CN220805212U - 一种用于换热器的胀接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器制造技术领域，具体涉及一种用于换热器的胀接装置，换热器包括管板和多条换热管，管板开有密布的多个管孔，多条换热管的端部插入多个管孔中，该胀接装置包括枪体和柱状的胀管头，胀管头位于枪体的头部，枪体的尾部连接有压力装置，以使得胀管头插入换热管的端部后朝管壁产生胀接压力，其特征是：该胀接装置还包括用于可拆卸地插入被胀接管头之旁侧的其它换热管的防胀塞，防胀塞与换热管的内壁相支承配合。与现有技术相比，在被胀接管头之周边相邻的其它若干个管头内都塞上防胀塞，提高其结构强度，对于减缓被胀接管头胀接时对周边管头的影响具有良好的效果。

Description

一种用于换热器的胀接装置

技术领域

本实用新型涉及换热器制造技术领域，涉及空调、化工、石油化工行业中换热设备领域，特别涉及换热器管束接头的胀接技术，具体涉及一种用于换热器的胀接装置。

背景技术

换热器是一种实现传热过程的基本设备，已经在生产中得到了广泛地应用。它的类型有很多种，其中，列管式换热器的应用最为广泛，U形管式换热器，主要由支座、管束、管壳、管箱等主要构件组成，浮头式换热器则还有浮头盖和外头盖，其中，管束是列管式换热器的核心构件，管束通常由换热管、支持板(或者折流板)和管板组成，成排的换热管通过支持板(或者折流板)支承，其两端穿进管板的管孔中，并与管板相连接，换热管和管孔的组合结构称为管头，需保证其密封性和强度。

换热管的材料包括各种碳钢、各种不锈钢、各种铬钼钢或各种有色金属，适用于各种不同的介质及工况范围。例如，由于铜管束具有良好的导热性和塑性，而且黄铜对大气、海水和氨以外的碱性溶液的耐蚀性高，因此，具有传热能力强、防腐、洁净、高效等特点，是其他材料的设备无法替代的，铜管束在电力、化工和空调制冷等行业应用较多。

换热管与管板的连接主要有强度胀接、强度焊接加贴胀和胀焊并用三种型式，胀接是管头必要的连接方式。胀接方法可分机械胀接、液压胀接和爆破胀接等。最普遍采用的是机械胀接法，较为先进的是液压胀接法，胀接具有结构简单，管子修补容易等特点，因此，在生产实践中较为常用。

换热管与管板的连接接头(以下简称管接头)是换热器中较为容易发生失效的结构部位。针对管接头胀接方法有较多的研究。目前换热器管接头胀接方法有非均匀胀接(机械滚珠胀)和均匀胀接(液压胀接、液袋胀接、橡胶胀接和爆炸胀接)两大类。各种胀接方式的区别是换热管内壁施加作用力的方式不同。液压胀接是由Krips等人在20世纪70年代首先开发的。

管接头密封的胀接则只针对管接头中换热管插入管孔内足够深度的结构，足够深度是指能适当使用具体的胀接工具，胀接手段按所使用工具的不同分为液压胀管、机电胀管、橡胶胀管或爆破胀管等。一般认为匀压胀接指的是液压胀接、液袋胀接和橡胶胀接，也有把爆炸胀接列为均匀胀接的。其实匀压只是一个压力相对均匀的概念，数值实验分析表明，液压胀接后的残余应力也很不均匀。申请人推断，爆炸胀接后的残余应力更不均匀，因为爆炸波瞬态传递过程不稳定，管孔内的小空间存在反射波，换热管与管板孔的窄小间隙也存在反射波，波的传播及其交互影响较为复杂。

针对管接头胀接方法有较多的研究。各种胀接方式的区别是换热管内壁施加作用力的方式不同，不同胀接工艺方法对管孔结构有不同的细节要求，互换性差。

从胀接性能来看橡胶胀管与液压胀管最好，而爆炸胀管的生产效率最高。十多年来，液压胀接和液袋胀接工艺逐渐得到了广泛应用，但橡胶胀接工艺没有取得业界的认识和实践推广。橡胶胀管的优点：属于软特性的胀管工艺，换热管内外表面的胀接区与未胀接区之间存在变形段圆滑的过渡段，分界并不明显，残余应力小，抗应力腐蚀和抗疲劳的性能好；无管子轴向延伸，与爆炸胀管一样适用于先焊后胀；胀接时无水、油等杂质、易清洗、也无铁离子渗透，特别适用于不锈钢管、铜管等有色管材的胀接，且能支持胀后焊工艺；对管子尺寸精度和表面粗糙度要求不高，管径偏差要求不严，且适合于椭圆管的胀接；适用范围大，10mm～100mm的管径及1mm壁厚的薄壁管均能进行良好的胀接；液压控制拉杆，易于控制胀管质量和调节胀紧度，快捷高效、安全。

