CN217953252U - 一种u型换热管束一体化支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种U型换热管束一体化支撑结构，包括若干单弓形折流板和拉杆，折流板通过拉杆连接；在折流板的外侧设置有滑道，滑道由至少三根支撑圆钢构成，折流板、拉杆和支撑圆钢形成一个整体；支撑圆钢沿折流板外沿布置，布置方向与管束的直管段方向一致，支撑圆钢形成的滑道外壁与筒体内壁线接触。本实用新型通过将所有折流板焊接串在多根圆钢构成的滑道上，可提高折流板整体刚性，不易发生转动，滑道与筒体内壁线接触，可自由相对位移，再在U型管束区域两两管束间设置多个防振条，防振条也与折流板、拉杆、圆钢构成一个刚性整体，实现管束支撑，从而可以避免流致振动发生。

Description

一种U型换热管束一体化支撑结构

技术领域

本实用新型涉及换热器设备领域，特别是一种U型换热管束一体化支撑结构。

背景技术

U型管换热器，是管壳式换热器的一种，由管板、壳体、管束等零部件组成。在同样直径情况下，U型管换热器的换热面积最大；它结构简单、紧凑、密封性能高，检修、清洗方便、在高温、高压下金属耗量最小、造价最低；U形管换热器通常因为仅设置一块管板，热补偿性能好、承压能力较强，适用于高温、高压工况下操作。现有的U型管也有设计多管板的结构。

同时，卧式U型管换热器在设计时，管束通过胀接、焊接或其组合形式与管板连接，在壳体侧，管束为悬臂梁结构，一般采用单弓形折流板，通过拉杆连接。在工作过程中，流体通过壳体上的进口接管进入壳体内，横向冲刷管束，其一可能导致管束流致振动，其二与重力共同作用，使得管束向X方向挠曲，折流板与筒体接触。受热时，管束与筒体向Y方向热膨胀，由于结构及材料的原因，筒体与管束的热膨胀位移不同，导致管束与筒体产生相对滑动，折流板仅下部与筒体接触，在相对位移过程中仅下部受轴向力作用，易发生面外转动，导致管束变形。

在上述技术问题中，一般通过增加管束的刚度在管束的直管段及U型管段进行支撑，或增加其他组件固定折流板。例如：公开日为2021年1月29日，公开号为CN212431852U的中国实用新型专利文献，公开了一种U型管热交换器，其包括筒体、筒盖、分程隔板、管板和换热管，换热管上设置有若干件沿筒体长度方向设置的折流板，各折流板的周侧均设置有若干道缺口，筒体的内壁上设置有若干组限位组件，各限位组件沿着筒体的长度方向排布，各限位组件均包括若干件环筒体的轴线周向排布的夹块组，各夹块组均包括两件互相对称设置的夹块，两夹块沿筒体的长度方向排布，当换热管安装于筒体内时，各所述折流板分别与各组限位组件配合，且折流板的周侧位于互相配合的两件夹块之间。其中，折流板则时采用压块夹紧固定，使得折流板与筒体稳定连接，减少振动。

这种结构中，虽然能够起到一定的固定效果，但是需要安装很多组限位组件与折流板配合，安装耗时耗力，而且因为是很多组分别安装，难以避免某一组限位组件本身的质量或安装质量出现问题，整体而言，对于卧式U型管换热器，如果使用上述方式，由于热膨胀位移不同，也不能很好解决折流板下部受力导致的变形问题出现，尤其是当管束较长、运行温度高时，上述方案亦不能很好的解决相应问题。

因此为有效解决上述问题，需要提供一种整体的支撑结构，能够上下整体实现管束支撑的效果，避免流致振动发生。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的技术问题，设计了一种U型换热管束一体化支撑结构，通过焊接将所有折流板串在多根圆钢构成的滑道上，可增加折流板整体刚性，不易发生转动，滑道与筒体内壁线接触，可自由相对位移；进一步的，在U型管束区域两两管束间设置多个防振条，通过一个支撑轴将多个防振条焊接在尾端折流板上，与折流板、拉杆、圆钢构成一个刚性整体，实现管束支撑，避免流致振动发生。

