本發明涉及換熱器,具體涉及一種金屬密封套管及管殼式換熱器。
背景技術:
1、折流板是一種能夠改變流體流向的板,常用于管殼式換熱器;現有技術中,折流板上設有多個管孔,換熱管通過管孔穿過折流板。由于工藝加工精度的問題,多塊折流板之間相對應的換熱管孔的位置在軸向上不可避免的存在一定的偏差,因此為了保證換熱管能夠同時穿套在多塊折流板上,折流板上的換熱管孔的孔徑需要略大于換熱管外徑,具體可以參考熱交換器國標gb/t151-2014中關于換熱管外徑與換熱管孔之間允許偏差的相關規定。因此,折流板管孔與換熱管之間存在間隙,流體會從折流板管孔與換熱管之間的間隙直接漏流,導致換熱效率降低。
2、專利公開號為cn219640791u的實用新型專利公開了一種折流板以及管殼式換熱器,其通過在管孔的孔壁上設置有止擋部,以與換熱管外壁形成過盈配合。如此,當流體經過迎水側流動時,流體中的雜質不會進入換熱管與管孔的孔壁之間,以形成阻擋作用。該方案中的止擋部通過與換熱管過盈配合,對折流板管孔與換熱管之間的間隙進行密封;但由于其止擋部為自管孔內壁上徑向延伸出的固定部件,為實現過盈配合密封,其預留的過孔孔徑小于換熱管外徑,在實際應用生產中,由于多塊折流板之間相對應的換熱管孔的位置在軸向上存在一定的偏差,換熱管是無法同時穿過多塊過孔孔徑小于或等于其外徑的折流板,所以該方案缺乏實用性。
3、專利公開號為cn217442335u的實用新型專利公開了一種具有夾膜密封折流板的換熱器,其每塊折流板包括第一硬板、夾層膜和第二硬板,第一硬板與第二硬板相固定從而共同夾緊夾層膜,第一硬板、夾層膜和第二硬板開有供換熱管穿過的多個管孔,夾層膜周側與管殼內壁之間徑向密封,且/或夾層膜的管孔與換熱管之間徑向密封。與傳統的折流板管束相比,減少殼程介質的短路,提高介質折流效果。可以理解的是,為能夠讓換熱管穿過并實現徑向密封,該方案中的夾層膜必須為柔性材質制成,而柔性材質剛性較弱,抗壓性能較差,且其形成的軸向密封層較薄,容易在流體壓力下被沖破。如果夾層膜采用硬度較高的材料制成,則需要將其設計為花瓣狀;當花瓣狀夾層膜孔被換熱管撐開,相鄰花瓣之間的間隙被撐大,亦形成漏流間隙,且仍然存在軸向密封層較薄容易在流體壓力下被沖破的問題。
4、因此,亟待提供一種具有良好抗壓性能、且能夠在折流板管孔與換熱管之間形成穩定的軸向密封段的金屬密封套管及管殼式換熱器,使其在保證換熱管能夠同時穿過多塊折流板的同時,對折流板管孔與換熱管之間的間隙實現剛性密封。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服上述技術不足,提供一種金屬密封套管及管殼式換熱器,其具有良好抗壓性能、且能夠在折流板管孔與換熱管之間形成穩定的軸向密封段,在保證換熱管能夠同時穿過多塊折流板的同時,對折流板管孔與換熱管之間的間隙實現剛性密封。
2、為達到上述技術目的,本發明的技術方案提供一種金屬密封套管,其包括金屬套管部及金屬限位部,所述金屬套管部的管壁上形成有沿軸向連續起伏的環形凸部,所述環形凸部突出于管壁的部分為中空結構;所述金屬限位部自金屬套管部一端徑向向外延伸至部分超出環形凸部的最大直徑。
3、優選的,所述環形凸部至少包括一導向部,所述導向部的直徑沿金屬套管部朝向金屬限位部一端方向逐漸增大,且所述導向部與金屬套管部的管壁之間平滑過渡。
4、優選的,所述環形凸部包括一與導向部平滑連接的弧形過渡部,所述弧形過渡部設置于環形凸部的頂端并形成平滑過渡的突脊。
5、優選的,連續起伏設置的環形凸部的最大直徑沿金屬套管部遠離金屬限位部的方向逐漸減小。
6、優選的,所述金屬套管部遠離金屬限位部的一端軸向延伸出一導向端,所述導向端的直徑沿金屬套管部遠離金屬限位部的方向逐漸縮小。
7、優選的,所述環形凸部相較金屬套管部的中軸線傾斜設置。
8、優選的,所述金屬密封套管的環形管體上沿管體長度方向開設有一斷口,所述斷口自金屬限位部延伸至金屬套管部。
9、基于上述金屬密封套管,本發明還提供一種管殼式換熱器,其包括:
10、折流板,所述折流板上開設有多個換熱管孔;
11、換熱管,所述換熱管穿套于所述換熱管孔中;
