本發(fā)明是一種螺旋板殼式換熱器，其涉及一種換熱器，特別是涉及一種采用螺旋形板管的換熱器。

背景技術(shù)：

板殼式換熱器是以板管作為傳熱元件的換熱器，主要由板管束和殼體兩部分組成。將冷壓成形的成對(duì)板片的接觸處嚴(yán)密地焊接在一起，構(gòu)成一個(gè)包含多個(gè)扁平流道的板管。許多板管按一定次序排列。為保持板管之間的間距，在相鄰板管的兩端鑲進(jìn)金屬條，并與板管焊接在一起，使許多板管牢固地連接在一起構(gòu)成板管束。板管束裝配在殼體內(nèi)，板管束的端面呈現(xiàn)若干扁平的流道。在板管束內(nèi)流動(dòng)的換熱介質(zhì)稱為管程介質(zhì)，在板管束外流動(dòng)的換熱介質(zhì)稱為殼程介質(zhì)。

板殼式換熱器是介于管殼式換熱器和板式換熱器之間的一種結(jié)構(gòu)形式，兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有耐溫、耐壓、體積小、換熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。

板殼式換熱器與板式換熱器相比，板殼式換熱器制造工藝比較復(fù)雜，焊接量大且焊接要求高，焊接時(shí)的熱應(yīng)力和工作時(shí)的熱應(yīng)力容易使板管束發(fā)生變形，導(dǎo)致?lián)Q熱介質(zhì)泄露，因而板殼式換熱器的推廣應(yīng)用受到一定限制。另外，板管束的管程流道短，管程介質(zhì)在板殼式換熱器內(nèi)的停留時(shí)間短，制約了換熱效率。板管束的管程流道截面大，管程介質(zhì)在板管束的管程中流速降低，管程介質(zhì)容易在板管束內(nèi)結(jié)垢，進(jìn)一步降低了板殼式換熱器的換熱效率。

板殼式換熱器的板管束焊接在一起，無(wú)法像板式換熱器那樣拆卸成單片換熱板片進(jìn)行清洗，板殼式換熱器板管束的管程流道和殼程流道的清洗均比較困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有板殼式換熱器的焊接工作難度大、管程流道短、管程流道截面大、管程流道和殼程流道的清洗均比較困難的缺點(diǎn)，提供一種焊接工作難度小、管程流道長(zhǎng)、管程流道截面小、管程流道和殼程流道的清洗均比較容易的，采用螺旋形板管的換熱器。本發(fā)明的實(shí)施方案如下：

螺旋板殼式換熱器包括殼體部件、端蓋一部件、端蓋二部件、螺旋板管部件。端蓋一部件和端蓋二部件分別安裝在殼體部件的兩端，螺旋板管部件安裝在由殼體部件、端蓋一部件、端蓋二部件組成的換熱器內(nèi)腔中。

殼體部件的中間是殼體筒體，殼體筒體呈圓筒形，殼體筒體的兩端分別是殼體法蘭一、殼體法蘭二。端蓋一部件的中間是端蓋一，端蓋一中間的一側(cè)有端蓋筒體，端蓋筒體呈一端封閉的圓筒形，端蓋一的另一側(cè)有殼程出水管，殼程出水管外側(cè)一端有殼程出水管法蘭。端蓋二部件的中間是端蓋二，端蓋二的一側(cè)有殼程進(jìn)水管，殼程進(jìn)水管外側(cè)一端有殼程進(jìn)水管法蘭。端蓋二上有一個(gè)管程出水管焊接孔和一個(gè)管程進(jìn)水管焊接孔。

螺旋板管部件包括外密封條、板管導(dǎo)流彎頭、螺旋板管、內(nèi)密封條、板管端帽、管程出水管、殼程進(jìn)水管。螺旋板管由螺旋板片二、螺旋板片一焊接制成。螺旋板管呈螺旋形，螺旋板管截面上有一個(gè)管程內(nèi)圈流道和一個(gè)管程外圈流道。管程內(nèi)圈流道與管程外圈流道徑向中間是中焊縫凸緣，管程外圈流道徑向外側(cè)邊緣是外焊縫凸緣，管程內(nèi)圈流道徑向內(nèi)側(cè)邊緣是內(nèi)焊縫凸緣。螺旋板管一端是螺旋板管尾端，螺旋板管另一端是螺旋板管首端，靠近螺旋板管首端的螺旋板管右側(cè)有一個(gè)管程外圈焊接孔和一個(gè)管程內(nèi)圈焊接孔。管程外圈焊接孔與管程外圈流道相聯(lián)通，管程內(nèi)圈焊接孔與管程內(nèi)圈流道相聯(lián)通。

