專利名稱：用于管式交換器的交換管支承件和固定組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)從一流體向另一流體交換熱能而不混合它們的熱交換器的領(lǐng)域。本發(fā)明更特別地涉及管式大尺寸交換器，其包括支承件，使得能夠支承旨在傳輸流體的管束。本發(fā)明的領(lǐng)域更具體地涉及諸如環(huán)的支承件的領(lǐng)域，該支承件包括使得能夠固定管式交換器的管的元件。
背景技術(shù)：
存在在工業(yè)中使用的各種類型的交換器，這些交換器根據(jù)所需的熱傳遞模式或具體流體的使用而各自滿足特定的需求。存在板式、盤管式、塊式、翅片式和甚至管式交換器。在現(xiàn)有技術(shù)中還存在其它交換器。管式交換器因其對(duì)高壓的耐力、對(duì)不同功率和對(duì)較寬的溫度偏差的適應(yīng)性而特別受歡迎。該交換器提供了經(jīng)濟(jì)性和緊湊的優(yōu)點(diǎn)。其最常用于在兩個(gè)水體之間或更一般地在一定體積的液體或氣體與其它一定體積的液體或氣體之間的熱傳遞。一些管式交換器包括支承件，這使得能夠限制在柱體(calender)中循環(huán)的流體的壓頭損失并且還可使得能夠更好地承受由結(jié)構(gòu)的振動(dòng)而造成的機(jī)械應(yīng)力，這些振動(dòng)主要是由于柱體中流體的到達(dá)通常以直角沖擊管束。這些交換器的設(shè)計(jì)依賴于緊固到環(huán)的桿的組裝，該環(huán)使得能夠固定流體在其中循環(huán)的交換器管。通常，環(huán)由模板(template)制成。圖1中示出了一種示例性交換器，其類似于在專利US2009/0200004中描述的交換器，其中圓形折流板8也由于多個(gè)孔的存在而沿交換器固定交換器管9，這些孔允許管9穿過(guò)。板6、7在形成交換器I的殼體的柱體10中間隔開，以便在柱體的端部處固定沿著交換器I的整個(gè)長(zhǎng)度的交換管9。管9平行且穿過(guò)柱體的體積。折流板使得能夠沿著交換器11中的路線從入口噴嘴4到出口噴嘴5循環(huán)流體。入口 2使得能夠在交換管9中循環(huán)第一流體。第一流體在交換器I的另一端處通過(guò)出口 3離開。入口 4使得能夠在柱體中循環(huán)第二流體。第二流體在交換器I的另一端處通過(guò)出口 5離開交換器。這兩種流體通過(guò)在第二流體和交換管之間的接觸而換熱。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是其吸收非常小的震動(dòng)和振動(dòng)，在管和用來(lái)固定它們的折流板之間的間隙非常小。除非提供更多的用來(lái)支承管的帶孔板，否則這樣的結(jié)構(gòu)有可能在高應(yīng)力下斷裂，這些板在這里為提供支承功能的折流板。然而，該解決方案將通過(guò)增加部件數(shù)量而使整個(gè)結(jié)構(gòu)制造得更重，并且可不能使得其符合交換器的熱度量，折流板之間的間距被確定成適合所需熱交換。此外，另一個(gè)缺點(diǎn)是由于流體在柱體10中的路線被強(qiáng)加折流板8而發(fā)生大量的壓頭損失。
圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)示例性交換器20。該交換器類型為管式。環(huán)25在形成交換器20的殼體的柱體21中間隔開，以便固定沿交換器20的整個(gè)長(zhǎng)度的管。噴嘴22、24使得能夠噴射或回收在柱體中循環(huán)的流體。網(wǎng)格形成了每個(gè)環(huán)的內(nèi)部，從而使得能夠支承用來(lái)固定管的力的一部分且最小化交換管的橫向移動(dòng)。術(shù)語(yǔ)“內(nèi)部”應(yīng)理解為表示由環(huán)的各尺寸或其直徑和其厚度限定的空間。網(wǎng)格允許柱體中的流體可容易地通過(guò)，因?yàn)樵诿總€(gè)環(huán)上，每?jī)膳殴苤袃H一排用桿固定。這為流體留下了許多通道區(qū)段，這使得能夠具有低的壓頭損失。圖2示出了將管固定在帶孔板中的支承板23。如此定位的環(huán)考慮到用于保持管的穩(wěn)定位置的恢復(fù)力，同時(shí)使得能夠吸收振動(dòng)。