一种螺旋管式换热器的制作方法

1.本发明属于换热装置技术领域，具体涉及一种螺旋管式换热器。


背景技术：

2.换热器既是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。换热器的种类有很多，如列管式、浮头式、u型管式等，这类换热器均属于管式换热器，管式换热器不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。
3.管式换热器多为直管式，其特点是制造简单、换热效果好，但为了增加换热效果，只能采用更大体积的换热器，造成成本增加、占地面积增大。
4.现有专利1(公告号为cn211717214u)公开了一种绕管式换热器及空调机组，包括筒体和设置于筒体内的多个冷媒管，筒体上设置有进液口和出液口，筒体的两端分别设置有冷媒进口和冷媒出口，每个冷媒管沿筒体的长度方向呈螺旋结构设置，且每个冷媒管的两端分别与冷媒进口和冷媒出口连通。通过在绕管式换热器的筒体两端设置冷媒进口和冷媒出口，并且在筒体内部设置螺旋结构的冷媒管。
5.现有专利2(公开号为jp1983122028a)一种温度可调的静态混合器和反应器，包括圆筒状壳体和其内部的散热管，散热管为螺旋管，分层设置相邻层之间顺时针和逆时针交错排布，并从进料管连接到排出管，不同层在壳体两端分别通过环状进料管、环状卸料管连通在一起后通向壳体外；并在螺旋管内侧设置一个中心管，中心管通过管路连通壳体外；壳体中有夹层，夹层中填充其他填充料。
6.现有专利1-cn211717214u、专利2-jp1983122028a都公开了螺旋式换热管，但是均不能单独拆卸，维护难度大，维修成本高，且空间利用率有待提高。