螺旋板片二呈螺旋形，螺旋板片二截面的左側(cè)有兩個(gè)流道凹槽二，在兩個(gè)流道凹槽二徑向中間有一個(gè)板片焊縫凸緣二，在螺旋板片二截面的徑向內(nèi)側(cè)邊緣和徑向外側(cè)邊緣各有一個(gè)板片焊縫凸緣二。螺旋板片二一端是螺旋板片二尾端，螺旋板片二另一端是螺旋板片二首端，靠近螺旋板片二首端的螺旋板片二右側(cè)有一個(gè)管程外圈焊接孔和一個(gè)管程內(nèi)圈焊接孔。

螺旋板片一呈螺旋形，螺旋板片一截面的右側(cè)有四個(gè)流道凹槽一，在四個(gè)流道凹槽一徑向中間有一個(gè)板片焊縫凸緣一，在螺旋板片一截面的徑向內(nèi)側(cè)邊緣和徑向外側(cè)邊緣各有一個(gè)板片焊縫凸緣一。螺旋板片一一端是螺旋板片一尾端，螺旋板片一另一端是螺旋板片一首端，螺旋板片一螺旋方向與螺旋板片二螺旋方向相同。

螺旋板片二徑向外側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣二與螺旋板片一徑向外側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣一焊接在一起形成外焊縫凸緣。螺旋板片二徑向內(nèi)側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣二與螺旋板片一徑向內(nèi)側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣一焊接在一起形成內(nèi)焊縫凸緣。螺旋板片二徑向中間的板片焊縫凸緣二與螺旋板片一徑向中間的板片焊縫凸緣一焊接在一起形成中焊縫凸緣。

螺旋板殼式換熱器的螺旋板管焊接過(guò)程是沿著螺旋路徑從螺旋板管尾端至螺旋板管首端依次焊接，或者沿著螺旋路徑從螺旋板管首端至螺旋板管尾端依次焊接。

管程進(jìn)水管的一端與管程外圈焊接孔焊接在一起，管程進(jìn)水管的另一端有管程進(jìn)水管法蘭。螺旋板管部件安裝在端蓋二部件上時(shí)，管程進(jìn)水管的中間部位焊接在管程進(jìn)水管焊接孔內(nèi)之后，管程進(jìn)水管法蘭再焊接在管程進(jìn)水管的外側(cè)一端。管程出水管的一端與管程內(nèi)圈焊接孔焊接在一起，管程出水管的另一端有管程出水管法蘭。螺旋板管部件安裝在端蓋二部件上時(shí)，管程出水管的中間部位焊接在管程出水管焊接孔內(nèi)之后，管程出水管法蘭再焊接在管程出水管的外側(cè)一端。

外密封條呈螺旋形，外密封條徑向內(nèi)側(cè)有外密封條凹槽，螺旋板管的外焊縫凸緣安裝在外密封條的外密封條凹槽內(nèi)。內(nèi)密封條呈螺旋形，內(nèi)密封條徑向外側(cè)有內(nèi)密封條凹槽，螺旋板管的內(nèi)焊縫凸緣安裝在內(nèi)密封條的內(nèi)密封條凹槽內(nèi)。

板管端帽的一個(gè)側(cè)表面排列有兩個(gè)密封塞，密封塞截面輪廓與管程內(nèi)圈流道或管程外圈流道截面輪廓相吻合。板管端帽焊接在螺旋板管首端。

板管導(dǎo)流彎頭呈U形，板管導(dǎo)流彎頭的兩端各有一個(gè)密封接管，密封接管截面輪廓與管程內(nèi)圈流道或管程外圈流道截面輪廓相吻合。板管導(dǎo)流彎頭焊接在螺旋板管尾端。

