專利名稱:組合式管式換熱器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于同流式換熱器，更確切地說(shuō)是關(guān)于管式換熱器的，在這種管式換熱器中，載熱流體流經(jīng)排列在箱形隊(duì)列中的許多橫向鄰接的換熱組件，每一個(gè)組件中容納有眾多的換熱管，被加熱流體流經(jīng)這些換熱管而與載熱流體實(shí)現(xiàn)熱交換目的。
在一個(gè)典型的本發(fā)明所描述的這種型式的同流床換熱器中，一定數(shù)量的換熱組件被安放成箱形的隊(duì)列并互相橫向鄰接，每一個(gè)換熱組件包含有許多按長(zhǎng)度方向排放的管子，這些管子的兩端安裝在多孔的管板上。被加熱流體流過(guò)組件的這些換熱管，并與載熱流體換熱，該載熱流體流經(jīng)換熱組件的隊(duì)列，并沿?fù)Q熱管橫向從其外面流過(guò)。
同流式換熱器結(jié)構(gòu)的這種組件原理，其主要優(yōu)點(diǎn)在于用組件結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)組裝工作。同流式換熱器通常是很大的構(gòu)件，常會(huì)高于10米，寬于15米。在現(xiàn)場(chǎng)安裝拼湊這樣的構(gòu)件勞動(dòng)強(qiáng)度是很大的，很費(fèi)時(shí)間的工作，同時(shí)價(jià)格也是很高的。把同流式換熱器做成予先裝配好的可運(yùn)輸?shù)慕M件，無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)安裝和運(yùn)輸都能得到簡(jiǎn)化并且能降低費(fèi)用。
同流式的組合式管式換熱器，其現(xiàn)有技術(shù)已由美國(guó)專利2487626、2653799和4202407中的換熱器表明，這些換熱器的每一種都是由許多管式換熱組件構(gòu)成的，這些組件堆疊成一個(gè)或許多換熱柱。每一個(gè)單個(gè)的組件包含有許多沿長(zhǎng)度方向排放的管子，這些管子在一對(duì)相距一定距離的管板之間延伸并安裝在它們上面，橫向相鄰的組件用螺釘、銷(xiāo)子或焊接使其與法蘭式管板固定在一起。在每種情況下，在隊(duì)列中排好的單個(gè)組件的管板都將被連接在一起構(gòu)成換熱器的支撐構(gòu)件，因此，由于保養(yǎng)和更換需要移開(kāi)任何一個(gè)單個(gè)的組件時(shí)，難于保證余下的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)上的完整性。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的組合式管式換熱器，從而，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)移開(kāi)單個(gè)管束時(shí)而不影響換熱器構(gòu)件的結(jié)構(gòu)上完整性的目的。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種管式換熱器組件，其結(jié)構(gòu)是便于裝運(yùn)、現(xiàn)場(chǎng)組裝和現(xiàn)場(chǎng)維修的。
本發(fā)明是關(guān)于一種熱交換設(shè)備，該設(shè)備由許多換熱組件組成，換熱組件并排安裝在一起形成一種箱形的隊(duì)列，每一個(gè)換熱組件內(nèi)裝有許多換熱管，這些換熱管形成一個(gè)流動(dòng)通道，第一種換熱流體(如空氣)流經(jīng)該流動(dòng)通道而與沿?fù)Q熱管外面流經(jīng)換熱設(shè)備的第二種換熱流體(如煙道瓦斯)產(chǎn)生熱交換。
依照本發(fā)明，換熱組件包括一個(gè)長(zhǎng)方形的箱形的支架，該支架具有一對(duì)相距一定距離的端架并在端架的各個(gè)相對(duì)應(yīng)的邊角上用縱向細(xì)長(zhǎng)的支撐件連接端架;一個(gè)置放于支架里面的管束總成;和為把管束總成安裝于支架上的固定裝置，固定裝置中還包括膨脹裝置，以便當(dāng)管束總成的換熱管在縱向長(zhǎng)度上膨脹和收縮時(shí)接納在支架中管束總成的至少是一個(gè)管板的平移運(yùn)動(dòng)。
