一種列管式換熱器管箱密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及裝備工程中的列管式換熱器管箱的密封技術(shù)，特別是涉及用于石油煉制與化工、煤化工、化肥工業(yè)、空調(diào)、空冷、電力設(shè)施的熱交換節(jié)能設(shè)備專用的一種列管式換熱器管箱密封結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，列管式換熱器是應用最為廣泛的一種熱交換器，廣泛應用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等領(lǐng)域中的“液一一液”、“汽一一汽”、“汽一一液”熱交換的對流傳熱，以及蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器通常的結(jié)構(gòu)如圖1所示，一般是由管束2、管殼3、管箱4等主要構(gòu)件組成，其中，管束2是列管式換熱器的核心構(gòu)件，管束2通常由換熱管1、支持板(或者折流板)和管板組成，成排的換熱管I通過支持板(或者折流板)支承，其兩端穿進管板的管孔中，并與管板相連接，從而保證接頭的密封性和強度。通過管束2與管箱4的隔板的組合，可以將換熱管I分成幾個流程，以便介質(zhì)在換熱管I內(nèi)來回流動，從而能夠延長換熱流程，增加換熱時間，充分地與管外的殼程介質(zhì)換熱。上述管板與管殼3和管箱4等通過焊接或者法蘭螺栓加墊片的強制密封固定裝配即得一臺列管式換熱器。
[0004]當換熱管I管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為冷介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強制對流的煙氣時，則構(gòu)成加熱爐方式；當換熱管I管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為熱介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強制對流的空氣時，則構(gòu)成冷卻器方式；加熱爐方式和冷卻器方式均為熱交換器的一種熱交換方式。這種列管式換熱器的制造工藝較為成熟，安全性能也較高，是換熱設(shè)備中關(guān)鍵的能耗設(shè)備。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器，為了避免流程物料的泄漏，其進出口接管即便口徑很小，通常設(shè)計成與管線直接對焊的方式，而不采用法蘭連接的方式；同樣，為了避免流程物料的泄漏，大口徑的管板與其兩側(cè)的管殼和管箱圓筒體進行焊接，這樣使得，管箱的端部就不能與端蓋之間也采用等強度焊縫焊接的方式，主要考慮到方便檢修人員能從管箱的端部進去進行檢測管頭等修理工作。
[0006]隨之，人們一直致力于管箱的端部與管箱的端蓋之間除了不可拆的強度焊接連接之外的更好的密封結(jié)構(gòu)的研宄。
[0007]雖然人們在上述密封結(jié)構(gòu)的研宄中做了長期的努力，形成了例如:T形槽金屬墊法蘭密封結(jié)構(gòu)、薄壁Ω環(huán)結(jié)構(gòu)的密封焊法蘭密封結(jié)構(gòu)、螺紋鎖緊環(huán)密封結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)強制密封結(jié)構(gòu)；也形成了例如:Β形環(huán)、C形環(huán)、O形環(huán)、楔形環(huán)、卡扎里密封、Bridgman密封等自緊密封結(jié)構(gòu)。上述密封結(jié)構(gòu)因強化效果還不夠，特別是隨著實踐應用的深入，人們發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)本身也存在一些不利的地方。主要存在的問題是:
第一，結(jié)構(gòu)復雜。螺紋鎖緊環(huán)換熱器管箱密封，其中所采用的壓緊板、密封板和螺栓均是易損件；當密封出現(xiàn)泄漏時，需要人工上緊螺栓進行調(diào)節(jié)補償，帶壓帶溫操作，使得操作麻煩又不安全。
[0008]第二，需要高水平的焊接。如薄壁Ω環(huán)結(jié)構(gòu)的密封焊，現(xiàn)場檢修時很可能要重新更換Ω半環(huán)構(gòu)件并全位置密封焊。如果管箱端部采用球面隔隔膜密封，現(xiàn)場檢修不但需要去除密封焊封，重新組裝后還需要重新全位置密封焊，焊工資質(zhì)和工藝評定需符合國家法規(guī)標準的要求。
[0009]第三，結(jié)構(gòu)龐大。如普通大法蘭型密封，法蘭和端蓋很厚，且無溫度補償調(diào)節(jié)。
[0010]第四，結(jié)構(gòu)常開裂，不安全，維護困難。
[0011]于是，申請人針對上述缺陷研發(fā)了一種能夠提高管箱的組裝質(zhì)量，結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，同時還能夠降低整體制造成本的列管式換熱器管箱的密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)包括有管箱筒節(jié)、管箱端蓋、設(shè)置于管箱筒節(jié)的端部與管箱端蓋之間的球面膜密封盤，球面膜密封盤包括有設(shè)置于中間的球面膜片和沿球面膜片的外周側(cè)設(shè)置的平墊邊環(huán)，管箱筒節(jié)的端部與管箱端蓋通過螺柱螺母固定連接，平墊邊環(huán)在螺柱螺母的作用下，其一端面夾緊于管箱筒節(jié)的端部，其另一端面夾緊于管箱端蓋，其中，管箱筒節(jié)沿管箱筒節(jié)的端面向內(nèi)設(shè)置有止口臺階，止口臺階包括第一臺階面和與第一臺階面相連的第二臺階面，第二臺階面垂直于所述管箱筒節(jié)的中心軸線，止口臺階的第一臺階面與平墊邊環(huán)的外周側(cè)之間形成第一密封環(huán)槽，止口臺階的第二臺階面向內(nèi)設(shè)置有第二密封環(huán)槽，第二密封環(huán)槽的槽口夾緊于平墊邊環(huán)的內(nèi)端面，第一密封環(huán)槽和第二密封環(huán)槽內(nèi)均設(shè)置有具有彈性的金屬密封環(huán)。