在另一個(gè)可能的構(gòu)型(具有直管的管式交換器)中，存在將管在端部處固定在帶孔板中的兩個(gè)支承板。定位在這兩個(gè)板之間的環(huán)考慮到用于保持管的穩(wěn)定位置的恢復(fù)力，同時(shí)使得能夠吸收振動(dòng)。存在許多可能的制造方法，但最普通的方法包括使用模板將環(huán)的每個(gè)桿固定在為此目的而設(shè)置的開口中，該模板具體地設(shè)計(jì)和制造成方便環(huán)的組裝。為了確保管的正確支承，需要彼此非?？拷沫h(huán)；需要至少四個(gè)環(huán)或三個(gè)間隔來(lái)將管沿與其軸線成直角的所有方向上固定。圖2示出該設(shè)計(jì)的實(shí)施例，其中環(huán)彼此間隔158.5mm。因此，每個(gè)設(shè)備的環(huán)的數(shù)量是巨大的。 此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置通常由于裝配許多環(huán)以固定交換管而造成大量的制造成本，并且導(dǎo)致在柱體中的流體的引導(dǎo)過(guò)程中的壓頭損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的支承件使得能夠克服上述缺點(diǎn)中的全部或一部分。特別地，本發(fā)明的支承件使得能夠在流體在柱體中被引導(dǎo)時(shí)減小流體的壓頭損失，減小交換器的重量并增強(qiáng)交換管的固定。為此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提出了一種用于在切面中形成網(wǎng)絡(luò)(mesh)的交換管束的支承件，所述支承件包括環(huán)，其中環(huán)包括使得能夠分別在環(huán)的切面的任一側(cè)上緊固第一組桿和第二組桿的緊固裝置，所述桿各自具有構(gòu)成正中面的形狀，第一組的正中面彼此平行，并且第二組的正中面彼此平行，第一組的正中面的取向和第二組的正中面的取向形成大于零的第一角度。這樣的裝置使得能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的全部或一部分，尤其是因?yàn)樗试S具有少至少1/2的環(huán)的交換器設(shè)計(jì)。該裝置還使得能夠減小設(shè)有此類支承件的這樣的交換器內(nèi)部的壓頭損失。根據(jù)一個(gè)特定的特征，桿的形狀為“U”形，即具有形成“U”的中央段和兩個(gè)側(cè)段的形狀。有利地，第一角度和每一組桿的數(shù)量選擇成以致形成呈現(xiàn)出圖案的框架，該圖案對(duì)應(yīng)于管束的網(wǎng)絡(luò)。這樣的支承件使得能夠改善交換管的固定，同時(shí)吸收任何振動(dòng)。這樣的支承件還使得能夠增加交換器的穩(wěn)定性并減小交換器的重量。
有利地，第一角度大致大致90°或大致等于60°。這些取向使得能夠在將交換管布置在由成組的桿形成的網(wǎng)絡(luò)中時(shí)以最佳方式橫向固定(immobilize)交換管。根據(jù)另一個(gè)特定的特征，環(huán)的截面是正方形的，和/或其側(cè)表面為大致平面的。要注意的是，這使得桿能容易地適配在環(huán)的任一側(cè)上。根據(jù)有利的特征，桿通過(guò)收縮配合到預(yù)成形于環(huán)的每一個(gè)側(cè)表面的孔中且因此形成緊固裝置而緊固到環(huán)上。優(yōu)選地，桿的收縮配合可通過(guò)焊接到環(huán)的每一個(gè)側(cè)表面上的步驟來(lái)補(bǔ)充。此外，桿可被焊接而不必進(jìn)行收縮配合。在這種情況下，焊縫形成緊固裝置。根據(jù)另一個(gè)技術(shù)方面，桿:
