本发明公开了一种折流板带气囊结构的U型管换热器，包括筒体、壳体法兰垫片a、壳体法兰垫片b、壳体法兰a、壳体法兰b、管板组件、椭圆封头a、椭圆封头b、管箱筒体、分程隔板、带颈对焊法兰a、带颈对焊法兰b、带颈对焊法兰c、带颈对焊法兰d、鞍式支座a、鞍式支座b、等长双头螺柱、六角螺母，管板组件由管板、折流板a、折流板b、折流板c、折流板d、连接插头a、连接插头b、连接插头c、连接插头d、连接插头e、连接插头f、空气导管a、空气导管b、空气导管c、空气导管d、U型换热管、定距管、拉杆和气囊组成，采用气囊结构可有效解决因U型管换热器自身结构造成的折流板与筒体间隙处振动和流体短路问题。
1.一种折流板带气囊结构的U型管换热器，其特征在于，其包括筒体(1)、壳体法兰垫片a(2)、壳体法兰垫片b(3)、壳体法兰a(4)、壳体法兰b(5)、管板组件(6)、椭圆封头a(7)、椭圆封头b(8)、管箱筒体(9)、分程隔板(10)、带颈对焊法兰a(11)、带颈对焊法兰b(12)、带颈对焊法兰c(13)、带颈对焊法兰d(14)、鞍式支座a(15)、鞍式支座b(16)、等长双头螺柱(17)、六角螺母(18)，所述管板组件(6)设置在所述壳体法兰a(4)和所述壳体法兰b(5)之间，并通过所述等长双头螺柱(17)使用所述六角螺母(18)连接，所述椭圆封头b(8)、所述管箱筒体(9)和所述壳体法兰b(5)固定连接，所述壳体法兰a(4)、所述筒体(1)和所述椭圆封头a(7)固定连接，所述管箱筒体(9)第一端的进口处连接所述带颈对焊法兰b(12)，所述管箱筒体(9)第二端的出口处连接所述带颈对焊法兰d(14)，所述筒体(1)第一端的进口处连接所述带颈对焊法兰a(11)，所述筒体第二端的出口处连接所述带颈对焊法兰c(13)，所述筒体(1)的第二端与所述鞍式支座a(15)、所述鞍式支座b(16)连接；
所述管板组件(6)由管板(601)、折流板a(602)、折流板b(603)、折流板c(604)、折流板d(605)、连接插头a(606)、连接插头b(607)、连接插头c(608)、连接插头d(609)、连接插头e(610)、连接插头f(611)、空气导管a(612)、空气导管b(613)、空气导管c(614)、空气导管d(615)、U型换热管(616)、定距管(617)、拉杆(618)和气囊(619)组成；
所述U型换热管(616)和所述拉杆(618)均穿过所述管板(601)、所述折流板a(602)、所述折流板b(603)、所述折流板c(604)和所述折流板d(605)，所述管板(601)在靠近所述管箱筒体(9)的第一端面上设置有与所述分程隔板(10)相对应的凹槽，所述U型换热管(616)的管端贯穿并固定在所述管板(601)的管孔中，所述管板(601)的第二端面上设置有螺纹孔，所述拉杆(618)通过所述螺纹孔与所述管板(601)连接；所述管板(601)靠近所述带颈对焊法兰b(12)的一端设置有第一预置孔，所述管板(601)靠近所述带颈对焊法兰d(14)的一端设置有第二预置孔，所述空气导管a(612)的第一端和所述空气导管c(614)的第一端分别贯穿并伸出所述第一预置孔和第二预置孔，伸出部分用于连接气泵和真空泵给所述气囊(619)充气和抽气；
所述空气导管a(612)与所述管板(601)、所述折流板a(602)连接，所述空气导管b(613)与所述折流板a(602)、所述折流板c(604)连接，所述空气导管c(614)与所述管板(601)、所述折流板b(603)连接，所述空气导管d(615)与所述折流板b(603)、所述折流板d(605)连接；
