专利名称：一种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法
技术领域：
本发明涉及一种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，可以实现套管式
换热器内管的可拆卸式连接。
背景技术：
本发明与套管式换热器有关。 套管式换热器是一种常见的换热器，其基本构造是两个不同直径的管子，直径大 的(一般称为外管)套在直径小的(一般称为内管)外面，两种温度不同的流体(一般称 为冷流体和热流体)分别在内管里面以及内外管的夹缝中逆向流动，通过内管的管壁进行 热量的交换。 套管式换热器的换热效果除与内管的导热系数有关外，与两种流体在内管上的接 触面积(即换热面积)有很大的关系。当内管的直径一定的时候，内管的长度决定了换热 面积的大小。但换热器的安装空间往往受到限制，为了达到一定的换热面积，需要使多段套 管部分能进行180度转弯连接。目前常用的拼接方法，多以焊接或法兰连接的形式为主。 这两种方法都存在很大的缺点，焊接方法首先工作强度大，能耗高，对工人的技术素质要求 较高，其次，焊接的方法使换热器不具备可拆卸性，而焊缝往往是最容易发生腐蚀损坏的地 方，可维护性差，最后焊接方法只适合某些金属，不适合其他材料的换热器，如塑料等。对于 法兰连接来说，首先法兰需要成对使用，而且需要螺栓螺母配合，成本比较高，其次，由于需 要多对螺栓螺母，工作量比较大，劳动效率低，最后，法兰占用一定的体积，对设备的小型化 有一定的影响。
发明内容
为克服现有的连接技术的缺点，本发明提出了一种新的连接方法，不仅成本较低， 安装简便，而且可以实现内管可拆卸连接，便于日后对换热器进行清洗。而且本发明不仅仅 可以用于以金属管作为外管的套管式换热器，还可以用于以塑料管作为外管的套管式换热 器。 为实现上述目的，本发明的技术方案如下 换热器外管和内管的转向连接通过一种类似于H形的四通结构件(后续简称H形 四通)、一对环状橡胶密封圈、一个两端都带有活动接头的类似于J形的弯管(后续简称U 形管)来实现。内外管之间的流体通过H形四通的侧通部分实现转向连接，而内管的流体 通过U形管上的活动接头旋入H形四通的内螺纹端口 ，挤压密封圈，实现密封，形成转弯通 道。 H形四通和换热器外管属于同种材质，以便于连接。如，当H形四通和换热器外管 都是不锈钢或者黄铜制成时，可采用焊接的方式连接；当H形四通和换热器外管都是聚氯 乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)时，可采用胶水粘接的方式；当H形四 通和换热器外管都是无规共聚聚丙烯(PP-R)或聚乙烯(PF)时，可采用热熔方式连接。
H形四通的一侧端口具有内螺纹，以便与U形管的活动接头上的外螺纹配合。该内 螺纹的实现方法根据H形四通的材质不同而有所不同。当H形四通为金属制成时，内螺纹 可以直接加工上去；当H形四通为塑料制成时，则根据塑料的特性，可以通过直接注塑形成 内螺纹或者通过嵌入已经带有内螺纹的金属嵌件来实现，例如，PVC、ABS类塑料既可以直接 注塑形成内螺纹，也可以通过金属嵌件来实现，而PP-R类塑料由于收縮率大，强度低， 一般 通过金属嵌件来实现内螺纹。 U形管一般采用金属制成，其形状可以是直管加圆弧，也可以用多段管子拼接而 成。对于带有圆弧的金属U形管，一般可以直接用直管进行弯管处理而成。对于多段直管 拼接而成的金属U形管，可以采用焊接工艺制成。 因U形管两端有带有活动接头，为防止活动接头从U形管两端滑出，U形管两端各 有一个阻挡体。在活动接头事先套入U形管两端后，该阻挡体可以通过在U形管两端焊接 一个带有一定宽度和厚度的金属环实现，也可以通过冲压等方式实现一个喇叭状扩口 ， 一 般为45度角。 活动接头带有外螺纹，同时靠近U形管中心的一侧带有多角头，如四角头、六角头
或八角头，以便使用扳手等工具将活动接头拧进H形四通的内螺纹端口。 由于U形管两端的阻挡体用于挤压橡胶密封圈，为防止U形管两端与换热器内管
发生错位而导致阻挡体挤压到内管上，同时为了有效的密封，U形管两端的内径需要稍大于
