一种弧形管体支撑结构、加工方法及换热器与流程

1.本发明涉及管体支撑结构技术领域，尤其涉及一种弧形管体支撑结构、加工方法及换热器。


背景技术：

2.可拆卸式u型管换热器的管束包括直线部分01和弧形尾部02，其中的直线部分01是由折流板或支撑板来支撑，从而限制管束在运行过程中的震动，但弧形尾部02由于管体弯曲且数量密集，没有安装相应的支撑结构，此种情况在工作过程中难免会发生震动，这使得管束寿命缩短，甚至震动严重时可能导致产品失效。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种弧形管体支撑结构，可有效解决背景技术中的问题；同时，本发明中还请求保护一种弧形管体支撑结构加工方法，以及采用弧形管体支撑结构的换热器，具有同样的技术效果。
4.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种弧形管体支撑结构，用于对内外若干层弧形管体进行支撑，每层至少包括并列设置的两根弧形管体，且每层中弧形管体流通截面中心的轨迹线均为等半径的圆弧，且并列方向与内外层分布方向垂直；弧形管体支撑结构包括沿内外层分布方向设置的相互独立的若干板条；所述板条边缘设置有若干凹陷区域，相邻两所述板条通过对应的凹陷区域形成限制空间，每层中的每根弧形管体通过一个所述限制空间而实现定位；一层所述弧形管体内侧的所述板条与弧形管体贴合部分的最大厚度s通过以下公式计算：其中，r为该层所述弧形管体流通截面中心的轨迹线的半径，单位为mm；φ为该层所述弧形管体的直径, 单位为mm。
5.进一步地，各所述板条的厚度相等。
6.进一步地，所述限制空间存在开放区域，所述开放区域为相邻两所述板条之间的间隙。
7.进一步地，所述板条的凹陷区域边缘设置有台阶结构，所述台阶结构用于降低所述板条与所述弧形管体接触位置的厚度。
8.进一步地，所述板条包括至少两层，通过不同层级间凹陷区域的轮廓差形成所述台阶结构。
9.进一步地，各所述板条在相对于所述弧形管体安装到位后，固定连接为整体结构。
10.进一步地，各所述板条通过连接结构固定连接。
11.进一步地，各所述板条均与所述弧形管体焊接固定。
12.一种如上所述的弧形管体支撑结构的加工方法，包括以下步骤：计算弧形管体内侧的所述板条与弧形管体贴合部分的最大厚度s；根据计算结果对作为原料的板体厚度进行选择；在板体上进行若干圆形区域的去除；对所述板体进行裁切而获得所述板条，且通过所述圆形区域的分割而获得所述凹陷区域。
13.一种采用如上所述的弧形管体支撑结构的换热器，所述弧形管体支撑结构对换热器管束的弧形尾部进行支撑。
14.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：本发明中提供了一种能够对换热器中u型管的弧形尾部进行稳定固定的支撑结构，可适用于密集的管束形式，通过将供弧形尾部通过的限制空间设计为通过两板条边缘对应的凹陷区域而组合而成，使得每个独立的板条更加容易在密集的管束内进行安装；得到固定后的弧形管体在限制空间的定位下更加稳定，有效的避免了震动而导致的寿命缩短及产品失效问题。
15.板条可通过方向的适当转动而更加方便的从内外层的弧形管体间进入，而后再通过转动而到达设定的角度，此种安装方式是支撑结构安装简单的原因之一，而另一方面原因在于弧形管体并不存在向限制空间插入的过程中，因此可在弧形管体安装完成后再独立的对板条进行安装，此种方式也决定了安装难度的大幅降低。
16.本发明中提供了一种板条厚度的定量计算方式，通过计算获得最大值，从而可在该范围内选择能够实现稳定支撑的最佳厚度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为板条相对于弧形管体的安装方式示意图；图2为图1中a处的局部放大图；图3为两板条的分体示意图；图4为开放区域的位置示意图；图5为弧形管体流通截面中心的轨迹线的示意图；图6为各不同位置板条的安装示意图；图7为内外两层弧形管体中间的板条安装过程示意图；图8为弧形管体被支撑位置的剖视图；图9为各板条厚度变化的示意图；图10为板条的凹陷区域边缘设置有台阶结构的示意图；图11为板条包括两层的示意图；
