本实用新型属于换热设备技术领域，具体涉及了一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器。
背景技术：
换热器是进行热量传递的工艺设备，暖通、压力容器、水处理设备、制药、化工石油等近30多种产业均有涉及到换热器的使用。在腐蚀工况下，碳化硅换热器逐渐替代传统的石墨、搪玻璃换热器，成为腐蚀工况下的首选换热器，但碳化硅换热器的腐蚀介质泄漏也逐渐成为一个不可忽视的问题。
现有技术的碳化硅换热器包括碳化硅换热管以及套设在碳化硅换热管外的壳体，碳化硅换热管内形成流通空间a，壳体和碳化硅换热管之间形成流通空间b，流通空间a、b分别用于流通腐蚀介质或冷媒、热媒，例如流通空间a内流通腐蚀介质，流通空间b内流通冷媒或热媒对腐蚀介质进行换热(本申请后续叙述均以此为例进行描述，实际生产过程中，也可以流通空间a内流通冷媒或热媒，流通空间b内流通腐蚀介质)。壳体的两端设有与碳化硅换热管连通的封头，通过封头向碳化硅换热管内进料或出料。
为保证封头和壳体连接的密闭性，也是为了保证腐蚀介质经过封头只能进入到流通空间a内，而无法进入到流通空间b内，壳体和封头之间安装有管板，碳化硅换热管贯穿管板和封头连通，管板则将壳体两端挡住，壳体和碳化硅换热管之间形成一个封闭的环形空间(即流通空间b)。
根据管板的数量不同，现有技术中，碳化硅换热器分为单管板换热器和双管板换热器两种类型，其中双管板换热器是指在封头靠近壳体的一端固定有外管板，壳体靠近封头的一端固定有内管板，外管板和内管板相互贴合固定。由于封头需要向碳化硅换热管内输入或输出腐蚀介质，则外管板需选用耐腐蚀的聚四氟乙烯材质，而内管板仅需选用普通金属材质即可(若是流通空间a内流通冷媒或热媒，流通空间b内流通腐蚀介质，则外管板选用普通金属材质，而内管板选用耐腐蚀的聚四氟乙烯材质)，由于内管板和外管板材质的不同，内管板和外管板的热膨胀系数相差较大(例如聚四氟乙烯的热膨胀系数为碳钢的10倍)，当发生热膨胀时，内管板、外管板两者容易产生相对位移，两者之间相互贴合的状态被破坏，密封失效。而一旦密封失效，发生泄漏时会对设备造成严重的腐蚀，甚至发生生产事故。
技术实现要素：
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，以解决发生热膨胀时，内管板、外管板两者容易产生相对位移，两者之间相互贴合的状态被破坏，密封失效的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，包括碳化硅换热管以及套设在碳化硅换热管外的壳体，壳体两端对称设置有封头，封头靠近壳体的一端安装有外管板，壳体靠近封头的一端安装有内管板，外管板、内管板相贴，外管板、内管板上设有供碳化硅换热管通过的管孔，碳化硅换热管端部插入管孔内并和封头连通；壳体两端的侧壁上、封头靠近壳体的一端侧壁上均固定有法兰，还包括螺栓，螺栓依次穿过壳体上的法兰、内管板、外管板、封头上的法兰，螺栓的两端均螺纹连接有螺母，螺栓上套设有弹性件，弹性件的两端分别固定在螺母和法兰上；所述管孔内壁设有环形的密封槽，且密封槽两端分别位于内管板、外管板上，密封槽内安装有用于密封碳化硅换热管外壁和管孔内壁的密封结构，密封结构的长度大于密封槽的长度。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
通过密封结构进行密封，由于密封结构长度大于密封槽长度，那么在没有对内管板、外管板施力时，内管板、外管板受密封结构的影响不能相贴，即留出了预紧空间，安装时，拧紧螺母使得弹性件压缩将内管板、外管板抵紧，实现预紧；同时，通过内管板、外管板的挤压，密封结构有一定的变形，进而更好的抱紧碳化硅换热管，密封效果更好。
当内管板、外管板发生轴向位移时，弹性件受到挤压进一步压缩，弹性件的复原作用力则始终将内管板、外管板抵紧，进行密封补偿。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体结构的剖视图。
