专利名称：一种螺旋盘管固定组件及套装方法
技术领域：
本发明属于机械部件的套装和固定技术领域，涉及一种用于套装和固定螺旋盘管的方法，尤其是用于套装固定具备里外多层结构的，应用于反应堆蒸汽发生器、锅炉、余热回收装置等结构的大型螺旋盘管。
背景技术：
螺旋盘管是一种常见的结构，被广泛地用于管道运输、化学工业、电力工业等重要的工业中，主要用于输运流体。同时，螺旋盘管也是换热器的一种常用设计形式，因此常被用于反应堆蒸发器、锅炉、余热回收装置等设备结构中。螺旋盘管，其形状特征如图I、图2所示，为表述清楚起见，定义一组盘管直径相同 的螺旋盘管为一层，某层中盘管的数量称为头数。其中图I-A为单层单头螺旋盘管8，只有一层且单根管螺旋上升；图I-B为单层双头螺旋盘管9，由两根管螺旋缠绕上升，以此类推还有单层多头螺旋盘管，由多根盘管螺旋上升；图2-A为双层单头螺旋盘管10，内外有两层，每层均为单根螺旋盘管；2-B为双层双头螺旋盘管11，内外分别有两层，每层均由两根螺旋盘管螺旋上升构成，以此类推还有双层多头螺旋盘管和多层多头螺旋盘管。大型螺旋盘管的设计制造，必须考虑螺旋盘管的套装和固定问题，然而目前的设计方案对这个问题的考虑存在缺陷。这些缺陷主要有两类一是不作支承或是作非常松散的支承，这样处理将有可能产生流致振动；二是作有强度的、紧密的支承，但其装配的紧密程度是由固定件的制造精度实现，而不是由装配本身实现，这将导致固定件的制造困难，成本过高，甚至使套装无法实施。当螺旋盘管体积较大时，由于盘管自身重力也较大，由重力导致的盘管形变也相应增大。例如，当采用密度为8g/cm3的材料制造盘管,采用C>19mmX3mm的规格,上下两根盘管之间的间隙为6mm,直径为Im,盘管总高为4m时,螺旋盘管重量约为2500kg,这样的自重足以把最下方上下两根盘管之间的间隙压缩得很小。并且，当盘管具有如图2所示的里外多层式结构时，还需要考虑每层盘管之间的错动，以及层与层之间的套装问题。而现有的解决方案，一是强度不够，即使是较为简单的单层螺旋盘管，当盘管体积和自重过大时，自重也足以将自身压弯或是将支承件压垮，二是装配精度均难以符合多层螺旋盘管的套装需要，三是没有限制内外层之间的错动。当螺旋盘管用于换热时，盘管内外的流体流动速度快，动量大，而且有循环加载的特点。当流动的频率和多层螺旋盘管中某个部件或某一层的固有频率接近或相同时，就会产生共振。剧烈的共振对螺旋盘管的寿命有极大的影响，极端情况下，甚至有可能导致螺旋盘管多处同时破裂。当这类破管事件发生在工业锅炉中时，将会严重降低换热效率；而当这类事件发生在反应堆蒸汽发生器中时，将导致二回路的水蒸气进入一回路，造成严重安全事故。对几何特征复杂的物体进行固有频率的计算极其困难，因此螺旋盘管中某个部件或某一层的频率不能确定，因此也无法保证单个部件或单层螺旋盘管不会发生流致振动。在这样的前提下，有必要紧密地连接螺旋盘管各个部件，使其形成一个固定的整体。
使用紧密连接的方式，螺旋盘管和固定组件之间使用间隙很小的间隙配合或过渡配合，可以减小螺旋盘管发生流致振动的风险，但这类方案大多对固定组件的制造精度的依赖性太高，极有可能因零部件制造精度达不到而导致套装失败。因此有必要设计一种特定的套装方法，既保证装配的紧密程度，又不对固定组件的制造精度作过高要求。当螺旋盘管用于高温环境时，由于工作温度和装配温度的不同，装配好的螺旋盘管会产生热膨胀。当没有任何约束时，螺旋盘管的轴向、环向和径向都将产生膨胀。一般螺旋盘管的顶部和底部都与其他的管道或管板相连接，若这些部件位置已固定，那么螺旋盘管轴向和环向的热膨胀都将导致这些部件的连接处受力。
发明内容