螺旋板殼式換熱器裝配后，外密封條徑向外側(cè)邊緣與殼體筒體徑向內(nèi)表面接觸密封，內(nèi)密封條徑向內(nèi)側(cè)邊緣與端蓋筒體徑向外表面接觸密封。在相鄰兩圈螺旋板管兩側(cè)外表面之間形成殼程流道。殼程進(jìn)水管、殼程流道、殼程出水管組成殼程路徑。管程進(jìn)水管、管程外圈流道、板管導(dǎo)流彎頭、管程內(nèi)圈流道、管程出水管組成管程路徑。

螺旋板殼式換熱器的工作過(guò)程是：

在螺旋板殼式換熱器內(nèi)，管程介質(zhì)依次沿著管程進(jìn)水管、管程外圈流道、板管導(dǎo)流彎頭、管程內(nèi)圈流道、管程出水管的管程路徑流動(dòng)，殼程介質(zhì)依次沿著殼程進(jìn)水管、殼程流道、殼程出水管的殼程路徑流動(dòng)，管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)以螺旋板管為傳熱元件進(jìn)行熱量交換。

螺旋板殼式換熱器在清洗時(shí)，螺旋板管部件從換熱器內(nèi)腔中取出，把端蓋二部件固定，拉動(dòng)螺旋板管尾端，相鄰兩圈螺旋板管兩側(cè)外表面之間的間距增加，方便清洗殼程流道內(nèi)的污垢。

螺旋板殼式換熱器的螺旋板管焊接過(guò)程是沿著螺旋路徑依次焊接，焊接時(shí)的熱應(yīng)力和工作時(shí)的熱應(yīng)力較小，螺旋板管的螺旋形結(jié)構(gòu)也會(huì)釋放部分熱應(yīng)力，不會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱介質(zhì)泄露。殼程流道的清洗比較容易，螺旋板管為焊接件，具有耐溫、耐壓的優(yōu)點(diǎn)。螺旋板殼式換熱器的管程流道長(zhǎng)、管程流道截面小、管程流道內(nèi)的管程介質(zhì)流速高，不容易在管程流道內(nèi)結(jié)垢。管程介質(zhì)在管程流道內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，有利于提高換熱效率。

附圖說(shuō)明

說(shuō)明書(shū)附圖是螺旋板殼式換熱器結(jié)構(gòu)圖和示意圖。其中圖1是螺旋板殼式換熱器的軸測(cè)圖。圖2是螺旋板殼式換熱器的軸測(cè)剖視圖。圖3是殼體部件的軸測(cè)圖。圖4是端蓋一部件的軸測(cè)剖視圖。圖5是端蓋二部件的軸測(cè)剖視圖。圖6是螺旋板管部件與端蓋二部件安裝在一起的軸測(cè)剖視圖。圖7是螺旋板管部件的軸測(cè)圖。本文中的螺旋板管部件的螺旋板管的中間部分截?cái)嗪笸队帮@示。圖8是螺旋板管的軸測(cè)圖。圖9是螺旋板管部件的軸測(cè)剖視圖。圖10是螺旋板片二的軸測(cè)圖。圖11是螺旋板片一的軸測(cè)圖。圖12是外密封條和內(nèi)密封條相對(duì)安裝位置的軸測(cè)圖。圖13是板管端帽的軸測(cè)圖。圖14是板管導(dǎo)流彎頭的軸測(cè)圖。

圖中標(biāo)注有外密封條1、板管導(dǎo)流彎頭2、螺旋板管3、內(nèi)密封條4、板管端帽5、管程出水管6、殼程進(jìn)水管7、殼程出水管8、端蓋一9、殼體法蘭一10、殼體筒體11、端蓋筒體12、螺旋板管軸線13、殼體法蘭二14、端蓋二15、管程進(jìn)水管16、管程出水管焊接孔17、管程進(jìn)水管焊接孔18、管程內(nèi)圈流道19、管程外圈流道20、外焊縫凸緣21、中焊縫凸緣22、內(nèi)焊縫凸緣23、管程外圈焊接孔24、螺旋板管尾端25、螺旋板管首端26、管程內(nèi)圈焊接孔27、殼程流道28、流道凹槽二29、螺旋板片二尾端30、螺旋板片二31、螺旋板片二首端32、板片焊縫凸緣二33、板片焊縫凸緣一34、流道凹槽一35、螺旋板片一尾端36、螺旋板片一37、螺旋板片一首端38、外密封條凹槽39、內(nèi)密封條凹槽40、密封塞41、密封接管42。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步敘述。

