專利名稱：帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種冷卻管道，也是一種熱交換部件。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用于連接高溫燃氣發(fā)生設(shè)備和高溫燃氣處理設(shè)備的冷卻管道，如HCl合成爐與石墨冷卻器間、P2O5燃燒爐與冷卻器間、梵燒爐與冷卻器或冷卻塔間的連接冷卻管道，多采用噴淋式或敝口水槽浸入式冷卻管道，采用噴淋式污染環(huán)境，采用敝口水槽浸入式傳熱效率低；為補償冷卻管道熱脹冷縮而設(shè)置的剛性伸縮節(jié)(或稱管道補償器)，雖能在軸向上有較大的伸縮余量，但對冷卻管道安裝的直線度要求較高，給安裝、維修帶來不便，在實際使用中，冷卻管道損壞率也較高。
本實用新型的目的是提供一種帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道的技術(shù)方案，該冷卻管道傳熱效率較高，減少了環(huán)境污染，安裝直線度要求降低，有利于安裝、維修和延長使用壽命。
本實用新型的技術(shù)方案是帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，有伸縮節(jié)和冷卻管道，冷卻管道由2節(jié)或2節(jié)以上冷卻管道連接而成，每節(jié)冷卻管道由輸氣內(nèi)管和套在輸氣內(nèi)管上的輸冷卻液套管構(gòu)成，輸冷卻液套管上有進出冷卻液的兩個管口，用輸冷卻液套管法蘭、密封法蘭和O形密封圈對冷卻液密封，其中2節(jié)冷卻管道之間用萬向伸縮節(jié)套管連接，兩節(jié)冷卻管道的2個輸氣內(nèi)管上分別套有密封法蘭和O形密封圈，兩節(jié)冷卻管道的兩個輸氣內(nèi)管的一端分別從萬向伸縮節(jié)套管的兩端插入萬向伸縮節(jié)套管內(nèi)，使兩個輸氣內(nèi)管端面間留有間距，萬向伸縮節(jié)套管內(nèi)孔呈鼓形，2個密封法蘭用螺栓連接，兩個O形密封圈分別置于2個密封法蘭與萬向伸縮節(jié)套管兩端間，冷卻管道與高溫燃氣輸出設(shè)備連接的一端連接有溫壓測量紊流環(huán)。溫壓測量紊流環(huán)上有溫度計套管和測壓孔，環(huán)的內(nèi)壁上有導(dǎo)流板。每節(jié)冷卻管道的輸氣內(nèi)管和輸冷卻液套管之間設(shè)置有導(dǎo)流板。每節(jié)冷卻管道的輸氣內(nèi)管管壁內(nèi)側(cè)或外側(cè)或內(nèi)外側(cè)上有用于增加熱交換面積和同時起導(dǎo)流作用的凹槽。凹槽的形狀是環(huán)形或螺旋形，凹槽的斷截面呈三角形、梯形或弧形。需要時，冷卻管道的輸氣內(nèi)管上可有冷卻液微滲透孔。氣溫過高時，在萬向伸縮節(jié)套管上方裝有冷卻液噴淋管，下方裝有冷卻液接受槽。為適應(yīng)偏斜角度較大的兩臺設(shè)備之間的連接，可將剛性的萬向伸縮節(jié)套管切成二段或三段、四段，斷面與斷面之間有伸縮節(jié)套管墊片密封。
輸氣內(nèi)管與輸冷卻液套管間的導(dǎo)流板為螺旋形狀，或為交錯固定在輸氣內(nèi)管壁外側(cè)的半環(huán)形狀，或為交錯固定在輸冷卻液套管壁內(nèi)側(cè)的半環(huán)形狀，(相當(dāng)于折流板)。輸氣內(nèi)管內(nèi)軸向安裝有導(dǎo)流板。
本實用新型的主要優(yōu)點是由于輸氣內(nèi)管外側(cè)壁或內(nèi)壁或內(nèi)外壁上加工有凹槽，既增加了熱交換面積，內(nèi)壁上的凹槽還提高了紊流效果，同時由于輸氣內(nèi)管外的輸液冷卻套管上有進出冷卻液管口，可用有一定壓力的自來水或機泵的冷卻液，這樣冷卻液在一定壓力下，流速加快，加上輸氣內(nèi)管與輸液冷卻套管間設(shè)有螺旋形導(dǎo)流板，又增加了冷卻液的紊流效應(yīng)，因而提高了傳熱效率，降低了輸氣內(nèi)管壁的溫度，有利于延長其使用壽命；當(dāng)輸氣內(nèi)管具有微滲透性時，因滲進冷卻液的蒸發(fā)而達到使高溫燃氣急劇冷卻，加大總傳熱系數(shù)；采用萬向伸縮節(jié)，降低了對被連兩臺設(shè)備上管口同軸度的要求，有利于安裝、維修，提高了安全可靠性；采用帶有內(nèi)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的溫壓測量紊流環(huán)，能測量管內(nèi)溫度和壓力，同時，也起到使燃氣紊流、提高傳熱效率的作用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明


