>[0033]总之，本发明是综合了螺纹锁紧环换热器和D形螺栓连接结构各自的优点开发出的一种新型D形螺栓U形管式高压换热器。本发明采用换热器壳程筒体和管箱筒体为一体的结构，没有大尺寸设备法兰，密封结构在线可调。采用的D形螺栓联接结构，使本发明与传统高压管壳式换热器相比，具有结构紧凑、占地面积小、密封可靠、装拆维修方便等诸多优点，与螺纹锁紧环换热器相比，具有装拆方便而无需专用工具，可避免大尺寸螺纹咬死，制造加工难度降低，管箱长度及重量下降，节约了成本等优点。
【附图说明】
[0034]图1.1是本发明D形螺栓U形管式高压换热器的左视图。
[0035]图1.2是本发明D形螺栓U形管式高压换热器的轴向剖视图。
[0036]图2是图1中的I部放大图，D形螺栓螺纹孔约3/4开在平顶盖上。
[0037]图3是图1中的I部放大图，D形螺栓螺纹孔约3/4开在管箱筒体端部上。
[0038]图4是密封盘的轴向剖视图。
[0039]图5是D形螺栓结构简图。
[0040]图6是D形螺栓松开与连接状态图，D形螺栓螺纹孔约3/4开在平顶盖上。
[0041]图7是D形螺栓松开与连接状态图，D形螺栓螺纹孔约3/4开在管箱筒体端部上。
[0042]图8是D形定位销松开与连接状态图，定位孔约3/4开在平顶盖上。
[0043]图9是D形定位销松开与连接状态图，定位孔约3/4开在管箱筒体端部上。
[0044]图10是内外圈压紧螺栓、内外压杆和内外圈压环的结构示意图，D形螺栓螺纹孔约3/4开在平顶盖上。
[0045]图11是内外圈压紧螺栓、内外压杆和内外圈压环的结构示意图，D形螺栓螺纹孔约3/4开在管箱筒体端部上。
[0046]图中:1、压环，2、密封盘，3、平顶盖，4、内圈压环，5、内压杆，6、内圈压紧螺栓，7、D形螺栓，12、外密封垫片，13、管箱筒体，14、环垫，15、分程箱，16、管程入口，17、垫片，18、管板，19、内密封垫片，20、壳程出口，21、壳程筒体，22、支座，23、排液孔，24、球形封头，25、管束，26、壳程入口，27、管程出口，28、定位环，29、内部螺栓，30、分合环，31、内套筒，32、D形定位销，33、套筒，34、分程隔板，35、支承环，36、分程箱盖板，201、密封段，202、柔性段，203、加强段。
【具体实施方式】
[0047]如图1.1-1.2所示，D形螺栓U形管式高压换热器，包括壳程筒体21、管箱筒体13，壳程筒体21和管箱筒体13之间设有管板18。壳程筒体21上设有支座22、排液孔23、壳程入口 26和壳程出口 20，壳程入口 26和壳程出口 20之间为管束25 ;管箱筒体13上设有管程入口 16、管程出口 27和支座11。管板18与管箱筒体13之间设有内密封垫片19，管板18与分程箱15之间设有垫片17。
[0048]管箱筒体13内设有分程箱15，分程箱15包括分程箱盖板36 (横截面为半圆)和分程隔板34。分程箱盖板36的半圆周与分程箱15上的支承环35 (横截面为圆环)相连，其下端与分成隔板34相连；分程隔板34的另一端与管板18连接。套筒33 (横截面圆环)一端通过垫片17与管板18连接，另一端与支承环35通过焊接连接在一起，支承环35通过内套筒31和压环I顶紧密封盘柔性段202。套筒33设有两个开孔，分别与管程入口 16和管程出口 27相对应。管箱筒体13内开槽处设有分合环30 (横截面为圆环，分成2?4瓣)，内部螺栓29通过螺纹与之相连，内部螺栓29底部穿过定位环28通过环垫14顶紧分程箱15，从而压紧管板18两侧垫片实现管壳间密封。
[0049]管箱筒体13端部设有平顶盖3，两者之间采用D形螺栓7连接，D形螺栓7松开和连接示意图见图6和图7。平顶盖3的环向定位采用D形定位销32，D形定位销32也是将圆柱定位销沿轴向削平约1/4圈圆弧长形成的，轴向定位则采用台阶面，D形定位销松32开和连接示意图见图8和图9，其定位孔的约3/4可开在平顶盖4或管箱筒体13端部上。
[0050]平顶盖3端面处设有密封盘2为一整体结构圆板，由圆周向圆心依次分为密封段201、柔性段202和加强段203组成，参见图4。密封圆盘2的柔性段202的厚度应比较薄(一般为6至8毫米)，使之能够产生适当的弹性变形，其密封段201 —端通过外密封垫片12顶紧管箱筒体13，另一端则贴紧外圈压环10，管箱筒体13内介质的密封依靠密封盘2和外密封垫片12实现，外密封垫片12可选择缠绕垫、波齿复合垫或不锈钢C形密封环。
[0051]平顶盖3上设有两圈压紧螺栓:内圈压紧螺栓6和外圈压紧螺栓8。平顶盖3端面开有两个环形凹槽，在环形凹槽内设有内圈压环4和外圈压环10 (压环截面为圆环形)，内压杆5和外压杆9分别位于内圈压紧螺栓6和外圈压紧螺栓8底部与内圈压环4和外圈压环10顶部之间，参见图10和图11。内圈压紧螺栓6的压紧力通过内压杆5压紧内圈压环4，从而压紧密封盘2柔性段202，再通过压环1、内套筒31和分程箱15压紧管板18以实现管壳间密封。外圈压紧螺栓8的压紧力通过外压杆9压紧外圈压环10，从而压紧密封盘2密封段201以压紧外密封垫片12，实现管程密封。内圈压紧螺栓6和外圈压紧螺栓8的个数和尺寸应根据换热器的直径、操作压力以及以保障管、壳间密封良好为原则加以确定。上述操作过程可以在装置运行的过程中进行，装置不需要停工。
[0052]D形螺栓7可以安装固定于平顶盖3的约3/4螺孔中，相对应的管箱筒体13端部内圆周上的螺孔约为1/4弧长，此时外圈压紧螺栓8和外压杆9置于D形螺栓7芯部，如图2。D形螺栓7也可安装固定于管箱筒体13端部的约3/4螺孔中，相对应的平顶盖3外圆周上的螺孔约为1/4弧长，此时外圈压紧螺栓8和外压杆9置于平顶盖3上，如图3。
[0053]该换热器壳程筒体21、管箱筒体13以及换热介质出入口的内部可以堆焊一层耐腐蚀的堆焊层，以防止换热介质的侵蚀。密封垫片的材质应根据换热介质以及具体的腐蚀环境选用。
[0054]本发明“U形管式高压换热器” 一词为本领域通用技术术语:“U形管”所指的是管壳式换热器壳程结构的一种(见GB151-1999)，其管束均被弯成U形；“高压”所指的是管壳程介质的压力一般为6?20MPa，设计温度一般为150°C?450°C。本发明换热器的操作方式以及换热介质的流动方式与常规U形管式换热器相同。
[0055]本发明说明书图2至图11中所有未注明附图标记的含义均与图1相同。
[0056]本发明可用于石油炼制加氢处理装置的高压换热过程；在其他类似的高压U形管式换热器的应用领域也可以广泛采用。
【主权项】