所述折流板a(602)上设置有第一预置通孔，所述空气导管a(612)的第二端通过连接插头a(606)与所述第一预置通孔连接，所述空气导管b(613)的第一端通过连接插头b(607)与所述第一预置通孔连接，所述折流板c(604)上设置有第一预置盲孔，所述空气导管b(613)的第二端通过连接插头e(610)与所述第一预置盲孔连接；所述折流板b(603)上设置有第二预置通孔，所述空气导管c(614)的第二端通过连接插头c(608)与所述第二预置通孔连接，所述空气导管d(615)的第一端通过连接插头d(609)与所述第二预置通孔连接，所述折流板d(605)上设置有第二预置盲孔，所述空气导管d(615)的第二端通过连接插头f(611)与第二预置盲孔连接；
所述拉杆(618)的第一端通过六角厚螺母与所述折流板d(605)固定连接，所述拉杆(618)的第二端与所述管板(601)连接，所述定距管(617)套设在所述拉杆(618)外，所述折流板a(602)、所述折流板b(603)和所述折流板c(604)通过所述定距管(617)和所述拉杆(618)确定在U型管换热器中的位置；
所述气囊(619)包括气囊主体和气囊嘴，所述气囊主体包覆固定在所述折流板的外边缘端面上，所述气囊嘴与设置在所述折流板上的导气孔连接，设置在所述折流板a(602)上的第一导气孔和所述第一预置通孔相连接，设置在所述折流板b(603)上的第二导气孔与所述第二预置通孔相连接，设置在所述折流板c(604)上的第三导气孔与所述第一预置盲孔相连接，设置在所述折流板d(605)上的第四导气孔与所述第二预置盲孔相连接。
2.根据权利要求1所述的折流板带气囊结构的U型管换热器，其特征在于，在所述折流板a(602)、所述折流板b(603)、所述折流板c(604)和所述折流板d(605)上安装所述气囊后不影响通气口或通液口的作用。
3.根据权利要求2所述的折流板带气囊结构的U型管换热器，其特征在于，所述折流板为弓形折流板、圆盘-圆环型折流板、矩形折流板和螺旋型折流板中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的折流板带气囊结构的U型管换热器，其特征在于，所述连接插头与所述空气导管、所述折流板之间均为过盈配合，所述气囊嘴与所述导气孔之间为过盈配合。
一种折流板带气囊结构的U型管换热器
技术领域
[0001] 本发明涉及U型管换热器领域，尤其涉及一种折流板带气囊结构的U型管换热器。
背景技术
[0002] 当今世界，由于经济和工业的快速发展，世界各国普遍面临着能量短缺问题，开发新能源以及如何高效利用现有能源受到了世界各国的普遍关注。换热器的种类多种多样，但管壳式换热设备在化工、石油化工生产中占据主导地位，特别是在介质有腐蚀性或高温场合的作业中更能突显出其优势。管壳式换热器具有安全可靠性高、能适合多种场合等优点，被最为广泛地应用到各工业领域。半个多世纪以来，随着现代工业的快速发展和新能源行业的不断深入开发，上述工业领域和过程呈现出越来越密集化和高强度化的特点，对换热器的性能提出更高的要求，如：尺寸更小、结构紧凑度更高、传热效果更好、运行更稳定和使用寿命更长。
[0003] U型管换热器目前广泛应用在管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料中。U型管换热器的结构特点：仅有一块管板。许多U型管束整齐排放组成了换热管束，所有U型换热管的两端全部都安装在一块管板上，换热管能够自由的移动，因此可以不必考虑热应力对换热器产生的影响，其热补偿能力非常好。制造工艺比较简单，能承受较高的压力，成本较低是U型管式换热器的优点，比较适用于换热管壁与壳壁间温度差较大或者壳程流体易结垢并且需要清洗，但又适合采用其他换热设备的场合。然而，受U型管换热器本身的结构所致，其中折流板没有与筒体固定在一起，而是与U型换热管、管板、拉杆定距管和定距管等部件连接成一个整体，清洗时可作为一个整体从筒体中抽出，故折流板与筒体之间必然存在着间隙，在U型管换热器运行过程中，易造成折流板与筒体之间的振动，导致折流板与筒体空隙处的流体短路，影响换热效率，U型管换热器使用寿命降低。不论是传统型折流板如：弓形折流板、圆盘-圆环型折流板、矩形折流板，还是新近出现的螺旋型折流板，均存在此现象。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种折流板带气囊结构的U型管换热器，可以有效解决U型管换热器运行中折流板与筒体之间的振动，避免折流板与筒体空隙处的流体短路问题，实现筒体与所有折流板空隙处的密封和起到固定折流板的作用，提高换热效率，增加U型管换热器的使用寿命。
