热交换器封闭组件及其使用和安装的方法与流程

文档序号:23794528发布日期:2021-01-30 12:44阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种热交换器组件,其包括:细长管状热交换器包封件,其限定内部室;管板材,其定位在所述热交换器包封件的所述内部室内并且使所述内部室分离成壳侧和通道侧,其中内部部分构造成可移除地接收管束,所述管束定位在所述内部室的所述壳侧内;环形套筒部件,其定位在所述热交换器包封件的所述内部室的所述通道侧内;以及环形弹性扭转部件,其定位在所述热交换器的所述内部室的所述通道侧内,其中所述套筒部件定位在所述管板材与所述弹性扭转部件之间,所述弹性扭转部件具有内圆周,所述内圆周能够相对于所述弹性扭转部件的外圆周偏转,以用于扭转所述弹性扭转部件。2.根据权利要求1所述的热交换器组件,其特征在于,所述热交换器组件还包括:分隔组件,其包括所述套筒部件,所述套筒部件定位在所述热交换器包封件的所述内部室的所述通道侧内,以将流体从延伸通过所述包封件的端口导引至管束中的至少两个或更多个管;管板材垫圈,其定位在所述管板材与形成在所述热交换器包封件的所述内部室内的肩部之间;以及轴承环,其定位在所述热交换器包封件的所述内部室内,其中所述弹性扭转部件定位在所述套筒部件与所述轴承环之间。3.根据权利要求1所述的热交换器,其特征在于,所述热交换器还包括至少两个端口,所述至少两个端口延伸通过所述包封件,以用于允许流体进入和离开所述热交换器包封件的所述内部室的所述通道侧。4.根据权利要求3所述的热交换器组件,其特征在于,所述弹性扭转部件构造成弹性地偏转直至弹性偏转极限,并且在所述弹性偏转极限之上塑性地偏转,使得所述弹性扭转部件弹性地偏转,以适应差异热膨胀并且避免在所述热交换器在预负荷以及预期压力负荷和热负荷下时对所述热交换器的构件的损坏。5.根据权利要求4所述的热交换器组件,其特征在于,所述弹性扭转部件构造成在所述弹性扭转部件接触所述套筒部件的第一接触区域处以及在所述弹性扭转部件接触所述轴承环的第二接触区域处枢转。6.根据权利要求1所述的热交换器组件,其特征在于,所述弹性扭转部件具有带有倒圆拐角的四边形横截面。7.根据权利要求1所述的热交换器组件,其特征在于,所述热交换器组件还包括相对于彼此串联堆叠的多个弹性扭转部件。8.根据权利要求6所述的热交换器组件,其特征在于,所述弹性扭转部件构造成具有外半径“a”和内半径“b”,其中所述外半径小于构造成接收管束的所述内部室的通道的内半径,其中“a”与“b”的比率小于3。9.根据权利要求8所述的热交换器组件,其特征在于,所述弹性扭转部件构造成具有为其弹性偏转极限的近似50%的高度“h”,并且具有厚度“t”,使得所述弹性扭转部件在其弹性偏转极限之上塑性地变形。10.根据权利要求6所述的热交换器组件,其特征在于,所述热交换器组件还包括封闭组件,所述封闭组件用于密封所述热交换器包封件的所述内部室的所述通道侧,其中所述
封闭组件包括锁环部件和盖部件,所述锁环部件和所述盖部件利用锁定组件可移除地固定到所述热交换器包封件。11.根据权利要求10所述的热交换器组件,其特征在于,所述锁定组件包括多个间隔开的锁环毂区段,所述锁环毂区段构造成与形成在所述热交换器包封件的圆柱形内表面部分上的对应的通道毂区段互相交叉。12. 根据权利要求10所述的热交换器组件,其特征在于,所述热交换器组件还包括:隔膜,其邻近于所述锁环和盖部件定位在所述内部室的所述通道侧内;以及隔膜垫圈,其在所述锁环部件可移除地固定到所述热交换器包封件时抵靠所述隔膜而被压缩。13. 根据权利要求12所述的热交换器组件,其特征在于,所述封闭组件还包括:多个第一细长压缩部件,其沿着所述封闭组件的外半径部分设置,以便将力传送至第一压缩环,所述第一压缩环将力传送至所述隔膜垫圈和所述隔膜的边缘部分;以及多个第二细长压缩部件,其沿着所述封闭组件的内半径部分设置,以便将力传送至第二压缩环,所述第二压缩环相对于所述隔膜的部分传送力,从而使所述隔膜的部分在所述封闭组件可移除地固定到所述热交换器包封件时远离所述盖部件并且朝向所述弹性扭转部件偏转。14.根据权利要求13所述的热交换器组件,其特征在于,所述管板材、套筒部件、轴承环、第一压缩环和第二压缩环、锁环以及第一压缩部件和第二压缩部件构造成在所述封闭组件固定到所述热交换器包封件时保持弹性直至或高于来自预负荷、热负荷以及压力负荷的总轴向负荷。15.