專利名稱：高壓換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煉油行業(yè)的加氫工藝設備，尤其是一種高壓管殼式換熱器，簡稱高壓換熱器。
背景技術：
煉油工業(yè)中加氫工藝選用的換熱設備要求條件比較高，它的換熱介質(zhì)為氫氣和油成分，溫度和壓力一般為400℃左右，8-20MPA，因為氫氣易燃易爆，對于設備的密封性能要求比較嚴格。目前該領域使用的換熱設備類型比較多，有三種為常用形式一是大法蘭形式，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，成本也較低一些，但是發(fā)生泄漏的可能性大一些。因為冷熱兩種不同介質(zhì)同時各自作用在法蘭及管板的不同位置上，由于它們的密封面受熱不均勻，時間一長，密封面有可能變形，發(fā)生泄漏的可能性稍大一些。實踐中，當使用這種換熱器時，開工過程中要進行一兩次熱緊，這是既費力又耗時的工作，顯得比較麻煩。第二種是大法蘭形式換熱器采用Ω環(huán)密封形式，與上述的大法蘭形式相比除了Ω環(huán)以外，其他部分都相同，環(huán)的密封比較可靠，但是當設備的內(nèi)部結(jié)垢時會給檢修帶來較多的麻煩，同時增加了檢修工期。尤其是含污垢較多的換熱介質(zhì)，不大適合采用Ω環(huán)的密封形式，由于它的價也稍低一些，有些用戶有時選用。第三種是螺紋鎖緊環(huán)式散熱器。它雖然密封可靠，但是結(jié)構(gòu)復雜，零部件多，同時要求大型高精度的數(shù)控車床加工它上面的大型螺紋，加工成本比較高，因而它加工出來的設備造價也稍高一些，大約高出百分之10至15左右。還有當設備直徑比較大時，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)管板周邊的的密封墊片有個別的發(fā)生泄漏，原因比較多，其一是因為管板直徑比較大，長期使用在高溫下，使用的材料又是比較容易變形的奧式體不銹鋼，有可能是它發(fā)生微小的變形引起的。其二可能是管板直徑比較大時，與大量的換熱管端相焊產(chǎn)生的熱量分布不均產(chǎn)生的?？偠灾?，沒有哪種形式的換熱器被大家公認為理想的首選設備。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對目前換熱設備存在的密封不可靠，維修麻煩或設備造價高的問題，提供一種結(jié)構(gòu)比較簡單，密封性能可靠，不容易發(fā)生泄漏，維修方便，且價格不高的，適于煉油工業(yè)中加氫工藝使用的高壓換熱器。
本實用新型所述的高壓換熱器包括殼體14、管束27、管板25內(nèi)管箱26及設備端部的承壓環(huán)7、壓蓋1、密封盤21、鎖緊螺栓及固定圈2、分瓣壓環(huán)6、定位環(huán)5。管束27、管板25、內(nèi)管箱26及設備端部的承壓環(huán)7、壓蓋1、密封盤21、鎖緊螺栓及固定圈2、分瓣壓環(huán)6、定位環(huán)5均裝于殼體14中。內(nèi)管箱26包括管程筒體15、內(nèi)法蘭12、內(nèi)接管16、隔板13、圓環(huán)18、墊片17。管程筒體15的一端與管板25相焊接，另一端為帶有內(nèi)翻邊的法蘭。帶有內(nèi)翻邊的法蘭被內(nèi)管箱26中的隔板13分開。用兩個法蘭蓋11與被分開的兩部分法蘭配合。用螺栓及墊片20將兩個法蘭蓋11與管程筒體15的法蘭固連密封。殼體14上設有四個進出口，即殼程進口、出口和管程進口、出口。管程進口、出口的外導流管內(nèi)腔設有一個臺階。
