换热器及其非圆形截面换热管密封组件的制作方法

本实用新型实施例涉及换热器技术领域，特别是涉及一种换热器及其非圆形截面换热管密封组件。

背景技术：

在换热器领域，主要分为传统圆管式换热器和非圆形截面换热管换热器。

传统圆管式换热器具有结构可靠、操作弹性大和使用广泛的优点，目前在换热器领域占有重要的地位。但传统圆管式换热器在换热效率、设备结构的紧凑性和材料消耗量等方面都有显著不足。

随着技术的进步，近年逐步采用了非圆形截面换热管换热器，不同的型号可采用不同种类非圆形截面的换热管，如长圆截面管、椭圆截面管、矩形截面管等多种高效换热管。为提高换热管的使用寿命，非圆形截面换热管采用了具有耐酸腐蚀性能的非金属材料。

然而，由于具有耐酸腐蚀性能的非金属材料与金属材料或其它物理性能差异显著的异种材料之间本身连接困难，并且非圆形截面的换热管的形状相较于传统圆管形状复杂，现有加工工艺，如车、铣等加工工艺，难制备非圆形截面的密封结构，使耐酸腐蚀性能的非圆形截面换热管与周围的隔板之间密封较差。所以，急需开发一种用于换热器的适用于非圆形截面尤其是适用于非金属换热管的密封结构，以实现对耐酸腐蚀性能的非圆形截面换热管低成本、可靠密封，解决目前的难题具有重要的现实意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种换热器及其非圆形截面换热管密封组件，主要解决的技术问题是换热器中非圆形截面换热管与周围的隔板之间密封较差。

为达到上述目的，本实用新型实施例主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型的实施例提供一种换热器的非圆形截面换热管密封组件，包括：

密封管板，其板面设有密封孔，所述密封孔包括嵌入密封段以及防腐密封段；

非圆形截面换热管，穿设于所述密封孔，在所述密封孔的嵌入密封段与所述非圆形截面换热管的管壁之间形成环形密封嵌槽，在所述密封孔的防腐密封段与所述非圆形截面换热管的管壁之间形成填充间隙；

弹性密封圈，所述弹性密封圈嵌入所述环形密封嵌槽，支撑于所述非圆形截面换热管与所述密封孔之间；

防腐蚀密封胶，填充于所述填充间隙。

本实用新型实施例的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述嵌入密封段的孔尺寸大于所述防腐密封段的孔尺寸。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述防腐密封段包括位于所述嵌入密封段一侧的第一段以及位于所述嵌入密封段另一侧的第二段。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述密封管板包括依次叠加的第一层板材、第二层板材以及第三层板材，所述第一段开设于所述第一层板材，所述第二段开设于所述第三层板材，所述嵌入密封段开设于所述第二层板材，所述密封孔贯穿所述第一层板材、所述第二层板材以及所述第三层板材。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述第二层板材为整体板材或由多块分体板材构成。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述第一层板材为整体板材或由多块分体板材拼装而成。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述第三层板材为整体板材。

可选的，前述的换热器的非圆形截面换热管密封组件，其中所述非圆形截面换热管的密封部分穿设于所述密封孔，所述非圆形截面换热管的密封部分的横截面为平面对称性截面，所述非圆形截面换热管的材质是非金属材料；

所述密封孔的横截面的形状与所述非圆形截面换热管的密封部分的横截面的形状相同。

另一方面，本实用新型的实施例提供一种换热器的非圆形截面换热管密封组件的组装方法，包括：

将所述第二层板材叠加固定于第三层板材，使所述嵌入密封段与所述第二段叠加形成阶梯孔；

将非圆形截面换热管穿设于所述阶梯孔，将所述弹性密封圈套设于非圆形截面换热管，并嵌入所述嵌入密封段，在所述第二段与所述非圆形截面换热管的管壁之间形成填充间隙，将防腐蚀密封胶填充于所述填充间隙；

将所述第一层板材叠加固定于第二层板材，并使所述第一段、所述嵌入密封段、所述第二段贯通形成所述密封孔，所述弹性密封圈被夹持于所述第一层板材与所述第三层板材之间。

再一方面，本实用新型的实施例提供一种换热器，包括：

壳体，所述壳体上开设有第一流体介质进口、第一流体介质出口，第二流体介质进口、第二流体介质出口；

上述的非圆形截面换热管密封组件，所述的非圆形截面换热管密封组件设置于所述壳体内，其中，

所述密封管板为两个，两个密封管板的外壁分别密封连接于壳体的内壁，并在两个密封管板之间形成连通所述第一流体介质进口、所述第一流体介质出口的第一换热通道，并使所述第二流体介质进口、所述非圆形截面换热管、所述第二流体介质出口连通形成第二换热通道。

