TW201940827A - 熱交換器閉合組件及其操作與組裝方法 - Google Patents

Abstract

一種熱交換器組件包括一加大的管狀熱交換器外殼(enclosure)其界定一內部腔室。一管板被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室內，將該內部腔室分隔成殼側和通道側。該內部被建構來可拆除地容納一置於該內部腔室的該殼側內的管束(tube bundle)。一環形套管件被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內。一環形彈性扭力件被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內，使得該套管件被設置在該管板和該彈性扭力件之間。該彈性扭力件具有一可相對於其外圓周偏斜的內圓周，用以扭轉該彈性扭力件。

Description

熱交換器閉合組件及其操作與組裝方法

被揭露的實施例係關於熱交換器外殼組件及其使用與安裝方法，更具體地係關於外殼系統以及用於密封具有可拆除的管束的高壓殼管式熱交換器(shell-and-tube type heat exchanger)的方法，及再更具體地係關於被建構來適用於不同的熱負荷的熱交換器外殼組件，其具有閉合插塞組件(closure plug assembly)，其使用鎖合組件被固定至該熱交換器的該通道。

殼管式熱交換器構成化學工廠、煉油廠、蒸氣工廠、和類似設施中的未燃燒式(unfired)熱傳遞設備。具有可拆除的管束的熱交換器(譬如，那些具有U型管及浮動頭的熱交換器)、或具有固定式管板之非可拆除的管束的熱交換器是目前使用中之殼管式熱交換器原理型式中最流行的熱交換器。實際上，具有可拆除的管束使得該的熱交換器可被定期地從服務線上被移除是一般所想要的，該管束被拆下來進行清潔及檢查然後重新被組裝。流體靜力地(hydrostatically)或氣體力學地(pneumatically)檢測具有可拆除的管束的管狀熱交換器的殼側亦是所想要的，使得管子接點和管板墊圈的檢測或認證可被完成且滲漏可被容易地找到並修理。為了要取出管束，必須設有一閉合件(closure)，它可在長時期的不同的熱及壓力負荷操作之後被快速地且可靠地打開。與拆解、取出、流體靜力及氣體動力檢測和再組裝相關的問題在該管狀熱交換器很大(直徑超過36英寸)且打算用於超過1000psi的高壓操作時因為所需要的構件變得很大而特別嚴重。已被開發來用於此目的的特殊種類的閉合件是一種“螺栓插塞(screw plug)”，其亦被稱為“背鎖(breechlock)”式閉合件，其使用多個互鎖螺紋來將鎖合環蓋組件固定在定位。此類型的系統的主要好處係在於它消除了其它傳統高壓熱交換器設計的大的通道蓋凸緣和螺接(bolting)。描述於先前技術中的螺栓塞式熱交換器主要有兩種分類。在管板兩側壓力皆超過1000psi使得管板本身只遭遇到一低的壓力差的應用中，可提供一完全拆除的“A型”閉合件，管束可藉此在不移除該殼蓋下被拆下來。如果壓力差過大的話，則可更方便取下該殼蓋以接近該管束，在此情形中可使用“B型”閉合件。

再者，使用於此類型的熱交換器中的閉合組件必須夠堅硬以維持內部壓力而不會讓該閉合組件相對於通道有明顯的移動，因為這將會導致用來固定該閉合組件的螺紋部分地或完全地脫離。然而，該組件亦必需有足夠的撓性用以承納(accommodate)在操作期間的預期中的熱負荷。預期中的熱負荷會隨著時間推移因溫度而改變，這會在一開始的啟動期間或後續的修理期間發生、或者因為一翻倒事件或工廠旅程(plant trip)而改變，任何這些單一事件會造成內部構件相對於該通道的一不同的熱膨脹。該熱負荷如果在一或多個實施例中沒有被適當地調適的話，則會造成內部不均的塑性變形，使得墊圈負荷不再是被均勻地分布且最終該組件會開始滲漏。尤其是，由於熱交換器的內部構件(因為熱膨脹係數的不同或較薄的內部構件的加熱速率比較厚的通道材料的加熱速率快的事實)通常會遭遇比該通道更高的熱膨脹，所以一堅硬的閉合組件不是所想要的，如果它造成：內部構件的塑性變形，這會導致墊圈卸載(unloading)及滲漏；及在閉合組件通道的螺紋部分上有較高的負荷，這會導致螺紋變形。所有上述的情形及操作條件已導致採用許多不同的技術解決方案，它們都只獲得部分成功，因為它們只解決部分的問題，同時還引入其它問題，尤其是對於溫度、壓力、和尺寸都很大的應用而言更是如此。

在所有這些先前技術解決方案中，螺紋式鎖合環及蓋組件(或“閉合插塞”)必需被旋轉數次(通常是20次或更多次)，用以讓該鎖合環上的螺紋與該熱交換器的通道上的螺紋完全地嚙合。這引入一特別的搬運考量，因為該鎖合環組件必須同時在該通道的外面被精準地定心及支撐並且被旋轉到定位。尤其是，因為該閉合插塞的重量不被允許靜置在螺紋上，所以精準地搬運此一沉重的設備(其重達21000磅)需要一和該熱交換器一起被提供之特殊的夾具。不同的夾具設計已被開發出來。在一些例子中，一懸臂樑式的配重系統被用來平衡該鎖合環的重量。在其它例子中，該夾具直接被附著在該通道。

然而，該特殊的夾具沒有其它的功能且使用的頻率低至熱交換器的工作員工沒有經驗且完全依賴由製造商所提供的指南。在最糟的情形中，如果沉重的組件未能正確地固定至該夾具的話，則存在著在該熱交換器工作的工廠員工會受傷的風險。在插入或拔出期間閉合插塞會變成被堵塞或螺紋會受損的風險一直都存在。這在該閉合插塞首先被插入到該熱交換器通道內時尤其是如此。在工廠大修(plant turnaround)或維修期間時間是很關鍵的，所以與卡住的閉合插塞相關聯的任何意外的停機時間對於工廠或煉油廠而言代表著重大的金錢損失。

搬運鎖合環的困難度意謂著在維修活動期間將該鎖合環插入及取出超過一次是所不想要的。如果必須對管子或其它壓力維持構件進行維修的話，則殼側流體靜力或氣體力學檢測必須在該蓋子不在其定位時實施以檢查並確保沒有危險。早期的設計在流體靜力檢測該熱交換器的殼側時使用一暫時的內部凸緣來裝載該墊圈。後期的設計(譬如，顯示在美國專利第4,750,554號中的設計)提供一機構來平行於來自裡面一列的螺栓的負荷地施加來自該內部凸緣的負荷。對於後期的設計而言，只有在滲漏的事件中，位在該外鎖合環內的該裡面一列的螺栓才會被用來載入該管板墊圈。達成此功能所需的內部構件可變得相當複雜，同時，該設計已被很好地最佳化，部件數量和複雜度提高了它們會被不正確地安裝的風險以及加入更多的製造成本。因為內部凸緣與處理流體接觸，所以螺栓會被腐蝕或被積炭(coke formation)覆蓋且必須被切割或鑽出來。再者，內部構件之熱膨脹差異會造成對於內部凸緣組件的損害或可將內部凸緣組件變形，導致取出及再使用該組件的困難。

因此，先前技術並沒有在保持內部構件的簡單設計的同時解決在插入/取出期間搬運該閉合件並允許壓力檢測的問題。

雖然螺栓閉合插塞式熱交換器可符合關於承壓部件(pressure containing parts)的應用設計法規，但在該設備設計的壓力邊界內部還有其它構件將影響到此類設備的可靠性及壽命週期成本。對於堅硬到足以限制承壓的移動，同時在預期中的熱負荷條件下避免傷害到內部構件並在極端熱負荷條件下對承壓結構(螺紋)等等提供失效安全(fail-safe)保護的裝置存在著需求。

因此，在此技藝中對於被建構來承納(accommodate)不同的熱負荷且包括在必要時可被更容易地安裝及取下且無需使用特殊的搬運設備的鎖合環和蓋子的熱交換器閉合組件有著未被滿足的需求。

下面被描述之被例示的實施例的目的和好處將在下文被提出且從下文將變得更明顯。在本案中寫出來的描述和申請專利範圍中被特別指出以及在附圖中被示出的裝置、系統及方法將可實現並獲得被例示的實施例的其它好處。

為了達成這些及其它好處以及依據被例示的實施例的目的，在一態樣中，用於殼管式熱交換器的閉合系統及方法被描述，其中，熱交換器閉合組件被建構來承納不同的熱負荷並包括一鎖合環，其藉由使用多個互鎖式轂(hub)或螺紋而被固定至該熱交換器的通道。

如之前提到的，下面是殼管式熱交換器的終端使用者的特別顧慮：穿過墊區的滲漏造成處理流體(譬如，氫/碳氫化合物)逸入到環境中；殼側與管側流體之間處理滲漏；在插入/取出期間因為閉合插塞的黏著而造成比預期的維修時間更長；及在插入或取出期間支撐該閉合插塞所需之龐大數量的內部構件和特殊設備的複雜度。

依據示於本文中的某些實施例，目前被揭示之用於打開、關閉並密封一高壓熱交換器的方法/系統使用一蓋子和一鎖合環組件(如，閉合插塞)，該閉合插塞藉此在一直線運動中被插入到熱交換器通道內且較佳地在少於一個單一旋轉(如，一小於360度的旋轉)中被旋入到鎖合的位置。負荷承載表面(如，轂)較佳地沒有接觸，直到最厚的旋轉被實施以有效地將該閉合插塞鎖合至該高壓熱交換器。該高壓熱交換器的通道較佳地被機械加工帶有第一組轂且該鎖合環被機械加工帶有一第二組互補的轂，使得當該閉合插塞被旋轉時，該第一組轂與該第二組轂可解脫地嚙合。在一些實施例中，一軌條可被附裝鄰近該鎖合環及/或通道上的一或多組轂，用以提供沿著一側的高起來的區段，其：(i)防止過度旋轉；(ii)提供一用於該鎖合環組件插入的承載表面；及(iii)防止傷及負荷承載表面。