通常来说，机电胀接管头的能力较液压胀管的能力强，但是机电胀接的效率低，润滑剂对管头有污染而且胀管器容易损伤换热管内表面的防腐膜。有人提出液压胀接只能用于贴胀，消除换热管和管孔之间的间隙，不宜用于强度胀。机电胀接能通过滚珠的碾压实现换热管壁厚的减薄，液压胀接很难取得机电胀接那样的减薄效果。

现有技术存在的技术问题：

第一、缺乏合理的胀接顺序：

管束制造中常见的正常胀接操作是逐层胀接的，即胀接完成同一高度的一层管接头，再胀接相邻的上一层或下一层管接头。对每一层管接头的胀接，通常是从最左端那个管接头开始胀接，然后逐一胀接该层的下一个管接头，到最右端那个管接头胀接完成。当接着胀接另一层管接头，则从最右端的管接头开始胀接，逐个胀接各个管接头直到最左端那个管接头的胀接完。如此左右、左右的顺序，循环往复，直到管板上所有的管接头都胀接完好。

第二、胀管工作量大而操作单调，胀接工艺及工装只针对一个管孔来设计，面对大型换热器管束整体应用时缺乏系统协调的功用，循环重复难以保证质量：

一台换热器中的管板对应的换热管有数百条乃至数千条，管子与管板的胀接的工作量很大，且管子与管板连接处一直是换热的薄弱环节，容易发生破坏导致换热器失效。因此，如何保证胀接的质量成了关键的问题。

第三、在液压胀接时，管板上布满了管孔，对某一管接头进行胀接时会对其周围管接头产生影响，后面胀接管接头对已经胀接的管接头有挤压影响：

各个相邻管接头之间的管桥宽度处，需要同时满足两侧的管接头都保持较高残余接触应力的需求，无论哪一种胀管方法，后面胀接管接头对已经胀接的管接头有挤压影响，相互挤压后较容易把管桥宽度内的材料都胀接透彻，所以管桥宽度处胀接变形效果显著；但是因为已经胀接的管接头其换热管已在先前的胀接中产生塑性变形，而且难以在相邻的管接头胀接的挤压后回复变形，所以管桥宽度处胀接密封效果不好。关于减缓对相邻管接头胀接影响的胀接，上面的分析讨论也表明，几个相邻的管接头胀接时，后面胀接管接头对前面已经胀接的管接头存在不良影响，所以几个管接头之间的方位所在处胀接密封效果较差。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本实用新型提供一种用于换热器的胀接装置。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

提供一种用于换热器的胀接装置，包括换热器包括管板和多条换热管，管板开有密布的多个管孔，多条换热管的端部插入多个管孔中，该胀接装置包括枪体和柱状的胀管头，胀管头位于枪体的头部，枪体的尾部连接有压力装置，以使得胀管头插入换热管的端部后朝管壁产生胀接压力，其特征是：该胀接装置还包括用于可拆卸地插入被胀接管头之旁侧的其它换热管的防胀塞，防胀塞与换热管的内壁相支承配合。

作为进一步可选方案，防胀塞包括依次的导入段、管头胀接支撑段和深度调节段，导入段呈锥台状或圆锥状，管头胀接支撑段呈圆柱状。

作为进一步可选方案，防胀塞为一体式结构；或防胀塞包括柱状的芯体，以及包覆在芯体外表面的耐磨层。

作为进一步可选方案，多个所述防胀塞相互独立设置，外力操作下逐个防胀塞插入预设的换热管

作为进一步可选方案，还包括支撑块，多个所述防胀塞并列地安装于支撑块，以使得多个防胀塞作为一个整体，同步插入多条换热管中。

作为进一步可选方案，防胀塞与支撑块之间可拆卸地相互连接。

作为进一步可选方案，防胀塞在支撑块的位置可调节设置，且调节至预设位置后固定住。

作为进一步可选方案，防胀塞固定于所述枪体，防胀塞与胀管头相分隔地并列布置，以使得胀管头插入被胀接管头后，防胀塞同步插入对应的其它换热管中。

作为进一步可选方案，防胀塞为液压膨胀体，以使得防胀塞间隙配合插入换热管后，经由液压撑开而抵紧换热管的内壁。

作为进一步可选方案，同一个所述枪体设置多个所述胀管头，其中一个胀管头连接一个所述压力装置以输入高压流体进行胀管，其它胀管头连接另一个所述压力装置以输入低压流体作为所述防胀塞。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种用于换热器的胀接装置，与现有技术相比：

