一种全焊接波纹板束的组装结构及组装方法
【专利摘要】一种全焊接波纹板束的组装结构及组装方法，其结构包括周边为阶梯形的波纹板片，两张波纹板片对扣形成全焊接波纹板管，对扣时两者直边固接为一体形成板管的直边，而两者的阶梯边对扣构成板管中甲介质流通通道，该甲介质流通通道内嵌入中空的流道镶块，该中空的流道镶块内嵌入冷却箱；将两个全焊接波纹板管叠摞在一起形成全焊接波纹板束的基体，叠摞时，全焊接波纹板管之间的四角嵌入分程镶块；在焊接好的板束基体上叠放若干数量的板管，然后将分程半镶块固接在最外层的板管四角上，最后固接上压紧板，形成全焊接波纹板束的组装结构。组装方法分为波纹板片的加工、全焊接板管的制造、板束的制造等。本发明是一种耐压高、适应高温差的热交换器板束。
【专利说明】
一种全焊接波纹板束的组装结构及组装方法
技术领域
[0001]本发明属于热交换器设计与制造技术领域，涉及一种全焊接波纹板束的的组装结构及组装方法。
【背景技术】
[0002]目前在用的热交换器中，板式热交换器是一种热工性能良好的热交换器，应用于众多领域。之所以具有良好的热工性能，在于冷热介质交换热量的平台，在板式热交换器中这个平台是薄波纹板片。从传热学的角度来说，这个平台越薄，越有利于传热；从结构上来说，薄波纹板片的采用，减小了热交换器的重量，使得经济性能大大提升;从产品的耐压程度来说，薄波纹板片的采用降低了热交换器的承压能力，使其可靠性降低。如何既保持良好的热工性能，同时又提高其使用的可靠性，似乎是一对矛盾体。
[0003]构成板式热交换器的单元是板管，板管由两张形状尺寸均相同的阶梯形薄波纹板片对扣而成，板管与板管叠摞在一起，在其间，板管端部焊接分程镶块，如此构成板束，在板束的四个侧面焊接压紧板及侧板即可构成板束。压紧板、侧板及板束端部构成管箱。
[0004]在实际使用过程中，板式热交换器的板管端部极易出现焊缝的开裂问题，即在分程镶块与管箱连接部位，出现延焊缝分布的细小裂纹，裂纹继续发展，很可能会造成板式热交换器使用性能的丧失。
【发明内容】
[0005]为解决实际生产中板式热交换器板管端部阶梯形边的易断裂问题，以及分程镶块与管箱连接部位焊缝的易开裂问题，从而消除安全隐患，本发明提供一种耐压高、适应高温差的热交换器全焊接波纹板束及其组装方法。
[0006]本发明所采用的技术方案为:
一种全焊接波纹板束的组装结构，包括周边为阶梯形的波纹板片，两张所述波纹板片对扣形成全焊接波纹板管，对扣时两者的直边固接为一体形成板管的直边，而两者的阶梯边对扣构成板管中甲介质流通通道，该甲介质流通通道内嵌入中空的流道镶块，该中空的流道镶块内嵌入冷却箱;将两个全焊接波纹板管叠摞在一起形成全焊接波纹板束的基体，叠摞时，全焊接波纹板管之间的四角嵌入分程镶块;在焊接好的板束基体上叠放若干数量的板管，然后将分程半镶块固接在最外层的板管四角上，最后固接上压紧板，从而形成全焊接波纹板束的组装结构。
[0007]所述冷却箱为空心结构，进、出口设在同一端面上，进、出口处安装进水管、出水管。
[0008]所述分程镶块为空心结构，在分程镶块的一个端面及一个侧面上开孔，该开孔为贯通结构。
[0009]—种全焊接波纹板束的组装方法，具体步骤如下:
(a)将冲压成型的两张波纹板片对扣在一起，用圆盘电阻滚焊焊接波纹板片的直边(53)形成全焊接波纹板管；
(b)将冷却箱(6)嵌入流道镶块(I)形成组合件A;
(c)将组合件A嵌入全焊接波纹板管两端形成组合件B;
(d)将分程半镶块(3)焊接在压紧板上形成组合件C;
(e )将组合件C水平放置，其上叠摞若干组合件B，然后在其上水平放置另一组合件C，固定形成板管组；
(f)将分程镶块(2)嵌入板管组四角；
(g)将冷却液通入冷却箱(6)及分程镶块(2);
(h)利用焊接机器人沿焊道(7)施焊，包括板管组侧向焊道；
(i)切断冷却液，拆卸分程镶块(2)上的进、出水管，将其开孔堵塞；
(j)拆卸冷却箱(6)，形成全焊接波纹板束。
[0010]有益效果:本发明板管端部设置了流道镶块，使该处的机械强度提高，因而板束的承载能力得到了提高，同时能适应高温差的操作环境。焊道比较规则，可以采用自动焊，因而板束制造自动化程度高，焊接的可靠性高。由于板管镶块、分程镶块皆为空心结构，因而板束的重量轻、用料省、制造成本低。
[0011]本发明可应用于煤化工、石油石化、核电热电等行业的板式热交换器上。