在一被例示的實施例中，該鎖合環被機械加工帶有一預定組數(如，8個)的鎖合環轂且該熱交換器通道被機械加工帶有相應組數的通道轂。熟習此技藝者將很容易理解到的是，該相應的轂的組數量可被改變而不偏離本揭露內容的發明態樣。在一些被例示的實施例中，轂的輪廓是一拱壁(buttress)形狀。

應被理解的是，被例示的實施例的一些好處包括一閉合插塞組件，其可用單一直線運動且無需特別的夾具或工具就可被安裝。只要該閉合插塞組件在其定位位上且完全被該熱交換器通道支撐，則藉由單一的部分旋轉(例如，該插塞件的22.5度旋轉)它就被鎖入到定位。該閉合插塞件相對於該熱交換器通道被卡住的風險即被消除掉。此外，插塞件的搬運較安全，因為在該閉合插塞件相對於該熱交換器被完全支撐之前是不需要轉動的。很容易獲得的工廠設備(譬如，吊車、捆束拖車(bundle pulling truck)、及堆高機)可被用來將閉合插塞件移到定位，藉由省下與特殊夾具有關的成本。該安裝較安全，因為該鎖合環組件/插塞件無需在使用配重或懸臂樑予以懸吊且定心的時候同時被旋轉，而是較佳地沿著特殊設計的諸軌條被滑動，該等軌條亦被用作為旋轉擋止件。該等軌條的大小被作成可確保該閉合插塞件的該鎖合環組件不會將其整個重量放在該等轂的承載表面上。

依據被示出的實施例，該閉合插塞組件的插入和取出可以比先前技術的螺紋設計更快速地被完成。更快的安裝及取出讓簡化的內部構件可被使用，尤其是藉由消除對於內部凸緣的需求。與先前技術的設計典型地需要20次或更多次完全的元轉相反地，在一些實施例中，為了將該閉合插塞組件鎖至定位，只需要部分地旋轉該閉合插塞組件相對於熱交換器管(如，22.5度)。因此，在該閉合插塞件的負荷承在表面形狀的選擇上提供了比先前技術所使用的傳統1英吋ACME螺紋更適合的選擇彈性。

關於先前技術設計和方法，螺紋的旋緊相當於將一楔形件塞入到一間隙中直到它透過摩擦和些許的塑性變形快速地卡住為止。因此，螺紋必須在轉動的同時前進一些直線距離以完全地嚙合。使用在ACME式螺紋中之先前技術的設計通常是在1英吋螺距上，使得一個完整的旋轉會將插塞向該通道內前進一英吋。與此相反地，本發明的一些被例示的實施例的轂設計例如是一種公/母互鎖式或叉指式(interdigitated)形狀，其透過在單一平面內的轉動而嚙合，其較佳地使用一轂形(如，拱壁構造)，當該轂上的力主要是在一個方向上時，該形狀更堅硬及更適當。該等軌條被提供且被建構在轂上，用以確保該插塞組件的鎖合環在插入期間內正確地定心且不會過度旋轉。該等軌條亦用來在該閉合插塞件與該熱交換器管的組裝期間保護該等轂。

因此，被例示的實施例所提供的一項獨特的好處是在該鎖合環被轉動時不再需要一特殊的“夾具”。依據本發明之被示出的實施例，該閉合插塞件的旋轉在該插塞件的該鎖合環被完全插入到該通道內時發生，使得該鎖合環的設計顯著地縮短為了維修作業打開及關閉該熱交換器所需的時間、消除了對於特殊設備/搬運上的需求以及降低了不正確的造成滲漏的風險。藉由減少打開及關閉的時間，還可以省掉用於壓力檢測目的的凸緣，這大幅地減少比需被安裝/移走才能接近管束的構件的數量。

應被理解的是，本發明之被示出的實施例係關於透過使用彈性扭力件允許在操作期間在不同的熱負荷下的熱膨脹的熱交換器。藉由用彈性扭力件來承納預期中的熱膨脹，密封在多次操作循環中可被維持而無需調整設置在閉合插塞件上的壓緊螺栓。預期間中的熱負荷包括構件因為啟動、停機、流體流率的波動、及不頻繁但可預見的事件(工廠大修或突然停機)而加熱及冷卻。在會造成內部構件的熱膨脹超出設計時被考慮到的範圍之外的極端熱負荷的事件中，保護閉合組件的轂不受損傷是很關鍵的，因此，扭力件被設計及建構成在一定的彈性變形範圍以上會塑性變形。應被理解的是，先前技術的設計和方法需要使用特殊的組裝程序來維持內部管板墊圈的密封，這通常涉及了壓緊螺栓在操作期間的再旋緊。即便是藉由這些程序，內部構件的塑性變形會因為不同的熱膨脹而在操作期間發生。如之前提到的，這可被本發明消除掉。

依據本發明的一些被示出的實施例，閉合組件被設計來密封一高壓殼管式熱交換器，且被建構成“螺旋插塞(screw plug)”型式，其在壓力及不同的熱負荷下在保持一在該熱交換器管板的密封。該閉合組件的一外部密封較佳地由一隔膜及墊圈組件提供。該隔膜墊圈密封件較佳地被一列外推壓螺栓(push bolts)保持，且內部密封較佳地是由一位在該管板的第二墊圈(其被一列內推壓螺栓保持)來提供。依據一些被示出的實施例，熱交換器管板的內部密封負荷經由壓緊環、彈性扭力件及套管件被傳遞。應被理解的是，該彈性扭力件在它與該套管件和該壓緊環接觸的區域樞轉。

在本發明的一些被示出的實施例的組裝程序期間，一帶有管板墊圈的管束被插入到熱交換器管內，接著是一套管件、一彈性扭力件、然後是該具有一蓋子和鎖合環組件的閉合插塞件。此外，一隔膜和隔膜墊圈被設置在該熱交換器管內與該閉合插塞件相鄰以提供一防漏密封。該閉合插塞件藉由在一直線運動中繞著該熱交換器的縱長軸線同軸地轉動(較佳地被轉動少於一個旋轉)用以設置在一被鎖定的位置進而被可拆卸地固定至該熱交換器管的開放端通道(open end channel)。應被理解的是，該等負荷承載表面在該閉合插塞件被施加最終旋轉之前彼此並不負荷承載接觸。

依據本發明的一些被示出的實施例，該閉合插塞件的前述負荷承載表面和該熱交換器管的該開放端通道較佳地包括被設置(被機械加工)在該閉合插塞件上的第一組轂和被設置(被機械加工)在該熱交換器管的開放端通道上的互補的第二組轂，使得當該閉合插塞件被旋轉時，該第一組轂與該第二組轂嚙合(叉指咬合)。應被理解的是，一或多組轂區段可被設置在該閉合插塞件及/或該熱交換器的開放端通道上，用以包含一高起來的區段(如，軌條)，其被建構來(i)防止過度旋轉，(ii)提供一用於該閉合插塞件的插入的承載表面，同時(iii)防止傷害到該閉合插塞件和該熱交換器管的開放端通道這兩者的負荷承載表面。

在另一態樣中，一種熱交換器組件被提供，其包括一長形的管狀熱交換器外殼，其界定一內部腔室。一管板被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室內，將該內部腔室分隔成殼側和通道側。該內部被建構來可拆除地容納一被置於該內部腔室的該殼側內的管束(tube bundle)。一環形套管件被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內。一環形彈性扭力件被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內，使得該套管件被設置在該管板和該彈性扭力件之間。該彈性扭力件具有一可相對於其外圓周偏斜的內圓周，用以扭轉該彈性扭力件。此外，該熱交換器可進一步包含下列的一或多者：i)一分隔組件，其中該套管件被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內，用以將流體從一延伸穿過該外殼的埠口引導到在該管束內的至少兩根或更多根管子；ii)一管板墊圈，其被設置在該管板和一形成在該熱交換器外殼的該內部腔室內的肩部之間、及一承載環，其被設置在熱交換器外殼的該內部腔室內，且該彈性扭力件被設置在該套管件和該承載環之間；iii)至少兩個埠口，其延伸穿過該外殼以允許流體進入及離開該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側；iv)該彈性扭力件被建構來彈性地偏斜達到彈性偏斜極限並在該彈性偏斜極限之上塑性地偏斜，使得該彈性扭力件彈性地偏斜以承納不同的熱膨脹並在該熱交換器處在預加負荷(preload)以及預期中的壓力及熱負荷下時避免傷害到該熱交換器的構件；v)該彈性扭力件被建構來在該彈性扭力件接觸該套管件的第一接觸區以及在該彈性扭力件接觸該承載環的第二接觸區樞轉；vi)該彈性扭力件具有平行四邊形剖面，其具有圓角化的角落；vii)多個彈性扭力件，其相對於彼此被串聯地堆疊；viii)該彈性扭力件被建構成具有外半徑“A”及內半徑“B”，其中該外半徑小於被建構來容納管束的該內部腔室的通道的內半徑，其中“A”與“B”的比率小於3；ix)該彈性扭力件被建構成具有高度“H”，其約為彈性偏斜極限的50%、且具有厚度“T”，使得該彈性扭力件在其彈性偏斜極限之上塑性地變形；x)一用來將該熱交換器的該內部腔室的通道側密封的閉合組件，其中該閉合組件包括一鎖合環件及一覆蓋件，它們被一鎖合組件可拆卸地固定至該熱交換器外殼；xi)該鎖合組件包括多個間隔開來的鎖合環轂區段，其被建構來與形成在該熱交換器外殼的圓筒形內表面部分上的相對應的通道轂區段叉指式嚙合；xii)一隔膜，其被設置在該內部腔室的該通道側與該鎖合環及覆蓋件相鄰、及一隔膜墊圈，其在該鎖合環件被可拆卸地固定至該熱交換器外殼時抵著該隔膜被壓緊；xiii)該閉合組件進一步包括多個沿著該閉合組件的外半徑部分被設置的第一長形壓緊件，用以將一力傳遞至第一壓緊環，其將一力傳遞至該隔膜的邊緣部分以及該隔膜墊圈、以及多個沿著該閉合組件的內半徑部分被設置的第二長形壓緊件，用以將力傳遞至一第二壓緊環，其抵住該隔膜的一部分傳遞力，造成該隔膜的一部分在該閉合組件被可拆卸地固定至該熱交換器外殼時將遠端偏斜遠離該覆蓋件並朝向該彈性扭力件；xiv)該管板、套管件、承載環、第一及第二壓緊環、鎖合環、以及第一及第二壓緊件被建構來在達到來自預加負荷以及該閉合組件被固定至該熱交換器外殼時的熱及壓力負荷的一總軸向負荷或在該總軸向負荷之上時仍保有彈性；xv)其中該等長形壓緊件被預加負荷，該等壓緊件經由第一軸向負荷路徑將該預加負荷施加至該彈性扭力件的第一接觸區，其將該預加負荷傳遞通過一扭力負荷路徑經過該彈性扭力件到達該彈性扭力件的第二接觸區，其經由一第二軸向負荷路徑將該預加負荷傳遞至該管板墊圈；xvi)其中來自該熱交換器內的處理流體的壓力負荷是在一正常的預定的門檻值範圍內，該彈性扭力件被建構來彈性地變形，讓它的外圓周朝向該閉合組件軸向地移動、來自該熱交換器外殼內的處理流體的壓力負荷藉由將該閉合組件遠端變形遠離該管板來降低在該彈性扭力件上的負荷、及該彈性扭力件被建構來彈性地偏斜至一彈性偏斜極限且在該彈性偏斜極限之上作塑性偏斜，使得該彈性扭力件承納不同的熱膨脹以避免在該熱交換器處在預加負荷以及預期中的壓力及熱負荷下時傷害到該熱交換器的構件。

