专利名称：一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工程教学教具技术领域，具体说涉及一种直观化多功能通用组装管壳式 换热器积木教具。
背景技术：
钢制管壳式换热器是典型的化工设备，也是工程教学的重要内容之一。 国标《GB-151钢制管壳式换热器》，列出了许多换热器的标准和部件图例，工业生产上 运行着部分管壳式换热器，教材上也列举了少数换热器的结构示意图。在教学上采用工厂现 场认知和资料、教材相结合的方法，以期初学者尽快掌握管壳式换热器结构，提髙课堂上理 论课的教学效果。但是工厂里看到的是设备的外壳，资料上绘制的结构抽象，初学者在有限 的课时内很难将两者结合起来，在头脑中形成一个完整的结构概念，更谈不上对各种结构换 热器的共性和特性的理解，往往是理论课程结束后，学生对换热器的基本结构还很模糊，甚 至很多学生毕业参加工作后，在现场拆开设备检修时才真正了解到部分换热器的结构。这样， 所学知识不扎实，课堂上学习效率难以提高。 发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述不足，将抽象化的教学变得直观化，让初学者在短 时间内高效率地掌握管壳式换热器结构，了解它们的结构共性和特性，有效的配合课堂教学， 提供一种可手动组装、拆卸的直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种直观化多功能通用组装管壳式换 热器积木教具，包括积木件名称标签l、积木件盛装盒2、前端管箱积木件3、筒节积木件4、 鞍式支座5、后端管箱积木件6、连接卡环7、管板8、折流板9、定距管IO、蠊栓件ll、密 封件12、垫环13、换热管14、拉杆15、壳程分程隔板16和设备法兰17，其特征在于，积 木件盛装盒2设有盛装不同积木件的格子，每个格子上贴有标明所盛放的积木件名称标签1， 前端管箱积木件3有四种结构的积木件，筒节积木件4有十七件积木件，后端管箱积木件6 有七种结构的积木件，前端管箱积木件3、后端管箱积木件6的一端距端面处、筒节积木件4 两端距端面处沿环向设有一个凹槽，凹槽内可以放置连接卡环7，可与设备法兰17或筒节积 木件4连接，管板8有四种不同管束排列形式，折流板9有两种结构形式，满足单、双壳程 结构的需要，其管束排列形式与管板8相匹配，满足所有换热器结构组装的需求。定距管IO 有两种长度规格，换热管14有两种长度规格和U形换热管。
四种结构的前端管箱积木件3装上连接卡环7后可方便地与设备法兰17或筒节积木件4 连接，可组成GB-151上标准A、 B、 C、 N形的单管程和多管程八种结构形式的前端管箱。十
3七件筒节积木件4，用连接卡环7和垫环13将每三节或六节连接成整体，然后在首、末端用 连接卡环7和设备法兰17连接，可组成GB-151上标准E、 F、 G、 H、 I、 1*舰、J、 K糊港、K 冷鹏,O形十种壳体结构形式的筒体。七种结构的后端管箱积木件6，用连接卡环7与设备法 兰17连接后，可组成GB-151上标准的L、 M、 N、 P、 S、 T、 U、 W十一种单双壳程结构形式的 后端管箱。
连接卡环7是断开的环状活动卡环，连接卡环7内径尺寸与前端管箱积木件3、后端管 箱积木件6或筒节积木件4上环向凹槽的直径尺寸相同，连接卡环7外径尺寸与被连接的外 部连接件外径尺寸相同，并且连接卡环7沿环向开均布螺栓孔眼也与外部连接件相同，连接 卡环7厚度尺寸与环向凹槽宽度尺寸匹配。
设备法兰17允许插入短节深度尺寸与前端管箱积木件3、后端管箱积木件6或筒节积木 件4上环向凹槽距端面的距离相同，形成配合尺寸。
换热器的筒体由三节或六节筒节积木件4组成，筒体的首、末、中间筒节积木件4上承 载着工艺接管结构。前、后端管箱采用平盖、封头前、后端管箱积木件3、 6与设备法兰17 组装而成，同时管箱承载着工艺接管结构。连接卡环7距端面留出一段插入短节，各种设备 法兰17和垫环13设计允许这一段短节插入，形成配合尺寸。通过这个通用连接结构，可将 筒节积木件4、前、后端管箱积木件3、 6和设备法兰17相互之间方便地连接起来，如图7、 8、 9、 IO所示。
本发明的有益效果是将庞大的工业换热器的壳体与图纸上结构较抽象的换热器结合起 來，提供的一套积木组件可以组装200多种不同结构的换热器，在短时间内让初学者高效率 地掌握超出GB-151范畴的各种管壳式换热器的结构并创意出多种结构，找出它们的共性和特 性。有助于课堂上理论课程的学习，同时培养学生的创新思维能力。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型全部积木组件平面布置图。
