CN219757099U - 聚苯硫醚换热器管板密封结构以及聚苯硫醚换热器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了聚苯硫醚换热器管板密封结构以及聚苯硫醚换热器，其中，聚苯硫醚换热器管板密封结构包括：金属管板，金属管板上具有安装孔，安装孔的侧壁上具有两个间隔设置的密封圈安装槽；聚苯硫醚防腐蚀层，设置在安装孔的内侧壁上；聚苯硫醚换热管，一端插入对应金属管板的安装孔中；以及O型圈，设置在密封圈安装槽中，用于外套在对应聚苯硫醚换热管的外侧壁上。本申请采用单管板结构，通过将聚苯硫醚防腐蚀层结合到金属管板的安装孔中，解决单管板自身的防腐蚀性能的难题；本申请未设置螺纹套箍，能够减少管间距，大大节省了设备成本和后期的维护费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及换热器领域，具体涉及聚苯硫醚换热器管板密封结构以及聚苯硫醚换热器。
背景技术
聚苯硫醚换热器是一种利用改性聚苯硫醚特种工程塑料作为传热介质的新型换热器。由于改性聚苯硫醚特种工程塑料具有耐腐蚀、耐高低温、高导热系数、高强度和韧性等优异性能，在绝大部分耐腐蚀应用场景中逐渐取代碳化硅管换热器。但目前聚苯硫醚换热器管板密封结构还是维持原有的碳化硅管换热器的双管板结构，制造成本居高不下，有碍于聚苯硫醚换热器的推广和使用。
如图1所示，为现有聚苯硫醚换热器管板密封结构的示意图，图中为聚苯硫醚换热管8其中一端所对应的结构，包括金属管板1、金属加强板2、聚四氟乙烯管板3、压紧金属套管4、聚四氟乙烯垫圈5、O型圈6、螺纹套箍7以及聚苯硫醚换热管8。这种密封结构存在以下缺陷：
(1)每根聚苯硫醚换热管8的一端需要4个O型圈6，两端共需要8个O型圈6。与腐蚀性介质接触的聚四氟乙烯管板3上安装的O型圈6通常采用全氟醚材质，每个O型圈6的价格40～60元不等，致使每台聚苯硫醚换热器制造成本中，O型圈6的成本占比达到20％以上。
(2)由于需要螺纹套箍7来压紧，这导致聚苯硫醚换热管8间距过大(例如，外径19的聚苯硫醚换热管，它的管间距竟达33mm左右)，与常规的固定管板换热器(25mm左右)相比，总体换热效率大大降低，必然加大换热面积以求热量收支平衡，从而造成制造成本和后续设备维护费用的增加。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题，克服至少一个不足，提出了聚苯硫醚换热器管板密封结构以及聚苯硫醚换热器。
本实用新型采取的技术方案如下：
一种聚苯硫醚换热器管板密封结构，包括：
金属管板，所述金属管板上具有安装孔，所述安装孔的侧壁上具有两个间隔设置的密封圈安装槽；
聚苯硫醚防腐蚀层，设置在所述安装孔的内侧壁上；
聚苯硫醚换热管，一端插入对应金属管板的安装孔中；以及
O型圈，设置在密封圈安装槽中，用于外套在对应聚苯硫醚换热管的外侧壁上。
与现有的密封结构相比，本申请采用单管板结构，通过将聚苯硫醚防腐蚀层结合到金属管板的安装孔中，解决单管板自身的防腐蚀性能的难题；本申请O型圈使用数量大大减少，降低了聚苯硫醚换热器的制造成本和后续的设备维护费用；本申请未设置螺纹套箍，能够减少管间距，大大节省了设备成本和后期的维护费用；本申请腐蚀介质侧管板不需采用四氟乙烯管板，因而可制造大型换热设备，解决无法制造大型防腐换热设备、长期困扰石油化工行业的技术难题。
于本实用新型其中一实施例中，所述密封圈安装槽的底部为半圆弧形，密封圈安装槽的开口角部采用圆弧过度。
密封圈安装槽这种结构，相对于传统的矩形横截面而言，解决了传统O型圈沟槽棱角部的静电喷涂工艺上的静电屏蔽难题，能够方便聚苯硫醚粉末均匀地吸附在O型圈沟槽内表面。
于本实用新型其中一实施例中，密封圈安装槽的底部的半径为所述O型圈的线径的0.8～1.2倍。
于本实用新型其中一实施例中，所述密封圈安装槽横截面面积是密封圈横截面面积的1.15～1.2倍。
优选的，密封圈安装槽的底部的半径等于所述O型圈的线径。