[0005] 本为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种折流板带气囊结构的U型管换热器，其包括筒体、壳体法兰垫片a、壳体法兰垫片b、壳体法兰a、壳体法兰b、管板组件、椭圆封头a、椭圆封头b、管箱筒体、分程隔板、带颈对焊法兰a、带颈对焊法兰b、带颈对焊法兰c、带颈对焊法兰d、鞍式支座a、鞍式支座b、等长双头螺柱、六角螺母，所述管板组件设置在所述壳体法兰a和所述壳体法兰b之间，并通过所述等长双头螺柱使用所述六角螺母连接，所述椭圆封头b、所述管箱筒体和所述壳体法兰b固定连接，所述壳体法兰a、所述筒体和所述椭圆封头a固定连接，所述管箱筒体第一端的进口处连接所述带颈对焊法兰b，所述管箱筒体第二端的出口处连接所述带颈对焊法兰d，所述筒体第一端的进口处连接所述带颈对焊法兰a，所述筒体第二端的出口处连接所述带颈对焊法兰c，所述筒体的第二端与所述鞍式支座a、所述鞍式支座b连接；
[0007] 所述管板组件由管板、折流板a、折流板b、折流板c、折流板d、连接插头a、连接插头b、连接插头c、连接插头d、连接插头e、连接插头f、空气导管a、空气导管b、空气导管c、空气导管d、U型换热管、定距管、拉杆和气囊组成；
[0008] 所述U型换热管和所述拉杆均穿过所述管板、所述折流板a、所述折流板b、所述折流板c和所述折流板d，所述管板在靠近所述管箱筒体的第一端面上设置有与所述分程隔板相对应的凹槽，所述U型换热管的管端贯穿并固定在所述管板的管孔中，所述管板的第二端面上设置有螺纹孔，所述拉杆通过所述螺纹孔与所述管板连接；所述管板靠近所述带颈对焊法兰b的一端设置有第一预置孔，所述管板靠近所述带颈对焊法兰d的一端设置有第二预置孔，所述空气导管a的第一端和所述空气导管c的第一端分别贯穿并伸出所述第一预置孔和第二预置孔，伸出部分用于连接气泵或真空泵给所述气囊充气或抽气；
[0009] 所述空气导管a与所述管板、所述折流板a连接，所述空气导管b与所述折流板a、所述折流板c连接，所述空气导管c与所述管板、所述折流板b连接，所述空气导管d与所述折流板b、所述折流板d连接；所述折流板a上设置有第一预置通孔，所述空气导管a的第二端通过连接插头a与所述第一预置通孔连接；所述空气导管b的第一端通过连接插头b与所述第一预置通孔连接，所述折流板c上设置有第一预置盲孔，所述空气导管b的第二端通过连接插头e与所述第一预置盲孔连接；所述折流板b上设置有第二预置通孔，所述空气导管c的第二端通过连接插头c与所述第二预置通孔连接；所述空气导管d的第一端通过连接插头d与所述第二预置通孔连接，所述折流板d上设置有第二预置盲孔，所述空气导管d的第二端通过连接插头f与第二预置盲孔连接；
[0010] 所述拉杆的第一端通过六角厚螺母与所述折流板d固定连接，所述拉杆的第二端与所述管板连接，所述定距管套设在所述拉杆外，所述折流板a、所述折流板b和所述折流板c通过所述定距管和所述拉杆确定在U型管换热器中的位置，
[0011] 所述气囊包括气囊主体和气囊嘴，所述气囊主体包覆固定在所述折流板的外边缘端面上，所述气囊嘴与设置在所述折流板上的导气孔连接，设置在所述折流板a上的第一导气孔和所述第一预置通孔相连接，设置在所述折流板b上的第二导气孔与所述第二预置通孔相连接，设置在所述折流板c上的第三导气孔与所述第一预置盲孔成相连接，设置在所述折流板d上的第四导气孔与所述第二预置盲孔相连接。
