CN215810337U - 一种换热组件和管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种换热组件和管壳式换热器。换热组件包括内管壳体和鳍片管；内管壳体上设置有管孔，鳍片管插接在管孔内，并延伸至内管壳体内，鳍片管的轴线与内管壳体的轴线相垂直；鳍片管与内管壳体固定连接，且鳍片管与内管壳体的连接处为密封连接。鳍片管、内管壳体的轴线相垂直，保证了两者内的换热介质呈交叉状态，相对现有的换热器具有较高的换热效率，采用此种鳍片管式换热组件可以减小换热器体积，节约材料和制造成本。由于换热效率的提高，在同等换热强度下，鳍片管式换热组件需要的鳍片管较少，减少了焊接接头或胀接接头的数量，制造简便，并且鳍片管的长度较短，制造易于采用自动化设备，质量更易保证。

Description

一种换热组件和管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种换热组件和管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器是化工行业经常使用的一种重要的换热器产品。一般由左管箱，管壳体，管束组件，换热管，鞍式支座，右管箱，接管座等零、部件组成，各部件通过焊接和螺栓连接的方法连接在一起，见图1、图2。管壳体与管板通过焊接的方式连接在一起，并焊接在鞍式支座上。管束组件是由换热管、隔板、连接螺栓组成，装配在管壳体内。换热管穿过管板上的管孔，换热管一般可以通过焊接或者胀接的方法与管板连接在一起。各种接管座是通过焊接的方法与管壳体、左管箱、右管箱分别焊接在一起。左管箱、右管箱分别与管壳体使用螺栓将他们连接在一起。换热器工作时，一种介质通过左管箱的接管座、换热管内和右管箱的接管座流出。另一种介质通过管壳体上的接管座，进入管壳体冲刷换热管的外部与换热管内的介质实现换热，另一种介质通过管壳体的接管座流出。(文中的介质流程只是一种简单描述)

管壳式换热器是一种常规设计的换热器产品。为保证换热效率，需要布置密集的换热管，存在制造成本高，制造工序繁复等问题。换热管与管板的连接，采用焊接方法，焊接接头数量多，容易产生焊接欠缺。如果采用胀接的方法，胀管技术不易掌握，造成制造质量的不稳定。由于这些问题的存在，需要有新的换热器设计来替代传统的换热器设计方法。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种换热组件，该换热组件能够解决以上问题；