现有技术中，通过螺纹套箍使安装在聚苯硫醚换热管外壁上的O型圈受压变形充满在聚苯硫醚换热管和管板安装孔之间的环形空腔中实现密封效果。在常温状态下通常不会产生密封泄露问题，但在高温工况下，由于O型圈会随着温度的升高，在密闭空间中O型圈的膨胀体积得不到释放从而它的压缩率逐渐增大，甚至超过极限值(30％以上)。在长时间的高温环境中O型圈将产生永久塑性变形，最终失去弹性(俗称“老化”)密封性能。这也是为什么目前的碳化硅换热器以及聚苯硫醚换热器每两年需要更换O型圈的原因所在。本申请密封圈安装槽采取盈量设计，有效避免高温环境下O型圈密封性能不稳定的难题，延长O型圈的使用寿命。实际运用时，本申请O型圈最大使用压力可达1.2MPa,突破了传统的碳化硅管换热器和聚苯硫醚换热器最大使用压力不超过0.6MPa的技术壁垒。
于本实用新型其中一实施例中，所述聚苯硫醚防腐蚀层的厚度为0.2mm～3mm。
于本实用新型其中一实施例中，所述聚苯硫醚防腐蚀层的厚度为0.2mm～0.5mm。
于本实用新型其中一实施例中，所述金属管板的材质为碳钢，不锈钢或其它金属材质。
于本实用新型其中一实施例中，所述聚苯硫醚防腐蚀层通过静电喷涂工艺加工在安装孔中。
本申请还公开了一种聚苯硫醚换热器，包括上文所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构。
于本实用新型其中一实施例中，还包括固定在金属管板一侧的多孔挡板，所述多孔挡板用于阻止聚苯硫醚换热管引热胀冷缩引起的轴向偏移。
本实用新型的有益效果是：本申请采用单管板结构，通过将聚苯硫醚防腐蚀层结合到金属管板的安装孔中，解决单管板自身的防腐蚀性能的难题；本申请O型圈使用数量大大减少，降低了聚苯硫醚换热器的制造成本和后续的设备维护费用；本申请未设置螺纹套箍，能够减少管间距，大大节省了设备成本和后期的维护费用；本申请腐蚀介质侧管板不需采用四氟乙烯管板，因而可制造大型换热设备，解决无法制造大型防腐换热设备、长期困扰石油化工行业的技术难题。
附图说明
图1是现有聚苯硫醚换热器管板密封结构的示意图；
图2是本申请聚苯硫醚换热器管板密封结构的示意图。
图中各附图标记为：
1、金属管板；11、安装孔；111、密封圈安装槽；2、金属加强板；3、聚四氟乙烯管板；4、压紧金属套管；5、聚四氟乙烯垫圈；6、O型圈；7、螺纹套箍；8、聚苯硫醚换热管；9、聚苯硫醚防腐蚀层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合各附图，对本实用新型做详细描述。
如图2所示，一种聚苯硫醚换热器管板密封结构，包括：
金属管板1，金属管板1上具有安装孔11，安装孔11的侧壁上具有两个间隔设置的密封圈安装槽111；
聚苯硫醚防腐蚀层9，设置在安装孔11的内侧壁上；
聚苯硫醚换热管8，一端插入对应金属管板1的安装孔11中；以及
O型圈6，设置在密封圈安装槽111中，用于外套在对应聚苯硫醚换热管8的外侧壁上。
与现有的密封结构相比，本申请采用单管板结构，通过将聚苯硫醚防腐蚀层9结合到金属管板1的安装孔11中，解决单管板自身的防腐蚀性能的难题；本申请O型圈6使用数量大大减少，降低了聚苯硫醚换热器的制造成本和后续的设备维护费用；本申请未设置螺纹套箍，能够减少管间距，大大节省了设备成本和后期的维护费用；本申请腐蚀介质侧管板不需采用四氟乙烯管板，因而可制造大型换热设备，解决无法制造大型防腐换热设备、长期困扰石油化工行业的技术难题。
于本实施例中，密封圈安装槽111的底部为半圆弧形，密封圈安装槽111的开口角部采用圆弧过度。
密封圈安装槽111这种结构，相对于传统的矩形横截面而言，解决了传统O型圈6沟槽棱角部的静电喷涂工艺上的静电屏蔽难题，能够方便聚苯硫醚粉末均匀地吸附在O型圈6沟槽内表面。
于本实施例中，密封圈安装槽111的底部的半径为O型圈6的线径的0.8～1.2倍。
于本实施例中，密封圈安装槽111横截面面积是密封圈横截面面积的1.15～1.2倍。
优选的，密封圈安装槽111的底部的半径等于O型圈6的线径。
