螺旋折流板式套管換熱器的制作方法

專利名稱：螺旋折流板式套管換熱器的制作方法
技術領域：
本發明是ー種螺旋折流板式套管換熱器，其涉及ー種應用于液體熱交換的換熱器，特別是涉及ー種螺旋折流板式套管換熱器。
背景技術：
普通套管換熱器由兩種直徑大小不同的直管制成同心套管，每一段套管的內管用 U形彎管與相鄰套管的內管順序連接，而外管則與相鄰套管的外管連接。普通套管換熱器因其結構簡單、制造方便，而廣泛用作冷卻裝置。與其它換熱器相比，普通套管換熱器的外形尺寸較大，換熱面積較小，并且由于外管與內管焊接在一起，不易清洗。

發明內容
本發明的目的是克服普通套管換熱器換熱面積較小、不易清洗的缺陷，提供ー種增加換熱面積、易清洗的螺旋折流板式套管換熱器。本發明的實施方案如下本發明總的特征是螺旋折流板式套管換熱器由熱源彎管、冷卻彎管、奇數段套管部件、偶數段套管部件組成。若干個奇數段套管部件、偶數段套管部件依次排列在一起。熱源彎管依次連接相鄰的奇數段套管部件和偶數段套管部件的內管法蘭ー和內管法蘭ニ，冷卻彎管依次連接相鄰的奇數段套管部件和偶數段套管部件的殼體出液法蘭和殼體進液法蘭。螺旋折流板式套管換熱器上有冷卻介質進ロ、熱源介質出口、熱源介質進ロ、冷卻介質出口。套管部件由內管部件一、內管部件ニ和外管殼體組成。套管部件按照排列順序分為奇數段套管部件和偶數段套管部件。奇數段套管部件的外管殼體稱為奇數段殼體，偶數段套管部件的外管殼體稱為偶數段殼體。奇數段殼體中間是膨脹節，兩端依次焊接外管和殼體法蘭，殼體出液法蘭焊接在左端的外管上側，殼體進液法蘭焊接在右端的外管下側。偶數段殼體中間是膨脹節，兩端依次焊接外管和殼體法蘭，殼體進液法蘭焊接在左端的外管下側，殼體出液法蘭焊接在右端的外管上側。膨脹節是標準的波形膨脹節。殼體法蘭是標準的鋼制管法蘭。內管部件一中間是內管一，左端焊接內管法蘭一，右端焊接內管聯接法蘭，固定端蓋和螺旋折流板焊接在內管一外表面上。內管法蘭ー是標準的鋼制管法蘭。固定端蓋中間加工有通孔，固定端蓋其它結構與標準的鋼制管法蘭蓋相同。內管聯接法蘭與帶頸對焊鋼制管法蘭的凹面法蘭相似，不同之處在于密封圈凹槽的深度和定位凸臺的高度尺寸不相同。內管聯接法蘭有若干個法蘭螺栓孔，若干個螺栓安裝在法蘭螺栓孔內，并且在螺栓頭部與內管聯接法蘭焊接在一起。螺旋折流板用鋼板制成螺旋帶形。螺旋折流板焊接在內管一外表面上。內管一外表面、螺旋折流板和外管內表面組成螺旋形的冷卻通道。冷卻介質在冷卻通道中流動，増加了冷卻介質的擾動，強化傳熱的效果。
熱源介質在內管一中流動，其熱量經內管一的外表面和螺旋折流板的外表面，由冷卻介質帶走。螺旋折流板式套管換熱器與普通套管換熱器相比，増加了螺旋折流板，也就是增加了換熱面積。內管部件ニ中間是內管ニ，左端焊接聯接端蓋，右端焊接內管法蘭ニ。內管法蘭ニ 是標準的鋼制管法蘭。聯接端蓋的中間加工有通孔，周圍有若干個大的法蘭螺栓孔，在中間通孔與大的法蘭螺栓孔之間有若干個小的聯接通孔，在聯接端蓋有法蘭密封面的一側有ー 個密封凸臺，另ー側有法蘭頸，與內管ニ焊接。內管部件一和內管部件ニ安裝在外管殼體中，通過螺栓連接，固定端蓋與殼體法蘭之間有固定端蓋法蘭墊，聯接端蓋與殼體法蘭之間有聯接端蓋法蘭墊，聯接端蓋與內管聯接法蘭之間有內管聯接法蘭墊，并且聯接端蓋法蘭墊內側延伸至聯接端蓋與內管聯接法蘭的螺栓孔外側之間。