[发明专利]热交换器模块及其制造方法以及管式热交换器

说明书

本发明涉及热交换器模块及其制造方法以及管式热交换器。热交换器模块包括用于第一流体流的几个U形管，所述U形管具有由U形部分连接的两个直段。所述几个U形管的入口端与入口收集管连接，并且所述几个U形管的出口端与出口收集管连接。所述U形管的两个直段具有不同的长度，使得所述入口收集管的纵向轴线和所述出口收集管的纵向轴线相对于所述热交换器模块的高度布置在不同的高度。还提供了一种用于制造热交换器模块的方法以及一种包括多个热交换器模块的管式热交换器。

技术领域

本发明涉及一种用于高压应用和用于管式热交换器的构造中的热交换器模块。本发明还涉及一种包括几个热交换器模块的管式热交换器以及一种用于制造这种热交换器模块的方法。

背景技术

在所谓的壳管式热交换器中，为了引导其中一种流体，管彼此靠近地布置在壳体中。管可以是延伸到流体收集器中的U形管。这些收集器典型地包括板和盒状形状，所述形状包括几个典型地长的纵向熔焊连接。由于它们的结构，这些装置要么是大规模制造的，要么不适合于高达几百巴的高压应用。例如，在欧洲专利申请EP3170541A1中，示出了包括嵌套U形管布置的热交换器模块。然而，这些模块适合于具有远低于百巴的流体压力的应用。

因此，需要一种热交换器模块和一种包括这种模块的管式热交换器，所述模块适用于高压应用，尤其适用于高达几百巴流体压力的压力应用。

发明内容

根据本发明，提供了一种热交换器模块，其包括用于第一流体流(通常为加压流体流)的几个U形管。所述U形管具有由U形部分连接的两个直段。所述几个U形管的入口端与入口收集管连接，并且所述几个U形管的出口端与出口收集管连接。

由于其构造，特别是使用管作为流体收集器，热交换器模块适于并适合于高压应用，例如高达500巴的最大压力应用。已经发现，特别是用于在400摄氏度和700摄氏度之间的温度(或甚至高达1000摄氏度)下高达500巴的压力应用的热交换器模块可以以低成本和重量制造。

管由于其圆形横截面而具有固有的稳定性。此外，管通常被制造成单件，使得不需要存在形成收集器的焊缝，所述焊缝使得高压应用不可用。

U形管可以以任何合适的方式和通过在U形管的内部和收集器的内部之间提供流体连接的任何合适的装置与收集器管连接。例如，U形管——分别是它们的入口端和出口端——可以直接附接到相应的收集管。

优选地，U形管的一些或所有端部嵌入在入口收集管或出口收集管的管壁中，或者嵌入在入口收集管和出口收集管二者中。

优选地，U形管的入口端嵌入入口收集管的管壁中，并且U形管的出口端嵌入出口收集管的管壁中。这提供了U形管和收集器可以相对于彼此定位的优点。它们还可以通过U形管的端部和收集管的管壁中的通道的形状配合而至少部分地彼此固定。

优选地，U形管的入口端或出口端在相应的收集管的管壁的整个壁厚上与相应的管壁连接。更优选地，入口端和出口端都在相应的入口和出口收集管的整个管壁上与相应的收集管连接。根据管壁的厚度，U形管和收集管之间的连接通常延伸超过10毫米，例如高达20毫米。这不仅增强了接头经受高的力或压力的稳定性，而且对密封性也具有有利的影响。

入口收集管和出口收集管的管壁厚度可以被选择并适应于例如模块使用的流体的压力、管材料或成本和空间限制。入口和出口收集管的管壁厚度优选在6毫米和20毫米之间的范围内，更优选在8毫米和16毫米之间的范围内，例如在10毫米和15毫米之间。

在优选实施例中，入口收集管的管壁或出口收集管的管壁在管壁中设置有贯通通道。U形管的入口端或出口端布置在所述贯通通道中，所述贯通通道优选为钻孔或激光切割孔。更优选地，入口收集管的管壁和出口收集管的管壁设置有贯通通道。因此，U形管的入口端和出口端布置在所述贯通通道中。