被彎曲以便獲得“U”形，即具有形成“U”的中央段和兩個(gè)側(cè)段的形狀；和/或通過(guò)組裝若干個(gè)桿區(qū)段而形成，以便獲得具有“U”形的桿，即具有形成“U”的中央段和兩個(gè)側(cè)段的形狀的桿，并且優(yōu)選地三個(gè)桿段，中央段用一個(gè)，并且側(cè)段中的每一個(gè)用一個(gè)。在后一種情況下，側(cè)段優(yōu)選地通過(guò)在彎曲之前車削(turning)或通過(guò)在彎曲之前或之后磨削或銑削而加工。應(yīng)當(dāng)指出，在一般情況下，不論桿的結(jié)構(gòu)如何，都可以對(duì)桿進(jìn)行加工。例如，通過(guò)彎曲而形成的單件結(jié)構(gòu)的桿可在這些側(cè)段上進(jìn)行加工。這特別有利于減小側(cè)段的厚度(或其直徑)，以便在必要時(shí)調(diào)整其柔性，桿的加工在其彎曲之前進(jìn)行。與桿有關(guān)的這樣的特征尤其使得能夠以這樣的方式設(shè)計(jì)所述桿，即，使桿表現(xiàn)出適于最好地緩沖振動(dòng)的柔性，但最重要的是將管相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的游隙減小至零以具有牢固的接觸。有利地，桿的中央?yún)^(qū)段比所述桿的側(cè)區(qū)段更具剛性。這使得尤其能夠確保管在管束的中心處的柔性與管在管束的邊緣處的柔性相同。此外，本發(fā)明還涉及一種固定組件，其包括至少兩個(gè)如所描述的支承件，這些支承件間隔開第一距離且相對(duì)于彼此以第一角度取向。根據(jù)有利的特征，固定組件的支承件串聯(lián)安裝。這使得尤其能夠具有最佳的桿網(wǎng)絡(luò)，以便將交換管布置在其中。此外，本發(fā)明還涉及一種包括柱體的熱交換器，該柱體封閉至少一個(gè)交換管束和在切面中形成網(wǎng)絡(luò)的至少三個(gè)交換管束支承件，所述支承件包括環(huán)，其中環(huán)包括使得能夠分別在環(huán)的切面的任一側(cè)上緊固第一組桿和第二組桿的緊固裝置，所述桿各自形成各自構(gòu)成正中面的“U”形，第一組的正中面彼此平行，并且第二組的正中面彼此平行，第一組的正中面的取向和第二組的正中面的取向形成大于零的第一角度。這樣的交換器使得能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的全部或一部分，尤其是因?yàn)樗枰痊F(xiàn)有技術(shù)所提出的少至少1/2的環(huán)。該交換器還使得能夠減小設(shè)有此類支承件的這樣的交換器內(nèi)部的壓頭損失。


借助于按照附圖給出的以下描述，將在通過(guò)以下附圖示出的詳細(xì)描述中提出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的第一管式交換器；
圖2示出具有現(xiàn)有技術(shù)的管的第二管式交換器； 圖3A、圖3B、圖3C和圖3D示出本發(fā)明的具有不同“U”形形狀的桿；
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的環(huán)的三維視圖，其形成支承件，其用于緊固用于穿過(guò)交換管的固定桿；
圖5A和圖5B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例且包括環(huán)的支承件的側(cè)視圖和前視圖，用于穿過(guò)交換管的固定桿被緊固到該環(huán)上。
具體實(shí)施例方式定義
術(shù)語(yǔ)“環(huán)”應(yīng)理解為表示具有封閉輪廓的元件，該輪廓具有一定厚度且限定在封閉輪廓的任一側(cè)上開放的內(nèi)部空間。通常，封閉輪廓具有大致圓形的剖面，但其可具有不同的剖面，例如橢圓形、長(zhǎng)方形(oblong)等。術(shù)語(yǔ)“柱體”應(yīng)理解為表示其中注入流體用于其冷卻或其加熱的交換器的殼體，并且包括諸如本發(fā)明限定的環(huán)的環(huán)。通常，柱體為圓柱形。表達(dá)“柱管式交換器”應(yīng)理解為表示至少兩種流體在其中交換熱量的交換器，一流體在柱體中循環(huán)，并且第二流體在管中循環(huán)。管的表面充當(dāng)用于在兩種流體之間交換熱量的支承件。表達(dá)““U”形桿”應(yīng)理解為表示形成三個(gè)分支的組裝或折疊或彎曲的桿，每個(gè)分支具有與另一個(gè)分支的接頭，該接頭形成小于180°的角度。圖3A、圖3B、圖3C和圖3D示出可在本發(fā)明的支承件中使用的桿的示例。術(shù)語(yǔ)“折流板”應(yīng)理解為表示使得能夠修改流體的方向的裝置，尤其是為了較好地理解現(xiàn)有技術(shù)。在熱交換器的領(lǐng)域中，常常使用術(shù)語(yǔ)“擋板(baffle)”。現(xiàn)有技術(shù)公開了也用來(lái)固定管的折流板。說(shuō)明
