CN2493906Y - 双浮动管板列管式换热器组合浮动密封结构 - Google Patents

Abstract

一种双浮动管板列管式换热器组合浮动密封结构,属换热器密封技术领域,由填料密封环、金属波纹管、橡胶O形圈密封元件组成组合浮动密封结构,填料密封环截面为三角形或梯形,材料为柔性石墨或石棉与石墨粉混合物,填料密封环设置在端部法兰内壁与管板外缘的交界处,采用紧固件压紧方式,并设置弹性垫;金属波纹管装在填料密封环上方,换热器的高压高温侧,与端部法兰、管板焊成一体;在端部法兰内设有注油孔,注油孔出口在法兰内壁表面;橡胶O形圈装在填料密封环下方,换热器的低压低温侧。本实用新型有效解决了在高温高压场合下双浮动管板列管式换热器的浮动密封问题,具有使用安全可靠,可检测、预警,维修方便的优点。

Description

双浮动管板列管式换热器组合浮动密封结构

技术领域

本实用新型涉及换热器密封，特别是双浮动管板列管式换热器密封。

背景技术

CN99244104号“双浮动管板列管式换热器”专利采用管板浮动技术，将传统列管式换热器固定管板所受的变形约束解除，从而消除管板边缘的弯曲应力和剪应力，达到减薄管板设计厚度、降低制造成本及制造难度，同时提高设备使用寿命的目的。为把管板浮动技术应用于工业领域，还必须解决结构边界处的密封问题，特别是高压高温场合下密封的可靠性问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是双浮动管板列管式换热器的浮动密封问题，特别是提供一种在高压高温场合下可靠的浮动密封结构。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：由填料密封环、金属波纹管、橡胶O形圈密封元件组成组合浮动密封结构。填料密封环截面为三角形或梯形，其一个锐角指向低压低温侧，密封环材料为柔性石墨或石棉与石墨粉混合物。填料密封环设置在端部法兰内壁与管板外缘的交界处，采用紧固件压紧方式，并在螺母与压环之间设置弹性垫。金属波纹管装在填料密封环上方，换热器的高压高温侧，与端部法兰、管板焊成一体。在端部法兰内设有注油孔，注油孔出口在法兰内壁表面，其开口位置不与波纹管及填料密封环接触。橡胶O形圈装在填料密封环下方，换热器的低压低温侧，其材料为耐热橡胶。在本实用新型的组合式密封中，以填料密封作为主密封，由于组成密封环的柔性石墨或石棉与石墨粉混合物具有耐高温和化学稳定性好的性能，可保证密封的持久性；密封环结构为三角形或梯形，其一个锐角指向低压低温侧，可利用弹性垫施加的预紧力及高压侧压力形成的自紧力，在密封关键部位形成应力集中，提高了填料的密封能力；柔性石墨或石棉与石墨粉混合物的柔软性系数大，且处在被液体包围的工作条件下，均有利于保证密封效果。金属波纹管作为应急密封，金属密封是高压高温场合的一种可靠密封方式，考虑到本密封组合需要浮动，设计成波纹管形状可满足密封组合的浮动要求。通过注油孔往波纹管外部封闭空间注入高温油，形成液态密封条件。正常工作时波纹管只起温差补偿和贮液的作用，关键时刻则发挥出金属密封的保险功能。橡胶O形圈作为辅密封，用耐热橡胶制作，将其设置在低温侧，保证其密封性能。由以上三种密封方式组合成浮动密封结构，能很好地解决双浮动管板列管式换热器的浮动密封问题，特别是在高压高温场合下的浮动密封问题。

本实用新型具有以下优点：

1、使用安全可靠。主要密封材料采用耐高温且稳定性好的柔性石墨或石棉与石墨粉混合物，可保证在高温高压条件下的密封可靠性。即使填料密封和橡胶O形圈密封都出现问题，波纹管形成的金属密封仍可保证设备在一定周期内的使用安全性。

2、可检测、预警。在设备制造过程中，可借助橡胶O形圈密封对填料密封进行检测，从而保证填料密封的装配质量。同时，借助注油口，也可对波纹管密封进行检漏。此外，在填料密封与橡胶O形圈密封之间可设监测孔，当填料密封出现异常时，与监测孔口连接的现场压力表或远控传感器马上有反映，从而可以及时采取处理措施。

