专利名称：多级供热螺旋波形管热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以螺旋波形管(中国专利ZL99216142.8)为热交换元件，可同时为多个用户提供不同参数热源的热交换器。属于热交换设备技术领域。
普通热交换器的换热元件是直光管，或‘U’形光管，这种热交换器换热效率低。近年采用较多的球形波节管热交换器，换热效率比直光管热交换器高，但流体通过球形波节管时所受阻力较大。当‘U’形管热交换器的管子泄露时，工人要从较小的‘人孔’钻进狭窄的水室将泄漏的‘U’形管的两端焊死。如果这样焊死的‘U’形管超过一定数量，整个热交换器就要报废。上述热交换器每一台只能向一个特定的用户提供一种参数的热源。
本发明的目的是要提供一种可同时向多个用户提供不同参数的热水和蒸汽热源的螺旋波形管热交换器。这种热交换器换热效率较高，管中流体所受阻力较小，热交换器两端端盖可方便的打开，螺旋波形管可以更换，热交换器使用寿命长。
本发明的目的是这样实现的多级供热螺旋波形管热交换器由筒体、前后端盖、前后端孔板、纵隔板、横隔板、螺旋波形管管系、入水口、一级出水口、二级出水口、三级出水口、末级出水口、进汽口、一级排汽口、二级排汽口、三级排汽口、末级排汽口、疏水出口及水位表等构成。螺旋波形管由直光管经轧制等塑性加工形成表面带有螺旋形沟槽的异形管材，其两端仍保留一段直光管段，以便与前后端孔板相连接。纵隔板与筒体轴线平行，并将筒体和孔板形成的汽室分割成相互连通的若干空间。横隔板与孔板平行，其缺口相互交错布置。横隔板上开有与孔板相对应的孔，螺旋波形管从该孔中穿过。前后端盖与前后端孔板的连接采用内插键块连接结构(中国专利ZL00202447.0)。孔板边缘开有外侧环形槽，端盖边缘内侧开有与孔板上外侧环形槽相对应的内侧环形槽。端盖边缘内侧与孔板边缘相配合，其上的内外侧环形槽形成一个环形空间，在端盖边缘外侧对应于内侧环形槽处开有略大于环形槽宽度的‘窗口’孔。形状为环形空间若干分之一的键块从‘窗口’孔插入到环形空间中，直至填满环形空间。与‘窗口’孔相配合的盖板将‘窗口’孔盖住。另有与孔板边缘相配合的密封圈通过压紧圈压紧在端盖边缘内侧倒角与压紧圈内侧倒角形成的环形空间中。压紧圈与端盖边缘用螺钉连接。端盖内设有隔板将端盖与孔板形成的空间分为若干区域。端盖隔板与孔板接触端开有直槽，密封条装在直槽中并与其滑动配合。在直槽底部侧面相对于水压力较高的一侧开有数个小孔，以便充水后在密封条背部产生压力增强密封效果。由入水口、水室中被分割的空间、螺旋波形管系和出水口构成一条曲折的水循环通道。由进汽口、筒体与孔板形成的汽室被纵隔板分隔成的若干相互联通的空间及排汽口构成一条曲折的蒸汽循环通道。入出水口和进排汽口的设置使水循环和蒸汽循环的流向相反。与入出水口、进排汽口连接的管路上装有阀门，用以调节和控制供给用户的热水和蒸汽的温度、压力和流量。
本发明与直光管热交换器或球形波节管热交换器相比具有以下优点1.本发明因为采用螺旋波形管作热交换元件，其表面积比同规格直光管大，水在管中流动时产生旋转和扰动，比直光管换热效果好，所以螺旋波形管热交换器比直光管热交换器换热效率高。
2.因为本发明具有多个出水口和排汽口，它们分别处于水循环通道和蒸汽循环通道的不同区段，所以一台螺旋波形管热交换器可同时向多个用户提供不同参数的热水和蒸汽。
3.因为本发明端盖与孔板采用内插键块连接结构，端盖可以方便地拆装，所以便于维修和更换已损坏的螺旋波形管，检修工人工作条件好。
4.因为螺旋波形管各处截面相等，水在其中流动阻力较小，动能损失较少，所以螺旋波形管热交换器比球形波节管热交换器综合热效率高。
