专利名称：缠绕式换热器双流程管箱结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及化工压力容器技术领域，尤其涉及一种缠绕式换热器双流程管箱结构。
背景技术：
缠绕式换热器是近几年发展起来的新型高效换热器，广泛运用于煤化工、甲醇等行业的加热或制冷工艺过程，而在行业内按照换热器内流体流程进行分类，通常将走壳程流体作为一支股流，因此，单股流换热器不存在；双股流换热器，一股流走壳程，另一股流走管程；三股流换热器，一股流走壳程，另两股流走管程；四股流换热器，一股流走壳程，另三股流走管程，依次类推。多股流换热器的每支股流介质通常互不相同，彼此不能相混，只能走各自独立的流程通道。如图9所示，常规结构缠绕式换热器的管箱通常为单流程，为了实现多股流换热，除了将换热管根数最多的一支股流通过管箱内以外，将其它股流的换热管分离出来从壳程侧面引向与壳程外侧连接旁支小管箱，即如图右侧壳程右侧连接结构。这样一方面增加换热器绕管、穿管难度，并使壳侧结构复杂，给壳体制造增加难度，也给设备检修操作带来不便；另一方面，当旁支股流的换热管根数较多时，旁支管箱也将增大，导致旁支管箱与壳程连接部位的开孔补强超出常规开孔补强范围，增加强度设计的计算难度，不能用常规方法进行开孔补强计算，而需借助分析设计方法进行计算，增加设计的计算成本。
发明内容
为了克服上述所存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单，性能优化，且能极大的降低设备设计、制造难度和成本，并便于检修和操作的缠绕式换热器双流程
管箱结构。为了克服上述所存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单，性能优化，且能极大的降低设备设计、制造难度和成本，并便于检修和操作的缠绕式换热器双流程
管箱结构。了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
一种缠绕式换热器双流程管箱结构，包括管箱组件、法兰座和管板，管箱组件固定在法兰座上，而法兰座与管板可拆卸连接，管箱组件包括外管箱和内管箱，其中外管箱包括接管A以及依次连接的封头A和筒节A，筒节A上设有人孔，接管A固定在封头A或筒节A外体上。内管箱包括依次连接的接管B、封头B和筒节B。内管箱位于外管箱内，封头B和筒节B与筒节A均由筋板连接，接管B自外管箱的引出孔引出，外管箱的筒节A下端固定在法兰座上。管板上端面设有位于同一平面的环状密封面A和环状密封面B，其中法兰座底端与环状密封面A相接，之间隔有垫片A，而筒节B底端与环状密封面B相接，之间隔有垫片B，法兰座则与管板螺栓连接。本发明将与其他股流的换热管所引向的管箱设置在外管箱内，将内、外管箱通过筋扳连接成整体，并形成内、外两个不同的介质流程通道，即管板上与内管箱对应的管板的板孔相连的换热管管内连通的换热管内的股流介质进入内管箱，再由接管B引流到外管箱外部与系统管道相连，此外管板上与外管箱对应的管板板孔相连的换热管管内的股流介质进入外管箱，再由接管A引流到外部与系统管道连接，从而实现三股流或多股流换热器中换热管根数最多的两支股流分配到各自的管箱侧，避免了壳侧畸形的结构设计，大大减小设计计算及制造难度，设备的维护检修操作也更加方便。作为优化，所述筒节B与筒节A均为圆筒状，封头B和筒节B与筒节A之间的筋板块数不少于3，且沿筒节A周向均布，筒节采用圆筒状有利于降低进入管箱的股流介质在管箱内的流损，采用周向均布且不少于3块筋板连接内、外管箱，有利于进一步提高内、外管箱的整体性和结构稳定性；作进一步优化，所述筒节A与筒节B相互同心布置，环状密封面A和环状密封面B相互同心布置，内外管程的布管均位于同一个的圆心同心圆上，内外管程的各层管孔呈同心圆布置，便于各管孔的尺寸定位及加工，同时确保各换热管沿周向均匀分布缠绕，方面绕制及穿管，此外还保证了每层中的各根换热管具有相同的长度尺寸。作为优化，所述接管B在外管箱的筒节A上的引出孔与人孔正对，减少外管箱内的接管B管路位置结构对对通过人孔对管箱进行维护和修理的限制，降低维护难度。作为优选，所述接管A、封头A和筒节A之间的通过焊接的方式连接固定，简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接口密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。