3、维修方便。当设备内件需要维修或密封材料需要更换时，可从波纹管与端部法兰连接的连接块处将组合密封件拆除。

附图说明

图1是本实用新型在双浮动管板列管式换热器内的安装示意图；

图2是图1的局部放大图。

具体实施方式

参照图1、图2，本双浮动管板列管式换热器组合浮动密封结构由填料密封环11、金属波纹管2、橡胶O形圈13等密封材料组成。填料密封环11由柔性石墨或石棉与石墨粉混合物压制成整体密封环。当工作温度≤200℃的情况下，填料密封环11还可采用聚四氟乙烯、氟橡胶、硅橡胶等材料制成。密封环11的截面形状为三角形或梯形，其一个锐角最好为20～30°，指向低压低温侧。填料密封环11安装在端部法兰15内壁与管板12外缘之间，采用紧固件压紧方式。在密封环11上面放置垫圈10、压环8、螺母5，在螺母5与压环8之间设置弹性垫7。压环8与弹性垫7用螺栓6固定在管板12上。压环8上面还设有护盖3。弹性垫7采用耐高温的蝶形弹簧垫或环形弹簧垫，可选用50CrVA等耐高温材料制作。金属波纹管2安装在填料密封环11上方，换热器的高压高温侧，一端通过连接块1与端部法兰15焊接，另一端与管板12焊接。波纹管2最好采用耐高温且延展性好的奥氏体不锈钢制作。在端部法兰15内设有注油孔4，注油孔4出口位于法兰15内壁表面，其开口位置对向护盖3或压环8，以保证不与波纹管2及填料密封环11接触。注油孔进口端与油泵连接。通过注油孔4往波纹管外部封闭空间注入高温油，形成液态密封条件。正常工作时，波纹管外侧空腔内充入的高温油将对填料密封起保护作用，填料密封失效时，其将转化成金属密封，对设备安全使用起保险作用。在设备制造过程中，还可利用注油孔4通入压缩空气，对波纹管与连接块、管板之间的焊缝进行检查。橡胶O形圈12装在填料密封环11下方，换热器的低压低温侧。橡胶O形圈12最好选用耐高温性能好的氟橡胶制作。在其低压侧设置挡圈14，以提高橡胶圈的抗挤压能力。挡圈14最好选用聚四氟乙烯材料制作。橡胶O形圈密封结构的工作温度一般控制在150℃以下，最高不超过200℃，以保证其长期工作的可靠性。为便于监测，在端部法兰15内还开有监测孔9，其出口端位于法兰15内壁表面，处在橡胶O形圈12与填料密封环11之间，且不与填料密封环11及橡胶O形圈12接触，其进口端与压力表或压力传感器连接。在设备制造过程中，可利用监测孔9通入压缩空气，对填料密封环、橡胶O形圈装配质量进行检查。在设备使用前，往监测孔注入高温油，可对填料密封用滑动表面进行防锈保护；在设备使用过程中，可利用监测孔监测填料密封是否失效。

上述组合式浮动密封结构不仅可以满足双浮动管板列管式换热器在其主要应用领域(压力≤40Mpa，温度≤300℃)的使用要求，而且还适用于需用浮动密封解除边界约束、减少应力的其它应用场合。

Claims (6)

1.一种双浮动管板列管式换热器组合浮动密封结构，其特征在于：由填料密封环、金属波纹管、橡胶O形圈密封元件组成组合浮动密封结构，填料密封环截面为三角形或梯形，其一个锐角指向低压低温侧，密封环材料为柔性石墨或石棉与石墨粉混合物，填料密封环设置在端部法兰内壁与管板外缘的交界处，采用紧固件压紧方式，并在螺母与压环之间设置弹性垫；金属波纹管装在填料密封环上方，换热器的高压高温侧，与端部法兰、管板焊成一体；在端部法兰内设有注油孔，注油孔出口在法兰内壁表面，其开口位置不与波纹管及填料密封环接触；橡胶O形圈装在填料密封环下方，换热器的低压低温侧，其材料为耐热橡胶。

2.根据权利要求1所述的组合浮动密封结构，其特征是所述的填料密封环的锐角为20～30°。

3.根据权利要求1所述的组合浮动密封结构，其特征是所述的压环上面还设有护盖。

4.根据权利要求1所述的组合浮动密封结构，其特征是所述的弹性垫为耐高温的蝶形弹簧垫或环形弹簧垫。

5.根据权利要求1所述的组合浮动密封结构，其特征是在所述的橡胶O形圈的低压侧设置挡圈14。

6.根据权利要求1所述的组合浮动密封结构，其特征是在所述的端部法兰内开有监测孔，其出口端位于所述的端部法兰内壁表面，处在所述的橡胶O形圈与填料密封环之间，且不与填料密封环及橡胶O形圈接触，其进口端与压力表或压力传感器连接。

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