圖1帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道結(jié)構(gòu)示圖。
圖2
圖1的冷卻管道輸氣內(nèi)管、溫壓測量紊流環(huán)與燃氣輸出設(shè)備外殼法蘭連接處Ⅰ結(jié)構(gòu)放大示圖。
圖3
圖1的兩段冷卻管道相互連接處Ⅱ結(jié)構(gòu)放大示圖。
圖4
圖1的萬向伸縮節(jié)套管連接處Ⅲ結(jié)構(gòu)放大示圖。
圖5
圖1的冷卻管道與右端燃氣接受設(shè)備上的燃氣進口管間連接處Ⅳ結(jié)構(gòu)放大示圖。
圖6萬向伸縮節(jié)套管剖視圖。
圖7萬向伸縮節(jié)套管為三段時的連接與密封結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖8溫壓測量紊流環(huán)主視圖。
圖9圖8的A-A剖視圖。
圖中1、燃氣輸出設(shè)備，2、過渡管，3、溫壓測量紊流環(huán)，4、輸氣內(nèi)管，5、輸冷卻液套管，6、導(dǎo)流板，7、萬向伸縮節(jié)套管，8、燃氣接受設(shè)備上封頭，9、壓緊法蘭，10、螺栓，11、密封墊片，12、過渡法蘭， 13、密封法蘭，14、O形密封圈，15、內(nèi)管墊片，16、冷卻液噴淋管，17、冷卻液接受槽，18、伸縮節(jié)套管墊片，19、溫度計套管，20、測壓孔，21、導(dǎo)流板，1-1、出氣管，1-2、出氣管法蘭，1-3、燃氣輸出設(shè)備外殼管法蘭，5-1、輸冷卻液套管法蘭，8-1、燃氣接受設(shè)備上封頭管法蘭。
實施例1帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道(見
圖1)主要有過渡管2、溫壓測量紊流環(huán)3、輸氣內(nèi)管4、輸冷卻液套管5和萬向伸縮節(jié)套管7構(gòu)成，燃氣輸出設(shè)備1的出氣管1-1與過渡管2的左端連接，連接方式是用壓緊法蘭9壓住過渡管2左端壁外的凸臺，再用螺栓連接壓緊法蘭9和出氣管法蘭1-2，過渡管2左端面與出氣管1-1的右端面間有墊片密封；過渡管2右端與溫壓測量紊流環(huán)3的左端連接，它們之間有墊片密封，溫壓測量紊流環(huán)3的右端與冷卻管道左端輸氣內(nèi)管4連接，它們之間用內(nèi)管墊片15密封，連接方式(見圖2)用螺栓10將輸冷卻液套管法蘭5-1、2個密封法蘭13和燃氣輸出設(shè)備外殼管法蘭1-3連接在一起，輸氣內(nèi)管4的左端管壁外側(cè)有凸臺，凸臺上套有O形密封圈14，輸冷卻液套管法蘭5-1與一個密封法蘭13將套在凸臺上的O形密封圈夾緊，實現(xiàn)對冷卻液的凸臺外圓密封，同時輸冷卻液套管法蘭5-1壓緊輸氣內(nèi)管4的左端管壁外側(cè)凸臺；另一個密封法蘭13與過渡法蘭12間夾有O形密封圈，過渡法蘭12與燃氣輸出設(shè)備外殼管法蘭1-3間夾有密封墊片11，用于對冷卻液的密封；冷卻管道的右端與另一冷卻管道的左端連接(見圖3)冷卻管道輸氣內(nèi)管4的右端面與另一冷卻管道輸氣內(nèi)管4左端面間有內(nèi)管墊片15密封，冷卻管道右端管壁外套有O形密封圈14，另一冷卻管道左端管壁外的凸臺上套有O形密封圈。用兩只密封法蘭13分別與冷卻管道右端輸液冷卻套管法蘭5-1和另一冷卻管道左端輸冷卻液套管法蘭將上述兩個O形密封圈夾緊、再用螺栓將上述兩個密封法蘭13和兩個輸冷卻液套管法蘭5-1分別連接一起，同時，另一冷卻管道左端輸冷卻液套管法蘭壓緊另一冷卻管道輸氣內(nèi)管左端管壁外側(cè)凸臺。
