CN218764810U - 一种氢气压缩机管式换热器的密封装置及套管结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢气压缩机管式换热器的密封装置及套管结构，其属于冷却器密封装置技术领域，解决了现有技术中密封结构焊接无法拆卸清洗、部件成本较高的技术问题。本实用新型设置在换热器的水管与气管的连接端，其设有连接接头和密封件，连接接头为设置有开口的中空结构，密封件设置在连接接头的内部腔体内，并且密封件套设在气管的外壁，密封件为环形结构，同时对内外侧形成挤压密封，在轴向方向，密封件的外端配合连接有连接螺堵。本实用新型实现了水管、气管的同时密封，密封可靠，同时实现水、气管分离，结构简单、密封稳定、维护便捷、成本较低。

Description

一种氢气压缩机管式换热器的密封装置及套管结构

技术领域

本实用新型属于冷却器密封装置技术领域，更具体地说，是涉及一种氢气压缩机管式换热器的密封装置及套管结构。

背景技术

作为加氢站的核心设备氢气压缩机，其经过压缩后的气体温度急剧升高，因此需要配备高效率换热器，将气体温度降至安全范围内(10℃)，而目前市场上氢气压缩机配套的换热器95％以上采用的是管式换热器。

由于氢气压缩机用换热器的特殊性，气体管路直接与高温气体接触，为避免产生氢脆现象，需选用316L或同等性能的不锈钢合金材料，因此与气管形成套管冷却的水管路材料需与气管路不发生电化学腐蚀，因此成套的管式换热器材质均为不锈钢，这就导致了氢气压缩机用管式冷却器的整体成本较普通管式冷却器增加了近三倍；同时，由于长期使用的冷却水在高温下迅速结垢，因此此类管式换热器需要定期进行管路清洗。

目前市面上换热器管路密封应用较为广泛的采用焊接密封方式，通过将气管和水管在接头位置进行焊透，保证冷却水的密封性，但此种密封方式导致了内部管路不可拆卸，内部难以彻底清洗，清洗时只能采用盲冲的清洗方式，对于管内结垢情况及清洗效果无法判定，容易导致管内淤堵频繁，严重影响冷却水流量及换热冷却效果；市场上也存在采用螺纹+焊接的密封方式，虽然能够将封头取下，但是螺纹密封可靠性不高，存在渗漏情况，而且实际操作中完全依靠工人的安装技术水平，应用效果不好；而市面上采用的其他形式的密封方式，或使用膨胀密封结构，在冷却管外设置焊接密封板，或采用多级密封保证密封性，密封结构较为复杂，加工部件较多，成本较高。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术中存在的密封结构焊接无法拆卸清洗、密封部件成本较高的技术问题，提供一种氢气压缩机管式换热器的密封装置。

为解决上述技术问题，为此本实用新型设置在换热器的水管与气管的连接端，其设有连接接头和密封件，连接接头为设置有开口的中空结构，密封件设置在连接接头的内部腔体内，并且密封件套设在气管的外壁，密封件为环形结构，同时对内外侧形成挤压密封，在轴向方向，密封件的外端配合连接有连接螺堵。

优选的，密封件设有密封垫板和弹性垫圈，密封垫板的外壁与连接接头的内壁固定连接，弹性垫圈设置在密封垫板与连接螺堵之间。

优选的，密封垫板套设在气管的外壁，密封垫板上设置有限位凹槽，弹性垫圈设置在限位凹槽内。

优选的，弹性垫圈内周侧与气管外壁配合连接，弹性垫圈的外周侧与密封垫板配合连接。

优选的，连接螺堵的一端设置有与弹性垫圈连接的连接凸台，连接螺堵套设在气管的外壁，并且连接螺堵外周与连接接头内周侧螺纹连接。

优选的，连接螺堵上连接凸台的外径小于限位凹槽的直径。

优选的，水管与连接接头螺纹连接，气管依次穿过连接螺堵、连接接头内的密封件。

优选的，弹性垫圈采用耐高温的弹性石墨材料组成。

本实用新型还提供一种氢气压缩机管式换热器的套管结构，其至少设置有一组由水管和气管组成的套管单元，套管单元还设有密封装置，密封装置用于连接水管与气管，密封装置的一端与水管连接，气管穿过密封装置的另一端与水管套设连接。

优选的，套管单元设置有多组，相邻设置的每组套管单元的水管通过连接接头进行管路串联，相邻设置的每组套管单元的气管通过气管弯头进行管路串联。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型通过在换热器的封头位置设置连接接头，在连接接头的内部设置由密封垫板及耐高温的弹性垫圈组成的密封件，有效降低密封件的加工难度，通过将耐高温的弹性垫圈设置在限位凹槽内，当连接螺堵进行螺纹拧紧时，连接螺堵内侧的连接凸台压紧弹性垫圈，形成向内侧和外侧同时形变，内侧挤压到气管外壁，外侧挤压进连接螺堵的内壁，并且连接螺堵的拧紧力越大，密封效果越好。

