一种绕管换热器的制作方法

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种绕管换热器。

背景技术：

绕管换热器是指在芯筒与外筒布置多层螺旋换热管形成（相邻两层螺旋换热管的螺旋缠绕方向相反且保持一定的间距）的螺旋管束的一类换热器。这类缠绕管式换热器换热效率是传统列管式换热器的5~7倍，其体积更小，安装更加方便，广泛适用于化工、食品、医药等领域的介质换热。

传统的绕管换热器一般包括焊接成一体的筒壳、管板和螺旋管束，壳程进、出口设置在筒壳上，管程进、出口分别设置在螺旋管束两端连接的管板上。这种缠绕管式换热器由于无法拆卸，不能进行内部特别是螺旋管束的清洗，使用较长时间后，结垢会影响传热效率；另外，缠绕管式换热器出现泄漏等质量问题时，不能拆卸检修，造成换热器报废，需要更换新换热器。

cn103335542a公开了一种螺旋缠绕管半浮头式换热器，包括换热器壳体，换热器壳体内设有换热器芯，换热器壳体的一端设有固定封头装置和固定封头连接装置，换热器壳体的另一端设有浮动封头装置和和浮动封头连接装置。该换热器通过设置浮动封头连接装置与固定封头连接装置，使换热器便于拆卸，且换热器芯可以从换热器壳体内抽出，以方便将换热管拆卸下来进行清洗。

但上述半浮头式换热器存在如下缺点：（1）当换热器两头的管箱密封出现泄漏时，需要从筒状壳体内整体地抽出管板和管束，然后再更换所有封头和垫片，造成拆卸和组装过程繁琐，维修耗时较长；（2）该换热器的管板需要承受螺栓拉力，而管板材料一般为10#等较软材料，易导致螺栓咬合、难以拆卸的问题；（3）该换热器使用高压介质时，容易产生泄漏，密封效果不好。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种可拆卸式绕管式换热器。该换热器不但能够使用高压介质，不易产生泄漏，密封效果好，而且在拆卸过程中，不用整体地抽出管板和管束，更换密封垫的步骤简单，维护方便、易于组装；还有具有非常好的湍流效果、高换热系数等性能。

本发明提供了一种绕管换热器，其包括壳体、管箱、管板、管束、压盖、弹性密封板、密封套圈、密封填料、压紧套圈和接管；

所述壳体的两端连接有两个管箱，所述管箱顶部设置有端口；所述管板的内侧连接有管束，外侧连接有直筒，所述直筒从端口内侧向外伸出，所述直筒的内壁设有第一环形密封台面；所述压盖设置于直筒的端口且将弹性密封板压紧在第一环形密封台面上，所述压盖中间设置有第一通孔，所述弹性密封板中间设置有第二通孔；所述密封套圈一端与弹性密封板的第二通孔连通，所述密封套圈另一端穿过压盖的第一通孔并伸出，且与接管形成环空，所述环空内设置有填料；所述压紧套圈伸入环空并压紧密封填料；所述接管依次通过压紧套圈、密封套圈、弹性密封板的第二通孔，然后延伸至直筒内。

所述压盖的圆柱外侧面设置有外螺纹，所述直筒在第一环形密封台面以上的内壁设置有内螺纹，所述压盖的外螺纹与所述直筒的内螺纹配合螺接，从而压盖压紧弹性密封板。

所述压盖设置有沿第一通孔轴向方向的多个第一螺纹通孔，第一螺栓穿过第一螺纹通孔并压紧弹性密封板。

与所述弹性密封板接触的压盖底面设置有环形的边缘槽，所述边缘槽内设置有第一密封压紧圈，所述第一螺栓穿过第一螺纹通孔并压紧第一密封压紧圈，从而间接压紧弹性密封板。

所述弹性密封板与第一环形密封台面之间还设置有第一密封垫。

所述压紧套圈包括压紧套圈主体和设置在压紧套圈主体的顶端的两翼板，所述翼板通过第二螺栓与螺纹压盖连接。

所述压盖设置有两个螺纹盲孔，所述第二螺栓穿过两翼板的螺栓孔并旋入两个螺纹盲孔内，使压紧套圈压紧所述密封填料。

所述密封套圈另一端穿过第一通孔的伸出部外围设置有外螺纹且旋合有第一螺母，所述第一螺母压紧压盖并使密封套圈固定于压盖。

所述密封套圈与弹性密封板焊接。

所述第一环形密封台面将直筒分成互相连接的第一直筒部和第二直筒部，所述第一直筒部内侧设置有内螺纹，所述第二直筒部与管板连接。

所述管箱包括弧形罩体，所述弧形罩体的底部盖合于壳体的端部，所述弧形罩体的顶部设置有端口，所述端口内侧设置有管箱内法兰；所述管板通过连接组件与管箱内法兰连接并配合密封。