借由上述技术方案，本实用新型技术方案提供的换热器及其非圆形截面换热管密封组件至少具有下列优点：

本实用新型实施例提供的技术方案中，弹性密封圈嵌入所述环形密封嵌槽，支撑于非圆形截面换热管与密封孔之间，形成有效支撑，并在密封孔的防腐密封段与非圆形截面换热管的管壁之间形成的填充间隙填充防腐蚀密封胶，采用了密封管板和弹性密封圈支撑及防腐蚀密封胶组合密封的整体结构，相对于现有技术，有效解决了本领域内大量的非金属材料非圆形截面换热管与金属材料密封管板配合密封时，由于物理性质差异而产生的热膨胀应力破坏问题，并能够保证密封可靠、密封效果好，零泄露。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型的实施例提供的一种换热器的非圆形截面换热管密封组件的侧视局部剖视结构示意图；

图2是本实用新型的实施例提供的一种换热器的第一种非圆形截面换热管的横截面的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例提供的一种换热器的第二种非圆形截面换热管的横截面的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例提供的一种换热器的第三种非圆形截面换热管的横截面的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例提供的一种换热器的第四种非圆形截面换热管的横截面的结构示意图；

图6是本实用新型的实施例提供的一种换热器的非圆形截面换热管密封组件的主视局部剖视结构示意图；

图7是本实用新型的实施例提供的一种换热器的非圆形截面换热管密封组件的局部拆分结构示意图；

图8是本实用新型的实施例提供的一种换热器的非圆形截面换热管密封组件的轴测局部剖视结构示意图；

图9是本实用新型的实施例提供的一种换热器的剖视结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型实施例目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型实施例提出的换热器及其非圆形截面换热管密封组件其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本实用新型提供的换热器的非圆形截面换热管密封组件一实施例，请参阅图1，本实用新型的一个实施例提出的换热器的非圆形截面换热管密封组件，包括：密封管板10、非圆形截面换热管20、弹性密封圈30以及防腐蚀密封胶40。

密封管板10的板面设有密封孔，所述密封孔包括嵌入密封段a以及防腐密封段b；非圆形截面换热管20穿设于所述密封孔，在所述密封孔的嵌入密封段a与所述非圆形截面换热管20的管壁之间形成环形密封嵌槽，在所述密封孔的防腐密封段b与所述非圆形截面换热管20的管壁之间形成填充间隙；弹性密封圈30嵌入所述环形密封嵌槽，支撑于所述非圆形截面换热管20与所述密封孔之间；防腐蚀密封胶40填充于所述填充间隙。

本实用新型实施例提供的技术方案中，弹性密封圈嵌入所述环形密封嵌槽，支撑于非圆形截面换热管与密封孔之间，形成有效支撑，并在密封孔的防腐密封段与非圆形截面换热管的管壁之间形成的填充间隙填充防腐蚀密封胶，采用了密封管板和弹性密封圈支撑及防腐蚀密封胶组合密封的整体结构，相对于现有技术，有效解决了本领域内大量的非金属材料非圆形截面换热管与金属材料密封管板配合密封时，由于物理性质差异而产生的热膨胀应力破坏问题，并能够保证密封可靠、密封效果好，零泄露。

其中，实施中，所述非圆形截面换热管的密封部分穿设于所述密封孔，所述非圆形截面换热管的密封部分的横截面为平面对称性截面，所述非圆形截面换热管的材质是非金属材料，非金属材料可以是石墨、玻璃、陶瓷、碳化硅中任意一种等。平面对称性截面例如为长条形截面，长条形截面的对称性截面可以为椭圆形、矩形20a、20b(如图2或如图3所示)、两外端面呈弧面直条20c、20d(如图4或如图5所示)、多边形等，或者其他规则非圆形形状。两外端面呈弧面直条的长条形截面，其两内壁端面呈平面或圆弧面。非圆形截面换热管内可设置有至少1条通气通道，如非圆形截面换热管内可设置有1条通气通道，或非圆形截面换热管内可设置有2条或2条以上独立并行的通气通道。

