CN112284180A - 一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，属于化工换热设备技术领域，其包括中心筒，所述中心筒的外壁设置有若干个空间限位支板，相邻两个空间限位支板相互靠近的一面相互搭接，所述空间限位支板的上表面设置有拱形弧面垫条，所述中心筒的外表面缠绕有换热管。本发明通过设置空间限位支板、拱形弧面垫条和换热管，拱形弧面垫条的圆弧面设计大大的降低了在制造过程中传统的空间限位垫条对换热管的磨损，同时拱形弧面垫条在空间限位支板的反面进行冲压加工，其加工面不与换热管表面接触，拱形弧面垫条与换热管的接触面较大，从而使接触端面的切割剪力大大降低，不易对换热管产生摩擦切割，大大增加了换热管的使用寿命。

Description

一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条

技术领域

本发明属于化工换热设备技术领域，具体为一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条。

背景技术

缠绕管式换热器是一种高效紧凑式结构的换热器，随着装置的大型化，缠绕管式换热器由于其热损失小、体积小、结构紧凑、传热面积大、换热效率高等特点逐渐被石油化工等工艺所采用，绕管式换热器主要由壳体和管束体组成，管束体主要由换热管、管板、中心筒、垫条及卡箍等组成，换热管紧密地交错盘绕在中心筒上，用平垫条和异型垫条隔开，保证管子之间的横向和纵向间距。

缠绕管式换热器内流体的运动十分复杂，垫条和换热管交错布置会对壳侧介质形成强扰流效果，能使壳侧介质在较低的雷诺数的情况下达到湍流的效果，流体的流速和方向不断地发生不规则的变化，使换热管处在不均匀的力场中受到流体流动的各种激发力的作用，极易产生振动，当流致振动的频率与换热管的固有频率接近时换热管就会产生强烈的振动，引起换热管破坏，流致振动会引起换热器的额外压力损失、噪声和传热元件的破坏，迄今国内外的大型换热器因振动而导致破坏的实例屡见不鲜，破坏程度十分惊人，已经引起世界各国的普遍重视，目前，换热器管束的流致振动问题，已经成为换热器设计人员需要重点考虑的问题之一。

缠绕管式换热器最核心的结构是一种空间限位垫条，它有两个主要作用，一是通过限定换热管的空间位置来保证换热管排列的均匀度，防止流体在换热器内出现偏流来保证换热器的工艺性能，二是通过约束换热管位移，来提高换热管固有频率，从而起到抗振动的作用。

传统的空间限位垫条是一种L型锯齿型垫条，由于锯齿型垫条为一体式结构，无法对锯齿型垫条的长度进行调整，且锯齿型垫条上多个限位垫条的位置无法改变，当需对不同规格的换热管进行限位时，需更换不同规格大小的锯齿型垫条，增加使用成本的同时无法满足不同规格换热管的使用，使其适用性较差。

传统的空间限位垫条是一种L型锯齿型垫条，它虽然能起到提高换热管固有频率，但是当有流致振动时或者由于热胀冷缩产生位移改变时，由于加工面直接与换热管外壁接触，其锯齿型的齿面会对换热管形成切割，使换热管出现破裂，而对于换热器而言，气流产生的抖振和热胀冷缩是十分普遍的，因此传统的L型锯齿垫条很容易使换热管出现破损，从而大大降低换热管的使用寿命。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，解决了传统的空间限位垫条是一种L型锯齿型垫条，当有流致振动时或者由于热胀冷缩产生位移改变时，由于加工面直接与换热管外壁接触，其锯齿型的齿面会对换热管形成切割，使换热管出现破裂，降低换热管的使用寿命的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，包括中心筒，所述中心筒的外壁设置有若干个空间限位支板，相邻两个空间限位支板相互靠近的一面相互搭接，所述空间限位支板的上表面设置有拱形弧面垫条，所述中心筒的外表面缠绕有换热管，所述换热管缠绕在相邻两个拱形弧面垫条之间，对应两个拱形弧面垫条相互靠近的一面与换热管的外壁搭接，位于一侧空间限位支板的右侧面开设有两个滑道。

所述滑道内壁的下表面开设有滑轨，所述滑轨和滑道内滑动连接有同一个滑板，两个滑板的右侧面与另一侧空间限位支板的左侧面固定连接，若干个空间限位支板相连组成单个空间限位垫条。

作为本发明的进一步方案：所述换热管紧密的交错盘绕在中心筒上，保证缠绕部分的换热管之间的横向和纵向间距，所述拱形弧面垫条倾斜设置在空间限位支板的上方，若干个拱形弧面垫条呈平行排布，相邻两个拱形弧面垫条与换热管外圆弧面相外切。

作为本发明的进一步方案：所述拱形弧面垫条的形状设置为“Ω”，且外壁为弧面设计。

作为本发明的进一步方案：所述空间限位支板的上表面对应前方滑板的位置开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有紧固螺杆，所述紧固螺杆的底端与滑板的上表面搭接，所述滑板的上表面设置有防滑纹，所述滑板的形状设置为“L”形。

