一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及裝備工程中的列管式換熱器管箱的密封技術(shù)，特別是涉及用于石油煉制與化工、煤化工、化肥工業(yè)、空調(diào)、空冷、電力設(shè)施的熱交換節(jié)能設(shè)備專用的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，列管式換熱器是應(yīng)用最為廣泛的一種熱交換器，廣泛應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等領(lǐng)域中的“液一一液”、“汽一一汽”、“汽一一液”熱交換的對(duì)流傳熱，以及蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器管箱端部開(kāi)口隔膜密封結(jié)構(gòu)，如圖1所示，通常是由管束2、管殼3、管箱4等主要構(gòu)件組成，其中，管束2是列管式換熱器的核心構(gòu)件，管束2通常由換熱管、支持板(或者折流板)和管板5組成，成排的換熱管通過(guò)支持板(或者折流板)支承，其兩端穿進(jìn)管板5的管孔中，并與管板5相連接，從而保證接頭的密封性和強(qiáng)度。通過(guò)管束2與管箱4的隔板的組合，可以將換熱管分成幾個(gè)流程，以便介質(zhì)在換熱管內(nèi)來(lái)回流動(dòng)，從而能夠延長(zhǎng)換熱流程，增加換熱時(shí)間，充分地與管外的殼程介質(zhì)換熱。上述管板5與管殼3和管箱4等通過(guò)焊接或者法蘭螺栓加墊片的強(qiáng)制密封固定裝配即得一臺(tái)列管式換熱器。
[0004]當(dāng)換熱管管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為冷介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強(qiáng)制對(duì)流的煙氣時(shí)，則構(gòu)成加熱爐方式；當(dāng)換熱管管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為熱介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強(qiáng)制對(duì)流的空氣時(shí)，則構(gòu)成冷卻器方式；加熱爐方式和冷卻器方式均為熱交換器的一種熱交換方式。這種列管式換熱器的制造工藝較為成熟，安全性能也較高，是換熱設(shè)備中關(guān)鍵的能耗設(shè)備。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器在應(yīng)用到惡劣工況時(shí)，為了避免流程物料的泄漏，其進(jìn)出口的接管10即便口徑很小，通常設(shè)計(jì)成與管線直接對(duì)焊的方式，而不采用法蘭連接的方式；同樣，為了避免流程物料的泄漏，大口徑的管板5與其兩側(cè)的管殼3和管箱4的圓筒體進(jìn)行焊接，這樣使得，管箱4的端部9就不能與管箱4的端蓋7之間也采用等強(qiáng)度焊縫焊接的方式，主要考慮到方便檢修人員能從管箱4的端部9進(jìn)去進(jìn)行檢測(cè)管頭等修理工作。
[0006]隨之，人們一直致力于管箱4的端部9與管箱4的端蓋7之間除了不可拆的強(qiáng)度焊接連接之外的更好的密封結(jié)構(gòu)的研宄。其中球面膜密封6便是最新的一種有效結(jié)構(gòu)。隨著實(shí)踐應(yīng)用的深入，人們發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)本身也存在以下不利的問(wèn)題:
[0007]第一，結(jié)構(gòu)特殊，球形的弧面加工精度要求高。
[0008]第二，需要高水平的氬弧焊接，且是緊固螺柱8后的障礙焊，不能損傷管箱4的端部9與管箱4的端蓋7。
[0009]第三，安裝精度高。
[0010]第四，拆卸不便，需要去除密封焊縫，邊環(huán)屬易損件，維護(hù)困難。
[0011]綜上，復(fù)雜或龐大的換熱器裝配拆卸麻煩，維修不便。特別是裝置大修期間，能縮短一天檢修時(shí)間都能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，油品質(zhì)量的提升需要采取更高溫高壓下的加氫工藝，氫的分子最小、是滲透性非常強(qiáng)的易燃易爆介質(zhì)，原有的密封結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)新的工藝和管理要求。
[0012]再隨之，本申請(qǐng)人研發(fā)了一種列管式換熱器管箱用密封墊，通過(guò)對(duì)密封邊環(huán)的改進(jìn)，進(jìn)一步采用具有凸和/或凹的粗糙面作為密封邊環(huán)與管箱的端部的夾緊面或者密封邊環(huán)與管箱的端蓋的夾緊面，突破了本領(lǐng)域常規(guī)思維模式，增加了接觸作用力，以從多圈圓周方向阻隔沿密封邊環(huán)與管箱的端部之間的夾緊面的泄漏及內(nèi)壓沖擊力，在多圈凸和/或凹的粗糙面的阻隔下，使得泄漏作用力降低至零，以最終提升了管箱的端部及管箱的端蓋的密封性能，同時(shí)，從徑向而言，也增大了密封邊環(huán)與管箱的端部以及管箱的端蓋之間的摩擦力，使得在高溫高壓作用下，僅通過(guò)球面彈性膜片即可進(jìn)行變形補(bǔ)償，防止平墊邊環(huán)的徑向位移，以降低泄漏的風(fēng)險(xiǎn)；然而，上述密封墊無(wú)法產(chǎn)生自產(chǎn)生需要的預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力，不能更好的適應(yīng)動(dòng)態(tài)工況。