技术实现要素：

7.本发明针对现有技术存在的不能单独拆卸，维护难度大，维修成本高，且空间利用率有待提高等问题，提供了一种螺旋管式换热器。本发明采用的技术方案如下：
8.一种螺旋管式换热器，包括壳体和螺旋换热层，螺旋换热层包括相互连通的螺旋状管层和连接腔；壳体中同轴相互套设连接有多个螺旋换热层，相邻螺旋换热层的螺旋状管层的螺旋方向相反；相邻螺旋换热层的连接腔轴向依次堆叠，并分别与壳体外连通；不同螺旋换热层可操作地轴向相互滑动连接。
9.优选地，每个螺旋状管层包括多个螺旋方向相同的螺旋状管路单元。
10.优选地，还包括填充入口管和填充出口管，不同螺旋状管路单元外侧与壳体内壁以及连接腔之间形成填料腔，填料入口管和填充出口管分别穿过壳体与填料腔连通。
11.优选地，螺旋状管路单元的螺旋升角为10-45度。
12.优选地，每个螺旋状管层两端都设置有一个轴向密封板，且相邻两轴向密封板之间轴向嵌入连接有径向密封板，三者与壳体内壁共同围合形成连接腔。
13.优选地，连接腔上固定连接有把手。
14.优选地，所述壳体外固定连接有测量壳体内部压力的压力表。
15.优选地，每个螺旋换热层两端的连接腔外都分别连接有进料管和出料管，进料管和出料管均与壳体外连通。
16.优选地，某一螺旋管换热层上端连接进料管，下端连接出料管，则其相邻螺旋换热层上端连接出料管，下端连接进料管。
17.优选地，螺旋状管路单元的螺旋升角为10-25度。
18.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：不同螺旋换热层可操作地轴向相互滑动连接，可以实现快速拆装，便于维护；壳体中同轴相互套设连接有多个螺旋换热层，空间利用率高，换热效果好；每个螺旋换热层两端的连接腔外都分别连接有进料管和出料管，进料管和出料管均与壳体外连通，某一螺旋管换热层上端连接进料管，下端连接出料管，则其相邻螺旋换热层上端连接出料管，下端连接进料管，实现冷却液流向交替，避免单一流向下，出口端温度过高，提高换热效率。
附图说明
19.图1为螺旋管式换热器的剖视结构示意图；
20.图2为图1中a处的局部放大结构示意图；
21.图3为螺旋换热层的立体结构示意图；
22.图4为实施例1中连接腔的立体结构示意图；
23.图5为实施例1中连接腔的剖视结构示意图；
24.图6为实施例2中连接腔的立体结构示意图；
25.图7为实施例2中连接腔的剖视结构示意图。
26.其中，1、壳体；21、第一螺旋换热层；211、第一层第一螺旋管状单元；212、第一层第二螺旋管状单元；213、第一层第三螺旋管状单元；214、第一层第四螺旋管状单元；22、第二螺旋换热层；221、第二层第一螺旋管状单元；222、第二层第二螺旋管状单元；223、第二层第三螺旋管状单元；224、第二层第四螺旋管状单元；23、第三螺旋换热层；231、第三层第一螺旋管状单元；232、第三层第二螺旋管状单元；233、第三层第三螺旋管状单元；234、第三层第四螺旋管状单元；311、第一进料管；312、第一进料连接腔；313、第一出料管；314、第一出料连接腔；321、第二进料管；322、第二进料连接腔；323、第二出料管；324、第二出料连接腔；331、第三进料管；332、第三进料连接腔；333、第三出料管；334、第三出料连接腔；41、填料入口管；42、填料出口管；5、把手；6、压力表；7、密封圈；8、缓冲件。
具体实施方式
27.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、完整的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.具体实施例1
29.如图1-3所示，一种螺旋管式换热器，包括壳体1和螺旋换热层，螺旋换热层包括相
互连通的螺旋状管层和连接腔；壳体1中同轴相互套设连接有多个螺旋换热层，从外到内依次为第一螺旋换热层21、第二螺旋换热层22和第三螺旋换热层23；相邻螺旋换热层的螺旋状管层的螺旋方向相反，第一螺旋换热层21和第三换热层为顺时针螺旋，第二换热层为逆时针螺旋；第一螺旋换热层21、第二螺旋换热层22和第三螺旋换热层23的连接腔轴向两端轴向堆叠，并分别与壳体1外连通；不同螺旋换热层可操作地轴向相互滑动连接，可以实现快速拆装，便于维护。
30.优选地，每个螺旋状管层包括多个螺旋方向相同的螺旋状管路单元。
31.具体的，第一螺旋换热层21包括第一层第一螺旋管状单元211、第一层第二螺旋管状单元212、第一层第三螺旋管状单元213、第一层第四螺旋管状单元214；第二螺旋换热层22包括第二层第一螺旋管状单元221、第二层第二螺旋管状单元222、第二层第三螺旋管状单元223、第二层第四螺旋管状单元224；第三螺旋换热层23包括第三层第一螺旋管状单元231、第三层第二螺旋管状单元232、第三层第三螺旋管状单元233、第三层第四螺旋管状单元234；
32.进一步地，螺旋状管路单元的螺旋升角为10-45度。