(1)在被胀接管头之周边相邻的其它若干个管头内都塞上防胀塞，提高其结构强度，对于减缓被胀接管头胀接时对周边管头的影响具有良好的效果。

(2)再者，设置防胀塞便于工作人员识别所胀接管头位置，对于循环往复的密布管头焊接工作起到一定指引作用。

(3)应用于管板质量问题的处理，当管板上的相邻管孔钻偏或钻歪，靠得很近，两个孔之间的管桥很薄了，受不了原来的胀接强度，防胀塞起到加强作用。

(4)应用优点是，已使用过的管束在维护时，管头已有一定退化，采用防胀塞来加强后再胀接，有助于保障连接质量。

(5)重大换热器或列管式反应嚣都采用大直径厚壁管板，因为管板锻件毛坯热处理不均匀，很难热处理透，通常的规律是锻件表面的强度高，而内部的强度低，通过表面的硬度可以推算表面的强度，但是内部的强度难以估算，如果按表面的高强度来胀接管接头，则内部的低强度材料承受不了，对于这种情况，采用防胀塞来加强后，再胀接，有助于保障胀接质量。

附图说明

图1为实施例中的胀管工作示意图。

图2为实施例中的防胀塞的示意图。

图3为实施例中的防胀塞插入管头的结构示意图。

图4为实施例中胀接装置对管头胀接的示意图。

图5为另一实施例中多个防胀塞固定于支撑块的示意图。

附图标记：

换热管11、管板12、管孔121、胀管凹槽122、防胀塞13、导入段c、管头胀接支撑段b、深度调节段a。

枪体14、胀管头15、支撑块16。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本实用新型进行详细说明。

本实施例的胀接装置，如图1至图3所示，胀接对象为换热器，换热器包括管板12和多条换热管11，管板12开有密布的多个管孔121，多条换热管11的端部插入多个管孔121中，该胀接装置包括枪体14和柱状的胀管头15，胀管头15位于枪体14的头部，枪体14的尾部连接有压力装置，以使得胀管头15插入换热管11的端部后朝管壁产生胀接压力，以上为现有液压胀接的基础结构，本例也采用有这些基础，作为改进的是：该胀接装置还包括用于可拆卸地插入被胀接管头之旁侧的其它换热管的防胀塞13，防胀塞13的外径与换热管11的内径相支承配合，例如过盈配合，或恰好相贴合。

作为其中一个方式，如图1所示，Z轴方向为换热管11的轴向，而X轴和Y则是两个相垂直的径向，当需要胀接标号为1的某一中心管头时，在其周边相邻的标号为2、4、5、6、7这几个管头内都塞上防胀塞13，能够提高其管头结构强度，对于减缓中心管头1胀接时对周边2、4、5、6、7这几个管头的影响具有良好的效果。

本实施例中，防胀塞13包括依次的导入段c、管头胀接支撑段b和深度调节段a，导入段c呈锥台状或圆锥状，管头胀接支撑段b呈圆柱状。

实际中，防胀塞13可为一体式结构，整体采用耐磨材质制成；或防胀塞13包括实心柱状的芯体，以及包覆在芯体外表面的耐磨层，尤其是管头胀接支撑段b对应的耐磨层设置稍厚一点。

本实施例中，多个所述防胀塞13相互独立设置，外力操作下逐个防胀塞13插入预设的管头，一般由手工逐个移动到需要胀接的管头周边的其它换热管11中。

作为其它实施例，还设置有环形的支撑块16，多个所述防胀塞13并列地安装于支撑块16，以使得多个防胀塞13作为一个整体，同步插入多条换热管11中。支撑块16的中间留有供胀管头15穿过的让位孔，多个防胀塞13可以是与支撑块16不可拆地连成一体。实际还可以改为，防胀塞13与支撑块16之间可拆卸地相互连接，例如通过螺纹连接、或卡扣连接等方式，这样当部分防胀塞13变形或者磨损，或者针对不同管径的管头，均可以进行更换不同的防胀塞13，适用范围更广。