所述连接组件包括第二螺母、第三螺栓和第二密封压紧圈，所述直筒的外围设置有外螺纹，所述第二螺母旋合在直筒上并压紧管箱内法兰，第二螺母上设置沿第二螺母轴向方向的多个第二螺纹通孔，第三螺栓旋入第二螺纹通孔并压紧第二密封压紧圈，第二密封压紧圈套设在直筒外围且位于第三螺栓与管箱内法兰之间。

所述管箱内法兰与管板之间压紧有第二密封垫，所述螺栓压紧压紧圈的反作用力通过第二螺母、外螺纹钢圈传递到管板，从而压紧管箱内法兰和管板之间的第二密封垫。

所述管板与直筒的连接处外侧设置有第二环形密封台面或密封圈，所述第二环形密封台面或密封圈与管箱内法兰配合密封。

所述壳体的两端设置有壳体大法兰，所述弧形罩体的底部设置有管箱大法兰，所述壳体大法兰与管箱大法兰配合连接。

所述壳体大法兰与管箱大法兰之间设置有第三密封垫。

所述管束包括中心筒和螺旋缠绕在中心筒上的一层或多层换热管，相邻两层换热管的螺旋缠绕方向相反。

所述中心筒的两端固定在管板上。

在所述壳体的侧壁上设置有壳程接管，所述壳程接管的端部设有壳程接管法兰。

与现有技术相比，本发明的绕管换热器具有如下优点：

（1）本发明的绕管换热器，可形成壳程密封、管程密封和接管密封，三者密封单独进行，同时彼此相互联系的部件又能增强密封效果。如密封套圈与弹性密封板连接，这样密封套圈对弹性密封产生拉应力，更好贴合压盖，增强接管密封和管程密封的效果，同时可实现固定密封套圈和弹性密封板；还有，当充满高压介质时，高压介质对弹性密封板和压盖产生压力，而压盖会对直筒产生拉应力，直筒再传递给管板，进一步增强了管板与管箱内之间的密封效果，提高壳程密封效果。

还有，由于壳程密封、管程密封的独特设计，可以巧妙地利用壳程内介质的压力，达到壳程密封和管程密封自压紧的目的，只需承受初始密封压紧力即可，易于实现密封，不会产生泄漏，适用于压力较高的情况。

（2）本发明的绕管换热器，可以依次拆下压紧套圈、密封套圈、压盖、弹性密封板、接管和管箱等部件，实现快速拆卸和组装，在不需要整体地抽出管板和管束的情况下进行解体维修，更换垫片，便于换热器的维护，而且还便于清洗管束中的污垢。

（3）本发明的绕管换热器，第三螺栓旋入第二螺纹通孔并压紧管板或第二密封压紧圈，压紧管板或第二密封压紧圈的反作用力通过第二螺母、直筒传递到管板，从而压紧管箱内法兰和管板之间的密封垫，从而实现管程与壳程的密封，同时较软的管板不再承受拉应力，避免了管板的螺栓发生咬合现象，造成难以拆卸或不能拆卸的问题。

（4）本发明的绕管换热器，该结构使得流体在换热器内流动时极大的增强了湍流效果，提高了换热系数。

（5）本发明的绕管换热器，绕管式管束的螺旋设置，基本消除了换热管对管箱内法兰密封装置的推力和拉力，有助于提高换热器工作稳定性。

附图说明

图1为本发明的绕管换热器的示意图；

图2为图1中绕管换热器的局部示意图；

图3为本发明的管箱的示意图；

图4为本发明的弹性密封板和密封套圈的示意图；

图5为本发明的压紧套圈的示意图；

图6为本发明的压盖的示意图；

附图标记：1-壳体，2-管箱，3-管板，4-管束，5-压盖，6-弹性密封板，7-密封套圈，8-密封填料，9-压紧套圈，10-接管，11-中心筒，12-第一螺栓，13-第二螺栓，14-第三螺栓，15-管箱内法兰，16-第一螺母，17-第二螺母，18-第一密封压紧圈，19-第二密封压紧圈，20-弧形罩体，21-管箱大法兰，22-压紧套圈主体，23-翼板，24-螺栓孔，25-压盖主体，26-第一通孔，27-第一螺纹通孔，28-螺纹盲孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面通过实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不应认为本发明仅局限于以下的实施方式中。