所述密封孔的横截面的形状与所述非圆形截面换热管的密封部分的横截面的形状相同。密封管板通常为两个，非圆形截面换热管两端对应穿设于两个密封管板的密封孔，密封管板可由金属材质制备而成，每个密封管板整体呈一面板状，其两侧为板面，密封孔贯穿密封管板两侧的板面。

如图1、图6、图7和图8所示，嵌入密封段a的孔尺寸大于防腐密封段b的孔尺寸，弹性密封圈30可被孔尺寸较小的防腐密封段b阻挡，防止弹性密封圈30靠向防腐密封段b偏移，提高其运行稳固性，即可防止运行中，防止弹性密封圈30因震动等因素向防腐密封段b方向偏移。实施中，所述防腐密封段b包括位于所述嵌入密封段a一侧的第一段以及位于所述嵌入密封段a另一侧的第二段。第一段和第二段可防止弹性密封圈向两侧方向偏移，使弹性密封圈被夹持于第一段和第二段之间。即，在第一段和第二段之间形成环形凹槽，弹性密封圈嵌入环形凹槽内。进一步的，为了提高密封性和稳固性，在密封管板外壁设置有嵌入环槽，弹性密封圈内环卡入嵌入环槽，但不局限于此。

若密封管板采用一整体面板，密封孔的制备过程工艺较为复杂，在第一段和第二段之间形成环形凹槽的工艺较为耗时，生产成本高。在一些实施例中，所述密封管板10包括依次叠加的第一层板材11、第二层板材12以及第三层板材13，所述第一段开设于所述第一层板材11，所述第二段开设于所述第三层板材13，所述嵌入密封段a开设于所述第二层板材12，所述密封孔贯穿所述第一层板材11、所述第二层板材12以及所述第三层板材13；所述第一段开设于所述第一层板材11，所述嵌入密封段a开设于所述第二层板材12，所述第二段开设于所述第三层板材13。生产中，分别加工第一层板材11、第二层板材12以及第三层板材13，即，第一层板材11的第一段、第二层板材12的嵌入密封段a、第三层板材13的第二段的三个孔，经过分别加工，较为容易实现，之后通过组装工艺将第一层板材11、第二层板材12以及第三层板材13依次叠加即可。

上述实施例的非圆形截面换热管密封组件，其组装方法可包括如下步骤：

将所述第二层板材12叠加固定于第三层板材13，使所述嵌入密封段a与所述第二段叠加形成阶梯孔；具体的，第二层板材12叠加固定于第三层板材13的固定工艺可以采用焊接、铆接、螺钉等任何方法；

将非圆形截面换热管穿设于所述阶梯孔，将所述弹性密封圈30套设于非圆形截面换热管，并嵌入所述嵌入密封段a，在所述第二段与所述非圆形截面换热管的管壁之间形成填充间隙，将防腐蚀密封胶40填充于所述填充间隙；

将所述第一层板材11叠加固定于第二层板材12，并使所述第一段、所述嵌入密封段a、所述第二段贯通形成所述密封孔，所述弹性密封圈30被夹持于所述第一层板材11与所述第三层板材13之间。具体的，将所述第一层板材11叠加固定于第二层板材12的固定工艺可以采用螺钉或卡扣结构固定等任何方法。

本实用新型实施例密封管板加工制造简便，成本低，本方案密封管板结构简单巧妙、制作工艺简便，避免了常规管板需要进行多次复杂机械加工的技术问题，本实用新型实施例生产效率高、成本低。

另外，实施中，还可包括在第一层板材11和非圆形截面换热管之间填充防腐蚀密封胶40的步骤，但不局限于此。

其中，上述实施例中，换热器的非圆形截面换热管密封组件，非圆形截面换热管的个数通常为多个，对应的，密封管板的板面开设的密封孔为多个，若第二层板材采用整体板材，将所述第二层板材12叠加固定于第三层板材13，使所述嵌入密封段a与所述第二段叠加准确形成多个阶梯孔的步骤操作较为困难，在一些实施例中，所述第二层板材12由多块分体板材构成。至少两个密封孔设置于所述第二层板材12不同的两个分体板材，具体的，例如，所述第二层板材12由多块分体板材可拼装构成一体，或是由独立的多块分体板材构成，依次将第二层板材12的分体板材分别叠加固定于第三层板材13，依次形成不同的阶梯孔，相对于一次对齐多个阶梯孔，逐步操作，操作较为精准，使得后续密封组件密封性较强。

同样的，若第一层板材采用整体板材，将所述第一层板材11叠加固定于第二层板材12，并使所述第一段、所述嵌入密封段a、所述第二段贯通准确形成多个密封孔的步骤操作较为困难，在一些实施例中，所述第一层板材11由多块分体板材构成。至少两个密封孔设置于所述第一层板材11不同的两个分体板材，具体的，例如，所述第一层板材11由多块分体板材可拼装构成一体，或是由独立的多块分体板材构成，依次将第一层板材11的分体板材分别叠加固定于第二层板材12，依次形成不同的密封孔，相对于一次对齐多个密封孔，逐步操作，操作较为精准，使得后续密封组件密封性较强。

所述的弹性密封圈为一体成型的固态密封材料，如硅橡胶、氟橡胶O型圈、复合碳纤维/石墨垫圈等，耐腐蚀、耐高温，又具有一定的弹性。所述防腐蚀密封胶其主要特征为：弹性好，耐冲击、耐震动，特别适宜脆性材料或线膨胀系数相差悬殊材料的粘接，具备耐腐蚀、耐高温(长期使用温度不低于250℃)，同时又具有良好的导热性能，如反应型非固态硅橡胶。

非圆形截面换热管由弹性密封圈支撑密封，弹性密封圈四周用防腐蚀密封胶填充密封，可确保非圆形截面换热管的密封效果好、密封可靠，使得非圆形截面换热管构成的换热器冷热介质间泄漏率为零。

图9为本实用新型提供的换热器一实施例，请参阅图9，本实用新型的一个实施例提出的换热器，包括：壳体100以及非圆形截面换热管密封组件。

壳体100上开设有第一流体介质进口101、第一流体介质出口102，第二流体介质进口103、第二流体介质出口104。

非圆形截面换热管密封组件包括密封管板201、非圆形截面换热管202、弹性密封圈以及防腐蚀密封胶。密封管板的板面设有密封孔，所述密封孔包括嵌入密封段以及防腐密封段；非圆形截面换热管穿设于所述密封孔，在所述密封孔的嵌入密封段与所述非圆形截面换热管的管壁之间形成环形密封嵌槽，在所述密封孔的防腐密封段与所述非圆形截面换热管的管壁之间形成填充间隙；弹性密封圈嵌入所述环形密封嵌槽，支撑于所述非圆形截面换热管与所述密封孔之间；防腐蚀密封胶填充于所述填充间隙。所述的非圆形截面换热管密封组件设置于所述壳体内，其中，所述密封管板201为两个，两个密封管板201的外壁分别密封连接于壳体100的内壁，并在两个密封管板201之间形成连通所述第一流体介质进口101、所述第一流体介质出口102的第一换热通道，并使所述第二流体介质进口103、所述非圆形截面换热管202、所述第二流体介质出口104连通形成第二换热通道。

所述换热器工作时，第二介质流体从所述的第二介质流体进口进入所述换热器壳体、密封管板所形成的空间内，在所述密封结构的作用下流过非圆形截面换热管内部，与非圆形截面换热管外部的第一流体介质换热后从第二流体介质出口离开换热器。第一流体介质从第一流体介质进口流入所述的换热器壳体、密封管板、非圆形截面换热管外部所形成的空间内，流经所述的非圆形截面换热管的外壁，与非圆形截面换热管内部的第二流体介质换热后，从第一流体介质出口流出所述的换热器。

本实用新型实施例提供的换热器至少具备如下优点：

1、密封可靠、密封效果好，可做到零泄露，适用范围广

本方案由于采用了密封管板和弹性密封圈填充支撑及防腐蚀密封胶组合密封的整体结构，有效解决了本领域内大量的非金属材料非圆形截面换热管与金属材料密封管板配合密封时由于物理性质差异而产生的热膨胀应力破坏问题，并能够保证密封可靠、密封效果好，确保零泄露。

2、密封管板加工制造简便，成本低

本方案密封管板结构简单巧妙、制作工艺简便，避免了常规管板需要进行多次复杂机械加工，效率高、成本低。

3、抗腐蚀能力强

本方案采用弹性密封圈填充支撑及防腐蚀密封胶组合密封结构，密封材料及密封胶弹性好、耐高温、耐腐蚀，所以本密封结构抗腐蚀能力强。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本实用新型可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。