在另一態樣中，一種用於組裝一管狀熱交換器組件的方法被提供，該方法包括提供一長形的熱交換器外殼，其具有一內部腔室且界定一縱長軸線以及具有一開放的圓筒形通道端。一閉合組件被提供，其具有一鎖合組件，其被建構固定至該長形的熱交換器外殼的該開放的圓筒形通道端。該閉合組件的該鎖合組件沿著該熱交換器的該內部腔室的該縱長軸線被插入到該開放的圓筒形通道端內，使得該閉合組件和該長形熱交換器外殼的內壁的每一者的諸負荷承載表面不會彼此接觸。該閉合組件被繞著該熱交換器外殼的該縱長軸線旋轉以造成該鎖合組件可拆卸地固定至一設置在該長形的熱交換器外殼的該內壁上的配合的鎖合組件，用以造成該等負荷承載表面彼此接觸，使得負荷被傳遞在該閉合組件和該長形的熱交換器之間。此外，用於組裝該管狀熱交換器的方法可包括包含下列的一或多者：i)該閉合組件被旋轉小於360度以造成該閉合組件的該鎖合組件可拆卸地固定至設置在該長形的熱交換器外殼的該內壁上的該配合的鎖合組件；ii)該閉合組件的該鎖合組件和設置在該長形的熱交換器外殼的該內壁上的該鎖合組件共同地形成一卡口式鎖合組件(bayonet locking assembly)；iii)該卡口式鎖合組件包括多個設置在該閉合組件的外表面部分上之間隔開來的鎖合環轂區段及多個設置在該長形熱交換器外殼的該內壁上的間隔開來的鎖合環轂區段，其被建構來與形成在該閉合組件上之相對應的通道轂區段叉指式嚙合；iv)在插入該鎖合組件之前，軸向地沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線將一管板墊圈插入到該開放的圓筒形通道端內，其將被設置成與一形成在該長形熱交換器外殼內的通道肩部構造相鄰、軸向地沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線將一管板插入到該開放的圓筒形通道端內，其將被設置成與該管板墊圈相鄰，用以在該長形的熱交換器外殼的該內部腔室中界定出一殼側與一通道側，其中該內部腔室被建構來可拆卸地容納一管束，其被放置在該內部腔室的該殼側內、軸向地沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線將一環形套管件插入到該開放的圓筒形通道端內，其將被設置成與該管板相鄰、沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線將一彈性扭力件插入到該開放的圓筒形通道端內，用以將其設置成與該套管件相鄰、沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線將一承載環插入到該圓筒形通道的開放端內，用以將其設置成與該彈性扭力件相鄰、以及沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線將一隔膜插入到該圓筒形通道的該開放端內，用以將其設置成與該承載環相鄰；v)調整多個沿著該閉合組件的外半徑部分設置的第一外長形壓緊件，它們同軸地沿著該閉合組件的縱長軸線延伸在該閉合組件內，用以將力傳遞至一第一壓緊環，該第一壓緊環將力傳遞至該隔膜的邊緣部分及該隔膜墊圈，用以將該隔膜墊圈抵著該隔膜壓緊、及調整多個沿著該閉合組件的內半徑部分設置的第二內長形壓緊件，它們同軸地沿著該閉合組件的縱長軸線延伸在該閉合組件內，用以將力傳遞至一第二壓緊環，該第二壓緊環抵住該隔膜的一部分傳遞力，造成該隔膜的一部分在該閉合組件被固定至該熱交換器外殼時將遠端偏斜遠離該閉合組件並朝向該熱交換器組件的該彈性扭力件；vi)其中該管板、該套管件、該第一及第二壓緊環、該閉合組件、以及該第一及第二長形壓緊件的每一者被建構來在達到來自預加負荷以及該閉合組件被固定至該熱交換器外殼時的熱及壓力負荷的一總軸向負荷或在該總軸向負荷之上時仍保有彈性；vii)其中當該等長形壓緊件被預加負荷時，該等壓緊件經由第一軸向負荷路徑將該預加負荷施加至該彈性扭力件的第一接觸區，其將該預加負荷傳遞通過一扭力負荷路徑經過該彈性扭力件到達該彈性扭力件的第二接觸區，其經由一第二軸向負荷路徑將該預加負荷傳遞至該管板墊圈；viii)其中該扭力負荷被應力的增加抵抗且一扭力旋轉讓該彈性扭力件的該第一接觸區能夠朝向該管板移動；ix)其中該閉合組件包括將一具有外徑的圓筒形覆蓋件設置成與一圓筒形鎖合環件的內部被同心地固定，其界定一圓筒形外表面部分和一圓筒形內部，其中該外表面部分設置有該閉合組件的該鎖合組件。

在又另一態樣中，一種閉合組件被提供，其被建構來可拆卸地固定至一熱交換器組件的內部腔室的開放通道端，該閉合組件包括一圓筒形鎖合環件，其界定一圓筒形外表面部分和一圓筒形內部。該外表面部分被設置有多個間隔開來的鎖合環轂區段，其被建構來與形成在該熱交換器組件的圓筒形內表面部分上相對應的通道轂區段叉指式嚙合。一圓筒形覆蓋件被固定成與該鎖合環件的該內部同心。此外，該閉合組件可進一步包含下列的一者或多者：i)其中該覆蓋件被可拆卸地固定至該鎖合環件，該鎖合環件具有一內徑表面，其具有一肩部構造，其被建構來承接一設置在該覆蓋件的外徑表面上之相對應的肩部構造；ii)每一鎖合環轂區段以一從該鎖合環件的該外表面部分延伸出之預定的角度延伸，其被建構來與設置在每一形成在該熱交換器組件的該圓筒形內表面部分上的通道轂區段內的相對應的有角度的轂區段叉指式嚙合；iii)一被設置在該鎖合環件上之向上延伸的凸緣件，其被建構來停止該閉合組件旋轉進入該熱交換器組件的該內部腔室中；iv)一隔膜，其被建構成被設置來與該鎖合環和覆蓋件相鄰；v)多個可調整的外細長形鎖合環壓緊件，其被可拆卸地固定在該鎖合環件內，每一外細長形鎖合環壓緊件穿過一與一縱長軸線同軸地被形成在該鎖合環件內之個別的孔，用以將力傳遞至第一壓緊環，其將力傳遞至該隔膜的一邊緣部分、及一隔膜墊圈，其被壓擠抵住該隔膜，使得當該鎖合環件被可拆卸地固定至該管狀熱交換器組件的該內部腔室時，該隔膜透過該等外細長形鎖合環壓緊件的調整而被設置在介於該隔膜墊圈和該第一壓緊環件之間；vi)多個可調整的內細長形覆蓋件壓緊件，其被可拆卸地固定在該覆蓋件內，每一內細長形覆蓋件壓緊件穿過一與一縱長軸線同軸地被形成在該覆蓋件內之個別的孔，用以將力傳遞至第二壓緊環，其傳遞一力抵抗該隔膜的一部分，造成當該閉合組件被可拆卸地固定至該熱交換器組件的該內部腔室的開放端時，該隔膜的一部分將遠端偏斜遠離該覆蓋件並朝向該熱交換器組件的該內部腔室；vii)其中該第一及第二壓緊環、壓緊桿及壓緊螺栓被建構來在達到來自預加負荷以及該閉合組件被可拆卸地固定至該熱交換器組件的該內部腔室的開放端時的熱及壓力負荷的一總軸向負荷或在該總軸向負荷之上時仍保有彈性；viii)其中該鎖合件的該外表面部分被設置有一實質地垂直於該鎖合環件的該縱長軸線的直立的溝槽，其被建構來可滑動地接納一形成在該熱交換器組件的該內表面部分上垂直於該熱交換器組件的縱長軸線的相對應的凹口，用以方便該鎖合件插入到該熱交換器組件的該內表面部分。