图2为本实用新型实施例的剖视图。
图3为图2中a部分的放大图。
在图中：1、壳体；2、碳化硅换热管；3、折流板；4、内管板；5、外管板；6、封头；7、第一物料进口；8、螺栓；9、弹簧；10、法兰；11、螺母；12、第二物料进口；13、第二物料出口；14、第一物料出口；15、挡圈；16、密封圈；17、预紧间隙；18、大径段；19、小径段；20、轴套；21、圆筒。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步详细说明，并给出具体实施方式。
如图1、图2所示，一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，包括柱状的壳体1，壳体1两端对称设置有封头6，封头6靠近壳体1的一端安装有外管板5，壳体1靠近封头6的一端安装有内管板4，内管板4、外管板5的外径一致，且内管板4的外径大于壳体1的外径，封头6靠近壳体1一端的端面呈圆形且该圆形的半径和壳体1外径一致。
壳体1两端的侧壁上、封头6靠近壳体1的一端侧壁上均固定有法兰10，法兰10上沿周向开设有多组法兰孔，内管板4、外管板5上均沿周向开设有多组分别与法兰孔配合的通孔，还包括螺栓8，螺栓8依次穿过壳体1上法兰10的法兰孔、内管板4上的通孔、外管板5上的通孔、封头6上法兰10的法兰孔，螺栓8设有多个，沿周向将壳体1上的法兰10、内管板4、外管板5、封头6上的法兰10连接起来，螺栓8的两端均螺纹连接有螺母11，螺栓8上套设有弹性件，本实施例中，螺栓8伸出外管板5的一侧套设有弹性件，弹性件的两端分别固定在靠近螺栓8该侧的螺母11和法兰10上。结合图2所示，本实施例中，弹性件选用弹簧9，封头6上的法兰10上固定有用于对弹簧9进行限位的圆筒21，弹簧9位于圆筒21内，螺栓8、圆筒21分别从内外对弹簧9进行限位，避免弹簧9使用过程中歪斜。
结合图3所示，壳体1中部固定有碳化硅换热管2，内管板4、外管板5中部均开设有供碳化硅换热管2通过的管孔，本实施例中所称管孔是指内管板4、外管板5上的孔连通形成的管孔，碳化硅换热管2的两端插入管孔内并和封头6连通，管孔均包括大径段18和小径段19，小径段19设置在外管板5远离内管板4的一侧。碳化硅换热管2插入大径段18，小径段19用于对碳化硅换热管2端部限位，但具体安装过程中，碳化硅换热管2端部和小径段19的端部之间具有间距，该间距形成的空间为碳化硅换热管2的热膨胀留下一定空间，称为热膨胀空间。
大径段18内壁设有环形的密封槽，密封槽包括分别设置在内管板4、外管板5上的两个半槽，密封槽内安装有用于密封碳化硅换热管2外壁和管孔内壁的密封结构，本实施例中，密封结构包括轴套20、密封圈16以及挡圈15，轴套20套设在碳化硅换热管2上，轴套20的两端分别伸入内管板4、外管板5内。密封圈16位于轴套20的两侧均设有多个，本实施例中，密封圈16选用o型密封圈，密封圈16选用聚四氟乙烯或全氟醚材质制作，密封圈16和轴套20之间、密封圈16和密封槽端部之间、相邻密封圈16之间均设有挡圈15。密封槽内靠近外管板5一侧的挡圈15厚度是其他挡圈15厚度的1.5-2.5倍。
本设备在安装时，将密封结构装入密封槽内后，未施力状态下，内管板4和外管板5之间留有一定的预紧间隙17，即轴套20、挡圈15、密封圈16的厚度之和大于密封槽的长度，然后安装螺栓8，使用力矩扳手拧紧螺母11，并使得弹簧9处于压缩状态，通过弹簧9的预紧力使得内管板4、外管板5相抵，此时密封圈16也受到挤压发生一定变形，进而抱紧碳化硅换热管2外壁。通过设置的挡圈15紧贴密封圈16，硬质的挡圈15可以较好的抵住密封圈16，而轴套20抵紧挡圈15，进而始终给予密封圈16一定的挤压力。
发生热膨胀时，碳化硅换热管2在轴向上可以在热膨胀空间内伸长，在径向上膨胀则进一步抵紧密封结构，通过密封结构进而抵紧内管板4、外管板5，避免内管板4、外管板5的径向位移。而内管板4、外管板5发生轴向位移时，弹簧9受到挤压压缩，弹簧9的复原作用力则将外管板5抵紧至内管板4上，进行密封补偿。
