專利名稱：管式換熱器中的一種布置方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管式換熱器中的布置方式，其中該管式換熱器具有多個(gè)被管殼所包裹的傳熱管，該傳熱管的兩個(gè)末端固定在管板上。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中要采用多種類型的換熱器對(duì)流體產(chǎn)物進(jìn)行加熱或者冷卻。例如借助于不同溫度下的蒸汽或水，有可能使得該流體產(chǎn)物達(dá)到所需的溫度。換熱器已經(jīng)在許多類型的加工廠中得到應(yīng)用，而且在食品加工廠中如奶制品廠或果汁制造廠中也經(jīng)常使用換熱器。
一種公知類型的換熱器被稱為管式換熱器。該換熱器由一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部互連的換熱器組件組成，這樣即形成了一個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)。該換熱器組件包括一個(gè)或多個(gè)由外殼體或管殼所包裹的傳熱管。該傳熱管相互之間被連接在一起從而形成了流體產(chǎn)物的流道(product insert)，然后依次通過彎頭將流體產(chǎn)物流道連接起來，這樣即可對(duì)流體產(chǎn)物進(jìn)行循環(huán)，而流體產(chǎn)物是被加熱還是被冷卻則是根據(jù)利用換熱器處理的目的來確定的。通過一個(gè)殼體或者管殼將傳熱管封裝起來，該殼體或者管殼同時(shí)也對(duì)傳熱介質(zhì)進(jìn)行了密封。將相互毗鄰的管殼連接起來由此可使傳熱介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)。傳熱介質(zhì)可包括不同溫度下的水、蒸汽或者其它類型的液體或者氣體。在瑞典專利SE501908就披露了這樣一種換熱器。
為了提高換熱器的效率，有時(shí)需要利用一個(gè)或多個(gè)傳熱組件作為再生部分，也就是說，用在換熱器中已被加熱的產(chǎn)物來加熱引入的冷的產(chǎn)物。同時(shí)該引入的冷的產(chǎn)物對(duì)已處理過的、已加熱了的產(chǎn)物進(jìn)行冷卻。為了采用上述再生式管式換熱器，該產(chǎn)物必須位于傳熱管和包裹該傳熱管的管殼中。這樣就顯著的降低了整個(gè)換熱器的造價(jià)，而且也降低了管式換熱器中傳熱過程的能耗。
被包裹在其管殼之內(nèi)的傳熱管的長度通常約為6米。為了使傳熱管不遭受來自振動(dòng)或者下垂所引起的不必要的應(yīng)力，因此必須在沿著該傳熱管長度方向上的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)上對(duì)其進(jìn)行支撐。如果傳熱管發(fā)生了下垂或者振動(dòng)，則它們之間會(huì)相互接觸，這樣就減少了傳熱表面由此管式換熱器的效率就不會(huì)達(dá)到所期望的值。長度較短的傳熱管通常也要進(jìn)行支撐。所采用的支撐點(diǎn)可以是各種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和方式并且通常稱之為擋板。當(dāng)僅采用水或者蒸汽作為傳熱介質(zhì)時(shí)，除了將傳熱管相互分隔開并防止傳熱管和管殼的內(nèi)壁相互接觸之外，對(duì)這些擋板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和形式的要求很少或者沒有要求。
當(dāng)希望采用再生式熱交換組件時(shí)，就會(huì)對(duì)帶有全面清洗功能的衛(wèi)生設(shè)計(jì)提出完全不同的要求。在此情況下，當(dāng)流體產(chǎn)物包含纖維或者小顆粒例如果汁時(shí)，這樣的要求則更為嚴(yán)格。許多人都曾試圖將擋板設(shè)計(jì)成具有盡可能圓的表面從而避免產(chǎn)物中的纖維或者顆粒堆積在一起。然而在實(shí)踐中證明很難得到具有這樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的擋板。如果使用擋板而不用管套(pocket)的話，也會(huì)出現(xiàn)問題。所有的擋板都或多或少地有和產(chǎn)物的流動(dòng)方向成直角的部分，結(jié)果總是會(huì)導(dǎo)致顆?；蛘呃w維的積聚，這些顆粒或者纖維破壞了清洗操作并最終會(huì)引起產(chǎn)品的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于實(shí)現(xiàn)一種布置方式，在此布置方式中可保持傳熱管之間以及與管殼內(nèi)壁的相互隔開，而不會(huì)對(duì)管殼之內(nèi)的流動(dòng)的流體產(chǎn)物造成阻礙。
根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)該目的以及其它目的，這是因?yàn)樗鲈摬贾梅绞降奶卣髟谟趯⒁粋€(gè)軸向力F施加在傳熱管的至少一個(gè)末端之上。