[0012] 优选的，在所述折流板a、所述折流板b、所述折流板c和所述折流板d上安装所述气囊后不影响通气口或通液口的作用。
[0013] 优选的，所述折流板为弓形折流板、圆盘-圆环型折流板、矩形折流板和螺旋型折流板中的任意一种。
[0014] 优选的，所述连接插头与所述空气导管、所述折流板之间均为过盈配合，所述气囊嘴与所述导气孔之间为过盈配合。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0016] 1.本发明可有效解决因U型管换热器自身结构造成的折流板与筒体之间的间隙进而产生的振动，消除折流板与筒体间隙处的流体短路问题，固定折流板在筒体中的位置，提高换热效率、能源利用率，增加折流板的使用寿命，进而提高U型管换热器的使用寿命。
[0017] 2.本发明结构简单、制造方便、可靠性高、造价低廉、拆装便利，且具有非常强的抗震、缓冲功能，因此具有很大的推广前景和社会需求。
附图说明
[0018] 图1为本发明一种折流板带气囊结构的U型管换热器的整体结构示意图；
[0019] 图2为本发明实施例中管板组件的结构示意图；
[0020] 图3为图1的右视图；
[0021] 图4为图3的A-A面剖视图；
[0022] 图5为图4中B处的局部放大图；
[0023] 图6为气囊充气状态的折流板a处的局部放大图；
[0024] 图7为气囊充气状态的折流板c处的局部放大图；
[0025] 图8为气囊抽真空状态的折流板a处的局部放大图；以及
[0026] 图9为气囊抽真空状态的折流板c处的局部放大图；
[0027] 图中：
[0028] 1.筒体；2.壳体法兰垫片a；3.壳体法兰垫片b；4.壳体法兰a；5.壳体法兰b；6.管板组件；7.椭圆封头a；8.椭圆封头b；9.管箱筒体；10.分程隔板；11.带颈对焊法兰a；12.带颈对焊法兰b；13.带颈对焊法兰c；14.带颈对焊法兰d；15.鞍式支座a；16.鞍式支座b；17.等长双头螺柱；18.六角螺母；601管板；602.折流板a；603.折流板b；604.折流板c；605.折流板d；606.连接插头a；607连接插头b；608.连接插头c；609.连接插头d；610.连接插头e；611.连接插头f；612.空气导管a；613.空气导管b；614.空气导管c；615.空气导管d；616.U型换热管；
617.定距管；618.拉杆；619.气囊；619-1.气囊抽真空状态；619-2.气囊充气状态。
具体实施方式
[0029] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0030] 如图1-图9所示，本实施例中折流板选用单弓形折流板，一种折流板带气囊结构的U型管换热器，包括筒体1、壳体法兰垫片a 2、壳体法兰垫片b 3、壳体法兰a 4、壳体法兰b 5、管板组件6、椭圆封头a 7、椭圆封头b 8、管箱筒体9、分程隔板10、带颈对焊法兰a 11、带颈对焊法兰b 12、带颈对焊法兰c 13、带颈对焊法兰d 14、鞍式支座a 15、鞍式支座b 16、等长双头螺柱17、六角螺母18，管板组件6由管板601、折流板a 602、折流板b 603、折流板c
604、折流板d 605、连接插头a 606、连接插头b 607、连接插头c 608、连接插头d 609、连接插头e 610、连接插头f 611、空气导管a 612、空气导管b 613、空气导管c 614、空气导管d
615、U型换热管616、定距管617、拉杆618和气囊619组成，气囊619可分为两种状态，抽真空状态619-1和充气状态619-2。
