一种防护装置及热换器

技术领域

本发明属于热交换器领域，尤其涉及一种防护装置及热换器。

背景技术

管壳式热交换器属于化工设备中的一种，受到国家的《特种设备安全监察条例》的管辖，其结构设计受到《固定式压力容器安全技术监察规程》和《压力容器》标准的严格限制，对于高温管壳式热换器的管板和换热管的连接接头结构的防护设计，特别是管程介质超过550℃时，常用的密封圈等结构无法使用，传统的防护结构是由耐火材料制成，具有以下缺点：需要专业厂家和技术，制造麻烦，成本高，易脱落，易污染介质，维护和更换麻烦。此外，如图2所示，现有技术中采用焊接方式将件管板1’和换热管2’连接在一起，焊接连接5’的部分叫管头，从结构上看，这部分非常薄弱，随着运行，承受着长时间的高温与冷温交换、长时间的高速流体冲击和机械本身的振动属性，管头强度及可靠性很难保证，从而导致焊接处开裂甚至脱落，进而使得热换器的壳体3’里的介质经管板1’和换热管2’装配间隙流入换热管2’中，这样高温介质和冷温介质混到一起，两种介质相互污染和温度交叉，使得热交换器失去冷热交换功能。

发明内容

为了解决现有技术中管板和换热管焊接处容易开裂甚至脱落的技术问题，本发明提供了一种防护装置及热换器，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种防护装置，用于保护管板和换热管，包括：防护体，所述防护体可拆卸地装配于管板并与所述管板之间形成隔离腔；防护管，所述防护管的第一端配置于所述防护体，所述防护管的第二端穿入换热管，介质由所述防护管进入所述换热管。

本发明的防护装置用于保护管板和换热管，其包括防护体和防护管，防护体可拆卸地装配于管板并与管板之间形成隔离腔，这样介质进来后直接冲击在防护体上，不会冲击管板和换热管的焊接处，如此，使得焊接处得到保护；防护管的第一端可拆卸式的配置于防护体，防护管的第二端穿入换热管，介质由防护管进入换热管，从而保证了热换器的正常使用，同时避免了外部流入的介质冲击焊接处。

根据本发明的一个实施例，所述防护体为罩体结构。

根据本发明的一个实施例，所述防护体包括筒体和防护板，所述筒体和所述防护板焊接为一体。

根据本发明的一个实施例，所述防护体借助定位柱可拆卸地安装在所述管板上，所述定位柱的第一端固定于所述管板，所述定位柱的第二端贯穿所述防护体并与螺母配合锁紧所述防护体。

根据本发明的一个实施例，所述螺母、所述定位柱与所述防护体焊接为一体。

根据本发明的一个实施例，所述防护管与所述换热管过盈配合。

根据本发明的一个实施例，所述防护管插入所述换热管的部分越过所述管板。

根据本发明的一个实施例，述防护管的第一端贯穿所述防护体且与所述防护体焊接为一体。

一种热换器，包含上述防护装置。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的防护装置用于保护管板和换热管，其包括防护体和防护管，防护体可拆卸地装配于管板并与管板之间形成隔离腔，这样介质进来后直接冲击在防护体上，不会冲击管板和换热管的焊接处，如此，使得焊接处得到保护；防护管的第一端可拆卸式的配置于防护体，防护管的第二端穿入换热管，介质由防护管进入换热管，从而保证了热换器的正常使用，同时避免了外部流入的介质冲击焊接处。

2.本发明的防护体设置为罩体结构，以便和管板形成可拆卸式连接，这样防护体因长时间使用并受到介质的冲击损坏后，可直接更换防护体，防护体的成本很低，这样可降低生产成本。进一步地，防护体包括筒体和防护板，筒体和防护板焊接为一体，通过将筒体和防护板分开生产在组装到一起，相对于一体成型的罩体结构，减少了制造工艺难度。

3.本发明的防护体借助定位柱可拆卸地安装在管板上，定位柱的第一端固定于管板，定位柱的第二端贯穿防护体并与螺母配合锁紧防护体，这样可通过定位柱实现防护体与管板的快速安装，进一步地，螺母、定位柱与防护体焊接为一体，这样可防止介质经螺母、定位柱与防护体质之间的间隙进入隔离腔中。

4.本发明的防护管与换热管过盈配合，如此，防护管与换热管之间不存在间隙，可有效防止介质回流；进一步地，防护管的第一端与防护体焊接为一体，这样即使长时间的使用，因磨损防护管与换热管存在间隙了，介质也无法回流，只能沿着流动方向流出。

5.本发明的防护管插入换热管的部分越过管板，因防护管的管口作为介质流出口，是热量集中的点，通过将热量集中的点设置在壳体介质包络的区域，有利于快速热量交换，防止局部热量过高造成防护管和换热管损坏。