本發(fā)明的用于交換管的支承件使得能夠減少交換器的環(huán)的數(shù)量，同時(shí)使得能夠在交換器的安裝中提供提高的柔性。而且，本發(fā)明的支承件使得能夠改善交換管的固定，同時(shí)吸收任何振動(dòng)。本發(fā)明的支承件使得能夠增加交換器的穩(wěn)定性并減小交換器的重量。圖4示出適用于具有圓形形狀的所謂的“柱管”交換器的本發(fā)明的支承件400，其包括具有圓形剖面的環(huán)40、第一組41桿410和第二組42桿420。兩組41、42的桿410、420在環(huán)40的凸緣的任一側(cè)上緊固到環(huán)40，該凸緣分別代表限定環(huán)的厚度的環(huán)40的第一側(cè)表面401和第二側(cè)表面402。為了使圖清楚起見，并未示出每一組的所有桿410、420。根據(jù)實(shí)施例，環(huán)40可具有平行六面體截面，諸如矩形或正方形或甚至可具有圓形截面。在以下描述中，優(yōu)選實(shí)施例基于具有正方形截面的環(huán)40，在該截面上，環(huán)40的第一側(cè)表面401和第二側(cè)表面402為大致共面的并且彼此間隔開等于環(huán)40的厚度的距離。為了方便制造和相對(duì)于形成要支承的管束的管的數(shù)量最大化交換器的圓柱形表面，每個(gè)桿410、420具有構(gòu)成正中面的形狀，桿的形狀在這里為大致“U”形的?！癠”形可通過(guò)彎曲、折疊或通過(guò)組裝三個(gè)桿分支來(lái)獲得。此外，“U”形可描述為包括設(shè)有兩個(gè)端部的中央段和設(shè)有兩個(gè)端部的兩個(gè)側(cè)段，側(cè)段中的每一個(gè)由其端部中的一個(gè)附連到側(cè)段的端部。在圖4的實(shí)施例中，第一組41桿410具有彼此平行的多個(gè)桿410，每個(gè)桿410形成“U”，“U”的每個(gè)端部緊固到環(huán)40的第一側(cè)表面401，呈“U”形的桿的端部對(duì)應(yīng)于側(cè)段的兩個(gè)端部。第二組42桿420具有與第一組相同的性質(zhì)，不同的是桿420緊固到環(huán)30的第二側(cè)表面402。此外，第一組41的正中面彼此平行，并且第二組42的正中面彼此平行，第一組41的正中面的取向和第二組42的正中面的取向形成大于零的第一角度α。在該實(shí)施例中，第一 組41桿410和第二組42桿420相對(duì)于彼此以在圖4的示例中等于90°的第一角度取向。在該圖中，軸線(0，χ)對(duì)應(yīng)于如下軸線，即交換管束的管將根據(jù)該軸線定位使得它們與所述軸線(0，χ)共線。設(shè)(0，y, ζ)為垂直于軸線(0，χ)的切面，該平面以環(huán)的中心為原點(diǎn)，使得環(huán)大致同軸于軸線(0，χ),坐標(biāo)系(0，X，y, ζ)還形成正交的三面體。設(shè)(0’，y’，z’)為第一正交坐標(biāo)系，其限定垂直于軸線(0，x)的第一平面，該第一平面包括第一組41桿410的每個(gè)桿410的大致中央段，所述第一平面與切面的距離的長(zhǎng)度等于段
的長(zhǎng)度，O’在坐標(biāo)系(0，χ, y, ζ)中具有坐標(biāo)(xl，O, O)。第一組41的正中面彼此平行，平行于平面(0’，χ，ζ’)且正交于切面(0，y，z)。設(shè)(0〃，y〃，z〃)為第二正交坐標(biāo)系，其限定垂直于軸線(0，x)的第二平面，該第二平面包括第二組42桿420中的每個(gè)桿420的大致中央段，所述第一平面與切面的距離的長(zhǎng)度等于段
