(4.13)、竖向支撑板(4.14)和中间支撑板(4.11)相互连接处均对应开设连接凹槽。

5.根据权利要求4所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，连接凹槽开槽深度为折流圈(4.12)轴向厚度的1/3～2/3；开槽宽度为对应横向支撑板(4.13)、竖向支撑板(4.14)或中间支撑板(4.11)的径向宽度和装配裕量之和。

6.根据权利要求5所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，装配裕量为0.3-0.8mm。

7.根据权利要求5所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，横向支撑板(4.13)、竖向支撑板(4.14)和中间支撑板(4.11)的轴向厚度均与折流圈(4.12)轴向厚度对应设置。

8.根据权利要求7所述的U形折流杆热交换器，其特征在于，横向支撑板(4.13)、竖向支撑板(4.14)和中间支撑板(4.11)的径向宽度均与U形管束(3)分布相适配设置。

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