本发明的目的在于解决已有螺旋盘管固定装置强度不足、流致振动以及过高的零 部件制造精度要求等问题。提供一种螺旋盘管固定组件及套装方法，该组件制造装配工艺简单，套装方法对组件制造精度要求较低，螺旋盘管固定装配的稳定性和强度都很高，适合大规模推广并进行标准化。本发明提出的一种螺旋盘管固定组件，其特征在于，该组件主要由内套筒、内筒承重条、承重条、固定条、固定螺钉和外套筒所组成，各部件的具体结构如下固定螺钉6 :该固定螺钉长度1，比内外两层螺旋盘管的中心间距略长，螺纹长度C，为内筒承重条厚度和内筒凹槽深度之和，螺纹外径!■与承重条上的螺孔直径相匹配，该螺纹外径r略小于螺杆直径R，螺杆直径R与外筒固定条的沉孔底部直径相匹配；固定螺钉沉头的形状参数与外筒固定条沉孔相匹配；内套筒I :该内套筒的壁厚b根据承压计算确定，外径d略小于最内层螺旋盘管的内径，内套筒外壁周向均布多条轴向凹槽1-1，用于安装内筒承重条2 ;凹槽的深度t和宽度w与内筒承重条2的厚度t和宽度w相匹配，使得内筒承重条2刚好能完全嵌入凹槽中；内套筒的高度为H，与螺旋盘管的高度相等；外套筒7 :该外套筒7的内径D略大于最外层螺旋盘管的外径，壁厚b’根据承压计算确定；外套筒高度H与内套筒I高度相同；对应外筒固定条5的位置开有凹槽7-1，凹槽的宽度w与外筒固定条5的宽度相同，深度t”等于外筒固定条5的厚度；内筒承重条2 :用于与内套筒I配合，内筒承重条宽度w和厚度t根据应力分析确定，长度L与内套筒高度H相同；内筒承重条上均匀开有螺孔2-1，螺孔直径r等于固定螺钉7的螺纹直径，相邻螺孔中心间距s为最内层的螺旋盘管中上下两根管的中心间距。本发明还提出采用上述组件对螺旋盘管的套装方法，包括以下步骤I)向内套筒的各凹槽内分别嵌入一根内筒承重条；2)采用立式或臥式套装方式把第一层螺旋盘管套在已装好内套筒承重条的内套筒的外侧，把固定条放置在该螺旋盘管外侧与内套筒承重条对应的地方，向固定条上的各个沉孔内分别穿入一根固定螺钉，固定螺钉继续穿进上下相邻两根螺旋盘管的间隙，并旋进内套筒承重条上的螺孔中；3)通过旋进固定螺钉，调整第一层盘管和内套筒的同心度；4)将调整后的固定螺钉和固定条点焊起来，打磨裸露在固定条外的螺杆和焊缝至与固定条的表面平齐；再把下一层螺旋盘管的承重条卡在该固定条上，使固定条完全嵌入承重条的凹槽中；5)采用与步骤2)相同的方法，在步骤4)中的承重条外套上第二层的螺旋盘管，在该螺旋盘管外侧装上另一根固定条，并旋进固定螺钉；6)采用与步骤3)相同的方法，调整第二层盘管和第一层盘管及内套筒的同心度；7)采用与步骤4)相同的方法，再将固定条嵌入下一层的承重条嵌的凹槽；8)采用与步骤5) 7)相同的方法，完成以后各层螺旋盘管的套装；9)待最外层螺旋盘管完成固定套装后，再在最外层螺旋盘管外侧套入外套 筒，并同时使已装在最外层螺旋盘管外侧的外筒固定条插入到外套筒上的凹槽中，完成外套筒7的套装。本发明的特点及有益效果I.使用固定件紧密地固定住螺旋盘管，降低了产生流致振动的风险。2.在紧密固定的情况下，不对螺旋盘管和固定组件的制造精度作过高的要求，装配精度和紧密程度的实现不依赖于零部件的制造精度。3.在紧密固定的情况下，一方面约束螺旋盘管沿高度方向的热膨胀，防止盘管与其他部件的连接部位受力；另一方面不限制螺旋盘管沿径向的热膨胀，以松弛盘管受到的热应力。4.可用于组装具备里外多层结构的螺旋盘管，组装的整体性、强度和精度都很理想，特别适合用于高温堆蒸汽发生器、工业锅炉和预热回收装置等设备中，以及其他需要使用大型多层螺旋盘管的场合。5.装配的实施过程简单，便于操作。
图I是单层螺旋盘管的示意图；图2是多层螺旋盘管的示意图；图3是本发明的固定组件-内筒、外筒、螺钉的结构示意图；图4是本发明的固定组件-承重条、固定条的结构示意图；图5是采用本发明固定组件的套装步骤示意图；图6是螺旋盘管卧式套装示意图；图7是螺旋盘管立式套装示意图；图8是固定组件和盘管的接触点示意图；图9是螺旋盘管完成套装后的俯视图。其中I:内套筒2:内筒承重条3:承重条4:固定条5:外筒固定条6:螺钉7:外套筒8:单层单头螺旋盘管9:单层多头螺旋盘管10:多层单头螺旋盘管11:多层多头螺旋盘管12:悬臂梁13:起吊装置