在又另一態樣中，一種用於熱交換器組件的操作方法被提供，該熱交換器組件具有一管狀熱交換器外殼，其被建構來在加熱及冷卻程序期間承納在該熱交換器外殼的一內部腔室內的內部構件的不同熱膨脹，該操作方法包括用該熱交換器外殼的該內部腔室內的一彈性扭力件來接受一預加負荷，使得該彈性扭力件接受一扭力負荷並彈性地偏斜以承納該預加負荷。一熱負荷被該熱交換器組件接受，用以將熱交換器外殼的該內部腔室內的內部構件不同地熱膨脹，使得被該彈性扭力件接受的該扭力負荷增加並進一步彈性地偏斜以承納該熱負荷。此外，用於熱交換器的該操作方法可進一步包含下列的一者或多者：i)接受一在熱交換器外殼的該內部腔室內的壓力負荷，其藉由彈性地偏斜一被可拆卸地附裝至該熱交換器外殼的閉合組件來減輕被該彈性扭力件接受的該扭力負荷並放鬆該彈性扭力件以承納該壓力負荷；ii)其中將內部構件不同地熱膨脹包含了在不會造成至少該承載環、彈性扭力件、套管件和管板塑性變形下，承納至少該承載環、彈性扭力件、套管件和管板的不同的熱膨脹；ii)其中長形壓緊件被用來對該彈性扭力件施加預加負荷，使得該等壓緊件經由第一軸向負荷路徑將該預加負荷施加至該彈性扭力件的第一接觸區，其將該預加負荷傳遞通過一扭力負荷路徑經過該彈性扭力件到達該彈性扭力件的第二接觸區，其經由一第二軸向負荷路徑將該預加負荷傳遞至該管板墊圈；iii)其中該彈性扭力件被建構來在該彈性扭力件接觸一套管件的第一接觸區以及在該彈性扭力件接觸一承載環的第二接觸區樞轉；iv)將一管板墊圈軸向地沿著該長形的熱交換器外殼的縱長軸線插入一開放的圓筒形通道端，用以被放置成與一形成在該長形的熱交換器外殼內的通道肩部構造相鄰、將一管板軸向地沿著該長形的熱交換器外殼的縱長軸線插入一開放的圓筒形通道端，用以被放置成與該管板墊圈相鄰，用以在該長形的熱交換器外殼的該內部腔室內界定出一殼側和一通道側，其中該內部腔室被建構來可拆卸地容納一被設置在該內部腔室的該殼側內的管束、將一環形套管件軸向地沿著該長形的熱交換器外殼的縱長軸線插入一開放的圓筒形通道端，用以被放置成與該管板相鄰、將一彈性扭力件沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，用以將其設置成與該套管件相鄰、將一承載環沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該圓筒形通道的開放端內，用以將其設置成與該彈性扭力件相鄰、以及將一隔膜沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該圓筒形通道的該開放端內，用以將其設置成與該承載環相鄰；及v)將一閉合組件附加至該內部腔室的一開放端部，該閉合組件包括一可偏斜的隔膜和承載環且進一步包括一用來將該預加負荷施加至該彈性扭力件的機構。

揭露於本文中的閉合組件的這些及其它獨特的特徵從下面的描述及附圖中將變得更容易瞭解。

本發明現參照附圖被更完整地描述，其中本發明的某些被例示的實施例被示於附圖中。本發明並不以任何方式被侷限於被例示的實施例，因為被描述於下文中的該等被例示的實施例只是本發明的範例，其可用熟習此技藝者所瞭解的不同的形式來體現。因此，應被瞭解的是，描述於本文中的任何結構上的及功能上的細節並不是要用於限制，而只是作為申請專利範圍的基礎以及作為用於教導熟習此技藝者來不同地利用本發明的一個代表。再者，使用於本文中的用詞及用語並不是限制性的，而是用來提供對本發明的一可理解的描述。

除非被不一樣地界定，否則使用於本文中的所有技術性及科學性用詞具有和本發明所屬技術領域中具有通常知識者一般理解的涵義相同的涵義。雖然和描述於本文中的方法及材料類似或相等的方法及材料亦可被使用在本發明的實作或測試中，但現將描述示範性的方法及材料。本文中提到的所有專利公開文獻係藉由參照來揭露並描述與該等公開文獻有關的方法及/或材料來將其併於本文中。

應指出的是，當使用在本文中以及隨附的申請專利範圍中時，單數形式“一(a)”、“一(an)”及“該(the)”包括了多數的指涉對象(referents)，除非上下文清楚地只出了不同的涵義。因此，例如，“一刺激物”包括了多個刺激物的意思及“該訊號”包括了一或多個訊號及熟習此技藝者所習知的等效物的意思，以此類推。

習知的構件、材料或方法不一定會被詳細地描述以避免遮蔽了本揭露內容。揭露於本文中的任何結構上及功能上的細節不應被解讀為限制，而只是用於申請專利範圍的基礎及作為用來教導熟習此技藝者不同地應用本發明的代表性基礎。

本揭露內容現將更完整地描述，但並不是揭露內容的所有實施例都一定被顯示。此外，許多修改可被達成用以讓該揭露內容的教示可適用特殊的情況或材料而不偏離其主要的範圍。

應被理解的是，發明克服了許多與先前技術的熱交換器閉合組件相關聯的問題。例如，參考圖1A，其顯示被描述在美國專利第4,750,554號中的一用於殼管式熱交換器的先前技術的閉合組件。圖中所示的是一殼管式熱交換器的剖面，其具有一殼及一包含管束的通道。該通道具有埠口，其提供用於流體進入及離開該管束的管子的途徑。該末端閉合組件或“插塞”包含鎖合環9及覆蓋件19，其包含一隔膜8和隔膜墊圈10。該閉合插塞組件是可拆卸的，用以允許一可拆卸的環形管束的插入及取出，同時亦能夠在高壓下維持緊密的密封以及吸收合成負荷。該熱交換器的該開放的通道在其端部被該閉合插塞組件(即，鎖合環9及覆蓋件19)封閉。該鎖合環9包含一藉由使用螺栓11和壓緊環20壓擠墊圈10來抵住隔膜8將該熱交換器通道密封的機制。

該殼側流體與進入管子(未示出)的通道流體被一管板1和一管板墊圈6分隔開。典型地，該熱交換器需要的分隔組件來容納兩次通過管側(two pass tube side)流動配置。該分隔組件可包括一套管件2、一分隔板3、一分隔覆蓋件4、及/或一環17，用來將流體從一通道入口噴嘴引導通過兩個或更多個管程(tube pass)到達出口埠。熟習此技藝者將瞭解的是，該分隔組件可被應用至入口或出口。

繼續參考圖1A的先前技術熱交換器，鎖合環件9係使用螺紋而被固定抵住該熱交換器的該殼的該通道-該鎖合環9被設置公螺紋及該通道被設置相對應的母螺紋。應被認知及理解的是，該等螺紋是負荷承載表面，使得當熱交換器被組裝時，該等螺紋吸收螺紋的預加負荷。再者，在該熱交換器的操作期間，流體靜力負荷被施加至該插塞覆蓋件19，其接著被直接轉移至前述的螺紋。

現參考圖1B，其顯示一管狀熱交換器和閉合組件的剖面圖，其依據本發明的一被例示的實施例被建造，該熱交換器被標示為100。類似於圖1A的先前技術的熱交換器，熱交換器100是殼管式熱交換器，其包括一外殼70，該外殼70具有一殼件15，其與一通道件7被一體地形成或被結合至該通道件，該外殼70被建構來容納一管束(未示出)。該熱交換器通道件7較佳地具有至少兩個埠口，其提供用於流體流進入及離開該被插入的管束的管子的途徑。該末端閉合組件或“閉合插塞”較佳地包含環形鎖合環件9、壓緊環21及22、及環形覆蓋件19。進一步被包括的是一隔膜8和一隔膜墊圈10。該閉合插塞是可拆卸的，用以允許一可拆卸的環形管束的插入及取出，同時亦能夠在熱交換器100的操作期間在高壓下維持緊密的密封以及吸收合成負荷(resulting loads)。該通道件7的該開放的端部被該閉合插塞組件(如，覆蓋件19及鎖合環9)封閉(密封)。該鎖合環件9較佳地包含一藉由使用螺栓12、推壓桿14及壓緊環21壓擠墊圈10來抵住隔膜8將該熱交換器通道7密封的機構。如圖1B所示，該覆蓋件19被可拆卸地固定至該鎖合環件9，使得該鎖合環件9具有一內徑表面，其較佳地形成有一錐坑(countersink)構造，其被建構來容納一設置在該覆蓋件9的外徑表面上的配合的錐坑構造。依據被例示的實施例，該覆蓋件19的最小的內徑較佳地小於該鎖合環件9的最大外徑，用以在它們之間形成該錐坑構造。

繼續參考圖1B，殼側流體流與進入該等管子(未示出)的通道流體流被一管板1和管板墊圈6分隔開。該熱交換器100典型地需要一分隔組件來容納兩次通過管側流動配置。然而，熟習此技藝者將會瞭解的是，本揭露內容的發明性的態樣可使用在單次通過熱交換器或具有多於2次通過的熱交換器上。在此實施例中，該分隔組件包括一套管件2、一分隔板3、一分隔覆蓋件4，用來將流體從一通道入口噴嘴引導通過兩個或更多個管程(tube pass)到達出口埠。熟習此技藝者將瞭解的是，該分隔組件可被應用至入口或出口。

該閉合插塞組件的該鎖合環件9抵住該熱交換器100的該通道7的該開放的端部被固定，較佳地係使用卡口式鎖合組件(bayonet locking assembly)，其較佳地包含被形成的轂區段23A及23B。現參考圖4-6(以及繼續參考圖1B)，該鎖合環件9較佳地被形成有轂區段23A，其被形成在該鎖合環件9的圓周外表面部分上、每一轂區段23A被半圓筒形的非轂區段24A分隔開。類似地，該熱交換器100的該通道7的一開放的端部較佳地形成有轂區段23B，其被形成該熱交換器通道7的內圓周端部上被半圓筒形的非轂區段24B分隔開。該鎖合環件9的該等多個分隔開來的鎖合環轂區段23A被建構來與形成在該熱交換器100的該通道7的圓筒形內表面部分上的相應的通道轂區段23B叉指式嚙合。