參照?qǐng)D1至圖14，螺旋板殼式換熱器包括殼體部件、端蓋一部件、端蓋二部件、螺旋板管部件。端蓋一部件和端蓋二部件分別安裝在殼體部件的兩端，螺旋板管部件安裝在由殼體部件、端蓋一部件、端蓋二部件組成的換熱器內(nèi)腔中。

殼體部件的中間是殼體筒體11，殼體筒體11呈圓筒形，殼體筒體11的兩端分別是殼體法蘭一10、殼體法蘭二14。端蓋一部件的中間是端蓋一9，端蓋一9中間的一側(cè)有端蓋筒體12，端蓋筒體12呈一端封閉的圓筒形，端蓋一9的另一側(cè)有殼程出水管8，殼程出水管8外側(cè)一端有殼程出水管法蘭。端蓋二部件的中間是端蓋二15，端蓋二15的一側(cè)有殼程進(jìn)水管7，殼程進(jìn)水管7外側(cè)一端有殼程進(jìn)水管法蘭。端蓋二15上有一個(gè)管程出水管焊接孔17和一個(gè)管程進(jìn)水管焊接孔18。

螺旋板管部件包括外密封條1、板管導(dǎo)流彎頭2、螺旋板管3、內(nèi)密封條4、板管端帽5、管程出水管6、殼程進(jìn)水管7。螺旋板管3由螺旋板片二31、螺旋板片一37焊接制成。螺旋板管3呈螺旋形，螺旋板管3截面上有一個(gè)管程內(nèi)圈流道19和一個(gè)管程外圈流道20。管程內(nèi)圈流道19與管程外圈流道20徑向中間是中焊縫凸緣22，管程外圈流道20徑向外側(cè)邊緣是外焊縫凸緣21，管程內(nèi)圈流道19徑向內(nèi)側(cè)邊緣是內(nèi)焊縫凸緣23。螺旋板管3一端是螺旋板管尾端25，螺旋板管3另一端是螺旋板管首端26，靠近螺旋板管首端26的螺旋板管3右側(cè)有一個(gè)管程外圈焊接孔24和一個(gè)管程內(nèi)圈焊接孔27。管程外圈焊接孔24與管程外圈流道20相聯(lián)通，管程內(nèi)圈焊接孔27與管程內(nèi)圈流道19相聯(lián)通。

螺旋板片二31呈螺旋形，螺旋板片二31截面的左側(cè)有兩個(gè)流道凹槽二29，在兩個(gè)流道凹槽二29徑向中間有一個(gè)板片焊縫凸緣二33，在螺旋板片二31截面的徑向內(nèi)側(cè)邊緣和徑向外側(cè)邊緣各有一個(gè)板片焊縫凸緣二33。螺旋板片二31一端是螺旋板片二尾端30，螺旋板片二31另一端是螺旋板片二首端32，靠近螺旋板片二首端32的螺旋板片二31右側(cè)有一個(gè)管程外圈焊接孔24和一個(gè)管程內(nèi)圈焊接孔27。

螺旋板片一37呈螺旋形，螺旋板片一37截面的右側(cè)有四個(gè)流道凹槽一35，在四個(gè)流道凹槽一35徑向中間有一個(gè)板片焊縫凸緣一34，在螺旋板片一37截面的徑向內(nèi)側(cè)邊緣和徑向外側(cè)邊緣各有一個(gè)板片焊縫凸緣一34。螺旋板片一37一端是螺旋板片一尾端36，螺旋板片一37另一端是螺旋板片一首端38，螺旋板片一37螺旋方向與螺旋板片二31螺旋方向相同。

螺旋板片二31徑向外側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣二33與螺旋板片一37徑向外側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣一34焊接在一起形成外焊縫凸緣21。螺旋板片二31徑向內(nèi)側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣二33與螺旋板片一37徑向內(nèi)側(cè)邊緣的板片焊縫凸緣一34焊接在一起形成內(nèi)焊縫凸緣23。螺旋板片二31徑向中間的板片焊縫凸緣二33與螺旋板片一37徑向中間的板片焊縫凸緣一34焊接在一起形成中焊縫凸緣22。

螺旋板殼式換熱器的螺旋板管3焊接過(guò)程是沿著螺旋路徑從螺旋板管尾端25至螺旋板管首端26依次焊接，或者沿著螺旋路徑從螺旋板管首端26至螺旋板管尾端25依次焊接。

