CN104748591A - 一种焊接板框式换热器 - Google Patents

Abstract

一种焊接板框式换热器，包括焊接换热板束，板束冷、热端管箱，冷、热介质进、出口接管，第一、第二压紧板与夹紧螺柱螺母形成具有空间结构的框架，该框架内安装焊接换热板束，第一、第二压紧板通过夹紧螺柱螺母压紧并固定焊接换热板束；所述焊接换热板束通过板束冷、热端管箱与冷、热介质进、出口接管连接，从而形成焊接板框式换热器。本发明解决了实际工作中板式换热器的热膨胀变形问题，具有可更换板束、耐温耐压、整体紧凑度高等优点。

Description

一种焊接板框式换热器

技术领域

本发明属于热交换器设计与制造技术领域，具体涉及一种结构紧凑的焊接板框式换热器。

背景技术

根据连接方式的不同，板式换热器主要分为可拆卸板式换热器及全焊接板式换热器。可拆卸板式换热器具有易于拆卸与维修、结构紧凑等诸多优点，但是受密封垫片物理性能的制约，其耐压及耐温性能较低、抗腐蚀能力弱、应用范围有限。全焊接板式换热器具有耐温耐压能力高、抗腐蚀性能强等优势，但是受全焊接结构的约束，其热应力较大、无法拆卸进行维修保养、加工制造过程复杂。

板式换热器的应用环境比较复杂，往往会碰到恶劣的操作工况，如：冷热流体的温差较大或热流体温度极高，这种工况对设备的要求极为苛刻，现有的可拆卸板式换热器板束，在高温情况下会产生很大的热膨胀，但由于上下导杆的固定约束，板束的上下平动位移将受到限制，因而板束无法自由伸缩。随着板束的持续膨胀，进而使板片发生扭曲变形，严重时会导致垫片处发生流体的泄漏，从而使板式换热器失效；而现有的全焊接板式换热器，其板束与外部框架通常由异质材料构成，由于线膨胀系数的差异，导致焊缝处产生较大的热应力，很容易发生焊缝开裂的现象，从而致使板式换热器失效。同时，由于受外部框架的约束，随着板束膨胀量的增大，进而导致板束开裂，直至板束失效。可见：现有的热交换器，无论是可拆卸板式换热器，还是全焊接板式换热器，都无法满足这样的工况。况且无论是变形，还是泄露，都会造成换热器结构的破坏，给日常的生产带来严重的安全隐患。

    因此，开发一种同时集可拆卸式、全焊接式优点于一身，并且能很好地解决热膨胀变形问题的板式换热器，是工业生产的当务之需。

发明内容

本发明目的在于对现有板式换热器的设计进行技术改进，提供一种解决热膨胀变形问题、同时结构紧凑、耐温耐压的焊接板框式换热器。

为此，所采用的技术方案为：

一种焊接板框式换热器，包括焊接换热板束，板束冷、热端管箱，冷、热介质进、出口接管，第一、第二压紧板与夹紧螺柱螺母形成具有空间结构的框架，该框架内安装焊接换热板束，第一、第二压紧板通过夹紧螺柱螺母压紧并固定焊接换热板束；所述焊接换热板束通过板束冷、热端管箱与冷、热介质进、出口接管连接，从而形成焊接板框式换热器。

第一、第二压紧板与拉杆焊接形成整体框架；该整体框架内安装焊接换热板束，第一、第二压紧板通过内部设置的卡槽及拉杆固定焊接换热板束；所述焊接换热板束通过板束冷、热端管箱与冷、热介质进、出口接管连接，从而形成焊接板框式换热器。

组成所述焊接换热板束的板片为六边形波纹板片，板片上下端三角区域为分布导流区，中部矩形区域为传热区。

所述焊接换热板束中冷热介质的流向为单边流或对角流；其流程为单流程或为多流程。

单流程工况时所述第一压紧板上冷、热介质进、出口接管通过的过孔为长圆形，第二压紧板上无过孔；多流程工况时所述第一、第二压紧板上冷、热介质进、出口接管通过的过孔为长圆形。