本实用新型的第二目的在于提供一种管壳式换热器，其包括如以上所述的换热组件。

本实用新型提供了一种换热组件，其包括内管壳体和鳍片管；

所述内管壳体上设置有管孔，所述鳍片管插接在管孔内，并延伸至内管壳体内，所述鳍片管的轴线与内管壳体的轴线相垂直；

所述鳍片管与内管壳体固定连接，且鳍片管与内管壳体的连接处为密封连接。

优选的，所述鳍片管为异径鳍片管，该异径鳍片管端部的外径大于异形鳍片管其它位置的外径。

优选的，所述鳍片管的一端设置有扩口；

所述扩口和鳍片管同轴设置，且扩口外径不小于鳍片管外径。

优选的，所述扩口与管体之间的过渡面为锥形面或者弧形面。

优选的，所述内管壳体上设置有上管孔和下管孔，所述上管孔和下管孔一一对应设置；

所述扩口套接在上管孔内，所述鳍片管管子的下端套接在下管孔内。

优选的，所述扩口和鳍片管为一体式轧制成型；

或者所述扩口和鳍片管为分体式结构，两者通过焊接组成的异径鳍片管。

一种管壳式换热器，其包括如以上所述的换热组件，以及管壳体、管板、左箱体和右箱体；

所述管壳体的两端均设置有管板，所述左箱体和右箱体分别与一个相对应的管板连接；所述的管板被设置成双管板也是可能的。

所述内管壳体设置在管壳体内并且内管壳体的端部延伸至管板的外侧，所述内管壳体的两端分别与左箱体和右箱体连通。

优选的，所述内管壳体其中一端通过波纹管与相对应的管板连接。

优选的，所述管壳体和内管壳体之间设置有导流板。

优选的，所述换热组件适用于不同类型、规格和尺寸的换热器的制造，换热器采用卧式或者立式结构。

有益效果：

将鳍片装配到内管壳体上，且两者的轴线相垂直，保证了两者内的换热介质呈交叉状态，相对现有的传统的换热管焊接在管板上制作常规换热器的方法，具有较高的换热效率，采用此种鳍片管式换热组件可以减小换热器体积，节约材料和制造成本。由于换热效率的提高，在同等换热强度下，传统管壳换热器需要密集换热管，而鳍片管式换热组件需要的鳍片管较少，减少了焊接接头或胀接接头的数量，制造简便，并且鳍片管的长度较短，制造易于采用自动化设备，质量更易保证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中管壳式换热器的主视图；

图2为现有技术中管壳式换热器的左视图；

图3为本实用新型具体实施方式提供的鳍片管式换热器的内部结构示意图(主视图)；

图4为本实用新型具体实施方式提供的鳍片管式换热器的内部结构示意图(左视图)；

图5为本实用新型具体实施方式提供的异径鳍片管的结构示意图；

图6为图5“I处”局部放大图；

图7为本实用新型具体实施方式提供的异径鳍片管与内壳管体配合的结构示意图；

图8为本实用新型具体实施方式提供的鳍片管布置方式的俯视图；

图9为本实用新型具体实施方式提供的一体式异径鳍片管的结构示意图(扩口和管体之间过渡面为弧形面)；

图10为本实用新型具体实施方式提供的一体式异径鳍片管的结构示意图(扩口和管体之间过渡面为锥形面)；

图11a、图11b为本实用新型具体实施方式提供的分体式异径鳍片管的结构示意图(扩口和管体之间过渡面为弧形面)，图11a中扩口和鳍片管处于配合状态，图11b中扩口和鳍片管处于分解状态；

图12a、图12b为本实用新型具体实施方式提供的分体式异径鳍片管的结构示意图(扩口和管体之间过渡面为锥形面)，图12a中扩口和鳍片管处于配合状态，图12b中扩口和鳍片管处于分解状态；

图13为本实用新型具体实施方式提供的可拆卸式内管壳壳体与管板之间的法兰式连接方式，目的是便于内管壳体的装配和维修；

图14为本实用新型具体实施方式提供的鳍片管式换热器(加波纹管) 的内部结构示意图(主视图)；

图15为本实用新型具体实施方式提供的鳍片管式换热器(加波纹管) 的内部结构示意图(左视图)。

附图标记说明：

1：左管箱；2：管壳体；3：内管壳体；4：异径鳍片管；5：鞍式支座；6：管板；7：右管箱；8：接管座；9：波纹管；10：堵板；11：导流板； 12：管束组件；13：连接法兰；14：鳍片管；15：扩口。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、 "长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图3至15所示，本实施方式提供了一种换热组件，其包括内管壳体 3和鳍片管14。

内管壳体3上设置有管孔，鳍片管14插接在管孔内，并延伸至内管壳体3内，鳍片管14的轴线与内管壳体3的轴线相垂直。

鳍片管14与内管壳体3固定连接，且鳍片管14与内管壳体3的连接处为密封连接。

在本实施方式中，将鳍片装配到内管壳体3上，且两者的轴线相垂直，保证了两者内的换热介质呈交叉状态，相对现有的传统的换热管焊接在管板6上制作常规换热器的方法，具有较高的换热效率，采用此种鳍片管14 式换热组件可以减小换热器体积，节约材料和制造成本。由于换热效率的提高，在同等换热强度下，传统管壳换热器需要密集换热管，而鳍片管14 式换热组件需要的鳍片管14较少，减少了焊接接头或胀接接头的数量，制造简便，并且鳍片管14的长度较短，制造易于采用自动化设备，质量更易保证。

由于鳍片管14的外侧设置有凸出于其管体的鳍片，如果内管壳体3上的管孔等于管体的直径，由于鳍片的存在，鳍片管14不能直接***内管壳体3上。此种情况下，鳍片管14的装配工艺必须是在内管壳体3的一侧管板6上装上鳍片管14，然后再装配内管壳体3另一侧管板6，此种装配方式较为困难。需要说明的是，此种方式的鳍片管14装配比较困难，在某些情况下，也不排除采用此种形式进行鳍片管14的安装。