本实用新型的技术方案如下：

一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：包括若干单弓形折流板和拉杆，折流板通过拉杆连接；在折流板的外侧设置有滑道，滑道由至少三根支撑圆钢构成，折流板、拉杆和支撑圆钢形成一个整体；支撑圆钢沿折流板外沿布置，布置方向与管束的直管段方向一致，支撑圆钢形成的滑道外壁与筒体内壁线接触。

当多根支撑圆钢形成滑道时，两两支撑圆钢之间的布置夹角是根据受力均衡确定。

进一步的，所述支撑圆钢以管束的轴向中心为中心均匀布置于折流板外侧。

进一步的，所述支撑圆钢的长度大于第一块折流板与最后一块折流板之间的间距，并留有连接空间。

进一步的，所述支撑圆钢的直径依据折流板与筒体之间的间隙尺寸确定，且便于安装固定。

因为所有管束都布置于端部的管板上，为了提高防振效果，还可以对上述一体化支撑结构做进一步设计，具体为：

在U型管束区域，在最靠近U型管束的折流板外侧端面固定设置有防振组件，所述防振组件包括若干防振条、支撑轴和保持条，所述防振条的一端均设置有安装孔，支撑轴穿过所有防振条的安装孔，所有防振条通过安装孔固定于支撑轴上，根据U型管束的尺寸，可以将防振条均匀分成多列，每一列防振条的另一端均固定连接一保持条，保持条和对应列的防振条配合支撑轴形成扇形防振面。

进一步的，两两扇形防振面之间的夹角依据U型管的外形尺寸确定，确保防振条在支撑轴上形成的支点布置均衡，且防振条本身具有一定的刚度。

进一步的，所述防振组件的所有防振条是相互独立的，在U型管束区域的两两换热管间均有防振条。

进一步的，所有防振条的安装孔与支撑轴的接触位置焊缝连接，可以将所有防振条串联于支撑轴上，同时固定了防振条所在扇面的位置，即固定了U型管支点位置。

进一步的，所述保持条与防振条的每个接触位置角焊缝连接；所述保持条的外形尺寸完全依据装配完成之后的防振条组件外形配做，便于与防振条贴合，保持条为弧形条，保持条的横截面为矩形，可以是方形。

进一步的，所述支撑轴包括中心段和两端的安装段，支撑轴是由一根轴将两端弯折形成中心段和安装段，也可以是拼装而成；其中，中心段与防振条的安装孔匹配安装，安装段与最靠近U型管束的折流板外侧端面角焊缝连接，从而使得防振组件与带有滑道的折流板等形成一个整体。

所述折流板的底部开设有排放口，可确保介质排净。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型中，所有的支撑结构连接成一个整体，并与管束构成一个刚性整体，避免了流致振动的发生。另外当流体通过壳体上的进口接管进入壳体，横向冲刷管束，与重力共同作用，使得管束向X方向挠曲，折流板与筒体接触。受热时，管束与筒体向Y方向热膨胀，由于结构及材料的原因，筒体与管束的热膨胀位移不同，导致管束与筒体产生相对滑动，由于管束整体通过圆钢与筒体线接触，减少了摩擦可自由相对滑动，避免了管束变形；本实用新型提高了换个设备的安全性、可靠性。

附图说明

图1为本实用新型整体轴向剖面结构示意图。

图2为图1中A-A的结构示意图。

图3为本实用新型的防振组件的结构示意图。

图4为图3的俯视结构示意图。

图5为图3的左视结构示意图。

其中，附图标记为：1-U型管束，2-折流板，3-拉杆，4-支撑圆钢，5-筒体，6-管板，7-防振条，8-支撑轴，9-保持条，10-排放口。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所作描述仅仅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。