內(nèi)管箱中設置了對稱可拆卸的內(nèi)接管16、圓環(huán)18和法蘭12，內(nèi)接管16焊在法蘭12上。法蘭12通過螺栓及墊片19裝于管程筒體15的內(nèi)側(cè)，內(nèi)接管16、圓環(huán)18插入管程外導流管內(nèi)腔中。內(nèi)接管16上設有波紋管。波紋管的前段與圓環(huán)18或外導流管內(nèi)腔的臺階間設有墊片。
高壓換熱器殼體14上端內(nèi)壁設的臺階上自下而上依次設置墊片9、密封盤21、壓圈8、壓蓋1、承壓環(huán)7和鎖緊螺栓及固定圈2。承壓環(huán)7上側(cè)的殼體內(nèi)壁設有溝槽。溝槽中放置分瓣壓環(huán)6。分瓣壓環(huán)6內(nèi)側(cè)設置一定位環(huán)5。沿承壓環(huán)7周向的斜孔中設有壓緊螺栓和壓桿3。
本實用新型所述的高壓換熱器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，密封性能可靠，不容易發(fā)生泄漏，維修方便，且價格低。


圖1是本實用新型高壓換熱器的構(gòu)造圖；圖2是圖1的II放大圖；圖3是圖1的III放大圖；圖4是圖1的I放大圖；圖5是圖4的IV放大圖；
圖6是圖4的A向視圖；圖7是內(nèi)接管的構(gòu)造圖；圖8是承壓環(huán)的構(gòu)造圖；圖9是是圖8的V放大圖；圖10是密封盤的構(gòu)造圖；圖11是圖10的俯視圖；圖12是壓蓋的構(gòu)造圖；圖13是圖12的俯視圖；圖14是管程筒體的構(gòu)造圖；圖15是圖14的A-A剖視圖；圖16是圖14的B-B剖視圖；圖17是圖14的俯視圖；圖18是法蘭蓋的主視圖；圖19是圖18的俯視圖；圖20是分瓣壓環(huán)的構(gòu)造圖；圖21是圖20的俯視圖。
圖中，1壓蓋 2鎖緊螺栓及固定圈 3壓緊螺栓及壓桿 4螺栓5定位環(huán) 6分瓣壓環(huán) 7承壓環(huán) 8壓圈 9墊片 10頂螺栓 11法蘭蓋 12內(nèi)法蘭 13隔板 14殼體 15管程筒體 16內(nèi)接管 17墊片 18圓環(huán) 19螺栓及墊片 20螺栓及墊片 21密封盤 22墊片23墊片 24螺孔 25管板 26內(nèi)管箱 27管束具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示的實施例對本實用新型的構(gòu)造作進一步說明如圖1所示，為了避免大型管板周邊墊片密封可能發(fā)生泄漏的問題，因而在設備內(nèi)部增加一個獨立的內(nèi)管箱26。將內(nèi)管箱26的一端與管板25相焊，另一端做成帶有內(nèi)翻邊的法蘭，法蘭被內(nèi)管箱中間的隔板13分開，分隔成兩個半圓形法蘭(當殼體14直徑比較大時可設計成兩個圓形法蘭)，用兩個半圓形(或兩個圓形)法蘭蓋11相匹配，圖中給出的為半圓法蘭和半圓形法蘭蓋。通過螺栓螺母及墊片20連接將內(nèi)管箱26端都與法蘭蓋11密封住，這就形成了內(nèi)管箱26。內(nèi)管箱26和管束27通過焊接成為一體。設備殼體13形成一個獨立的整體殼體。換句話說，設備殼體14把內(nèi)管箱26及管束27全部包在里面，它上面有四個進出口，有殼程進口和出口，還有管程進口和出口的外導流口。這兩個外導流口由外接管和外法蘭組成。在外接管的內(nèi)腔壁上增加了一個臺階。為了使內(nèi)接管16的頂部墊片與這個臺階相密封。在內(nèi)管箱內(nèi)上下設置了對稱可拆卸的內(nèi)接管16和內(nèi)法蘭12。內(nèi)接管16焊在內(nèi)法蘭12上，內(nèi)法蘭12上有兩圈溝槽，溝糟內(nèi)放置纏繞墊片，墊片露出法蘭面約1.5mm，為了給墊片留出回彈量，以滿足密封要求，溝槽里的纏繞墊片與管箱內(nèi)壁開孔補強處的環(huán)形平面相密封。