一种具有消声功能的冷凝器封头结构的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种具有消声功能的冷凝器封头结构，包括壳体、换热管、管箱，壳体上分别设置气体入口、气体出口，壳体的两端分别通过封头连接冷却水入口、冷却水出口，换热管固定在壳体里并连通冷却水出口，管箱为密封结构，管箱的一端通过法兰A组与壳体固定，管箱的另一端通过法兰B组与冷却水入口一侧的封头固定，管箱里安装有橡胶软管，法兰A组和法兰B组上设置螺纹孔，橡胶软管的两端连有螺杆头，橡胶软管分别通过螺杆头与法兰A组和法兰B组的螺纹孔相连从而分别连通换热管和冷却水入口。本发明对冷凝器封头进行了改造，在取得减振、消声以及增强冷凝器使用寿命的同时，可以最大限度的满足舱室内有限空间的布置要求。
【专利说明】
一种具有消声功能的冷凝器封头结构
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种换热装置，具体地说是具有消声功能的换热装置。
【背景技术】
[0002]冷凝器在动力装置领域的应用非常广泛，尤其是针对大型热动力系统，冷凝器的冷却功效已得到业内人士的普遍认可。冷凝器的首要任务是冷却换热，换热效率的高低直接影响动力装置输出功率的大小。故在符合安全生产规范的前提下，冷凝器内的换热管跨度越做越大，管壁越做越薄。这就导致了换热管的支撑强度和刚度相应变差。此外，冷凝器的换热管与管板连接处接头多，且大多采用角焊，焊接质量难控制，易造成缺陷，使连接处成为失效多发部位。加之在冷凝器实际冷却水循环管路中，冷凝器的冷却水进口来流均具有一定的紊流度。这些携有压力脉动的流体进入换热管后，会引起管子的机械振动和应力脉动，特别是当压力脉动频率与管路系统的固有频率接近时，会诱发共振，进一步加剧连接处的失效速度，对冷凝器以及管路都具有很大的破坏作用。
[0003]从另一方面来讲，船舶舱室噪声污染越来越受到人们的关注，冷却管路系统中的噪声亦是不可忽视的一部分。当今，在管路中安装消声器等辅助设备是冷却管路系统中对压力脉动进行衰减和滤波的最常用方法。但由于舱室内部空间有限，独立安装的消声器很难满足有限空间的布置要求。此外，独立安装的消声器对于抑制冷凝器管内流噪声效果不明显。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供在取得减振、消声以及增强冷凝器使用寿命的同时，可以最大限度的满足舱室内有限空间布置要求的一种具有消声功能的冷凝器封头结构。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明一种具有消声功能的冷凝器封头结构，包括壳体、换热管，壳体为中空结构，壳体上分别设置气体入口、气体出口，壳体的两端分别通过封头连接冷却水入口、冷却水出口，换热管固定在壳体里并连通冷却水出口，其特征是:还包括管箱，管箱为密封结构，管箱的一端通过法兰A组与壳体固定，管箱的另一端通过法兰B组与冷却水入口一侧的封头固定，管箱里安装有橡胶软管，法兰A组和法兰B组上设置螺纹孔，橡胶软管的两端连有螺杆头，橡胶软管分别通过螺杆头与法兰A组和法兰B组的螺纹孔相连从而分别连通换热管和冷却水入口。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、所述橡胶软管的材料为丁晴橡胶，其外侧维持支撑刚度的覆裹金属丝网。
[0009]2、所述橡胶软管的两端为3mm厚度，其余部分为2mm厚度。
[0010]3、管箱上设置调节其内部腔室压力的充气阀。
[0011]本发明的优势在于:
[0012]1、利用冷凝器封头内的空间稍加改进，实现了减振降噪的效果，同时避免了在冷却水管路单独加装消声器的麻烦。