在附后的從屬權(quán)利要求中對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特征進(jìn)行了闡述。


現(xiàn)參考附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，其中圖1為具有本發(fā)明的布置方式的管式換熱器的部分剖面?zhèn)纫晥D；圖2為本發(fā)明的布置方式的一部分的部分剖面?zhèn)纫晥D。
優(yōu)選實(shí)施例的說明在圖1中示出了一種具有本發(fā)明布置方式的管式換熱器1。該管式換熱器1包括一個(gè)或多個(gè)換熱器組件2，在圖1中示出了兩個(gè)換熱器組件。該換熱器組件2相互被連接在一起從而形成了兩個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)。一個(gè)換熱器組件2大致由許多被管殼4所封裝的傳熱管3組成。
傳熱管3在其兩個(gè)末端被管板5所固定，這樣傳熱管3和管板5就構(gòu)成了一個(gè)流動(dòng)信道6。兩個(gè)相鄰的流動(dòng)信道6通過彎頭14而被連接在一起從而形成第一流動(dòng)系統(tǒng)。在常規(guī)的換熱器1中采用該第一流動(dòng)系統(tǒng)作為一種流體產(chǎn)物的流通信道。
通過每一個(gè)管殼4上的承插管7或者通過中間連接片將兩個(gè)相鄰的管殼4徑向地連接在一起的方式將包裹傳熱管3的管殼4連接在一起。該相互連接的管殼4構(gòu)成了一個(gè)第二流動(dòng)系統(tǒng)，其中在常規(guī)的管式換熱器1中，該第二流動(dòng)系統(tǒng)通常作為傳熱介質(zhì)的流通信道。
市場(chǎng)上的大多數(shù)管式換熱器的換熱器組件2的長度大約為6米。如果沿著該長度方向不對(duì)傳熱管3和管殼4進(jìn)行支撐，則由于重力的影響傳熱管3和管殼4會(huì)產(chǎn)生下垂。傳熱管3會(huì)相互接觸并且會(huì)和管殼4的內(nèi)壁接觸在一起。為了避免發(fā)生此類現(xiàn)象，常規(guī)的換熱器1要求利用各種形式的所謂擋板對(duì)傳熱管3進(jìn)行支撐。在實(shí)際中已經(jīng)證明了擋板的功效，當(dāng)?shù)谝涣鲃?dòng)系統(tǒng)用作流體產(chǎn)物的信道、第二流動(dòng)系統(tǒng)用作傳熱介質(zhì)的信道時(shí)，該擋板的功效很令人滿意。
當(dāng)要采用管式換熱器1作為再生式換熱器時(shí)，第一和第二流動(dòng)系統(tǒng)都將含有流體產(chǎn)物。一個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)包含進(jìn)入到管式換熱器1之內(nèi)的冷的產(chǎn)物，另一個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)包含將要處理、已加熱的產(chǎn)物，或者反之亦然。這就意味著同時(shí)對(duì)傳熱管3的支撐有著完全不同的要求。
目前的管式換熱器1通常具有所謂的浮動(dòng)末端，即端板5可在一定程度上相對(duì)于管殼4進(jìn)行移動(dòng)從而對(duì)管式換熱器1之內(nèi)的熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。在本發(fā)明的布置方式中，傳熱管3的一個(gè)末端是固定的，這是因?yàn)楣馨?′與管殼4的一個(gè)末端8緊緊的夾靠在一起。在傳熱管3的另一末端處，管板5″是可移動(dòng)的并且在管板5″和管殼4之間放置有一個(gè)彈簧組9。這樣本發(fā)明的布置方式經(jīng)過稍微的修改即可在具有浮動(dòng)末端的當(dāng)前管式換熱器1上使用。本發(fā)明的布置方式也可用于其它類型的管末端，但是此時(shí)需要對(duì)其作一個(gè)小的改進(jìn)。
在本發(fā)明的布置方式的優(yōu)選實(shí)施例中，彈簧組9包括位于兩個(gè)端板11、12之間多個(gè)板簧10。為了便于對(duì)彈簧組9進(jìn)行組裝和拆除，上述兩個(gè)端板11、12可以通過通孔螺栓(圖中未示出)而將其連接在一起。當(dāng)彈簧組9被安裝在管式換熱器1上時(shí)，螺栓不產(chǎn)生作用。彈簧組9也可包含其它類型的彈簧如螺旋形彈簧。彈簧組9及其板簧10也可以對(duì)換熱器組件2的熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。另外，也可以通過被上緊到一定程度的螺栓來實(shí)現(xiàn)力F。然而該可選方式不能對(duì)換熱器組件2的熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
彈簧組9施加一個(gè)預(yù)定的力F。該預(yù)定的力由板簧10的數(shù)目以及在一個(gè)給定距離L上的尺寸來確定。這樣該預(yù)定力F就軸向地施加在流動(dòng)信道6之上。被施加的力F必須能充分地將傳熱管3拉緊，這樣傳熱管3就不會(huì)相互接觸或者碰到管殼4的內(nèi)表面。在優(yōu)選的實(shí)施例中，通過彈簧組9而將力F施加在傳熱管3的一個(gè)末端之上。另外，力F也可以是分散的，這樣彈簧組9即被安裝在傳熱管3的兩個(gè)末端之上。