作为本发明的进一步方案：所述拱形弧面垫条和空间限位垫条的制造步骤如下：

A、首先将钢板展开，根据展开毛坯周长来计算冲裁力，根据冲裁力来选择合适的冲压设备。

B、将预准备的钢板通过切割加工成多个规格相同的板条，并对板条的加工部位进行磨边角加工处理。

C、其次将钢板进行加热处理，加热的温度为700-750℃，加热后将钢板降温至300-350℃后，可在钢板表面镀铝-锌涂层，利用涂层材料与钢板之间形成的固溶来保护板条金属不被氧化。

D、将钢板放入加热炉内进行完全奥氏体化再将其放入预准备的模具中，且奥氏体化的时间为6-10min，其次通过冲压设备对钢板进行冲压成形，并且保压10-12s，即可完成板条的冲压成形，制得空间限位垫条及冲压成型的拱形弧面垫条。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过设置空间限位支板、拱形弧面垫条和换热管，将多个空间限位支板组成的空间限位垫条安装在中心筒的外壁，并且将换热管紧密的交错盘绕在中心筒上，使换热管与相邻两个拱形弧面垫条与换热管外圆弧面相外切，由于束紧换热管时需多次在拱形弧面垫条上进行转动，在换热管自身的重力作用下，换热管与拱形弧面垫条之间会形成相互挤压，拱形弧面垫条的圆弧面设计大大的降低了在制造过程中传统的空间限位垫条对换热管的磨损，同时拱形弧面垫条在空间限位支板的反面进行冲压加工，其加工面不与换热管表面接触，拱形弧面垫条与换热管的接触面较大，从而使接触端面的切割剪力大大降低，不易对换热管产生摩擦切割，大大增加了换热管的使用寿命。

2、本发明通过拱形弧面垫条的端面为“Ω”形，介质流动过程中可以从Ω面的中间通道流走，不容易形成流动死区，提高换热管的传热性能，不易增加结垢的风险，在对多个空间限位支板的位置进行调整时，需通过工具拧动紧固螺杆，当紧固螺杆脱离滑板时，可对空间限位支板进行抽动，调整空间限位支板至合适的位置后再拧紧紧固螺杆，即可完成对空间限位支板的限位，通过对多个空间限位支板的位置进行调整从而可改变相邻两个拱形弧面垫条之间的距离，可满足对不同规格大小的换热管进行使用，降低使用成本的同时使其适用性较强。

附图说明

图1为本发明正视的结构示意图；

图2为本发明空间限位支板立体的剖面结构示意图；

图3为本发明空间限位支板放大的结构示意图；

图4为本发明空间限位支板俯视的剖面结构示意图；

图中：1中心筒、2空间限位支板、3拱形弧面垫条、4换热管、5紧固螺杆、6滑道、7滑板、8滑轨、9螺纹孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，包括中心筒1，中心筒1的外壁设置有若干个空间限位支板2，相邻两个空间限位支板2相互靠近的一面相互搭接，空间限位支板2的上表面设置有拱形弧面垫条3，中心筒1的外表面缠绕有换热管4，换热管4缠绕在相邻两个拱形弧面垫条3之间，对应两个拱形弧面垫条3相互靠近的一面与换热管4的外壁搭接，位于一侧空间限位支板2的右侧面开设有两个滑道6。

滑道6内壁的下表面开设有滑轨8，滑轨8和滑道6内滑动连接有同一个滑板7，两个滑板7的右侧面与另一侧空间限位支板2的左侧面固定连接，若干个空间限位支板2相连组成单个空间限位垫条，通过设置空间限位支板2，通过对多个空间限位支板2的位置进行调整从而可改变相邻两个拱形弧面垫条3之间的距离，可满足对不同规格大小的换热管4进行使用。

具体的，如图1和3所示，换热管4紧密的交错盘绕在中心筒1上，保证缠绕部分的换热管4之间的横向和纵向间距，拱形弧面垫条3倾斜设置在空间限位支板2的上方，因设有拱形弧面垫条3，拱形弧面垫条3在空间限位支板2的反面进行冲压加工，其加工面不与换热管4表面接触，拱形弧面垫条3与换热管4的接触面较大，从而使接触端面的切割剪力大大降低，若干个拱形弧面垫条3呈平行排布，相邻两个拱形弧面垫条3与换热管4外圆弧面相外切，拱形弧面垫条3的形状设置为“Ω”，且外壁为弧面设计，通过拱形弧面垫条3的端面为“Ω”形，介质流动过程中可以从Ω面的中间通道流走，不容易形成流动死区，提高换热管4的传热性能，不易增加结垢的风险，通过拱形弧面垫条3为弧面设计，拱形弧面垫条3的圆弧面设计大大的降低了在制造过程中传统的空间限位垫条对换热管4的磨损。