现有技术中，通过螺纹套箍使安装在聚苯硫醚换热管外壁上的O型圈受压变形充满在聚苯硫醚换热管和管板安装孔之间的环形空腔中实现密封效果。在常温状态下通常不会产生密封泄露问题，但在高温工况下，由于O型圈会随着温度的升高，在密闭空间中O型圈的膨胀体积得不到释放从而它的压缩率逐渐增大，甚至超过极限值(30％以上)。在长时间的高温环境中O型圈将产生永久塑性变形，最终失去弹性(俗称“老化”)密封性能。这也是为什么目前的碳化硅换热器以及聚苯硫醚换热器每两年需要更换O型圈的原因所在。本申请密封圈安装槽111采取盈量设计，有效避免高温环境下O型圈6密封性能不稳定的难题，延长O型圈6的使用寿命。实际运用时，本申请O型圈6最大使用压力可达1.2MPa,突破了传统的碳化硅管换热器和聚苯硫醚换热器最大使用压力不超过0.6MPa的技术壁垒。
于本实施例中，聚苯硫醚防腐蚀层9的厚度为0.2mm～3mm。也可根据实际工况(介质中存在颗粒物等)调整涂层厚度，最大可达3mm。
于本实施例中，金属管板1的材质为具有导电性的碳钢，不锈钢等金属材料。强度校核可按GB151规定执行。
于本实施例中，聚苯硫醚防腐蚀层9通过静电喷涂工艺加工在安装孔11中。
本申请还公开了一种聚苯硫醚换热器，包括本实施例的聚苯硫醚换热器管板密封结构。实际运用时，优选的，聚苯硫醚换热器还包括固定在金属管板1一侧的多孔挡板，多孔挡板用于阻止聚苯硫醚换热管8引热胀冷缩引起的轴向偏移。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此即限制本实用新型的专利保护范围，凡是运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，包括：
金属管板，所述金属管板上具有安装孔，所述安装孔的侧壁上具有两个间隔设置的密封圈安装槽；
聚苯硫醚防腐蚀层，设置在所述安装孔的内侧壁上；
聚苯硫醚换热管，一端插入对应金属管板的安装孔中；以及
O型圈，设置在密封圈安装槽中，用于外套在对应聚苯硫醚换热管的外侧壁上。
2.如权利要求1所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，所述密封圈安装槽的底部为半圆弧形，密封圈安装槽的开口角部采用圆弧过度。
3.如权利要求2所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，密封圈安装槽的底部的半径为所述O型圈的线径的0.8~1.2倍。
4.如权利要求2所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，所述密封圈安装槽横截面面积是密封圈横截面面积的1.15~1.2倍。
5.如权利要求1所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，所述聚苯硫醚防腐蚀层的厚度为0.2mm~3mm。
6.如权利要求5所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，所述聚苯硫醚防腐蚀层的厚度为0.2mm~0.5mm。
7.如权利要求1所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，所述金属管板的材质为不锈钢。
8.如权利要求2所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构，其特征在于，所述聚苯硫醚防腐蚀层通过静电喷涂工艺或热喷涂工艺加工在安装孔中。
9.一种聚苯硫醚换热器，其特征在于，包括权利要求1~8任意一项所述的聚苯硫醚换热器管板密封结构。
10.如权利要求9所述的聚苯硫醚换热器，其特征在于，还包括固定在金属管板一侧的多孔挡板，所述多孔挡板用于阻止聚苯硫醚换热管引热胀冷缩引起的轴向偏移。
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