具体实施例方式本发明提供的一种螺旋盘管固定组件及套装方法，结合附图及实施例详细说明如下本发明的螺旋盘管固定组件如图3、4所示，该组件主要由内套筒I、内筒承重条2、承重条3、固定条5、固定螺钉6和外套筒7所组成，各部件的具体实施方式
及功能分别说明如下固定螺钉6 :如图3 Ca)所示，固定螺钉6长度1，比内外两层螺旋盘管的中心间距略长(例如长3-6毫米，用于微调同心度)，螺纹长度c’为内筒承重条厚度和内筒凹槽深度之和，螺纹外径r与承重条上的螺孔直径相匹配，该螺纹外径r略小于螺杆直径R (使得螺钉在穿过盘管间隙时不至于划伤盘管即可)，螺杆直径R与外筒固定条的沉孔底部直径相匹配。固定螺钉沉头的形状参数与外筒固定条沉孔相匹配。本发明的固定螺钉可采用细牙螺纹螺钉。
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内套筒I :如图3(b)所示，内套筒I采用无缝钢管制造，该内套筒的壁厚b根据承压计算确定，确保有足够的安全裕量，外径d略小于最内层螺旋盘管的内径(使得最内层盘管刚好能顺利套上内套筒即可)，内套筒外壁周向均布多条轴向凹槽1-1 (图中所示为均布3条凹槽作为举例)，用于安装内筒承重条2 ;凹槽的深度t和宽度w与内筒承重条2的厚度t和宽度w相匹配，使得内筒承重条2刚好能完全嵌入凹槽中，。内套筒的高度为H，与螺旋盘管的高度相等(或略高出一些作为裕量)。外套筒7 :如图3 (C)所示，采用无缝钢管制造，外套筒7的内径D稍大于最外层螺旋盘管的外径(使得外套筒刚好能顺利套上最外层螺旋盘管即可)，壁厚为b’，根据承压计算确定，确保有足够的安全裕量；外套筒高度H与内套筒I高度相同。对应外筒固定条5的位置开有凹槽7-1，凹槽的宽度w与外筒固定条5的宽度相同，深度t”等于外筒固定条5的厚度。内筒承重条2 :如图4 (a)所示，用于与内套筒I配合，采用棒材或板材进行机加工制成，宽度w和厚度t根据应力分析确定，确保有足够的安全裕量，长度L与内套筒高度H相同；内筒承重条上均匀开有螺孔2-1，螺孔直径r等于固定螺钉7的螺纹直径，相邻螺孔中心间距s为最内层的螺旋盘管中上下两根管的中心间距。承重条3 :如图4 (b)所示，采用棒材或板材进行机加工制成，承重条3的宽度w’约为两倍的内筒承重条2宽度w ;厚度t’比内外两层螺旋盘管外壁之间的间隙略小(使得承重条3只能恰好放进两层螺旋盘管的间隙即可)，约为内筒承重条厚度t的两倍；长度L与内套筒I的高度H相同。承重条上均匀开有螺孔3-1，螺孔的数量、形状和位置特征与内筒承重条2上的螺孔相同。承重条的一面正中央开有凹槽3-2，凹槽3-2宽度w和深度T与固定条4的宽度w及厚度T相同。固定条4 :如图4 (C)所示，采用棒材或板材进行机加工制成，固定条4的长度L，厚度T，宽度W，以及螺孔中心距s均与承重条3上的凹槽相匹配，根据应力分析确定，确保有足够的安全裕量。固定条上均匀开有用于沉头固定螺钉的沉孔4-1。沉孔形状类似漏斗，底部直径R与要固定层的螺旋盘管中，上下两根管外壁之间的间距相同；沉孔高度c约为底部直径R的一半；沉孔从底部呈45度角向外延伸至顶部，顶部直径为R’，由R和c确定。外筒固定条5:如图4 (d)所示，用于与外套筒7配合，采用棒材或板材进行机加工制成，外筒固定条5的长度L，宽度W，螺孔中心距S，以及沉孔形状参数R、R’、c均与固定条4相同，厚度t”可大于固定条4的厚度2-4毫米。