依據被例示的實施例，在該閉合插塞件(如，該鎖合環件9和該覆蓋件19)的組裝至該熱交換器100的該通道7的端部內的期間，該鎖合環件9同軸地沿著該熱交換器100的該內部腔室的縱長軸線被插入到該開放的圓筒形通道端7，使得該鎖合環件9和該熱交換器100的該開放的圓筒形通道端7的內徑的每一者的負荷承載表面沒有負荷被傳遞於該閉合插塞組件的該鎖合環件9和該熱交換器100之間，這與前面提到的先前技術結構和方法相反。只有在該鎖合環件9為了與該長形的熱交換器100鎖合嚙合而被旋轉之後才會有負荷從該熱交換器100被傳遞至該閉合插塞組件。這是藉由將該閉合插塞組件的該鎖合環件9繞著該長形的熱交換器100的該內部腔室的該縱長軸線旋轉以造成該鎖合環件9的該等轂區段23A與設置在該熱交換器100的該開放的圓筒形通道端7的內徑上的配合的轂區段23B可拆卸地固定，便於負荷從該熱交換器100的該通道7傳遞至該閉合插塞組件的該鎖合環件9。應被理解的是，該鎖合環件9被旋轉小於360度以造成該鎖合環件的該等轂區段23A與設置在該熱交換器100的該開放的圓筒形通道端7的內徑上的配合的轂區段23B可拆卸地固定(叉指式嚙合)。在一實施例中，該鎖合環件9被旋轉約22.5度，其中每一轂區段23A及23B沿著該鎖合環件9的該圓周部分和該熱交換器100的該開放的圓筒形通道端7(轂區段23A及23B分別被形成於其上)延伸約22.5。

在另一實施例中，應被進一步理解的是，該鎖合環件9和該覆蓋件19可被整合成單一的構件。此外，在又另一實施例中，該鎖合環件9可被分割成兩個或更多個構件。在其它實施例中，轂區段23A及23B在該鎖合環件9的一部分可具有相對於另一者不同的形狀或設計。

依據被例示的實施例，前面提到的轂構造可被建構成八個區段，使得有八個轂區段(23A及23B)和八個非轂區段(24A及24B)分別被設置在該鎖合環件9和該熱交換器100的該開放的圓筒形通道端7的內徑上。然而，熟習此技藝者將很容易瞭解到的是，轂區域的數量可改變而不會偏離本揭露內容的發明性態樣。例如，可以有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12個轂區域配合1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12個非轂區域。

在該閉合插塞9與該熱交換器的該開放的圓筒形通道7組裝的期間，且與上述的先前技術相反地，該等轂區段23A及23B的負荷承載表面在該閉合插塞組件插入到該熱交換器通道7的期間不會受損傷。此配置亦確保該隔膜8相對於該熱交換器通道7的適當對準。此外，將被理解的是，前面提到的轂區段23A及23B可被形成(如，機械加工)有螺距，使得該閉合插塞組件在它被轉動時軸向往內地前進至該熱交換器100的該通道7內。

繼續參考圖4-6且依據一些實施例，一直立的軌條件25被形成為與該等通道轂23B、或鎖合環轂23A、或這兩者相鄰，用以防止轂23A，23B在插入期間接觸任何金屬表面。將被理解的是，提供軌條25於該鎖合環件9上可以是較佳的，因為製造可以更容易，因為在該熱交換器100的該通道7於製造期間不能被獨立地旋轉的同時，該鎖合環件9可被獨立地旋轉。

依據其它被例示的實施例，一環形的直立的擋止件26(凸緣)可被設置在該鎖合環件9上對應於本文中提到的該隔膜8的位置。該擋止件26較佳地延伸在該鎖合環件9的外圓周周圍以確保在該鎖合環件9被旋轉至定位時形成的該非轂的狹縫形凹穴被覆蓋，且沒有外物可進入。一指出的是，這有助於該覆蓋件19和該隔膜8被正確地放置而不需要依據外部測量值的“估計”。這和先前技術螺絲插塞設計相反，在先前技術中，該鎖合環件9的位置是由旋轉的次數和螺距(這些會導入變動)來決定。應被理解的是，示於圖6中的該擋止件26的構造應被理解為是一示範性構造，因為其它構造可被提供來確保在該鎖合環件9被旋轉至定位時形成的該非轂的狹縫形凹穴被覆蓋，且沒有外物可進入。

如圖4-6中所示，轂區段23A及23B較佳地垂直於該鎖合環件9和該熱交換器100的該通道7的縱長軸線地對齊。應被理解的是，在其它實施例中，該等轂區段可被形成(機械加工)為相對於該鎖合環件9和該熱交換器100的該通道7的縱長軸線成一角度，使得當該鎖合環件旋轉時，該鎖合環件9前進到該通道7內一小段距離。應進一步被瞭解的是，用於轂區段23A及23B的轂大小和形狀對於所有轂區段而言不必是相同的，這要視該鎖合環件9和該通道7組件的長度允許該鎖合環件9被自由地插入到該通道7內的情況而定、以及該鎖合環件9和該通道7的轂區段23A及23B彼此對應。

現特別參考圖6，該閉合插塞組件的該鎖合環件9被示出，其被插入到該熱交換器的該通道7的開放端內。應被理解的是，該鎖合環件9被插入到該通道7中使得鎖合環件9和通道7的非轂區域24A，24B分別允許轂區域23A及23B滑過。例如，該閉合插塞組件(該鎖合環件9)可以一偏離最終鎖合方位約22.5度的角度被裝載至該熱交換器的通道7內，使得鎖合環件9和通道7的非轂區域24A，24B分別允許轂區域23A及23B滑過，致使負荷承載表面被防止與軌條接觸。一旦該閉合插塞組件完全被插入到該熱交換器的該通道7內，它即被旋轉進入鎖合位置。例如，該閉合插塞組件可被順時鐘轉22.5度進入該鎖合位置。此旋轉可用數種方式來達成，例如，是用一螺接至該鎖合環件9的棒桿來提供足夠的槓桿作用以手動地轉動該鎖合環件9、或者藉由使用一附裝至該鎖合環件9的纜索和一起重機來提供一向上的切線力、或者藉由使用一安裝至該熱交換器的通道7的圓形齒條以及一安裝至該鎖合環件9的相對應的小齒輪，一槓桿被用來轉動該小齒輪，其接著施加一切線力來轉動該鎖合環件9。一進一步的安全特徵構造可被提供，一凹口27被設置在該鎖合環件9的一組轂上且一相對應的引導凹口28被形成在該熱交換器的該通道7的開放的端部，用以確保該鎖合環件9只能在一相對於該通道7的方位被插入。

參考圖4，在該鎖合環件9和該通道7上的外部記號進一步強調該鎖合環件9的正確方位且一直立的擋止件29可被形成在該通道7的開放的端部與該非轂區域24B相鄰，其具有一比設置在一轂區段23A內的軌條27的寬度寬的寬度，用以確保個別的轂區段23A及23B不會在插入期間意外地轉動且過早嚙合，同時亦有助於引導該鎖合環件9的插入，使得轂區段23A及23B維持被保護。

現參考圖1B及3，隔膜8較佳地與該通道覆蓋建19嚙合，使得在該熱交換器100的該通道7內的流體流的壓力負荷被傳遞橫越該隔膜8到達該通道覆蓋件19。在該通道覆蓋件19上的該壓力負荷然後被傳遞至該鎖合環件9。該通道7較佳地被該隔膜墊圈10密封。該隔膜墊圈10較佳地被多個壓緊螺栓12和推壓桿14(統稱為“壓緊件”)壓緊，該等壓緊螺栓及推桿係沿著一外面列(outer row)的該鎖合環件9被軸向地設置，其穿過較佳地被形成在該鎖合環件9的螺孔。這些壓緊螺栓12和推壓桿14經由一疏鬆的外壓緊環21(其被設置在該鎖合環件9和該隔膜8之間)將力傳遞至該隔膜8的邊緣部分及其隔膜墊圈10。應被理解的是，一裡面列的壓緊螺栓11，13可在彈性扭力件60及承載環50需要時沿著該環形覆蓋件19或該鎖合環件9的半徑被設置，這將於下文中被描述。

應被理解的是，該隔膜8被建構成在螺栓預加負荷和內部壓力下較佳地偏斜一定的量，藉以如果該閉合插塞件組件被軸向地插入到該熱加換器100的該通道7不夠遠的話，則該鎖合環件9的外面列的推壓螺栓14將必須被進一步向前進以造成該隔膜墊圈10實施密封，且該覆蓋件19的裡面列的推壓螺栓13將必須被進一步向前進以造成該管板墊圈6實施密封，藉以在壓力被施加至該通道7時造成該隔膜8變形一較大的程度。在製造時期的期間，尺寸檢查可被實施，用以確保機械加工裕度是可接受的，用以適當地定位該外殼。在製造之後，填隙片(shim)可被加至該隔膜8和該閉合插塞組件之間。或者，在該閉合插塞組件上的轂可被機械加工帶有一螺距，使得當該閉合插塞組件被旋轉時，它軸向地前進到該熱交換器100的通道7內部。藉由旋轉該閉合插塞組件直到它接觸到該隔膜8為止，則將該外面列的推壓螺栓14前進以壓緊該墊圈21、然後將該外面列的壓推螺栓14後撤，該閉合插塞可被進一步旋轉用以將介於該閉合插塞組件和該隔膜8之間的間距最小化。當該尺寸檢查被實施時，該閉合插塞組件於一直線運動中被插入到該熱交換器100的該通道7內，這可用堆高機、吊車或已經在搬運管束時被需要的設備的其它組合來達成，因此，與前述的先前技術相反地，本發明不需要特殊的工具或設備。

