具有外通道和焊接结构的板式换热器.pdf

本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种板式换热器。
    现在的全散式板式换热器，一般在每块换热片的周边和通道处用橡胶或石棉等制品制成垫圈进行密封。其缺点是：由于周边垫圈密封面较长，所以在装配和使用时换热介质易泄漏，垫圈易老化和损坏，使用可靠性和防泄漏水平差，并且工作温度和工作压力较低。当前，国内外还有一种由两块板片在周边焊在一起形成盒子的半散式板式换热器。其缺点是：在盒子之间依然需要在周边处用垫圈密封。由于周边焊接使盒子有一定的变形，则更加使周边的密封垫圈防泄漏水平下降。为了避免这种防泄漏水平的下降，这种半散式板式换热器还有另外一种装配形式。即取消了周边垫圈，将由盒子组成的换热芯体放入一个容器内，形成其中一种换热介质为浸泡式的换热方式，从而改变了板式换热器的换热特点和优势，这种浸泡换热形式的换热器其主要缺点是：换热效率低下。目前国内外已有部分焊接结构的板式换热器。例如中国实用新型专利91227597.9。这类焊接结构的板式换热器的特点是采用整体焊接结构。其形式或以碗状板片取消了垫圈，或以金属型条代替了垫圈。这类焊接结构的板式换热器主要缺点是：该种换热器受到整体焊接结构和焊接设备的限制而不可能制成具有较大换热面积的产品，尤其不适合于单板面积较大的板片的焊接，从而限制了产品的使用范围。

    本发明的目的在于，制造一个能提高工作温度和工作压力地，能提高使用可靠性和防泄漏水平的，取消周边垫圈并保持板式换热器换热方式的、可适用于大面积单板焊接的、可制成大换热面积的、具有焊接结构的板式换热器。

    本发明是这样实现的：它是由两片上面开有0～2个（组）孔的换热片在周边密封焊在一起形成一个板片盒子。换热片在周边处应设计成可以成对焊在一起的形式。经过对该板片盒子上焊缝的防泄漏检测之后，盒子与盒子之间，盒子与压紧板之间在周边处不用放置密封垫圈。在内通道口处可装配有用任何材料制成的不同形状和截面的垫圈密封，由此可以形成类似于半散结构的可拆式换热芯体。这种换热芯体基本上继承了垫圈密封板式换热器可拆、可清洗、可更换、可增减换热面积等优点。并由于仅在内通道口处用垫圈密封，其工作压力和工作温度都可以得到很大的提高，并能相应地提高内通道的使用可靠性和防泄漏水平。也可以在盒子与盒子之间的内通道口处用焊接密封。并将在靠近压紧板的盒子上焊有接管，以便使其伸出压紧板上的预留孔之外形成内通道的进出口。由此可以形成焊接结构的不可拆式的换热芯体。这种不可拆式的换热芯体可以用化学清洗方式来达到内部清洗的目的。同时，内通道的工作压力和工作温度以及使用可靠性和防泄漏水平等都将有更大的提高。如内通道采用焊接密封，则盒子上的内通道口处应设计成可直接相互进行环形密封焊接的形式。本发明要求的初级组装类似于半散式板式换热器的装配过程。它是通过在两块压紧板之间装有类似半散结构的可拆式换热芯体，或装有焊接结构的不可拆式的换热芯体，以及在压紧板上装有夹紧螺杆、导杆、顶紧螺杆、支柱和螺杆密封圈、导杆密封圈或密封盖等组合拧紧而成。经过对内通道的承压和防泄漏检测之后，便可以在两块压紧板之间形成的四面体内或表面上进行外装配。外装配是指对盖板和外通道上、下法兰盖及外通道进出口等的组装。将盖板和外通道上、下法兰盖用垫圈和螺栓等紧固在两压紧板上，并使其密封，从而可以形成外装配为可拆式的板式换热器。如果将盖板和外通道上、下法兰盖以及螺杆、导杆等直接焊在两压紧板上，便形成了外装配为全焊接密封的不可拆式的板式换热器。也可以将外装配部件以及螺杆、导杆等部件部分焊接密封，部分仍采用垫圈，螺栓密封等，组成外装配为半焊式的板式换热器。外装配和换热芯体无论采用可拆式或采用不可拆的焊接式包括全焊式和半焊式等，均允许部分地或全部地取消顶紧螺杆、支柱、螺栓、夹紧螺杆和导杆及其密封圈和密封盖等。如果外装配采用全焊式还可以取消盖板和外通道上、下法兰盖所用的密封垫圈等。外通道及进出口和内通道进出口在产品上的位置、开口方向、数量、形状和介质流向等均以实际实用而确定。盖板和外通道上、下法兰盖其内、外侧均可制成光面的或具有抗变形能力的加强形式。其内侧还可以具有（或制成）束流、集流、分流、导流以及承重、承压和支撑板片盒子等作用的装置。这些装置可以通过板片上内通道孔的个（组）数和位置等形成换热介质的多流程形式，以及并流、串流和混流等换热方式。同时，通过外通道不同截面形状以及分流、导流等装置，还可以改善多板层换热不均的问题。综上所述：该结构的板式换热器其换热方式是：换热介质之一是通过板片上的内通道孔。流经板片的一面而进出和换热的，另一换热介质是通过外通道及盖板的集流装置等流经板片的另一面而进出和换热的。

