一種內置膨脹節的折流桿式換熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其包含管箱組件，殼體組件，管束組件和膨脹節組件；管箱組件包含管箱筒體、管箱封頭、管箱法蘭、氣體入口和氣體分布器；管束組件包含管束，管束兩端的左管板和右管板，管束組件還包含短節，錐形封頭；膨脹節組件包含膨脹節和法蘭環；殼體組件包含殼程筒體，殼程封頭和加強管；管束組件位于殼程筒體內部，加強管由殼程封頭內部延伸至殼程封頭外部；殼程筒體靠近管箱一端安裝有筒體法蘭，筒體法蘭和管箱組件的管箱法蘭將左管板夾持；右管板為浮動結構，其通過短節與錐形封頭的大端連接；錐形封頭的小端與膨脹節相連，膨脹節的端部為法蘭環，法蘭環與殼體組件的加強管的端部密封連接。
【專利說明】一種內置膨脹節的折流桿式換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱器，尤其涉及化工企業中的管殼式換熱器。
【背景技術】
[0002]換熱器是化工企業中的常用設備。傳統的管殼式換熱器各有缺點:浮頭式換熱器結構較為復雜；U形管換熱器流程長、阻力大、直徑大；固定管板式換熱器會受溫差影響且不能更換管束清洗；填函式換熱器一般用于壓力較低的工況，填料密封易泄露。現代化工技術經常需要高壓力，大流量的換熱器，傳統換熱器已經不能滿足要求，因此需要實用新型新型換熱器滿足現代技術要求以及提高換熱效率，同時滿足安全性。
[0003]具體的，現有管殼式換熱器存在以下未能妥善解決的問題:
[0004]1、換熱器管殼程兩側溫差較大，管束與殼程筒體受熱后熱脹量不同產生較大位移差，引起很大的軸向溫差應力；傳統解決管殼溫差應力的換熱器一般將膨脹節設置在殼體上，當壓力高、直徑大時，造成膨脹節壁厚大、補償量小和設計困難；
[0005]2、U形管換熱器至少有兩個管程，無法采用單通道來降低管程流動阻力，而增大U型管換熱器直徑會增加設計難度和制造成本；
[0006]3、換熱器管殼程的壓力高但壓差不大，管板和膨脹節等結構按全壓設計質量過大，成本很高；
[0007]4、設備運行一段時間后會積累渣滓，經常需要拆卸清洗檢修，采用一般的法蘭連接型式，結構將過于復雜；
[0008]5、傳統的換熱器通過在殼程設置折流板來導流換熱，而折流板同時也會增大殼程的流動阻力。
實用新型內容
[0009]本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的一項或多項不足，提供一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其能夠妥善解決管殼程間的溫差應力問題，減小膨脹節直徑的同時，提供可靠的補償量；本實用新型采用單管程和折流桿的設計能有效降低管殼程流動阻力。
[0010]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0011]一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，包含管箱組件，殼體組件，管束組件和膨脹節組件；所述管箱組件包含管箱封頭、管箱筒體和管箱法蘭；所述管束組件包含管束，管束兩端分別為左管板和右管板，管束組件還包含短節，錐形封頭；所述膨脹節組件包含膨脹節和法蘭環；所述殼體組件包含殼程筒體，殼程封頭和加強管；上述管束組件位于殼程筒體內部，上述加強管由殼程封頭內部延伸至殼程封頭外部；上述殼程筒體靠近管箱一端安裝有筒體法蘭，筒體法蘭和上述管箱的管箱法蘭將左管板夾持；右管板為浮動結構，其通過短節與錐形封頭的大端連接；錐形封頭的小端與膨脹節相連，膨脹節的端部為法蘭環，法蘭環與殼體組件的加強管的端部密封連接。
[0012]上述膨脹節組件設計在殼體內部而非殼程筒體上，一端與錐形封頭連接，另一端與加強管連接，既解決了管殼程膨脹差的問題，又縮減了膨脹節尺寸。
[0013]作為本實用新型的一種優選實施方式，上述管箱組件還包含氣體入口和氣體分布器，管箱封頭的端部設置有第一入口 ；
[0014]所述管束組件的管束由多個相互平行的換熱管排布而成，支撐板將管束支撐；和/或
[0015]所述殼體組件還包含鞍座；殼程筒體上的兩側上分別設置有第二入口和第二出□。
[0016]作為本實用新型的一種優選實施方式，換熱器管程采用單通道，降低了管程流體阻力。所述管程介質由第一入口進入，由加強管排出。殼程采用折流桿結構，殼程介質由所述第二入口進入，由第二出口排出。
[0017]作為本實用新型的一種優選實施方式，上述殼程封頭為球封頭，球封頭上開孔，力口強管向球封頭內部延伸一段，并與法蘭環連接。
[0018]作為本實用新型的一種優選實施方式，上述膨脹節與加強管間用法蘭環及緊固件壓緊墊片進行密封，法蘭可拆，管束可拆；這種方式最為易于實現，也最易拆卸安裝。
[0019]作為上述實施方式的一種改進，所述法蘭環為反向法蘭結構，法蘭環的壓緊墊片設置在螺栓的外側。
[0020]作為本實用新型的一種優選實施方式，上述支撐板為多個，其沿著管束軸向分段設置。