如图1和2所示，本发明提供了一种绕管换热器，其包括壳体1、管箱2、管板3、管束4、压盖5、弹性密封板6、密封套圈7、密封填料8、压紧套圈9和接管10，壳体1的两端连接有两个管箱2，管箱2顶部设置有端口；管板3的内侧连接有管束4，可以通过焊接的方式进行连接，外侧连接有直筒，直筒从端口内侧向外伸出，直筒的内壁设有第一环形密封台面；压盖5设置于直筒的端口且将弹性密封板6压紧在第一环形密封台面上，压盖5中间设置有第一通孔26，弹性密封板6中间设置有第二通孔；密封套圈7一端与弹性密封板6的第二通孔连通，密封套圈7另一端穿过压盖5的第一通孔26并伸出，且与接管10形成环空，环空内设置有填料；压紧套圈9伸入环空并压紧密封填料8；接管10依次通过压紧套圈9、密封套圈7、弹性密封板6的第二通孔，然后延伸至直筒内。

通过上述结构设计，可以形成壳程密封、管程密封和接管密封，三者密封单独进行，同时彼此相互联系的部件又能增强密封效果。管箱2、管板3和直筒等的结构设计形成壳程密封。压盖5、直筒、第一环形密封台面和弹性密封板6等形成管程密封。压紧套圈9、密封套圈7和填料等的结构设计形成接管密封。

如图1、2、4和6所示，在本发明的一个实施方式中，压盖5包括圆柱形的压盖主体25。压盖5的圆柱外侧面设置有外螺纹，直筒在第一环形密封台面以上的内壁设置有内螺纹，压盖5的外螺纹与直筒的内螺纹配合螺接，从而压盖5压紧弹性密封板6，这样可以通过螺纹结构实现压盖5与直筒的连接，同时并压盖5压紧弹性密封板6。为了进一步压紧弹性密封板6，压盖5设置有沿第一通孔26轴向方向的多个第一螺纹通孔27，第一螺栓12穿过第一螺纹通孔27并压紧弹性密封板6。与弹性密封板6接触的压盖5底面设置有环形的边缘槽，边缘槽内设置有第一密封压紧圈18，第一螺栓12穿过第一螺纹通孔27并压紧第一密封压紧圈18，从而间接压紧弹性密封板6，这样第一螺栓12通过密封压紧圈可以很好压紧弹性密封板6，使压盖5与直筒之间形成非常好密封效果。为了增加密封效果，弹性密封板6与第一环形密封台面之间还可以设置有第一密封垫。

通过上述设置可以更好形成管程密封，具体过程如下：压盖5与直筒配合螺接后，压盖5对弹性密封板6和第一密封垫施加压紧力，还有第一螺栓12穿过第一螺纹通孔27并压紧密封压紧圈、弹性密封板6和第一密封垫，同时上述两压紧力产生反作用力，然后压盖5会对直筒产生拉应力，从而使第一环形密封台面压紧第一密封垫，从而形成壳程密封。当管箱2内充满高压介质时，由于弹性密封板6具有弹性，高压介质的压力作用到弹性密封板6上，再传递到压盖5和直筒，直筒的第一环形密封台面将作用力施于第一密封垫，从而在高压介质的环境中形成管程密封的自压紧。因此，只需要弹性密封板6和第一环形密封台面对第一密封垫提供初始预紧力，运行中可通过介质压力进行自压紧密封，从而可适用于壳程高压场合。

如图1、2、4和5所示，在本发明的另一个实施方式中，压紧套圈9包括压紧套圈主体22和设置在压紧套圈主体22的顶端的两翼板23，翼板23通过第二螺栓13与螺纹压盖5连接。翼板23上设置有螺栓孔24。第二螺栓13与螺纹压盖5的连接方式可以为如下结构：压盖5可以设置有两个螺纹盲孔28，第二螺栓13穿过两翼板23的螺栓孔24并旋入两个螺纹盲孔28内，使压紧套圈9压紧密封填料8。密封套圈7另一端穿过第一通孔26的伸出部外围设置有外螺纹且旋合有第一螺母16，第一螺母16压紧压盖5并使密封套圈7固定于压盖5。密封套圈7与弹性密封板6焊接。第一环形密封台面将直筒分成互相连接的第一直筒部和第二直筒部，第一直筒部内侧设置有内螺纹，第二直筒部与管板3连接。