图2是图1区A放大图。
图3是图1区B放大图。
图4是AES结构换热器组装图。
图5是内件组装图。
图6是内件和筒体的相互关系图。
图7、 8是筒节积木件与设备法兰的连接结构。
图9是筒节积木件与管板的连接结构。
4图io是筒节积木件之间的连接结构。
图中1、积木件名称标签，2、积木件盛装盒，3、前端管箱积木件，4、筒节积木件， 5、鞍式支座，6、后端管箱积木件，7、连接卡环，8、管板，9、折流板，10、定距管， 11、螺栓件，12、密封件，13、垫环，14、换热管，15、拉杆，16、壳程分程隔板，17、 设备法兰。
具体实施方式
一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，包括积木件名称标签l、积木件 盛装盒2、前端管箱积木件3、筒节积木件4、鞍式支座5、后端管箱积木件6、连接卡环7、 管板8、折流板9、定距管IO、螺栓件ll、密封件12、垫环13、换热管14、拉杆15、壳程 分程隔板16和设备法兰17，其特征在于，积木件盛装盒2设有盛装不同积木件的格子，每 个格子上贴有标明所盛放的积木件名称标签l，前端管箱积木件3有四种结构的积木件，筒 节积木件4有十七件积木件，后端管箱积木件6有七种结构的积木件，前端管箱积木件3、 后端管箱积木件6的一端距端面处、筒节积木件4两端距端面处沿环向设有--个凹槽，凹槽 内可以放置连接卡钚7，可与设备法兰17或筒节积木件4连接，管板8有四种不同管束排列 形式，折流板9有两种结构形式，满足单、双壳程结构的需要，其管束排列形式与管板8相 匹配，满足所有换热器结构组装的需求。定距管10有两种长度规格，换热管14有两种长度 规格和U形换热管。
四种结构的前端管箱积木件3装上连接卡环7后可方便地与设备法兰17或筒节积木件4 连接，可组成GB-151上标准A、 B、 C、 N形的单管程和多管程八种结构形式的前端管箱。十 七件筒节积木件4，用连接卡环7和垫环13将每三节或六节连接成整体，然后在首、末端用 连接卡环7和设备法兰17连接，可组成GB-151上标准E、 F、 G、 H、 I、 I 翻、J、 K糊鹏、K 冷鹏,O形十种壳体结构形式的筒体。七种结构的后端管箱积木件6，用连接卡环7与设备法 兰17连接后，可组成GB-151上标准的L、 M、 N、 P、 S、 T、 U、 W十一种单双壳程结构形式的 后端管箱。
连接卡环7是断开的环状活动卡环，连接卡环7内径尺寸与前端管箱积木件3、后端管 箱积木件6或筒节积木件4上环向凹槽的直径尺寸相同，连接卡环7外径尺寸与被连接的外 部连接件外径尺寸相同，并且连接卡环7沿环向开均布螺栓孔限也与外部连接件相同，连接 卡环7厚度尺寸与环向凹槽宽度尺寸匹配。
设备法兰17允许插入短节深度尺寸与前端管箱积木件3、后端管箱积木件6或筒节积木 件4上环向凹槽距端面的距离相同，形成配合尺寸。
换热器的筒体由三节或六节筒节积木件4组成，筒体的首、末、中间筒节积木件4上承载着工艺接管结构。前、后端管箱采用平盖、封头前、后端管箱积木件3、 6与设备法兰17. 组装而成，同时管箱承载着工艺接管结构。连接卡环7距端面留出一段插入短节，各种设备 法兰17和垫环13设计允许这一段短节插入，形成配合尺寸。通过这个通用连接结构，可将 筒节积木件4、前、后端管箱积木件3、 6和设备法兰17相互之间方便地连接起来，如图7、 8、 9、 IO所示。
根据图4所示，组装AES结构换热器的步骤如下
1、 组装前端管箱在积木件盛装盒2中根据积木件名称标签1找到符合AES结构的前 端管箱积木件3、连接卡环7和设备法兰17，组装成前端管箱。
2、 组装筒体在积木件盛装盒2中根据积木件名称标签1找到符合AES结构的筒节积 木件4、连接卡环7、垫环13、设备法兰17和螺栓件11，组装成筒体。
3、 组装后端管箱在积木件盛装盒2中根据积木件名称标签1找到符合AES结构的后 端管箱积木件6、连接卡环7和设备法兰n,组装成后端管箱。
4、 组装内件在积木件盛装盒2中根据积木件名称标签1找到符合AES结构的管板8、 拉杆15、定距管IO、折流板9、换热管14、设备法兰17和密封件12。首先将拉杆15旋入 管板8的螺孔内旋紧固定，然后套入定距管IO、安装折流板9，再套入一个定距管IO，再安 装一个折流板9，交替完成后在拉杆15的术端旋紧螺母，使之成为一体，最后将换热管14 的一端依次插入折流板9和管板8的孔眼内，完成了内件的组装，如图5所示。