內(nèi)接管16本身插入外導流口的內(nèi)腔，內(nèi)腔中的內(nèi)接管16上面有波紋管，在波紋管頂部設有一圈溝槽，槽內(nèi)同樣有纏繞墊片17，墊片17仍然露出端面約1.5mm，墊片的接觸面就是上面所說的外導流口內(nèi)腔上的臺階面，同樣這里有了密封的保障。波紋管的伸縮可使該墊片17受到均勻的預緊力作用，使密封比較可靠。要求使用奧式體材料作為內(nèi)接管16，它的線脹系數(shù)大于導流口材料的線膨脹系數(shù)。這樣一來，操作運行時，使內(nèi)接管16的外圓面和外接管的內(nèi)腔面之間的間隙恰好被產(chǎn)生的膨脹差值填滿，因此又起到了第二次密封的作用。從上面的設計不難看出，在內(nèi)接管16和它相焊的內(nèi)法蘭12上有兩道墊片密封及一道熱膨脹密封，其目的是為了把管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)隔離開來。
另一個設計關鍵就是承擔設備內(nèi)部的壓力載荷的結(jié)構(gòu)形式。這里采用的是在設備端部的內(nèi)壁上加溝槽及卡環(huán)結(jié)構(gòu)，用來承擔內(nèi)壓及密封所需的全部載荷。在承壓環(huán)6內(nèi)壁的臺階上設置了一個壓蓋1，同時在承壓環(huán)6外壁臺階上設置了一個壓圈8，使壓圈8下端和承壓環(huán)7及壓蓋1在一個平面上，以便緊貼在密封盤9的面上。承壓環(huán)7外壁上不需要螺紋，這是不同于螺紋鎖緊環(huán)換熱器的地方，這樣一來既省去了螺紋加工的高難度技術，又節(jié)省了機加工時間。與其相匹配的設備殼體14內(nèi)壁上也省去了大螺紋，這些都給機加工帶來了極大的方便。分瓣壓環(huán)6放入設備殼體14端部內(nèi)壁的溝槽內(nèi)，分瓣壓環(huán)6的一半寬度在槽內(nèi)，另一半在槽外。為了使分瓣壓環(huán)6保持在固定的位置上，緊貼分瓣壓環(huán)內(nèi)壁處設置一個定位環(huán)5，用榫槽和螺栓的方式把它固定在承壓環(huán)6的端面上。定位環(huán)5可以自出拆卸。在密封盤周邊的凸臺上放有墊片9，墊片9與設備殼體14內(nèi)壁的臺階相接觸，達到了密封作用。由于在承壓環(huán)7上設置了一圈頂壓螺栓與其同孔的壓桿3，上緊露在外端面的頂壓螺栓把壓緊力傳給壓桿，壓桿再把壓緊力傳給壓圈8，這時壓圈8把力傳給密封盤凸臺上的墊片9，起到了密封作用。綜上所述，可以看到上述結(jié)構(gòu)有三大特點其一是插入式密封，系指密封盤周邊凸臺上的墊片9，它的壓緊力來自壓桿3，該壓桿3的受力方向與墊片9的受力方向同向，都是受壓方向，這就使得壓桿3被壓縮后仍然處于彈性變形范圍，它的壓縮變形可以起到增加墊片9的回彈壓力，有利于密封。這也是插入式密封的優(yōu)點。其二是用波紋管調(diào)節(jié)墊片17的壓力，使整片能夠得到均勻的壓緊力，因而使密封有了保證。其三是在設備端部的內(nèi)壁側(cè)采用溝槽卡環(huán)的結(jié)構(gòu)，以此來承擔設備內(nèi)壓及密封產(chǎn)生的全部載荷，這樣就代替了在設備端部用主螺栓，法蘭，法蘭蓋及墊片一起組成的密封方式帶來的不足，那就是主螺栓既擔負設備內(nèi)壓載荷又擔負壓緊墊片載荷，設備內(nèi)部載荷很大，它稍有變化，直接影響墊片的壓緊力，尤其是當溫度有較大變化時，其影響還大，直接影響密封效果，甚至產(chǎn)生泄漏問題，本實用新型的結(jié)構(gòu)形式完全避免了這些方面帶來的不足。
從以上三大特點可以簡述如下插入式密封，波紋管密封，溝槽加卡環(huán)結(jié)構(gòu)承擔設備內(nèi)壓載荷。