内管的外径，以便内管可以插入一定深度。若U形管本身的外径同内管接近，可以采用挤压
的方式生成一个稍大的承口。 橡胶密封圈根据流体腐蚀性、温度、压力等具体的应用情况，可以采用硅橡胶、三 元乙丙、丁腈橡胶等材质制造，其截面形状一般为圆形、长方形、等腰梯形等，只要能保证一 定的截面积， 一般都能起到密封的效果。 本方案相对于采用焊接或法兰连接有如下的有益效果 l，换热器的组装变得简便，劳动强度低，只需拧两次活动接头即可； 2， U形管和内管可以拆卸，便于清洗； 3， U形管和内管由于可以拆卸，当他们发生腐蚀等损坏时，只需单独进行更换，不 至于导致整个设备报废。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的立体装配示意图； 图2为本发明实例一装配前的平面剖面示意图； 图3为本发明实例一装配后的平面剖面示意图； 图4为本发明实例二装配后的平面剖面示意图； 图5为本发明中U形管的另外几种形式； 图6为本发明中橡胶密封圈的几种形式(放大图)。 图中的标注如下 1、H形四通，2、U形管，3、 橡胶密封圈，4、活动接头，5、U形管两端阻挡体，6、活动接 头的多角头，7、换热器外管，8、换热器内管，9、金属嵌件；实心箭头、空心箭头分别表示两种流体的流动方向。 附图中，为了不影响观看，部分剖面线没有显示。
具体实施例方式图1为本发明的立体装配示意图。 图2为本发明实例一装配前的平面剖面示意图，图3为本发明实例一装配后的平 面剖面示意图。 实例一中，套管式换热器为金属套管式换热器，故H形四通采用金属制成，如采用 SUS304的不锈钢经砂型铸造而成，因此换热器外管也采用SUS304的不锈钢制成，便于焊 接。H形四通的一侧端口加工上内螺纹，并制成一个刚好容许换热器内管通过的孔。U形管 采用不锈钢管或紫铜管弯制而成，其内径可容许换热器内管插入。套上活动接头后，再经扩 口处理，形成一个45度的扩口 。活动接头与U形管扩口接触的一侧，也加工一个45度的较 大倒角，以便两者紧密接触。活动接头的另外一侧，加工一个六角头，便于使用扳手等工具。
安装时，不锈钢外管与H形四通不含内螺纹的端口焊接成一体，然后将换热器内 管套在外管里面，并穿越H形四通内螺纹端口。接着，将橡胶密封圈套入换热器内管。接 着，将U形管的端口套在内管上，防止密封圈脱落。同步的旋转U形管两端的活动接头，使 其挤压橡胶密封圈，橡胶密封圈产生形变，裹紧内管，并填充各个缝隙，达到密封的效果，这 样，换热器的两种流体都不会发生泄漏。图中，实心箭头和空心箭头分别表示两种流体的流 动过程。 以上操作后，内外管之间的流体通过H形四通的侧通实现了转向连接，而内管中 的流体通过U形管实现了转向连接。日后，当内外管需要清洗时，只需要把活动接头拧松， 依次取下U形管、橡胶圈、内管，即可进行清洗。
图4为本发明实例二装配后的平面剖面示意图。 实例二中，套管式换热器为塑料套管式换热器，S卩外管采用了塑料制成，如PP-R 热水管，故H形四通也采用PP-R经注塑而成。由于PP-R加工内螺纹比较困难，而且加工出 来的内螺纹强度不够，容易损坏，所以采用了嵌入带内螺纹的金属嵌件来实现内螺纹。根据 PP-R塑料的特性，H形四通与外管采用热熔方式连接，后续安装步骤与实例一基本相同。
图5为本发明中U形管的另外几种形式。形式(a)说明了一种情况，当U形管采 用与内管外径接近的直管弯制而成时，为了使内管能插入U形管两端一定的深度，往往需 要将U形管两端的内径做扩大处理，业界一般称之为承口处理。活动接头的内径刚好可以 套在U形管的承口段，然后在承口段上加工扩口或者焊接一个金属环状体。形式(b)说明 了一种情况，通过在U形管的两端焊接金属环状体，来实现前述的阻挡体。形式(c)说明了 一种情况，当不能通过金属管弯制的方法来形成U形管时，如U形管两端的中心距太小或者 此金属管的柔韧性较差，可以通过多段焊接的方法，来制成U形管。 图6为本发明中橡胶密封圈的几种形式(放大图)，即密封圈的可以根据制造工艺
加工成不同的截面形状，只要能保证足够的截面积， 一般都能满足要求。 以上实施例仅对技术要点部分进行了说明，至于一些涉及到的公知技术，上述描
述中若存在遗漏，不造成对本发明的实用性的损害。另外，上述实施例仅用于说明本发明的