图12为板条的另外一种分层方式示意图；图13为图12中板条的剖视图（受外力而形变）；图14为板条加工过程的示意图；附图标记：01、直线部分；02、弧形尾部；021、轨迹线；1、板条；11、凹陷区域；12、中间层；13、连接层；2、限制空间；21、开放区域。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.一种弧形管体支撑结构，用于对内外若干层弧形管体进行支撑，每层至少包括并列设置的两根弧形管体，且每层中弧形管体流通截面中心的轨迹线021均为等半径的圆弧，且并列方向与内外层分布方向垂直；弧形管体支撑结构包括沿内外层分布方向设置的相互独立的若干板条1；板条1边缘设置有若干凹陷区域11，相邻两板条1通过对应的凹陷区域11形成限制空间2，每层中的每根弧形管体通过一个限制空间2而实现定位；一层弧形管体内侧的板条1与弧形管体贴合部分的最大厚度s通过以下公式计算：其中，r为该层弧形管体流通截面中心的轨迹线021的半径，单位为mm；φ为该层弧形管体的直径, 单位为mm。
22.如图1~4所示，本发明中提供了一种能够对换热器中u型管的弧形尾部02进行稳定固定的支撑结构，可适用于密集的管束形式，通过将供弧形尾部02通过的限制空间2设计为通过两板条1边缘对应的凹陷区域11而组合而成，使得每个独立的板条1更加容易在密集的管束内进行安装；得到固定后的弧形管体在限制空间2的定位下更加稳定，有效的避免了震动而导致的寿命缩短及产品失效问题。
23.图1中展示了内外两层弧形管体，且每层中包括四根弧形管体，对应的六条板条1用于实现内外五层弧形管体的支撑固定，为了便于结构的观察，省略其中的三层；如图5中所示，其中，r1为图1中内层弧形管体流通截面中心的轨迹线021的半径，r2为图1中外层弧形管体流通截面中心的轨迹线021的半径，可分别参与到对应层的弧形管体内侧板条1最大厚度的计算过程中。
24.如图6所示，本发明中的弧形管体支撑结构通过拼装的形式而完成支撑的要求，图中的三块板条1分别从图中的左侧、中间和右侧到达内层的弧形管体内侧、内外层弧形管体之间和外层的弧形管体外侧，从而通过两两之间而形成的限制空间2完成内层上下并列设置的四根弧形管体和外层上下并列设置的四根弧形管体的支撑固定；其中，如图7所示，中间的板条1可通过方向的适当转动而更加方便的从内外层的弧形管体间进入，而后再通过
转动而到达设定的角度，此种安装方式是支撑结构安装简单的原因之一，而另一方面原因在于弧形管体并不存在向限制空间2插入的过程中，因此可在弧形管体安装完成后再独立的对板条1进行安装，此种方式也决定了安装难度的大幅降低。
25.如图8所示，由于限制空间2最终需要通过与弧形管体的贴合而实现对其的定位，因此在其厚度的选择上需要考虑以下两方面问题：1、支撑定位的稳定性，此方面问题需要通过足够的厚度进行保证；2、安装的便捷性，此方面目的的满足需要选择适当的板条1厚度，从而避免由于厚度过大而覆盖弧形管体过大的弧形范围，此种情况显然对于支撑结构的安装是不利的；综上，本发明中提供了一种板条1厚度的定量计算方式，通过计算获得最大值，从而可在该范围内选择能够实现稳定支撑的最佳厚度。
26.本发明中针对板条1厚度的计算公式，综合考虑了两方面的因素，分别为弧形管体的弯曲程度以及管体直径的因素，以下列举五组常用数据：以r=24，φ=12进行举例：以r=28，φ=14进行举例:以r=32，φ=16进行举例:以r=37.5，φ=25进行举例：以r=38，φ=19进行举例：而作为本实施例的优选，当计算得出的板条1最大厚度超过折流板或支撑板厚度时，则可直接用折流板或支撑板厚度，从而可降低现场的生产难度，使得u型管的直线部分和u型尾部通过等厚度的板体支撑。当计算得出的板条1厚度与常规板材厚度不一致时，降低一个档次选择板条1厚度。
27.在工作过程中由于各个板条1是相互独立的，因此可如图9所示，逐层的计算板条1的厚度，从而使得板条1的厚度根据安装位置向外层的延伸而增加，当然，此种方式显然增加了产品的设计难度，且针对板条1原材料的选择成本也增加。作为一种优选的方式，各板条1的厚度相等；即，当计算出最内侧的板条1厚度后，以此厚度为依据来统一所有板条1的厚度。
28.作为上述实施例的优选，限制空间2存在开放区域21，开放区域21为相邻两板条1之间的间隙。在使用的过程中，限制空间2的开放区域21是可有效降低支撑结构的安装难度的，因为在实际安装的过程中，由于弧形管体大多通过弯折的方式而获得，又由于弯折过程中相关影响因素的存在以及弯折半径的不同，因此难免会使得与弧形管体贴合的板条1受到来自不同弧形管体的方向各异的力，因此使得板条1可能会发生不同程度的扭曲；通过开放区域21的设置，一方面避免由于板条1与板条1贴合而可能带来的干涉情况，另一方面，可减少板条1的尺寸，当板条1插入内外两层管束之间的过程中，也更加容易安装到位。