[0021]作為上述優選實施方式的一種改進，所述支撐板包含有折流桿固定環板和分布在環板上的折流桿。
[0022]作為上述優選實施方式的一種改進，所述同一支撐板上的折流桿互相平行，折流桿分層穿過管束，與管束垂直，相鄰支撐板的折流桿呈90度角分布。
[0023]作為上述優選實施方式的一種改進，所述環板沿管束軸向均勻分布，形成多層角度錯位的折流桿。
[0024]上述由換熱管組成的管束在被折流桿限位，同時折流桿還起到了增加湍流，減少死區和提高換熱效果的作用。
[0025]本實用新型的有益效果如下:
[0026]1、傳統解決管殼溫差應力的換熱器一般將膨脹節設置在殼體上，但當壓力高、直徑大時造成膨脹節壁厚大、補償量小和設計困難。本實用新型將膨脹節設置在管束上，可減小直徑并規避殼體上設置膨脹節帶來的困難；
[0027]2、本實用新型管束部分采用壓差法設計，結合浮頭式換熱器和固定管板換熱器的特點進行結構設計，不僅節省了材料，還簡化了換熱器的整體結構；
[0028]3、本實用新型改變了折流板的布置結構，殼程采用折流桿來取代傳統的折流板結構，折流桿結構有效降低了管束振動，同時減少殼程壓降和提高傳熱性能；管束中的換熱管由不同角度的折流桿夾住固定，限制其徑向活動。
[0029]4、改變了換熱器管程與殼程的連接與密封形式，采用加強管與反向法蘭將換熱器管程與殼程相連接，減少了材料使用量，同時保證了很好的密封與拆卸效果。
[0030]綜上所述，本實用新型公開的內置膨脹節的折流桿式換熱器，能有效解決管殼程間溫差應力問題；同時還能提高管程流量、降低管程阻力和提高換熱效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本實用新型一種實施例的整體結構示意圖；
[0032]圖2為圖1中支撐板6的一種結構示意圖；
[0033]圖3為與圖2中支撐板6相鄰的支撐板的結構示意圖；
[0034]圖4為膨脹節12和法蘭環11的結構示意圖。
[0035]附圖標記說明:
[0036]1-管箱封頭，2-管箱筒體，3-管箱法蘭，4-左管板，5-筒體法蘭，6_支撐板，7_換熱管，8-殼程筒體，9-殼程封頭，10-加強管，11-法蘭環，12-膨脹節，13-錐形封頭，14-短節，15-右管板，16-鞍座，17-氣體分布器，18-第一入口，19-第二出口，20-第二入口，61-環板，62-折流桿。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖及實施例描述本實用新型【具體實施方式】:
[0038]本實用新型公開了一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，圖1示出了本實用新型的一種具體實施例，如圖1所示，本實施例所示出的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其包括管箱封頭1、管箱筒體2、管箱法蘭3、左管板4、筒體法蘭5、支撐板6、換熱管7、殼程筒體
8、球封頭、加強管10、法蘭環11、膨脹節12、錐形封頭13、短節14、右管板15、鞍座16、氣體分布器17 ；
[0039]管箱封頭I與管箱筒體2、管箱法蘭3、氣體分布器17組成管箱；筒體法蘭5與殼程筒體8、球封頭、加強管10、鞍座16組成殼體組件，法蘭環11和膨脹節12組成膨脹節組件，其余部件組成管束組件；
[0040]如圖1所示，管束組件的左管板4采用夾持結構，管程氣體出口側右管板15采用浮動結構；右管板15通過短節14與錐形封頭13的大端相接，錐形封頭13的小端與膨脹節12相連，膨脹節12端部的法蘭環11與殼體組件的加強管10端部間用緊固件壓緊墊片進行密封。
[0041]傳統換熱器管程與殼程連接與密封形式一般為法蘭螺栓的連接形式，具體的是通過與管箱焊接的法蘭以及與殼程焊接的法蘭將管板夾持住進行連接；如圖1所示，本實用新型采用在殼程封頭9 (球封頭)上直接開孔，通過一個短節14將殼程和管程分隔開；為了使殼程和管程可以拆分，設計了法蘭環11，該法蘭環11放置在殼程內部，并且采用壓差法進行設計，使其尺寸大大減小，節省了材料；
[0042]本實用新型的法蘭環11的另一個和以往法蘭的不同處在于墊片設置在螺栓的外偵牝這樣設置的好處一方面方便墊片的安裝，另一方面可以減小加強管10的厚度。為了保證加強管10能承受雙面腐蝕，內外均采用了堆焊形式。設置在殼程封頭上的加強管10還具有人孔的作用，通過加強管進入管束封頭內，可以拆卸和安裝連接法蘭環11的螺栓。
[0043]如圖1所示，本實施例中的管程左側為第一入口 18，管程右側的加強管10的開口與第一入口 18對應，形成第一出口 ；殼程上的左側設置有第二出口 19，殼程上的右側設置有第二入口 20 ；
[0044]管程介質由第一入口 18進入，通過氣體分布器17由管箱進入換熱管7，再經過錐形封頭13和膨脹節12，由殼體球封頭上的出口加強管10流出，殼程介質由第二入口 20進入，經過所有的支撐板6與換熱管7的間隙，與換熱管7內的管程介質進行充分的熱交換，最后由第二出口 19的流出；管束組件與殼體組件兩端均是用法蘭、墊片和緊固件連接密封。