为了便于将鳍片管14装配至内管壳体3内，本实施方式采用的鳍片管 14为异径鳍片管4，该异径鳍片管4端部的外径大于异形鳍片管14其它位置的外径。鳍片管14的两端需要与内管壳体3上的管孔连接，可以理解的是，为了便于鳍片管14与管孔的连接，鳍片管14的两端未设置鳍片，鳍片管14的端部为管状结构。另外，通过将鳍片管14设置成异径鳍片管4，即鳍片管14的一端具有较大的端部，相对应的可以在内管壳体3上设置一个与该端部相匹配的管孔，鳍片管14可以从该管孔***内管壳体3即可，避免了鳍片的影响。

具体的，参照图9至图12b，鳍片管14的一端设置有扩口15，扩口15 和鳍片管14同轴设置，且扩口15外径不小于鳍片管14外径。即扩口15 和鳍片管14共同构成异径鳍片管4。异径鳍片管4的意思为，扩口15的直径和鳍片管14管体的直径不同。

扩口15与管体之间的过渡面为锥形面或者弧形面。通过将扩口15和管体之间的过渡面制造成锥形面或者弧面结构，能够起到导向的作用，便于异径鳍片管4的装配。

当扩口15采用管状结构时，扩口15和鳍片管14为一体式轧制成型，或者扩口15和鳍片管14为分体式结构，两者通过焊接的异径鳍片管4。

扩口15和鳍片管14为一体式轧制成型，具体的，采用的圆锥形直接扩口15的方法制作的异径鳍片管4。采用鳍片管14直接扩口15的方法制作异径鳍片管4，需要专用的设备。

扩口15和鳍片管14为分体式结构，扩口15和鳍片管14是将扩口15 段制作成一种小段管，然后管与鳍片管14通过焊接的方式连接。

内管壳体3与异径鳍片管4之间的具体的连接方式为：

内管壳体3上设置有上管孔和下管孔，上管孔和下管孔一一对应设置。扩口15套接在上管孔内，鳍片管14管子的下端套接在下管孔内。

具体的，参照图7，扩口15插接在上管孔内，异径鳍片管4与扩口15 相对的另一端插接在下管孔内。由于扩口15插接在上管孔内，上管孔的直径同样大于鳍片管14的直径，即，在内管壳体3制备过程中，只要在内管壳体3的一侧设置大于鳍片管14直径的上管孔，在内管壳体3的另一侧设置与鳍片管14管径相同下管孔，就能实现异径鳍片管4从内管壳体3一侧装配。故此，鳍片管14能够直接由上管孔内***内管壳体3，提高了鳍片管14安装的便利性。

异径鳍片管4的装配方式为，将异径鳍片管4插接在内管壳体3内，通过焊接(胀接)的方式连接异径鳍片管4的端部以及对应的管孔。

内管壳体3内设置有多个异径鳍片管4，多个异径鳍片管4为错列排布，可以获得更高的传热系数。

制作异径鳍片管4所使用的材料，可以是碳钢。不锈钢或者其它设计需要选择的材料。

参照图3，在本实施方式中，还提供了一种管壳式换热器，其包括所述的换热组件，以及管壳体2、管板6、左箱体和右箱体。

管壳体2的两端均设置有管板6，左箱体和右箱体分别与一个相对应的管板6连接。所述的管板6被设置成双管板也是可能的。

内管壳体3设置在管壳体2内并且内管壳体3的端部延伸至管板6的外侧，内管壳体3的两端分别与左箱体和右箱体连通。

具体的，管壳体2与管板6通过焊接的方式连接在一起，管壳体2焊接在鞍式支座5上。内管壳体3装配在管壳体2内。异径鳍片管4穿过内管壳体3上的管孔，通过焊接(胀接)的方法与内管壳体3连接在一起。管壳体2、左管箱1和右管箱7上均设置有接管座8，各种接管座8是通过焊接的方法与管壳体2、左管箱1、右管箱7分别焊接在一起。左管箱1、右管箱7分别与管壳体2使用螺栓将他们连接在一起。在本实施方式提供的管壳式换热器中，采用比表面积大的鳍片管14来代替密集布置的普通换热管。采用了异径鳍片管4，新的装配方法解决了鳍片管14在内管壳体3 上的装配问题。