根据权利要求14所述的热交换器组件,其特征在于,当所述细长压缩部件被预加载时,所述压缩部件将所述预负荷通过第一轴向负荷路径施加到所述弹性扭转部件的第一接触区域,所述第一接触区域将所述预负荷通过穿过所述弹性扭转部件的扭转负荷路径传送至所述弹性扭转部件的第二接触区域,所述第二接触区域将所述预负荷通过第二轴向负荷路径传送至管板材垫圈。16.根据权利要求15所述的热交换器组件,其特征在于:来自所述热交换器中的过程流体的压力负荷在正常的规定阈值范围内,所述弹性扭转部件构造成弹性地变形,从而使得其外圆周能够朝向所述封闭组件沿轴向移动;来自所述热交换器包封件中的过程流体的压力负荷通过使所述封闭组件远离所述管板材变形而减小所述弹性扭转部件上的负荷;并且所述弹性扭转部件构造成弹性地偏转直至弹性偏转极限并且在所述弹性偏转极限之上塑性地偏转,使得所述弹性扭转部件适应差异热膨胀,以避免在所述热交换器在预负荷以及预期压力负荷和热负荷下时对所述热交换器的构件的损坏。17.一种用于组装管式热交换器组件的过程,其包括:提供细长热交换器包封件,其具有内部室并且限定纵向轴线并且具有开放式圆柱形通道端部;提供具有锁定组件的封闭组件,所述锁定组件构造成固定到所述细长热交换器包封件的所述开放式圆柱形通道端部;将所述封闭组件的所述锁定组件沿着所述热交换器的所述内部室的所述纵向轴线沿
轴向插入到所述开放式圆柱形通道端部中,使得所述细长热交换器包封件的内壁和所述封闭组件中的每个的负荷承载表面彼此不接触;以及使所述封闭组件围绕所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线转动,以使所述锁定组件可移除地固定到协作的锁定组件,所述协作的锁定组件设在所述细长热交换器包封件的所述内壁上,以使所述负荷承载表面彼此接触,使得负荷在所述封闭组件与所述细长热交换器之间传递。18.根据权利要求17所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述封闭组件转动小于360度,以使所述封闭组件的所述锁定组件可移除地固定到设在所述细长热交换器包封件的所述内壁上的所述协作的锁定组件。19.根据权利要求18所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述封闭组件的所述锁定组件和设在所述细长热交换器包封件的所述内壁上的所述锁定组件协作地形成卡口锁定组件。20. 根据权利要求19所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述卡口锁定组件包括:多个间隔开的锁环毂区段,其设在所述封闭组件的外表面部分上;以及多个间隔开的锁环毂区段,其设在所述细长热交换器包封件的所述内壁上,构造成与形成在所述封闭组件上的对应的通道毂区段互相交叉。21.根据权利要求19所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述过程还包括,并且在插入所述锁定组件之前:将管板材垫圈沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线沿轴向插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以定位成邻近所述细长热交换器包封件中形成的通道肩部构造;将管板材沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线沿轴向插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以定位成邻近所述管板材垫圈,以便在所述细长热交换器包封件的所述内部室内限定壳侧和通道侧,其中所述内部室构造成可移除地接收定位在所述内部室的所述壳侧内的管束;将环形套筒部件沿着细长热交换器包封件的所述纵向轴线沿轴向插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以定位成邻近所述管板材;将弹性扭转部件沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以便定位成邻近所述套筒部件;将轴承环沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线插入到所述圆柱形通道的所述开放式端部中,以便定位成邻近所述弹性扭转部件;以及将隔膜沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线插入到所述圆柱形通道的所述开放式端部中,以便定位成邻近所述轴承环。22. 根据权利要求21所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述过程还包括:调节沿着所述封闭组件的外半径部分设置的多个第一外部细长压缩部件,所述多个第一外部细长压缩部件在所述封闭组件中沿着所述封闭组件的纵向轴线同轴地延伸,以便将力传送至第一压缩环,所述第一压缩环将力传送至所述隔膜垫圈和所述隔膜的边缘部分,以便将所述隔膜垫圈抵靠所述隔膜而压缩;以及