实施例1

如图1-2所示，一种U型换热管束一体化支撑结构，包括若干单弓形折流板2和拉杆3，折流板2通过拉杆3连接；在折流板2的外侧设置有滑道，滑道由至少三根支撑圆钢4构成，折流板2、拉杆3和支撑圆钢4形成一个整体；支撑圆钢4沿折流板2外沿布置，布置方向与管束的直管段方向一致，支撑圆钢4形成的滑道外壁与筒体5内壁线接触。

本实施例中，采用三根支撑圆钢4形成滑道，两两支撑圆钢4之间的布置夹角θ是依据单弓形折流板2的缺口大小确定。

当采用四根或更多根支撑圆钢4形成滑道时，两两支撑圆钢4之间的布置夹角也是根据受力均衡确定。

实施例2

如图1-2所示，在实施例1的基础上，对支撑圆钢4的进一步设计如下：

所述支撑圆钢4以管束的轴向中心为中心均匀布置于折流板2外侧。

所述支撑圆钢4的长度大于第一块折流板2与最后一块折流板2之间的间距，并留有连接空间。

所述支撑圆钢4的直径依据折流板2与筒体5之间的间隙尺寸确定，且便于安装固定。

实施例3

如图3所示，在实施例2的基础上，因为所有管束都布置于端部的管板6上，为了提高防振效果，还可以对上述一体化支撑结构做进一步设计，具体为：

在U型管束1区域，在最靠近U型管束1的折流板2外侧端面固定设置有防振组件，所述防振组件包括若干防振条7、支撑轴8和保持条9，所述防振条7的一端均设置有安装孔，支撑轴8穿过所有防振条7的安装孔，所有防振条7通过安装孔固定于支撑轴8上，根据U型管束1的尺寸，可以将防振条7均匀分成多列，每一列防振条7的另一端均固定连接一保持条9，保持条9和对应列的防振条7配合支撑轴8形成扇形防振面。

在防振组件上，两两扇形防振面之间的夹角依据U型管的外形尺寸确定，确保防振条7在支撑轴8上形成的支点布置均衡，且防振条7本身具有一定的刚度。

进一步的，所述防振组件的所有防振条7是相互独立的，在U型管束1区域的两两换热管间均有防振条7。

实施例4

在实施例3的基础上，为了提高稳定性和安全性，还作了进一步的设计：

所有防振条7的安装孔与支撑轴8的接触位置焊缝连接，可以将所有防振条7串联于支撑轴8上，同时固定了防振条7所在扇面的位置，即固定了U型管支点位置。

所述保持条9与防振条7的每个接触位置角焊缝连接；所述保持条9的外形尺寸完全依据装配完成之后的防振条7组件外形配做，便于与防振条7贴合，保持条9为弧形条，保持条9的横截面为矩形，可以是方形。

实施例5

在实施例3或4的基础结构上，对于支撑轴8和折流板2还作了如下进一步设计：

所述支撑轴8包括中心段和两端的安装段，可以通过是一根轴将两端弯折形成，也可以是拼装而成。其中，中心段与防振条7的安装孔匹配安装，安装段与最靠近U型管束1的折流板2外侧端面角焊缝连接，从而使得防振组件与带有滑道的折流板2等形成一个整体。

所述折流板2的底部开设有排放口10，可确保介质排净。

对于上述实施例中设计的一体化支撑结构，具体安装过程可以如下：

1、如图2所示，在所有折流板2上开三槽，装入三根支撑圆钢4，支撑圆钢4与折流板2角焊缝连接，将所有折流板2串联。支撑圆钢4的长度应大于第一块折流板2与最后一块折流板2间的距离，并留有焊接空间。支撑圆钢4的布置夹角θ依据单弓形折流板2的缺口大小确定，为了受力均衡，θ=120°±10°为宜。

2、在U型管束1区域，两两换热管间装入防振组件，防振组件包括三面扇形防振面，每一扇形防振面都包括叉型防振条7。扇形防振面的外形尺寸，两两扇面的夹角依据U型管扇型的外形尺寸确定，确保支点布置均衡，且防振条7本身具有一定的刚度。

