真正逆流的TEMA型BFU特殊装置的制作方法

本发明涉及管壳式热交换器和类似设备，并特别涉及以防止流体泄漏的方式来改善用于密封通路挡板(pass baffle)的装置，该流体泄漏具有在热交换器内分流的作用。

管壳式热交换器广泛用于间接地将热从一种流体传递到另一种流体。通常，这种交换器由具有入口和出口(用于使壳侧(shell-side)流体循环)的外壳组成。管束(bundle of tubes)被定位在壳体内并设置有横向挡板或交叉挡板，以引导壳侧流体来回穿过管。管由一个或多个管板支撑，其中一个管板通常是固定的，并且如果使用另一个，则其可以是浮动型，以适应由于热膨胀而引起的管长度的变化。可以将管束和壳体布置为使得管侧流体单次通过壳体或者两次或更多次通过。在单程交换器(single pass exchanger)中，在壳体的一端将管侧流体引入至头部并在另一端从第二头部抽出。在多程(multiple pass)单元中，交换器通常会设置有包含一个或多个挡板的内部头部，使得管侧流体可以被引入至头部的一部分中并从另一部分中抽出。内部头部(其中管侧流体从一组管流入另一组)通常会位于管束的另一端。另一种类型的热交换器具有一体的盖头(cover head)，其包括两个部分，其中管侧流体在一个部分中被引入并且在另一部分中被提取。管束包括设置在双程(two pass)壳体中的U形管。

本领域技术人员会容易地理解，可以根据工艺要求的需求来采用管壳式装置的多种不同组合。然而，在所有这些装置中，通常希望在壳体和任意通路挡板之间具有高效和有效的流体密封，以防止入口流体绕过通路挡板而分流至壳体出口连接，从而损失热交换器的效率。对于热交换领域的

背景技术：
，可以参考申请人的两个在先专利，美国专利号3,958,630和4,142,578，其公开内容通过引用并入本文作为参考。

本发明特别适用于处理具有可移动管束和多个壳侧通路的热交换器，如在管式交换器制造商协会(TEMA)类型BFU中更全面地描述的，这样的工业标准被引入本文作为参考。虽然这种一般类型的工业标准的热交换器提供了非常理想的工艺灵活性，但是其在服务中被证明并不总是有效的，因为通路挡板/壳体的密封是无效的且大部分的壳侧流体能够绕过管束，特别是在进行完管束维护和通路挡板密封件被损坏之后。在这种类型的热交换器中，较高的压力总是在壳体的入口中，较低的压力在壳体的出口处。横跨通路挡板的压差有助于使通路挡板密封至壳体壁，但是已经发生的是，最初有效的可商购的密封设计(已由制造商非常仔细地安装)在现场的管束维护操作期间容易被损坏。通常，这种维护涉及从管中清除污垢，要求必须将管束从壳体移除，提升到平台上，翻转以进行清洁，再次提升并重新插入到壳体中。最好的情况下，用宽带提升管束，其绕过每个管束的下部边缘并且非常容易损坏由制造商安装的这种管束的现有密封件，因为它们通常突出超过管束的边缘并因此在任何提升或翻转操作期间与带接触。

已经有许多现有技术专利试图解决热交换器的内部部件之间的密封问题，例如美国专利号2,550,725示出了一种热交换器，其采用细长弹簧钢带以用于使通路挡板相对于交换器壳体进行定位和固定。另一个美国专利号2,900,173还设想了位于头部壁中的凹槽中的弓形或弯曲密封条，以与挡板密封。其它专利，例如美国专利号1,955,006示出了一种用于将润滑剂注入到热交换器的挡板和壳壁之间的间隙中的装置。

尽管所有这些参考文献都认识到在热交换器内密封的重要性，但是它们都没有解决根据本发明的新型和有利设计的问题。

发明概述

因此，在本发明中，在热交换器的壳体部分中设置了插入件，其省略了如现有技术中所述的沿着内侧壳体壁的密封的必要性。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的热交换器设计，其在正常维护过程中不会被损坏。

本发明的另一个目的是提供一种热交换器设计，其减少了在两个壳侧通路之间到插入件和壳侧喷嘴之间的连接的可能泄漏。

本发明的还一个目的是提供热交换器的插入件和壳侧之间的连接，其可以容易地维修。本发明的另一个目的是提供一种热交换器，其呈现出对于TEMA型BFU(Bonnet一体式盖，具有纵向挡板的二通路壳体、U形管束)而言的安全连续的真实逆流服务。