在管束總成的最佳實(shí)施例中，其固定裝置包括一個(gè)金屬條帶，在條帶的兩端中間至少具有一個(gè)有彈性的折摺，該折摺作為一個(gè)膨脹裝置以接納管板相對(duì)于緊靠著該管板的端架件的平移運(yùn)動(dòng)。為把管束總成裝在支架上，金屬條帶的一端焊于管束的管板上而其另一端焊于支架中橫向緊靠著管束總成的端架件上。
為建造換熱設(shè)備，許多單個(gè)的換熱組件在一個(gè)或更多的橫向相鄰接的柱體中一個(gè)在另一個(gè)之上相互疊置而形成箱形的隊(duì)列?？吭谝黄鸬膿Q熱組件的支架被連接在一起形成支承構(gòu)件的骨架，為換熱器提供了結(jié)構(gòu)上的完整性。維修和更換時(shí)，僅需從支架的端架上拆除固定裝置并簡(jiǎn)單地從支架上向外滑動(dòng)，管束總成即可從它們各自的支架中迅速的移出。此外，由于每個(gè)管束總成已在其制造地點(diǎn)裝配到支架中，支架本身即可做為裝運(yùn)的框架，在起吊裝運(yùn)時(shí)對(duì)管束總成起保護(hù)作用。
本發(fā)明可由最佳實(shí)施例的敘述和附圖中得到更清楚的了解，見(jiàn)附圖
圖1，組合式換熱設(shè)備的側(cè)視圖，該設(shè)備是依照本發(fā)明所說(shuō)的許多予裝配的換熱器組件組成的;
圖2，沿圖1中2-2剖面剖開(kāi)的本發(fā)明的換熱設(shè)備的剖視圖;
圖3，一個(gè)單個(gè)的予裝配換熱組件的支架的立體圖;
圖4，一個(gè)單個(gè)的換熱組件的管束總成的立體圖;
圖5，換熱組件的管束總成與支架相互連接的放大斷面圖;
現(xiàn)借助附圖來(lái)說(shuō)明一種最佳實(shí)施例，在圖1和圖2中，描述了一種同流組合式管式換熱器10，它由許多換熱組件20被并排安裝在一起形成一個(gè)箱形的隊(duì)列。換熱組件20被一個(gè)在另一個(gè)上面的堆起來(lái)成為一個(gè)所需高度的柱體，而將一定數(shù)量的這種柱體并排放置在一起并按需要連接起來(lái)即可提供所希望的換熱能力。一種載熱流體(如熱煙道瓦斯)流經(jīng)箱形隊(duì)列12，從其一端的氣體入口14進(jìn)入并從另一端的氣體出口16排出。這樣，熱煙道瓦斯橫過(guò)組成箱式隊(duì)列12的單個(gè)換熱組件20。每個(gè)換熱組件20內(nèi)裝有許多換熱管，這些換熱管形成一個(gè)流動(dòng)通道，被加熱的換熱流體(如燃燒空氣)通過(guò)該流通而與載熱流體產(chǎn)生熱交換，該載熱流體是流經(jīng)換熱組件20堆放起來(lái)的隊(duì)列并流經(jīng)換熱管的外面的。
當(dāng)然本發(fā)明用于何種流體和流程并沒(méi)有限制，圖中所示的換熱設(shè)備10是一種同流式的空氣予熱器和用于燃燒過(guò)程中加熱所用的空氣的，其加熱方法是使空氣通過(guò)該換熱設(shè)備而與由燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的熱煙道瓦斯產(chǎn)生換熱作用，圖中所示的換熱器包括4個(gè)柱體和四層換熱組件20，最上一層換熱組件20是單程換熱器，它是為加熱第二級(jí)空氣的，第二級(jí)被加熱空氣由入口管2進(jìn)入最上層的換熱組件20，并通過(guò)其中的管子后由出口4離開(kāi)換熱組件20。下部三層換熱組件20構(gòu)成一個(gè)初級(jí)空氣予熱器，在該予熱器中被加熱空氣經(jīng)由入口管6進(jìn)入換熱組件20的最下面一層，然后流經(jīng)S形通道最后由出口8離開(kāi)該空氣予熱器的初級(jí)部分的換熱組件20的最上面一層?？諝庥锜崞鞯某跫?jí)部分的換熱組件20每一層用端部導(dǎo)管7與緊挨著的下一層或上一層相連，這樣形成一個(gè)S形的流道，首先流過(guò)一層組件的換熱管然后流經(jīng)相鄰的另一層組件的換熱管，以此類推。通常，在換熱器10的熱煙道瓦斯的入口，即在熱煙道瓦斯入口管14和最上層換熱組件20之間，設(shè)置一個(gè)波紋管18，這是為熱煙道瓦斯管和換熱組件20之間不同的膨脹而設(shè)置的。