33.优选地，螺旋状管路单元的螺旋升角为10-25度，减缓流速，提高换热效果，同时兼顾螺旋状管路单元的结构强度，提高其使用寿命。
34.此处螺旋升角指螺旋状管路单元的轴线与水平面的锐角夹角。
35.优选地，还包括填充入口管和填充出口管，不同螺旋状管路单元外侧与壳体1内壁以及连接腔之间形成填料腔，填料入口管41和填充出口管分别穿过壳体1与填料腔连通。
36.优选地，每个螺旋状管层两端都设置有一个轴向密封板，且相邻两轴向密封板之间轴向嵌入连接有径向密封板，三者与壳体1内壁共同围合形成连接腔。
37.具体的，如图4-5所示，连接腔包括第一进料连接腔312、第一出料连接腔314，第二进料连接腔322、第二出料连接腔324，第三进料连接腔332、第三出料连接腔334；第一进料连接腔312和第一出料连接腔314分别设置在最下层和最上层，低进高出；第二进料连接腔322和第二出料连接腔324分别与第一出料连接腔314和第二进料连接腔322连接，高进低出；第三进料连接腔332和第三出料连接腔334分别与第二出料连接腔324和第三进料连接腔332连接，低进高出；实现第一螺旋换热层21、第二螺旋换热层22和第三螺旋换热层23管内物料运输方向交错设置，提高换热效率。相应地，水平设置有第一进料管311、第一出料管313、第二进料管321、第二出料管323、第三进料管331和第三出料管333分别与第一进料连接腔312、第一出料连接腔314、第二进料连接腔322、第二出料连接腔324、第三进料连接腔332、第三出料连接腔334的径向外侧壁连通，且分别通向壳体1外侧。
38.优选地，连接腔上固定连接有把手5，方便进行抽取拆卸螺旋换热层。
39.优选地，所述壳体1外对称固定连接有两个用于测量壳体1内部压力的压力表6，便于及时检测壳体1内部压力情况，便于及时维修。
40.优选地，每个螺旋换热层两端的连接腔外都分别连接有进料管和出料管，进料管和出料管均与壳体1外连通。
41.进一步地，某一螺旋管换热层上端连接进料管，下端连接出料管，则其相邻螺旋换热层上端连接出料管，下端连接进料管；实现冷却液流向交替，避免单一流向下，出口端温度过高，提高换热效率。
42.优选地，所述第一螺旋换热层21、第二螺旋换热层22和第三螺旋换热层23轴向长度依次递增，相应的，各自的密封腔位置也呈塔式排列。
43.具体的，第一进料连接腔312、第一出料连接腔314、第二进料连接腔322、第二出料连接腔324均为半封闭式设计；第一进料连接腔312内侧壁设置在第一进料连接腔312上，第二进料连接腔322外侧壁向下延伸形成第一出料连接腔314的密封壁，第一出料连接腔314内设置有密封限位槽，密封限位槽中设置密封圈7，第一出料连接腔314的密封壁底部连接进入密封限位槽中，且第一出料连接腔314的密封壁上端向径向外侧延伸形成密封环，第一出料连接腔314的上端设置有限位密封台，密封环抵紧限位密封台，实现第一出料连接腔314的密封，同时也对第二进料连接腔322形成轴向限位；类似的，第二进料连接腔322内侧壁设置在第三出料连接腔334上，第二进料连接腔322上也设置有密封限位槽和限位密封台与第三出料连接腔334配合连接实现密封；第一进料连接腔312、第一出料连接腔314、第二进料连接腔322、第二出料连接腔324均为环形槽状结构，第三进料连接腔332和第三出料连接腔334可以为环形槽装结构或圆柱状结构。连接腔半封闭式设计在保证密封性的同时可以减少径向方向上空间的消耗，提高空间利用率且可实现快速拆解，便于维护。
44.进一步的，各连接腔之间可采用螺纹连接来提高连接紧密性，提高密封效果，壳体1顶部或底部也采用螺纹连接方便进行拆卸维护。
45.具体实施例2
46.如图6-7所示，与具体实施例1不同之处在于，第一螺旋换热层21、第二螺旋换热层22和第三螺旋换热层23的轴向长度相同，相应地，其三者同侧的连接腔连接呈饼状，且各连接腔为密封式结构。如第一出料连接腔314、第二进料连接腔322均为环形柱状，而第三出料连接腔334可为环形柱状或圆柱状；第二进料连接腔322、第一出料连接腔314依次套设在第三出料连接腔334外侧。壳体1内壁设置有限位挡凸对第一出料连接腔314和第一进料连接腔312进行限位，第一出料连接腔314内侧设置有限位挡环对第二进料连接腔322进行限位，第二进料连接腔322内侧也设置有限位挡环对第三出料连接腔334进行限位。
47.为了便于连通连接腔，第一进料管311、第一出料管313、第二进料管321、第二出料管323、第三进料管331和第三出料管333与连接腔的轴向外侧壁相连通。
48.且为了避免管路直接通向同一螺旋换热层的某一个螺旋状管路单元中造成其他螺旋状管路单元中物料流量或流速降低，在连接腔中的进料口处设置缓冲件8，所述缓冲件8包括三个或三个以上的支撑柱，且支撑柱上固定连接缓冲板，缓冲板为锥顶或圆顶状，缓冲板正对进料口，便于对来料进行缓冲和分流，维持同一螺旋换热层的各个螺旋状管路单元的流量和流速平衡，提高换热效果。
49.最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。