一种分程隔板结构及四管程换热器管箱的制作方法

本发明属于石油、化工、冶金、煤气(液)化、医药行业的管壳式换热器领域，具体涉及一种分程隔板结构及四管程换热器管箱。

背景技术：

在现有的四管程换热器结构形式中，广泛采用的管箱分程隔板为两块贯穿管箱的等长平板，一块较大隔板为管箱轴向全截面的平板，另一块较小的隔板为管箱轴向半截面的平板，两块隔板互成90°布置，通过焊接连接。因管箱端部可以采用封头或是平盖等不同结构，隔板相应地采用与封头焊接或是与平盖垫片密封等以保证每管程流体不短路串流。对于采用此种分程隔板结构的换热器管箱，管箱的进出口接管中心线须偏离管箱筒节中心线一定距离，距离大小根据管箱进出口接管及管箱筒节直径确定。但当接管直径与管箱筒节直径之比较大时，此种常规分程隔板的四管程换热器的结构设计和制造难度会增加，特别是当管箱进出口采用嵌入式接管与筒节连接时，接管偏离管箱中心线布置造成的加工难度更大。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种分程隔板结构及四管程换热器管箱，其结构简单，改善了换热器管箱的设计制造，使四管程换热器的应用范围更加广泛。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种分程隔板结构，包括第一块隔板、第二块隔板、第三块隔板和第四块隔板，或者第三块隔板和第四块隔板合并为一个整体隔板；

所述第一块隔板为带有缺口的异型平板，缺口由两条边构成；

所述第二块隔板与第一块隔板垂直，第二块隔板与第一块隔板上的缺口的一条边固定连接；

所述第三块隔板和第四块隔板对称设置在第一块隔板的上、下两侧，且两者与第一块隔板、第二块隔板均垂直，第三块隔板的一条边、第四块隔板的一条边分别与第一块隔板的缺口的另一条边固定在一起；

第三块隔板的另一条边、第四块隔板的另一条边分别与第二块隔板的一条边固定连接。

所述第一块隔板的缺口为矩形；

所述第二块隔板为矩形平板；

所述第三块隔板和第四块隔板为形状相同的平板，由两条垂直相交的直边和一条弧边组成；

第三块隔板的两条直边分别与第一块隔板和第二块隔板固定连接，第四块隔板的两条直边分别与第一块隔板和第二块隔板固定连接，第三块隔板上与第二块隔板固定连接的直边和第四块隔板与第二块隔板固定连接的直边位于同一条直线上。

一种四管程换热器管箱，包括进料管口、管箱封头、出料管口、管箱筒节，所述进料管口、出料管口布置在所述管箱筒节上或者布置在所述管箱封头上；当所述进料管口、出料管口布置在管箱筒节上时，其中心线均沿径向且与所述管箱筒节的中心线垂直相交；在所述四管程换热器管箱内设置有所述分程隔板结构，实现四管程换热器管箱内流体按照四管程进行分布流动。

所述分程隔板结构中的四块隔板相互焊接，并分别与四管程换热器管箱的内壁焊接形成四管程所需的腔室，或者四块隔板之间以及各个隔板与管箱内壁之间采用加设连接板后使用螺栓固定连接的方式进行固定。

所述第一块隔板水平设置，为异型平板，包括两条与换热器的轴线平行的长边，两条长边分别与管箱内壁焊接连接或采用加设连接板后使用螺栓固定连 接；

在一条长边上设有缺口，缺口的一条边与换热器中心线平行，另一条边与换热器中心线垂直；缺口上与换热器中心线平行的边的长度等于第二块隔板的宽度；缺口另一边的长度＝管箱筒节的半径-0.5倍的第二块隔板的厚度。

第一块隔板的一端与管箱封头焊接，此端的形状根据管箱封头的内壁形状确定；

第一块隔板的另一端与管板分程隔板槽中的密封垫片接触；

所述缺口处分别与第二块隔板、第三块隔板和第四块隔板固定连接，带缺口长边的其余部分与管箱筒节固定连接。

所述第二块隔板竖直设置，上、下两边与管箱筒节的内壁焊接；中部与第一块隔板的缺口上与换热器中心线平行的一条边焊接；其内侧长边与第三块隔板和第四块隔板固定连接，外侧长边与管板分程隔板槽中密封垫片接触。

所述第二块隔板的高度与管箱筒节的内径相等，其宽度W满足:W≥3πdi²/(4Di),式中，di为进料管口、出料管口的内径中的大者，Di为管箱筒节的内径。

所述第三块隔板和第四块隔板的弧边分别与管箱筒节的内壁固定连接，第三块隔板和第四块隔板的一条直边分别与第一块隔板上缺口上与换热器中心线垂直的边固定连接、另一条直边分别与第二块隔板的内侧长边固定连接。

所述第三块隔板和第四块隔板的弧边的半径均等于管箱筒节的内半径；竖向的直边的长度＝管箱筒节的半径-0.5倍第一块隔板厚度；横向的直边的长度＝管箱筒节的半径-0.5倍第二块隔板厚度。

当管箱封头采用可拆平盖结构时，第三块隔板和第四块隔板合并成一个整体隔板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用由四块隔板组成的分程隔板，同样可满足换热器管程分程需要，但是，本发明可实现管程进出口中心线与管箱筒节中心线垂直相交，不再偏心设置，当管程进出口接管直径与管箱筒节直 径之比较大时，可减小结构设计难度，便于制造和检测。