【附图说明】
[0012]图1为本发明全焊接波纹板管的结构示意图；
图2a为本发明流道镶块的结构示意图；
图2b为本发明分程镶块的结构示意图；
图2c为本发明分程半镶块的结构示意图；
图3为本发明冷却箱结构示意图；
图4为本发明全焊接波纹板束组装结构示意图；
图5为本发明全焊接波纹板束焊道示意图；
图6为本发明全焊接波纹板束示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明及其效果进一步说明。
[0014]分析板式热交换器板管端部失效的原因，发现薄的波纹板与比较厚的镶块、比较厚的环形板管间存在局部应力过大，薄板与厚板的焊接存在熔池小、焊缝窄、焊缝强度低的问题。为此，本发明采用中空(即形成环形)的流道镶块I加强板管端部阶梯形边的机械强度;利用冷却箱6对流道镶块I行散热，采用空心结构的分程镶块2进行散热，将板束制造过程中产生的热量及时带走，从而防止了波纹板管的烧穿；同时利用空心结构减小管箱连接部位的热应力，从而在热交换器的实际运行过程中，有效地避免了因为高温差而产生的焊缝开裂现象。
[0015]—种全焊接波纹板束的组装结构，分板片、板管、板束分别说明。
[0016]波纹板片的加工:构成板束的波纹板片由金属薄板经同一副模具冲压加工而成，波纹板片的上、下两个大面为传热面，分别称为A传热面54、B传热面，波纹板片的周边为阶梯形、即板片的四周不在同一平面上，板片的波纹结构分为凸、凹两种，板片波纹的投影形状分为三角形、圆形、椭圆形、四边形、人字形、以及这几种的任意组合。
[0017]如图1，全焊接板管5的制造:首先将冲压成型的两张波纹板片对扣在一起，即使两张波纹板片的B传热面相对、波纹板片直边叠摞在一起。为了增强板管的抗压能力，使对扣起来的一张板片的凸波纹与另一张板片相应部位的凸波纹相接触;然后利用电阻焊的焊接方式将两个波纹板片直边53焊在一起，上、下两个波纹板片的阶梯边51、52对扣构成甲介质流通通道。最后将流道镶块I嵌入上述甲介质流通通道，即为全焊接波纹板束的板程。
[0018]如图2a所示，流道镶块I为空心结构，即开孔贯通于镶块的两个端面11，流道镶块I的四周形状由上、下波纹板片阶梯边构成的流道的形状而决定。
[0019]设置流道镶块I的作用是为了增强板管端部阶梯形边的机械强度，流道镶块I开孔的作用是流体流通的通道。
[0020]板束的制造:将两个全焊接板管叠摞在一起，即将两个板管的A传热面54相对、使两张波纹板片的凸波纹相互接触。在板管的四周、两个板管之间嵌入分程镶块2。两个板管之间构成的通道即为乙流体流通的通道，也即全焊接波纹板束的壳程。
[0021]如图2b所示，分程镶块为空心结构，即在分程镶块的一个端面21及一个侧面22上开孔，该开孔为贯通结构，即开孔由分程镶块的一个端面进入，从另一个侧面通出。分程镶块的其它面不开孔。在分程镶块开孔的端面及开孔的侧面安装接管23、24。
[0022]分程镶块2的作用:其一，是将全焊接波纹板束的板程和壳程进行物理分隔，使其各自形成独立的流通通道;其二，是为焊接板程管箱和壳程管箱提供依附平台；其三，具有散热的作用，它能将焊接过程中产生的热量及时带走，从而防止了波纹板管的烧穿；其四，具有减小管箱连接部位热应力的功能。
[0023]如图3所示，冷却箱6为空心结构，进、出口设在同一端面上，进、出口处安装进水管61、出水管62; 601、602分别为冷却液进、出口。且冷却箱6的进、出口端面上设有拉手63，是为便于安装、拆卸而设。。
[0024]冷却箱的作用:其一:具有散热的作用，它能将焊接过程中产生的热量及时带走，从而防止了波纹板管的烧穿。其二:防止焊接过程中产生的焊渣掉入板管，对板管起保护作用。
[0025]为了便于施焊，将两两流道镶块I位于板管端部的相邻边、流道镶块I与分程镶块2的相邻边、位于板管侧面的分程镶块2的相邻边设置成坡口均设置成坡口，，且流道镶块I与分程镶块2两者相接处的坡口相适配。分程半镶块3(如图2c所示)内侧的相邻边之间的面也设置成坡口，其与流道镶块I相接处的坡口相适配。
[0026]本发明的组装方法分为波纹板片的加工、全焊接板管的制造、板束的制造等过程。具体步骤为:
(a)将冲压成型的两张波纹板片对扣在一起，用圆盘电阻滚焊焊接波纹板片的直边53形成板管；，圆盘电阻滚焊焊接焊缝宽度大强度高。
[0027](b)将冷却箱6嵌入流道镶块I的中空结构内形成组合件A;