    本发明的优点及积极效果是：（1）保持了板式换热器的换热方式。（2）当换热芯体和外装配都采用垫圈密封的可拆形式时，由于内通道密封长度短，密封结构好，外通道上、下法兰盖和盖板的密封面结构紧凑和稳定等原因，内、外两个通道在工作温度和工作压力上，以及在使用可靠性和防泄漏水平上都将显著地高于现有的全散和半散式板式换热器。并且仍具有可拆、可更换、可清洗、可增减换热面积等优点。（3）该结构的板式换热器，其换热芯体和外装配均可以按实际要求分别组成可拆式的或不可拆焊接式的。当换热芯体或外装配有一个采用焊接密封或都采用不可拆的焊接密封形式时，该换热器可以用化学清洗的方式进行清洗。并且，其工作温度和工作压力以及使用可靠性和防泄漏水平等将有更加显著的提高。（4）由于在板片盒子之间的周边处取消了垫圈密封，这对板片盒子焊后可能产生的变形和平整度等要求可以放宽，从而可以降低生产成本和提高生产效率。（5）本结构具有良好的工艺性，可将目前各种板型和单板面积的板片焊成板片盒子，并组（焊）成各种形式和换热面积的板式换热器。（6）本结构可以通过盖板和外通道上、下法兰盖上的集流、导流、分流等装置以及板片盒子上孔的个（组）数和位置等形成多流程形式和并流、串流、混流等换热方式。同时，通过外通道不同截面形状以及分流装置等还可以改善多板层换热不均的问题。（7）这种板式换热器可适用于采暖和集中供热、制冷和空调以及石化、机电和食品机械等。

    图一.外装配为可拆式的板式换热器示意图;

    图二.外装配为焊接式的取消了夹紧螺杆等零件的板式换热器示意图;

    如图一所示：在两块压紧板（11）之间，有由两块板片在周边密封焊在一起的板片盒子（8），在盒子与盒子、盒子与压紧板之间的内通道口处有内通道密封垫圈（7），从而可形成可拆式的换热芯体，并在压紧板上焊有或密封装配有内通道接管法兰（10），或者在内通道口处用环形密封焊缝将盒子相互焊在一起，并将靠近压紧板的盒子在内通道口处用环形密封焊缝同内通道接管（13）焊在一起，从而可形成不可拆式的换热芯体。用导杆（2）将板片盒子在压紧板之间定好装配位置，并用支柱（3），顶紧螺杆（1）和夹紧螺杆（19）形成对压紧板的紧固并承受工作压力和形成内通道密封。在两块压紧板形成的四面体上有盖板（12），盖板密封垫圈（21），集流板（20）及外通道上法兰盖（5），外通道下法兰盖（15），法兰盖密封垫圈（6），底架（16），外通道口（17）和螺栓（18）等组成外通道和外装配密封。在压紧板上还有螺杆密封圈（9），导杆密封圈（14）和密封盖（4）等。如图二所示：盖板（12），外通道上法兰盖（5），外通道下法兰盖（15）是焊在两块压紧板（11）之上的。并取消了螺栓（18），顶紧螺杆（1），夹紧螺杆（19），导杆（2），支柱（3）和螺杆密封圈（9），导杆密封圈（14）以及密封盖（4），盖板密封垫圈（21），法兰盖密封垫圈（6）等。