1.D形螺栓U形管式高压换热器，包括壳程筒体(21)、管箱筒体(13)，壳程筒体(21)与管箱筒体(13)之间设有管板(18)，管箱筒体(13)内设有分程箱(15)、定位环(28)、分合环(30)、内部螺栓(29)、内套筒(31)、压环(1)、密封盘(2)，其特征在于:管箱筒体(13)端部设有平顶盖(3)，两者之间采用沿环向偏心均布的D形螺栓(7)连接，平顶盖(3)与管箱筒体(13)台阶面间依次设有密封盘(2)和外密封垫片(12)，密封盘(2)为一整体结构圆盘，由圆周向圆心依次由密封段(201)、柔性段(202)和加强段(203)组成，密封段(201)与外密封垫片(12)相对布置，柔性段(202)与压环(I)相对布置，密封盘(2)与平顶盖(3)相对的一面为平面，紧贴于平顶盖(3)的端面，平顶盖(3)上设有内圈压紧螺栓(6)和内压杆(5)，通过内圈压环(4)经密封盘(2)的柔性段(202)、压环⑴和内套筒(31)压紧分程箱(15)的一端并使分程箱(15)另一端压紧管板(18)，平顶盖(3)上设有外圈压紧螺栓(8)和外压杆(9)，通过外圈压环(10)经密封盘(2)的密封段(201)压紧外密封垫片(12)，管箱筒体(13)内侧开槽处设有分合环(30)，内部螺栓(29)利用分合环(30)经定位环(28)和环垫(14)压紧分程箱(15)的一端并使分程箱(15)另一端压紧管板(18)。2.根据权利要求1所述的D形螺栓U形管式高压换热器，其特征在于:D形螺栓(7)为沿普通螺栓轴向削去约1/4圈螺纹弧长，其横截面呈“D”形，沿环向偏心均布在管箱筒体(13)端部与平顶盖(3)之间。3.根据权利要求1所述的D形螺栓U形管式高压换热器，其特征在于:D形螺栓(7)螺纹孔3/4开在平顶盖(3)上，另1/4开在管箱筒体(13)端部上，外圈压紧螺栓⑶和外压杆(9)置于D形螺栓(7)芯部，平顶盖(3)上周向均布安装内圈压紧螺栓(6)、内压杆(5)。4.根据权利要求1所述的D形螺栓U形管式高压换热器，其特征在于:D形螺栓(7)螺纹孔3/4开在管箱筒体(13)端部上，另1/4开在平顶盖(3)上，平顶盖(3)上周向均布安装内圈压紧螺栓(6)、内压杆(5)和外圈压紧螺栓(8)、外压杆(9)05.根据权利要求1所述的D形螺栓U形管式高压换热器，其特征在于:平顶盖(3)组件的环向定位采用D形定位销(32)，即沿普通定位销轴向削去1/4圈弧长，其横截面呈“D”形，定位孔的3/4可开在平顶盖(3)或管箱筒体(13)端部上。6.根据权利要求1所述的D形螺栓U形管式高压换热器，其特征在于:外密封垫片(12)为缠绕垫或波齿复合垫或不锈钢C形密封环。7.根据权利要求1所述的D形螺栓U形管式高压换热器，其特征在于:管板(18)与管箱筒体(13)之间设有内密封垫片(19)，管板(18)与分程箱(15)之间设有垫片(17)。
【专利摘要】D形螺栓U形管式高压换热器，主要用于解决现有的螺栓法兰式换热器、Ω密封环换热器、螺纹锁紧环换热器及隔膜密封换热器所存在的问题。在管箱筒体(13)端部设有平顶盖(3)，两者之间通过一圈偏心均布的D形螺栓(7)连接以承受轴向力。D形螺栓可固定在平顶盖或管箱筒体端部约3/4螺纹孔中，外密封垫片(12)可选择缠绕垫、波齿复合垫或不锈钢C形密封环。平顶盖上设有内圈压紧螺栓(6)和外圈紧螺栓(8)，管箱筒体凹槽内设有内部螺栓(29)，内圈压紧螺栓与内部螺栓均能提供内密封垫片(19)密封力，外圈压紧螺栓提供外密封垫片密封力。本装置主要用于石油炼制加氢处理工艺的换热过程。
【IPC分类】F28D7/06, F28F11/02, F28F9/26
【公开号】CN104913667
【申请号】CN201510340382
【发明人】陈平, 罗聪, 徐雪倩, 周淑敏
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月18日