作为优选，所述接管B、封头B和筒节B之间的通过焊接的方式连接固定，简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接口密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。作为优选，所述筒节A与法兰座通过焊接的方式连接固定，简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接口密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。作为优选，所述接管B与外管箱上的接管的引出位置通过焊接的方式连接固定，简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接头密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。与现有技术相比，本发明的有益效果是:本结构的内、外管箱组件通过支撑筋板连接成整体，并形成内、外两个不同的介质流程引流通道，与常规中间隔板管箱相比，更有利于两流程管束的换热管在管板上的分布，内管箱组件远比常规中间隔板更能承受大的介质压力或压差，而与常规单流程管箱结构相比，管箱侧可设计为两支股流流程，能将换热管根数最多的两支股流分配到管箱侧，从而整体优化了缠绕式换热器设计结构，极大的降低了设备设计制造难度和生产成本，实现将三股流或多股流换热器中管子根数最多的两支股流分配到管箱侧，避免了壳侧设旁支管箱的不合理结构设计，减小设计计算及制造难度，此夕卜，设备设置人孔方便维护、检修操作的进行。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明结构示意图； 图2是本发明顶部透视 图3是外管箱与法兰座连接示意 图4是内管箱结构示意 图5是管板结构意 图6是管板剖视 图7是图6管板一侧局部放大意 图8是本发明运行示意 图9是常规管箱结构示意图。图中标记:管箱组件1、法兰座2、管板3、外管箱4、内管箱5、接管A4-1、封头A4-2、筒节A4-3、引出孔4-4、人孔6、接管B5-1、封头B5-2、筒节B5-3、筋板7、垫片A8、垫片B9、板孔10。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本发明结构以运用于三股流换热器的技术方案为例。实施例1，如图1和图2中所示，一种缠绕式换热器双流程管箱结构，包括由外管箱4和内管箱5组成的管箱组件1、法兰座2和管板3，其中如图3所示，外管箱4包括接管A4-1、封头A4-2和筒节A4-3，筒节A4-3上设有人孔6，接管A4-1焊接固定在封头A4-2的外体上，封头A4-2则与筒节A4-3上边缘固定连接，接管A4-1、封头A4-2和筒节A4-3 —体构成外管箱引流结构，如图4所示，内管箱5包括接管B5-1、封头B5-2和筒节B5-3，接管B5-1固定连接在封头B5-2上，封头B5-2再与筒节B5-3的上缘连接固定，接管B5-1、封头B5-2和筒节B5-3 —体构成内管箱引流结构。所述内管箱5布置于外管箱4内，其中封头B5-2和筒节B5-3与筒节A4-3由筋板7连接固定，即筋板7 —端与封头B5-2和筒节B5-3固定连接，而另一端则与筒节A4-3固定连接，同时接管B5-1自引出孔4-4从外管箱4的引出孔4-4引出，并且接管B5-1外壁在引出孔4-4与孔内缘密封连接，外管箱4和内管箱5由筋板7连接成一整体。外管箱4的筒节A4-3下端固定在法兰座2上，如图5、图6和图7中所示，用于安放内外管箱一体结构的管板3上端面设有位于同一平面的环状密封面A3-1和环状密封面B3-2，环状密封面将管板3分割成内、外两个布管区域，分别对应内、外管箱流程空间，连接成整体结构的法兰座2和筒节B5-3分别与环状密封面A3-1和环状密封面B3-2相对应，其中法兰座2下端面内缘与环状密封面A3-1相对应，筒节B5-3与环状密封面B3-2相对应，安装时，先在环状密封面A3-1和环状密封面B3-2上分别放置垫片A8和垫片B9，再将连接成整体的内、外管箱组件扣压在管板3上，其中法兰座2底端内缘压在垫片A8上，筒节B5-3底端则压在垫片B9上，由于法兰座2边缘与管板3的周向均设置有相对应并重合的安装孔，采用螺栓和螺母在安装孔处连接固紧内、外管箱组件和管板3，以提供足够的压紧力保证内、外管箱组件与管板3之间的密封，从而形成内、外管箱两个独立的流程空间。
