[发明专利]一种固定管板式换热器及其制造方法

说明书

技术领域

    本发明一种换热器及其制造方法，尤其是一种大直径管板（管板直径大于1m）的固定管板式换热器及其制造方法。 

背景技术

在化工、食品、制药等行业生产过程中经常要将高温物料流体冷却 、低温物料流体加热，这些过程一般都要通过换热器设备来完成，其中，固定管板式换热器就是一种。固定管板式换热器具有结构坚固、工作方便、占用空间小、制造材料范围广以及适应性强等优点。特别是在高压、高温大型换热器中固定管板式换热器优势明显。 

固定管板式换热器的主要部件为列管和管板，其中，列管主要起到物料流体输送作用，每一台设备中按需设置有几十根，多则数百根的列管；管板起到支承列管的作用，同时又兼作法兰。由于管板两端常接触到不同温度的物料，这些都会影响到管板的强度，因此，管板与列管排列结构和焊接方式非常重要。 

2009年18期的《金属加工(热加工）》中第50～51页公开了现有的固定管板式换热器中，管板与列管常见的几种焊接方式，如文中所述，出于防止焊缝泄漏的考虑，如图1所示，焊接并采用将列管向下伸出管板一截的结构最为可靠。 

但上述结构亦存在以下不足之处： 

1、管板的强度不足时，仅采用增加管板厚度的方式来提升管板的强度、防止管板变型，而管板厚度增加以后，会导致成本增加，难于加工钻孔，吸热、放热速度慢，加热、冷却耗时长等诸多问题，因此，如何通过结构的改进提高管板强度，是人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。

2、由于高出管板的列管之间无法完全拼接，相邻的列管之间存在间隙区域，物料在图1中α所示的间隙区域内流动性较差，物料很容易堆积。 

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种管板与列管之间连接稳定、强度更高的固定管板式换热器及其制造方法。 

为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案： 

一种固定管板式换热器，包括上管板，下管板，以及设置在上管板和下管板上的若干个安装孔，上管板和下管板之间固定设置有列管，所述列管贯穿安装孔，所述列管位于下管板底面下方的部分为承重管段，所述承重管段的外形为喇叭口状，所述承重管段底部的外径大于承重管段顶部的外径，相邻两个承重管段的底部固定连接。

采用这样的结构，通过将列管底部的承重管段外扩成喇叭口状、并将其底部固定连接以后，相邻两个承重管段构成三角形支撑的结构，不仅焊接牢靠、强度高，而且采用三角形支撑的结构更稳定，并在不增加管板厚度的情况下提高管板的承重能力。 

优选的，所述承重管段的底部外形为六边形。采用这样的结构，相邻两个承重管段底部的邻边彼此平行并距离更短，焊接时焊缝更窄，整体强度更高。 

优选的，所述承重管段的外形沿轴向由圆形渐变为六边形，所述承重管段的顶部外形为圆形。采用这样的结构，可减少应力集中情况，且更便于外扩加工。 

优选的，所述承重管段的底部外形为承重管段的顶部外形的外切六边形。采用这样的结构，加工量时形变小、加工难度小。 

优选的，所述相邻两个承重管段的底部具有公共边，所述相邻两个承重管段的底部通过所述公共边固定连接。采用这样的结构，连接的间隙区域小，强度更大，结构稳定。 

优选的，所述相邻两个承重管段的公共边焊接密封，位于边缘的承重管段与外围的封头焊接密封。采用这样的结构，易于将两个承重管段稳固连接并密封，位于其底部的物料不会反冲至承重管段之间的间隙内，从而避免了物料在其中流动性差而容易堆积的问题。 

优选的，所述下管板上相邻的两个安装孔之间的间距相等。采用这样的结构，列管等间距填充设置于管板的平面区域内，不仅受热均匀，而且有利于其承重管段底部连接，各连接处强度均匀。 

  

一种上述固定管板式换热器的制造方法，包括以下几个步骤：

a、在下管板上的安装孔内穿入列管，并在下管板底面的下方预留一段列管；

b、将冲模设置于列管的下方，并向上冲压使列管自底部外扩；

c、重复步骤a、步骤b，直至各安装孔内均安装好列管、并将各列管底端均冲压呈喇叭口状；

d、将彼此相邻的列管的底部通过焊接密封。

采用这样的方法制造固定管板式换热器，焊接结构稳定，与管板焊接后的列管可辅助管板承重，整体强度更优；同时，由于列管的底部通过焊接密封，物料不会进入到管板底面以下的列管的间隙之间，从而避免了该间隙区域内物料流动性差所导致的物料堆积、加热过度等问题。