本发明上述各部件均根据要套装的具体螺旋盘管的尺寸而定制，各组件的尺寸相互配合。固定螺钉、固定条和与套筒配合承重条将螺旋盘管，盘管夹紧，从图8中可以看出，盘管和固定条4有两个接触点9-1，和承重条3也有两个接触点9-2。这些接触点需要承受较大的载荷，若固定条和承重条的材料选用不当，则易造成螺旋盘管被划伤的事故。故本发明的固定条和承重条部件采用的材料的布氏硬度比所要套装的螺旋盘管采用的材料的布氏硬度低，两者布氏硬度的差值在50HB以上。这样，当固定条和承重条和盘管相互摩擦或挤压时，受损伤的将是固定条和承重条，而不是盘管。另外，固定条和承重条与盘管的四个接触点均可加工成圆角以降低接触压强。本发明采用上述组件对螺旋盘管的套装方法，包括以下步骤I)如图5-A所示，向内套筒I的各凹槽1-1内分别嵌入一根内筒承重条2 (嵌入内套筒I凹槽的内筒承重条2先留出一定的加工裕量，内筒承重条2装配时遇到有可能过 宽无法嵌入时，再进行局部打磨到位)。2)如图5-B所示，采用立式或臥式套装方式把第一层(最内层)螺旋盘管11套在已装好内套筒承重条2的内套筒I的外侧，把固定条4放置在螺旋盘管11外侧与内套筒承重条2对应的地方，向固定条4上的各个沉孔4-1 (图4)内分别穿入一根固定螺钉6，固定螺钉6继续穿进上下相邻两根螺旋盘管的间隙，并旋进内套筒承重条2上的螺孔2-1中，(暂不拧紧固定螺钉)；并使套装后的螺旋盘管位于竖立状态。这一步骤可根据实际螺旋盘管的情况进行不同处理；当螺旋盘管高度和重量较小时，可采用图6所示卧式套装的方式进行装配，即将螺旋盘管11与已装好内套筒承重条2的内套筒I均卧置(要避免将承重条的位置压在地面上)，采用一条悬臂梁12伸入内套筒I中，再将其缓缓地水平插入螺旋盘管11中。此后再在螺旋盘管外侧与内套筒承重条2对应的地方放置固定条4，将固定螺钉6穿过固定条4上的沉孔4-1，通过螺旋盘管11中的上下相邻两根管之间的空隙，并旋进内套筒承重条2上的螺孔2-1中(固定条、固定螺钉在图7中未示出)，最后将套装好的第一层螺旋盘管竖立。当螺旋盘管较高，自重较大时采用立式套装(由于悬臂梁只有一端有支承，需要很大的配重才能保持水平。螺旋盘管直立时，由于自身的重量较大，会导致上下两根盘管之间的间隙不均等的问题。)采用如图7所示的立式套装方案进行装配。装配顺序如下2-a)如图7-A所示，使用起吊装置13竖直吊起螺旋盘管11，将螺旋盘管11从上套在竖置的内套筒I外，暂不撤走起吊装置13。2-b)如图7-B所示，继续使用起吊装置13对螺旋盘管11适当施加向上的提升力，利用提升力抵消自身的重力，使螺旋盘管11的底部有足够的间隙(提升力恰好使盘管最下的数个间隙与固定条上的沉孔位置对应)，再在螺旋盘管外侧放置固定条4后，从螺旋盘管最下方依次向上的相邻数个盘管间隙中(根据螺旋盘管总的盘管间隙的数量而定，一般为总的间隙数量的40分之一至10分之一，以螺旋盘管被提升起后，上下两根螺旋盘管之间刚好能插入螺钉为准)插入一固定螺钉6，该固定螺钉依次穿过固定条4上的沉孔4-1以及盘管的间隙，最后旋进相应位置的承重条2上的螺孔2-1中。2-c)如图7-C所示，起吊装置13稍微减小提升力，把螺旋盘管略微放下一些(使已插入固定螺钉的盘管间隙上方的相同数量的盘管间隙与固定条上的沉孔位置对应)，再向已插入固定螺钉的盘管间隙上方的相同数量的盘管间隙中插入固定螺钉，使其依次穿过固定条上的沉孔以及盘管的间隙，最后旋进相应位置的承重条2上的螺孔2-1中。2-d)如图7-D所示，重复步骤2-c)相同的操作，直至固定条上的所有沉孔4_1，以及螺旋盘管所有上下两根盘管之间的间隙，都被固定螺钉6填充为止，再撤走起吊装置。3)如图5-C所示，通过旋进固定螺钉6，调整第一层盘管11和内套筒I的同心度；具体方法如下首先旋进所有固定螺钉6，使内套筒承重条2被顶出内套筒的凹槽1-1并与螺旋盘管11的内侧接触；再微调整同一水平高度上的所有固定螺钉，使这些固定螺钉在拧紧的情况下，裸露在固定条外的螺杆长度相等，采用相同的方法调整所有在同一水平高度上的所有固定螺钉。完成调整后，内套筒I的轴心和第一层盘管的轴心认为已经重合。