5.因为水在螺旋波形管中流动时产生旋转，受离心力作用，管中心处压力较贴近管壁处压力低，因温度变化而析出的气体集中在管中心处，这样可避免两相流对管壁的严重冲刷磨损，所以螺旋波形管热交换器的使用寿命较长。
本发明的具体结构由以下的实施例及附图给出。
图1是根据本发明提出的螺旋波形管热交换器的剖面图。
图2是图1的K向视图。
图3是图1的A-A剖面图。
图4是螺旋波形管。
下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况，它并不作为对本发明的限定。
多级供热螺旋波形管热交换器由筒体(1)、支座(2)、纵隔板(3)、横隔板(4)、前端孔板(12)、后端孔板(21)、前端盖(8)、后端盖(20)、前端盖隔板(10)、后端盖隔板(23)、螺旋波形管管系(16)、入水口(9)、一级出水口(24)、二级出水口(32)、三级出水口(22)、末级出水口(11)、进汽口(15)、一级排汽口(29)、二级排汽口(30)、三级排汽口(31)、末级排汽口(7)、疏水出口(6)，水位表(34)、密封圈(19)、压紧圈(18)、密封条(27)、内插键块(37)及‘窗口’盖板(28)等构成。筒体(1)用16MnR钢板卷制而成。两块相互垂直相交的纵隔板(3)固定在筒体中，其交线与筒体轴线相重合。两块纵隔板沿筒体轴线方向错开一段距离，每块纵隔板只有一端分别与前端孔板(12)和后端孔板(21)相连接。两块纵隔板将由筒体和前后端孔板围成的汽室空间分割为相互连通的C、D、E、F四部分。呈扇面形和缺角正方形的横隔板(4)相互交错固定于C、D、E、F四部分汽室空间中，与纵隔板相垂直，而与前后端孔板相平行。横隔板上开有直径略大于螺旋波形管(16)外径的孔，其数量和位置与前后端孔板上的孔相对应。在纵隔板与筒体下端结合处开有疏水通孔(5)。纵横隔板均用20#钢板制成。前端孔板(12)和后端孔板(21)用18MnMoNb锻件或16MnR厚钢板加工制成。在孔板上密布与螺旋波形管两端直光管段外径相配合的孔。用1Cr18Ni9Ti直光管轧制而成的螺旋波形管状如麻花。在螺旋波形管段每隔一定距离轧出一道环形浅沟槽(36)，在管内壁则为浅环形凸台，其作用是使水流经环形凸台时产生扰动，增强热交换效果。螺旋波形管从一端孔板的孔中插入，穿过横隔板中相对应的孔，从另一端孔板的孔中穿出。螺旋波形管两端的直光管段经胀接、焊接与孔板相连接。在孔板边缘加工出外侧环形槽(13)。在端盖边缘内侧开有与孔板上外侧环形槽宽度相等的内侧环形槽(14)。在端盖内设置端盖隔板。端盖边缘内侧与孔板边缘外侧滑动配合。当端盖隔板端面与孔板端面接触时，端盖边缘的内侧环形槽与孔板边缘的外侧环形槽刚好对齐，形成一个环形空间。形状为环形空间若干分之一的瓦块状内插键块(37)与环形空间滑动配合。内插键块(37)用35CrMoA钢调质后加工制成，在其中部加工一个螺孔，以便于内插键块从环形槽中取出。对于压力等级不高的螺旋波形管热交换器，内插键块可采用与环形空间相配合的圆柱体形状。在端盖边缘对应内侧环形槽处开有略大于内插键块的‘窗口’孔(38)。用20#钢制成的与‘窗口’孔相配合的‘窗口’盖板(28)将‘窗口’孔盖住。‘窗口’盖板用螺钉固定在端盖上。在‘窗口’盖板与端盖之间垫有用丁基橡胶制成的密封垫。端盖隔板与孔板接触端开有直槽(26)，在直槽底部水室压力较高一侧开有数个小孔(25)。用石棉包裹石墨制成的密封条(27)装在直槽(26)中。密封条背部带有‘∏’形金属夹，与直槽侧壁相配合。当水从小孔(25)进入直槽(26)底部时，水压将带有金属夹的密封条压紧在孔板端面上。端盖边缘端部均布多个螺钉孔，其内侧加工出较大的倒角。用20#钢制成的压紧圈(18)加工有与端盖端部螺钉孔相对应的孔。