通过上述设置可以更好形成接管密封，具体过程如下：第二螺栓13穿过两翼板23的螺栓孔24并旋入两个螺纹盲孔28内，这样第二螺栓13提供压紧力，并通过两翼板23传递给压紧套圈9，从而挤压密封填料8，密封填料8从而抱紧接管10，实现接管10的密封。还有，密封套圈7与弹性密封板6焊接在一起，当第一螺母16旋入密封套圈7外螺纹后，压紧压盖5的外端面，实现将弹性密封板6和密封套圈7固定在压盖5上的目的。密封填料8对密封套圈7产生的反作用力由第一螺母16作用在压盖5的外端面上，更好固定弹性密封板6和密封套圈7。

如图1、2和3所示，在本发明的另一个实施方式中，管箱2包括弧形罩体20，弧形罩体20的底部盖合于壳体1的端部，弧形罩体20的顶部设置有端口，端口内侧设置有管箱内法兰15；管板3通过连接组件与管箱内法兰15连接并配合密封。作为优选的实施方式，连接组件包括第二螺母17、第三螺栓14和第二密封压紧圈19，直筒的外围设置有外螺纹，第二螺母17旋合在直筒上并压紧管箱内法兰15，第二螺母17上设置沿第二螺母17轴向方向的多个第二螺纹通孔，第三螺栓14旋入第二螺纹通孔并压紧第二密封压紧圈19，第二密封压紧圈19套设在直筒外围且位于第三螺栓14与管箱内法兰15之间。

通过上述设置可以更好形成壳程密封，具体过程如下：第二螺母17在旋合后，第二螺母17直接压紧第二密封压紧圈19，还有第三螺栓14旋入第二螺纹通孔并进一步压紧第二密封压紧圈19，同时，第二螺母17通过直管对管板3产生拉应力，从而使管板3压紧第二密封压紧圈19，最终使管箱内法兰15和管板3夹紧第二密封压紧圈19，形成壳程密封。当管箱2内充满高压介质时，不但第二螺母17和第三螺栓14为壳程密封提供压紧力，而且来自壳程内部的压力作用在管板3后，由管板3传递到壳程密封实现壳程密封的自压紧，该结构壳程密封只需要初始预紧力即可，运行中可通过介质压力进行自压紧密封，从而可适用于壳程高压场合。

为了增强管板3与直筒之间密封效果，管板3与直筒的连接处外侧设置有第二环形密封台面或密封圈，第二环形密封台面或密封圈与管箱内法兰15配合密封。还可以在管箱内法兰15与管板3之间压紧有第二密封垫，螺栓压紧压紧圈的反作用力通过第二螺母17、外螺纹钢圈传递到管板3，从而压紧管箱内法兰15和管板3之间的第二密封垫。

为了便于组装和拆卸，可以设置如下结构：壳体1的两端设置有壳体大法兰，弧形罩体20的底部设置有管箱大法兰21，壳体大法兰与管箱大法兰21配合连接，具体地，壳体大法兰可以通过螺栓与管箱大法兰21进配合连接。为了增加壳体1与管箱2的密封效果，壳体大法兰与管箱大法兰21之间设置有第三密封垫。

管束4包括中心筒11和螺旋缠绕在中心筒11上的一层或多层换热管，相邻两层换热管的螺旋缠绕方向相反。中心筒11的两端固定在管板3上，可以通过焊接固定于管板3上。

（1）本发明的绕管换热器，当维修换热器时，可以依次拆卸压紧套圈9、压盖5、密封套圈7、弹性密封板6、接管10、第二螺母17，然后再将管板3与管箱内法兰15密封分开，最后将管箱大法兰21与壳体大法兰分开，即可取下管箱2，实现快速可拆卸，而且不需要整体地抽出管板3和管束4，便于换热器的维护。

（2）本发明的绕管换热器，可形成壳程密封、管程密封和接管密封，三者密封单独进行，同时彼此相互联系的部件又能增强密封效果。

（3）本发明的绕管换热器，可以巧妙地利用壳程内介质的压力，达到壳程密封和管程密封自压紧的目的，只需承受初始密封压紧力即可，易于实现密封，不会产生泄漏，可很好地适用低压和高压的场合，密封可靠。

需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进行任意组合，其同样落入本发明所公开的范围之内。另外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。