[0031] 壳体法兰b 5、壳体法兰垫片b 3、管板组件6、壳体法兰垫片a 2和壳体法兰a 4通过等长双头螺柱17使用六角螺母18连接，椭圆封头b 8、管箱筒体9与壳体法兰b 5连接，壳体法兰a 4、筒体1和椭圆封头a 7固定连接，管箱筒体9第一端的进口处连接带颈对焊法兰b 12，管箱筒体9第二端的出口处连接带颈对焊法兰d 14，筒体1第一端的进口处连接带颈对焊法兰a 11，筒体1第二端的出口处连接带颈对焊法兰c 13，筒体1的第二端还连接有鞍式支座a15和鞍式支座b16。
[0032] U型换热管616与拉杆618一同穿过管板601、折流板a 602、折流板b 603、折流板c 604和折流板d 605，管板601在靠近管箱筒体9的第一端面上设置有与分程隔板10相对应的凹槽，椭圆封头b 8、凹槽和分程隔板10固定在一起，空气导管a 612与空气导管c 614穿过管板并伸长出管板，空气导管a612与管板601、折流板a602连接到一起，空气导管b613与折流板a602、折流板c604连接到一起，空气导管c614与管板601、折流板b603连接到一起，空气导管d615与折流板b603、折流板d605连接到一起。
[0033] U型换热管616的管端贯穿并固定在所述管板601的管孔中，U型换热管616管端穿入管孔的深度与管板的厚度相同，U型换热管616与管板601固定到一起；管板601的第二端面上设置有螺纹孔，拉杆618通过螺纹孔与管板601螺纹连接；管板601顶部和底部分别设置有第一预置孔和第二预置孔，空气导管a 612的第一端和空气导管c 614的第一端分别穿过第一预置孔和第二预置孔并伸出一段距离，空气导管a612和空气导管c 614伸出管板的那一段导管可分别从管箱筒体9的上端和下端接出，方便气泵或真空泵给气囊619充气或抽气。
[0034] 空气导管a 612的第二端与折流板a 602上专为连接插头a 606和连接插头b 607设置的第一预置通孔、连接插头a 606连接；空气导管b 613的第一端与折流板a上的第一预置通孔、连接插头b 607连接，空气导管b 613的第二端与折流板c 604上专为连接插头e 610设置的第一预置盲孔、连接插头e 610连接；空气导管c 614的第二端与折流板b 603上专为连接插头c 608和连接插头d 609设置的第二预置通孔、连接插头c 608连接；空气导管d 615的第一端与折流板b 603上第二预置通孔、连接插头d 609连接，空气导管d 615的第二端与折流板d 605上专为连接插头f 611设置的第二预置盲孔、连接插头f 611连接。
[0035] U型换热管616的管体穿过折流板a 602、折流板b 603、折流板c 604和折流板d 605上专为U型换热管设置的预留孔，定距管617套设在拉杆618的外面，折流板a 602、折流板b 603和折流板c 604通过定距管617和拉杆618确定在U型管换热器中的位置。折流板d
605通过定距管617、拉杆618和六角厚螺母固定。
[0036] 气囊619包括气囊主体和气囊嘴，气囊在折流板a602、折流板b 603、折流板c 603和折流板d 604上各设一个，四个气囊主体与折流板a602、折流板b 603、折流板c 603和折流板d 604的圆弧段端面及其周围区域固定，四个气囊嘴分别与折流板a 602、折流板b 603、折流板c 604和折流板d 605的圆弧端面上设置的第一导气孔、第二导气孔、第三导气孔、第四导气孔相连接，其中设置在折流板a上的第一导气孔和第一预置通孔成垂直关系并且相交，设置在折流板b上第二导气孔与第二预置通孔成垂直关系并且相交，相交处不影响第一预置通孔和第二预置通孔的光滑度，不会造成气流在第一预置通孔和第二预置通孔中出现类似于孔口流动现象；设置在折流板c上的第三导气孔与第一预置盲孔成垂直关系并且相交，设置在折流板d上的第四导气孔与第二预置盲孔成垂直关系并且相交，相交处采用圆角处理，实现第一预置盲孔和第二预置盲孔的光滑过渡，有利于气体的高效流动。