调节沿着所述封闭组件的内半径部分设置的多个第二内部细长压缩部件,所述多个第二内部细长压缩部件在所述封闭组件中沿着所述封闭组件的纵向轴线同轴地延伸,以便将力传送至第二压缩环,所述第二压缩环相对于所述隔膜的部分传送力,从而使所述隔膜的部分在所述封闭组件固定到所述热交换器包封件时远离所述封闭组件并且朝向热交换器组件的所述弹性扭转部件偏转。23.根据权利要求22所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述管板材、套筒部件、第一压缩环和第二压缩环、封闭组件以及所述第一细长压缩部件和所述第二细长压缩部件中的每个构造成在所述封闭组件固定到所述热交换器包封件时保持弹性直至或高于来自预负荷、热负荷以及压力负荷的总轴向负荷。24.根据权利要求23所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,当所述细长压缩部件被预加载时,所述压缩部件将所述预负荷通过第一轴向负荷路径施加到所述弹性扭转部件的第一接触区域,所述第一接触区域将所述预负荷通过穿过所述弹性扭转部件的扭转负荷路径传送至所述弹性扭转部件的第二接触区域,所述第二接触区域将所述预负荷通过第二轴向负荷路径传送至管板材垫圈。25.根据权利要求24所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述扭转负荷通过应力的增加和扭转旋转来抵抗,从而使得所述弹性扭转部件的所述第一接触区域能够朝向所述管板材移动。26.根据权利要求25所述的用于组装管式热交换器的过程,其特征在于,所述封闭组件包括将具有外径的圆柱形形状的盖部件定位成与圆柱形形状的锁环部件的内部部分同心地固定,所述圆柱形形状的锁环部件限定圆柱形外表面部分和圆柱形形状的内部部分,其中所述外表面部分设有所述封闭组件的所述锁定组件。27. 一种构造成可移除地固定到热交换器组件的内部室的开放式通道端部的封闭组件,其包括:圆柱形形状的锁环部件,其限定圆柱形外表面部分和圆柱形形状的内部部分,其中所述外表面部分设有多个间隔开的锁环毂区段,所述多个间隔开的锁环毂区段构造成与形成在所述热交换器组件的圆柱形内表面部分上的对应的通道毂区段互相交叉;以及圆柱形形状的盖部件,其与所述锁环部件的所述内部部分同心地固定。28.根据权利要求27所述的封闭组件,其特征在于,所述盖部件可移除地固定到所述锁环部件,由此所述锁环部件具有带有肩部构造的内径表面,所述肩部构造构造成接收设在所述盖部件的外径表面上的协作的肩部构造。29.根据权利要求27所述的封闭组件,其特征在于,每个锁环毂区段以从所述锁环部件的所述外表面部分延伸的规定角度延伸,构造成与设在每个通道毂区段中的对应的成角度毂区段互相交叉,所述每个通道毂区段形成在所述热交换器组件的所述圆柱形内表面部分上。30.根据权利要求27所述的封闭组件,其特征在于,所述封闭组件还包括向上延伸的凸缘部件,其设在所述锁环部件上,构造成使所述封闭组件到所述热交换器组件的所述内部室中的旋转停止。31.根据权利要求27所述的封闭组件,其特征在于,所述封闭组件还包括隔膜,其构造成定位成邻近于所述锁环和盖部件。
32. 根据权利要求31所述的封闭组件,其特征在于,所述封闭组件还包括:多个可调节的外部细长锁环压缩部件,其能够可移除地固定在所述锁环部件中,每个外部细长锁环压缩部件穿过在所述锁环部件中与纵向轴线同轴地形成的相应孔,以便将力传送至第一压缩环,所述第一压缩环将力传送至所述隔膜的边缘部分;以及隔膜垫圈,其抵靠所述隔膜而被压缩,使得当所述锁环部件可移除地固定到所述管状热交换器组件的所述内部室时,所述隔膜通过所述外部细长锁环压缩部件的调节来定位在所述隔膜垫圈和所述第一压缩环部件中间。33.根据权利要求32所述的封闭组件,其特征在于,所述封闭组件还包括多个内部可调节的细长盖压缩部件,其能够可移除地固定在所述盖部件中,每个内部细长盖压缩部件穿过在所述盖部件中与纵向轴线同轴地形成的相应孔,以便将力传送至第二压缩环,所述第二压缩环相对于所述隔膜的部分传送力,从而使所述隔膜的部分在所述封闭组件可移除地固定到所述热交换器组件的所述内部室的所述开放式端部时远离所述盖部件并且朝向热交换器组件的所述内部室偏转。