過大的力F將導(dǎo)致在管板S的傳熱管3的固定支撐處產(chǎn)生不必要的應(yīng)力，而太小的力F將導(dǎo)致傳熱管3不能以所期望的方式相互分開。過大的力也會(huì)在組裝和拆除時(shí)產(chǎn)生不期望的“彈弓效應(yīng)”，從而有可能會(huì)對(duì)人造成傷害。所需的力F是根據(jù)傳熱管3的自然重量即尺寸和材料的厚度來確定的。計(jì)算表明市場(chǎng)上的許多具有傳熱管3的管式換熱器1所需要的力大約為1000N/每個(gè)傳熱管3，這樣即可在長度為6米的一般的管子上將其保持在拉緊狀態(tài)。
在常規(guī)的管式換熱器1中，管道長度較長也會(huì)對(duì)管殼4造成某些下垂。這樣通常采用一個(gè)中心支撐13對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。然而，優(yōu)選的實(shí)施例允許管殼4產(chǎn)生某些下垂，這樣施加到每一個(gè)傳熱管3之上的力F可以被降低到傳熱管3和管殼4之間沒有接觸的一個(gè)狀態(tài)。如果需要，任何可能的中心支撐13都可用在管式換熱器組件2上，以防止下垂。
上述根據(jù)本發(fā)明的布置方式可以實(shí)現(xiàn)一種管式換熱器1，此時(shí)在不需要擋板的情況下也可以將傳熱管3相互分開并且和將傳熱管3和管殼4的內(nèi)壁分開。這樣就在管殼4中提供了一個(gè)流體自由信道，在需要采用再生式管式換熱器1的情況下，不會(huì)阻礙產(chǎn)物的自由流動(dòng)以及傳熱管3之間的流通。特別是對(duì)于含有顆?；蚶w維例如果汁或類似其它的流體產(chǎn)物中，本發(fā)明的布置方式提供了采用再生式管式換熱器1的可能，而不會(huì)在由擋板構(gòu)成的阻礙表面上產(chǎn)生纖維的積聚。本發(fā)明的布置方式也在管式換熱器1的兩個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)中提供了全面清洗的可能。
從前述可以明顯看到，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種布置方式，該布置方式可允許使用再生式管式換熱器，而沒有在產(chǎn)物的流動(dòng)方向上構(gòu)成障礙的擋板。在不用擋板的情況下，也能對(duì)稱為“麻煩產(chǎn)物”即含有顆?；蚶w維的產(chǎn)物使用再生式管式換熱器。
不能認(rèn)為將本發(fā)明限制在上文以及附圖中，在不脫離后附的權(quán)利要求書范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出許多的修改。
權(quán)利要求
1.一種在管式換熱器(1)中的布置方式，該管式換熱器具有多個(gè)由管殼(4)所包圍的傳熱管(3)，該傳熱管(3)在其兩個(gè)末端處被固定在管板(5)上，其特征在于將一個(gè)軸向力F施加在該傳熱管(3)的至少一個(gè)末端上。
2.如權(quán)利要求1所述的布置方式，其中該力F是通過一個(gè)彈簧組(9)來實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的布置方式，其中彈簧組(9)包括多個(gè)板簧(10)。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的布置方式，其中該力F大約為每個(gè)傳熱管(3)1000N。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在管式換熱器(1)中的布置方式，該管式換熱器具有多個(gè)由管殼(4)所包圍的傳熱管(3)。該傳熱管(3)在其每個(gè)末端處被固定在管板(5)上，這樣即形成了一個(gè)流動(dòng)信道(6)。通過彎頭(14)將流動(dòng)信道(6)連接起來從而形成了一個(gè)第一流動(dòng)系統(tǒng)。通過承插管(7)將兩個(gè)相鄰的管殼(4)連接起來從而形成了一個(gè)第二流動(dòng)系統(tǒng)。該布置方式包括一個(gè)彈簧組(9)，該彈簧組(9)位于傳熱管(3)的至少一個(gè)末端上。彈簧組(9)將一個(gè)力F軸向地施加在傳熱管(3)上。因?yàn)樵摿使傳熱管保持相互隔開并使傳熱管和管殼的內(nèi)壁保持隔開，所以不需要使用擋板對(duì)傳熱管(3)進(jìn)行支撐。因此就可以利用管式換熱器(1)進(jìn)行再生傳熱，即第一和第二流動(dòng)系統(tǒng)都可包含產(chǎn)物。
文檔編號(hào)F28F9/26GK1399714SQ0081481
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月26日
發(fā)明者J·尼斯克 申請(qǐng)人:利樂拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司