CN107084887B - 可拆卸管束管程可靠性试压装置 - Google Patents

可拆卸管束管程可靠性试压装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了可拆卸管束管程可靠性试压装置，包括固定端法兰盖、换热管、固定端密封环、固定端○型圈、固定端螺柱、固定端螺母、管座、限位圆筒、固定管板、剖分楔形环、固定端钩圈、定距管、折流板、支持板、拉杆螺母、拉杆、浮动端钩圈、浮动管板、浮动端螺柱、浮动端法兰盖、浮动端螺母、浮动端○型圈、浮动端密封环等。试压时，因位于固定端的剖分楔形环被严格限定在限位圆筒内，且固定端钩圈与其自锁关系，使试压过程具有高可靠性；同样，浮动端也具有高可靠性。固定端密封环和浮动端密封环上，分别加工有环凹槽，用于安放○型圈，密封能力强，可承受数十兆帕的压力，特别适合管程高压试压场合。本发明解决了一般可拆卸管束管程试压工装安装繁复，安全性差，密封性不佳，无法实现高压试压的弊端。

Description

可拆卸管束管程可靠性试压装置
技术领域
本发明涉及管壳式热交换器技术领域，特别是涉及一种便于灵活测试的可拆卸管束管程可靠性试压装置。
背景技术
管壳式热交换器属间壁式热交换器，分管程与壳程。根据工艺需要，管程、壳程内分别流动有不同参数、不同种类的介质，用于使需要的介质升温或降温。其中，浮头式、U形管式热交换器均是典型结构，主要用于管、壳程温差大，管束需要经常清洗场合，是炼化行业主要的结构型式。在制造和检修过程中，都需要对其可拆卸管束进行管头（管板与换热管连接接头）试压，通常需要设计专用的壳程试压工装才能实现，增大了试压成本。
对于换热管为正方形排列，且管程试验压力值大于等于壳程试验压力时，可用管程试压取代壳程试压。此时，应借助窥视镜从管板背面检查渗漏情况，并按布管图的位置做好出现渗漏管头标记，使修复时能快速找到准确位置。同样可起到壳程试压的目的。
为了实现管程试压，可采用原设备的管箱、浮头盖和钩圈，但与管箱通过紧固件连接的法兰环设计是一个难题。从安全角度来讲，法兰环应是整体结构，但安装时要依次穿过浮动管板、支持板、折流板等几乎整个管束，对于通常采用卧式且管束底部有支撑的场合，实现起来难度极大，工程中几无按此应用。
为了试压过程顺利进行，一般需将法兰环剖分，这样可以从侧面安装，避免穿越管束的难题，为避免剖分的法兰环散开，又使用连接板和螺钉简单地连接一下。由于剖分后法兰环不再是均匀受力，连接处在试压过程中容易失效，造成很大的安全隐患。
无法获得管箱、浮头盖和钩圈，或者用户只要求制造管束时，这些部件都需要制造商自行制造，虽然管箱、浮头盖可以简化为带一定内部空间的法兰盖，但一般均按原设备密封设计进行法兰盖的设计，试压工装十分沉重，还需要锻件制造，试压成本高昂。
因此有必要设计一种安全性高，既可在制造企业使用，又可用于用户检修使用，制造相对简单，适用范围大、经济性好的管程试压装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种便于灵活测试的可拆卸管束管程可靠性试压装置，该密封结构可以实现试验压力达数十兆帕，且结构简单，安全可靠，可用于浮头式管束和U形管式管束管程试压，特别对正方形布管的管头渗漏检验十分有效。免去了制造壳程试压筒体的高昂费用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种可拆卸管束管程可靠性试压装置，它包括有固定端部分及浮动端部分，换热管，其特征在于：所述固定端部分包括：带进流口管座的固定端法兰盖，在固定端法兰盖的一端依次设置有限位圆筒、固定端钩圈，在限位圆筒的内侧还设置有固定管板，在固定端法兰盖与固定管板之间设置有带固定端○型圈的固定端密封环，在固定管板与固定端钩圈之间嵌入有一剖分楔形环，其中楔形部分嵌入在固定端钩圈内，所述的固定端法兰盖与固定端钩圈之间连接有固定端螺柱及固定端螺母，在固定端法兰盖内侧还设置有与进流口管座相连通的通道，该通道与固定端法兰盖和固定管板之间的缝隙相通；所述浮动端部分包括：与固定端部分对称设置的浮动端钩圈，该浮动端钩圈向外依次设置有浮动管板，带浮动端○型圈的浮动端密封环及浮动端法兰盖，所述的浮动端钩圈与浮动管板之间为相互嵌入式结构，所述的浮动端法兰盖与浮动端钩圈之间连接有浮动端螺柱及浮动端螺母；在所述固定端部分及浮动端部分之间的固定管板上还固定设有定距管，该定距管另一端通过拉杆及拉杆螺母限位在支持板上；换热管设置在固定管板与浮动管板之间，且与固定端法兰盖和固定管板之间的缝隙相连通。
为了进一步提高密封效果，则所述固定端密封环及浮动端密封环的侧面分别设置有环凹槽，固定端○型圈和浮动端○型圈分别设置在所述的环凹槽内。
所述剖分楔形环嵌入固定端钩圈所满足的自锁条件是，升角范围在11°～17°之间。而所述的浮动端钩圈升角根据浮动管板结构升角确定。
在固定端法兰盖上加工有流体通道，上部焊有用于试压介质的注入、排气、和联通压力表的进流口管座。
另外，在进流口管座上加工有自密封的锥管螺纹。