5、 整体装配在积木件盛装盒2中根据积木件名称标签1找到螺栓件11、密封件12、 鞍式支座5。首先将前面组装好的内件整体放入组装好的筒体内，如图6所示，在管板8、设 备法兰17的密封面上放入密封件12，然后将前面组装好的后端管箱用螺栓件11与筒体--端 连接起来并旋紧固定，再将前面组装好的前端管箱用螺栓件11与筒体另一端连接起来并旋紧. 固定，然后将整体放在鞍式支座5，至此，完成全部组装，如图4所示。
扩大组装范围和创意结构，将整体内件取出，尝试放入其它结构的筒体内 或更换不同的前、后端管箱，可产生多种结构的换热器，并可以分析结构的合理性和错误性， 出现的问题可通过更换积木件来解决。
一组积木组装件可四人同时操作组装四种不同结构的管壳式换热器，便于相互学习，达 到在一次组装的时间里，掌握四种结构的效果。
权利要求1、一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，包括积木件名称标签(1)、积木件盛装盒(2)、前端管箱积木件(3)、筒节积木件(4)、鞍式支座(5)、后端管箱积木件(6)、连接卡环(7)、管板(8)、折流板(9)、定距管(10)、螺栓件(11)、密封件(12)、垫环(13)、换热管(14)、拉杆(15)、壳程分程隔板(16)和设备法兰(17)，其特征在于，积木件盛装盒(2)设有盛装不同积木件的格子，每个格子上贴有标明所盛放的积木件名称标签(1)，前端管箱积木件(3)有四种结构的积木件，筒节积木件(4)有十七件，后端管箱积木件(6)有七种结构的积木件，前端管箱积木件(3)、后端管箱积木件(6)的一端距端面处、筒节积木件(4)两端距端面处沿环向设有一个凹槽，凹槽内可以放置连接卡环(7)，可与设备法兰(17)或筒节积木件(4)连接，管板(8)有四种不同管束排列形式，折流板(9)有两种结构形式，定距管(10)有两种长度规格，换热管(14)有两种长度规格和U形换热管。
2、 根据权利要求l所述的一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，其特征在于，连接卡环(7)是断开的环状活动卡环，连接卡环(7)内径尺寸与前端管箱积木件(3)、后端管箱积木件(6)或筒节积木件(4)上环向凹槽的直径尺寸相同，连接卡环(7)外径尺寸与被连接的外部连接件外径尺寸相同，并且连接卡环(7)沿环向开均布螺栓孔眼也与外部连接件相同，连接卡环(7)厚度尺寸与环向凹槽宽度尺寸匹配。
3、 根据权利要求l所述的一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，其特征在于，设备法兰(17)允许插入短节深度尺寸与前端管箱积木件(3)、后端管箱积木件(6)或筒节积木件(4)上环向凹槽距端面的距离相同，形成配合尺寸。
4、 根据权利要求l所述的一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，其特征在于，换热器的筒体由三节或六节筒节积木件(4)组成。
5、 根据权利要求l所述的一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，其特征在于，前端管箱积木件(3)、筒节积木件(4)和后端管箱积木件(6)上均可承载工艺接管结构。
专利摘要本实用新型涉及一种直观化多功能通用组装管壳式换热器积木教具，包括组成各种结构的管壳式换热器的积木件，其特征在于，所有组件放在积木件盛装盒内，前端管箱积木件、筒节积木件和后端管箱积木件有多种结构，前端管箱积木件、后端管箱积木件的一端距端面处、筒节积木件两端距端面处沿环向设有一个凹槽，凹槽内可以放置连接卡环，可与设备法兰或筒节积木件连接，管板、折流板、定距管和换热管有不同结构和规格。本实用新型提供的一套积木组件可组装200多种不同结构的换热器，在短时间内让初学者高效率地掌握超出GB-151范畴的各种管壳式换热器的结构并创意出多种结构，有助于理论课程的学习，同时培养学生的创新思维能力。
文档编号G09B23/16GK201289702SQ200820218879
公开日2009年8月12日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者健 张, 张思铭, 潘艳秋 申请人:张 健;张思铭;潘艳秋