的長(zhǎng)度，O"在坐標(biāo)系(O, χ, y, ζ)中具有坐標(biāo)(χ2, O, O)。第二組42的正中面彼此平行，平行于平面(0〃，χ, y〃)且正交于切面(0，y, ζ)。限定詞“大致”在表達(dá)“包括桿的大致中央段的平面”中的使用應(yīng)理解為表示呈“U”形的桿的中央段并不始終是直線的，有必要考慮包括桿的中央段的大致大部分的中間平面。應(yīng)當(dāng)注意如下事實(shí)，第一和第二平面由此彼此相距距離[O’，0〃]，該距離等于環(huán)40的厚度與第一組41的桿410的側(cè)段及第二組42的桿420的側(cè)段的長(zhǎng)度之和。第一和第二平面中的每一個(gè)垂直于軸線(0，χ)，第一組41的桿410的長(zhǎng)度彼此相等，第二組42的桿420的長(zhǎng)度也彼此相等。第一和第二組相對(duì)于彼此成等于90°的第一角度的這樣的取向使得能夠?qū)⒔粨Q管沿分別共線于平面(0，y，z)的軸線(0，y)和(0，z)的在第一平面中和第二平面中的每個(gè)軸線方向中的至少一個(gè)固定。換言之，圖示的取向使得能夠?qū)⒔粨Q管沿至少軸線(0’，y’)和軸線(0〃，z〃)固定。事實(shí)上，如果我們考慮例如豎直地(即根據(jù)共線于軸線(0，ζ)的軸線)定位的第一組41桿410，則每個(gè)桿410在軸線(O’， )上具有橫坐標(biāo)。如果我們考慮第一組41的兩個(gè)連續(xù)的桿，則其橫坐標(biāo)表示為I，I和I，2。如果我們考慮第二組42桿420，則由于它們與第一組42的桿420形成90°的角度，所以它們水平定位，即根據(jù)共線于軸線(0，y)的軸線定位。每個(gè)桿420在軸線(0"，z")上具有縱坐標(biāo)。如果我們考慮第二組42的兩個(gè)連續(xù)的桿，則其坐標(biāo)分別表示為z〃l和z〃2。
通過(guò)第一坐標(biāo)系(O，,J ,ζ )和第二坐標(biāo)系(0〃，y〃，z〃)在切面(O, y, ζ)中的垂直投影，桿形成框架，其中第一組41的兩個(gè)連續(xù)的桿具有表示為yl和12的橫坐標(biāo)，并且其中第二組42的兩個(gè)連續(xù)的桿具有分別表示為zl和z2的縱坐標(biāo)。在該示例中，通過(guò)具有共線于軸線(0，x)的旋轉(zhuǎn)軸線的大致圓柱形的結(jié)構(gòu)來(lái)模擬交換管。穿過(guò)第一組41的兩個(gè)平行桿和第二組42的兩個(gè)平行桿之間的這樣的管將包含在第一坐標(biāo)系(O’，y’，ζ’)中的橫坐標(biāo)y’ I和y’ 2之間，并且將包含在第二坐標(biāo)系(0〃，y〃，z〃)中的縱坐標(biāo)zl和z2之間。由于這個(gè)原因，這樣的管穿過(guò)由桿在切面中形成的框架，該框架的圖案在這里由于等于90°的第一角度而為矩形，該管包含在橫坐標(biāo)yl和y2之間以及縱坐標(biāo)zl、z2之間。管組于是形成交換管束，所述組在切面中形成網(wǎng)絡(luò)。以在該圖中未示出的方式，當(dāng)本發(fā)明的兩個(gè)支承件400在(Ox)上共用相同的軸線時(shí)，它們因此在這種情況下同軸，并且當(dāng)它們間隔開第一距離時(shí)，管可然后被沿共線于在垂直于軸線(Ox)的任何平面中的軸線(Oz)或(Oy)中的一個(gè)的至少一個(gè)軸線固定。此外，當(dāng)本發(fā)明的三個(gè)支承件400在(Ox)上共用相同的軸線時(shí)，并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙С屑g隔開第一距離，而第二和第三支承件間隔開第二距離時(shí)，管可然后被沿共線于在垂直于軸線(Ox)的任何平面中的軸線(Oz)和(Oy)的至少兩個(gè)軸線固定。在一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，第一和第二距離可以選擇成相等的。因此，僅三個(gè)本發(fā)明的支承件就使得能夠形成組件，其用于至少根據(jù)共線于平面(O, y, ζ)的軸線(Oz)和(Oy)的兩個(gè)軸線固定管。本發(fā)明因此使得能夠減少使得能夠支承熱交換管束的交換器的環(huán)的數(shù)量。在實(shí)踐中 ，為了讓每個(gè)管具有使得能夠?qū)⒐芄潭ㄔ诮粨Q器中的六個(gè)接觸點(diǎn)，只需要三個(gè)環(huán)。應(yīng)當(dāng)指出，在管可能僅具有四個(gè)與支承件的桿的接觸點(diǎn)的情況中，管仍然可樞轉(zhuǎn)。