內管聯接法蘭墊把熱源介質密封在內管一中流動。聯接端蓋法蘭墊則使冷卻介質不會從聯接端蓋與殼體法蘭之間泄露，也不會從聯接端蓋的聯接通孔中泄露。與帶頸對焊鋼制管法蘭的凹面法蘭相比，內管聯接法蘭的密封圈凹槽深度尺寸要大ー些。裝配后，內管聯接法蘭墊安裝在密封圈凹槽中，內管聯接法蘭的定位凸臺與聯接端蓋的法蘭密封面相接觸，使密封凸臺與密封圈凹槽底面之間，以及法蘭密封面與殼體法蘭之間有合理的間隙，確保聯接端蓋的密封凸臺不會對內管聯接法蘭墊擠壓過度，同時確保聯接端蓋的法蘭密封面不會對聯接端蓋法蘭墊擠壓過度。這種擠壓力量來自于內管ー的熱膨脹。螺旋折流板式套管換熱器是在環境溫度下裝配的，工作時熱源介質在內管一中流動，會使內管ー軸向膨脹。冷卻介質在冷卻通道中流動，即使冷卻介質的溫度高于環境溫度，由于冷卻介質的溫度一定小于熱源介質的溫度，因此外管軸向膨脹長度一定會小于內管ー軸向膨脹長度。內管一的熱膨脹力量推動聯接端蓋向右移動，通過法蘭螺栓，使外管殼體的膨脹節軸向長度増加，從而抵消熱膨脹差異。固定端蓋法蘭墊是標準的管法蘭墊片。聯接端蓋法蘭墊與標準的管法蘭墊片相似，不同之處在于聯接端蓋法蘭墊的內徑要小一些。內管聯接法蘭墊和彎管法蘭墊是標準的管法蘭用纏繞式墊片。由于螺旋折流板式套管換熱器的套管部件可以拆卸成內管部件一、內管部件ニ和外管殼體，所以易于清洗。熱源彎管由兩個彎管焊件組成，每個彎管焊件用ー個90°彎管和兩個法蘭焊接在一起。兩個彎管焊件之間用螺栓連接，并用彎管法蘭墊密封。熱源彎管與奇數段套管部件、 偶數段套管部件之間用螺栓連接，并用彎管法蘭墊密封。冷卻彎管用ー個180°彎管和兩個法蘭焊接在一起。冷卻彎管與奇數段套管部件、 偶數段套管部件之間用螺栓連接，并用法蘭墊密封。以有三個套管部件的螺旋折流板式套管換熱器為例，其介質流程路徑是熱源介質由熱源介質進ロ進入內管一，途徑上層的奇數段套管部件、熱源彎管、中層的偶數段套管部件、熱源彎管、下層的奇數段套管部件，由熱源介質出口流出。冷卻介質由冷卻介質進ロ 進入外管，途徑下層的奇數段套管部件、冷卻彎管、中層的偶數段套管部件、冷卻彎管、上層的奇數段套管部件，由冷卻介質出ロ流出。


說明書附圖是普通套管換熱器的示意圖和螺旋折流板式套管換熱器的結構圖。其中圖I是普通套管換熱器的示意圖。圖2是螺旋折流板式套管換熱器的軸測圖。圖3是套管部件的軸測剖視圖。圖4是局部放大圖I。圖5是奇數段殼體的軸測圖。圖6是偶數段殼體的軸測圖。圖7是內管部件ー的軸測圖。圖8是膨脹節的軸測剖視圖。圖9是內管聯接法蘭的軸測剖視圖。圖10是固定端蓋法蘭墊的軸測圖。圖11是聯接端蓋法蘭墊的軸測圖。圖12是內管聯接法蘭墊的軸測剖視圖。圖13是彎管法蘭墊的軸測剖視圖。圖14是內管部件ニ的軸測剖視圖。圖15是熱源彎管的軸測圖。圖16是冷卻彎管的軸測圖。圖17 是螺旋折流板式套管換熱器的介質流程路徑示意圖。圖中標注有熱源彎管I、冷卻彎管2、奇數段套管部件3、偶數段套管部件4、冷卻介質進ロ 5、熱源介質出ロ 6、熱源介質進ロ 7、冷卻介質出ロ 8、固定端蓋法蘭墊9、殼體法蘭