在組裝期間，現參考圖1B及3，應被理解的是，當該覆蓋件19的該裡面列的壓緊螺栓13被旋緊時，一軸向負荷經由推壓桿11被傳遞至一疏鬆的(內)壓緊環22、經由隔膜8被傳遞至一管板裝載組件，其包含一承載環50、一彈性扭力件60及套管件2，使得該管板墊圈6被壓擠抵住該管板1和殼15的後面。此軸向負荷被稱為該預加負荷。應被理解的是，此預加負荷防止導因於該熱交換器100的殼側和管側之間的壓力差的滲漏。

應進一步被瞭解的是，前述的管板裝載組件較佳地承受造成該通道7、管板1和前述的管板裝載組件(如，承載環50、彈性扭力件60和套管件2)之間不同的熱膨脹的熱負荷。該不同的熱膨脹是由兩個機制所造成。第一個機制是當該通道7比該管板1和管板裝載組件(如，承載環50、彈性扭力件60和套管件2)冷時，其係因為熱處理流體流動(其與內部構件緊密接觸但大部分被該套管件2將其與該通道7屏蔽掉)、及因為在該通道7內的熱損失至周圍的環境或因為流體溫度的快速改變(其造成相對薄的內部構件的溫度以一比相對厚的通道的溫度改變更快的速率改變)。這些情況將無可避免地在啟動(加熱)期間及在翻倒(upset)或工廠旅程(plant trip)以及後續的操作溫度再建立期間發生。第二個機制是當用於形成該通道7的材料具有一熱膨脹係數，它比用於形成該管板1和該管板裝載組件(如，承載環50、彈性扭力件60和套管件2)的材料的熱膨脹係數低。例如，很常見的是，當碳鋼被用來形成通道7時，不銹鋼被用來形成熱交換器內部的構件。

當該管板1和該管板裝載組件(如，承載環50、彈性扭力件60和套管件2)的總熱膨脹大於通道7的總熱膨脹時，所造成的不同的熱膨脹必須被該熱交換器100內的變形承受。因為該通道7有安全地承受壓力的需要所以它有相對高的剛性，所以該變形主要發生在該管板裝載組件(如，承載環50、彈性扭力件60和套管件2)中剛性相對低的構件上。如果此變形所造成的應力超過了該等構件的降伏應力的話，就會造成不可回復的或塑性的變形結果。該套管件2因為其上存在有被形成來允許流體進入該熱交換器100的內部腔室的穿孔，所以它並不具有整體性的均一剛性。因此，熱負荷會造成該套管件2不均勻的塑性變形，使得在該墊圈22上的負荷不能單純地藉由再旋緊該裡面列的壓緊螺栓13來回復。當熱負荷回復到正常時，留在該管板1和該管板裝載組件(如，承載環50、彈性扭力件60和套管件2)內的剩餘軸向壓擠負荷被降低至旋緊該覆蓋件的壓緊螺栓13期間所施加的負荷之下。如果該塑性變形夠嚴重的話，則此負荷可被降低至密封該管板墊圈6所需的最小負荷以下。這造成該熱交換器100的殼側和管側之間一所不想要的滲漏的結果。

依據被例示的實施例，為了要承納該不同的熱膨脹且在該熱交換器內沒有塑性變形，一順服件(compliant member)被提供，現將描述該順服件。該順服件是透過一彈性扭力件60(如圖1B及2所示)的實施來達成。如圖所示，該環形的彈性扭力件60較佳地在外圓周部分、在第一接觸區61、在面向該管板1的側鄰近其外半徑處接觸該套管件2，且在內圓周部分、在第二接觸區63、在面向該隔膜8的鄰近其內半徑處接觸該承載環50。當該等內壓緊螺栓13被預加負荷時，軸向力在其前述的接觸區61及63處被傳遞通過該彈性扭力件60。被施加在該彈性扭力件60的不同半徑上的這些力在該彈性扭力件60產生扭力負荷，使得它的內圓周可相對於其外圓周偏斜於軸向方向上，用以扭轉該彈性扭力件60，使得此扭力負荷被應力的增加及扭力的旋轉抵擋，這允許該彈性扭力件60的外半徑朝向該閉合插塞組件的隔膜8移動且其內半徑朝向該管板1移動。

應被理解的是，該承載環50保護該隔膜8不會因為在旋轉期間接觸該彈性扭力件60而受到傷害。當該熱交換器100在操作時，壓力負荷將藉由把該閉合插塞組件變形遠離該管板1而降低在該彈性扭力件60上的負荷，但不同的熱膨脹將增加該負荷。應被理解的是，該彈性扭力件60被設計及建構來彈性地變形直至達到所需的最大的不同的熱膨脹為止。當熱交換器操作期間的負荷保持在此最大的門檻值以下時，在該彈性扭力件60內的負荷在熱及壓力負荷被移除時會回到該最初的預加負荷。依據被例示的實施例，該彈性扭力件60可被形成為具有一介於25mm-75mm的偏斜範圍--然而，該彈性扭力件60不應被理解為受限於前述的偏斜範圍，因為它可被建構成為該熱交換器100的尺寸大小的比率的函數。然而，如果遭遇到過大的不同的熱膨脹的話(譬如，該處理流體的一意外的熱偏離(thermal excursion))，則該彈性扭力件60塑性地變形以限制被施加至該閉合插塞組件的負荷，用以防止該閉合插塞組件的失效及/或該隔膜8提供的密封的失效。應被理解的是，當熱及壓力負荷被移除時，在該彈性扭力件60上的負荷下降至該最初的預加負荷以下，且可降低至零。該彈性扭力件60可由不會在高溫時受到腐蝕、潛變及強度喪失的材料形成，較佳地為包含(但不侷限於)Inconel 625及Inconel 718的高鎳合金。

現參考圖2，用於該彈性扭力件60的設計的示範性相對尺寸現將被描述。應被理解的是，尺寸“a”是該彈性扭力件60的外半徑、尺寸“b”是內半徑、尺寸“h”是高度、及尺寸“t”是厚度。尺寸“a”小於由該熱交換器100的該通道7所界定的該內半徑，用以提供用於負荷下的熱膨脹及旋轉的裕度。對於一軸向負荷而言，a/b的比例大於1且較佳地小於3，用以產生一扭力負荷於該彈性扭力件60內。當預加負荷及操作負荷(壓力及熱負荷)被施加時，尺寸“h”約為其彈性偏斜極限的50%。尺寸“t”被選擇，使得當該彈性扭力件60被該預加負荷位移和設計的不同的熱膨脹的總合壓擠致使該彈性扭力件60彈性地變形時，該軸向負荷低於在該管板墊圈上的最大允許負荷。該彈性扭力件60的材料被選擇，使得該構件將會在大於此最大允許負荷時塑性地變形。應被理解的是，管板1、套管2、承載環50、壓緊環22、壓緊桿11和壓緊螺栓13被設計來在來自預加負荷、熱及壓力負荷的總軸向負荷時或高於此總軸向負荷時保持彈性。

應被理解的是，在被例示的實施例(如，圖2及3)中，該彈性扭力件60應被理解為具有平行四邊形的截面，其具有圓角化的角落部分。在替代的被例示的實施例中，用於彈性扭力件60的其它的截面構造可被使用，其包括矩形的形狀或具有大致圓化的側邊的形狀。此外，在例示於本文中的實施例中，該管板裝載組件包括一單一的彈性扭力件60。應被理解的是，一些實施例為了要符合將施加至該管板墊圈6的壓力最小化及施加至該隔膜8的位移最大化的設計要求，該彈性扭力件60可被設計成具有高的剛性，使得最大的熱膨脹在沒有塑性變形下是不能被承納的。在此一例子中，多於一個的彈性扭力件60串聯地被堆疊以增加熱膨脹容量。例如，圖7例示一使用三個彈性扭力件60的設計。應被理解的是，當奇數個彈性扭力件60被使用時，內壓緊螺栓(11，13及22)可以是在設置於該覆蓋板件19上的共同的螺栓圓圈半徑上。而且，當使用偶數個彈性扭力件60時，內壓螺栓較佳地被設置在該鎖合環件9內較大螺栓圓圈半徑處。此外，在具有多個彈性扭力件60的設計中，一對齊環較佳地被包括，用以保持彼此對齊。

現參考圖3，該隔膜8在壓緊螺栓13及14的預加負荷以及來自熱交換器100的通道7的壓力被施加之後的行為被示出。如圖所示，在該隔膜墊圈10處，該壓緊環21被位移遠離該閉合插塞組件的該鎖合環件9以壓擠該隔膜8及隔膜墊圈10。當來自熱交換器100的通道7的壓力被施加時，該隔膜8變形直到它抵到在區域31內的該鎖合環件9和該覆蓋板件19停住為止。這在該隔膜8內的一小於該壓緊環21的半徑處產生一具有高彎折應變的區域。為了要防止該隔膜8的破裂，該壓緊環21較佳地比較寬且被形成一彎曲的表面以降低該彎折應變。

類似於該外壓緊環21，該內壓緊環22被位移遠離該閉合插塞組件的該覆蓋件19以壓擠該隔膜8和該管板裝載組件。如圖所示，當來自熱交換器100的通道7的壓力被施加時，該隔膜8在該內壓緊環22的兩側被彎折，在該隔膜8內產生兩個具有高彎折應變的區域。為了防止該隔膜8的破裂，該內壓緊環22較佳地比較寬且被形成一彎曲的表面以降低該彎折應變。

儘管有一些被例示的實施例於上文中被描述，但應被瞭解的是，描述於本文中的各種非限制性的實施例可為了特殊的應用而被分開地、結合地或選擇性結合地被使用。此外，上述非限制性的實施例的各式特徵的一部分可在沒有相應地使用其它被描述的特徵之下被使用。因此，上面的描述應被視為只是本發明的原理、教示及示範性實施例的範例，而不是它們的限制。