依照本發(fā)明，每一個(gè)換熱組件20包括一個(gè)長(zhǎng)方形的箱形支架30和一個(gè)管束總成40，該管束總成安放在支架30中并安裝在支架上而組成換熱組件20，如圖3中所示，長(zhǎng)方形的箱形支架30由一對(duì)相距一定距離的端架32a、32b組成。端架32a、32b通常最好由4根管件固定在一起形成一個(gè)整體的長(zhǎng)方形框架，管件的固定最好用焊接。相距一定距離的端架32a，32b在它們相對(duì)應(yīng)的邊角上由細(xì)長(zhǎng)的支撐件34a和34b相連接。另外，連接端架32a和32b最下部邊角而構(gòu)成支架30的支撐件34a還提供了滑軌的表面36，沿著該滑軌36，管束總成40可以滑進(jìn)和滑出支架30。如果某一個(gè)個(gè)別的換熱組件要被安置在換熱器10的旁邊，在支架30的一側(cè)上可焊有一塊全封閉的邊板38，當(dāng)一些有同樣邊板38的架子30互相堆疊起來(lái)構(gòu)成換熱器10的最邊上的一列時(shí)，這些邊板就在側(cè)面形成了密封氣體的隔板。支架30上面和下面的面不密封，以容許瓦斯通過(guò)支架30和設(shè)置在該支架中的管束總成40的管子的外面。
本發(fā)明每一個(gè)換熱組件20的管束總成40包括一對(duì)相距一定距離的管板42a，42b和在長(zhǎng)度方向排放的許多換熱管44，它們裝在管板42a，42b上相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)的孔46中。連接相距一定距離的管板42a，42b最下面邊角的連接件即是在管束總成40兩邊的支承軌48。支承軌48不僅增加管束總成40的剛性還作為一個(gè)導(dǎo)軌，當(dāng)管束總成40滑入支架30時(shí)，該導(dǎo)軌緊挨著支架30的最下部連接件34a上的滑軌36。最好是在相距一定距離的管板42a和42b之間在其側(cè)面焊有側(cè)板49，以進(jìn)一步增加管束總成40結(jié)構(gòu)的剛性，同時(shí)也作為流體擋板以引導(dǎo)熱瓦斯流經(jīng)換熱組件20，并經(jīng)過(guò)管束總成40中眾多的換熱管44的外面。此外，還可以在管束總成40中設(shè)置一個(gè)或更多的中間管板43以進(jìn)一步增強(qiáng)管束總成40的剛性和使縱向細(xì)長(zhǎng)的換熱管44保持適當(dāng)位置以及防止當(dāng)熱瓦斯通過(guò)時(shí)細(xì)長(zhǎng)的換熱管44產(chǎn)生振動(dòng)。
在裝配換熱組件20時(shí)，管束總成40是用在其兩側(cè)下面的支撐軌48沿著滑軌36滑進(jìn)支架30的，該滑軌36是由在最下部的細(xì)長(zhǎng)的支撐件34a形成的，而該支撐件34a是連接支架30的端架32a和32b的。一經(jīng)放入支架30，管束總成40用固定裝置50固定于支架30上。在圖5中，固定裝置50分別把管束總成40的管板42a和42b連接于支架30的端架32a和32b上。固定裝置50′至少在換熱組件20的一端把管束總成40的管板連接到支架30的端架32上，固定裝置50′包含膨脹裝置52，以便接納管板相對(duì)于端架的平移運(yùn)動(dòng)，這樣，當(dāng)熱瓦斯流過(guò)管子的外面和冷的將被予熱的燃燒空氣流經(jīng)管子44的內(nèi)部使管束總成40的換熱管44在長(zhǎng)度上膨脹和收縮時(shí)，管束總成就可以在支架30中自由的伸縮。
由圖5可見(jiàn)，固定裝置50最好包括一個(gè)L形的金屬板帶，它具有裝于管束總成40的管板42上的第一支腳54和裝于支架30的相鄰管板42的端架32上的第二支腳56。管束總成低溫端管板42b用不包括任何膨脹裝置的固定裝置50固定于換熱組件20低溫端的端架32b上，該低溫端即被加熱的空氣進(jìn)入管束總成40的管子44的一端，而管束總成40的熱端管板42a用含有膨脹裝置52的固定裝置50′固定于換熱組件20熱端的端架32a上，該熱端即被加熱的燃燒空氣離開(kāi)管束總成40的管子44的一端。膨脹裝置52可以包含一個(gè)或多個(gè)手風(fēng)琴式的折摺，該折摺在固定裝置50′上制出，并位于第一支腳54與管板42a的固定點(diǎn)和第二支腳與端架32a的固定點(diǎn)之間。最佳方案是膨脹裝置52具有一個(gè)V形的折摺，該折摺在構(gòu)成固定裝置50′的金屬條帶的支腳54上，支腳54是固定于管板42a的。在工作時(shí)，在瓦斯和空氣的溫差影響下，換熱管束40的管子44膨脹或收縮時(shí)，具有彈性的折摺的膨脹裝置52則縱向膨脹或收縮以接納管板42a沿支架30的端架32a的滑動(dòng)。
