一种具有密封结构的螺旋板式换热器的制作方法

1.本实用新型属于换热技术领域，具体涉及一种具有密封结构的螺旋板式换热器。


背景技术：

2.现有的具有密封结构的螺旋板式换热器的结构如图1和图2所示，包括筒状的壳体1’、设置在壳体两端的外周壁上的法兰2’、设置在壳体两端上的端盖3’、设置在壳体内的螺旋板5’、以及垫片6’。螺旋板5’有两个并在壳体1’内沿周向卷制成两个供换热介质沿其流动的螺旋通道10’，两个螺旋通道10’相分隔以分别供换热介质a、换热介质b流通而实现换热。且端盖3’和法兰2’之间通过紧固件4’可拆式连接，垫片6’为一整块密封结构，其设置在端盖3’与螺旋板5’之间且垫片6’的外缘压紧在法兰2’与端盖3’之间以实现密封。
3.现有的垫片多采用一体使的无石棉垫，存在如下不足：
4.1、由于无石棉材料本身耐高温性能的限制，此结构不适合高温换热介质，如450℃；在换热介质具有氧化性的情况下，设计温度需要进一步降低；
5.2、无石棉目前由于强度的关系，一般最高设计压力不能超过3.5mpa；
6.3、无石棉材料耐磨性比较一般，不能用于介质冲刷比较严重的场合；
7.4、因法兰、垫片密封结构只能在端盖外缘用螺柱、螺栓等紧固件进行预紧，而预紧量自端盖边缘向中心衰减，为保证端盖中心的预紧量，一体式垫片需要更大的螺栓预紧力，进而需要大大提高法兰的刚度及紧固件的强度(法兰和端盖加厚，紧固件直径或数量加大)，从而造成设备建造成本的快速上升。在高压情况下，这种情况更加严重；
8.5、需要同时满足垫片中部和外缘的要求，对垫片的各项性能要求都较高，垫片造价高昂。