[0013]2、消声机理与传统消声装置不同。管内的压力脉动通过冷却水入口6，又由法兰B组5处分流进入橡胶软管8中，压力脉动与橡胶软管的振动相互耦合振动相互耦合，使橡胶软管8产生形变，橡胶软管8结构图如图2所示。橡胶软管8外部是封闭腔室，内部是冷却水，通过调节充气阀4来调节腔室压力，利用橡胶软管8伸缩的弹性来消除压力脉动。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图；
[0015]图2为橡胶软管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0017]结合图1-2，本发明包括法兰A组3、充气阀4、法兰B组5、橡胶软管8、管箱9等。选择橡胶软管8的材料为丁腈橡胶且布置为圆筒形结构，丁腈橡胶被加工成中间2mm厚度、两端3mm厚度的形状，中间相对较薄的部分有利于橡胶套筒对管路脉动液体做出灵敏的反应，两端加厚有利于对橡胶软管8的固定，能够保证橡胶软管8的结构强度。橡胶软管的两侧连有螺杆头，恰好可与法兰A组3、法兰B组5上的螺纹孔形成配合。在安装时螺纹内部须缠绕聚乙烯胶带以保证封闭性，法兰A组3和法兰B组5安装时要加装垫圈进行密封，这种垫圈密封拆卸方便，能适应各种复杂工况，同时具有自紧密封作用，能实现双向密封，在静密封时可以做到没有泄漏，工作中还能弥补一定的密封面加工缺陷。
[0018]该装置可以安装在需要实现消声功能的冷却水管路上，按照本发明将原有冷凝器封头进行改进，即可实现节省空间和减振降噪的功能。
[0019]对于这种消声封头而言，最重要的消声元件是橡胶软管8，而橡胶软管8的杨氏模量、密度选择非常重要，由于丁腈橡胶具有杨氏模量小、耐热性好、粘接力强且对微小压力变形反应灵敏等特点，故在本装置中选择丁腈橡胶为橡胶软管8的材料。利于橡胶软管8对管路脉动液体做出灵敏的反应，橡胶软管两端为3mm厚，需要有一定的结构强度，采用工业输油软管的连接方式:在橡胶软管8两端制有螺栓头，法兰A组3和法兰B组5上的相应圆孔有内螺纹，并橡胶软管8表层裹上金属丝，既保证封闭性又具有结构强度。
[0020]对于这种具有消声功能的冷凝器封头结构而言，橡胶软管8必须在一定范围内产生伸缩，既能实现减小管内流体压力脉动的作用，又要保证支撑刚度。
[0021]本发明的目的是这样实现的:它由两组法兰、管箱9和封头7组成，管箱内部形成封闭腔室。法兰A组3通过螺栓与冷凝器本体固定，法兰B组5将管箱与封头连接起来。管箱内的橡胶软管8的两端分别套接在两组法兰上，并将两组法兰上的小孔一一连通。外部流入的冷却水经由法兰B组5的均匀进入各橡胶软管8中，再流入冷凝器本体。封闭腔室的上方设置有充气阀4，可以根据需要调节腔室内压力以改变橡胶软管的刚度。经过这样的设计，本发明不仅能够有效地抑制管内流体产生的噪声，也能够通过橡胶软管减小进口流体的压力脉动，从而抑制冷凝器本体中换热管的振动。
[0022]作为本发明的一种具有消声功能的冷凝器封头结构:橡胶软管8是吸收管内压力脉动的核心部件，橡胶软管8是一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能优良、结构紧凑等优点。由于橡胶软管8具有有效伸缩变形的性质，能用来吸收管路因压力变化和振动等原因而产生的形变，可吸收变形造成的位移，实现吸收振动、降低噪声的作用。
[0023]作为本发明的一种具有消声功能的冷凝器封头结构:对腔室中预先充入压力为冷却水管路中静压力的80%的气体。实际操作中，可以随着管路的不同静压力对腔室充入不同压力的气体，实现对不同静压力的管路脉动的衰减作用。
[0024]作为本发明的一种具有消声功能的冷凝器封头结构:橡胶软管8必须具有一定的支撑刚度，故需在橡胶软管外包裹金属丝网，防止充气压力过高或过低时，橡胶软管8形变过大，破坏材料。
[0025]在本发明中，安装橡胶软管8在冷凝器封头内是为了在节省船舱内空间的前提下实现减振降噪，对于管内流体而言，只是相当于多增加了一段行程，并不会产生过大的阻力损失。