10、殼體出液法蘭11、外管殼體12、外管13、膨脹節14、殼體進液法蘭15、聯接端蓋法蘭墊 16、內管聯接法蘭墊17、內管法蘭ー 18、內管部件一 19、固定端蓋20、內管一 21、螺旋折流板 22、內管聯接法蘭23、聯接端蓋24、內管部件ニ 25、內管ニ 26、內管法蘭ニ 27、奇數段殼體 28、偶數段殼體29、聯接螺栓30、密封圈凹槽31、定位凸臺32、聯接通孔33、密封凸臺34、法蘭密封面35、熱源介質36、冷卻介質37、彎管法蘭墊38。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進ー步敘述。參照圖2，螺旋折流板式套管換熱器由熱源彎管I、冷卻彎管2、奇數段套管部件3、 偶數段套管部件4組成。若干個奇數段套管部件3、偶數段套管部件4依次排列在一起。熱源彎管I依次連接相鄰的奇數段套管部件3和偶數段套管部件4的內管法蘭ー 18和內管法蘭ニ 27，冷卻彎管2依次連接相鄰的奇數段套管部件3和偶數段套管部件4的殼體出液法蘭11和殼體進液法蘭15。螺旋折流板式套管換熱器上有冷卻介質進ロ 5、熱源介質出ロ
6、熱源介質進ロ 7、冷卻介質出口 8。參照圖3、圖4、圖5、圖6和圖8，套管部件由內管部件一 19、內管部件ニ 25和外管殼體12組成。套管部件按照排列順序分為奇數段套管部件3和偶數段套管部件4。奇數段套管部件3的外管殼體12稱為奇數段殼體28，偶數段套管部件4的外管殼體12稱為偶數段殼體29。奇數段殼體28中間是膨脹節14，兩端依次焊接外管13和殼體法蘭10，殼體出液法蘭11焊接在左端的外管13上側，殼體進液法蘭15焊接在右端的外管13下側。偶數段殼體29中間是膨脹節14，兩端依次焊接外管13和殼體法蘭10，殼體進液法蘭15焊接在左端的外管13下側，殼體出液法蘭11焊接在右端的外管13上側。膨脹節14是標準的波形膨脹節。殼體法蘭10是標準的鋼制管法蘭。參照圖7和圖9，內管部件一 19中間是內管一 21，左端焊接內管法蘭ー 18，右端焊接內管聯接法蘭23，固定端蓋20和螺旋折流板22焊接在內管一 21外表面上。內管法蘭一 18是標準的鋼制管法蘭。固定端蓋20中間加工有通孔，固定端蓋20其它結構與標準的鋼制管法蘭蓋相同。內管聯接法蘭23與帶頸對焊鋼制管法蘭的凹面法蘭相似，不同之處在于密封圈凹槽31的深度和定位凸臺32的高度尺寸不相同。內管聯接法蘭23有若干個法蘭螺栓孔，若干個螺栓安裝在法蘭螺栓孔內，并且在螺栓頭部與內管聯接法蘭23焊接在一起。螺旋折流板22用鋼板制成螺旋帶形。螺旋折流板22焊接在內管一 21外表面上。 內管一 21外表面、螺旋折流板22和外管13內表面組成螺旋形的冷卻通道。冷卻介質37 在冷卻通道中流動，増加了冷卻介質37的擾動，強化傳熱的效果。熱源介質36在內管一 21中流動，其熱量經內管一 21的外表面和螺旋折流板22 的外表面，由冷卻介質37帶走。螺旋折流板式套管換熱器與普通套管換熱器相比，増加了螺旋折流板22，也就是增加了換熱面積。參照圖14，內管部件ニ 25中間是內管ニ 26，左端焊接聯接端蓋24，右端焊接內管法蘭ニ 27。內管法蘭ニ 27是標準的鋼制管法蘭。聯接端蓋24的中間加工有通孔，周圍有若干個大的法蘭螺栓孔，在中間通孔與大的法蘭螺栓孔之間有若干個小的聯接通孔33，在聯接端蓋24有法蘭密封面35的ー側有ー個密封凸臺34，另ー側有法蘭頸，與內管ニ 26焊接。