所述冷、热介质进出口接管位于所述焊接换热板束的上下端，第一、第二压紧板上无过孔。

本发明取得的有益效果：

本发明中由于压紧板与焊接换热板束在结构上不作固定连接，为两个独立、可拆卸部件，压紧板不设置上下导杆，故相较于可拆卸板式换热器而言，在冷热流体的温差较大或热流体温度极高的工况下，由于没有上下导杆的约束力，板束产生热膨胀后可在框架内上下伸缩，解决了可拆卸板式换热器板束热膨胀变形及垫片处泄露的问题；而相较于全焊接板式换热器而言，在上述工况下，由于焊接换热板束与外部框架不采用焊接方式固定，焊接换热板束受热膨胀时不再需要考虑异质材料线膨胀系数的差异，同时板束不受外部框架约束可以自由伸缩，解决了全焊接板式换热器板束膨胀开裂失效的问题。由此获得了一种可拆卸、耐温耐压、板束能自由伸缩的换热器。

本发明在不改变外部接管结构的情况下，可对原有可拆卸板式换热器进行更换，由于采用全焊接板束，扩大了换热器的使用范围、减少了泄漏的可能性；当板束内漏、堵塞时，拆除框架上的螺栓，即可将对板束进行维修或更换。

本发明结构紧凑、占地面积小、便于加工制造。

本发明中冷热流体可实现逆流换热，也可实现顺流换热；可应用于化工、石油、动力、冶金等领域的加热、冷却的无相变场合，也可用于蒸发、冷凝的相变场合。

附图说明

图1a 为本发明接管同侧分布换热器整体结构主视图；

图1b 为图1a的左视图；

图1c 为图1a中A-A向剖视图；

图2a 为本发明接管上下分布换热器整体结构主视图；

图2b 为图2a的左视图；

图2c 为图2a中A-A向剖视图；

图3a 为本发明拉杆整体框架式换热器结构主视图；

图3b 为图3a的左视图；

图3c 为图3a中B部放大示意图；

图4 为本发明压紧板上的过孔示意图。

图中：1.第一压紧板、2.第二压紧板、3.压紧螺母、4.夹紧螺柱、5.焊接换热板束、6.板束冷端入口管箱、7.冷流体入口管、8.板束热端出口管箱、9.热流体出口管、10.板束冷端出口管箱、11.冷流体出口管、12.板束热端入口管箱、13.热流体入口管、14.底座、15.拉杆、16.过孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明及其有益效果进一步说明。

实施例1，单流程工况下，参照附图1a、1b、1c，冷热流体采用逆流布置、侧进侧出，板束内流体流向为对角流，该实施例所涉及的一种焊接板框式换热器，包括焊接换热板束5，第一、第二压紧板1、2，夹紧螺柱螺母4、3，板束冷、热端进、出口管箱，冷、热介质进、出口接管等部件。

所述第一、第二压紧板1、2，夹紧螺柱螺母4、3构成换热器的框架，框架可采用碳钢材料，功能是承载设备自重，承载板束、给其提供支撑。六边形板片可采用不锈钢、钛、镍基合金等材质，通过焊接形成换热板束，板束作为换热器核心元件，完成冷热流体的热量交换。板束与压紧板通过螺栓固定，二者不连接为一体、相互独立，同时第一压紧板（图4所示）的过孔16为长圆形，此结构利于板束受热膨胀时在框架内上下移动、自由伸缩，减小板束膨胀所受阻力,有效地解决了板束热膨胀变形以及板束与外部框架由于材质不同而引起的线膨胀系数差异较大的问题。当所述板束承压承温能力不满足工艺要求或板束内漏、堵塞时，拆除螺栓，即可对板束进行更换。

如附图1b所示，冷热流体的进出口接管位于压紧板同一侧，提高了换热器整体结构的紧凑度，便于加工制造，可替换现有可拆板式产品。

如附图1c所示，板束冷端管箱为两个独立管箱结构，热端管箱为两个独立管箱结构，冷热管箱互不相通，板束通过管箱与冷热流体进出口接管连接。接管的开孔位置位于管箱圆拱侧板上。板束与管箱、管箱与接管之间采用焊接连接。冷热流体由接管入口进入板束之前，可事先在入口管箱上安装液/气体分布器，然后冷热流体均匀地进入板束相应通道，在板束内发生热量交换，此分布器可提高换热性能，避免产生分布不均的情况。

