本公開涉及換熱器，尤其涉及一種板殼式換熱器。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外化工、食品、制藥、稀貴金屬冶煉、印染等行業(yè)的生產(chǎn)過程中存在大量的間歇性操作工況。這種工況的典型特質(zhì)上，物料頻換更換，為了避免物料的交叉污染，需要經(jīng)常打開換熱器，進(jìn)行徹底清洗。例如在藥品行業(yè)，根據(jù)成分的不同，需要在制取不同藥品時，對換熱設(shè)備進(jìn)行徹底清洗。

近年來，板殼式換熱器集板式、管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有傳熱效率高、末端溫差小、耐高溫高壓、緊湊化以及重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于化工、制冷、食品和醫(yī)藥等生產(chǎn)流程中。板殼式換熱器非常適合于用于間歇生產(chǎn)工作過程，原因如下：

(1)換熱效率高，體積小，重量輕，可以采用貴金屬，總造價低；

(2)板片結(jié)構(gòu)為圓形，應(yīng)力分布均勻，能適應(yīng)頻繁的開停機(jī)工況。

(3)換熱設(shè)備內(nèi)的本身持液量少和液體的停留時間短。停機(jī)后，物料殘余量少，清洗工作量小。

然而，由于板殼式換熱器芯體與殼體通過法蘭面密封，現(xiàn)有技術(shù)中芯體與殼體之間通過螺栓連接，用于間歇工況時，仍存在以下不足：

(1)法蘭面存在較多的螺栓、螺母，松啟所花費(fèi)的時間較長，經(jīng)常存在螺栓銹蝕鎖死，拆裝困難，工人的操作強(qiáng)度較大；

(2)法蘭邊上開設(shè)過多的螺栓孔容易對法蘭邊的強(qiáng)度產(chǎn)生影響；

(3)法蘭面墊片需要頻繁更換。

隨著化工裝置對設(shè)備的要求越來越高，在裝置設(shè)計(jì)時，優(yōu)先考慮高效的板殼式換熱器。然而板式法蘭連接存在以上的問題，有待于進(jìn)一步改進(jìn)，以期其更加適應(yīng)于間歇工況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，做出了本申請。

根據(jù)本申請，提供了一種板殼式換熱器，包括：殼體，具有開口端；換熱器芯體，其通過所述殼體的開口端被接收在所述殼體中，所述換熱器芯體具有頂蓋，當(dāng)換熱器芯體被接收在所述殼體內(nèi)時，所述頂蓋覆蓋在所述殼體的開口端，以將所述換熱器芯體密封于所述殼體內(nèi)；以及

開合機(jī)構(gòu)，其包括至少兩個卡箍，所述至少兩個卡箍能夠被驅(qū)動以在閉合位置和打開位置之間活動，當(dāng)處于所述閉合位置時，所述至少兩個卡箍抱合在所述頂蓋與所述殼體對接處的外側(cè)，當(dāng)處于所述打開位置時，所述至少兩個卡箍向外離開所述對接處。

優(yōu)選，所述開合機(jī)構(gòu)還包括至少一個轉(zhuǎn)套，所述至少兩個卡箍中的每個卡箍的一端與所述轉(zhuǎn)套樞接以在所述閉合位置和所述打開位置之間活動；且每個轉(zhuǎn)套僅且僅與兩個卡箍樞接。

優(yōu)選，所述至少兩個卡箍中的每個卡箍的另一端設(shè)置鎖緊裝置，以在所述閉合位置實(shí)現(xiàn)鎖緊。

優(yōu)選，每個卡箍的另一端的上下兩側(cè)分別設(shè)置一鎖緊裝置。

優(yōu)選，所述鎖緊裝置為電磁鎖。

優(yōu)選，所述卡箍的內(nèi)側(cè)設(shè)有徑向凹槽，用于處于閉合位置時進(jìn)一步緊固所述頂蓋與所述殼體之間的對接。

優(yōu)選，所述卡箍的徑向凹槽為C形凹槽或雙U形槽。

優(yōu)選，在所述頂蓋的內(nèi)表面、正對于所述殼體的開口端的端面處開設(shè)一環(huán)形凹槽；

所述環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有密封墊片，用以密封所述頂蓋與所述殼體的對接處。

優(yōu)選，所述密封墊片為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，且所述密封墊片的橫截面為C型。