在這樣的構(gòu)型中，具有兩個(gè)支承件就已足夠，每一個(gè)管具有與每個(gè)支承件的兩個(gè)接觸點(diǎn)。因此，為了能夠完全引導(dǎo)管，有必要具有至少六個(gè)管與支承件的桿的接觸點(diǎn)，即每個(gè)平面中至少三個(gè)接觸點(diǎn)。就桿的制造而言，可例如將桿焊接在環(huán)的側(cè)表面上，或者甚至收縮配合在環(huán)的側(cè)表面上的具有相同直徑的孔中。在另一個(gè)實(shí)施例中，桿可緊固到環(huán)的內(nèi)壁上。圖5Α和圖5Β示出了從正面和從側(cè)面觀察的環(huán)40的圖解視圖。熱交換管50在圖5Β中示出。熱交換管由第一組41桿410的桿410和第二組42桿420的桿420支承，桿410和桿420形成環(huán)的三維網(wǎng)格，該網(wǎng)格在該前視圖中示出為框架?？蚣芤虼擞删W(wǎng)格表示，在前視圖中可以看出，該網(wǎng)格在該實(shí)施例中呈現(xiàn)出正方形圖案。側(cè)視圖示出在環(huán)的一側(cè)上的一組水平桿42和在環(huán)的另一側(cè)上的一組豎直桿41。為了使圖清楚起見，并未示出所有桿。線51標(biāo)出形成框架的每個(gè)空間，交換管可插入該空間中并固定在交換器中，這些空間由所述框架的圖案限定。在另一個(gè)實(shí)施例中，框架的圖案可以是三角形的，使得第一組的桿與第二組的桿形成60°的角度。這樣，相對(duì)于第一支承件同軸且位于第一距離處并且成例如60°的角度的另一個(gè)支承件使得能夠?qū)⒔粨Q管支承在至少一個(gè)軸線上，該軸線共線于軸線(Oz)或(Oy)中的一個(gè)，并因此在垂直于軸線(Ox)的任何平面中。
以相同的方式，定位在前兩個(gè)支承件之后且相對(duì)于第二支承件經(jīng)過(guò)另一個(gè)60°的旋轉(zhuǎn)的第三支承件使得能夠?qū)峤粨Q管沿至少兩個(gè)軸線固定，這兩個(gè)軸線共線于軸線(Oz)和(Oy)，并因此在垂直于軸線(Ox)的任何平面中。這樣的桿構(gòu)型使得能夠限定呈現(xiàn)出圖案的框架，S卩，能夠被交換管束的一個(gè)或多個(gè)管穿過(guò)的一種相同的圖案。在所有實(shí)施例中，框架和因此桿的布置被設(shè)計(jì)成允許在柱體中的流體通過(guò)，同時(shí)最小化壓頭損失并為交換管提供足夠的固定。在優(yōu)選的實(shí)施例中，同一組桿中的桿兩兩間隔開大致等于由交換管限定的間距的兩倍的距離，該間距被定義為兩個(gè)鄰接交換管的軸線之間的距離。在交換管為圓柱形的情況中，這些軸線是所述圓柱形的旋轉(zhuǎn)軸線。這樣，由桿形成的框架特別適合由交換管束在切面中形成的網(wǎng)絡(luò)。有利地，交換管的間距大致等于交換管的直徑的1.25倍，該1.25的系數(shù)能夠根據(jù)所用材料而調(diào)整。在實(shí)踐中且有利地，該系數(shù)大致在1.05和3之間，這取決于所用材料，但也取決于交換器的操作壓力、制造手段、交換管的直徑、以及交換器的熱度量(dimension)。框架的形狀因此被限定為以致允許管的通過(guò)，因此管段的尺寸(當(dāng)管具有圓形截面時(shí)，管的直徑)小于由框架的圖案所限定的最大距離。在該直徑和該最大距離之間的差值限定間隙。所述間隙計(jì)算成以致優(yōu)化流體的壓頭損失并計(jì)算成通過(guò)支承件的構(gòu)型、特別是由桿形成的框架的圖案的形狀而確保管借助于支承件在柱體中的最佳固定。本發(fā)明因此使得能夠 減少交換器中所需的環(huán)的數(shù)量。這因此使得能夠:
-減小設(shè)備的重量
-減少焊縫的數(shù)量，尤其是在插入軌條上的環(huán)的焊縫的數(shù)量 -減少制造時(shí)間，尤其是為了實(shí)現(xiàn)加工的節(jié)約。因此簡(jiǎn)化了制造。通常，對(duì)于包括管束用支承件的管式交換器的主要關(guān)注點(diǎn)是確保在交換管和固定桿之間的牢固接觸，以便最小化在桿和管之間的間隙，同時(shí)確保柔性以致吸收結(jié)構(gòu)的任何振動(dòng)。雖然其對(duì)于桿的固定來(lái)說(shuō)不是必需的，但當(dāng)希望將間隙減小至零以具有牢固接觸時(shí)，這種柔性就變成必要的。