压紧圈内径与孔板外径相配合，其内侧加工出较大的倒角。用丁基橡胶制成的密封圈(19)被夹紧在端盖边缘内侧倒角与压紧圈内侧倒角形成的环形空间中。螺钉(17)将压紧圈(18)固定在端盖上，并压紧密封圈(19)。在端盖边缘外侧固定有耳板(35)，用于转动端盖。在前端盖上开设有入水口(9)、二级出水口(32)和末级出水口(11)。它们分别与呈丁字形的前端盖隔板(10)所分割的三部分水室空间相连通。在后端盖上开设有二级出口(24)和三级出水口(22)。它们分别与被后端盖隔板(23)分割的两部分水室空间相连通。在筒体上开设有进汽口(15)、一级排汽口(29)、二级排汽口(30)、三级排汽口(31)、末级排汽口(7)和疏水出口(6)。水位表(34)装在筒体下方外侧，通过连通管(33)与疏水出口及筒体相连通。
工作时，水从入水口(9)进入前端盖对应筒体F区的水室，通过孔板及螺旋波形管系流经筒体F区，穿过后端孔板进入后端盖下部水室；在此处一部分水经一级出水口(24)输送至用户，其余经孔板进入筒体E区管系，经前端孔板进入前端盖对应筒体D、E区的水室；在此处一部分水经二级出水口(32)输送至用户，其余经孔板进入筒体D区管系，经后端孔板进入后端盖上端水室；在此处一部分水经三级出水口(22)输送至用户，其余经后端孔板进入筒体C区管系，经前端孔板进入前端盖对应筒体C区的水室，并经末级出水口(11)输送至最后一个热水用户。与此同时，蒸汽从进汽口(15)进入筒体C区，沿管系及横隔板空隙曲折流至后端孔板附近；在此处蒸汽经纵隔板与后端孔板间的空隙进入筒体D区，其中一部分蒸汽经一级排汽口(29)输送至用户，其余蒸汽曲折流至前端孔板附近；在此处蒸汽经纵隔板与前端孔板间的空隙进入筒体E区，其中一部分蒸汽经二级排气口(30)输送至用户，其余蒸汽曲折流至后端孔板附近；在此处蒸汽经纵隔板与后端孔板间的空隙进入筒体F区，其中一部分蒸汽经三级排汽口(31)输送至用户，其余蒸汽曲折流至前端孔板附近，并经末级排汽口(7)输送至最后一个蒸汽用户。水与蒸汽流向及流程相反。水沿流程温度逐渐升高。蒸汽沿流程温度逐渐降低，其中一部分蒸汽凝结为疏水从疏水口(6)排出。
权利要求
1.多级供热螺旋波形管热交换器由筒体(1)、支座(2)、纵隔板(3)、横隔板(4)、前端盖(8)、前端盖隔板(10)、前端孔板(12)、后端盖(20)、后端盖隔板(23)、后端孔板(21)、螺旋波形管管系(16)、入水口(9)、一级出水口(24)、二级出水口(32)、三级出水口(22)、末级出水口(11)、进汽口(15)、一级排汽口(29)、二级排汽口(30)、三级排汽口(31)、末级排汽口(7)、疏水出口(6)及水位表(34)构成，其特征在于以螺旋波形管做热交换元件，螺旋波形管是在直光管表面轧制出螺旋形沟槽，状如麻花，其两端仍保留一段直光管段，在螺旋波形管段每隔一定距离轧出一道浅环形沟槽(36)，相互垂直相交的纵隔板(3)固定在筒体(1)中，其交线与筒体轴线相重合，两块纵隔板沿筒体轴线错开一段距离，每块纵隔板只有一端分别与前端孔板(12)和后端孔板(21)相连接，两块纵隔板将由筒体和前后端孔板围成的汽室空间分割为相互连通的C、D、E、F四部分，呈扇面形和缺角正方形的横隔板(4)相互交错固定与C、D、E、F四部分汽室中，与前后端孔板相平行，横隔板上开有直径略大于螺旋波形管外径的孔，其数量和位置与前后端孔板上的孔相对应，在纵隔板与筒体下端结合处开有疏水通孔(5)，前端盖隔板(10)呈丁字形，后端盖隔板(23)为一字形，端盖隔板与孔板接触端开有直槽(26)，在直槽底部水室压力较高一侧开有数个小孔(25)，用石棉包裹石墨制成的密封条(27)装在直槽(26)中，密封条背部带有‘∏’形金属夹，与直槽侧壁相配合，当