4)如图5-C所示，将调整后的固定螺钉6和固定条4点焊起来，打磨裸露在固定条外的螺杆和焊缝至与固定条4的表面平齐；再把下一层螺旋盘管的承重条3卡在该固定条4上，使固定条4完全嵌入承重条3的凹槽3-2中。5)如图5-d所示，用与步骤2)相同的方法，在承重条3外套上第二层的螺旋盘管，在螺旋盘管外侧装上另一根固定条4，并旋进固定螺钉6。6)如图5-e所示，用与步骤3)相同的方法，调整第二层盘管和第一层盘管及内套筒的同心度。7)用与步骤4)相同的方法，再将固定条嵌入下一层的承重条嵌的凹槽。8)用与步骤5 7相同的方法，完成以后各层螺旋盘管的套装。9)待最外层螺旋盘管完成固定套装后，再在最外层螺旋盘管外侧套入外套筒，并同时使已装在最外层螺旋盘管外侧的外筒固定条5插入到外套筒7上的凹槽7-1中，完成外套筒7的套装。最终完成套装的螺旋盘管，其俯视图如图9所示(仅以双层螺旋盘管为示例)。其中A为固定组件处局部放大示意图，B-B为固定组件处剖面示意图。实施例I解决大尺寸多层多头螺旋盘管的固定问题本实施例需要完成对一个螺旋盘管式换热器的套装，该换热器由35根传热管构成，单根传热管长度为60m,外径和壁厚分别为19mm和3mm,传热管材料为P91。这些传热管被弯制成螺旋盘管，采用多头多层式螺旋盘管布局，分为5层，从内到外每层盘管头数分别为5、6、7、8、9。各层盘管中心直径分别为350mm/420mm/490mm/560mm/630mm,每层盘管之间的间隙为16mm,上下两根盘管之间的间隙为6m,盘管高度约为6750mm ;总直径为666mm。盘管材料P91的布氏硬度为250HB ;固定组件的材质为Inconel 800 (硬度在140HB以下)或Inconel617 (硬度在190HB以下)。这些盘管固定装配起来就形成了换热器，该换热器预计在400°C到600°C的温度范围工作，管壁承压约12MPa。本实施例固定组件的各部件的具体尺寸及数量为内套筒I个高6750mm,外径329mm,壁厚15mm,具有三个凹槽，凹槽宽16mm,深8mm o内筒承重条3个长6750mm,宽16_，厚8_，螺孔规格为M5细牙，螺距0. 5_。
承重条12个长6750mm,宽30mm,厚15mm,凹槽宽16mm,深8mm,螺孔规格为M5细牙，螺距0. 5_。固定条12个长6750mm,宽16mm,厚8mm,沉孔的小径6mm,大径12mm,沉头部份的深度为3mm。外筒固定条3个长6750mm,宽16mm,厚IOmm,沉孔的小径6mm,大径12mm,沉头部份的深度为3mm。外套筒I个高6750mm,内径651mm,壁厚15mm,具有三个凹槽，凹槽宽16mm,深10mnin螺钉5000个(实际需要4050颗，留出备用量)螺纹规格为M5，螺纹分布在螺钉末端前16mm内，螺杆直径6mm,沉头高度3mm,开有十字花或内六角，头部沿环向开有高约Imm 的坡口，用于安装完点焊，螺钉长度为40mm。使用上述固定组件对上述螺旋盘管进行套装的方法，包括以下步骤I)将三条内筒承重条分别嵌入内套筒上的三个凹槽中。2)采用立式套装的方式套上第一层螺旋盘管。内套筒的外径为329mm，第一层螺旋盘管的内径为350-19=331mm，故半径上有Imm的套装裕量(螺旋盘管的弯制精度可以适当放宽)。套装步骤如下2-a)使用起吊装置竖直吊起螺旋盘管，将螺旋盘管从上方套在竖置的内套筒外，暂不撤走起吊装置；2_b)继续使用起吊装置对螺旋盘管适当施加向上的提升力，利用提升力抵消自身的重力，使螺旋盘管的底部有足够的间隙，再在螺旋盘管外侧，与三条内筒承重条相对应的位置放置三条固定条后，向螺旋盘管最下方依次向上的10根相邻的盘管的间隙中，插入固定螺钉，这些螺钉依次穿过固定条上对应的沉孔和盘管间隙，最后旋入内筒承重条上对应的螺孔中；2-c)起吊装置稍微减小提升力，把螺旋盘管略微放下一些，再向固定条已插入固定螺钉的盘管间隙的上方的10根相邻的盘管间隙中插入固定螺钉，这些螺钉依次穿过固定条上对应的沉孔和盘管间隙，最后旋入内筒承重条上对应的螺孔中；2-d)重复步骤2-c)相同的操作，直至三条固定条上的所有沉孔，以及螺旋盘管所有上下两根盘管之间的间隙，都被固定螺钉填充为止，再撤走起吊装置。