一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型的目的在于提供一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，包括殼體、換熱管、管箱，殼體上分別設置氣體入口、氣體出口，殼體的兩端分別通過封頭連接冷卻水入口、冷卻水出口，換熱管固定在殼體里并連通冷卻水出口，管箱為密封結構，管箱的一端通過法蘭A組與殼體固定，管箱的另一端通過法蘭B組與冷卻水入口一側的封頭固定，管箱里安裝有橡膠軟管，法蘭A組和法蘭B組上設置螺紋孔，橡膠軟管的兩端連有螺桿頭，橡膠軟管分別通過螺桿頭與法蘭A組和法蘭B組的螺紋孔相連從而分別連通換熱管和冷卻水入口。本實用新型對冷凝器封頭進行了改造，在取得減振、消聲以及增強冷凝器使用壽命的同時，可以最大限度的滿足艙室內有限空間的布置要求。
【專利說明】
一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及的是一種換熱裝置，具體地說是具有消聲功能的換熱裝置。
【背景技術】
[0002]冷凝器在動力裝置領域的應用非常廣泛，尤其是針對大型熱動力系統，冷凝器的冷卻功效已得到業內人士的普遍認可。冷凝器的首要任務是冷卻換熱，換熱效率的高低直接影響動力裝置輸出功率的大小。故在符合安全生產規范的前提下，冷凝器內的換熱管跨度越做越大，管壁越做越薄。這就導致了換熱管的支撐強度和剛度相應變差。此外，冷凝器的換熱管與管板連接處接頭多，且大多采用角焊，焊接質量難控制，易造成缺陷，使連接處成為失效多發部位。加之在冷凝器實際冷卻水循環管路中，冷凝器的冷卻水進口來流均具有一定的紊流度。這些攜有壓力脈動的流體進入換熱管后，會引起管子的機械振動和應力脈動，特別是當壓力脈動頻率與管路系統的固有頻率接近時，會誘發共振，進一步加劇連接處的失效速度，對冷凝器以及管路都具有很大的破壞作用。
[0003]從另一方面來講，船舶艙室噪聲污染越來越受到人們的關注，冷卻管路系統中的噪聲亦是不可忽視的一部分。當今，在管路中安裝消聲器等輔助設備是冷卻管路系統中對壓力脈動進行衰減和濾波的最常用方法。但由于艙室內部空間有限，獨立安裝的消聲器很難滿足有限空間的布置要求。此外，獨立安裝的消聲器對于抑制冷凝器管內流噪聲效果不明顯。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供在取得減振、消聲以及增強冷凝器使用壽命的同時，可以最大限度的滿足艙室內有限空間布置要求的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0006]本實用新型一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，包括殼體、換熱管，殼體為中空結構，殼體上分別設置氣體入口、氣體出口，殼體的兩端分別通過封頭連接冷卻水入口、冷卻水出口，換熱管固定在殼體里并連通冷卻水出口，其特征是:還包括管箱，管箱為密封結構，管箱的一端通過法蘭A組與殼體固定，管箱的另一端通過法蘭B組與冷卻水入口一側的封頭固定，管箱里安裝有橡膠軟管，法蘭A組和法蘭B組上設置螺紋孔，橡膠軟管的兩端連有螺桿頭，橡膠軟管分別通過螺桿頭與法蘭A組和法蘭B組的螺紋孔相連從而分別連通換熱管和冷卻水入口。
[0007]本實用新型還可以包括:
[0008]1、所述橡膠軟管的材料為丁晴橡膠，其外側維持支撐剛度的覆裹金屬絲網。
[0009]2、所述橡膠軟管的兩端為3mm厚度，其余部分為2mm厚度。
[0010]3、管箱上設置調節其內部腔室壓力的充氣閥。
[0011]本實用新型的優勢在于:
[0012]1、利用冷凝器封頭內的空間稍加改進，實現了減振降噪的效果，同時避免了在冷卻水管路單獨加裝消聲器的麻煩。