水从小孔(25)进入直槽(26)底部时，水压将带有金属夹的密封条压紧在孔板端面上，孔板与端盖的连接采用内插键块连接结构，在孔板边缘加工出外侧环形槽(13)，在端盖边缘内侧开有与孔板上外侧环形槽宽度相等的内侧环形槽(14)，当端盖隔板端面与孔板端面接触时，端盖边缘的内侧环形槽与孔板边缘的外侧环形槽刚好对齐，形成一个环形空间，形状为环形空间若干分之一的瓦块状内插键块(37)与环形空间滑动配合，在端盖边缘外侧对应内侧环形槽处开有略大于内插键块的‘窗口’孔(38)，内插键块由该孔插入并填满环形空间，为便于内插键块从环形空间中取出，在内插键块中部加工一螺钉孔，与‘窗口’孔相配合的‘窗口’盖板(28)用螺钉固定在端盖上，在‘窗口’盖板与端盖之间垫有柔性密封垫，端盖边缘内侧加工出较大的倒角，与孔板外径相配合的压紧圈(18)，其内侧也加工出较大的倒角，柔性密封圈(19)被夹紧在端盖边缘内侧倒角与压紧圈内侧倒角形成的环形空间中，螺钉(17)将压紧圈(18)固定在端盖上，并压紧密封圈(19)，在端盖边缘外侧固定有耳板(35)，用于转动端盖，在前端盖上开设有入水口(9)、二级出水口(32)和末级出水口(11)，它们分别与呈丁字形的前端盖隔板(10)所分割的三部分水室空间相连通，在后端盖上开设有一级出水口(24)和三级出水口(22)，它们分别与被后端盖隔板(23)分割的两部分水室空间相连通，在筒体上开设有进汽口(15)、一级排汽口(29)，二级排汽口(30)、三级排汽口(31)、末级排汽口(7)和疏水出口(6)，水位表(34)装在筒体下方外侧，通过连通管(33)与疏水出口及筒体相连通，工作时水与蒸汽的流向相反，水的流程是入水口(9)→前端盖对应F区水室→前端孔板→F区管系→后端孔板→后端盖下部水室→后端孔板→E区管系→前端孔板→前端盖对应|——→一级出水口(24)→用户D、E区水室→前端孔板→D区管系→后端孔板————————————→|——→二级出水口(32)→用户后端盖上部水室→后端孔板→C区管系→前端孔板→前端盖对应C区水室→|——→三级出水口(22)→用户末级出水口(11)→用户蒸汽的流程是进汽口(15)→筒体C区 ————→后端孔板与纵隔板间空隙→筒体D区→前端孔板与纵隔板间空隙→筒体E区| |——→一级排汽口(29)→用户 ——→二级排汽口(30)→用户→后端孔板与纵隔板间空隙→筒体F区→前端孔板附近→末级排汽口(7)→|——→三级排汽口(31)→用户→用户。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征是内插键块(37)的形状是与环形槽(13)和(14)形成的环形空间相配合的圆柱体。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征是螺旋波形管的材质是20#钢、黄铜及钛合金。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征是纵隔板及出水口和排汽口的数量可根据用户的数量和要求做相应的增减。
全文摘要
多级供热螺旋波形管热交换器由筒体、前后端盖、前后端孔板、纵横隔板、螺旋波形管系、入水口及多个出水口、进汽口及多个排汽口、疏水出口及水位表等构成，其特征是以螺旋波形管做热交换元件，换热效率高。该热交换器可同时向多个用户供应不同参数的热水和蒸汽。端盖与孔板的连接采用内插键块连接结构，前后端盖可方便地打开，便于更换已损坏的螺旋波形管。该热交换器维修方便，使用寿命长。
文档编号F28D7/00GK1391079SQ0112137
公开日2003年1月15日 申请日期2001年6月9日 优先权日2001年6月9日
发明者左学禹 申请人:左学禹