3)通过旋进固定螺钉，调整第一层盘管和内套筒的同心度。螺钉长度为40mm，比内外两层螺旋盘管的中心间距长5_，这5_就是调整的范围，具体方法如下首先旋进所有固定螺钉，使内套筒承重条被顶出内套筒的凹槽并与螺旋盘管的内侧接触；再微调整同一水平高度上的三个固定螺钉，使这三个固定螺钉在拧紧的情况下，裸露在固定条外的螺杆长度相等，采用相同的方法调整所有在同一水平高度上的三个固定螺钉。完成调整后，内套筒的轴心和第一层盘管的轴心认为已经重合。4)将调整后的固定螺钉和固定条点焊起来，打磨裸露在固定条外的螺杆和焊缝至与固定条的表面平齐；再把下一层螺旋盘管的承重条卡在该固定条上，使固定条完全嵌入承重条的凹槽中。5)采用与步骤2)相同的方法，在承重条外套上第二层的螺旋盘管，在螺旋盘管外侧装上另一根固定条，并旋进固定螺钉。
6)采用与步骤3)相同的方法，调整第二层盘管和第一层盘管及内套筒的同心度。7)采用与步骤4)相同的方法，再将固定条嵌入下一层的承重条嵌的凹槽。8)采用与上述步骤5) 7)相同的方法，完成以后各层螺旋盘管的套装。9)待最外层螺旋盘管完成固定套装后，再在最外层螺旋盘管外侧套入外套筒，使外筒固定条沿外套筒上的凹槽插入，完成外套筒的套装。
实施例2解决中小尺寸单层双头螺旋盘管的固定问题本实施例需要完成对一个小型螺旋盘管式换热器的套装，该换热器由两根传热管构成，单根传热管长度为40m，外径和壁厚分别为22mm和4mm，传热管材料为SA213T23，硬度为190HB左右。该换热器的两根传热管采用单层双头螺旋盘管布局，两根传热管共同螺旋上升，螺旋直径(按传热管中心径计算)为450mm,盘管内径为428mm,盘管外径为472mm,上下相邻的两根盘管间隔为8mm。盘管整体高度计算值约为1700mm，套上外套筒后外径约为490mm。本实施例固定组件选用的材料为SA210 (硬度在143HB以下)，各部件的具体尺寸及数量如下内套筒I个高1700mm,外径426mm,壁厚16mm,具有三个凹槽，凹槽宽16mm,深8mm o内筒承重条3个长1700mm,宽24mm，厚8_，螺孔规格为0 7细牙，螺距0. 75_。外筒固定条3个长1700mm,宽24mm,厚IOmm,沉孔的小径8mm,大径16mm,沉头部份的深度为4_。外套筒I个高1700mm，内径474mm，壁厚16mm，具有三个凹槽，凹槽宽24mm，深IOmm0螺钉180个螺纹规格为①7细牙，螺距0. 75mm,只在螺钉末端前16mm内开有螺纹，螺杆直径8mm，沉头高度4mm，开有十字花或内六角，头部沿环向开有高约Imm的坡口，用于安装完点焊，螺钉长度为45mm。使用上述固定组件对上述螺旋盘管进行套装的方法，包括以下步骤I)将三条内筒承重条嵌入内套筒上的凹槽。2)采用卧式套装的方式套上螺旋盘管。内套筒的外径为426mm，第一层螺旋盘管的内径为428mm,故半径上有Imm的套装裕量。将螺旋盘管与已装好内套筒承重条的内套筒均卧置(要避免将承重条的位置压在地面上)，采用一条悬臂梁伸入内套筒中，再将其缓缓地水平插入螺旋盘管中。此后再在螺旋盘管外侧与内套筒承重条对应的地方放置固定条，将固定螺钉穿过固定条上的沉孔，并通过螺旋盘管中的上下相邻两根盘管之间的间隙，旋进内套筒承重条上的螺孔中，待外筒固定条上的所有沉孔都插入固定螺钉后，将套装好的螺旋盘管竖立。3)通过旋进固定螺钉，调整螺旋盘管和内套筒的同心度。