[0013]2、消聲機理與傳統消聲裝置不同。管內的壓力脈動通過冷卻水入口6，又由法蘭B組5處分流進入橡膠軟管8中，壓力脈動與橡膠軟管的振動相互耦合振動相互耦合，使橡膠軟管8產生形變，橡膠軟管8結構圖如圖2所示。橡膠軟管8外部是封閉腔室，內部是冷卻水，通過調節充氣閥4來調節腔室壓力，利用橡膠軟管8伸縮的彈性來消除壓力脈動。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0015]圖2為橡膠軟管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0017]結合圖1-2，本實用新型包括法蘭A組3、充氣閥4、法蘭B組5、橡膠軟管8、管箱9等。選擇橡膠軟管8的材料為丁腈橡膠且布置為圓筒形結構，丁腈橡膠被加工成中間2mm厚度、兩端3mm厚度的形狀，中間相對較薄的部分有利于橡膠套筒對管路脈動液體做出靈敏的反應，兩端加厚有利于對橡膠軟管8的固定，能夠保證橡膠軟管8的結構強度。橡膠軟管的兩側連有螺桿頭，恰好可與法蘭A組3、法蘭B組5上的螺紋孔形成配合。在安裝時螺紋內部須纏繞聚乙烯膠帶以保證封閉性，法蘭A組3和法蘭B組5安裝時要加裝墊圈進行密封，這種墊圈密封拆卸方便，能適應各種復雜工況，同時具有自緊密封作用，能實現雙向密封，在靜密封時可以做到沒有泄漏，工作中還能彌補一定的密封面加工缺陷。
[0018]該裝置可以安裝在需要實現消聲功能的冷卻水管路上，按照本實用新型將原有冷凝器封頭進行改進，即可實現節省空間和減振降噪的功能。
[0019]對于這種消聲封頭而言，最重要的消聲元件是橡膠軟管8，而橡膠軟管8的楊氏模量、密度選擇非常重要，由于丁腈橡膠具有楊氏模量小、耐熱性好、粘接力強且對微小壓力變形反應靈敏等特點，故在本裝置中選擇丁腈橡膠為橡膠軟管8的材料。利于橡膠軟管8對管路脈動液體做出靈敏的反應，橡膠軟管兩端為3mm厚，需要有一定的結構強度，采用工業輸油軟管的連接方式:在橡膠軟管8兩端制有螺栓頭，法蘭A組3和法蘭B組5上的相應圓孔有內螺紋，并橡膠軟管8表層裹上金屬絲，既保證封閉性又具有結構強度。
[0020]對于這種具有消聲功能的冷凝器封頭結構而言，橡膠軟管8必須在一定范圍內產生伸縮，既能實現減小管內流體壓力脈動的作用，又要保證支撐剛度。
[0021]本實用新型的目的是這樣實現的:它由兩組法蘭、管箱9和封頭7組成，管箱內部形成封閉腔室。法蘭A組3通過螺栓與冷凝器本體固定，法蘭B組5將管箱與封頭連接起來。管箱內的橡膠軟管8的兩端分別套接在兩組法蘭上，并將兩組法蘭上的小孔一一連通。外部流入的冷卻水經由法蘭B組5的均勻進入各橡膠軟管8中，再流入冷凝器本體。封閉腔室的上方設置有充氣閥4，可以根據需要調節腔室內壓力以改變橡膠軟管的剛度。經過這樣的設計，本實用新型不僅能夠有效地抑制管內流體產生的噪聲，也能夠通過橡膠軟管減小進口流體的壓力脈動，從而抑制冷凝器本體中換熱管的振動。
[0022]作為本實用新型的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構:橡膠軟管8是吸收管內壓力脈動的核心部件，橡膠軟管8是一種能自由伸縮的彈性補償元件，具有工作可靠、性能優良、結構緊湊等優點。由于橡膠軟管8具有有效伸縮變形的性質，能用來吸收管路因壓力變化和振動等原因而產生的形變，可吸收變形造成的位移，實現吸收振動、降低噪聲的作用。
[0023]作為本實用新型的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構:對腔室中預先充入壓力為冷卻水管路中靜壓力的80%的氣體。實際操作中，可以隨著管路的不同靜壓力對腔室充入不同壓力的氣體，實現對不同靜壓力的管路脈動的衰減作用。
[0024]作為本實用新型的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構:橡膠軟管8必須具有一定的支撐剛度，故需在橡膠軟管外包裹金屬絲網，防止充氣壓力過高或過低時，橡膠軟管8形變過大，破壞材料。
[0025]在本實用新型中，安裝橡膠軟管8在冷凝器封頭內是為了在節省船艙內空間的前提下實現減振降噪，對于管內流體而言，只是相當于多增加了一段行程，并不會產生過大的阻力損失。
[0026]本實用新型一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，包括法蘭A組3、法蘭B組5、橡膠軟管8和管箱(9)。冷卻水從入口流入管箱(9)時，會首先流過法蘭B組(5)，然后再經橡膠軟管(8)和法蘭A組(3)流入冷凝器本體。當來流經過橡膠軟管8時，由于橡膠軟管8的彈性形變，流體內的壓力脈動會使軟管產生微幅振動，消耗壓力脈動的能量，實現對管內流壓力脈動的抑制，從而也會減小管內的流噪聲。