在如图5所示，管板3上位于环状密封环B3-2环内位置以及环状密封面A3_l与环状密封环B3-2之间的管板位置都均匀布置有板孔10，两部分板孔10对应不同的股流流程空间，如图8所示，以三股流换热器为例，股流A自壳侧引流，股流B、股流C则自管箱侧弓I流，其中股流B流经的换热管与环状密封面A3-1和环状密封环B3-2之间的管板位置的板孔连接，而股流C流经的换热管与环状密封环B3-2环内的管板位置的板孔连接，股流B和股流C经管板3分流后，股流B进入外管箱4的流程空间，股流C则进入内管箱5的流程空间，无需进行壳侧旁支管箱的大开孔分析设计，减小壳体设计、制造难度。在进行绕管操作时无需向旁支管箱引管、穿管，减小换热管束绕制难度。对于多股流缠绕换热器，也可将换热管根数最多的两支股流分配到同心双流程管箱，将换热管根数较少的其它股流分配到壳侧各旁支管箱，亦可大为减小换热器设计制造难度。实施例2，在实施例1的基础上对本管箱结构包括的筒节形状以及支撑筋板数量和连接位置进行优化，其中筒节B5-3与筒节A4-3的形状均优选为圆筒状，利于降低进入管箱的股流介质在管箱内的流损，整体性较好且便于制造，而封头B5-2和筒节B5-3与筒节A4-3之间的筋板7块数不少于3，可优选为3块，并沿筒节A4-3周向均匀布置，以保证内外管箱连接结构的稳定性。在实际生产中，管箱的引流设计通常为介质压力较大的股流走外管箱流程，而介质压力较小的股流走内管箱流程，因此在设备运行操作时，若不能保证内、外管箱流程同时带压，也应优先考虑外管箱先带压，介于此筋板7的数量、厚度及其它结构尺寸参数所决定的连接强度在保证垫片承受的密封压紧力的前提下，可根据具体的需要进行设计，通常密封压紧力与相同参数的筋板数量成正比关系。实施例3，在实施例2的基础上对筒节A4-3与筒节B5_3的相互位置关系进行优化，其中，筒节A4-3与筒节B5-3同心布置，与筒节A4-3和筒节B5-3分别对应相接的位于管板3上的环状密封面A和环状密封面B亦相互同心布置，即筒节A4-3、筒节B5-3、环状密封面A3-1和环状密封面B3-2同心布置，有利于保持两部分管箱流程引流的稳定性，且易于平衡管箱流程的带压，减少对管箱结构受压不平衡产生的安全风险。将内外管程的布管均布置于同一个的圆心的同心圆圆弧上，使内外管程的各层管孔呈同心圆布置，便于各管孔的尺寸定位及加工，同时确保各换热管沿周向均匀分布缠绕，方面绕制及穿管，此外还保证了每层中的各根换热管具有相同的长度尺寸。实施例4，在实施例1的基础上，对人孔6所在位置进行优化，其中人孔6位于外管箱4的筒节A4-3的位置与接管B5-1在外管箱4的筒节A4-3上的引出位置正对，便于检测人员经人孔6进入外管箱4后可沿左右两个方向对内、外管箱与环状密封面的连接部位逐一进行密封检查，均分了管箱内两侧的巡查面，尤其外管箱流程的换热管发生泄漏，维修人员可直接打开人孔6进入外管箱4快速进行查漏、维修等操作，并能较快的自外管箱4上的人孔6撤出。实施例5，在实施例1或2或3或4的基础上对对接管A4-1、封头A4-2和筒节A4-3之间的连接方式进行优选，其中接管A4-1、封头A4-2和筒节A4-3之间均通过焊接的方式连接固定，从而简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接口密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。实施例6，在实施例1或2或3或4的基础上对接管B5-1、封头B5-2和筒节B5-3之间的连接方式进行优选，其中接管B5-1、封头B5-2和筒节B5-3之间通过焊接的方式连接固定，从而简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接口密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。实施例7，在实施例1或2或3或4的基础上对筒节A4_3与法兰座2的连接方式进行优选，其中筒节A4-3与法兰座2焊接的方式连接固定，从而简化了加工与装配工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，增强了结构的强度以及接口密封性，此外节省金属材料，减轻结构重量。