優(yōu)選，所述密封墊片的材料為鋼絲增強(qiáng)聚四氟乙烯。

優(yōu)選，所述板殼式換熱器還包括：伺服機(jī)構(gòu)，其控制所述芯體的 上下運(yùn)動。

優(yōu)選，所述伺服機(jī)構(gòu)包括：

連桿，其位于所述轉(zhuǎn)套內(nèi)且能夠被驅(qū)動實(shí)現(xiàn)伸長和收縮；以及

吊臂，其與所述連桿相連接，以在連桿的伸縮過程中帶動所述芯體上下運(yùn)動。

優(yōu)選，所述芯體包括多塊層疊設(shè)置的換熱板，且每相鄰兩塊換熱板之間采用激光焊接。

優(yōu)選，所述換熱板為波紋板；

所述換熱板為圓形，所述換熱板的直徑為0.2m-1.4m，所述換熱板的波紋深度為2mm-10mm，且波紋的節(jié)距為10mm-20mm。

本申請?zhí)峁┑陌鍤な綋Q熱器開啟方便，生產(chǎn)效率得到提高，更能適應(yīng)間歇性操作、頻繁清洗的工況；蓋體與殼體連接面的強(qiáng)度得到提高，密封性能好，延長了換熱器的使用壽命。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中設(shè)備本體的剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中開合機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中開合機(jī)構(gòu)抱合頂蓋與殼體對接處的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中密封墊片的剖視圖；

圖6為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中開合機(jī)構(gòu)開啟后(去除外殼)的示意圖；

圖7為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器的換熱器芯體(去除頂蓋)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫? 的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)實(shí)用新型，而非對該實(shí)用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與實(shí)用新型相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。

圖1為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了板殼式換熱器的設(shè)備本體的剖視圖。

請參考圖1和圖2，本申請?zhí)峁┝艘环N板殼式換熱器，包括設(shè)備本體(也即，殼體5和設(shè)置于殼體5內(nèi)的換熱器芯體13)，殼體5上設(shè)置有殼側(cè)流體入口、殼側(cè)流體出口；換熱器芯體13上設(shè)置有板側(cè)流體入口1、板側(cè)流體出口9。板殼式換熱器工作時，板側(cè)流體從板側(cè)流入口1流入，從板側(cè)流體出口9流出；殼側(cè)流體從殼側(cè)流體入口流12入，從殼側(cè)流體出口6流出。由于換熱器屬于壓力容器范疇，為了使得應(yīng)力分布均勻，本申請?zhí)峁┑陌鍤な綋Q熱器的殼體5優(yōu)選為圓筒型殼體。

其中，殼體5具有開口端；

換熱器芯體13，其通過殼體5的開口端被接收在殼體5中，換熱器芯體13具有頂蓋3，當(dāng)換熱器芯體13被接收在殼體5內(nèi)時，頂蓋3覆蓋在殼體5的開口端，以將換熱器芯體13密封于殼體5內(nèi)，殼體5的開口端和頂蓋3均為法蘭面；以及

開合機(jī)構(gòu)，其包括兩個卡箍，如圖1所示，即第一卡箍4，第二卡箍11，兩個卡箍能夠被驅(qū)動以在閉合位置和打開位置之間活動，當(dāng)處于閉合位置時，兩個卡箍抱合在頂蓋3與殼體5對接處的外側(cè)，當(dāng)處于打開位置時，兩個卡箍向外離開對接處。其中，第一卡箍4和第二卡箍11優(yōu)選為半圓形卡箍。

從圖2可以清楚的看到板殼式換熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體的，頂蓋3和殼體5的開口端對接的方式為法蘭密封方式，是通過兩個半圓形卡箍連接的?？ü渴降拈_合機(jī)構(gòu)具有開啟方便，適用壓力范圍廣，承壓能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；提高頂蓋與殼體對接處的連接強(qiáng)度，提高換熱器的 使用壽命。

圖3為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中開合機(jī)構(gòu)的示意圖。圖4為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中開合機(jī)構(gòu)抱合頂蓋與殼體對接處的示意圖。圖5為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中密封墊片14的剖視圖。

圖6為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器中開合機(jī)構(gòu)開啟后(去除外殼)的示意圖。

作為一種可選的實(shí)施方式，開合機(jī)構(gòu)還包括一個轉(zhuǎn)套15，轉(zhuǎn)套15需要外部的電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，兩個卡箍中的每個卡箍的一端與轉(zhuǎn)套樞接以在閉合位置和打開位置之間活動。