12、金屬密封套管,所述金屬密封套管的金屬套管部套設于換熱管及折流板之間的換熱管孔中,所述金屬限位部設置于金屬套管部朝向折流板迎水側。
13、優選的,所述金屬套管部的環形凸部最大直徑大于換熱管孔內徑,最小直徑大于或等于換熱管外徑并小于換熱管孔內徑,金屬限位部的最大直徑大于換熱管孔內徑。
14、優選的,所述折流板為螺旋折流板,所述環形凸部沿換熱管孔的傾斜角度傾斜設置。
15、與現有技術相比,本發明的有益效果包括:
16、本發明所述金屬密封套管,其利用金屬較好的剛性和可塑性,在保證金屬密封套管具有較強抗壓性能的同時,基于金屬的可塑性,通過設計環形凸部突出于管壁的部分為中空結構,使金屬套管被塞入密封管孔中時,環形凸部受到軸向擠壓力,在密封管孔內發生徑向形變,從而對密封管孔進行環向密封,進而使軸向連續起伏的環形凸部共同在密封管孔中形成軸向密封段,增強金屬密封套管的密封效果。
17、本發明所述金屬密封套管,其在環形凸部上設置直徑沿金屬套管部朝向金屬限位部一端方向逐漸增大的導向部,并設計一與導向部平滑連接的弧形過渡部,使其在環形凸部的頂端形成平滑過渡的突脊,從而通過導向部引導環形凸部更加方便的擠入密封管孔中,并利用弧形過渡部幫助環形凸部更加順滑的擠入密封管孔中。
18、本發明所述金屬密封套管,其管壁上連續起伏設置的環形凸部的最大直徑沿金屬套管部遠離金屬限位部的方向逐漸減小,使金屬套管的外側形成錐體,錐體一端的最大外徑大于密封管孔內徑,另一端最小外徑小于密封管孔內徑。當需要將金屬套管部擠入密封管孔中時,通過將錐體直徑較小一端塞入密封管孔中,為金屬套管部整體擠入密封管孔中提供定位導向基礎。
19、本發明所述管殼式換熱器,其利用金屬密封套管對換熱管及折流板之間間隙進行密封,通過設計金屬密封套管上的環形凸部突出于管壁的部分為中空結構,使金屬密封套管被塞入換熱管孔中時,在換熱管孔內發生徑向形變,對換熱管及折流板之間的間隙進行環向密封,進而使軸向連續起伏的環形凸部共同在換熱管孔中形成軸向密封段,增強了金屬密封套管對換熱管及折流板之間間隙的密封效果,提高了管式換熱器的換熱效率;避免了流體自折流板管孔與換熱管之間的間隙直接漏流導致換熱效率降低的問題。
20、本發明所述管殼式換熱器,當金屬密封套管應用于螺旋折流板時,金屬密封套管上的環形凸部沿換熱管孔的傾斜角度傾斜設置。在軸向投影方向上,傾斜設置的環形凸部能夠對換熱管及折流板之間的間隙實現環向密封。
1.一種金屬密封套管,應用于管殼式換熱器,其特征在于,包括金屬套管部及金屬限位部,所述金屬套管部的管壁上形成有沿軸向連續起伏的環形凸部,所述環形凸部突出于管壁的部分為中空結構;所述金屬限位部自金屬套管部一端徑向向外延伸至部分超出環形凸部的最大直徑。
2.根據權利要求1所述的金屬密封套管,其特征在于,所述環形凸部至少包括一導向部,所述導向部的直徑沿金屬套管部朝向金屬限位部一端方向逐漸增大,且所述導向部與金屬套管部的管壁之間平滑過渡。
3.根據權利要求2所述的金屬密封套管,其特征在于,所述環形凸部包括一與導向部平滑連接的弧形過渡部,所述弧形過渡部設置于環形凸部的頂端并形成平滑過渡的突脊。
4.根據權利要求1所述的金屬密封套管,其特征在于,連續起伏設置的環形凸部的最大直徑沿金屬套管部遠離金屬限位部的方向逐漸減小。
5.根據權利要求1所述的金屬密封套管,其特征在于,所述金屬套管部遠離金屬限位部的一端軸向延伸出一導向端,所述導向端的直徑沿金屬套管部遠離金屬限位部的方向逐漸縮小。
6.根據權利要求1所述的金屬密封套管,其特征在于,所述環形凸部相較金屬套管部的中軸線傾斜設置。
7.根據權利要求1所述的金屬密封套管,其特征在于,所述金屬密封套管的環形管體上沿管體長度方向開設有一斷口,所述斷口自金屬限位部延伸至金屬套管部。
8.一種管殼式換熱器,其特征在于,包括:
9.根據權利要求8所述的管殼式換熱器,其特征在于,所述金屬套管部的環形凸部最大直徑大于換熱管孔內徑,最小直徑大于或等于換熱管外徑并小于換熱管孔內徑,金屬限位部的最大直徑大于換熱管孔內徑。
10.根據權利要求8所述的管殼式換熱器,其特征在于,所述折流板為螺旋折流板,所述環形凸部沿換熱管孔的傾斜角度傾斜設置。