參照圖4，內管部件一 19和內管部件ニ 25安裝在外管殼體12中，通過螺栓連接， 固定端蓋20與殼體法蘭10之間有固定端蓋法蘭墊9，聯接端蓋24與殼體法蘭10之間有聯接端蓋法蘭墊16，聯接端蓋24與內管聯接法蘭23之間有內管聯接法蘭墊17，并且聯接端蓋法蘭墊16內側延伸至聯接端蓋24與內管聯接法蘭23的螺栓孔外側之間。內管聯接法蘭墊17把熱源介質36密封在內管一 21中流動。聯接端蓋法蘭墊16則使冷卻介質37不會從聯接端蓋24與殼體法蘭10之間泄露，也不會從聯接端蓋24的聯接通孔33中泄露。與帶頸對焊鋼制管法蘭的凹面法蘭相比，內管聯接法蘭23的密封圈凹槽31深度尺寸要大ー些。裝配后，內管聯接法蘭墊17安裝在密封圈凹槽31中，內管聯接法蘭23的定位凸臺32與聯接端蓋24的法蘭密封面35相接觸，使密封凸臺34與密封圈凹槽31底面之間，以及法蘭密封面35與殼體法蘭10之間有合理的間隙，確保聯接端蓋24的密封凸臺 34不會對內管聯接法蘭墊17擠壓過度，同時確保聯接端蓋24的法蘭密封面35不會對聯接端蓋法蘭墊16擠壓過度。這種擠壓力量來自于內管一 21的熱膨脹。螺旋折流板式套管換熱器是在環境溫度下裝配的，工作時熱源介質36在內管一 21中流動，會使內管一 21軸向膨脹。冷卻介質37在冷卻通道中流動，即使冷卻介質37的溫度高于環境溫度，由于冷卻介質37的溫度一定小于熱源介質36的溫度，因此外管13軸向膨脹長度一定會小于內管一 21軸向膨脹長度。內管一 21的熱膨脹力量推動聯接端蓋24 向右移動，通過法蘭螺栓，使外管殼體12的膨脹節14軸向長度増加，從而抵消熱膨脹差異。參照圖10、圖11、圖12和圖13，固定端蓋法蘭墊9是標準的管法蘭墊片。聯接端蓋法蘭墊16與標準的管法蘭墊片相似，不同之處在于聯接端蓋法蘭墊16的內徑要小一些。 內管聯接法蘭墊17和彎管法蘭墊38是標準的管法蘭用纏繞式墊片。參照圖15，熱源彎管I由兩個彎管焊件組成，每個彎管焊件用ー個90°彎管和兩個法蘭焊接在一起。兩個彎管焊件之間用螺栓連接，并用彎管法蘭墊38密封。熱源彎管I 與奇數段套管部件3、偶數段套管部件4之間用螺栓連接，并用彎管法蘭墊38密封。參照圖16，冷卻彎管2用ー個180°彎管和兩個法蘭焊接在一起。冷卻彎管2與奇數段套管部件3、偶數段套管部件4之間用螺栓連接，并用法蘭墊密封。
參照圖17，以有三個套管部件的螺旋折流板式套管換熱器為例，其介質流程路徑是熱源介質36由熱源介質進ロ 7進入內管一 21，途徑上層的奇數段套管部件3、熱源彎管 I、中層的偶數段套管部件4、熱源彎管I、下層的奇數段套管部件3，由熱源介質出口 6流出。 冷卻介質37由冷卻介質進ロ 5進入外管13，途徑下層的奇數段套管部件3、冷卻彎管2、中層的偶數段套管部件4、冷卻彎管2、上層的奇數段套管部件3，由冷卻介質出ロ 8流出。
權利要求