本实用新型同时形成对外层水管路螺纹前密封和对内气管外壁密封的密封结构，通过密封件实现了水管、气管的同时密封，密封可靠；而且连接接头的两端部采用螺纹连接，拆卸方便，实现水、气管分离，当需要拆卸清洗时，只需拧松连接螺堵，弹性垫圈逐渐回弹，挤压力消失后，可轻松取下连接螺堵及抽出整条气管，进而可以对水管内进行彻底清洗，并且可以随时观察清洗情况；而且气管路采用的是软密封，气管路不存在焊接形变，结构简单、密封稳定、拆卸维护便捷、成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型密封装置的结构示意图；

图2为本实用新型图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型套管结构的结构示意图。

图中符号标记说明：

1.水管；2.气管；3.连接接头；4.连接螺堵；41.连接凸台；5.密封垫板；51.限位凹槽；6.弹性垫圈；7.管路支撑板；8.密封装置；9.气管弯头。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本实用新型提供一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，用于氢气压缩机工况下的管式换热器的封头密封，其设置在换热器的水管1与气管2的连接端，其设有连接接头3和密封件，连接接头3为设置有开口的中空结构，密封件设置在连接接头3的内部腔体内，并且密封件套设在气管2的外壁，密封件为环形结构，同时对内外侧形成挤压密封，在轴向方向，密封件的外端配合连接有连接螺堵4。

具体的，连接接头3的两端部内侧均设置有内螺纹，连接接头3的一端与水管1的端部螺纹连接，连接接头3的另一端与连接螺堵4的外周侧螺纹连接，密封件设置在连接接头3靠近连接螺堵4的一端内部腔体内。

密封件设有密封垫板5和弹性垫圈6，密封垫板5固定设置在连接接头3的端部内侧，且密封垫板5的外壁与连接接头3的内壁固定连接；密封垫板5套设在气管2的外壁，密封垫板5的外端设置有限位凹槽51，限位凹槽51的直径小于密封垫板5的外直径，弹性垫圈6设置在密封垫板5与连接螺堵4之间。当连接螺堵4进行螺纹拧紧时，连接螺堵4可以进行轴向移动，连接螺堵4内侧压紧弹性垫圈6，弹性垫圈6的内侧挤压到气管2外壁，同时外侧涨紧密封垫板5，从而可以通过密封垫板5与弹性垫圈6配合作用，形成对弹性垫圈6内外侧结构的同时密封。

更进一步的，如图2所示，弹性垫圈6设置在密封垫板5的限位凹槽51内，弹性垫圈6内周侧与气管2外壁配合连接，弹性垫圈6的外周侧与密封垫板5配合连接。

更进一步的，连接螺堵4套设在气管2的外壁，并且连接螺堵4为凸型堵头结构，连接螺堵4与弹性垫圈5连接的一端设置有连接凸台41，连接凸台41伸入到密封垫板5的限位凹槽51内，且与弹性垫圈6相抵接，而弹性垫圈6的另一端与限位凹槽51配合连接。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，密封垫板5焊接固定在连接接头3的内壁，连接接头3采用的是不锈钢国标管接头，可视管内压力情况，当管内设计压力较高时，可以对水管1与连接接头3螺纹连接处采用焊接固定处理，增加连接处的密封性能。

更进一步的，连接螺堵4上连接凸台41的外径小于限位凹槽51的直径，从而连接凸台41可以推入到限位凹槽51内对弹性垫圈5形成挤压。

本实施例中，常温状态下的弹性垫圈6设置在密封垫板5的限位凹槽51内，气管2的一端依次穿过连接螺堵4、连接接头3内的弹性垫圈6和密封垫板5，延伸到水管1的内部；当连接螺堵4向内拧紧时，连接螺堵4前端设置的连接凸台41逐渐挤压弹性垫圈6，弹性垫圈6挤压形变，完全抱紧气管2的外壁，同时向外侧涨紧密封垫板5的限位凹槽51的侧壁，对外侧同时形成密封，而且随着连接螺堵4拧紧力的不断增加，弹性垫圈6的形变程度越高，对两侧挤压力越大，从而形成长期稳定的密封，结构简单、密封可靠。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，弹性垫圈6采用耐高温300℃的弹性石墨材料，可以适应长期接触气管(220℃-250℃)的高温。