附图说明

图1-1本发明分程隔板结构第一种实施例的结构示意图

图1-2本发明分程隔板结构第二种实施例的结构示意图

图2-1应用本发明分程隔板的四管程管壳式换热器管箱结构示意图

图2-2图2-1中的A-A剖面图。

图3本发明分程隔板的第一块隔板示意图

图4本发明分程隔板的第二块隔板示意图

图5本发明分程隔板的第三块隔板示意图

图6本发明分程隔板的第四块隔板示意图

图7-1现有的广泛采用的四管程管壳式换热器管箱结构示意图

图7-2图7-1中的B-B剖面图。

图8第三块隔板和第四块隔板合成一整块板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1‐1和图1‐2所示，本发明提供一种分程隔板结构5及四管程换热器管箱，其中，所述分程隔板由相互焊接的第一块隔板51、第二块隔板52、第三块隔板53及第四块隔板54组成。其中第三块隔板53和第四块隔板54形状相同，但安装位置不同，在焊接条件允许的情况下，第三块隔板53和第四块隔板54也可合并成一块隔板。第一块隔板51、第二块隔板52和第三块隔板53(第四块隔板54)为形状不同的平板。

本实施方式可进一步通过下面结构实现：

前述的分程隔板，其中，所述的第一块隔板51、第二块隔板52、第三块隔板53和第四块隔板54之间的连接为焊接形式。

前述的分程隔板，其中，所述的第一块隔板51一端与管箱封头连接，形状根据管箱封头形式确定。另一端须根据第二块隔板52、第三块隔板53和第四块隔板54的尺寸开设缺口，缺口不拘泥于任何一侧。

前述的分程隔板，其中，所述的第二块隔板52的长度根据管箱筒节直径确定，宽度根据管程进出口所需的流通面积确定。

前述的分程隔板，其中，所述的第三块隔板53和第四块隔板54形状相同，且如果管箱封头采用可拆平盖结构，则两块隔板可合并一个整体平板，如图8所示。

下面以一种四管程换热器管箱为例进行说明，如图2-1和图2-2所示，该换热器管箱，包括：进料管口1、管箱封头2、出料管口3、管箱筒节4，所述管箱内部设置有分程隔板5。其中，所述的第一块隔板51水平设置，其一端与管箱封头2焊接，另一端与管板上的分程隔板槽中的密封垫片接触，缺口处分别与第二块隔板52、第三块隔板53和第四块隔板54相焊接，其余与换热器轴线平行的两边与管箱筒节4焊接；所述第二块隔板52竖直设置，上下两边与管箱筒节4焊接，中心部分与第一块隔板51焊接，内侧长边与第三块隔板53和第四块隔板54焊接，外侧长边与管板上的分程隔板槽中的密封垫片接触；第三块隔板53和第四块隔板54的弧边与管箱筒节4相焊，直边分别与第一块隔板51、第二块隔板52相焊接。

前述的四管程管壳式换热器管箱，其中：

所述第一块隔板51为一块带有矩形缺口的异形平板(如图3所示)，其与管箱封头相连接的一端形状根据管箱封头内壁形状确定(例如，如果管箱封头为椭圆封头，则此边形状为椭圆；若为半球形封头，则为半圆形)，并与管箱封头内壁焊接；另一端带有矩形缺口，缺口的两边与第二块隔板52、第三块隔板53和第四块隔板54相焊接，左右两侧与管箱筒节4内壁焊接。矩形缺口的尺寸根据管箱筒节4直径、隔板厚度和第二块隔板52的宽度确定，其中，缺口上与换热器中心线平行的边的长度等于第二块隔板52的宽度；缺口另一边长度等于 管箱筒节的半径-0.5倍的第二块隔板52厚度。

所述第二块隔板52为一块矩形平板(如图4所示)，平板高度根据管箱筒节4内径确定(两者相同)，并与管箱筒节4内壁焊接，宽度根据管程进出料管口1、3的直径确定，第二块隔板52的宽度W应满足:W≥3πdi²/(4Di),式中W为隔板52的宽度，di为管程进出料管口1、3内径中的大者，Di为管箱内径，第二块隔板52分别与第一块隔板51、第三块隔板53和第四块隔板54相焊接。三块板加管箱壳体形成一个腔。

所述第三块隔板53(如图5所示)和第四块隔板54(如图6所示)为两块对称的异形平板，由两条直边和一条弧边组成。所述的一条弧边形状根据管箱筒节4直径确定，即弧边半径等于管箱筒节的内半径，并与管箱筒节4内壁相焊；所述的两条直边分别与第一块隔板51和第二块隔板52相焊接，直边长度根据管箱筒节4直径及隔板厚度确定，即竖向直边长度＝筒节半径-0.5倍第一块隔板厚度；横向直边长度＝筒节半径-0.5倍第二块隔板厚度。

需要说明的是，上述隔板形状只是举例说明，第一块隔板51、第二块隔板52、第三块隔板53和第四块隔板54的形状并不局限于此，可根据管箱封头的形状进行适应性改变。

与现有技术相比，采用上述发明的分程隔板结构，并不改变四管程换热器管束的分程结构和与分程隔板接触的密封垫片结构形式，但可使管箱结构更加简单，便于加工、检测和安装。现有常规结构(如图7‐1和图7‐2所示)广泛采用两块垂直布置的平板作为分程隔板，由于要实现分程要求，管程进出料管口往往需要偏于管箱中心线布置，这样对于进出料接管的加工以及进出料管与管箱的设计、焊接、检测等都带来了难度，尤其对于进出料管口直径相对管箱筒体直径之比较大，或者管箱进出料管口需要采用嵌入式结构时，更加难于加工。本发明分程隔板通过改变内部隔板结构，可使管程进出料管口采用和两管程管箱一样简单的设置形式和结构，降低了加工难度，更便于进行无损检测，使换热器管箱设计更趋经济性、合理性。

上述技术方案只是本发明的较佳实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义，凡是根据本发明的技术方案对以上实施例进行的任何简单修改和等同变换，均属于本发明保护的范围。