結(jié)合圖3，兩個卡箍中的每個卡箍的一端與轉(zhuǎn)套樞接包括：每個卡箍的一端分別通過一連接柄連接至各自對應(yīng)的齒輪上，兩齒輪分別套設(shè)于轉(zhuǎn)套上。也即，第一卡箍4通過一連接柄連接于齒輪17，第二卡箍11通過一連接柄連接于齒輪18，為保證兩個卡箍的開閉，兩齒輪的設(shè)定默認(rèn)滿足在轉(zhuǎn)套運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，兩齒輪的運(yùn)動方向相反。

作為一種可選的實(shí)施方式，如圖3所示，兩個卡箍中的每個卡箍的另一端設(shè)置鎖緊裝置，以在閉合位置實(shí)現(xiàn)鎖緊。

其中，每個卡箍的另一端的上下兩側(cè)分別設(shè)置一鎖緊裝置，并且鎖緊裝置優(yōu)選為電磁鎖。如圖3所示的快開機(jī)構(gòu)的示意圖，每個卡箍的另一端(遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)套的一端)的上下兩側(cè)分別設(shè)置一個電磁鎖2，即四塊電磁鎖2形成上下兩對電磁鎖。

作為一種可選的實(shí)施方式，卡箍的內(nèi)側(cè)設(shè)有徑向凹槽，用于處于閉合位置時進(jìn)一步緊固頂蓋3與殼體5之間的對接。

如圖3和圖4所示，本申請?zhí)峁┑陌鍤な綋Q熱器中卡箍的徑向凹槽優(yōu)選為雙U形槽(也即具有上U形槽19、下U形槽20，上U形槽和下U形槽共用一加強(qiáng)筋)。開合機(jī)構(gòu)在閉合狀態(tài)下，頂蓋3邊緣的凸起部3’卡合于上U形槽19內(nèi)，殼體5開口端的凸起部5’卡合于下U形槽20，以此達(dá)到緊固密封的效果。當(dāng)然，卡箍的徑向凹槽不局限于雙U型槽，也可以優(yōu)選設(shè)置為C型槽，通過將頂蓋3邊緣的凸起部的上側(cè)和殼體5開口端的凸起部的下側(cè)卡合緊固即可。

進(jìn)一步地，如圖4所示，為了防止頂蓋3與殼體5開口端對接處泄露，在頂蓋3的內(nèi)表面、正對于殼體5的開口端的端面處開設(shè)一環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有密封墊片14，用來對頂蓋3與殼體5的對接處進(jìn)行密封。密封墊片14依靠自身彈性緊貼在環(huán)形凹槽中，從而裝卸頂蓋3時無須拆下密封墊片14，大大減少了密封墊片14的裝卸次數(shù)，保護(hù)了密封面且提高密封效果。

進(jìn)一步地，如圖5所示，密封墊片14為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，且連接柄密封墊片14的橫截面為C型。

可選的，密封墊片14的材料為鋼絲增強(qiáng)聚四氟乙烯，用以增強(qiáng)承壓能力。進(jìn)一步地，密封墊片14的上下面均有一圈突出的圓弧21，這是線接觸密封部分。密封墊片14的初始預(yù)緊力靠裝配精度獲得。在頂蓋3的作用下，密封墊片14產(chǎn)生初始的變形，形成初始的密封壓比。壓力提升后，在壓力的作用下，頂蓋3向上頂起，密封墊片14的內(nèi)腔也同時受到壓力的作用，使得密封墊片14軸向張開，并徑向擴(kuò)張，密封墊片14的表面與殼體5端部、頂蓋3接觸而緊密配合，起到了密封的作用。

參考圖1和圖6，作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，板殼式換熱器還包括：伺服機(jī)構(gòu)，其控制換熱器芯體13的上下運(yùn)動。

進(jìn)一步地，伺服機(jī)構(gòu)包括：

連桿8，其位于一個轉(zhuǎn)套15內(nèi)且能夠被驅(qū)動實(shí)現(xiàn)伸長和收縮；以及

吊臂7，其與連桿8相連接，以在連桿的伸縮過程中帶動換熱器芯體13上下運(yùn)動。

其中，連桿通過驅(qū)動裝置驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)伸縮。驅(qū)動裝置優(yōu)選為液壓裝置，液壓裝置的壓縮介質(zhì)為機(jī)油，依靠柱塞的移動，產(chǎn)生壓力，來驅(qū)動連桿的伸長與收縮。