附图说明

图1为现有技术中管壳式热换器的结构示意图；

图2为图1的局部剖视图；

图3为防护装置、管板和换热管的装配示意图；

图4为图3的局部剖视图；

图5为图4的的A局部放大图；

图6为防护装置的一个视图；

图中：1’-管板；2’-换热管；3’-壳体；4’-管箱；5’-焊接处；1-防护体；11-防护板；12-筒体；13-隔离腔：2-防护管；21-管口；22-胀接件；3-定位柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-2所示，现有的管壳式热换器在使用中，介质进入管箱4’后会直接进入换热管2’中，这样同时会对管板1’和换热管2’的焊接触5’造成冲击，如此，因冲击力很大会造成焊接处5’开裂或脱落，这样壳体3’里的介质经管板1’和换热管2’之间的间隙进入换热管2’中，或管箱4’里的介质经管板1’和换热管2’之间的间隙进入壳体3’中，本发明提供了一种防护装置可解决上述的问题，下面通过具体实施方式进行具体说明。

如图3-图5所示，本实施例的防护装置包括防护体1和防护管2，防护体1可拆卸地装配于管板1’并与管板1’之间形成隔离腔13，这样介质进入管箱4’后直接冲击在防护体1上，从而避免直接冲击管板1’和换热管2’的焊接处5’，如此，使得焊接处5’得到保护；防护管2的第一端可拆卸式的配置于防护体1，防护管2的第二端穿入换热管，这样介质由防护管2进入换热管2’，从而保证了热换器的正常使用。

如图3所示，本实施例的防护体1借助定位柱3可拆卸地安装在管板1’上，具体地，定位柱3的第一端固定于管板1’，定位柱3的第二端贯穿防护体1并与螺母配合锁紧防护体1，这样长时间的使用后防护体1受到损坏，可拧开螺母将防护体1拆卸并更换，不用更换管板1’，如此可节约成本；同时固定了防护体1和防护管2，不会因外部的因素产生晃动。

进一步地，螺母、定位柱3与防护体1焊接为一体，如此可防止介质经螺母、定位柱3与防护体1质之间的间隙进入隔离腔13中；定位柱3的第二端与管板1’焊接为一体，可防止介质进入定位柱3与管板1’连接处，对管板1’造成损坏。

如图3和图6所示，本实施例的防护体1被设置成罩体结构，罩体的一侧紧密贴合管板1’，这样，只有微量介质可由罩体与管板1’贴合地地方进入隔离腔13中，介质进入隔离的隔离腔13的方向垂直于介质在换热管2’内流动的方向，如此不会对焊接处5’造成冲击，同时隔离腔13中的气体受热后压强变大，直至大于隔离腔13外部的压强时，在压力差的作用下经罩体与管板1’间隙排出，从而避免隔离腔13的压力积聚造成防护体1、管板1’等损坏。

进一步地，防护体1包括筒体12和防护板11，筒体12一端和防护板11焊接为一体，筒体12的另一端与管板1’贴合，这样通过将筒体12和防护板11分开生产再组装到一起，相对于一体成型的罩体结构，降低了制造工艺难度。

如图3、4和5所示，本实施例的防护管2借助防护体1和换热管2’形成连接，具体地，防护体1上形成有安装孔，防护管2的第一端贯穿安装孔且与防护体1焊接为一体，可防止防护管2在防护体1内晃动，同时防止介质通过防护管2在防护体1的间隙产生漏流。防护管2的第二端伸入换热管2’，优先地，防护管2与换热管2’采用贴胀配合，即在防护管2外管壁与换热管2’内管壁之间设置有胀接件22，高温介质经防护管2进入换热管2’后，胀接件受热膨胀，导致防护管2与换热管2’轻微过盈配合，可有效防止高温介质回流，同时防护管2、换热管2’和防护体1形成整体，不会因外部的因素，彼此之间晃动。

进一步地，本实施例的防护管2插入换热管2’的部分越过管板1’，这样可防止因局部温度过高造成防护管2和换热管2’损坏，具体地，防护管2的第二端伸入换热管2’后，第二端的管口21作为介质流出口，将成为热量集中的点，通过将防护管2的第二端越过管板1’，进而使得热量集中的点设置在壳体3’介质的包络的区域，壳体3’介质将快速带走热量，从而防止局部热量过高造成防护管2和换热管2’损坏，如果防护管2的第二端位于管板1’和换热管2’2’的装配区域，管板1’和换热管2’间隙里的壳体3’介质很少，这样不能快速带走热量，热量积累过高后，将损坏防护管2和换热管2’。

根据本发明的一个技术方案，本实施例的防护管2与换热管2’过盈配合，如此，防护管2与换热管2’配合的地方不存在间隙，可有效防止介质回流。

本实施还提供了一种热换器，其包括上述的防护装置，通过防护装置对换热管2’、管板1’和焊接处5’的保护，使得热换器使用寿命的到保证。

基于上述结构，本实施例的防护装置及热换器的工作原理为：

介质从热换器的一端的管箱4’上的进口进入，防护体1将阻挡介质直接进入换热管2’中，而是从防护管2中进入换热管2’中，如此，可防止介质对换热管2’与管板1’的焊接处5’造成冲击，换热管2’中的介质将与壳体3’的介质进行冷热交换，换热管2’的介质进入热换器的另一端的管箱4’上的出口排出。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。