绕管式换热器的制作方法

本实用新型涉及一种绕管式换热器，特别是一种换热管与管板通过对接焊缝相连的绕管式换热器，属于换热设备技术领域。

背景技术：

现有的绕管式换热器包括壳体，壳体外侧面两端设置有壳程物料口，壳体两端连接有管板，两管板外侧连接有管箱，两管箱上设置有管程物料口，位于壳体内侧的两管板之间连接有支撑芯体，沿支撑芯体轴向从内至外依次螺旋缠绕有多层换热管，每层换热管的两端分别与两管板相连接，两管箱内腔通过所述换热管相连通。

现有技术中，绕管式换热器中换热管与管板连接方式是：换热管贯穿管板，换热管与管板之间为角焊缝，施焊完毕后，角焊缝只能进行渗透无损检测（PT）或磁粉无损检测（MT），难以进行射线无损检测（RT）。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种绕管式换热器，本实用新型的绕管式换热器的换热管与管板支管（管板）相连的焊缝形式为对接焊缝，能够很方便的进行射线无损检测（RT），使得对接焊缝的内部能够被检测，当发现不允许存在的缺陷能够及时发现并清除缺陷；保证本实用新型的管式换热器能够稳定可靠的运行，经久耐用。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种绕管式换热器，包括壳体，壳体外侧面两端设置有壳程物料口，所述壳体两端连接有管板，两管板外侧设置有管箱，两管箱上设置有管程物料口，位于壳体内侧的两管板之间连接有支撑芯体，沿支撑芯体轴向从内至外依次螺旋缠绕有多层换热管，每个管板的壳程侧具有多根管板支管，每层换热管的两端采用对接焊接方式与两管板的管板支管相连，两管箱内腔通过所述换热管、管板支管相连通。

采用本实用新型时，换热管采用对接焊接方式（对接焊缝）与管板的管板支管相连，即换热管与管板相连的焊缝形式为对接焊缝。对于对接焊缝而言，不仅能够进行渗透无损检测（PT）或磁粉无损检测（MT），最主要的能够很方便的进行射线无损检测（RT），使得对接焊缝的内部能够被检测，当发现不允许存在的缺陷能够及时发现并清除缺陷，避免留下隐患。而现有技术中的换热管与管板之间为角焊缝，难以进行射线无损检测（RT），仅进行渗透无损检测（PT）或磁粉无损检测（MT），使得角焊缝的内部不能够被检测，当焊缝内部含有不允许存在的缺陷，则无法发现，最终将导致换热器使用寿命降低。并且，对接焊缝与角焊缝受力完全不一样，角焊缝承受的是剪应力，对接焊缝承受的是拉应力或压应力，显而易见，对接焊缝可以承受更大的力，更加经久耐用。螺旋形状的换热管本身便是具备柔性的结构，并且换热管承受的温差应力本身便很小，因此换热管通过对接焊缝的连接方式与管板相连，能够保证绕管式换热器稳定可靠的运行。管板的壳程侧是指：管板面向壳体的一侧，即管板内侧；管板外侧是背向壳体的一侧。

本实用新型的一种绕管式换热器,所述管板支管呈圆周阵列分布。

本实用新型的一种绕管式换热器,所述管板与管板支管为一体成型结构。

本实用新型的一种绕管式换热器,支撑芯体与最内层的换热管之间、以及相邻的每层换热管之间分别设置有一层用于定位螺旋缠绕换热管的异形垫条，每层异形垫条有多根并沿支撑芯体轴向分布，且异形垫条上具有多个弧形槽，每层换热管螺旋缠绕于该层换热管内侧的异形垫条的弧形槽内。得益于具有多个弧形槽异形垫条的设计，有利于换热管的绕管作业，绕管完成后，换热管嵌入异形垫条的弧形槽内，对换热管起到定位与限制的作用，并使每层换热管形成螺旋形状，在缠绕过程中以及绕管式换热器在使用过程中，各层换热管的螺旋形状不发生变形，提高了绕管式换热器的使用寿命与换热效果。