[0013]綜上，申請(qǐng)人繼續(xù)結(jié)合傳統(tǒng)列管式換熱器密封存在的問(wèn)題進(jìn)行再次改進(jìn)，研發(fā)一種改進(jìn)的列管式換熱器管箱用隔膜墊，在工程技術(shù)領(lǐng)域具有極為深遠(yuǎn)和重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本申請(qǐng)的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種具有較強(qiáng)的彈性變形能力，可通過(guò)調(diào)節(jié)產(chǎn)生需要的預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力，更適合動(dòng)態(tài)工況，而且可解決大直徑隔膜重量較重時(shí)的安裝困難的問(wèn)題，同時(shí)還有利于隔膜對(duì)中管箱端部，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝簡(jiǎn)易、密封性能可靠的列管式換熱器管箱用隔膜墊。
[0015]本申請(qǐng)的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0016]提供了一種列管式換熱器管箱用隔膜墊，設(shè)置于管箱的端部與管箱的端蓋之間，該隔膜墊包括設(shè)于中間的彈性隔膜片和沿所述彈性隔膜片的外周側(cè)設(shè)置的密封邊環(huán)，其中，
[0017]所述彈性隔膜片朝向所述端蓋的一側(cè)的中部固定連接有定位調(diào)節(jié)裝置，所述定位調(diào)節(jié)裝置穿設(shè)所述端蓋并可頂進(jìn)或者拉伸以施加給所述彈性隔膜片一個(gè)預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力。
[0018]其中，所述定位調(diào)節(jié)裝置包括定位桿和調(diào)節(jié)螺母，所述定位桿穿設(shè)所述端蓋并通過(guò)配合的調(diào)節(jié)螺母的作用頂進(jìn)或者拉伸以施加給所述彈性隔膜片一個(gè)預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力。
[0019]其中，所述彈性隔膜片為單層薄壁結(jié)構(gòu)，或者兩層以上疊加的組合薄壁結(jié)構(gòu)。
[0020]其中，所述彈性隔膜片為平面隔膜片或者凸面隔膜片，所述凸面隔膜片包括錐面隔膜片和球面隔膜片。
[0021]其中，所述彈性隔膜片朝向所述端蓋的一側(cè)的外表面和/或所述彈性隔膜片朝向所述端部的一側(cè)的外表面為具有折線形的外表面。
[0022]其中，所述折線形的外表面包括波紋形的外表面、波齒形的外表面、梯齒形的外表面和連續(xù)螺旋線形的外表面中的任一種外表面。
[0023]其中，所述彈性隔膜片為厚薄不均且厚薄區(qū)域相互間隔設(shè)置或者光滑漸變?cè)O(shè)置的薄壁結(jié)構(gòu)。
[0024]其中，所述薄壁結(jié)構(gòu)為中間厚周邊薄的薄壁結(jié)構(gòu)或者中間薄周邊厚的薄壁結(jié)構(gòu)。
[0025]其中，所述薄壁結(jié)構(gòu)的厚薄區(qū)域之間傾斜過(guò)渡。
[0026]其中，所述彈性隔膜片分區(qū)設(shè)置。
[0027]本申請(qǐng)的有益效果:
[0028]本申請(qǐng)中的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊，設(shè)置于中間的彈性隔膜片朝向端蓋的一側(cè)的中部固定連接有定位調(diào)節(jié)裝置，該定位調(diào)節(jié)裝置穿設(shè)端蓋并可頂進(jìn)或者拉伸以施加給彈性隔膜片一個(gè)預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力。該隔膜墊具有較強(qiáng)的彈性變形能力，當(dāng)管箱的內(nèi)壓發(fā)生波動(dòng)和熱膨脹時(shí)，能夠產(chǎn)生微量變形而不影響密封效果；同時(shí)該隔膜墊還可以通過(guò)定位調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生需要的預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力，更適合動(dòng)態(tài)工況，此外，還可通過(guò)定位調(diào)節(jié)裝置預(yù)先將隔膜墊和端蓋組裝到一起，再與管箱的端部組裝，這樣可解決大直徑隔膜重量較重時(shí)的安裝困難的問(wèn)題，而且還有利于隔膜對(duì)中管箱端部；除此之外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝簡(jiǎn)易、密封性能可靠、成本低、便于更換與維修，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中具有廣闊的實(shí)用性等的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0029]利用附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0030]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中列管式換熱器管箱用隔膜墊密封的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖4是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖5是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖6是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖7是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖8是本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的一種實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]在圖1至圖8中包括有:
[0039]I一一緊固螺母、2—一管束、3—一管殼、4一一管箱、5—一管板、6—一隔膜墊、7--端蓋、8--緊固螺柱、9--端部、10--接管、
[0040]61一一密封邊環(huán)、62—一彈性隔膜片、
[0041]100--定位調(diào)節(jié)裝置、101--調(diào)節(jié)螺母、102--定位桿、103--角焊縫、
[0042]200--管箱分程隔板、
[0043]t、11、t2--隔膜厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0044]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是:圖3至圖8中省略定位調(diào)節(jié)裝置100為簡(jiǎn)易畫(huà)法的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]實(shí)施例1。
[0046]本申請(qǐng)的一種列管式換熱器管箱用隔膜墊的【具體實(shí)施方式】之一，參考圖1所示，該隔膜墊6設(shè)置于管箱4的端部9與管箱4的端蓋7之間，該隔膜墊6包括設(shè)于中間的彈性隔膜片62和沿所述彈性隔膜片62的外周側(cè)設(shè)置的密封邊環(huán)61，上述技術(shù)特征與現(xiàn)有技術(shù)相同，本申請(qǐng)的改進(jìn)之處在于:參考圖2所示，所述彈性隔膜片62朝向所述端蓋7的一側(cè)的中部固定連接有定位調(diào)節(jié)裝置100，所述定位調(diào)節(jié)裝置100穿設(shè)所述端蓋7并通過(guò)頂進(jìn)或者拉伸以施加給所述彈性隔膜片62 —個(gè)預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力。用于抵消換熱器運(yùn)行時(shí)實(shí)際工況的反向變形和反向應(yīng)力，起到減輕結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)管箱4壽命的作用。
[0047]該隔膜墊6具有較強(qiáng)的彈性變形能力，當(dāng)管箱4的內(nèi)壓發(fā)生波動(dòng)和熱膨脹時(shí)，能夠產(chǎn)生微量變形而不影響密封效果；同時(shí)該隔膜墊6還可以通過(guò)定位調(diào)節(jié)裝置100產(chǎn)生需要的預(yù)變形和預(yù)應(yīng)力，用于抵消換熱器運(yùn)行時(shí)實(shí)際工況的反向變形和反向應(yīng)力，起到減輕結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)管箱4壽命的作用，更適合動(dòng)態(tài)工況，此外，還可通過(guò)定位調(diào)節(jié)裝置100預(yù)先將隔膜墊6和端蓋7組裝到一起，再與管箱4的端部9組裝，這樣可解決大直徑隔膜重量較重時(shí)的安裝困難的問(wèn)題，而且還有利于隔膜對(duì)中管箱4端部9;除此之外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝簡(jiǎn)易、密封性能可靠、成本低、便于更換與維修，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中具有廣闊的實(shí)用性等的特點(diǎn)。
[0048]本申請(qǐng)的隔膜墊6的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于平焊法蘭、對(duì)焊法蘭、長(zhǎng)頸法蘭、寬面法蘭、窄面法蘭、反向法蘭和圓筒形端部9、圓錐形端部9、凸緣、換熱器管箱、換熱器管板、盲蓋板等結(jié)構(gòu)。
[0049]實(shí)施例2。
[0050