以图1中的方向为例，壳体1侧壁左侧下部开设有第二物料进口12，壳体1侧壁右侧上部开设有第二物料出口13，左侧封头6上开设有第一物料进口7，右侧封头6上开设有第一物料出口14。壳体1内壁上下侧交错固定有若干折流板3，折流板3的高度大于壳体1内壁的半径，折流板3上开设有供碳化硅换热管2通过的连接孔，通过折流板3的设置，一方面对物料流动进行一定阻碍，使得物流在壳体1内停留时间延长，增强换热效果；另一方面通过折流板3的阻碍在一定程度上限制物料回流。
本实施例中，以碳化硅换热管2内通入腐蚀介质，碳化硅换热管2和壳体1之间通入冷媒或热媒为例，封头6内表面需衬氟塑料或搪玻璃防腐蚀，外管板5选用耐腐蚀的聚四氟乙烯材质，内管板4选用普通金属材质(例如碳钢)，壳体1也选用普通金属材质(例如碳钢)。若是碳化硅换热管2内通入冷媒或热媒，碳化硅换热管2和壳体1之间通入腐蚀介质，则壳体1内表面需衬氟塑料或搪玻璃防腐蚀，内管板4选用耐腐蚀的聚四氟乙烯材质，外管板5选用普通金属材质(例如碳钢)，封头6也选用普通金属材质(例如碳钢)。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
1.一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，包括碳化硅换热管以及套设在碳化硅换热管外的壳体，壳体两端对称设置有封头，封头靠近壳体的一端安装有外管板，壳体靠近封头的一端安装有内管板，外管板、内管板相贴，外管板、内管板上设有供碳化硅换热管通过的管孔，碳化硅换热管端部插入管孔内并和封头连通；其特征在于：所述壳体两端的侧壁上、封头靠近壳体的一端侧壁上均固定有法兰，还包括螺栓，螺栓依次穿过壳体上的法兰、内管板、外管板、封头上的法兰，螺栓的两端均螺纹连接有螺母，螺栓上套设有弹性件，弹性件的两端分别固定在螺母和法兰上；所述管孔内壁设有环形的密封槽，且密封槽两端分别位于内管板、外管板上，密封槽内安装有用于密封碳化硅换热管外壁和管孔内壁的密封结构，密封结构的长度大于密封槽的长度。
2.根据权利要求1所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述管孔包括大径段和小径端，碳化硅换热管插入大径段，小径段用于对碳化硅换热管端部限位。
3.根据权利要求2所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述碳化硅换热管端部和小径段端部之间具有间距。
4.根据权利要求2所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述密封槽设置在大径端内壁。
5.根据权利要求4所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述密封结构包括沿密封槽轴向设置的多个密封圈，密封圈套设在碳化硅换热管外壁。
6.根据权利要求5所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述密封结构还包括轴套，轴套将多个密封圈分割为两组，两组密封圈分别位于轴套两侧。
7.根据权利要求6所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述密封圈和轴套之间、密封圈和密封槽端部之间、相邻密封圈之间均设有挡圈。
8.根据权利要求7所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述密封槽内靠近外管板一侧的挡圈厚度是其他挡圈厚度的1.5-2.5倍。
9.根据权利要求1所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述弹性件为弹簧，法兰上固定有用于对弹簧限位的圆筒。
10.根据权利要求1所述的一种带密封补偿的碳化硅双管板换热器，其特征在于：所述壳体内壁固定有若干用于防止流入壳体内的介质回流的折流板。
技术总结