对于防胀塞13与支撑块16相固定的方式，只适用一种布管规格的插接。实际可改为防胀塞13在支撑块16的位置可调节设置，且调节至预设位置后固定住。如在支撑块16开设长条孔，防胀塞13的端部沿长条孔调整至所需位置后采用螺母或锁扣固定住即可。

实际中，防胀塞13能够脱离腔体14设置，这样就需要分别操作防胀塞13对指定换热管11进行加固，以及枪体14进行胀接。实际可以进一步优化为，防胀塞13固定于所述枪体14，防胀塞13与胀管头15相分隔地并列布置，不管是单独若干根防胀塞13分别固定于枪体14(为配合安装可在枪体14加装侧板)，还是多根防胀塞13安装于支撑块16后再将支撑块16固定于枪体14，都能够实现：胀管头15插入被胀接的管头后，防胀塞13同步插入对应的其它换热管11中。防胀塞13与枪体14组装成一个组合结构时，可以提高整个胀管器的稳定性，提高胀管操作质量。

以上防胀塞13的形式为形态固定的柱体，实际中也可改为形态可变化的液压膨胀体，例如橡胶体，橡胶体未充压时或充压较小时，能够令防胀塞间隙配合插入换热管的端部，而压力达到一定程度后，能够经由液压撑开橡胶体而抵紧换热管的内壁，也能够达到以上柱体防胀塞的效果。

其它实施例中，同一个所述枪体设置多个所述胀管头，其中一个胀管头连接一个所述压力装置以输入高压流体进行胀管，其它胀管头连接另一个所述压力装置以输入低压流体作为所述防胀塞。也即防胀塞也是与中心那一个胀管器同样的液压胀管器，随着胀管器一起移动到需要胀接的管头周边的管头中。实际操作时，只有中心胀管器被输入高压流体进行胀管，周边用作防胀塞的胀管器不被输入高压流体进行胀管，或者周边用作防胀塞的胀管器只被输入较低压的流体进行胀管。

具体的，参考图4所示，换热管11通过管孔121和胀管凹槽122与管板12胀接。管孔121和胀管凹槽122使用专用刀具在数控机床上进行加工，胀管时根据实际情况，可以选择直接的液压胀接或者间接的液袋胀接，并经过试验确定相关参数。直接的液压胀接时高压液接触到换热管内表面，间接的液袋胀接时高压液被包裹在具有一定弹性的液袋中，不会接触到换热管内表面。可以更好地提高列管式换热器管束胀接接头的胀接强度和密封可靠性，同时结构简单，能够延长管束的使用寿命。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于换热器的胀接装置，换热器包括管板和多条换热管，管板开有密布的多个管孔，多条换热管的端部插入多个管孔中，该胀接装置包括枪体和柱状的胀管头，胀管头位于枪体的头部，枪体的尾部连接有压力装置，以使得胀管头插入换热管的端部后朝管壁产生胀接压力，其特征是：该胀接装置还包括用于可拆卸地插入被胀接管头之旁侧的其它换热管的防胀塞，防胀塞与换热管的内壁相支承配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：防胀塞包括依次的导入段、管头胀接支撑段和深度调节段，导入段呈锥台状或圆锥状，管头胀接支撑段呈圆柱状。

3.根据权利要求1所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：防胀塞为一体式结构；或防胀塞包括柱状的芯体，以及包覆在芯体外表面的耐磨层。

4.根据权利要求1所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：多个所述防胀塞相互独立设置，外力操作下逐个防胀塞插入预设的换热管。

5.根据权利要求1所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：还包括支撑块，多个所述防胀塞并列地安装于支撑块，以使得多个防胀塞作为一个整体，同步插入多条换热管中。

6.根据权利要求5所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：防胀塞与支撑块之间可拆卸地相互连接。

7.根据权利要求5所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：防胀塞在支撑块的位置可调节设置，且调节至预设位置后固定住。

8.根据权利要求1所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：防胀塞固定于所述枪体，防胀塞与胀管头相分隔地并列布置，以使得胀管头插入被胀接管头后，防胀塞同步插入对应的其它换热管中。

9.根据权利要求1所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：防胀塞为液压膨胀体，以使得防胀塞间隙配合插入换热管后，经由液压撑开而抵紧换热管的内壁。

10.根据权利要求9所述的一种用于换热器的胀接装置，其特征是：同一个所述枪体设置多个所述胀管头，其中一个胀管头连接一个所述压力装置以输入高压流体进行胀管，其它胀管头连接另一个所述压力装置以输入低压流体作为所述防胀塞。