1. ー種螺旋折流板式套管換熱器，其特征在于由熱源彎管(I)、冷卻彎管(2)、奇數段套管部件(3)、偶數段套管部件(4)組成；若干個奇數段套管部件(3)、偶數段套管部件(4) 依次排列在一起；熱源彎管(I)依次連接相鄰的奇數段套管部件(3)和偶數段套管部件(4)的內管法蘭ー(18)和內管法蘭ニ(27)，冷卻彎管(2)依次連接相鄰的奇數段套管部件(3)和偶數段套管部件(4)的殼體出液法蘭(11)和殼體進液法蘭(15);螺旋折流板式套管換熱器上有冷卻介質進ロ(5)、熱源介質出口出)、熱源介質進ロ(7)、冷卻介質出口(8)；套管部件由內管部件一(19)、內管部件ニ(25)和外管殼體(12)組成；套管部件按照排列順序分為奇數段套管部件(3)和偶數段套管部件(4);奇數段套管部件(3)的外管殼體(12)稱為奇數段殼體(28)，偶數段套管部件(4)的外管殼體(12)稱為偶數段殼體(29)；奇數段殼體(28)中間是膨脹節(14)，兩端依次焊接外管(13)和殼體法蘭(10)，殼體出液法蘭(11)焊接在左端的外管(13)上側，殼體進液法蘭(15)焊接在右端的外管(13) 下側；偶數段殼體(29)中間是膨脹節(14)，兩端依次焊接外管(13)和殼體法蘭(10)，殼體進液法蘭(15)焊接在左端的外管(13)下側，殼體出液法蘭(11)焊接在右端的外管(13) 上側；內管部件一(19)中間是內管一(21)，左端焊接內管法蘭ー(18)，右端焊接內管聯接法蘭(23)，固定端蓋(20)和螺旋折流板(22)焊接在內管一(21)外表面上；內管法蘭ー(18) 是標準的鋼制管法蘭；固定端蓋(20)中間加工有通孔，固定端蓋(20)其它結構與標準的鋼制管法蘭蓋相同；內管聯接法蘭(23)與帶頸對焊鋼制管法蘭的凹面法蘭相似，不同之處在于密封圈凹槽(31)的深度和定位凸臺(32)的高度尺寸不相同；內管聯接法蘭(23)有若干個法蘭螺栓孔，若干個螺栓安裝在法蘭螺栓孔內，并且在螺栓頭部與內管聯接法蘭(23)焊接在一起；螺旋折流板(22)用鋼板制成螺旋帶形；螺旋折流板(22)焊接在內管一(21)外表面上；內管部件ニ(25)中間是內管ニ(26)，左端焊接聯接端蓋(24)，右端焊接內管法蘭ニ(27);內管法蘭ニ(27)是標準的鋼制管法蘭；聯接端蓋(24)的中間加工有通孔，周圍有若干個大的法蘭螺栓孔，在中間通孔與大的法蘭螺栓孔之間有若干個小的聯接通孔(33)，在聯接端蓋(24)有法蘭密封面(35)的ー側有ー個密封凸臺(34)，另ー側有法蘭頸，與內管ニ(26)焊接；內管部件一(19)和內管部件ニ(25)安裝在外管殼體(12)中，通過螺栓連接，固定端蓋(20)與殼體法蘭(10)之間有固定端蓋法蘭墊(9)，聯接端蓋(24)與殼體法蘭(10)之間有聯接端蓋法蘭墊(16)，聯接端蓋(24)與內管聯接法蘭(23)之間有內管聯接法蘭墊(17)，并且聯接端蓋法蘭墊(16)內側延伸至聯接端蓋(24)與內管聯接法蘭(23)的螺栓孔外側之間。
全文摘要
本發明是一種螺旋折流板式套管換熱器，其涉及一種應用于液體熱交換的換熱器，其目的是克服普通套管換熱器換熱面積較小、不易清洗的缺陷，提供一種增加換熱面積、易清洗的螺旋折流板式套管換熱器。螺旋折流板式套管換熱器由熱源彎管、冷卻彎管、奇數段套管部件、偶數段套管部件組成。螺旋折流板式套管換熱器與普通套管換熱器相比，增加了螺旋折流板，也就是增加了換熱面積。由于螺旋折流板式套管換熱器的套管部件可以拆卸成內管部件一、內管部件二和外管殼體，所以易于清洗。
文檔編號F28F9/26GK102607300SQ201210080428
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者趙曉東 申請人:趙曉東