试压时，因位于固定端的剖分楔形环被严格限定在限位圆筒内，且固定端钩圈与其自锁关系，使试压过程具有高可靠性；同样，浮动端也具有高可靠性。固定端密封环和浮动端密封环上，分别加工有环凹槽，用于安放○型圈，密封能力强，适合管程高、中、低压试压场合。
具体来讲，当旋紧固定端螺母时，固定端法兰盖、固定端密封环、固定管板等各密封面相互贴紧，迫使安放在固定端密封环内的固定端○型圈产生变形，从而实现固定管板管程侧的密封；同理旋紧浮动端螺母时，可实现浮动管板管程侧的密封。
本发明的有益效果是：由于采用○型圈密封，预紧和试压状态螺栓载荷较小，使法兰盖厚度大为减小。与现有技术采用整体锻件法兰盖，密封采用原设备中所使用的缠绕垫或齿形垫的密封形式相比，经济性要好的多；将带有函腔和密封凸肩的凹型法兰盖，分设为纯法兰盖和密封环，不仅零件简单、精度高，直接选用板料少许加工即可，制造成本大为降低；○型圈可以使用条料自制，免去了昂贵的缠绕垫、齿形垫费用；最为关键的是，由于采用限位套筒、剖分楔形环、钩圈组合结构，即：楔形环与钩圈剖分面互成90°，楔形环与钩圈存在自锁关系，试压过程的安全得以保证；○型圈密封能力强，可承受很高的压力，适合各种高、中、低压场合。
附图说明
图1是本发明的半剖结构示意简图
图2是图1中的Ⅰ向放大示意图。
附图中主要部件说明：1、固定端法兰盖；2、换热管；3、固定端密封环；4、固定端○型圈；5、固定端螺柱；6、固定端螺母；7、管座；8、限位圆筒；9、固定管板；10、剖分楔形环；11、固定端钩圈；12、定距管；13、折流板；14、支持板；15、拉杆螺母；16、拉杆；17、浮动端钩圈；18、浮动管板；19、浮动端螺柱；20、浮动端法兰盖；21、浮动端螺母；22、浮动端○型圈；23、浮动端密封环。
下面将结合附图通过实例，对本发明作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本发明的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
由图1-2所示，本发明包括有固定端部分及浮动端部分，待测试的换热管2；所述固定端部分包括：带进流口管座7的固定端法兰盖1，在固定端法兰盖1的一端依次设置有限位圆筒8、固定端钩圈11，在限位圆筒8的内侧还设置有固定管板9，在固定端法兰盖1与固定管板9之间设置有带固定端○型圈4的固定端密封环3，在固定管板9与固定端钩圈11之间嵌入有一剖分楔形环10，其中楔形部分嵌入在固定端钩圈11内，所述的固定端法兰盖1与固定端钩圈11之间连接有固定端螺柱5及固定端螺母6，在固定端法兰盖1内侧还设置有与进流口管座7相连通的通道，该通道与固定端法兰盖1和固定管板9之间的缝隙相通；所述浮动端部分包括：与固定端部分对称设置的浮动端钩圈17，该浮动端钩圈17向外依次设置有浮动管板18，带浮动端○型圈22的浮动端密封环23及浮动端法兰盖20，所述的浮动端钩圈17与浮动管板18之间为相互嵌入式结构，所述的浮动端法兰盖20与浮动端钩圈17之间连接有浮动端螺柱19及浮动端螺母21；在所述固定端部分及浮动端部分之间的固定管板9上还固定设有定距管12，该定距管12另一端通过拉杆16及拉杆螺母15限位在支持板14上；待测试的换热管2设置在固定管板9与浮动管板18之间，且与固定端法兰盖1和固定管板9之间的缝隙相连通。另外，图中的13为折流板。
首先，加工出符合要求的零件，具体尺寸要求如下：固定端密封环3、剖分楔形环10外径尺寸与固定管板9外径一致，限位圆筒8与上述零件间隙配合，最大间隙0.4 mm，最小间隙0.2 mm。剖分楔形环10外径与固定端钩圈11配合内径尺寸一致，剖分楔形环10由限位圆筒8、固定管板9、固定端钩圈11共同限位；限位圆筒8长度应保证至少一半剖分楔形环10包容在圆筒内，且安装后使限位圆筒8与固定端钩圈11留有不少于2 mm间隙。剖分楔形环10、固定端钩圈11满足自锁条件，升角范围在11°～17°（90°-α）之间；浮动端密封环23外径与浮动管板18外径一致，浮动端钩圈17按浮动管板18结构型式设计；固定端密封环3、浮动端密封环23上的环槽，应根据各自选用固定端○型圈4、浮动端○型圈22规格确定。
试压装置固定管板9端部安装时，依次装入已嵌进固定端○型圈4的固定端密封环3、限位圆筒8、剖分楔形环10、已加工出流体通道和焊好管座7的固定端法兰盖1、固定端钩圈11，且使剖分楔形环10与固定端钩圈11剖分面互成90°，再安装固定端螺柱5、固定端螺母6。旋紧固定端螺母6时，固定端法兰盖1、固定端密封环3、固定管板9等各密封面相互贴紧，迫使安放在固定端密封环3内的固定端○型圈4产生变形，从而实现固定管板9管程侧的密封。
试压装置浮动管板18端部安装时，依次将已嵌入浮动端○型圈22的浮动端密封环23、浮动端法兰盖20、浮动端钩圈17、浮动端螺柱19、浮动端螺母21，当旋紧浮动端螺母21时，同样可实现浮动管板18管程侧的密封。
此时，已完成可拆卸管束管程高可靠性试压装置所有安装程序，可注水试压了。
本发明的工装结构除用于浮头式热交换器管束管程试压外，同样适于U形管式热交换器管束管程试压，此时，浮动端部分省略。