螺钉长度为45mm，比外筒固定条外表面到内套筒凹槽底部的距离(8mm+lmm+22mm+10mm=41mm)长4mm,这4mm就是调整的范围，具体方法如下首先旋进所有固定螺钉，使内套筒承重条被顶出内套筒的凹槽并与螺旋盘管的内侧接触；再微调整同一水平高度上的三个固定螺钉，使这三个固定螺钉在拧紧的情况下，裸露在固定条外的螺杆长度相等，采用相同的方法调整所有在同一水平高度上的三个固定螺钉。完成调整后，内套筒的轴心和螺旋盘管的轴心认为已经重合。4)将调整后的固定螺钉和固定条点焊起来，打磨裸露在固定条外的螺杆和焊缝至与固定条的表面平齐5)采用类似步骤2)的卧式套装的方式，把固定好的螺旋盘管套入外套筒中。权利要求
1.一种螺旋盘管固定组件，其特征在于，该组件主要由内套筒、内筒承重条、承重条、固定条、固定螺钉和外套筒所组成，各部件的具体结构如下 固定螺钉(6):该固定螺钉长度(I)，比内外两层螺旋盘管的中心间距略长，螺纹长度(c’)为内筒承重条厚度和内筒凹槽深度之和，螺纹外径(r)与承重条上的螺孔直径相匹配，该螺纹外径(r)略小于螺杆直径(R)，螺杆直径(R)与固定条的沉孔底部直径相匹配；固定螺钉沉头的形状参数与固定条沉孔相匹配； 内套筒(I):该内套筒的壁厚(b)根据承压计算确定，外径(d)略小于最内层螺旋盘管的内径，内套筒外壁周向均布多条轴向凹槽(1-1 )，用于安装内筒承重条(2);凹槽的深度(t)和宽度(w)与内筒承重条(2)的厚度(t)和宽度(w)相匹配，使得内筒承重条(2)刚好能完全嵌入凹槽中；内套筒的高度为(H)，与螺旋盘管的高度相等； 外套筒(7):该外套筒(7)的内径(D)略大于最外层螺旋盘管的外径，壁厚(b’)根据承压计算确定；外套筒高度(H)与内套筒(I)高度相同；对应外筒固定条(5)的位置开有凹槽(7-1)，凹槽的宽度(w)与外筒固定条(5)的宽度相同，深度(t”)等于外筒固定条(5)的厚 度； 内筒承重条(2):用于与内套筒(I)配合，内筒承重条宽度(w)和厚度(t)根据应力分析确定，长度(L)与内套筒高度(H)相同；内筒承重条上均匀开有螺孔(2-1)，螺孔直径(r)等于固定螺钉(7)的螺纹直径，相邻螺孔中心间距(s)为最内层的螺旋盘管中上下两根管的中心间距； 承重条(3):该承重条(3)的宽度(w’ )约为两倍的内筒承重条(2)宽度(w);厚度(t’ )比内外两层螺旋盘管外壁之间的间隙略小，约为内筒承重条厚度(t)的两倍；长度(L)与内套筒(I)的高度(H)相同；承重条上均匀开有螺孔(3-1)，螺孔的数量、形状和位置特征与内筒承重条2上的螺孔相同。承重条的一面正中央开有凹槽(3-2 )，凹槽(3-2 )宽度(w)和深度(T)与固定条(4)的宽度(w)及厚度(T)相同； 固定条(4):该固定条(4)的长度(L)，厚度(T)，宽度(W)，以及螺孔中心距(s)均与承重条(3)上的凹槽相匹配；固定条上均匀开有用于沉头固定螺钉的沉孔(4-1)； 外筒固定条(5):该外筒固定条(5)的长度(L)，宽度(W)，螺孔中心距(S)，以及沉孔形状参数(R)、(R’)、(c)均与固定条(4)相同，厚度(t”)大于固定条(4)的厚度2-4毫米。
2.如权利要求I所述组件，其特征在于，所述固定条和承重条部件采用的材料的布氏硬度低于所要套装的螺旋盘管采用的材料的布氏硬度50HB以上。
3.如权利要求I所述组件，其特征在于，所述固定螺钉采用细牙螺纹螺钉。