在實(shí)踐中，只有當(dāng)接觸的兩個(gè)部件(管或桿)中的一個(gè)適合另一個(gè)(分別為桿或管)時(shí)，才可能牢固接觸，因此需要柔性。換言之，由于等于零的理論間隙不存在，所以當(dāng)部件彼此接觸時(shí)，需要提供部件的變形。在桿中提供的柔性借助于每個(gè)桿的“U”形的每一側(cè)的長(zhǎng)度而獲得，該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于連結(jié)環(huán)與桿的剩余部分的最小長(zhǎng)度。兩組的這種布置和在這兩組之間的桿的配置使得能夠獲得裝置的柔性，同時(shí)通過(guò)在管和桿之間的更好接觸而確保管的固定。此外，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，“U”形的側(cè)段可通過(guò)在彎曲之前車削或通過(guò)在彎曲之前或之后磨削或銑削而加工。這使得能夠獲得固定一排管所需的準(zhǔn)確的柔性。此外，“U”形可由組裝在一起的許多桿形成，優(yōu)選三個(gè)，中央段用一個(gè)，并且側(cè)段中的每一個(gè)用一個(gè)。這可使得能夠在“U”形的邊緣上具有不同的柔性，例如利用具有例如較小直徑的桿。然而，優(yōu)選的是使中央段盡可能保持剛性，特別是在側(cè)段表現(xiàn)出柔性時(shí)。在實(shí)踐中，假設(shè)柔性被添加到呈“U”形的桿的側(cè)段，強(qiáng)烈建議這些中央段應(yīng)保持剛性，以便確保管在這些束的中央處所見的柔性與管在這些束的邊緣上所見的柔性相同。通過(guò)變形，桿確保了管的牢固接觸并允許更大的制造公差以定位桿和管。在柱體中的兩個(gè)環(huán)之間產(chǎn)生分支點(diǎn)也更簡(jiǎn)單。分支點(diǎn)是使得能夠噴射或回收交換器中的流體的在交換器的入口和出口之間的噴嘴。此外，桿可經(jīng)由鉆在環(huán)中的孔而收縮配合和/或焊接在環(huán)上，尤其是在所述環(huán)的側(cè)表面上。在這種情況下，不再需要模板來(lái)定位桿。該解決方案使得能夠獲得增益和對(duì)模板的節(jié)約。在實(shí)踐中，孔的鉆削是定位桿所需要的全部。本發(fā)明的交換管支承件使得能夠減小交換器的結(jié)構(gòu)的重量并增加機(jī)械強(qiáng)度，以更好地經(jīng)受結(jié)構(gòu)的震動(dòng)和振動(dòng)。桿尤其可由不銹鋼、鋼、碳或更一般地由金屬制成。最后，本發(fā)明的解決方案通過(guò)減少交換熱量的流體的壓頭損失而有助于熱交換。在這樣的管束支承件的情況下，壓頭增益尤其處于在環(huán)上的壓頭損失的水平處。
權(quán)利要求
1.一種用于在切面中形成網(wǎng)絡(luò)的交換管束的支承件(400)，所述支承件(400)包括環(huán)(40)，其中，所述環(huán)(40)包括使得能夠分別在所述環(huán)的切面的任一側(cè)上緊固第一組(41)桿(410)和第二組(42)桿(420)的緊固裝置，所述桿(410，420)各自具有構(gòu)成正中面的形狀，所述第一組(41)的正中面彼此平行，并且所述第二組(42)的正中面彼此平行，所述第一組(41)的正中面的取向和所述第二組(42)的正中面的取向形成大于零的第一角度(α)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支承件(400)，其特征在于，所述桿的形狀為“U”形，即具有形成所述“U”的中央段和兩個(gè)側(cè)段的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述第一角度(α)和每組(41，42)的桿(410，420)的數(shù)量被選擇成形成呈現(xiàn)出圖案的框架，所述圖案對(duì)應(yīng)于所述管束的網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述第一角度(α)大致等于90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述第一角度(α)大致等于60