(c)将组合件A嵌入板管两端形成组合件B;
(d)将分程半镶块3焊接在压紧板上形成组合件C;
(e)将组合件C水平放置，其上叠摞组合件B，然后在其上水平放置另一组合件C，固定形成板管组；
(f)将分程镶块2嵌入板管组；
(g)将冷却液通入却箱6及分程镶块2;
(h)由于焊道结构规整，为了提高效率，同时也是为了保证焊缝的质量，所以可以利用自动焊焊接，利用焊接机器人沿焊道7施焊，包括板管组侧向焊道；
⑴切断冷却液，拆卸分程镶块2上的进、出水管，将其开孔堵塞；
(j )拆卸冷却箱6，形成全焊接波纹板束。
[0028]施焊时利用气体保护电弧焊沿焊道施焊，要求将末端板片匀速等厚熔化，焊条的熔化和末端板片的熔化协同一致。
[0029]如图6所示，本发明工作过程:甲流体经介质入口101进入全焊接波纹板束后，沿着由B传热面构成的的通道(板束的板程)流动，然后从另一端的介质出口 102流出。乙流体从全焊接波纹板束的侧面进入板束，沿着由A传热面构成的通道通道(板束的壳程)流动，然后从另一端的介质出口202流出。两种流体在波纹板片的两侧流动，由于存在温度差，因而波纹板片上会发生热量交换，从而实现换热的功能。
【主权项】
1.一种全焊接波纹板束的组装结构，包括周边为阶梯形的波纹板片，其特征在于:两张所述波纹板片对扣形成全焊接波纹板管，对扣时两者的直边固接为一体形成板管的直边，而两者的阶梯边对扣构成板管中甲介质流通通道，该甲介质流通通道内嵌入中空的流道镶块(1)，该中空的流道镶块(I)内嵌入冷却箱(6);将两个全焊接波纹板管叠摞在一起形成全焊接波纹板束的基体，叠摞时，全焊接波纹板管之间的四角嵌入分程镶块(2);在焊接好的板束基体上叠放若干数量的板管，然后将分程半镶块(3)固接在最外层的板管四角上，最后固接上压紧板，从而形成全焊接波纹板束的组装结构。2.根据权利要求1所述的一种全焊接波纹板束的组装结构，其特征在于:所述冷却箱(6)为空心结构，进、出口设在同一端面上，进、出口处安装进水管、出水管。3.根据权利要求2所述的一种全焊接波纹板束的组装结构，其特征在于:所述冷却箱(6)的进、出口端面上设有拉手(63)。4.根据权利要求1所述的一种全焊接波纹板束的组装结构，其特征在于:所述分程镶块(2)为空心结构，在分程镶块的一个端面及一个侧面上开孔，该开孔为贯通结构。5.根据权利要求1所述的一种全焊接波纹板束的组装结构，其特征在于:两两所述流道镶块(I)位于板管端部的相邻边、流道镶块(I)与分程镶块(2)位于板管端部的相邻边、位于板管侧面的分程镶块(2)的相邻边设置成坡口，且各自对应相接的坡口相互匹配。6.—种全焊接波纹板束的组装方法，其特征在于:具体步骤如下:(a)将冲压成型的两张波纹板片对扣在一起，用圆盘电阻滚焊焊接波纹板片的直边(53)形成全焊接波纹板管； (b )将冷却箱(6 )嵌入流道镶块(I)形成组合件A; (c)将组合件A嵌入全焊接波纹板管两端形成组合件B; (d)将分程半镶块(3)焊接在压紧板上形成组合件C; (e)将组合件C水平放置，其上叠摞若干组合件B，然后在其上水平放置另一组合件C，固定形成板管组； (f)将分程镶块(2)嵌入板管组四角； (g)将冷却液通入冷却箱(6)及分程镶块(2); (h)利用焊接机器人沿焊道(7)施焊，包括板管组侧向焊道； (i)切断冷却液，拆卸分程镶块(2)上的进、出水管，将其开孔堵塞； (j )拆卸冷却箱(6 )，形成全焊接波纹板束。
【文档编号】F28F9/18GK106091757SQ201610582157
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610582157.9, CN 106091757 A, CN 106091757A, CN 201610582157, CN-A-106091757, CN106091757 A, CN106091757A, CN201610582157, CN201610582157.9
【发明人】张延丰, 胡国栋, 常春梅
【申请人】甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司, 上海蓝滨石化设备有限责任公司, 机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司