焊接换热板束5采用六边形波纹板片，由薄金属板经冲压加工而成，波纹类型可为泡状、条状、或者是人字形甚至是上述三者的组合。板片由上下两端的三角形分布导流区101,103和中部的矩形传热区102组成。两张波纹板片通过焊接组对在一起，形成一种流体的流通通道；两两板对叠放在一起，在板对间矩形传热区的两侧加上镶条进行焊接，三角形分布区斜边两两相对，对该斜边进行焊接后形成另一种流体的流通通道。由于板片无角孔，因此流通面积增加，阻力减小，同时板片厚度方向很薄，所以导热性能好、传热系数高。

实施例2，多流程工况下，实施例2的实施过程与实施例1的实施过程基本相同。不同之处在于实施例2的冷、热介质进、出口接管位于第一、第二压紧板1、2两侧，冷、热介质进、出口接管在第一、第二压紧板1、2上通过的过孔16为长圆形。

实施例3，参照附图2a、2b、2c所示，实施例3的实施过程与实施例1的实施过程基本相同。不同之处在于实施例2的冷热流体进出口接管位于板束上下两侧，接管的开孔位置位于管箱圆拱上侧，因此第一、第二压紧板1、2上无需设置开孔，冷热流体直上直下进入管箱，能得到更好的换热效果。

实施例4，参照附图3a、3b、3c，实施例4的实施过程与实施例1的实施过程基本相同。不同之处在于实施例3的第一、第二压紧板1、2内部设置固定长凹槽，与板束侧板上焊接的支座卡合，对板束起到固定支撑作用，同时由于凹槽尺寸上留有余量，板束可在压紧板内上下移动。夹紧螺柱替换为拉杆，拉杆15与第一、第二压紧板1、2焊接在一起形成整体框架，不再需要设置夹紧螺柱螺母，使板框式换热器结构更加紧凑。

压紧板的长宽、厚度以及板束板片的长宽、厚度等参数，冷热流体在板片两侧的流动方向及流程数，可根据实际需要进行调整。

本发明工作时,冷热流体通过各自接管入口进入管箱，经过分布器均匀进入板束，冷热不同的流体在波纹板的两侧流动，由于温差存在，热流体将热量传递给冷流体，从而实现换热的目的。

Claims (6)

1.一种焊接板框式换热器，包括焊接换热板束，板束冷、热端管箱，冷、热介质进、出口接管，其特征在于：第一、第二压紧板（1、2）与夹紧螺柱螺母（4、3）形成具有空间结构的框架，该框架内安装焊接换热板束（5），第一、第二压紧板（1、2）通过夹紧螺柱螺母（4、3）压紧并固定焊接换热板束（5）；所述焊接换热板束（5）通过板束冷、热端管箱与冷、热介质进、出口接管连接，从而形成焊接板框式换热器。

2.如权利要求1所述的焊接板框式换热器，其特征在于：第一、第二压紧板（1、2）与拉杆（15）焊接形成整体框架；该整体框架内安装焊接换热板束（5），第一、第二压紧板（1、2）通过内部设置的卡槽及拉杆（15）固定焊接换热板束（5）；所述焊接换热板束（5）通过板束冷、热端管箱与冷、热介质进、出口接管连接，从而形成焊接板框式换热器。

3.如权利要求1或2所述的焊接板框式换热器，其特征在于：组成所述焊接换热板束（5）的板片为六边形波纹板片，板片上下端三角区域为分布导流区，中部矩形区域为传热区。

4.如权利要求3所述的焊接板框式换热器，其特征在于：所述焊接换热板束（5）中冷热介质的流向为单边流或对角流；其流程为单流程或为多流程。

5.如权利要求4所述的焊接板框式换热器，其特征在于：单流程工况时所述第一压紧板（1）上冷、热介质进、出口接管通过的过孔（16）为长圆形，第二压紧板（2）上无过孔；多流程工况时所述第一、第二压紧板（1、2）上冷、热介质进、出口接管通过的过孔（16）为长圆形。

6.如权利要求3所述的焊接板框式换热器，其特征在于：所述冷、热介质进出口接管位于所述焊接换热板束（5）的上下端，第一、第二压紧板（1、2）上无过孔。