本管箱结构从整体优化了缠绕式换热器的设计，极大的降低了设计制造难度和生产成本，实现将三股流或多股流换热器中管子根数最多的两支股流分配到管箱侧，避免了壳侧设旁支管箱的不合理设计结构，减小设计计算及制造难度，并且本结构整体性优良，组装方便，易于维护、检修等操作。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种缠绕式换热器双流程管箱结构，包括管箱组件(I)、法兰座(2)和管板(3)，管箱组件(I)固定在法兰座(2 )上，而法兰座(2 )与管板(3 )可拆卸连接，其特征在于: 所述管箱组件(I)包括外管箱(4)和内管箱(5)，其中外管箱(4)包括接管A (4-1)以及依次连接的封头A (4-2)和筒节A (4-3)，筒节A (4_3)上设有人孔(6)，接管A (4_1)固定在封头A (4-2)或筒节A (4-3)外体上，内管箱(5)包括依次连接的接管B (5_1)、封头B(5-2)和筒节 B (5-3)； 所述内管箱(5)位于外管箱(4)内，封头B(5-2)和筒节B (5-3)与筒节A (4-3)由筋板(7)连接，接管B (5-1)自外管箱(4)的引出孔(4-4)引出，所述筒节A (4_3)下端固定在法兰座(2)上； 所述管板(3)上端面设有位于同一平面的环状密封面A (3-1)和环状密封面B (3-2)，其中法兰座(2)底端与环状密封面A (3-1)相接，之间隔有垫片A (8)，而筒节B (5-3)底端与环状密封面B (3-2)相接，之间隔有垫片B (9)，法兰座(2)则与管板(3)螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种缠绕式换热器双流程管箱结构，其特征在于:所述筒节B(5-3)与筒节A (4-3)均为圆筒状，封头B (5-2)和筒节B (5_3)与筒节A (4_3)之间的筋板(7)块数不少于3，且沿筒节A (4-3)周向均布。
3.根据权利要求2所述的一种缠绕式换热器双流程管箱结构，其特征在于:所述筒节A(4-3)与筒节B (5-3)相互同心布置，环状密封面A (3-1)和环状密封面B (3_2)相互同心布置。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种缠绕式换热器双流程管箱结构，其特征在于:所述接管A (4-1)、封头A (4-2)和筒节A (4-3)之间的通过焊接的方式连接固定。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种缠绕式换热器双流程管箱结构，其特征在于:所述接管B (5-1)、封头B(5-2)和筒节B (5-3)之间的通过焊接的方式连接固定。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种缠绕式换热器双流程管箱结构，其特征在于:所述筒节A (4-3)与法兰座(2)通过焊接的方式连接固定。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种缠绕式换热器双流程管箱结构，其特征在于:所述接管B (5-1)与外管箱(4)上的管体所在的引出位置通过焊接的方式连接固定。
全文摘要
本发明公开了一种缠绕式换热器双流程管箱结构，包括管箱组件、法兰座和管板，管箱组件包括外管箱和内管箱，其中内、外管箱均包括接管以及依次连接的封头和筒节，内管箱位于外管箱内由筋板连接，接管自外管箱的筒节引出，外管箱的筒节下端固定在法兰座上，在管板上端面设有位于同一平面的两道环状密封面，分别与内管箱的筒节底端面以及与外管箱的筒节底端连接的法兰座的底端面相接，在相接端面之间设垫片，法兰座则与管板螺栓连接，将一体内、外管箱体紧扣在管板上，本结构降低了设计制造难度和生产成本，避免了壳侧设旁支管箱的不合理设计结构，减小设计计算及制造难度，并且本结构整体性优良，且组装方便，易于维护、检修等操作。
文档编号F28F9/02GK103148730SQ20131010703
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者饶谋生, 胡大鹏, 易树春 申请人:四川川润动力设备有限公司