例如，有A型及B型背鎖(breechlock)式閉合件。上面例示的實施例係關於A型，其典型地被用於進料流出物型應用，其中殼側和管側流體並非是獨立的，使得管板可以只為了壓力差被設計。然而，被例示的實施例不應被理解為侷限於A型背鎖式閉合件，因為它亦可用B於型閉合件，其中該管板被焊接至該通道且並沒有要求要裝在管板墊圈，因此沒有裡面列的螺栓，如圖8中的例子所示。應進一步被理解的是，被例示的實施例可以用各種先前技術的方法來達成內部密封。

應被理解的是，上述的配置只是被例示的實施例的原理的應用的範例。各種修改及替代配置可在不偏離被例示的實施例的範圍下被熟習此技藝者想出來，且隨附的申請專利範圍函蓋這些修改及配置。

9‧‧‧鎖合環件

19‧‧‧覆蓋件(插塞覆蓋組件)

8‧‧‧隔膜

10‧‧‧隔膜墊圈

20‧‧‧壓緊環

11‧‧‧螺栓

6‧‧‧管板墊圈

1‧‧‧管板

2‧‧‧套管件

3‧‧‧分隔板

4‧‧‧分隔覆蓋件

17‧‧‧環

100‧‧‧熱交換器

15‧‧‧殼件

70‧‧‧外殼

7‧‧‧通道件

21‧‧‧壓緊環

22‧‧‧壓緊環

23A‧‧‧轂區段

23B‧‧‧轂區段

24A‧‧‧非轂區段

24B‧‧‧非轂區段

25‧‧‧軌條件

26‧‧‧擋止件

27‧‧‧凹口

在被描述的系統及方法所屬的技術領域中具有通常知識者將更容易瞭解如何製造及使用這些系統方法，其例示了依據某些被例示的實施例的各式非限制性的例子及發明性態樣，可參考附圖，其中：

圖1A顯示一描述在美國專利第4,750,554號中的先前技術管狀熱交換器和外殼組件的部分剖面圖；

圖1B顯示一依據一被例示的實施例的建造的管狀熱交換器和外殼組件的部分剖面圖；

圖2顯示圖1B的一分解的部分剖面圖，其示出依據一被例示的實施例的彈性扭力件；

圖3顯示一依據被例示的實施例的被壓緊的隔膜的分解的部分剖面圖；

圖4顯示圖1B的一依據被例示的實施例的鎖合環件的一分解的部分剖面圖；

圖5顯示圖1B的熱交換器的該開放的通道端部的內徑的部分立體圖；

圖6顯示被直線地插入到依據被例示的實施例的圖5的熱交換器的開放的通道端部分內的圖4的鎖合件的部分立體圖；

圖7顯示依據被例示的實施例的一管狀熱交換器和具有多個彈性扭力件的閉合組件的部分剖面圖；及

圖8顯示依據被例示的實施例的B型熱交換器閉合插塞組件的部分剖面圖。

Claims (42)

