自带位移补偿的固定管板式换热器的制作方法

本实用新型属于位移补偿领域，具体说的是自带位移补偿的固定管板式换热器。

背景技术：

目前现有的固定管板式换热器，管束连接在管板上，管板与壳体焊接，在壳体内安装多块折流板支撑换热管，壳程流体沿着交错的折流板形成的流道内绕流流动；与管程内的流体换热。该结构简单、换热管布置紧凑、能承受较高的压力。在炼油、化工、生物医药、电厂等行业，为了满足工艺要求，常要求换热器内部流体处于一定的温度和压力值。但是在管束和壳体的热膨胀之差较大时，就必须在壳体上设置膨胀节以减少因管壳程温差而产生的热应力，补偿位移，保障设备的安全性。

现有的固定管板式换热器补偿位移，降低应力的主要采用设置专门的柔性补偿元件-膨胀节来实现。膨胀节的核心元件是波纹管，其利用自身的薄壁挠性，来吸收（补偿）换热器由内压作用引起的应力和由筒体与换热管的温度差使筒体轴向产生伸缩位移而引起的内力。但是波纹管的波形需要经液压成U型或Ω形，而且由于强度和补偿要求经常做成多层结构，造价和成本高昂，不易维护，同时也降低了设备的刚度。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自带位移补偿的固定管板式换热器，具体涉及一种利用柔性密封，使壳体在填料函结构内往返伸缩，用来补偿管束和壳体由于热膨胀引起的轴向位移变化的固定管板式换热器。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：自带位移补偿的固定管板式换热器，壳体上设有环形开口，将壳体分为壳体A和壳体B，在环形开口处设有将环形开口密封的位移补偿装置，所述的位移补偿装置由外套筒和填料函结构组成，外套筒的一端与壳体A连接，其另一端套设在壳体B的外侧，在外套筒与壳体B之间密封填充有填料函结构，填料函结构与外套筒固定连接，并随外套筒沿轴向方向移动。

进一步，所述的填料函结构的轴向两侧分别设有一个设置在壳体B上的限位挡块，两个限位挡块之间的距离为位移补偿装置的最大补偿位移。

进一步，所述的填料函结构包括外压盖、内压盖和外套筒挡块，外套筒挡块固定设置在外压盖的内壁上，呈“L”型的外压盖的竖端通过紧固件固定在外压盖的自由端上，外压盖的横端伸入外压盖与壳体B之间，在外压盖、外压筒挡块、壳体B与外压盖围成的空腔内设有内压盖，在内压盖与外压盖之间的空腔内填充有密封盘根，在内压盖与外套筒挡块之间的空腔内填充有橡胶密封圈。

本实用新型有益效果是：

1、工作时由于换热管内部介质不同的温度和压力，壳体与换热管的温度差使设备产生需要补偿位移和热应力的需求。通过壳体和外套筒之间的轴向滑动来实现位移和应力补偿。壳体和外套筒之间的轴向滑动是通过独特的填料函结构来实现。该结构加工简单，不用添加专门的柔性补偿元件，即可实现位移补偿，成本低廉，轴向位移补偿量大，免维护，操作稳定。

2、在外压盖和内压盖形成的空腔内填入密封盘根，内压盖和外套筒形成的空腔内填入橡胶密封圈，这样的双重密封结构来保证设备整体的密封性。

3、无需另外增加复杂机构，只需利用填料函两侧的限位挡块对位移距离进行限制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的位移补偿装置的结构示意图；

图中：1、左管箱，2、右管箱，3、壳体，3-1、壳体A，3-2、壳体B，4、位移补偿装置，4-1、外套筒，4-2、外压盖，4-3、内压盖，4-4、密封板，4-5、密封盘根，4-6、橡胶密封圈，4-7、限位挡块，4-8、紧固件，4-9、外套筒挡块，5、左管板，6、右管板，7、折流板，8、换热管，9、鞍座。

具体实施方式

如图1所示，自带位移补偿的固定管板式换热器，换热器括左管箱1、右管箱2、壳体3、换热管8、以及位移补偿装置4。壳体3与左管箱1、右管箱2密封连接；壳体的两端设有左右管板，在左管板5和右管板6上分别设有多个用于安装换热管8的安装孔，多根换热管8通过各自的安装孔呈阵列安装在左管板5与右管板6之间，换热管8的外壁与相应的安装孔之间为密封安装，且换热管的左端与左管箱1相通，换热管的右端与右管箱2相通，在壳体3上设有与壳体内腔连通的壳程进口与壳程出口，在左管箱1和右管箱2上分别设有管程入口与管程出口，为对壳体与换热管的温度差使设备产生需要补偿位移和热应力的需求，在壳体3上设有环形开口，将壳体3分为壳体A 3-1和壳体B 3-2，壳体A 3-1与左管板5密封连接，壳体B 3-2与右管板6密封连接，在环形开口处设有将环形开口密封的位移补偿装置4，所述的位移补偿装置由外套筒4-1和填料函结构组成，外套筒4-1由一体成型的锥形筒和直段筒组成，实现变径，外套筒4-1的锥形筒一端与壳体A3-1连接，其直段筒端套设在壳体B 3-2的外侧，此时，外套筒4-1与壳体B 3-2之间设有间隙，在外套筒4-1与壳体B 3-2之间密封填充有填料函结构，填料函结构与外套筒4-1固定连接，并随外套筒4-1沿轴向方向移动，在移动时保证开口的密封，同时起到位移补偿的作用。

填料函结构的轴向两侧分别设有一个设置在壳体B 3-2上的限位挡块4-7，两个限位挡块4-7之间的距离为位移补偿装置的最大补偿位移。

如图2所示，填料函结构包括外压盖4-2、内压盖4-3和外套筒挡块4-9，外套筒挡块4-9固定设置在外压盖4-2的内壁上，呈“L”型的外压盖4-2的竖端通过紧固件4-8固定在外压盖4-2的自由端上，外压盖4-2的横端伸入外压盖4-2与壳体B 3-2之间，在外压盖4-2、外压筒挡块4-9、壳体B 3-2与外压盖4-2围成的空腔内设有内压盖4-3，在内压盖4-3与外压盖4-2之间的空腔内填充有密封盘根4-5，在内压盖4-3与外套筒挡块4-9之间的空腔内填充有橡胶密封圈4-6，双重保证密封效果，确保不产生泄漏，内压盖4-3的形状如图2所示，为密封盘根4-5和橡胶密封圈4-6的放置位置提供合适空腔。

自带位移补偿的固定管板式换热器具有轴向位移补偿量大、密封效果好、操作稳定、成本低廉等优点。可以作为一种换热器应力和位移补偿结构在化工、轻工、食品、制药、海水淡化等工业生产中应用。