而且，本实用新型通过在换热器的封头位置设置连接接头3，在连接接头3的内部设置由密封垫板5及耐高温的弹性垫圈6组成的密封件，有效降低密封件的加工难度，通过将耐高温的弹性垫圈6设置在限位凹槽51内，当连接螺堵4进行螺纹拧紧时，连接螺堵4前端设置的连接凸台41挤压弹性垫圈6，弹性垫圈6发生挤压形变，弹性垫圈6的内侧完全抱紧气管2外壁，同时弹性垫圈6外周向外侧涨紧密封垫板5的限位凹槽51，形成能外侧的同时密封，并且随着连接螺堵4拧紧力的不断增加，弹性垫圈6的形变程度越高，对两侧的挤压力越大，形成长期稳定的密封，密封效果越好。

本实用新型可以同时形成对外层水管1螺纹前密封和对内气管2外壁密封的密封结构，通过密封件实现了水管1、气管2的同时密封，密封可靠；而且连接接头3的两端部采用螺纹连接，拆卸方便，实现水、气管分离，当需要拆卸清洗时，只需拧松连接螺堵4，弹性垫圈6逐渐回弹，挤压力消失后，可轻松取下连接螺堵4及抽出整条气管2，进而可以对水管1内进行彻底清洗，并且可以随时观察清洗情况；而且气管路采用的是软密封，气管路不存在焊接形变，结构简单、密封稳定、拆卸维护便捷、成本较低。

更进一步的，如图3所示，本实用新型还提供一种氢气压缩机管式换热器的套管结构，其设有多组由水管1和气管2连接组成的套管单元，每组套管单元均设置有密封装置8，密封装置8用于连接水管1与气管2，密封装置8的一端与水管1连接，气管2穿过密封装置8的另一端且套设在水管1内，多组套管单元呈水平、竖直的排布方式。

具体的，套管结构的密封装置8通过管路支撑板7支撑，并且相邻设置的套管单元的水管1通过连接接头3进行管路串联，相邻设置的套管单元的气管2通过气管弯头9进行管路串联。

更进一步的，本实用新型采用的连接接头3为三通接头，相邻设置的套管单元的水管1通过三通接头进行管路串联。

本实用新型中，当换热器管路需要拆卸清洗时，将每组套管单元气管2端部的气管弯头9卸下，将密封装置8中的连接螺堵4卸松，即可将整条气管2抽出，拆卸清洗方便；本实用新型不仅解决了氢气压缩机的气管路高温下的冷却器封头密封性，密封稳定可靠，而且实现了气管2与水管1的可拆卸分离，进而可以对水管路内部进行彻底清洗，保证运行时水流量充足，确保换热能力在设计范围内；本实用新型结构简单、紧凑，拆卸方便、加工难度小，成本可以大幅降低。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，诸如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其设置在换热器的水管与气管的连接端，其设有连接接头和密封件，其特征在于，所述连接接头为设置有开口的中空结构，所述密封件设置在所述连接接头的内部腔体内，并且所述密封件套设在所述气管的外壁，所述密封件为环形结构，同时对内外侧形成挤压密封，在轴向方向，所述密封件的外端配合连接有连接螺堵。

2.根据权利要求1所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述密封件设有密封垫板和弹性垫圈，所述密封垫板的外壁与所述连接接头的内壁固定连接，所述弹性垫圈设置在所述密封垫板与所述连接螺堵之间。

3.根据权利要求2所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述密封垫板套设在所述气管的外壁，所述密封垫板上设置有限位凹槽，所述弹性垫圈设置在所述限位凹槽内。

4.根据权利要求2所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述弹性垫圈内周侧与所述气管外壁配合连接，所述弹性垫圈的外周侧与所述密封垫板配合连接。

5.根据权利要求3所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述连接螺堵的一端设置有与所述弹性垫圈连接的连接凸台，所述连接螺堵套设在所述气管的外壁，并且所述连接螺堵外周与连接接头内周侧螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述连接螺堵上连接凸台的外径小于所述限位凹槽的直径。

7.根据权利要求1所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述水管与所述连接接头螺纹连接，所述气管依次穿过连接螺堵、连接接头内的密封件。

8.根据权利要求2-6中任一项所述的一种氢气压缩机管式换热器的密封装置，其特征在于，所述弹性垫圈采用耐高温的弹性石墨材料组成。

9.一种氢气压缩机管式换热器的套管结构，其至少设置有一组由水管和气管组成的套管单元，其特征在于，套管单元还设有如权利要求1-8中任一项所述的密封装置，所述密封装置用于连接所述水管与气管，所述密封装置的一端与所述水管连接，所述气管穿过所述密封装置的另一端与所述水管套设连接。

10.根据权利要求9所述的一种氢气压缩机管式换热器的套管结构，其特征在于，所述套管单元设置有多组，相邻设置的所述套管单元的水管通过连接接头进行管路串联，相邻设置的每组所述套管单元的气管通过气管弯头进行管路串联。

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