进一步的，所述异形垫条横截面为L形，该L形的异形垫条的其中一条边为平状条、另一条边为具有所述弧形槽的齿状条。

进一步的，每层的各根异形垫条环绕支撑芯体的呈等间距分布。使每层的换热管均衡的嵌入异形垫条的弧形槽内，能够进一步的有利于换热管的绕管作业以及避免换热管的螺旋形状发生变形。

本实用新型的一种绕管式换热器，最内层的换热管的螺旋段两端通过管箍固定于支撑芯体上；相邻的每层换热管之间设置有一层平垫条，每层平垫条有多根并沿支撑芯体轴向分布，每层平垫条外侧的换热管的螺旋段两端通过管箍固定于该层平垫条上。换热管的螺旋段是指换热管螺旋缠绕于支撑芯体外侧的部分，换热管的螺旋段两端与分别与两管板相连的部分为连接段，即换热管包括螺旋段与连接段。得益于管箍将换热管的螺旋段两端固定于支撑芯体上以及平垫条的设计。使得换热管的螺旋段两端之间的距离始终保持不便，能够进一步的避免换热管的螺旋形状发生变形。

进一步的，每层的各根平垫条环绕支撑芯体的呈等间距分布。保持力的均衡，能够进一步的避免了换热管的螺旋形状发生变形。

本实用新型的一种绕管式换热器，相邻的每层换热管的螺旋方向相反。

本实用新型的一种绕管式换热器，所述支撑芯体包括支撑芯筒，该支撑芯筒两端通过芯棒连接于两管板之间。

本实用新型的一种绕管式换热器，所述换热管共有13层，从内至外的第1-10层中，每层换热管由根换热管绕成，第11-13层中，每层换热管由根换热管绕成。

本实用新型的一种绕管式换热器，所述换热管的螺旋角不小于1.6°。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种绕管式换热器，换热管与管板支管（管板）相连的焊缝形式为对接焊缝，够很方便的进行射线无损检测（RT），使得对接焊缝的内部能够被检测，当发现不允许存在的缺陷能够及时发现并清除缺陷；保证本实用新型的管式换热器能够稳定可靠的运行，经久耐用。得益于具有多个弧形槽异形垫条的设计，有利于换热管的绕管作业，绕管完成后，换热管嵌入异形垫条的弧形槽内，对换热管起到定位与限制的作用，在缠绕过程中以及绕管式换热器在使用过程中，各层换热管的螺旋形状不发生变形，提高了绕管式换热器的使用寿命与换热效果；并且本实用新型的绕管式换热器，单位体积换热面积大，热温差应力小的优点；并且由于得益于绕管式换热器结构特点，使得（壳程物料与管程物料的）流场充分，不存在流动死区。

附图说明

图1是一种绕管式换热器的结构示意图;

图2是换热器的布局示意图;

图3是L形的异形垫条的正视图;

图4是L形的异形垫条的俯视图;

图5是换热管的螺旋段两端通过管箍固定于支撑芯体上的示意图;

图6是支撑芯筒的结构示意图；

图7是管板的剖示意图；

图8是图7的仰视图（管板的壳程侧示意图）；

图9是管板支管与换热管对接相连局部示意图。

图中标记：1-壳体、11-壳程物料口、2-管板、21-管板支管、3-管箱、31-管程物料口、4-支撑芯体、41-支撑芯筒、42-芯棒、5-换热管、6-异形垫条、61-平状条、62-齿状条、621-弧形槽、7-平垫条、71-管箍。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图9所示，本实施例的一种绕管式换热器，包括壳体1，壳体1外侧面两端设置有壳程物料口11，所述壳体1两端连接有管板2，两管板2外侧设置有管箱3，两管箱3上设置有管程物料口31，位于壳体1内侧的两管板2之间连接有支撑芯体4，沿支撑芯体4轴向从内至外依次螺旋缠绕有多层换热管5，每个管板2的壳程侧具有多根管板支管21，每层换热管5的两端采用对接焊接方式与两管板2的管板支管21相连，两管箱3内腔通过所述换热管5、管板支管21相连通。

