[发明专利]填料函密封结构及包括该结构的卧式填料函热交换器和安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卧式热交换器用填料函密封结构及包括该结构的卧式填料函热交换器和安装方法。

背景技术

填料函密封结构是热交换器的一种基本密封机构，由于采用填料函式密封，使得热交换器的管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。同时，填料函热交换器较浮头式热交换器结构简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从筒体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。但是，现有常用的卧式填料函热交换器填料函密封结构易泄漏，填料安装不方便，设备使用过程中填料定期更换频率较高。

图1所示为一般卧式填料函热交换器的基本结构图，图2所示是现有的卧式填料函热交换器的填料函密封结构示意图。按现有技术，为了保证管束能顺利穿入壳程壳体，管板与壳程壳体内径间需留有相对较大的间隙，如图2，假设管板与壳程壳体内壁单侧理论间隙为a，待管束安装就位后，管板在管束重力作用下会与壳体内壁下表面接触，导致管板与壳体下壁间隙为0，与壳体上壁间隙则增加到2a(图3中所示)，也会导致填料腔宽度不均匀，顶端宽度为“b+a”，底端为“b-a”(图3中所示)。这将导致三点不利影响：1.管板与壳程壳体上壁间隙过大，压紧填料时会使填料被挤入间隙中，使填料无法正常膨胀，明显降低密封效果； 2.由于常用的填料(一般为填料盘根)宽度恒定，填料腔宽度不均匀将使填料盘根安装困难，安装时必须人为的无规则的改变填料宽度才能完成填料的安装，这样做即增加了劳动强度也会破坏填料原本的截面形状，降低密封效果；3.填料密封是靠填料压盖的挤压使填料膨胀来实现的，而填料膨胀能力有限，由于填料腔宽度上下不同，必定导致壳体下壁处容易达到密封效果，而上壁处不易密封。

上述问题长期困扰着填料函热交换器的设计者和制造单位，针对此现状，本发明提出了一种新型的填料函结构，解决上述长期困扰本领域的技术难题。

发明内容

本发明提供了一种新型的卧式热交换器用填料函密封结构，其包括设置在管板和壳程壳体之间的，位于填料腔最前端的分为两瓣的挡环、设置在填料腔内挡环后方的填料、以及将填料密封在填料腔内的填料压盖。

在一个实施方式中，填料压盖通过螺柱固定于壳程壳体上。

优选地，管束装入壳程壳体后，挡环与管板间隙c、与壳程壳体间隙均接近为0，填料腔实际宽度上下均匀。

挡环是圆环状的，优选地，挡环外径可等于或略微小于壳程壳体内径(可控制为壳体内径-0.05～0.15mm，优选-0.1mm)，挡环内径可等于或略微大于管板外径(可控制为管板外径 +0.05～0.15mm，优选+0.1mm)。

挡环的厚度不是特别限制的，但需能支撑管束的重量，通常可以是4～15mm厚，优选6～ 10mm厚，材质通常与壳程壳体材料相同。

优选地，为确保挡环能顺利装入填料腔，挡环均分两瓣(即，两个半圆)，更优选地，在每瓣挡环上钻用于安装的三个螺纹孔，其中一个是在挡环的弧顶，另外两个分别在挡环圆弧的两侧。

由于管束装入壳程壳体后，在管束重力作用下填料腔宽度不均匀，整圈的挡环无法装入填料腔，为解决这一问题，本发明将挡环均分为两瓣，并通过180°旋转设备的方法安装挡环。实际装配时先将填料函热交换器的管束穿入壳程壳体，此时在管束重力作用下管板与壳程壳体内壁下端接触，管板外径与壳体下壁间隙为0，与上壁间隙较大，为理论间隙的两倍，此时将一瓣挡环装入填料腔上端，在重力作用下，此时填料腔上端间隙较大，非常容易安装。然后将设备旋转180°，再将另一瓣挡环装入填料腔。由于挡环宽度与填料腔理论宽度基本相同，挡环安装就位后，在挡环的支撑作用下，填料腔的宽度在360°范围内基本一致。然后装入填料，并安装填料压盖将填料压紧，由于填料腔宽度均匀，填料安装很容易，上紧填料压盖后，基于均匀的填料腔宽度，填料将均匀膨胀，很容易达到密封效果。

本发明还涉及包括上述填料函密封结构的卧式填料函热交换器。

本发明有以下几个技术关键点：

1、在填料腔内设置一个挡环，用于支撑管束，确保填料腔宽度均匀，使填料安装方便且密封效果好；

2、挡环外径基本等于壳程壳体内径，挡环内径基本等于管板外径，从而使挡环与管板间隙c、与壳程壳体间隙均接近为0，填料不存在被挤入间隙的风险，增强密封效果；

3、挡环设计成均分两瓣，可保证在挡环外径等于壳程壳体内径，挡环内径等于管板外径的条件下仍可以将挡环装入填料腔；

4、安装时通过180°旋转热交换器，将挡环顺利装入填料腔；