板式伞板式换热器.pdf

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种板式（伞板式）换热器。
    现有的板式（伞板式）换热器，一般在每块换热片的周边和通道处用橡胶制品制成密封垫片，并形成两种介质之间的换热，其缺点是，工作温度和工作压力较低，效率较差，目前一般使用温度为150℃，工作压力为1MPa。由于密封周边长，在装配和使用时换热介质易泄漏，且胶垫易老化，损坏。所以造成产品使用率低维修量大。目前为了提高使用温度和工作压力也有对该类换热器采用全焊接结构的。但该种产品结构与胶垫密封式的区别不大，且整体一次性焊接面积较大，内通道的焊接质量不易检测、返修和补焊。所以成品率较低。另外由于焊接设备的限制目前只能制造体积较小的产品，并且由于这种焊接的产品不可拆卸，不能更换其中局部损坏的芯体，一旦个别换热片有问题会造成整个产品报废。

    本发明的目的在于制造出一个可以提高使用温度和工作压力的，改善产品的制造工艺的，减少焊接设备对产品大小限制的和对产品可以进行局部更换的具有焊接结构的板式（伞板式）换热器。

    本发明的目的是这样实现的：它是由两片上面开有1-2个孔的波纹换热片及衬环在开孔处环形焊接在一起构成子体结构。再由一个或多个子体包括顶部，底部换热片，内通道进出口管咀和各种型条整体焊接在一起构成芯体结构。而多个芯体对焊在一起构成换热芯体组件。在芯体或芯体组件的上下装有防变形压板和环形压紧垫片，两侧有一对外通道。防变形压板上开有与内通道管咀相对应的进出口管孔。在整体外形上，与一般板式（伞板式）换热器不同之处在于它在芯体或组件的两侧多了一对外通道，外通道与芯体或组件地联接可用焊接方法（不能破坏芯体焊缝）或用密封垫片及螺栓、螺母与外界密封。每个换热片上的内通道孔形状不限，该内通道孔的位置可以在换热片上任何适当的位置。与进、出口管咀联接的换热片及其内通道孔可以做成适于管咀与之焊接的形式。两块换热片之间在内通道处由于（可能的）波纹高度，可以放置封闭的衬环作为承力和焊接型条之用。两换热片与衬环要求环形焊接密封。也可不用衬环，而直接将两个换热片上的内通道孔相互环形焊在一起并通过焊缝密封检测形成一个相对独立的换热子体。根据换热片上孔的数量和位置可以组成不同的子体，并形成串流、并流、混流三种不同形式的换热方式。换热芯体是由1个或多个子体包括顶部、底部换热片和内通道进出口管咀及各种型条通过焊接组成的。在子体内，子体与子体之间，子体与顶部，底部换热片之间均分别焊有封闭的或非封闭的环状型条。这些型条有的带有单边密封槽，有的没有密封槽。对于同时焊有顶部、底部换热片和内通道进出口管咀的换热芯体，与外通道焊接后经过密封检测，并用防变形压板和环形压紧垫片及螺栓，螺母在芯体上紧固之后，便可以独立成为全焊接形式的单芯体换热器。如要扩大换热面积或焊接设备不够大并要求能够达到局部更换换热芯体的目的时，可采用芯体联接的方式组成芯体组件。芯体组件的联接是利用芯体端面焊有带单边密封槽的非封闭型条和子体上焊有带飞边的换热片，并将这样的换热片相互环形焊接在一起组成的，所有的焊缝需经过密封检测。为了承力和密封，在芯体接头处的焊缝外边需加一个非封闭的环状型条或一对U型对口联接的型条、U型对口处需用垫片密封或焊接密封，芯体联接处的这些型条上下面均有密封槽，并用密封垫片与芯体上的单边带有密封槽的型条通过防变形压板和环形压紧垫片及螺栓、螺母在芯体组件上紧固密封，最后用螺柱，螺母和密封垫片将装配式外通道紧固在芯体组件两侧并与外界密封。如此，在各芯体分别焊有顶部、底部换热片和内通道进出口管咀的同时，将形成完整的外通道为装配密封式的焊接多芯体组件换热器，这种换热器可以通过铲开芯体联接焊缝达到更换芯体的目的，也可以用相对较小的换热芯体组成具有大换热面积的焊接多芯体组件换热器。从而减少焊接设备的限制和焊接缺陷带来的损失。并且，分部、分段焊接，可以保证各焊缝方便地检测和补焊及密封可靠性。

    本发明的优点及积极效果是：①可以使板式（伞板式）换热器的工作温度达到300℃以上，工作压力可达到3MPa以上。②可以解决焊接结构的板式（伞板式）换热器内通道环焊缝和周边所有焊缝的密封可靠性问题，及制造过程中的返修、补焊等问题。③当所需换热器体积过大或没有相应大小的焊接设备时，该换热器可以用1个或多个子体和顶部、底部换热片，内通道进出口管咀及各种所需型条，使用相对较小的焊接设备，采用分段焊接的方法，首先焊成各换热芯体。经过对芯体的密封检测之后再将各芯体组焊成所需的各种规格的换热芯体组件。在同时具备外通道，芯体联接型条和各密封垫片及防变形压板和环形压紧垫片之后，通过螺栓、螺母的紧固将形成外通道为装配形式的焊接多芯体组件换热器。如此结构还可以减少因一次性全部整体焊接质量缺陷所带来的损失。④在外通道为装配形式的多芯体换热器使用中，如个别换热片损坏，可通过铲开芯体联接环焊缝，剔除环的，换上好的芯体，并在联接处进行环形焊接，恢复完好产品。⑤芯体本身在同时焊有顶部、底部换热片和内通道进出口管咀及外通道，并具备防变形压板，环形压紧垫片之后，通过螺栓、螺母在芯体上的紧固，可以独立成为全焊接式单芯体换热器。⑥这种换热器适用于石油化工，动力机械、食品制药等。

    图1为外通道装配式焊接三芯体组件并流换热器示意图，

    图2为外通道装配式换热器俯视图，

    图3为两子体全焊接式单芯体并流换热器示意图，

    图4为换热形式示意图。

    如图1所示：在芯体组件上防变形压板（2）中间有内通道进出口管咀（3），在两换热片之间内通道处有衬环（1），在防变形压板（2）下面有与内通道进出口管咀焊接的顶部换热片（4），有内通道口在截面中线上周边与型条焊接的换热片（5）。外通道（6）在芯体组件的两侧，非封闭的环状型条（7）在外通道内侧作为子体焊接密封之用。在外通道内侧还有内通道口在截面中线上并有飞边的换热片（10）和内通道口在截面底线上并有飞边的换热片（12），这两种带飞边的换热片是用于芯体之间联接进行环形焊接的。上下有密封槽的U形型条（11）加于芯体间，对口联接处（9）为对口密封垫片或密封焊缝。在芯体联接处还有上、下有密封槽的非封闭环形型条（15）和型条密封垫片（16），及单边有密封槽的非封闭环封形型条（13）。封闭的环形型条（8）、内通道口在截面底线上周边与型条焊接的换热片（14），及外通道密封垫片（19），均在外通道的内侧。（20）为底部无孔换热片，总装承力环形压紧垫片（17）在防变形压板与芯体组件之间。底部防变形压板（18）在芯体组件的下面，芯体组件紧固螺栓，螺母（22）和外通道紧固螺栓，螺母（21）是分别固定芯体组件和外通道的。

    如图3所示，（6a）为焊接式外通道，如图4所示，（23）为并流式换热形式，（24）为串流换热形式，（25）为混流换热形式。