采用本实用新型时，换热管5采用对接焊接方式（对接焊缝）与管板2的管板支管21相连，即换热管5与管板2相连的焊缝形式为对接焊缝。对于对接焊缝而言，不仅能够进行渗透无损检测（PT）或磁粉无损检测（MT），最主要的能够很方便的进行射线无损检测（RT），使得对接焊缝的内部能够被检测，当发现不允许存在的缺陷能够及时发现并清除缺陷，避免留下隐患。而现有技术中的换热管与管板之间为角焊缝，难以进行射线无损检测（RT），仅进行渗透无损检测（PT）或磁粉无损检测（MT），使得角焊缝的内部不能够被检测，当焊缝内部含有不允许存在的缺陷，则无法发现，最终将导致换热器使用寿命降低。并且，对接焊缝与角焊缝受力完全不一样，角焊缝承受的是剪应力，对接焊缝承受的是拉应力或压应力，显而易见，对接焊缝可以承受更大的力，更加经久耐用。螺旋形状的换热管5本身便是具备柔性的结构，并且换热管5承受的温差应力本身便很小，因此换热管5通过对接焊缝的连接方式与管板2相连，能够保证绕管式换热器稳定可靠的运行。明显的，每个管板2的管板支管21的根数与换热管5的根数是相同的。

本实用新型的一种绕管式换热器,所述管板支管21呈圆周阵列分布。有利于换热管5与管板支管21的施焊。

本实用新型的一种绕管式换热器,所述管板2与管板支管21为一体成型结构。

本实用新型的一种绕管式换热器, 如图2至图4所示，支撑芯体4与最内层的换热管5之间、以及相邻的每层换热管5之间分别设置有一层用于定位螺旋缠绕换热管的异形垫条6，每层异形垫条6有多根并沿支撑芯体4轴向分布，且异形垫条6上具有多个弧形槽621，每层换热管5螺旋缠绕于该层换热管5内侧的异形垫条6的弧形槽621内。得益于具有多个弧形槽621异形垫条6的设计，有利于换热管5的绕管作业，绕管完成后，换热管5嵌入异形垫条6的弧形槽621内，对换热管5起到定位与限制的作用，并使每层换热管5形成螺旋形状（每层的各根异形垫条6的弧形槽621连线形成螺旋形状），在缠绕过程中以及绕管式换热器在使用过程中，各层换热管5的螺旋形状不发生变形，提高了绕管式换热器的使用寿命与换热效果。明显的，每层异形垫条6与每层换热管5是依次交替分布的，优选的，每层的异形垫条6的两端都焊接于支撑芯体4上。当然也可以是：最内层的异形垫条6的焊接于支撑芯体4上，其余每层的异形垫条6焊接于该层异形垫条6内侧的换热管5上。

进一步，在另一实施例中，如图3和图4所示，所述异形垫条6横截面为L形，该L形的异形垫条6的其中一条边为平状条61、另一条边为具有所述弧形槽621的齿状条62。当然，异形垫条6横截面还可以为T形，此时，该T形的异形垫条6的位于同一平面的两条边为平状条61、另一条边为具有所述弧形槽621的齿状条62。当然，还可以是异形垫条6直接为具有所述弧形槽621的齿状条62结构。明显的，齿状条62的弧形槽621是面向外侧的（即面向壳体1、背向支撑芯体4的）。明显的，每层的每根齿状条62的弧形槽621数量不少于该层齿状条62外侧的换热管5的圈数的，弧形槽621与换热管5的外径相匹配。明显的，每层的每根齿状条62的弧形槽621的间距即为该层齿状条62外侧的换热管5的螺距。明显的，支撑芯体4与最内层的换热管5之间、以及相邻的每层换热管5之间是具有间隙的；每层换热管5自身也是具有间隙的。在其中一实施例中，管箱3由管板2外侧的封头与管板2连接形成，管程物料口31设置于封头上。在另一实施例中，管箱3由管板2外侧的封头通过筒节与管板2连接形成，管程物料口31设置于封头或筒节上。