Claims (4)

1.一种可拆卸管束管程可靠性试压装置，它包括有固定端部分及浮动端部分，折流板，换热管，其特征在于：所述固定端部分包括：带进流口管座的固定端法兰盖，在固定端法兰盖的一端依次设置有限位圆筒、固定端钩圈，在限位圆筒的内侧还设置有固定管板，在固定端法兰盖与固定管板之间设置有带固定端○型圈的固定端密封环，在固定管板与固定端钩圈之间嵌入有一剖分楔形环，其中楔形部分嵌入在固定端钩圈内，所述的固定端法兰盖与固定端钩圈之间连接有固定端螺柱及固定端螺母，在固定端法兰盖内侧还设置有与进流口管座相连通的通道，该通道与固定端法兰盖和固定管板之间的缝隙相通；所述浮动端部分包括：与固定端部分对称设置的浮动端钩圈，该浮动端钩圈向外依次设置有浮动管板，带浮动端○型圈的浮动端密封环及浮动端法兰盖，所述的浮动端钩圈与浮动管板之间为相互嵌入式结构，所述的浮动端法兰盖与浮动端钩圈之间连接有浮动端螺柱及浮动端螺母；在所述固定端部分及浮动端部分之间的固定管板上还固定设有定距管，该定距管另一端通过拉杆及拉杆螺母限位在支持板上；换热管设置在固定管板与浮动管板之间，且与固定端法兰盖和固定管板之间的缝隙相连通；所述剖分楔形环嵌入固定端钩圈所满足的自锁条件是，升角范围在11°～17°之间。
2.根据权利要求1所述的可拆卸管束管程可靠性试压装置，其特征在于：所述固定端密封环及浮动端密封环的侧面分别设置有环凹槽，固定端○型圈和浮动端○型圈分别设置在所述的环凹槽内。
3.根据权利要求1所述的可拆卸管束管程可靠性试压装置，其特征在于：在固定端法兰盖上加工有流体通道，上部焊有用于试压介质的注入、排气、和联通压力表的进流口管座。
4.根据权利要求1所述的可拆卸管束管程可靠性试压装置，在进流口管座上加工有自密封的锥管螺纹。
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