如圖2所示，當(dāng)單個(gè)的換熱組件20被互相堆疊在一起形成箱形的隊(duì)列時(shí)，相鄰組件的端架被連接在一起構(gòu)成換熱設(shè)備10的構(gòu)架。當(dāng)連接在一起時(shí)，每個(gè)單個(gè)的組件20的支架30形成的換熱裝置10的完整的結(jié)構(gòu)骨架。另外，單個(gè)換熱組件20的支架30還可用于裝運(yùn)包裝，以便在裝運(yùn)管束40時(shí)起保護(hù)作用和方便起吊。當(dāng)換熱器10中的任何一個(gè)管束總成40需要維修時(shí)，僅僅需要從它的支架30的端架32上拆開(kāi)要移走的組件的管板42和滑出管束總成40，因此不需拆動(dòng)支架30。管板42可以用切除焊塊的方法與它們的端架件32相分開(kāi)，該焊塊是將固定裝置50的第二支腳56連接在支架30的端架32的，該支架30裝配著要移開(kāi)的管束總成。管束總成然后可沿著支架30最下部支撐件34的滑軌36滑出支架30。然后一個(gè)新的或者修理好的管束總成40可滑回到支架30中，再把該管束總成的固定裝置焊于支架30的端架32上，重新裝配了換熱組件20。與現(xiàn)有技術(shù)中那些已知的其它組合式換熱器不同的是，這里在換熱裝置中更換管束總成的全部工作可以完成，而不需以任何方式拆動(dòng)換熱設(shè)備的構(gòu)架和損害結(jié)構(gòu)的完整性，在本發(fā)明中，該構(gòu)架和結(jié)構(gòu)上的完整性是由裝配著管束總成40的支架30組成的。
權(quán)利要求
1、一種換熱設(shè)備，該設(shè)備由許多換熱組件組成，這些換熱組件在瓦斯進(jìn)口和瓦斯出口之間并排安裝在一起，形成一個(gè)箱形的隊(duì)列，一種換熱流體流過(guò)該隊(duì)列而與瓦斯產(chǎn)生熱交換，每一個(gè)所說(shuō)的換熱組件其特征在于
<1>，一個(gè)長(zhǎng)方形的箱形的支架，該支架包括一對(duì)相距一定距離的端架，并在端架的各個(gè)相對(duì)應(yīng)的邊角上用縱向細(xì)長(zhǎng)的支撐件連接端架，用以連接端架最下部邊角的支撐件同時(shí)也作為滑軌表面；
<2>，一個(gè)安裝在所說(shuō)的長(zhǎng)方形的箱形支架中的管束總成，該管束總成包括一對(duì)相距一定距離的，其上有互相對(duì)準(zhǔn)的許多孔的管板和許多沿長(zhǎng)度方向排放的換熱管，該換熱管在相距一定距離的管板上的相對(duì)準(zhǔn)的孔中延伸并形成一個(gè)流動(dòng)通道，熱交換流體通過(guò)該流動(dòng)通道而與瓦斯換熱，所說(shuō)的管束總成沿著滑軌表面被放入和抽出所說(shuō)的支架，該滑軌表面是由連接所說(shuō)支架的端架最下部邊角的支撐件所構(gòu)成的；
<3>，把所說(shuō)的管束總成安裝到支架上的固定裝置，該固定裝置包括膨脹裝置，當(dāng)所說(shuō)的管束總成在的換熱管長(zhǎng)度方向上膨脹和收縮時(shí)，所說(shuō)的膨脹裝置用以接納所說(shuō)的支架中管束總成的至少是一個(gè)管板的平移運(yùn)動(dòng)。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的換熱設(shè)備，其特征在于其中所說(shuō)的固定裝置具有裝于所說(shuō)管束總成的管板的第一支腳和裝于所說(shuō)的支架附近的端架件的第二支腳，所說(shuō)的膨脹裝置被設(shè)置于所說(shuō)的固定裝置的第一支腳和第二支腳中間。
3、根據(jù)權(quán)利要求