4.一种采用如权利要求I所述组件对螺旋盘管的套装方法，包括以下步骤 1)向内套筒的各凹槽内分别嵌入一根内筒承重条； 2)采用立式或臥式套装方式把第一层螺旋盘管套在已装好内套筒承重条的内套筒的外侧，把固定条放置在该螺旋盘管外侧与内套筒承重条对应的地方，向固定条上的各个沉孔内分别穿入一根固定螺钉，固定螺钉继续穿进上下相邻两根螺旋盘管的间隙，并旋进内套筒承重条上的螺孔中； 3)通过旋进固定螺钉，调整第一层盘管和内套筒的同心度； 4)将调整后的固定螺钉和固定条点焊起来，打磨裸露在固定条外的螺杆和焊缝至与固定条的表面平齐；再把下一层螺旋盘管的承重条卡在该固定条上，使固定条完全嵌入承重条的凹槽中； 5)采用与步骤2)相同的方法，在步骤4)中的承重条外套上第二层的螺旋盘管，在该螺旋盘管外侧装上另一根固定条，并旋进固定螺钉； 6)采用与步骤3)相同的方法，调整第二层盘管和第一层盘管及内套筒的同心度； 7)采用与步骤4)相同的方法，再将固定条嵌入下一层的承重条嵌的凹槽； 8)采用与步骤5) 7)相同的方法，完成以后各层螺旋盘管的套装； 9)待最外层螺旋盘管完成固定套装后，再在最外层螺旋盘管外侧套入外套筒，并同时使已装在最外层螺旋盘管外侧的外筒固定条插入到外套筒上的凹槽中，完成外套筒7的套装。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述步骤2)中卧式套装的方式为将螺旋盘管与已装好内套筒承重条的内套筒I均卧置，采用一条悬臂梁伸入内套筒中，再将其水平插入螺旋盘管中；再在螺旋盘管外侧与内套筒承重条对应的地方放置固定条，将固定螺钉穿过固定条上的沉孔，通过螺旋盘管中的上下相邻两根管之间的空隙，并旋进内套筒承重条上的螺孔中；最后将套装好的第一层螺旋盘管竖立。
6.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述步骤2)采用立式套装方式具体包括以下步骤 2-a)使用起吊装置竖直吊起螺旋盘管，将螺旋盘管从上套在竖置的内套筒外； 2-b)继续使用起吊装置对螺旋盘管施加向上的提升力，再在螺旋盘管外侧放置固定条4后，从螺旋盘管最下方依次向上的相邻数个盘管间隙中插入一固定螺钉，该固定螺钉依次穿过固定条上的沉孔以及盘管的间隙，最后旋进相应位置的承重条上的螺孔中； 2-c)起吊装置减小提升力，再向已插入固定螺钉的盘管间隙上方的相同数量的盘管间隙中插入固定螺钉，使其依次穿过固定条上的沉孔以及盘管的间隙，最后旋进相应位置的承重条上的螺孔中； 2-d)重复步骤2-c)相同的操作，直至固定条上的所有沉孔，以及螺旋盘管所有上下两根盘管之间的间隙，都被固定螺钉填充为止，再撤走起吊装置。
7.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述步骤3)调整第一层盘管和内套筒的同心度，具体为首先旋进所有固定螺钉，使内套筒承重条被顶出内套筒的凹槽并与螺旋盘管的内侧接触；再微调整同一水平高度上的所有固定螺钉，使这些固定螺钉在拧紧的情况下，裸露在固定条外的螺杆长度相等，采用相同的方法调整所有在同一水平高度上的所有固定螺钉；完成调整后，内套筒的轴心和第一层盘管的轴心则重合。
全文摘要
本发明涉及螺旋盘管固定组件及套装方法，属于机械部件的套装和固定技术领域；该固定组件主要由内套筒、内筒承重条、承重条、固定条、固定螺钉和外套筒所组成；该套装方法包括向内套筒的凹槽内嵌入内筒承重条；把第一层螺旋盘管套在内套筒的外侧，把固定条放置在该螺旋盘管外侧，向固定条上的各个沉孔内分别穿入固定螺钉，并旋进内套筒承重条上的螺孔中；调整同心度；固定螺钉和固定条点焊，打磨平齐；再把下一层螺旋盘管的承重条卡在该固定条上，使固定条嵌入承重条的凹槽中；如此完成所有层的套装。该组件制造装配工艺简单，套装方法对组件制造精度要求较低，对螺旋盘管固定装配的稳定性和强度都很高，适合大规模推广并进行标准化。
文档编号F16L3/00GK102734557SQ20121019971
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者刘颖, 孟东旺, 张素芬, 朱雨峰, 李莹, 汪垠, 白新文, 石琦, 邓志超, 金东杰, 钟军 申请人:中核能源科技有限公司