可選的，頂蓋3的上表面設(shè)置有連接部件(例如吊耳10)，吊臂7的前端通過繩索連接到吊耳10上。

圖7為本實(shí)用新型提供的板殼式換熱器的換熱器芯體(去除頂蓋)的示意圖。

進(jìn)一步地，如圖7所示，換熱器芯體13包括多塊層疊設(shè)置的換熱板16，且每相鄰兩塊換熱板16之間采用激光焊接。其中，換熱板16為波紋板，這樣可以盡最大程度的使流體湍流，以防止換熱器被堵塞；并且，換熱板優(yōu)選為圓形，換熱板的直徑為0.2m-1.4m，換熱板的波紋深度為2mm-10mm，且波紋的節(jié)距為10mm-20mm。

具體的，換熱器芯體13的形成方式為：兩個換熱板同軸放置，分別將換熱板16上同一位置的兩個圓孔焊接(激光焊接)在一起，形成板片對，構(gòu)成該板片對的兩板之間形成一個殼側(cè)流道；然后將多個板片對同軸放置，將相鄰兩板片對的外圓焊接(激光焊接)在一起，構(gòu)成換熱器芯體13，相鄰的兩個板片對之間構(gòu)成了一個板側(cè)流道。最終，換熱器芯體13的每個板片對中兩板片之間通道構(gòu)成殼側(cè)通道，板片對與板片對之間流道構(gòu)成板側(cè)流道。

參照圖1、圖3和圖6，接下來進(jìn)一步介紹開合機(jī)構(gòu)的開閉以及伺服機(jī)構(gòu)控制換熱器芯體13升降的過程。在本申請?zhí)峁┑陌鍤な綋Q熱器外配套有控制臺以控制開合機(jī)構(gòu)以及伺服機(jī)構(gòu)動作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速開啟以及換熱器芯體13的拉出和放置，適應(yīng)間歇性操作、頻繁清洗的工況。其中，電磁鎖與控制臺之間通過電纜線連接。

開合機(jī)構(gòu)開啟過程包括：(1)控制臺確認(rèn)換熱器卸壓，將解鎖信號傳遞到電磁鎖，進(jìn)行解鎖；(2)控制臺發(fā)出信號控制轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)套的轉(zhuǎn)動帶動齒輪運(yùn)動，進(jìn)而打開兩個卡箍；(3)控制臺發(fā)出信號控制連桿伸長，進(jìn)而帶動吊臂向上提升以將換熱器芯體13抽出，進(jìn)行清洗維護(hù)。執(zhí)行過程中，轉(zhuǎn)套和齒輪收到控制臺開啟信號時，具有止回鎖緊功能，以保證安全。

連接開合機(jī)構(gòu)閉合過程如下：(1)控制臺發(fā)出信號控制連桿收縮，進(jìn)而通過吊臂將換熱器芯體13安裝到殼體5中后；(2)控制臺發(fā)出信號控制轉(zhuǎn)套和齒輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)，關(guān)閉兩個卡箍，使得頂蓋3及殼體5的上下法蘭順利進(jìn)入卡箍的U形槽；(3)控制臺發(fā)出信號控制電磁鎖，電磁鎖的上下兩對鎖鎖緊，完成一個閉合過程。

本申請?zhí)峁┑陌鍤な綋Q熱器開啟方便，更能適應(yīng)間歇性操作、頻繁清洗的工況，大大提高生產(chǎn)效率。

明顯的，上述一個或多個實(shí)施方式中，本申請?zhí)峁┑陌鍤な綋Q熱器的開合機(jī)構(gòu)包括一對卡箍以及與卡箍樞接的轉(zhuǎn)套，但是本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例中所布置的開合機(jī)構(gòu)。特別地，可以設(shè)置成對的卡箍以及與每對卡箍樞接的轉(zhuǎn)套，每個轉(zhuǎn)套僅且僅與兩個卡箍樞接。例如，開合機(jī)構(gòu)，2對卡箍(也即卡箍一、卡箍二、卡箍三、卡箍四順次擺放，每個卡箍優(yōu)選為1/4的圓弧環(huán)卡箍)和2個轉(zhuǎn)套(轉(zhuǎn)套一、轉(zhuǎn)套二)，轉(zhuǎn)套一與卡箍一、卡箍二的一端樞接，轉(zhuǎn)套二與卡箍三、卡箍四的一端樞接，當(dāng)處于閉合位置時，卡箍二的另一端與卡箍三的另一端相接觸，卡箍一的另一端與卡箍四的另一端相接觸，以實(shí)現(xiàn)在頂蓋與殼體對接處的抱合。

以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的實(shí)用新型范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。