[0037] 折流板a 602、折流板b 603、折流板c 604和折流板d 605上设置的第一导气孔、第二导气孔、第三导气孔、第四导气孔应位于折流板a 602、折流板b 603、折流板c 604和折流板d 605上的通液口或通气口顶端面的中心位置，以保证导气孔的稳定性和折流板的强度、刚度、稳定性。
[0038] 在折流板a、折流板b、折流板c与折流板d上安装气囊后并不影响通气口或通液口的作用。
[0039] 连接插头与空气导管、折流板之间皆为过盈配合，气囊嘴与导气孔之间也为过盈配合，保证气囊整体结构的密封性。
[0040] 空气导管a、空气导管b、空气导管c、空气导管d可选用软材质，尽量减少对U型管换热器整体性能的影响。
[0041] 在U型管换热器安装管板组件或清洗管板组件前，空气导管a和空气导管c伸出管板的一段导管末端通过连接真空泵给气囊抽真空，使气囊转变为抽真空状态，增大安装气囊后的折流板与筒体之间的间隙，减小管板组件在筒体内移动时的摩擦力，方便管板组件顺利、快速安装到U型管换热器中或从U型管换热器中取出管板组件。
[0042] 在U型管换热器安装管板组件后或清洗管板组件后并且安装到U型管换热器中及U型管换热器使用过程中，空气导管a和空气导管c伸出管板的那一段导管末端通过连接气泵向气囊中充气，使气囊转变为充气状态，极大减小安装气囊后的折流板与筒体之间的间隙，增大带气囊结构的折流板与筒体之间的摩擦力，充气状态的气囊可实现筒体与所有折流板空隙处的密封并且起到固定折流板的作用。
[0043] 如图1-图9所示，本发明的一种折流板带气囊结构的U型管换热器的使用方法具体如下：
[0044] 当U型管换热器安装管板组件时，先将管板组件的所有部件按上述连接方法连接起来，通过空气导管a和空气导管c各自伸出管板的一段导管连接真空泵，真空泵工作后，从折流板a、折流板b、折流板c、折流板d上安装的气囊中抽取空气，折流板c上气囊中的空气通过第三导气孔和第一预置盲孔流入空气导管b，进而通过第一预置通孔流入空气导管a，折流板a上气囊中的空气通过第一导气孔和第一预置通孔流入空气导管a，折流板d上气囊中的空气通过第四导气孔和第二预置盲孔流入空气导管d，进而通过第二预置通孔流入空气导管c，折流板b气囊中的空气通过第二导气孔和第二预置通孔流入空气导管c，最终气囊中的空气经过真空泵排到大气中，对折流板上的气囊结构抽真空后保持气囊整体结构的真空状态，然后将除管板组件外的所有部件按上述连接方法连接起来，接着把管板组件小心平稳的放入筒体后，解除气囊的真空状态，之后通过空气导管a、空气导管c各自伸出管板的一段导管连接气泵，气泵工作后，向折流板a、折流板b、折流板c、折流板d上安装的气囊中填充空气，空气进入空气导管a后一部分通过第一预置通孔和第一导气孔充入折流板a上的气囊中，一部分流向空气导管b，并通过第一预置盲孔和第三导气孔充入折流板c上的气囊中；空气进入空气导管c后一部分通过第二预置通孔和第二导气孔充入折流板b上的气囊中，一部分流向空气导管d，并通过第二预置盲孔和第四导气孔充入折流板d上的气囊中，对折流板上的气囊结构充气后保持气囊整体结构的充气状态，极大减小安装气囊后的折流板与筒体之间的间隙，充气状态的气囊可实现筒体与折流板间隙处的密封并且起到固定折流板的作用。
[0045] 当U型管换热器清洗管板组件时，先把U型管换热器拆开露出管板组件，通过空气导管a和空气导管c各自伸出管板的一段导管连接真空泵，对折流板上的气囊结构抽真空并保持气囊结构的真空状态，然后从筒体中抽出管板组件，接着对管板组件各部分进行清洗，清洗完毕后，再把管板组件小心平稳的放入筒体后，解除气囊结构的真空状态，之后通过空气导管a和空气导管c各自伸出管板的一段导管连接气泵，对折流板上的气囊结构充气并保持气囊结构的充气状态，极大减小安装气囊后的折流板与筒体之间的间隙，充气状态的气囊可实现筒体与折流板间隙处的密封并且起到固定折流板的作用。
[0046] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