[0026]本发明一种具有消声功能的冷凝器封头结构，包括法兰A组3、法兰B组5、橡胶软管8和管箱(9)。冷却水从入口流入管箱(9)时，会首先流过法兰B组(5)，然后再经橡胶软管(8)和法兰A组(3)流入冷凝器本体。当来流经过橡胶软管8时，由于橡胶软管8的弹性形变，流体内的压力脉动会使软管产生微幅振动，消耗压力脉动的能量，实现对管内流压力脉动的抑制，从而也会减小管内的流噪声。
[0027]若没有橡胶软管8，当冷却水由法兰B组5流入冷凝器本体时，管内流的压力脉动会带动换热管进行振动，一方面这会加剧换热管与支撑板之间的碰撞和摩擦，减少换热管的使用寿命;令一方面由于压力脉动产生的流噪声也会经由换热管扩散出去，影响设备的安静性需求。增加橡胶软管8之后，橡胶软管会产生微小的弹性形变以及振动，使得压力脉动的传播减弱，实现抑制压力脉动的作用。
[0028]由于要求橡胶软管8有一定的弹性伸缩性能和支撑刚度，结合冷凝器的安装需要，选择橡胶软管8的材料为丁晴橡胶，并在外侧覆裹金属丝网以维持支撑刚度。橡胶软管8两端均通过软管接头固定在管箱内。这样既可以发挥橡胶软管8的伸缩性能，也可以满足支撑刚度需求。
[0029]法兰A、B组的端面均加工有圆孔，圆孔上的凸台装有软管接头，用以固定橡胶软管
8。法兰A组3通过螺栓连接将冷凝器本体与管箱联结起来，法兰B组5也通过螺栓连接将管箱和封头固定在一起。
[0030]法兰A3、B组5与管箱9形成封闭腔室，管箱9上方装有充气阀4，以便根据需要调节腔室内压力，使得橡胶软管内外压力获得较好的匹配，既能满足橡胶软管8的刚度需求，又能起到抑制压力脉动的作用。
[0031]本发明提供的是一种具有消声功能的冷凝器封头结构，它由两组法兰、管箱9和封头7组成，管箱内部形成封闭腔室。法兰A组3通过螺栓与冷凝器本体固定，法兰B组5将管箱与封头连接起来。管箱内的橡胶软管8的两端分别套接在两组法兰上，并将两组法兰上的小孔一一连通。外部流入的冷却水经由法兰B组5的均匀进入各橡胶软管8中，再流入冷凝器本体。封闭腔室的上方设置有充气阀4，可以根据需要调节腔室内压力以改变橡胶软管的刚度。经过这样的设计，本发明不仅能够有效地抑制冷却水在冷凝器进口端产生的噪声，也能够通过橡胶软管8减小进口流体的压力脉动。且由于结构声阻抗的改变，使声波产生反射，向下游传播的噪声得到控制，从而抑制冷凝器本体中换热管的振动。
【主权项】
1.一种具有消声功能的冷凝器封头结构，包括壳体、换热管，壳体为中空结构，壳体上分别设置气体入口、气体出口，壳体的两端分别通过封头连接冷却水入口、冷却水出口，换热管固定在壳体里并连通冷却水出口，其特征是:还包括管箱，管箱为密封结构，管箱的一端通过法兰A组与壳体固定，管箱的另一端通过法兰B组与冷却水入口一侧的封头固定，管箱里安装有橡胶软管，法兰A组和法兰B组上设置螺纹孔，橡胶软管的两端连有螺杆头，橡胶软管分别通过螺杆头与法兰A组和法兰B组的螺纹孔相连从而分别连通换热管和冷却水入□ O2.根据权利要求1所述的一种具有消声功能的冷凝器封头结构，其特征是:所述橡胶软管的材料为丁晴橡胶，其外侧维持支撑刚度的覆裹金属丝网。3.根据权利要求1或2所述的一种具有消声功能的冷凝器封头结构，其特征是:所述橡胶软管的两端为3mm厚度，其余部分为2mm厚度。4.根据权利要求1或2所述的一种具有消声功能的冷凝器封头结构，其特征是:管箱上设置调节其内部腔室压力的充气阀。5.根据权利要求3所述的一种具有消声功能的冷凝器封头结构，其特征是:管箱上设置调节其内部腔室压力的充气阀。
【文档编号】F28F9/12GK105823368SQ201610312369
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】柳贡民, 卢麒麟, 张文平, 赵晓臣, 张新玉, 明平剑, 曹贻鹏, 国杰
【申请人】哈尔滨工程大学