技术实现要素：

9.本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能同时保证端盖边缘与中部均具有合适预紧力，进而提高密封性能的具有密封结构的螺旋板式换热器。
10.本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种能提高抗介质冲刷能力的具有密封结构的螺旋板式换热器。
11.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有密封结构的螺旋板式换热器，包括：
12.壳体，呈内部中空的筒状；
13.法兰，设置在壳体两端的外周壁上；
14.端盖，设置在壳体两端上，并通过紧固件与上述法兰拆卸式地连接；
15.螺旋板，设置在壳体内，且该螺旋板有两个并在壳体内沿周向卷制成两个供换热介质沿其流动的螺旋通道，各螺旋通道沿壳体轴向延伸；
16.垫片；
17.其特征在于所述垫片包括有：
18.内垫片，设置在端盖的内端面与螺旋板的轴向端面之间，并与螺旋板的轴向端面密封配合，以封闭螺旋通道，同时所述内垫片包括轴向分布且相连的第一密封层和第一防护层，所第一述防护层设于第一密封层和螺旋板的轴向端面之间；
19.外垫片，呈环状，并沿周向设于上述内垫片的外围，该外垫片设于所述法兰的密封面与端盖的内端面之间，并与法兰的密封面、端盖的内端面相密封配合。
20.进一步地，所述外垫片包括环状的第二密封层、内置在第二密封层内的金属骨架，所述金属骨架呈环形。金属骨架能提高外垫片的机械强度，且降低外垫片出现变形的风险。
21.进一步地，所述法兰和端盖上均设有轴向延伸的连接孔，所述紧固件包括螺柱，所述螺柱依次穿过上述法兰和端盖上的连接孔并与两者相连；所述螺柱位于上述外垫片的外周，且所述外垫片之金属骨架的外缘设有定位部，该定位部露于上述第二密封层之外并对应上述螺柱设置，且所述定位部上开设有供上述螺柱穿过的定位孔。如此，能实现外垫片的定位，防止外垫片在使用时产生位移。
22.进一步地，所述金属骨架的断面呈齿状或波浪状。
23.在上述各方案中，优选地，所述外垫片与内垫片之间具有间隙，且两者为独立件。当然，内垫片与外垫片之间也可内外相抵接。
24.同样优选地，所述外垫片与内垫片之间具有间隙，且两者之间通过连接支耳相连。如此，便于垫片的安装，且通过定位外垫片，即可实现与其相连的内垫片的定位。
25.进一步优选地，所述连接支耳有至少两个并沿周向间隔分布，各连接支耳的第一端与所述外垫片的金属骨架相连，第二端与所述第一防护层相连。
26.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过将垫片设计为内外分布的内垫片、外垫片，内垫片用于密封螺旋通道，外垫片用于密封法兰与端盖，如此，通过合适的预紧力压紧外垫片，即可同时保证端盖边缘与中部均具有合适预紧力，进而实现内垫片、外垫片均能较好地密封螺旋板式换热器；且内、外垫片各司其职，特别是，内垫片对外垫片的压紧几乎不存在任何影响，这对于防止换热器中换热介质外泄非常有利；内、外垫片可各自分别针对换热介质和操作工况进行优化，最大程度降低对法兰刚性和紧固件的要求，降低成本；同时本技术通过将内垫片设计为具有第一密封层和第一防护层的复合垫片，第一防护层能保护第一密封层免受换热介质的冲刷，进而提高内垫片的抗介质冲刷能力，提高使用寿命；且本技术结构简单，便于实施。
附图说明
27.图1为现有技术中螺旋板式换热器的局部结构的剖视图；
28.图2为图1中a部的放大图；
29.图3为本实用新型实施例一的局部结构的剖视图；
30.图4为图3中b部的放大图；
31.图5为本实用新型实施例二中垫条的剖视图；
32.图6为本实用新型实施例二中垫条的俯视图。
具体实施方式
33.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
34.实施例一：
35.如图3、4所示，为本实用新型的一种具有密封结构的螺旋板式换热器的优选实施例一，该螺旋板式换热器包括壳体1、法兰2、端盖3、螺旋板5、内垫片6、外垫片7。
36.其中，壳体1呈内部中空的筒状。法兰2有两个并分别设置在壳体1两端。端盖3有两个并分别设置在壳体1两端上，且各端盖3均通过紧固件4与各自对应的法兰2拆卸式地连接。本实施例中，法兰2和端盖3上均设有轴向延伸的连接孔，紧固件4包括螺柱41和螺纹连接在螺柱41上的螺母42，螺柱41依次穿过法兰2和端盖3上的连接孔，并通过拧紧螺母42，实现法兰2和端盖3的连接。上述螺旋板5设置在壳体1内，该螺旋板5有两个并在壳体1内沿周向卷制成两个供换热介质沿其流动的螺旋通道10，各螺旋通道10沿壳体轴向延伸。
37.上述内垫片6设置在端盖3的内端面与螺旋板5的轴向端面之间，并与螺旋板5的轴向端面密封配合，以封闭螺旋通道10。同时该内垫片6包括轴向分布且相连的第一密封层61和第一防护层62，第一防护层62设于第一密封层61和螺旋板5的轴向端面之间。本实施例中第一防护层62选用耐冲刷性能良好的材料，如采用不锈钢薄板，也可按换热介质的腐蚀性等情况，选用其他金属或非金属材料。第一密封层61为柔性石墨制成，具有较好的弹性、耐高温性能。第一密封层61与第一防护层62之间可通过胶水相连接。
38.上述外垫片7呈环状，并沿周向设于内垫片6的外围，外垫片7设于法兰2的密封面与端盖3的内端面之间，并与法兰2的密封面、端盖3的内端面相密封配合。本实施例中，外垫片7包括环状的第二密封层71、内置在第二密封层71内的金属骨架72，该金属骨架72呈环形。
39.本实施例中，外垫片7与内垫片6之间具有间隙，且两者为独立件。螺柱41位于上述外垫片7的外周。外垫片7的外缘可抵接在螺柱41上，以实现外垫片7的定位。为实现内垫片6的定位，内垫片6之第一防护层62的边缘上可设连接部，该连接部可为与第一防护层62的边缘相连的支耳，该支耳有多个并沿第一防护层62的边缘间隔分布；该连接部也可为由第一防护层62的边缘部分弯折后的折边。上述连接部可与螺旋板式换热器上的端盖或法兰等部件相连，进而实现内垫片6的定位。图3和图4中，该连接部采用折边621，并与端盖3相焊接。
40.实施例二：
41.如图5、6所示，为本实用新型的一种具有密封结构的螺旋板式换热器的优选实施例二，该螺旋板式换热器与实施例一基本相同，区别在于本实施例中外垫片7的结构略有不同，且本技术中外垫片7与内垫片6之间通过连接支耳8相连，内垫片6上无需另设连接部。具体地，外垫片7之金属骨架2的外缘设有两个定位部73，各定位部73露于上述第二密封层71之外并对应上述螺柱41设置，且定位部73上开设有供上述螺柱41穿过的定位孔730。本实施例中定位部73为金属件并与金属骨架2之间通过焊接方式相连接。如此，定位孔730与螺柱41的配合实现外垫片7的定位，进而实现与外垫片7相连的内垫片6的定位。
42.且上述外垫片7之金属骨架72的断面呈齿状或波浪状。上述连接支耳8有4个并沿周向等间隔分布，各连接支耳8的第一端与外垫片7的金属骨架72相连，第二端与内垫片6之第一防护层62相连。本实施例中，连接支耳8的两端与金属骨架72、第一防护层62之间均通过焊接的方式相连，且第一防护层62为金属薄板。