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述環(huán)(40)的截面為正方形，和/或其中，所述環(huán)(40)的側(cè)表面(401,402)為大致平面的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述桿通過(guò)收縮配合到預(yù)成形于所述環(huán)的側(cè)表面中的每一個(gè)上的孔中而被緊固到所述環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述桿通過(guò)焊接在所述環(huán)的側(cè)表面中的每一個(gè)上而被緊固到所述環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述桿被彎曲以便獲得所述“U”形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的支承件(400)，其特征在于，所述側(cè)段通過(guò)在彎曲之前車削或通過(guò)在彎曲之前或之后磨削或銑削而加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述桿通過(guò)組裝若干個(gè)桿區(qū)段而形成，以便獲得具有所述“U”形的桿，并且優(yōu)選三個(gè)桿區(qū)段，所述中央段用一個(gè)，并且所述側(cè)段中的每一個(gè)用一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中的任一項(xiàng)所述的支承件(400)，其特征在于，所述桿的中央?yún)^(qū)段比所述桿的側(cè)區(qū)段更具剛性。
13.—種包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的兩個(gè)支承件(400)的固定組件，其中，所述兩個(gè)支承件(400)間隔開第一距離且相對(duì)于彼此以所述第一角度(α)取向。
14.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的至少三個(gè)支承件(400)的固定組件，其中，所述支承件串聯(lián)安裝，兩個(gè)連續(xù)的支承件間隔開第一距離且相對(duì)于彼此以所述第一角度(α )取向。
15.一種包括柱體的熱交換器，所述柱體封閉至少一個(gè)交換管束和在切面中形成網(wǎng)絡(luò)的至少三個(gè)交換管束支承件，所述支承件(400)包括環(huán)(40)，其中，所述環(huán)(40)包括使得能夠分別在所述環(huán)的切面的任一側(cè)上緊固第一組(41)桿(410)和第二組(42)桿(420)的緊固裝置，所述桿(410，420)各自具有構(gòu)成正中面的形狀，所述第一組(41)的正中面彼此平行，并且所述第二組(42)的正中面彼此平行，所述第一組(41)的正中面的取向和所述第二組(42)的正中面的 取向形成大于零的第一角度(α)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于管式交換器的交換管支承件和固定組件。更具體而言，本發(fā)明涉及熱交換器中的管支承件的領(lǐng)域，該熱交換器用來(lái)從一流體向另一流體交換熱能而不混合它們，并且本發(fā)明的主題更特別地為在切面中形成網(wǎng)絡(luò)的用于交換管束的支承件，所述支承件(400)包括環(huán)(40)，其中環(huán)(40)包括使得能夠分別在環(huán)的切面的任一側(cè)上緊固第一組(41)桿(410)和第二組(42)桿(420)的緊固裝置，所述桿(410,420)各自具有構(gòu)成正中面的形狀，第一組(41)的正中面彼此平行，并且第二組(42)的正中面彼此平行，第一組(41)的正中面的取向和第二組(42)的正中面的取向形成大于零的第一角度。
文檔編號(hào)F28F9/013GK103217051SQ20131002668
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月24日
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