34.根据权利要求33所述的封闭组件,其特征在于,所述第一压缩环和第二压缩环、压缩杆以及压缩螺栓构造成在所述封闭组件可移除地固定到所述热交换器组件的所述内部室的所述开放式端部时保持弹性直至或高于来自预负荷、热负荷以及压力负荷的总轴向负荷。35.根据权利要求27所述的封闭组件,其特征在于,所述锁部件的所述外表面部分设有基本上垂直于所述锁环部件的所述纵向轴线形成的直立凹槽,所述直立凹槽构造成可滑动地接收在垂直于所述热交换器轴线的所述纵向轴线形成在所述热交换器组件的所述内表面部分中的对应凹口中,以用于便于所述锁环部件插入所述热交换器组件的所述内表面部分中。36. 一种用于热交换器组件的操作方法,所述热交换器组件包括管状热交换器包封件,所述管状热交换器包封件构造成用于在加热和冷却序列期间适应在所述热交换器包封件的内部室中的内部构件的差异热膨胀,所述方法包括:在所述热交换器包封件的所述内部室内利用弹性扭转部件接收预负荷,使得所述弹性扭转部件接收扭转负荷并且弹性地偏转以适应所述预负荷;以及利用所述热交换器组件接收热负荷,以使所述热交换器包封件的所述内部室中的所述内部构件差异地热膨胀,使得由所述弹性扭转部件接收的所述扭转负荷增加并且进一步弹性地偏转,以适应所述热负荷。37.根据权利要求36所述的操作方法,其特征在于,所述操作方法还包括:在所述热交换器包封件的所述内部室内接收压力负荷,所述压力负荷通过使可移除地附接到所述热交换器包封件的封闭组件弹性地偏转并且使所述弹性扭转部件放松以适应所述压力负荷来减小由所述弹性扭转部件接收的所述扭转负荷。38.根据权利要求36所述的操作方法,其特征在于,使所述内部构件差异地热膨胀包括适应至少所述轴承环、弹性扭转部件、套筒部件以及管板材的差异热膨胀,而不引起至少所述轴承环、弹性扭转部件以及套筒部件的塑性变形。39.根据权利要求36所述的操作方法,其特征在于,细长压缩部件用于预加载所述弹性扭转部件,使得所述压缩部件将所述预负荷通过第一轴向负荷路径施加到所述弹性扭转部
件的第一接触区域,所述第一接触区域将所述预负荷通过穿过所述弹性扭转部件的扭转负荷路径传送至所述弹性扭转部件的第二接触区域,所述第二接触区域将所述预负荷通过第二轴向负荷路径传送至管板材垫圈。40.根据权利要求39所述的操作方法,其特征在于,所述弹性扭转部件构造成在所述弹性扭转部件接触套筒部件的所述第一接触区域处以及在所述弹性扭转部件接触轴承环的所述第二接触区域处枢转。41.根据权利要求36所述的操作方法,其特征在于,所述操作方法还包括:将管板材垫圈沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线沿轴向插入到开放式圆柱形通道端部中,以定位成邻近所述细长热交换器包封件中形成的通道肩部构造;将管板材沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线沿轴向插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以定位成邻近所述管板材垫圈,以便在所述细长热交换器包封件的所述内部室内限定壳侧和通道侧,其中所述内部室构造成可移除地接收定位在所述内部室的所述壳侧内的管束;将环形套筒部件沿着细长热交换器包封件的所述纵向轴线沿轴向插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以定位成邻近所述管板材;将弹性扭转部件沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线插入到所述开放式圆柱形通道端部中,以便定位成邻近所述套筒部件;将轴承环沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线插入到所述圆柱形通道的所述开放式端部中,以便定位成邻近所述弹性扭转部件;以及将隔膜沿着所述细长热交换器包封件的所述纵向轴线插入到所述圆柱形通道的所述开放式端部中,以便定位成邻近所述轴承环。42.根据权利要求36所述的用于管状热交换器包封件的操作方法,其特征在于,所述操作方法还包括将封闭组件附连到所述内部室的开放式端部部分,所述封闭组件包括可偏转的隔膜和轴承环,并且还包括用于将所述预负荷施加到所述弹性扭转部件的机构。
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