3、叉型防振条7的所有防振条7是相互独立的，在防振条7尾端，通过保持条9与防振条7的每个接触位置角焊缝连接。

4、在U型管束1中心，防振组件的支撑轴8的中心段穿过每根防振条7，在接触位置角焊缝连接，将防振条7串联，同时固定了防振条7在扇面的位置，即固定了U型管支点位置。

5、支撑轴8两端是通过弯折形成安装段，通过安装段的端面与尾端折流板2端面的接触位置角焊缝连接。

在上述实施例中，将该一体化支撑结构用于卧式U型管换热器中，通过增加支撑圆钢4将折流板2串联，避免与壳体相对位移时折流板2的面外转动导致的管束变形；设计新型U型管束1支撑结构与折流板2、拉杆3、圆钢构成一个整体，与管束构成一个刚性整体。实现了管束有效支撑，避免了管束变形及流致振动的发生，降低热膨胀应力，增强管子管板6连接的有效性，提高了设备的安全性、可靠性。

Claims (10)

1.一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：包括若干单弓形折流板（2）和拉杆（3），折流板（2）通过拉杆（3）连接；在折流板（2）的外侧设置有滑道，滑道由至少三根支撑圆钢（4）构成，折流板（2）、拉杆（3）和支撑圆钢（4）形成一个整体；支撑圆钢（4）沿折流板（2）外沿布置，布置方向与管束的直管段方向一致，支撑圆钢（4）形成的滑道外壁与筒体（5）内壁线接触。

2.根据权利要求1所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：滑道中的两两支撑圆钢（4）之间的布置夹角是根据受力均衡确定，所述支撑圆钢（4）以管束的轴向中心为中心均匀布置于折流板（2）外侧。

3.根据权利要求1所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：所述支撑圆钢（4）的长度大于第一块折流板（2）与最后一块折流板（2）之间的间距，并留有连接空间。

4.根据权利要求1或3所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：所述支撑圆钢（4）的直径依据折流板（2）与筒体（5）之间的间隙尺寸确定，且便于安装固定。

5.根据权利要求1所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：在U型管束（1）区域，在最靠近U型管束（1）的折流板（2）外侧端面固定设置有防振组件；所述防振组件包括若干防振条（7）、支撑轴（8）和保持条（9），所述防振条（7）的一端均设置有安装孔，支撑轴（8）穿过所有防振条（7）的安装孔，所有防振条（7）通过安装孔固定于支撑轴（8）上；根据U型管束（1）的尺寸，将防振条（7）均匀分成多列，每一列防振条（7）的另一端均固定连接一保持条（9），保持条（9）和对应列的防振条（7）配合支撑轴（8）形成扇形防振面。

6.根据权利要求5所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：两两扇形防振面之间的夹角依据U型管的外形尺寸确定。

7.根据权利要求5所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：所有防振条（7）的安装孔与支撑轴（8）的接触位置焊缝连接，将所有防振条（7）串联于支撑轴（8）上，固定了防振条（7）所在扇面的位置。

8.根据权利要求5所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：所述保持条（9）与防振条（7）的每个接触位置角焊缝连接；所述保持条（9）的外形尺寸与对应扇形防振面的防振条（7）的末端外形匹配；所述保持条（9）为弧形条，保持条（9）的横截面为矩形或方形。

9.根据权利要求5所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：所述支撑轴（8）包括中心段和两端的安装段，支撑轴（8）是由一根轴将两端弯折形成中心段和安装段，或者三段拼装而成；所述中心段与防振条（7）的安装孔匹配安装，安装段与最靠近U型管束（1）的折流板（2）外侧端面角焊缝连接。

10.根据权利要求1所述的一种U型换热管束一体化支撑结构，其特征在于：所述折流板（2）的底部开设有排放口（10）。

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