错列的异径鳍片管4，可以获得更高的传热系数。

保证了两种换热介质呈交叉态，传热能力强，换热效果好。制造简便，制造易于采用自动化设备，质量更易保证。同时采用这种新型的鳍片管14 式管壳式换热器可以减小换热器体积，节约材料和制造成本。

参照图13，需要说明的是：内管壳体3与管板6的装配，可以采用直接与管壳体2的管板6焊接在一起。也可以采用在内管壳体3制作连接法兰13与管板6采用螺栓连接的方法连接，目的是便于内管壳体的装配和维修。

参照图14，内管壳体3与管壳体2的装配，可以采用直接与管壳体2 的管板6焊接在一起。为了解决内管壳体3受热膨胀的问题，可以在内管壳体3后部加装波纹管9，即内管壳体3其中一端通过波纹管9与相对应的管板6连接。另外，波纹管9与内管壳体3之间设置有堵板10，以实现两者之间的密封。

本实用新型可以适用各种规格和尺寸的换热器的制造。换热器采用卧式或者立式结构都是可行的。

管壳体2和内管壳体3之间设置有导流板11，导流板11用于换热介质的流向调整。

为了对上述管壳式换热器进行进一步的说明，本实施方式还提供了上述换热器的工作过程：

换热时，一种介质通过左管箱1的接管座8、进入内管壳体3，冲刷立装的异径鳍片管4，经右管箱7的接管座8流出。另一种介质通过管壳体2 上的接管座8，进入内管壳体3上的异径鳍片管4内，与异径鳍片管4内的介质实现换热，导流板11用于换热介质的流向调整，另一种介质通过管壳体2的接管座8流出。(文中的介质流程只是一种简单描述，介质可以是液体、气体等)

另外需要说明的是，本实施方式提供的换热组件，可以适用各种类型、规格和尺寸的管壳式换热器的制造。换热器采用卧式或者立式结构都是可行的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种换热组件，其特征在于，包括内管壳体和鳍片管；

所述内管壳体上设置有管孔，所述鳍片管插接在管孔内，并延伸至内管壳体内，所述鳍片管的轴线与内管壳体的轴线相垂直；

所述鳍片管与内管壳体固定连接，且鳍片管与内管壳体的连接处为密封连接。

2.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，所述鳍片管为异径鳍片管，该异径鳍片管端部的外径大于异形鳍片管其它位置的外径。

3.根据权利要求2所述的换热组件，其特征在于，所述鳍片管的一端设置有扩口；

所述扩口和鳍片管同轴设置，且扩口外径不小于鳍片管外径。

4.根据权利要求3所述的换热组件，其特征在于，所述扩口与管体之间的过渡面为锥形面或者弧形面。

5.根据权利要求3所述的换热组件，其特征在于，所述内管壳体上设置有上管孔和下管孔，所述上管孔和下管孔一一对应设置；

所述扩口套接在上管孔内，所述鳍片管管子的下端套接在下管孔内。

6.根据权利要求3所述的换热组件，其特征在于，所述扩口和鳍片管为一体式轧制成型；

或者所述扩口和鳍片管为分体式结构，两者通过焊接组成的异径鳍片管。

7.一种管壳式换热器，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的换热组件，以及管壳体、管板、左箱体和右箱体；

所述管壳体的两端均设置有管板，所述左箱体和右箱体分别与一个相对应的管板连接；

所述内管壳体设置在管壳体内并且内管壳体的端部延伸至管板的外侧，所述内管壳体的两端分别与左箱体和右箱体连通。

8.根据权利要求7所述的管壳式换热器，其特征在于，所述内管壳体其中一端通过波纹管与相对应的管板连接。

9.根据权利要求7所述的管壳式换热器，其特征在于，所述管壳体和内管壳体之间设置有导流板。

10.根据权利要求7所述的管壳式换热器，其特征在于，所述换热组件适用于不同类型、规格和尺寸的换热器的制造，换热器采用卧式或者立式结构。

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