1. 一種熱交換器組件，包含： 一長形的管狀熱交換器外殼，其界定一內部腔室； 一管板，其被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室內且將該內部腔室分隔成殼側和通道側，其中該內部被建構來可拆卸地容納一被置於該內部腔室的該殼側內的管束(tube bundle)； 一環形套管件，其被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內；及 一環形彈性扭力件，其被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內，該套管件被設置在該管板和該彈性扭力件之間，該彈性扭力件具有一可相對於其外圓周偏斜的內圓周，用於扭轉該彈性扭力件。
2. 如申請專利範圍第1項之熱交換器組件，更包含： 一分隔組件，包含被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側內的該套管件，用以將流體從一延伸穿過該外殼的埠口引導到在一管束內的至少兩根或更多根管子； 一管板墊圈，其被設置在該管板和一形成在該熱交換器外殼的該內部腔室內的肩部之間；及 一承載環，其被設置在該熱交換器外殼的該內部腔室內，且該彈性扭力件被設置在該套管件和該承載環之間。
3. 如申請專利範圍第1項之熱交換器組件，更包含至少兩個埠口，其延伸穿過該外殼以允許流體進入及離開該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側。
4. 如申請專利範圍第3項之熱交換器組件，其中該彈性扭力件被建構來彈性地偏斜達到彈性偏斜極限並在該彈性偏斜極限之上塑性地偏斜，使得該彈性扭力件彈性地偏斜以承納(accommodate)不同的熱膨脹並在該熱交換器處在預加負荷(preload)以及預期中的壓力及熱負荷下時避免傷害到該熱交換器的構件。
5. 如申請專利範圍第4項之熱交換器組件，其中該彈性扭力件被建構來在該彈性扭力件接觸該套管件的第一接觸區以及在該彈性扭力件接觸該承載環的第二接觸區樞轉。
6. 如申請專利範圍第1項之熱交換器組件，其中該彈性扭力件具有平行四邊形剖面，其具有圓角化的角落。
7. 如申請專利範圍第1項之熱交換器組件，更包含多個彈性扭力件，其相對於彼此被串聯地堆疊。
8. 如申請專利範圍第6項之熱交換器組件，其中該彈性扭力件被建構成具有外半徑“A”及內半徑“B”，其中該外半徑小於被建構來容納管束的該內部腔室的通道的內半徑，其中“A”與“B”的比例小於3。
9. 如申請專利範圍第8項之熱交換器組件，其中該彈性扭力件被建構成具有高度“H”，其約為彈性偏斜極限的50%；及具有厚度“T”，使得該彈性扭力件在其彈性偏斜極限之上塑性地變形。
10. 如申請專利範圍第6項之熱交換器組件，更包含：一閉合組件，用來將該熱交換器外殼的該內部腔室的該通道側密封，其中該閉合組件包括一鎖合環件及一覆蓋件，它們被一鎖合組件可拆卸地固定至該熱交換器外殼。
11. 如申請專利範圍第10項之熱交換器組件，其中該鎖合組件包括多個間隔開來的鎖合環轂區段，其被建構來與形成在該熱交換器外殼的圓筒形內表面部分上的相對應的通道轂區段叉指式嚙合。
12. 如申請專利範圍第10項之熱交換器組件，更包含： 一隔膜，其被設置在該內部腔室的該通道側鄰近該鎖合環及覆蓋件；及 一隔膜墊圈，其在該鎖合環件被可拆卸地固定至該熱交換器外殼時被壓緊抵住該隔膜。
13. 如申請專利範圍第12項之熱交換器組件，其中該閉合組件更包含： 多個第一長形壓緊件，其沿著該閉合組件的外半徑部分被設置，用以將一力傳遞至第一壓緊環，其將力傳遞至該隔膜的邊緣部分以及該隔膜墊圈；及 多個第二長形壓緊件，其沿著該閉合組件的內半徑部分被設置，用以將力傳遞至一第二壓緊環，其抵住該隔膜的一部分傳遞力，造成該隔膜的一部分在該閉合組件被可拆卸地固定至該熱交換器外殼時，將遠端偏斜遠離該覆蓋件並朝向該彈性扭力件。
14. 如申請專利範圍第13項之熱交換器組件，其中該管板、套管件、承載環、第一及第二壓緊環、鎖合環、以及第一及第二壓緊件被建構成在達到來自預加負荷和該閉合組件被固定至該熱交換器外殼時的熱及壓力負荷的一總軸向負荷時或在該總軸向負荷之上時仍保有彈性。
15. 如申請專利範圍第14項之熱交換器組件，其中當該等長形壓緊件被預加負荷時，該等壓緊件經由第一軸向負荷路徑將該預加負荷施加至該彈性扭力件的第一接觸區，其將該預加負荷傳遞通過一扭力負荷路徑經過該彈性扭力件到達該彈性扭力件的第二接觸區，其經由一第二軸向負荷路徑將該預加負荷傳遞至該管板墊圈。
16. 如申請專利範圍第15項之熱交換器組件，其中： 來自該熱交換器內的處理流體的壓力負荷是在一正常的預定的門檻值範圍內，該彈性扭力件被建構來彈性地變形，讓它的外圓周能夠朝向該閉合組件軸向地移動； 來自該熱交換器外殼內的處理流體的壓力負荷藉由將該閉合組件遠端變形遠離該管板來降低在該彈性扭力件上的負荷；及 該彈性扭力件被建構來彈性地偏斜至一彈性偏斜極限且在該彈性偏斜極限之上塑性地偏斜，使得該彈性扭力件承納不同的熱膨脹以避免在該熱交換器處在預加負荷以及預期中的壓力及熱負荷下時傷害到該熱交換器的構件。
17. 一種用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，包含： 提供一長形的熱交換器外殼，其具有一內部腔室且界定一縱長軸線以及具有一開放的圓筒形通道端； 提供一閉合組件，其具有一鎖合組件，該鎖合組件被建構成固定至該長形的熱交換器外殼的該開放的圓筒形通道端； 將該閉合組件的該鎖合組件沿著該熱交換器的該內部腔室的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，使得該閉合組件和該長形熱交換器外殼的內壁的每一者的諸負荷承載表面不會彼此接觸；及 將該閉合組件繞著該長形的熱交換器外殼的該縱長軸線旋轉以造成該鎖合組件可拆卸地固定至一設置在該長形的熱交換器外殼的該內壁上的配合的鎖合組件，用以造成該等負荷承載表面彼此接觸，使得負荷被傳遞在該閉合組件和該長形的熱交換器之間。
18. 如申請專利範圍第17項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中該閉合組件被旋轉小於360度以造成該閉合組件的該鎖合組件可拆卸地固定至設置在該長形的熱交換器外殼的該內壁上的該配合的鎖合組件。
19. 如申請專利範圍第18項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中該閉合組件的該鎖合組件和設置在該長形的熱交換器外殼的該內壁上的該鎖合組件共同地形成一卡口式鎖合組件(bayonet locking assembly)。
20. 如申請專利範圍第19項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中該卡口式鎖合組件包括： 多個被設置在該閉合組件的外表面部分上的間隔開來的鎖合環轂區段；及 多個設置在該長形熱交換器外殼的該內壁上的間隔開來的鎖合環轂區段，其被建構來與形成在該閉合組件上之相對應的通道轂區段叉指式嚙合。
21. 如申請專利範圍第19項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，更包含在插入該鎖合組件之前： 將一管板墊圈軸向地沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，其將被設置成與一形成在該長形熱交換器外殼內的通道肩部構造相鄰； 將一管板軸向地沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，其將被設置成與該管板墊圈相鄰，用以在該長形的熱交換器外殼的該內部腔室中界定出一殼側與一通道側，其中該內部腔室被建構來可拆卸地容納一管束，其被放置在該內部腔室的該殼側內； 將一環形套管件軸向地沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，其將被設置成與該管板相鄰； 將一彈性扭力件沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，用以將其設置成與該套管件相鄰； 將一承載環沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該圓筒形通道的開放端內，用以將其設置成與該彈性扭力件相鄰；以及 將一隔膜沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該圓筒形通道的該開放端內，用以將其設置成與該承載環相鄰。
22. 如申請專利範圍第21項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，更包含： 調整多個沿著該閉合組件的外半徑部分設置的第一外長形壓緊件，它們同軸地沿著該閉合組件的縱長軸線延伸在該閉合組件內，用以將力傳遞至一第一壓緊環，該第一壓緊環將力傳遞至該隔膜及該隔膜墊圈的邊緣部分，用以將該隔膜墊圈壓抵該隔膜；及 調整多個沿著該閉合組件的內半徑部分設置的第二內長形壓緊件，它們同軸地沿著該閉合組件的縱長軸線延伸在該閉合組件內，用以將力傳遞至一第二壓緊環，該第二壓緊環抵住該隔膜的一部分而傳遞力，造成該隔膜的一部分在該閉合組件被固定至該熱交換器外殼時將遠端偏斜遠離該閉合組件並朝向該熱交換器組件的該彈性扭力件。
23. 如申請專利範圍第22項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中該管板、該套管件、該第一及第二壓緊環、該閉合組件、以及該第一及第二長形壓緊件的每一者被建構成在達到來自預加負荷和該閉合組件被固定至該熱交換器外殼時的熱及壓力負荷的一總軸向負荷時或在該總軸向負荷之上時仍保有彈性。
24. 如申請專利範圍第23項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中當該等長形壓緊件被預加負荷時，該等壓緊件經由第一軸向負荷路徑將該預加負荷施加至該彈性扭力件的第一接觸區，其將該預加負荷傳遞通過一扭力負荷路徑經過該彈性扭力件到達該彈性扭力件的第二接觸區，其經由一第二軸向負荷路徑將該預加負荷傳遞至該管板墊圈。
25. 如申請專利範圍第24項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中該扭力負荷被應力的增加抵抗且一扭力旋轉讓該彈性扭力件的該第一接觸區能夠朝向該管板移動。
26. 如申請專利範圍第25項之用於組裝一管狀熱交換器組件的方法，其中該閉合組件包括將一具有外徑的圓筒形覆蓋件設置成與一圓筒形鎖合環件的內部被同心地固定，其界定一圓筒形外表面部分和一圓筒形內部，其中該外表面部分被設置有該閉合組件的該鎖合組件。
27. 一種閉合組件，其被建構來可拆卸地固定至一熱交換器組件的內部腔室的開放通道端，該閉合組件包含： 一圓筒形鎖合環件，其界定一圓筒形外表面部分和一圓筒形內部，其中該外表面部分被設置有多個間隔開來的鎖合環轂區段，其被建構來與形成在該熱交換器組件的圓筒形內表面部分上相對應的通道轂區段叉指式嚙合；及 一圓筒形覆蓋件，其被固定成與該鎖合環件的該內部同心。
28. 如申請專利範圍第27項之閉合組件，其中該覆蓋件被可拆卸地固定至該鎖合環件，該鎖合環件藉以具有一帶有一肩部構造的內徑表面，該肩部構造被建構來承接一設置在該覆蓋件的外徑表面上之合成的肩部構造。
29. 如申請專利範圍第27項之閉合組件，其中每一鎖合環轂區段以一從該鎖合環件的該外表面部分延伸出之預定的角度延伸，其被建構來與設置在每一形成在該熱交換器組件的該圓筒形內表面部分上的通道轂區段內的相對應的有角度的轂區段叉指式嚙合。
30. 如申請專利範圍第27項之閉合組件，更包含一被設置在該鎖合環件上之向上延伸的凸緣件，其被建構來停止該閉合組件旋轉進入該熱交換器組件的該內部腔室中。
31. 如申請專利範圍第27項之閉合組件，更包含一隔膜，其被建構成將被設置成與該鎖合環和覆蓋件相鄰。
32. 如申請專利範圍第31項之閉合組件，更包含： 多個可調整的外細長形鎖合環壓緊件，其被可拆卸地固定在該鎖合環件內，每一外細長形鎖合環壓緊件穿過一與一縱長軸線同軸地被形成在該鎖合環件內之個別的孔，用以將力傳遞至第一壓緊環，其將力傳遞至該隔膜的一邊緣部分；及 一隔膜墊圈，其被壓擠抵住該隔膜，使得當該鎖合環件被可拆卸地固定至該管狀熱交換器組件的該內部腔室時，該隔膜透過該等外細長形鎖合環壓緊件的調整而被設置在介於該隔膜墊圈和該第一壓緊環件之間。
33. 如申請專利範圍第32項之閉合組件，更包含多個可調整的內細長形覆蓋件壓緊件，其被可拆卸地固定在該覆蓋件內，每一內細長形覆蓋件壓緊件穿過一與一縱長軸線同軸地被形成在該覆蓋件內之個別的孔，用以將力傳遞至第二壓緊環，其傳遞一力抵抗該隔膜的一部分，造成當該閉合組件被可拆卸地固定至該熱交換器組件的該內部腔室的開放端時，該隔膜的一部分將遠端偏斜遠離該覆蓋件並朝向該熱交換器組件的該內部腔室。
34. 如申請專利範圍第33項之閉合組件，其中該第一及第二壓緊環、壓緊桿及壓緊螺栓被建構成在達到來自預加負荷和該閉合組件被可拆卸地固定至該熱交換器組件的該內部腔室的開放端時的熱及壓力負荷的一總軸向負荷時或在該總軸向負荷之上時仍保有彈性。
35. 如申請專利範圍第27項之閉合組件，其中該鎖合件的該外表面部分被設置有一實質地垂直於該鎖合環件的該縱長軸線的直立的溝槽，其被建構來可滑動地容納一形成在該熱交換器組件的該內表面部分上垂直於該熱交換器組件的縱長軸線的相對應的凹口，用以方便該鎖合環件插入到該熱交換器組件的該內表面。
36. 一種用於熱交換器組件的操作方法，該熱交換器組件包含一管狀熱交換器外殼，其被建構來在加熱及冷卻程序期間承納在該熱交換器外殼的一內部腔室內的內部構件的不同熱膨脹，該操作方法包含： 用該熱交換器外殼的該內部腔室內的一彈性扭力件來接受一預加負荷，使得該彈性扭力件接受一扭力負荷並彈性地偏斜以承納該預加負荷；及 用該熱交換器組件來接受一熱負荷，用以將該熱交換器外殼的該內部腔室內的內部構件不同地熱膨脹，使得被該彈性扭力件接受的該扭力負荷增加並進一步彈性地偏斜以承納該熱負荷。
37. 如申請專利範圍第36項之操作方法，更包含： 接受一在該熱交換器外殼的該內部腔室內的壓力負荷，其藉由彈性地偏斜一被可拆卸地附裝至該熱交換器外殼的閉合組件來減輕被該彈性扭力件接受的該扭力負荷並放鬆該彈性扭力件以承納該壓力負荷。
38. 如申請專利範圍第36項之操作方法，其中將內部構件不同地熱膨脹包含了在不會造成至少該承載環、彈性扭力件、和套管件塑性變形下，承納至少該承載環、彈性扭力件、套管件和管板的不同的熱膨脹。
39. 如申請專利範圍第36項之操作方法，其中長形壓緊件被用來對該彈性扭力件施加預加負荷，使得該等壓緊件經由第一軸向負荷路徑將該預加負荷施加至該彈性扭力件的第一接觸區，其將該預加負荷傳遞通過一扭力負荷路徑經過該彈性扭力件到達該彈性扭力件的第二接觸區，其經由一第二軸向負荷路徑將該預加負荷傳遞至該管板墊圈。
40. 如申請專利範圍第39項之操作方法，其中該彈性扭力件被建構來在該彈性扭力件接觸一套管件的第一接觸區以及在該彈性扭力件接觸一承載環的第二接觸區樞轉。
41. 如申請專利範圍第36項之操作方法，更包含： 將一管板墊圈軸向地沿著該長形的熱交換器外殼的縱長軸線插入一開放的圓筒形通道端，用以被放置成與一形成在該長形的熱交換器外殼內的通道肩部構造相鄰； 將一管板軸向地沿著該長形的熱交換器外殼的縱長軸線插入一開放的圓筒形通道端，用以將其設置成與該管板墊圈相鄰，用以在該長形的熱交換器外殼的該內部腔室內界定出一殼側和一通道側，其中該內部腔室被建構來可拆卸地容納一被設置在該內部腔室的該殼側內的管束； 將一環形套管件軸向地沿著該長形的熱交換器外殼的縱長軸線插入一開放的圓筒形通道端，用以將其設置成與該管板相鄰； 將一彈性扭力件沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該開放的圓筒形通道端內，用以將其設置成與該套管件相鄰； 將一承載環沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該圓筒形通道的開放端內，用以將其設置成與該彈性扭力件相鄰；以及 將一隔膜沿著該長形熱交換器外殼的該縱長軸線插入到該圓筒形通道的該開放端內，用以將其設置成與該承載環相鄰。
42. 如申請專利範圍第36項之用於管狀熱交換器外殼的操作方法，更包含將一閉合組件附加至該內部腔室的一開放端部，該閉合組件包括一可偏斜的隔膜和承載環且進一步包括一用來將該預加負荷施加至該彈性扭力件的機構。