[0027]若沒有橡膠軟管8，當冷卻水由法蘭B組5流入冷凝器本體時，管內流的壓力脈動會帶動換熱管進行振動，一方面這會加劇換熱管與支撐板之間的碰撞和摩擦，減少換熱管的使用壽命;令一方面由于壓力脈動產生的流噪聲也會經由換熱管擴散出去，影響設備的安靜性需求。增加橡膠軟管8之后，橡膠軟管會產生微小的彈性形變以及振動，使得壓力脈動的傳播減弱，實現抑制壓力脈動的作用。
[0028]由于要求橡膠軟管8有一定的彈性伸縮性能和支撐剛度，結合冷凝器的安裝需要，選擇橡膠軟管8的材料為丁晴橡膠，并在外側覆裹金屬絲網以維持支撐剛度。橡膠軟管8兩端均通過軟管接頭固定在管箱內。這樣既可以發揮橡膠軟管8的伸縮性能，也可以滿足支撐剛度需求。
[0029]法蘭A、B組的端面均加工有圓孔，圓孔上的凸臺裝有軟管接頭，用以固定橡膠軟管
8。法蘭A組3通過螺栓連接將冷凝器本體與管箱聯結起來，法蘭B組5也通過螺栓連接將管箱和封頭固定在一起。
[0030]法蘭A3、B組5與管箱9形成封閉腔室，管箱9上方裝有充氣閥4，以便根據需要調節腔室內壓力，使得橡膠軟管內外壓力獲得較好的匹配，既能滿足橡膠軟管8的剛度需求，又能起到抑制壓力脈動的作用。
[0031]本實用新型提供的是一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，它由兩組法蘭、管箱9和封頭7組成，管箱內部形成封閉腔室。法蘭A組3通過螺栓與冷凝器本體固定，法蘭B組5將管箱與封頭連接起來。管箱內的橡膠軟管8的兩端分別套接在兩組法蘭上，并將兩組法蘭上的小孔一一連通。外部流入的冷卻水經由法蘭B組5的均勻進入各橡膠軟管8中，再流入冷凝器本體。封閉腔室的上方設置有充氣閥4，可以根據需要調節腔室內壓力以改變橡膠軟管的剛度。經過這樣的設計，本實用新型不僅能夠有效地抑制冷卻水在冷凝器進口端產生的噪聲，也能夠通過橡膠軟管8減小進口流體的壓力脈動。且由于結構聲阻抗的改變，使聲波產生反射，向下游傳播的噪聲得到控制，從而抑制冷凝器本體中換熱管的振動。
【主權項】
1.一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，包括殼體、換熱管，殼體為中空結構，殼體上分別設置氣體入口、氣體出口，殼體的兩端分別通過封頭連接冷卻水入口、冷卻水出口，換熱管固定在殼體里并連通冷卻水出口，其特征是:還包括管箱，管箱為密封結構，管箱的一端通過法蘭A組與殼體固定，管箱的另一端通過法蘭B組與冷卻水入口一側的封頭固定，管箱里安裝有橡膠軟管，法蘭A組和法蘭B組上設置螺紋孔，橡膠軟管的兩端連有螺桿頭，橡膠軟管分別通過螺桿頭與法蘭A組和法蘭B組的螺紋孔相連從而分別連通換熱管和冷卻水入□O2.根據權利要求1所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，其特征是:所述橡膠軟管的材料為丁晴橡膠，其外側維持支撐剛度的覆裹金屬絲網。3.根據權利要求1或2所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，其特征是:所述橡膠軟管的兩端為3mm厚度，其余部分為2mm厚度。4.根據權利要求1或2所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，其特征是:管箱上設置調節其內部腔室壓力的充氣閥。5.根據權利要求3所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結構，其特征是:管箱上設置調節其內部腔室壓力的充氣閥。
【文檔編號】F28F9/12GK205718636SQ201620427974
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】柳貢民, 盧麒麟, 張文平, 趙曉臣, 張新玉, 明平劍, 曹貽鵬, 國杰
【申請人】哈爾濱工程大學