[0045]本實用新型通過管束組件上的膨脹節12來補償管殼程由于溫差和線脹系數不同而帶來的膨脹差。膨脹節所設置的管程直徑小，按壓差設計，尺寸小且補償量大，成本大大降低；本實用新型采用單管程設計在保證流通面積的情況下大大減小了設備直徑；如圖1所示，沿管束軸向分段設有支撐板6，支撐板6內分布有折流桿；如圖2所示，同一支撐板6上的折流桿互相平行，折流桿分層穿過管束，與管束垂直，相鄰支撐板6的折流桿呈90度角分布，圖2中的支撐板和圖3中的支撐板即為相鄰的兩個支撐板；折流桿固定環板61沿管束軸向均勻分布，形成多層角度錯位的折流桿。
[0046]上面結合附圖對本實用新型的優選實施方式作了詳細說明，但是本實用新型不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
[0047]不脫離本實用新型的構思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應當理解，本實用新型不限于特定的實施方式，本實用新型的范圍由所附權利要求限定。
【權利要求】
1.一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:包含管箱組件，殼體組件，管束組件和膨脹節組件； 所述管箱組件包含管箱封頭(I)、管箱筒體(2)和管箱法蘭(3);所述管束組件包含管束，管束兩端的左管板(4)和右管板(15)，管束組件還包含短節(14)，錐形封頭(13);所述膨脹節組件包含膨脹節(12)和法蘭環(11);所述殼體組件包含殼程筒體(8 )，殼程封頭(9 )和加強管(10);上述管束組件位于殼程筒體(8)內部，上述加強管(10)由殼程封頭內部延伸至殼程封頭外部； 上述殼程筒體(8)靠近管箱一端安裝有筒體法蘭(5)，筒體法蘭(5)和上述管箱組件的管箱法蘭(3)將左管板(4)夾持；右管板(15)為浮動結構，其通過短節(14)與錐形封頭(13)的大端連接；錐形封頭(13)的小端與膨脹節(12)相連，膨脹節(12)的端部為法蘭環(11)，法蘭環(11)與殼體組件的加強管(10)的端部密封連接。
2.如權利要求1所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述管箱組件還包含氣體入口( 18)和氣體分布器(17)，管箱封頭(I)的端部設置有第一入口( 18); 所述管束組件的管束由多個相互平行的換熱管(7)排布而成,支撐板(6)將管束支撐；和/或 所述殼體組件還包含鞍座(16);殼程筒體(8)上的兩側上分別設置有第二入口(20)和第二出口(19)。
3.如權利要求2所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:換熱器管程采用單通道，管程介質由所述第一入口(18)進入，由加強管(10)排出；殼程采用折流桿結構，殼程介質由所述第二入口(20)進入，由第二出口(19)排出。
4.如權利要求2所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述殼程封頭(9)為球封頭，球封頭上開孔，加強管(10)向球封頭內部延伸一段，并與法蘭環(11)連接。
5.如權利要求2所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述膨脹節(12)與加強管(10)間用法蘭環(11)及緊固件壓緊墊片進行密封，法蘭可拆，管束可拆。
6.如權利要求5所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述法蘭環(11)為反向法蘭結構，法蘭環(11)的壓緊墊片設置在螺栓的外側。
7.如權利要求2所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述支撐板(6)為多個，其沿著管束軸向分段設置。
8.如權利要求7所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述支撐板(6 )包含有折流桿固定環板(61)和分布在環板(61)上的折流桿(62 )。
9.如權利要求8所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述同一支撐板(6)上的折流桿互相平行，折流桿分層穿過管束，與管束垂直，相鄰支撐板(6)的折流桿呈90度角分布。
10.如權利要求8或9所述的一種內置膨脹節的折流桿式換熱器，其特征在于:所述環板(61)沿管束軸向均勻分布，形成多層角度錯位的折流桿。
【文檔編號】F28F9/24GK203949534SQ201420260096
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】王守杰, 陳鳴鳴, 劉軍, 楊寬利, 霍耿磊, 宋陽, 寧波 申請人:航天長征化學工程股份有限公司