2所說(shuō)的換熱設(shè)備，其特征在于其中所說(shuō)的膨脹裝置包含至少一個(gè)有彈性的折摺，該折摺形成在所說(shuō)的固定裝置的第一支腳和第二支腳中間。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的換熱設(shè)備，其特征在于其中所說(shuō)的固定裝置包括一個(gè)L形的金屬板帶，該金屬板帶具有焊接到所說(shuō)管束總成的管板的第一支腳和焊接到所說(shuō)的支架中在橫向緊靠著管束總成的端架件的第二支腳，還具有一個(gè)設(shè)在第一支腳和第二支腳之間的實(shí)際上是V形的折摺，所說(shuō)的膨脹裝置是用以接納管板相對(duì)于端架件的平移運(yùn)動(dòng)，該管板是用所說(shuō)的固定裝置固定在該端架件上的。
5、一種換熱組件，該換熱組件適合于用許多同樣的換熱組件在瓦斯進(jìn)口和瓦斯出口之間并排安裝在一起形成一個(gè)箱形的隊(duì)列，一種換熱流體流過(guò)該隊(duì)列而與瓦斯產(chǎn)生熱交換，所說(shuō)的換熱組件其特征在于
<1>，一個(gè)長(zhǎng)方形的箱形的支架，該支架包括一對(duì)相距一定距離的端架并在端架的各個(gè)相對(duì)應(yīng)的邊角上用縱向細(xì)長(zhǎng)的支撐件連接端架，連接端架最下部邊角的支撐件同時(shí)作為滑軌表面;
<2>，一個(gè)安裝在所說(shuō)的長(zhǎng)方形的箱形支架中的管束總成，該管束總成包括一對(duì)相距一定距離的，其上有互相對(duì)準(zhǔn)的許多孔的管板和許多沿長(zhǎng)度方向排放的換熱管，該換熱管在相距一定距離的管板上的相對(duì)準(zhǔn)的孔中延伸并形成一個(gè)流動(dòng)通道，熱交換流體通過(guò)該流動(dòng)通道而與瓦斯形成換熱，所說(shuō)的管束總成沿著滑軌表面被放入和抽出所說(shuō)的支架，該滑軌表面是由連接所說(shuō)支架的端架最下部邊角的支撐件所構(gòu)成的;
<3>，把所說(shuō)的管束總成安裝到支架上的固定裝置，其特征在于該固定裝置還包括膨脹裝置，當(dāng)所說(shuō)的管束總成在長(zhǎng)度方向上膨脹和收縮時(shí)，所說(shuō)的膨脹裝置用以接納所說(shuō)的支架中管束總成的至少是一個(gè)管板的平移運(yùn)動(dòng)。
6、根據(jù)權(quán)利要求
5所說(shuō)的換熱組件，其特征在于其中所說(shuō)的固定裝置具有裝于所說(shuō)管束總成的管板的第一支腳和裝于所說(shuō)的支架附近的端架件的第二支腳，所說(shuō)的膨脹裝置被設(shè)置于所說(shuō)的固定裝置的第一支腳和第二支腳中間。
7、根據(jù)權(quán)利要求
6所說(shuō)的換熱組件，其特征在于其中所說(shuō)的膨脹裝置包含至少一個(gè)有彈性的折摺，該折摺形成在所說(shuō)的固定裝置的第一支腳和第二支腳中間。
8、根據(jù)權(quán)利要求
5所說(shuō)的換熱組件，其特征在于其中所說(shuō)的固定裝置包括一個(gè)L形的金屬板條，該板條具有焊接到所說(shuō)管束總成的管板的第一支腳和焊接到所說(shuō)的支架中在橫向緊靠著管束總成的端架件的第二支腳，還具有一個(gè)設(shè)在第一支腳和第二支腳之間的實(shí)際上是V形的折摺，所說(shuō)的膨脹裝置是用以接納管板相對(duì)于端架件的平移運(yùn)動(dòng)，該管板是用所說(shuō)的固定裝置固定在該端架件上的。
專利摘要
一種換熱設(shè)備由許多換熱組件組成，并排安裝在一起，形成箱形隊(duì)列。各換熱組件裝有多個(gè)換熱管，形成通道，第一種熱交換流體(如空氣)流過(guò)該通道而與流過(guò)換熱管外面的第二種換熱流體(如煙道瓦斯)換熱。各換熱組件包括長(zhǎng)方形箱形支架，有一對(duì)相距一定距離的端架并用縱長(zhǎng)支撐件在各相應(yīng)角上連接起來(lái)；放在支架里面的管束總成；和把管束總成裝在支架上的固定裝置，其中有膨脹裝置，以便換熱管的長(zhǎng)度膨脹或收縮時(shí)接納管束總成的至少一個(gè)管板的平移運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F28F9/02GK86102704SQ86102704
公開(kāi)日1986年11月5日 申請(qǐng)日期1986年4月17日
發(fā)明者格倫·丹尼爾·馬蒂森, 邁克爾·艾倫·凱斯 申請(qǐng)人:空氣預(yù)熱器公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan