專(zhuān)利名稱：一種翅片管換熱器組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用于一種翅片管換熱器的組裝方法。
背景技術(shù)：
目前，在冶金、動(dòng)力、石化、空調(diào)等行業(yè)中，為了強(qiáng)化換熱效果或者達(dá)到使換熱器高效緊湊的目的，翅片管換熱器得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。換熱器在設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程中，要保證殼程介質(zhì)、管程介質(zhì)、外部環(huán)境介質(zhì)三者之間的相互密封隔離，在保證換熱器功能性要求的前提下，換熱器相關(guān)部件設(shè)計(jì)、制造、組裝工藝的選擇對(duì)控制整個(gè)換熱器成本、縮短換熱器制造工時(shí)、方便換熱器現(xiàn)場(chǎng)安裝維護(hù)具有很大的作用。通常，翅片管換熱器主要由翅片管組、管板、外殼及其他附屬件構(gòu)成。制作時(shí)，換熱器外殼和翅片管組分別制作，翅片管組和管板組裝后整體放入外殼中完成整個(gè)換熱器的組裝。同時(shí)，針對(duì)冶金、動(dòng)力、石化行業(yè)的一些大型換熱器，為保證運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，對(duì)換熱器的緊湊性和重量也提出了更高的要求。目前的翅片管換熱器將外殼和翅片管組分別制造的方案存在如下缺憾:(I)外殼作為換熱器的一部分僅僅起到隔離殼程介質(zhì)與環(huán)境介質(zhì)、支撐換熱器整體重量的作用，卻占據(jù)了換熱器總重量的較大比重，優(yōu)化外殼設(shè)計(jì)在換熱器減重方面具有較大的潛力；(2)外殼的存在使得換熱器的外形尺寸大型化，使得換熱器部分空間僅僅產(chǎn)生導(dǎo)流作用而沒(méi)有換熱作用，外殼尺寸的優(yōu)化可以使得換熱器更緊湊、安裝空間更?。?3)管板未充分利用，目前高端翅片管換熱器管板一般為不銹鋼材質(zhì)，材料硬度、強(qiáng)度較高，管板僅僅起到固定、支撐翅片管組的作用顯然還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如何最大限度的利用管板也是換熱器研究的一個(gè)方向；(4)換熱器部件較多，給制造、組裝帶來(lái)不便；(5)換熱器部分零部件設(shè)計(jì)不盡合理，給組裝、安裝帶來(lái)不便。綜上，目前的翅片管換熱器存在較大的優(yōu)化空間，通過(guò)優(yōu)化換熱器部件個(gè)數(shù)、優(yōu)化換熱器部件設(shè)計(jì)方案，使得換熱器組成部件少量化、組裝方便化、重量輕質(zhì)化、尺寸緊湊化方面仍具有很大的探索空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證換熱器正常功能性要求的前提下，通過(guò)優(yōu)化換熱器部件組裝方案，使得換熱器組成部件少量化、組裝方便化、重量輕質(zhì)化、尺寸緊湊化，縮短組裝工時(shí)，降低成本投入的翅片管換熱器組裝方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種翅片管換熱器組裝方法，該換熱器主要包括翅片管組、管板、側(cè)板、端面法蘭、進(jìn)出口管道及其集管和支管、封頭保護(hù)殼、封頭，組裝過(guò)程如下:
(I)首先將翅片管組整體制作，預(yù)先打壓，其次采用鋸齒形切割方法制作管板，并將翅片管組和管板進(jìn)行裝配，之后將封頭和翅片管組的進(jìn)出口進(jìn)行焊接，然后將進(jìn)出口管道的支管焊接于封頭。翅片管組和管板之間不焊接，且后部翅片管保護(hù)殼留有間隙，可保證翅片管受熱變形后有足夠的伸縮空間；
(2)管板的上下部分別與端面法蘭焊接，前后管板分別焊接有封頭保護(hù)殼，前封頭保護(hù)殼一邊與管板焊接，一邊與封頭焊接，后封頭保護(hù)殼則直接焊接在管板上。管板兩側(cè)分別有兩塊側(cè)板，側(cè)板與管板和封頭保護(hù)殼通過(guò)焊接連接在一起。管板、前后封頭保護(hù)殼、兩塊側(cè)板通過(guò)焊接組成一個(gè)密閉的腔體，該腔體將換熱器殼程介質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行隔離，代替原來(lái)單獨(dú)制作換熱器外殼來(lái)隔離殼程介質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)的方案。(3)將進(jìn)出口集管與進(jìn)出口支管進(jìn)行焊接，之后焊接換熱器進(jìn)出口管道和法蘭，完成整個(gè)換熱器的組裝。在上述方案中，本換熱器管板采用鋸齒形管板，該鋸齒形管板結(jié)構(gòu)上包括三部分:上直板、中間多孔板、下直板，其中上、下直板與中間多孔板的連接位置處于封頭保護(hù)殼與管板的焊接位置之內(nèi)，保證該連接位置處于前后封頭保護(hù)殼的包覆之內(nèi)，以增強(qiáng)管板強(qiáng)度。下料時(shí)可將三部分分別下料也可整板下料然后切割為三部分，一般推薦采用分別下料以減少切割工作量。將中間多孔板按照需要鉆孔后自垂直于長(zhǎng)度方向沿孔中心線將其切割為若干鋸齒型管板。鋸齒型管板和翅片管進(jìn)行組裝時(shí)，首先按照多孔板切割順序?qū)⑵渲幸粔K鋸齒型管板固定，然后將整體制作、預(yù)先打壓的翅片管放入鋸齒型管板缺口處，之后將相鄰的鋸齒型管板與之對(duì)接并點(diǎn)焊固定，順次放置翅片管和鋸齒型管板直至完成所有翅片管裝配。待與翅片管組裝配完畢后，將多孔板與上下直板打坡口雙面連續(xù)密封焊接成整體。至此完成管板和翅片管的裝配過(guò)程。在上述方案中，所述的封頭保護(hù)殼為一鋼板折彎結(jié)構(gòu)，下料時(shí)整塊鋼板下料，然后根據(jù)需要折彎成型，最后在折彎鋼板上切割出矩形區(qū)域。組裝時(shí)，封頭保護(hù)殼上部、下部分別與管板焊接，中間矩形切割區(qū)域與封頭焊接，兩側(cè)與換熱器側(cè)板焊接。采用上述技術(shù)方案后的有益效果是:
(1)組成換熱器的零部件數(shù)量較少，不需要單獨(dú)制作換熱器外殼，整個(gè)換熱器重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、組裝方便；
(2)翅片管整體制作，預(yù)先打壓，避免了翅片管組裝過(guò)程中產(chǎn)生的高難度焊接，降低翅片管組裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，減少了焊接量，降低了制造組裝難度；
(3)封頭保護(hù)殼獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案使得其與換熱器整體組裝簡(jiǎn)單易行，切割下來(lái)的材料形狀規(guī)則，尺寸較大，可另外加以利用，增大了材料使用效率。降低了設(shè)計(jì)、制造、組裝復(fù)雜度，降低了材料使用量，縮短了制造工時(shí)；
(4)管板采用獨(dú)特的鋸齒形結(jié)構(gòu)，管板分別下料，減少了切割工作量，同時(shí)有利于充分利用現(xiàn)有不規(guī)則或小尺寸材料，節(jié)約成本。切割后的鋸齒板具有較小的長(zhǎng)寬比，鋸齒板具有較強(qiáng)的抗彎曲變形能力。


圖1為本發(fā)明方案示意 圖2為圖1的俯視 圖3為圖1的A-A視 圖4為原有的鋸齒形管板切割方案； 圖5為本發(fā)明采用的鋸齒形管板切割方案；
圖6為本發(fā)明采用的封頭保護(hù)殼方案；
圖7為本發(fā)明封頭保護(hù)殼與換熱器裝配示意 圖8為原有的封頭保護(hù)殼方案；
圖9為原有的封頭保護(hù)殼與換熱器裝配示意圖。圖中:1-殼程進(jìn)口管道，2-進(jìn)口集管，3-進(jìn)口支管，4-進(jìn)口封頭，5-前封頭保護(hù)殼，6-下端面法蘭、8-上端面法蘭，7-后封頭保護(hù)殼，9-后管板、12-前管板，10-側(cè)板，11-翅片管組，13-出口封頭，14-出口支管，15-出口集管，16-殼程出口管道，17-上直板，18-多孔板、19-下直板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明:
如圖1圖2圖3所示，該換熱器主要包括:殼程進(jìn)口管道1、殼程出口管道16、進(jìn)口集管
2、出口集管15、進(jìn)口支管3、出口支管14、進(jìn)口封頭4、出口封頭13、前封頭保護(hù)殼5、后封頭保護(hù)殼7、下端面法蘭6、上端面法蘭8、翅片管組11、后管板9、前管板12、側(cè)板10。后管板9和前管板12為不銹鋼材質(zhì)，并設(shè)計(jì)為的鋸齒形結(jié)構(gòu)。前封頭保護(hù)殼5為一鋼板折彎結(jié)構(gòu)，鋼板上切割出一塊矩形區(qū)域，前封頭保護(hù)殼5 —端焊接于前管板12上，中間矩形切割區(qū)域和進(jìn)口封頭4、出口封頭13焊接。組裝過(guò)程如下:
(1)首先將翅片管組11整體制作，預(yù)先打壓，其次采用鋸齒形切割方法制作后管板9和前管板12,并將翅片管組11和后管板9、前管板12進(jìn)行裝配,之后將進(jìn)口封頭4、出口封頭13和翅片管組11的進(jìn)出口進(jìn)行焊接，然后將進(jìn)口支管3和出口支管14分別焊接于進(jìn)口封頭4和出口封頭13 ;翅片管組11和后管板9、前管板12之間不焊接，且后封頭保護(hù)殼7留有間隙，可保證翅片管組11受熱變形后有足夠的自由伸縮空間；
(2)將后管板9、前管板12的上下部分別與上端面法蘭8、下端面法蘭6焊接，然后在后管板9和前管板12上分別焊接封頭保護(hù)殼，前封頭保護(hù)殼5 —邊與前管板12焊接，一邊與封頭焊接，后封頭保護(hù)殼7則直接焊接在后管板9上。管板兩側(cè)分別有兩塊側(cè)板10，側(cè)板10與管板和封頭保護(hù)殼通過(guò)焊接連接在一起。使前后管板、前后封頭保護(hù)殼、兩塊側(cè)板通過(guò)焊接組成一個(gè)密閉的腔體，該腔體將換熱器殼程介質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行隔離，代替原來(lái)單獨(dú)制作換熱器外殼來(lái)隔離殼程介質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)的方案。(3)將進(jìn)口集管2、出口集管15分別與進(jìn)口支管3、出口支管14進(jìn)行焊接，之后焊接殼程進(jìn)口管道1、殼程出口管道16和法蘭，完成整個(gè)換熱器的組裝。在本實(shí)施例中，采用鋸齒形管板，該鋸齒形管板結(jié)構(gòu)上包括三部分:上直板17、中間多孔板18、下直板19，其中上直板17、下直板19與多孔板18的連接位置處于封頭保護(hù)殼與管板的焊接位置之內(nèi)，保證該連接位置處于前后封頭保護(hù)殼的包覆之內(nèi)，以增強(qiáng)管板強(qiáng)度。下料時(shí)將三部分分別下料以減少切割工作量。將多孔板18按照需要鉆孔后自垂直于長(zhǎng)度方向沿孔中心線將其切割為若干鋸齒型管板。鋸齒型管板和翅片管進(jìn)行組裝時(shí)，首先按照多孔板18切割順序?qū)⑵渲幸粔K鋸齒型管板固定，然后將整體制作、預(yù)先打壓的翅片管放入鋸齒型管板缺口處，之后將相鄰的鋸齒型管板與之對(duì)接并點(diǎn)焊固定，順次放置翅片管和鋸齒型管板直至完成所有翅片管裝配。待與翅片管組裝配完畢后，將多孔板18與上下直板打坡口雙面連續(xù)密封焊接成整體。在本實(shí)施例中，所述的前封頭保護(hù)殼5為一鋼板折彎結(jié)構(gòu)，下料時(shí)整塊鋼板下料，然后根據(jù)需要折彎成型，最后在折彎鋼板上切割出矩形區(qū)域。組裝時(shí)，封頭保護(hù)殼上部、下部分別與管板焊接，中間矩形切割區(qū)域與封頭焊接，兩側(cè)與側(cè)板10焊接。本發(fā)明實(shí)施例主要特點(diǎn)在于:
(1)換熱器不需要單獨(dú)制作外殼，充分利用管板。目前常見(jiàn)的換熱器一般都單獨(dú)制作外殼，翅片管組和管板組裝完畢后放入外殼中，外殼僅僅起到隔離殼程介質(zhì)與環(huán)境介質(zhì)、支撐換熱器整體重量的作用，卻占據(jù)了換熱器總重量的較大比重，外殼的存在使得換熱器的重量、外形尺寸、材料消耗都有不同程度的增加，這與換熱器的發(fā)展趨勢(shì):組成部件少量化、組裝方便化、重量輕質(zhì)化、尺寸緊湊化存在一定的矛盾，本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路較好的符合了這種趨勢(shì)；
(2)獨(dú)特的鋸齒形管板結(jié)構(gòu)，使得翅片管能整體制作，預(yù)先打壓。為了保證翅片管能整體制作，預(yù)先打壓，目前一般的鋸齒形管板方案(圖4)為:管板整板下料，按照要求鉆孔，然后直接自垂直于長(zhǎng)度方向沿孔中心線將管板切割為若干鋸齒形板。該方法整體切割工作量大。且由于多次切割，與翅片管組裝后的管板強(qiáng)度較差，一般通過(guò)周?chē)附咏畎宓姆椒ㄔ黾悠鋸?qiáng)度，增加了材料用量和焊接量。切割后的鋸齒板重新組裝后板面平直度無(wú)法保證，換熱器投入使用后管板易產(chǎn)生彎曲變形，影響換熱器使用效果和壽命。本換熱器鋸齒形管板(圖5)結(jié)構(gòu)上包括三部分:上直板、中間多孔板、下直板，下料時(shí)三部分分別下料，將中間多孔板按照需要鉆孔后自垂直于長(zhǎng)度方向沿孔中心線將其切割為若干鋸齒形板，采用本換熱器管板設(shè)計(jì)方案(圖5)后，管板整體切割工作量有所減少，組裝后的管板強(qiáng)度可以保證，不需要外加筋板，既美觀大方又減少了材料使用量和焊接工作量，切割后的鋸齒板具有較大的長(zhǎng)寬比，鋸齒板具有較強(qiáng)的抗彎曲變形能力，組裝后的管板平面度易于保證，管板受力均勻，使用中不易變形；
(3)封頭保護(hù)殼獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以降低材料使用量、組裝焊接量、制造工時(shí)。本換熱器封頭保護(hù)殼(圖6)為一鋼板折彎結(jié)構(gòu)，下料時(shí)整塊鋼板下料，然后根據(jù)需要折彎，最后在折彎鋼板上切割出矩形區(qū)域。組裝時(shí)，保護(hù)殼上部、下部分別與管板焊接，中間矩形切割區(qū)域與封頭焊接，兩側(cè)與換熱器側(cè)板焊接(圖7)。目前常見(jiàn)的保護(hù)殼設(shè)計(jì)方案為在折彎后的鋼板上鉆若干圓孔(圖8)，鉆孔后的保護(hù)殼分別與管板、各支管、側(cè)板焊接固定(圖9)。該方案需要的保護(hù)殼下料量較大，切割鉆孔工序繁瑣且加工工作量較大，保護(hù)殼加工余料尺寸較小，可再利用價(jià)值不大。同時(shí)由于此方案中保護(hù)殼與集管進(jìn)行環(huán)焊焊接，施焊空間較小，焊接工藝要求較高，焊接工作量大、難度高。采用本發(fā)明后的保護(hù)殼下料量明顯減少，保護(hù)殼切割區(qū)域?yàn)閮蓧K矩形區(qū)域，切割工作量小、難度低，保護(hù)殼加工余料形狀規(guī)則、尺寸較大，可利用價(jià)值較高。本發(fā)明實(shí)施后，保護(hù)殼直接與封頭焊接，不再與集管焊接，基本不需要考慮施焊空間限制，焊接難度低，焊接工作量相對(duì)較小，切割下來(lái)的余料形狀規(guī)則且尺寸較大，可再利用價(jià)值較高。本換熱器的工作過(guò)程如下:殼程介質(zhì)和管程介質(zhì)呈交錯(cuò)流動(dòng)。殼程介質(zhì)進(jìn)出口分別為換熱器的兩個(gè)端面法蘭，在翅片管外流動(dòng)，參與換熱。管程介質(zhì)經(jīng)管程入口進(jìn)入后，首先進(jìn)入集管，之后經(jīng)與集管相連的若干支管(可保證介質(zhì)分配均勻)進(jìn)入封頭內(nèi)，然后經(jīng)上下兩排翅片管入口進(jìn)入翅片管內(nèi)，通過(guò)翅片管管壁和管外翅片與殼程介質(zhì)進(jìn)行換熱，翅片管在管板上的排列呈交錯(cuò)布置(圖3)，可保證所有翅片管均勻換熱，換熱后的管程介質(zhì)經(jīng)管程出口流出，管程出口的結(jié)構(gòu)設(shè)置和管程入口段相同，僅存在介質(zhì)流向不同。本發(fā)明實(shí)施例整個(gè)翅片管換熱器達(dá)到了組成部件少量化、組裝方便化、重量輕質(zhì)化、尺寸緊湊化的要求。降低了換熱器材料使用量，縮短了制造工時(shí)，對(duì)整個(gè)換熱器的成本投入的降低大大有利。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種翅片管換熱器組裝方法，該換熱器主要包括翅片管組、管板、側(cè)板、端面法蘭、進(jìn)出口管道及其集管和支管、封頭保護(hù)殼、封頭，組裝過(guò)程如下: 首先將翅片管組整體制作，預(yù)先打壓，其次采用鋸齒形切割方法制作管板，并將翅片管組和管板進(jìn)行裝配，之后將封頭和翅片管組的進(jìn)出口進(jìn)行焊接，然后將進(jìn)出口管道的支管焊接于封頭；翅片管組和管板之間不焊接，且后部翅片管保護(hù)殼留有間隙，可保證翅片管受熱變形后有足夠的伸縮空間； 將管板的上下部分別與端面法蘭焊接，同時(shí)在前后管板分別焊接封頭保護(hù)殼，前封頭保護(hù)殼一邊與管板焊接，一邊與封頭焊接，后封頭保護(hù)殼則直接焊接在管板上； 然后在管板兩側(cè)分別設(shè)置兩塊側(cè)板，將側(cè)板與管板和封頭保護(hù)殼通過(guò)焊接連接在一起，使得管板、前后封頭保護(hù)殼、兩塊側(cè)板通過(guò)組成一個(gè)密閉的腔體，該腔體將換熱器殼程介質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行隔離； 將進(jìn)出口集管與進(jìn)出口支管進(jìn)行焊接，之后焊接換熱器進(jìn)出口管道和法蘭，完成整個(gè)換熱器的組裝。
2.如權(quán)利要求1所述的翅片管換熱器組裝方法，其特征在于:所述的鋸齒形切割方法制作管板，其管板結(jié)構(gòu)包括三部分:上直板、中間多孔板、下直板，下料時(shí)將三部分分別下料，將中間多孔板按照鋸齒形切割路線鉆孔后，自垂直于長(zhǎng)度方向沿孔中心線將其切割為若干鋸齒型管板；其中上、下直板與中間多孔板的連接位置處于封頭保護(hù)殼與管板的焊接位置之內(nèi)，保證該連接位置處于前后封頭保護(hù)殼的包覆之內(nèi)，以增強(qiáng)管板強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的翅片管換熱器組裝方法，其特征在于:所述的管板和翅片管進(jìn)行組裝時(shí)，首先按照多孔板切割順序?qū)⑵渲幸粔K鋸齒型管板固定，然后將整體制作、預(yù)先打壓的翅片管放入鋸齒型管板缺口處，之后將相鄰的鋸齒型管板與之對(duì)接并點(diǎn)焊固定，順次放置翅片管和鋸齒型管板直至完成所有翅片管裝配，待與翅片管組裝配完畢后，將多孔板與上下直板打坡口雙面連續(xù)密封焊接成整體。
4.如權(quán)利要求1所述的翅片管換熱器組裝方法，其特征在于:所述的封頭保護(hù)殼制作時(shí)，采用一鋼板折彎結(jié)構(gòu)，下料時(shí)整塊鋼板下料，然后進(jìn)行折彎成型，最后在折彎鋼板上切割出矩形區(qū)域；組裝時(shí)，封頭保護(hù)殼上部、下部分別與管板焊接，中間矩形切割區(qū)域與封頭焊接，兩側(cè)與側(cè)板焊接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種翅片管換熱器組裝方法。其步驟為首先將翅片管組整體制作，預(yù)先打壓，其次采用鋸齒形切割方法制作管板，并將翅片管組和管板進(jìn)行裝配，之后將封頭和翅片管組的進(jìn)出口進(jìn)行焊接；將管板的上下部分別與端面法蘭焊接，同時(shí)在前后管板分別焊接封頭保護(hù)殼；然后在管板兩側(cè)分別設(shè)置兩塊側(cè)板，將側(cè)板與管板和封頭保護(hù)殼通過(guò)焊接連接在一起；將進(jìn)出口集管與進(jìn)出口支管進(jìn)行焊接，之后焊接換熱器進(jìn)出口管道和法蘭，完成整個(gè)換熱器的組裝。本方法通過(guò)優(yōu)化換熱器部件組裝方案，使得換熱器組成部件少量化、組裝方便化、重量輕質(zhì)化、尺寸緊湊化，縮短組裝工時(shí)，降低成本投入。
文檔編號(hào)B23P15/26GK103212962SQ201310107088
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者許學(xué)成, 徐少春 申請(qǐng)人:中冶南方(武漢)威仕工業(yè)爐有限公司