从以下特征、描述和附图，本发明的这些和其它目的和优点将变得显而易见，并且本发明会被完全理解。

本发明的特征

1.一种管壳式热交换器，其包括管束，所述管束包括第一端和第二端且在第一端固定到管板；围绕所述管束的外壳，所述外壳包括至少两个壳体流体连接件：壳体入口和壳体出口；在所述管板附近固定到所述壳体的头部件，所述头部件具有管侧入口和管侧出口，所述管束包括纵向延伸的通路挡板，所述通路挡板包括第一端和第二端，用于将壳侧流体分成在所述壳体入口和所述壳体出口之间的两个通路，其中所述挡板形成包括两个开口的外壳，第一开口适于与壳体流体连接件连接且第二开口在挡板的用于使管束通过的第二端中。

2.根据特征1所述的管壳式热交换器，其中所述第一开口适于与所述壳体入口连接。

3.根据特征1所述的管壳式热交换器，其中所述第一开口适于与所述壳体出口连接。

4.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述第一开口可拆卸地连接到所述壳体入口或壳体出口，并且适于通过所述壳体入口和壳体出口而从所述外壳体的外侧连接或拆卸。

5.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述第一开口适于与壳体流体连接件为流体密封连接。

6.根据特征5所述的管壳式热交换器，其中所述流体密封连接是卷筒(spool piece)。

7.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述挡板在其第一端被固定到所述管板。

8.根据特征7所述的管壳式热交换器，其中所述挡板通过焊接而固定到所述管板。

9.根据特征7所述的管壳式热交换器，其中所述挡板可拆卸地固定到所述管板。

10.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述挡板流体密封地固定到所述管板。

11.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述挡板是至少部分绝热的，以在壳侧流体的两个通路之间提供热绝缘。

12.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述挡板具有一个平侧面和一个半圆形侧面，形成半月形横截面形状。

13.根据前述特征中任一项所述的管壳式热交换器，其中所述管束包括多个U形管。

14.根据特征13所述的管壳式热交换器，其中所述挡板从所述U形管的第一端延伸到所述U形管的弯曲部的内侧。

附图说明

图1是根据现有技术的热交换器的水平横截面，和

图2是根据本发明的热交换器的水平横截面。

应当理解，附图仅示出本发明的代表性实施方案，并且预期其它实施方案落入权利要求的范围内。

发明详述

图1所示的热交换器是根据现有技术的双通路管壳单元，其中管侧流体通过该单元两次，壳侧流体也通过两次。交换器10包括具有壳侧流体入口14和壳侧流体出口16的细长的大致圆柱形的外壳体12。壳体12的一端被头部18封闭，而相对端用总体上以20表示的热交换器头部封端。头部20包括可移除的盖22、内部停止挡板或通路分程隔板28以及管侧入口26和管侧出口24。

图1的交换器中的管束包括多个“U”形管32，它们在其入口端和出口端连接到管板30。管板30围绕其外周而牢固地夹紧在壳体12和交换器头部20上的凸缘之间。在每个“U”形管32的上通路和下通路之间水平延伸的是以36表示的水平通路挡板。通路挡板36在一端牢固地焊接到管板30上。当交换器的头部20从管板30移除且管板30及其相关联的管束从壳体12可滑动地移除时，通路挡板36可以从壳体12抽出。经验表明，存在从壳体的入口侧泄漏至壳体出口侧的潜在风险，导致壳侧流体的一部分会通过挡板36的边缘，因此不以相对于管侧流体的真实逆流流过整个壳体长度。

在根据图2的本发明的实施方案中，通路挡板46形成为仅具有两个开口的外壳，一个开口41适于与壳体流体连接件连接，并且在通路挡板46的第二端中的第二开口42用于使管束32通过。在壳体内侧和通路挡板之间没有密封，因此在这种密封中没有任何由例如损坏或不正确的安装而导致的泄漏风险。在图2中，通路挡板的第一开口连接到壳侧流体入口14，但是可以理解，如果挡板的第一开口连接到壳侧流体出口16，也可以确保热交换器的功能。通路挡板可以是半月形的横截面形式，其具有基本上平面的下侧和具有半圆形横截面形状的上侧。为了增加热交换器的热效率，通路挡板的至少一侧可以是热绝缘的。通路挡板的第一开口可以流体密封地连接到壳体流体连接件。可以通过安装本领域中已知的与壳体喷嘴连接的套管来容易地接近壳体流体连接件。

通路挡板的第一开口的连接或拆卸可以从壳体的外侧通过壳侧流体入口或出口来进行，其中通路挡板的第一开口连接至或待连接至所述壳侧流体入口或出口。当壳侧流体进入壳体时，根据本发明，当进行通过壳体的一次通过时，其被驱动通过由通路挡板形成的外壳，且唯一的泄漏源是通路挡板的第一开口到壳侧流体入口或出口的连接，而不是如本领域中先前已知的通路挡板的整个长度。

虽然已经示出和详细描述了本发明的具体实施方案以说明本发明的原理的应用，但是应当理解，在不脱离所述原理的情况下，可以以其它方式实施本发明。