进一步的，在另一实施例中，每层的各根异形垫条6环绕支撑芯体4的呈等间距分布。使每层的换热管5均衡的嵌入异形垫条6的弧形槽621内，能够进一步的有利于换热管5的绕管作业以及避免换热管5的螺旋形状发生变形。在其中一实施例中，每层异形垫条6有4根。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，最内层的换热管5的螺旋段两端通过管箍71固定于支撑芯体4上；相邻的每层换热管5之间设置有一层平垫条7，每层平垫条7有多根并沿支撑芯体4轴向分布，每层平垫条7外侧的换热管5的螺旋段两端通过管箍71固定于该层平垫条7上，如图2和图5所示。换热管5的螺旋段是指换热管5螺旋缠绕于支撑芯体4外侧的部分，换热管5的螺旋段两端（起绕端与终绕端）与分别与两管板2相连的部分为连接段，即换热管5包括螺旋段与连接段。得益于管箍71将换热管5的螺旋段两端固定于支撑芯体4上以及平垫条7的设计。使得换热管5的螺旋段两端之间的距离始终保持不便，能够进一步的避免换热管5的螺旋形状发生变形。明显的，每层平垫条7与每层换热管5也是依次交替分布的，优选的，每层的平垫条7的两端都焊接于支撑芯体4上。当然也可以是：每层的平垫条7焊接于该层平垫条7内侧的换热管5上。当然，支撑芯体4与最内层的换热管5之间也可以设置一层平垫条7，最内层的换热管5通过管箍71固定于该层平垫条7上。

进一步的，在另一实施例中，每层的各根平垫条7环绕支撑芯体4的呈等间距分布。保持力的均衡，能够进一步的避免了换热管5的螺旋形状发生变形。在其中一实施例中，每层平垫条7有4根。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，相邻的每层换热管5的螺旋方向相反。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，所述支撑芯体4包括支撑芯筒41，该支撑芯筒41两端通过芯棒42连接于两管板2之间。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图6所示，所述换热管5共有13层，从内至外的第1-10层中，每层换热管5由1根换热管绕成，第11-13层中，每层换热管5由2根换热管绕成。当然，换热管的层数可以根据实际需求设计，每层换热管的根数也可以根据实际需求设计。即该实施例中，换热管5共有16根，对应的每个管板2的管板支管21也有16根，每根换热管5与每根管板支管21一一对应对接焊接；优选的，换热管5为无缝钢管。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，所述换热管5的螺旋角不小于1.6°。在其中一实施例中，换热管5的螺旋角为1.6°，换热管5的规格为φ12×2.5（外径12mm，壁厚2.5mm），换热管5的螺距为16mm。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，绕管式换热器采用不锈钢材料制成。在其中一实施例中，绕管式换热器采用的UNS编号为S30408（即06Cr19Ni10）的不锈钢制成。

综上所述，采用本实用新型的一种绕管式换热器，换热管与管板支管（管板）相连的焊缝形式为对接焊缝，能够很方便的进行射线无损检测（RT），使得对接焊缝的内部能够被检测，当发现不允许存在的缺陷能够及时发现并清除缺陷；保证本实用新型的管式换热器能够稳定可靠的运行，经久耐用。得益于具有多个弧形槽异形垫条的设计，有利于换热管的绕管作业，绕管完成后，换热管嵌入异形垫条的弧形槽内，对换热管起到定位与限制的作用，在缠绕过程中以及绕管式换热器在使用过程中，各层换热管的螺旋形状不发生变形，提高了绕管式换热器的使用寿命与换热效果；并且本实用新型的绕管式换热器，单位体积换热面积大，热温差应力小的优点；并且由于得益于绕管式换热器结构特点，使得（壳程物料与管程物料的）流场充分，不存在流动死区。。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。