[发明专利]改进的换热器密封件

说明书

技术领域

本发明涉及壳管式换热器，更具体地涉及用于浮动管板式换热器的填料(packing)方法。

背景技术

传统的壳管式换热器大体包括管状壳体或管状外壳，其具有第一流体流经的成对的进口/出口管；和容置在外壳内的管道组。该管道组包括大致平行的管道元件，第二流体流经该管道元件用于与上述第一流体进行换热，该管道元件在成对的支承构件或管道板之间延伸并且由其所支承。管道组还包括多个隔板，其布置在管道板之间并且横向于管道元件延伸。

第二流体通过在相应盖子中的进口/出口提供给管道组，该盖子通过任意适当的装置固定到外壳上，诸如通过设置在这些部分上的螺栓结合凸缘或螺栓和突缘布置。为了防止第一流体和第二流体的混合，在换热器的一端处，围绕管板的适当的密封装置插入在盖子和外壳之间，而在换热器的另一端处，管板具有延伸凸缘，该延伸凸缘携带同样布置在盖子和外壳之间的相应填料。该凸缘还作为相对于外壳的邻接件，并且用于将管道组轴向地定位在外壳内。

在系统的操作期间，由于在许多应用中将在第一流体和第二流体之间发生传热，故管道的内部上的材料与外部上的材料相混合将是不利的。为此，必须在每个管道和金属管板之间存在非常紧密的密封。此外，由于平行管道中的温度达到高水平，故必须允许管道经受膨胀和随后的收缩，而不破坏平行管道和管板之间的机械密封。释放热应力的一种方法是使用浮头设计，其中管道组的一端保持在管板中，在热循环期间允许该管板相对于壳体移动。

浮头壳管式热交换的若干种不同设计被普遍地使用。虽然每种设计实现释放交换器上的热应力的目标，但是每种构造具有不同的缺点。

最简单的设计是“抽出束(pull through bundle)”类型，其中将管板的其中一个制造得足够地小，以便可从壳体中抽出该管板和管板的填密的帽，用于壳体侧面的检查和清洁。这种设计的缺点是必须从束的边缘上省略许多管道以考虑帽缘和螺栓圆周。

恢复省略的管道的其它类型的浮头设计包括本领域已知的“开口环浮头”、“外部填料的套环浮头”和“外部填料的填料盒浮头”。这些浮头设计都主要具有如下缺点，即他们难以进行密封并且易于在管束处渗漏到壳体接头。

希望本发明克服这些缺点。

以下公开可能涉及本发明的不同方面，并且可概要地总结如下：

美国专利第6,406,028号公开了一种密封件组，该密封件组包括适合于至少在第一温度范围内密封的第一v形环密封件。第一v形环密封件包括至少一个主v形环密封件和至少一个辅v形环密封件，其中辅v形环密封件中的至少一个基本上不比所有的主v形环密封件柔软，以支承主v形环密封件。第二密封件邻近于第一v形环密封件中的一个，第二密封件适合于至少在比第一温度范围小的温度范围内密封。

美国专利第5,788,216号和第5,549,276号描述了包括多个独立环的填料，该独立环包括凸形转接器、凹形转接器和基本包括定位在凸形转接器和凹形转接器之间的全氟弹性体的一个人字形密封环，该人字形密封环朝向填料的大气端。凸形转接器和凹形转接器基本包括在高温下稳定的聚合树脂，其选自基本包括非弹性体含氟聚合物和聚醚醚酮的组，人字形密封环布置在凸形转接器和凹形转接器之间并且接触凸形转接器和凹形转接器。该填料具有改进的密封性能。

美国专利第5,542,681号描述了一种石墨填料材料。

美国专利第5,297,805号描述了一种密封环，其包括具有收敛的截面和加强面的弹性体本体，使得所述密封环的一部分不比所述密封环的剩余部分柔软。弹性体本体提供用于形成密封件的第一组接触面，其中所述加强面提供与所述第一组接触面不同且间隔开的用于形成密封件的第二组接触面。

发明内容

简而言之，根据本发明的一个实施例，提供一种换热器，其包括：

(i)空心外壳，第一流体流经空心外壳；

(ii)管道组，其布置在外壳内并且包括多个管道元件，第二流体流经管道元件用于与所述第一流体进行换热；

(iii)密封系统，其包括换热器管板，多个所述管道元件延伸通过所述换热器管板中的开口，每个管道元件具有孔，材料流经该孔用于在管道元件和周围区域之间进行换热；和布置在管板和外壳之间的多层密封组件，该多层密封组件包括：

a)不可挤压的填料层，其邻近于密封组件的第一端；

b)一个或多个弹性体O形环，每个O形环邻近于至少一个不可挤压的填料层布置，使得弹性体O形环邻近于不可挤压的填料层，该不可挤压的填料层邻近于密封组件的第一端；

c)一个或多个编织塑料填料层，其具有弹性体芯部；