采用具有彈性的金屬密封環(huán)與密封環(huán)槽相配合進行雙重密封，兩個具有彈性的金屬密封環(huán)可以同時與其對應的密封環(huán)槽的槽壁共同作用以產(chǎn)生微量脹緊變形來進一步夾緊密封，兩者之間相互協(xié)同作用，不存在相互干涉影響及密封力的抵消現(xiàn)象，具有互相補償?shù)墓δ?；然而，上述結(jié)構(gòu)中的密封環(huán)槽的加工較為復雜，制造成本較高，制造周期較長，而且單純密封環(huán)槽與金屬密封環(huán)的密封為動密封，需要至少兩個密封環(huán)槽搭配至少兩個具有彈性的金屬密封環(huán)才能實現(xiàn)較好的密封效果。
[0012]進一步，申請人試圖采用將管箱筒節(jié)的端部與平墊邊環(huán)兩者之間直接焊接以實現(xiàn)緊密封連接，然而發(fā)現(xiàn)直接焊接對于管箱端部和平墊邊環(huán)的損傷較大，使得密封膜盤的使用壽命較短，再加上管箱端部的修復，不便于實際使用中的檢修和使用。
[0013]綜上，申請人再次結(jié)合隔膜密封技術(shù)與列管式換熱器管箱端部存在的問題進行改進，研發(fā)一種改進的管箱端部密封結(jié)構(gòu)，在工程技術(shù)領(lǐng)域具有極為深遠和重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠避免直接焊接帶來的管箱端部和平墊邊環(huán)的損傷，可反復多次使用、利用率高，同時結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短、成本低、密封性能好、進一步提高管箱的組裝質(zhì)量的列管式換熱器管箱的唇焊密封結(jié)構(gòu)。
[0015]本申請的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
提供了一種列管式換熱器管箱密封結(jié)構(gòu)，包括有設(shè)置于管箱筒節(jié)的端部與管箱端蓋之間的隔膜密封盤，隔膜密封盤包括有設(shè)置于中間的膜片和沿膜片的外周側(cè)設(shè)置的平墊邊環(huán)，平墊邊環(huán)在螺柱螺母的作用下，其一端面夾緊于管箱筒節(jié)的端部，其另一端面夾緊于管箱端蓋，其中，所述管箱筒節(jié)的端部設(shè)置有凸出的箱唇，所述平墊邊環(huán)設(shè)置有凸出的墊唇，所述管箱筒節(jié)的端部通過所述箱唇和所述墊唇與所述隔膜密封盤緊密封連接。
[0016]優(yōu)選的，所述平墊邊環(huán)設(shè)置的凸出的墊唇、該墊唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為大于等于O。且小于等于90° ;所述管箱筒節(jié)的端部設(shè)置的凸出的箱唇、該箱唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為大于等于0°且小于等于90°。
[0017]更優(yōu)選的，所述墊唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為O°，該墊唇為軸向墊唇；所述箱唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為0°，該箱唇為軸向箱唇；所述管箱筒節(jié)的端部通過所述軸向箱唇和所述軸向墊唇與所述平墊邊環(huán)緊密封連接。
[0018]更優(yōu)選的，所述墊唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為90°，該墊唇為徑向墊唇；所述箱唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為90°，該箱唇為徑向箱唇；所述管箱筒節(jié)的端部通過所述徑向箱唇和所述徑向墊唇與所述平墊邊環(huán)緊密封連接。
[0019]更優(yōu)選的，所述墊唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為大于0°且小于90°，該墊唇為傾斜墊唇；所述箱唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為大于0°且小于90°，該箱唇為傾斜箱唇；所述管箱筒節(jié)的端部通過所述傾斜箱唇和所述傾斜墊唇與所述平墊邊環(huán)緊密封連接。
[0020]更優(yōu)選的，所述箱唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為0°，該箱唇為軸向箱唇；所述墊唇凸出方向與管箱筒節(jié)的軸向之間的夾角設(shè)置為大于0°且小于90°，該墊唇為傾斜墊唇；所述管箱筒節(jié)的端部通過所述軸向箱唇和所述傾斜墊唇與所述平墊邊環(huán)緊密封連接。
[0021]上述的，所述箱唇設(shè)置于所述管箱筒節(jié)的端部的密封止口臺階。
[0022]上述的，所述平墊邊環(huán)設(shè)置的凸出的墊唇與所述平墊邊環(huán)為一體化設(shè)置的整體結(jié)構(gòu)，或者所述平墊邊環(huán)設(shè)置的凸出的墊唇與所述平墊邊環(huán)為分體式的組焊組合結(jié)構(gòu)。
[0023]上述的，所述管箱筒節(jié)的端部設(shè)置有凸出的箱唇與所述管箱筒節(jié)的端部為一體化設(shè)置的整體結(jié)構(gòu)，或者所述管箱筒節(jié)的