技术方案，而非对其进行限制，依然可以根据本发明的基本原理对技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是套管之间的连接由一个H形四通、一对环状橡胶密封圈、一个两端都带有活动接头的U形管完成；H形四通具有两个等长平行的直通，中间有一个侧通，以侧通为界，两侧的直通端口平齐，与U形管相连的两个端口具有内螺纹，底部中心具有一个圆孔，其内径刚好能容许换热器内管通过，两个圆孔的中心距与U形管两端端口的中心距相等；U形管两端具有一段平行的直管段，内径稍大于换热器内管的外径，能保证换热器内管插入U形管两端达一定的深度；U形管两端的活动接头为管状，套在U形管两端的直管段上，具有与H形四通内螺纹匹配的外螺纹，靠近U形管中心的一侧端口具有多角头；U形管两端端口各具有一个平齐的阻挡体，用于阻挡活动接头滑出U形管，同时形成对橡胶密封圈的挤压面；完成连接的步骤是先将换热器两组套管的外管与H形四通不含内螺纹的一侧端口进行连接，然后将换热器两组套管的内管穿越H形四通的内螺纹端口的底部圆孔，露出一定的长度，套上密封圈，接着将U形管套在换热器内管上，使内管插入U形管的两端，旋紧对应的活动接头，推动U形管两端的阻挡体压迫密封圈，直至达到密封效果。
2. 根据权利要求1所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征 是所述及的H形四通可以是经注塑一次成型的，也可以是预先由两个T形三通对侧通进行 拼接而成。
3. 根据权利要求1所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是H形四通和换热器外管的材质为同种金属，内螺纹直接加工在H形四通的一侧端口上；
4. 根据权利要求1所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是H形四通和换热器外管的材质为同种塑料，内螺纹直接加工在H形四通的一侧端口上；
5. 根据权利要求1所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是H形四通的主体材质和换热器外管的材质为同种塑料，通过在一侧端口嵌入含内螺纹 的金属嵌件来实现内螺纹；
6. 根据权利要求1所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征 是U形管采用金属材质制成。
7. 根据权利要求6所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征 是U形管是由单条直管进行弯曲加工制成。
8. 根据权利要求6所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是U形管是由多段管子进行焊接制成。
9. 根据权利要求6所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是U形管两端的阻挡体为焊接在U形管端口的金属环。
10. 根据权利要求6所述的这种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，其特征是U形管两端的阻挡体为直接加工在U形管端口的喇叭状扩口 。
全文摘要
本发明公开了一种用于套管式换热器的套管端口的转向连接方法，由一个H形四通、一对环状橡胶密封圈、一个两端都带有活动接头的U形管完成。H形四通和活动接头有互相匹配的螺纹，U形管两端端口各具有一个阻挡体，活动接头旋入H形四通的内螺纹端口后，推动U形管两端的阻挡体挤压密封圈，实现内外管的密封。内管中的流体通过U形管实现转向连接，内外管之间的流体通过H形四通的侧通实现转向连接。本连接方法不仅成本较低，安装简便，而且可以实现内管可拆卸连接，便于日后对换热器进行清洗。
文档编号F28F9/26GK101776414SQ201010103748
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者石卫华 申请人:上海醇华电子有限公司