從設備的制造和采用材料來講，與現(xiàn)有的高壓換熱器基本相同。制造的技術水平也相當，但比起制造螺紋鎖緊環(huán)換熱器要容易的多，一般高壓換熱器的專業(yè)制造廠都不會有任何困難。這里應指出的是內(nèi)接管上的波紋管的制造方法，因為波紋管的波高和波距都很小，也就需要兩三個波，用鍛件在機床上直接加工就可以完成，鍛件的厚度應稍大于波紋管的波高尺寸，也就是留出鍛件的內(nèi)徑和外徑加工裕量。其他方面無需多述。
權(quán)利要求1.一種高壓換熱器，包括殼體(14)、管束(27)、管板(25)，其特征在于還包括內(nèi)管箱(26)及設備端部的承壓環(huán)(7)、壓蓋(1)、密封盤(21)、鎖緊螺栓及固定圈(2)、分瓣壓環(huán)(6)、定位環(huán)(5)；管束(27)、管板(25)、內(nèi)管箱(26)及設備端部的承壓環(huán)(7)、壓蓋(1)、密封盤(21)、鎖緊螺栓及固定圈(2)、分瓣壓環(huán)(6)、定位環(huán)(5)均裝于殼體(14)中；內(nèi)管箱(26)包括管程筒體(15)、內(nèi)法蘭(12)、內(nèi)接管(16)、隔板(13)、圓環(huán)(18)、墊片(17)；管程筒體(15)的一端與管板(25)相焊接，另一端為帶有內(nèi)翻邊的法蘭；帶有內(nèi)翻邊的法蘭被內(nèi)管箱(26)中的隔板(13)分開；用兩個法蘭蓋(11)與被分開的兩部分法蘭配合；用螺栓及墊片(20)將兩個法蘭蓋(11)與管程筒體(15)的法蘭固連密封；殼體(14)上設有四個進出口，即殼程進口、出口和管程進口、出口；管程進口、出口的外導流管內(nèi)腔設有一個臺階；內(nèi)管箱中設置了對稱可拆卸的內(nèi)接管(16)、圓環(huán)(18)和法蘭(12)，內(nèi)接管(16)焊在法蘭(12)上；法蘭(12)通過螺栓及墊片(19)裝于管程筒體(15)的內(nèi)側(cè)，內(nèi)接管(16)、圓環(huán)(18)插入管程外導流管內(nèi)腔中；內(nèi)接管(16)上設有波紋管；波紋管的前段與圓環(huán)(18)或外導流管內(nèi)腔的臺階間設有墊片；高壓換熱器殼體(14)上端的內(nèi)壁設的臺階上自下而上依次設置墊片(9)、密封盤(21)、壓圈(8)、壓蓋(1)、承壓環(huán)(7)和鎖緊螺栓及固定圈(2)；承壓環(huán)(7)上側(cè)的殼體內(nèi)壁設有溝槽；溝槽中放置分瓣壓環(huán)(6)；分瓣壓環(huán)(6)內(nèi)側(cè)設置一定位環(huán)(5)；沿承壓環(huán)(7)周向的斜孔中設有壓緊螺栓和壓桿(3)。
專利摘要一種高壓換熱器，包括殼體14、管束27、管板25、內(nèi)管箱26。內(nèi)管箱管程筒體15的一端與管板25相焊接，另一端為帶有內(nèi)翻邊的法蘭。帶有內(nèi)翻邊的法蘭被內(nèi)管箱26中的隔板13分開。用螺栓及墊片20將兩個法蘭蓋11與管程筒體15的法蘭固連密封。內(nèi)管箱中內(nèi)接管16焊在法蘭12上。法蘭12通過螺栓及墊片19裝于管程筒體15的內(nèi)側(cè)，內(nèi)接管16上設有波紋管。高壓換熱器殼體14上端的內(nèi)壁設的臺階上自下而上依次設置墊片9、密封盤21、壓圈8、壓蓋1、承壓環(huán)7和鎖緊螺栓及固定圈2。承壓環(huán)7上側(cè)的殼體內(nèi)壁設有溝槽。溝槽中放置分瓣壓環(huán)6。分瓣壓環(huán)6內(nèi)側(cè)設置一定位環(huán)5。沿承壓環(huán)7周向的斜孔中設有壓緊螺栓和壓桿3。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，維修方便，造價低。
文檔編號F28F11/00GK2847206SQ200420115268
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者侯閣相 申請人:侯閣相