具体的，如图2和3所示，空间限位支板2的上表面对应前方滑板7的位置开设有螺纹孔9，螺纹孔9内螺纹连接有紧固螺杆5，紧固螺杆5的底端与滑板7的上表面搭接，滑板7的上表面设置有防滑纹，通过紧固螺杆5与防滑纹之间的相互配合，拧动紧固螺杆5，当紧固螺杆5脱离滑板7时，可对空间限位支板2进行抽动，调整空间限位支板2至合适的位置后再拧紧紧固螺杆5，更加稳定的对空间限位支板2进行固定限位，滑板7的形状设置为“L”形，因设置L形滑板7，滑板7可有效对空间限位支板2的行程进行限制，防止多个空间限位支板2出现分离现象。

拱形弧面垫条3和空间限位垫条的制造步骤如下：

A、首先将钢板展开，根据展开毛坯周长来计算冲裁力，根据冲裁力来选择合适的冲压设备。

B、将预准备的钢板通过切割加工成多个规格相同的板条，并对板条的加工部位进行磨边角加工处理。

C、其次将钢板进行加热处理，加热的温度为700-750℃，加热后将钢板降温至300-350℃后，可在钢板表面镀铝-锌涂层，利用涂层材料与钢板之间形成的固溶来保护板条金属不被氧化。

D、将钢板放入加热炉内进行完全奥氏体化再将其放入预准备的模具中，且奥氏体化的时间为6-10min，其次通过冲压设备对钢板进行冲压成形，并且保压10-12s，即可完成板条的冲压成形，制得空间限位垫条及冲压成型的拱形弧面垫条3。

本发明的工作原理为：

使用时，当需对多个空间限位支板2的位置进行调整时，需通过工具拧动紧固螺杆5，当紧固螺杆5脱离滑板7时，可对空间限位支板2进行抽动，调整空间限位支板2至合适的位置后再拧紧紧固螺杆5，可对空间限位支板2进行限位，使空间限位支板2不再移动，即可完成对多个拱形弧面垫条3之间的距离进行调整，其次将多个空间限位支板2组成的空间限位垫条安装在中心筒1的外壁，再将换热管4紧密的交错盘绕在中心筒1上，使换热管4与相邻两个拱形弧面垫条3与换热管4外圆弧面相外切，使换热管4可在多个拱形弧面垫条3之间转动。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，包括中心筒(1)，其特征在于：所述中心筒(1)的外壁设置有若干个空间限位支板(2)，相邻两个空间限位支板(2)相互靠近的一面相互搭接，所述空间限位支板(2)的上表面设置有拱形弧面垫条(3)，所述中心筒(1)的外表面缠绕有换热管(4)，所述换热管(4)缠绕在相邻两个拱形弧面垫条(3)之间，对应两个拱形弧面垫条(3)相互靠近的一面与换热管(4)的外壁搭接，位于一侧空间限位支板(2)的右侧面开设有两个滑道(6)；

所述滑道(6)内壁的下表面开设有滑轨(8)，所述滑轨(8)和滑道(6)内滑动连接有同一个滑板(7)，两个滑板(7)的右侧面与另一侧空间限位支板(2)的左侧面固定连接，若干个空间限位支板(2)相连组成单个空间限位垫条。

2.根据权利要求1所述的一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，其特征在于：所述换热管(4)紧密的交错盘绕在中心筒(1)上，保证缠绕部分的换热管(4)之间的横向和纵向间距，所述拱形弧面垫条(3)倾斜设置在空间限位支板(2)的上方，若干个拱形弧面垫条(3)呈平行排布，相邻两个拱形弧面垫条(3)与换热管(4)外圆弧面相外切。

3.根据权利要求1所述的一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，其特征在于：所述拱形弧面垫条(3)的形状设置为“Ω”，且外壁为弧面设计。

4.根据权利要求1所述的一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，其特征在于：所述空间限位支板(2)的上表面对应前方滑板(7)的位置开设有螺纹孔(9)，所述螺纹孔(9)内螺纹连接有紧固螺杆(5)，所述紧固螺杆(5)的底端与滑板(7)的上表面搭接，所述滑板(7)的上表面设置有防滑纹，所述滑板(7)的形状设置为“L”形。

5.根据权利要求1所述的一种绕管式换热器用抗振型拱形弧面垫条，其特征在于：所述拱形弧面垫条(3)和空间限位垫条的制造步骤如下：

A、首先将钢板展开，根据展开毛坯周长来计算冲裁力，根据冲裁力来选择合适的冲压设备；

B、将预准备的钢板通过切割加工成多个规格相同的板条，并对板条的加工部位进行磨边角加工处理；

C、其次将钢板进行加热处理，加热的温度为700-750℃，加热后将钢板降温至300-350℃后，可在钢板表面镀铝-锌涂层，利用涂层材料与钢板之间形成的固溶来保护板条金属不被氧化；

D、将钢板放入加热炉内进行完全奥氏体化再将其放入预准备的模具中，且奥氏体化的时间为6-10min，其次通过冲压设备对钢板进行冲压成形，并且保压10-12s，即可完成板条的冲压成形，制得空间限位垫条及冲压成型的拱形弧面垫条(3)。

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