管程進(jìn)水管16的一端與管程外圈焊接孔24焊接在一起，管程進(jìn)水管16的另一端有管程進(jìn)水管法蘭。螺旋板管部件安裝在端蓋二部件上時(shí)，管程進(jìn)水管16的中間部位焊接在管程進(jìn)水管焊接孔18內(nèi)之后，管程進(jìn)水管法蘭再焊接在管程進(jìn)水管16的外側(cè)一端。管程出水管6的一端與管程內(nèi)圈焊接孔27焊接在一起，管程出水管6的另一端有管程出水管法蘭。螺旋板管部件安裝在端蓋二部件上時(shí)，管程出水管6的中間部位焊接在管程出水管焊接孔17內(nèi)之后，管程出水管法蘭再焊接在管程出水管6的外側(cè)一端。

外密封條1呈螺旋形，外密封條1徑向內(nèi)側(cè)有外密封條凹槽39，螺旋板管3的外焊縫凸緣21安裝在外密封條1的外密封條凹槽39內(nèi)。內(nèi)密封條4呈螺旋形，內(nèi)密封條4徑向外側(cè)有內(nèi)密封條凹槽40，螺旋板管3的內(nèi)焊縫凸緣23安裝在內(nèi)密封條4的內(nèi)密封條凹槽40內(nèi)。

板管端帽5的一個(gè)側(cè)表面排列有兩個(gè)密封塞41，密封塞41截面輪廓與管程內(nèi)圈流道19或管程外圈流道20截面輪廓相吻合。板管端帽5焊接在螺旋板管首端26。

板管導(dǎo)流彎頭2呈U形，板管導(dǎo)流彎頭2的兩端各有一個(gè)密封接管42，密封接管42截面輪廓與管程內(nèi)圈流道19或管程外圈流道20截面輪廓相吻合。板管導(dǎo)流彎頭2焊接在螺旋板管尾端25。

螺旋板殼式換熱器裝配后，外密封條1徑向外側(cè)邊緣與殼體筒體11徑向內(nèi)表面接觸密封，內(nèi)密封條4徑向內(nèi)側(cè)邊緣與端蓋筒體12徑向外表面接觸密封。在相鄰兩圈螺旋板管3兩側(cè)外表面之間形成殼程流道28。殼程進(jìn)水管7、殼程流道28、殼程出水管8組成殼程路徑。管程進(jìn)水管16、管程外圈流道20、板管導(dǎo)流彎頭2、管程內(nèi)圈流道19、管程出水管6組成管程路徑。

參照?qǐng)D2，螺旋板殼式換熱器的工作過(guò)程是：

在螺旋板殼式換熱器內(nèi)，管程介質(zhì)依次沿著管程進(jìn)水管16、管程外圈流道20、板管導(dǎo)流彎頭2、管程內(nèi)圈流道19、管程出水管6的管程路徑流動(dòng)，殼程介質(zhì)依次沿著殼程進(jìn)水管7、殼程流道28、殼程出水管8的殼程路徑流動(dòng)，管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)以螺旋板管3為傳熱元件進(jìn)行熱量交換。

螺旋板殼式換熱器在清洗時(shí)，螺旋板管部件從換熱器內(nèi)腔中取出，把端蓋二部件固定，拉動(dòng)螺旋板管尾端25，相鄰兩圈螺旋板管3兩側(cè)外表面之間的間距增加，方便清洗殼程流道28內(nèi)的污垢。

螺旋板殼式換熱器的螺旋板管3焊接過(guò)程是沿著螺旋路徑依次焊接，焊接時(shí)的熱應(yīng)力和工作時(shí)的熱應(yīng)力較小，螺旋板管3的螺旋形結(jié)構(gòu)也會(huì)釋放部分熱應(yīng)力，不會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱介質(zhì)泄露。殼程流道28的清洗比較容易，螺旋板管3為焊接件，具有耐溫、耐壓的優(yōu)點(diǎn)。螺旋板殼式換熱器的管程流道長(zhǎng)、管程流道截面小、管程流道內(nèi)的管程介質(zhì)流速高，不容易在管程流道內(nèi)結(jié)垢。管程介質(zhì)在管程流道內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，有利于提高換熱效率。