29.在上述实施方式中，提供板条1为平板结构的方式，此种方式下与弧形管体贴合部分的厚度即为计算得出的板条1的厚度，在实际的实施过程中，为了提高支撑结构的强度，可通过局部厚度薄，而其他部分厚度增厚的方式满足上述公式计算得出的最大厚度的限制要求，参见图10，作为上述实施例的优选，板条1的凹陷区域11边缘设置有台阶结构，台阶结构用于降低板条1与弧形管体接触位置的厚度。通过此种方式可使得上述计算后的板条1的厚度为局部的厚度，从而满足板条1安装方便的技术目的，即，此处因台阶结构的设置而形成的薄弱区域用于满足上述最大厚度的限制，而其他部分可适当增加厚度而提高支撑的稳定性。
30.其中，本优选方案中的台阶结构可在板条1的两侧均设置，即两侧缩进形成台阶结构而获得中间的较薄层级；也可通过一侧的台阶而直接达到所需的设定厚度；作为上述实施例的优选，如图11所示，板条1包括至少两层，通过不同层级间凹陷区域11的轮廓差形成台阶结构。
31.此种方式下，上述计算获得的板条1厚度可限制板条1其中一层的厚度，而其它层可适当放大凹陷区域11轮廓，从而在各层贴合后形成台阶结构。其中，各层级间可通过粘接、焊接或者连接件固定的方式而获得。
32.图11中展示了与凹陷区域11轮廓对应的台阶形式，作为另外一种实施方式，如图12所示，展示了板条1另外一种获得台阶结构的形式：板条1包括中间层12和两连接层13，中间层12宽度方向的两侧边缘开设凹陷区域11，而连接层13分别与中间层12厚度方向两侧表面贴合，从而对中间层12中部进行加强，中间层12和连接层13通过连接件固定，此种方式下形成了相对于中间层12边缘整体的台阶形式。
33.而作为此种方式的优选，中间层12位于两侧凹陷区域11的中间位置设置有断面，断面将中间层12分割为两部分，且断面相对于中间层12与连接层13贴合的表面倾斜设置。如图13所示，通过断面的设置，使得板条1在实现分层设置的优势外，还获得了起到缓冲效果的目的，具体的缓冲过程如图中所示，当中间层12受到内外两层弧形管体之间的挤压力达到设定值时，中间层12因断面设置而获得的两部分会向断面所在区域进行挤压，从而使得两部分沿断面的倾斜方向而错位向两侧延伸，从而来适应所受到的挤压力；在上述过程中两侧的连接层13会受到挤压而发生形变向外鼓起，同样通过形变来适应上述挤压力，但其因挤压而发生的形变是可弹性恢复的，因此当因振动而导致中间层12两侧的弧形管体相对位置发生变化而对中间层12进行挤压时，上述弹性形变可有效的对振动起到缓冲作用；而当内外两层弧形管体之间相对尺寸稳定，而仅仅因为板条1的尺寸偏差而使得中间层12受到挤压时，断面会维持错开的状态，但此时两侧的连接层13会发生对称的形变，从而使得形变后的板条1仍然能够保证稳定的支撑性，且对于内外层的板条1施加与弧形管体半径方
向同向的力，从而可保证弧形管体形状的稳定性。
34.其中，各板条1在相对于弧形管体安装到位后，固定连接为整体结构。作为上述实施例的优选，各板条1通过连接结构固定连接；连接结构可以采用连接条，可使其两端分别通过连接件与相邻两板条1进行连接，此种方式下，板条1与弧形管体间可不必连接，而仅仅贴合即可。或者，作为另外一种方式，各板条1均与弧形管体焊接固定；通过此种方式同样可使得各板条1间接形成整体结构，同样可实现本发明的技术目的。
35.如图14所示，一种如上所述的弧形管体支撑结构的加工方法，包括以下步骤：s1：计算弧形管体内侧的板条1与弧形管体贴合部分的最大厚度s；s2：根据计算结果对作为原料的板体厚度进行选择；s3：在板体上进行若干圆形区域的去除；s4：对板体进行裁切而获得板条1，且通过圆形区域的分割而获得凹陷区域11。
36.一种采用如上所述的弧形管体支撑结构的换热器，弧形管体支撑结构对换热器管束的弧形尾部02进行支撑。在换热器中，直线部分01通过折流板或支撑板进行支撑，而作为本实施例的优选，当计算得出的板条1最大厚度超过折流板或支撑板厚度时，则可直接用折流板或支撑板厚度，从而可降低现场的生产难度。
37.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。