萬向伸縮節(jié)套管7與冷卻管道的連接(見圖4)將萬向伸縮節(jié)套管7左右的冷卻管道的輸氣內(nèi)管4一端分別插入萬向伸縮節(jié)套管7內(nèi)，兩輸氣內(nèi)管的端面間保留間隙，萬向伸縮節(jié)套管7的內(nèi)孔為鼓形，便于冷卻管道偏斜軸線一定角度范圍內(nèi)活動，在萬向伸縮節(jié)套管7左右冷卻管道的輸氣內(nèi)管4上分別套2個O形密封圈14和2個密封法蘭13，萬向伸縮節(jié)套管左右端的兩個密封法蘭的內(nèi)孔呈喇叭形狀，用一個螺栓10將萬向伸縮節(jié)套管兩端的2個密封法蘭13連接一起，使2個密封法蘭13與萬向伸縮節(jié)套管7的兩端分別夾緊一個O形密封圈，實現(xiàn)對高溫燃氣的外圓密封，另外兩個密封法蘭13分別與兩個冷卻管道的輸冷卻液套管法蘭5-1夾緊兩個O形密封圈，并用兩個螺栓分別連接，實現(xiàn)對冷卻液的密封，兩個輸氣內(nèi)管4在萬向伸縮節(jié)套管內(nèi)能軸向伸縮。
冷卻管道與燃氣接受設(shè)備上封頭8上的管法蘭8-1連接(見圖5)冷卻管道右端的輸氣內(nèi)管4端面與上封頭8上的管端面間有密封墊片15，用螺栓將上封頭8上的管道法蘭8-1、密封法蘭13和冷卻管道輸冷卻套管法蘭5-1連在一起，密封法蘭13和輸冷卻液套管法蘭5-1將套在輸氣內(nèi)管4右端外側(cè)凸臺上的O形密封圈夾緊，對冷卻液密封。以上實施例是燃氣輸出設(shè)備1項端是敝口時使用。
溫壓測量紊流環(huán)(見圖8、9)上有溫度計套管19和測壓孔20，環(huán)的內(nèi)壁上有紊流板21，用于測量冷卻管道內(nèi)的溫度和壓力。
實施例2當(dāng)燃氣輸出設(shè)備1的頂端不是敝口時，冷卻管道與實施例1的不同點是冷卻管道右端不用過渡管2，直接用螺栓10將冷卻管道、溫壓測量紊流環(huán)3和出氣管1-1的出氣管法蘭1-2連接。
實施例3與實施例1或2的不同點是剛性萬向伸縮節(jié)套管7切成三斷，斷面與斷面間有伸縮節(jié)套管墊片18密封(見圖7)實施例4與實施例1、2、3的不同點是萬向伸縮節(jié)套管7的上方裝有冷卻液噴淋管16，下方裝有冷卻液接受槽17(見
圖1)
權(quán)利要求1.帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，有伸縮節(jié)和冷卻管道，其特征是冷卻管道由2節(jié)或2節(jié)以上冷卻管道連接而成，每節(jié)冷卻管道由輸氣內(nèi)管和套在輸氣內(nèi)管上的輸冷卻液套管構(gòu)成，輸冷卻液套管上有進出冷卻液的兩個管口，其中2節(jié)冷卻管道之間用萬向伸縮節(jié)套管連接，兩冷卻管道的2個輸氣內(nèi)管上分別套有密封法蘭和O形密封圈，兩節(jié)冷卻管道的兩個輸氣內(nèi)管的一端分別從萬向伸縮節(jié)套管的兩端插入萬向伸縮節(jié)套管內(nèi)，使兩個輸氣內(nèi)管端間留有間距，萬向伸縮節(jié)套管內(nèi)孔呈鼓形，2個密封法蘭用螺栓連接，兩個O形密封圈分別置于2個密封法蘭與萬向伸縮節(jié)套管兩端間，冷卻管道與高溫燃氣輸出設(shè)備連接的一端連接有溫壓測量紊流環(huán)。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是溫壓測量紊流環(huán)上有溫度計套管和測壓孔，環(huán)的內(nèi)壁上有導(dǎo)流板。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是每節(jié)冷卻管道的輸氣內(nèi)管和輸冷卻液套管之間設(shè)置有導(dǎo)流板。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是每節(jié)冷卻管道的輸氣內(nèi)管管壁內(nèi)側(cè)或外側(cè)或內(nèi)外側(cè)上有增加熱交換面積和起導(dǎo)流作用的凹槽。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是冷卻管道的輸氣內(nèi)管上有冷卻液微滲透孔。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是萬向伸縮節(jié)套管上方裝有冷卻液噴淋管，下方裝有冷卻液接受槽。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是剛性萬向伸縮節(jié)套管有二段或三段、四段構(gòu)成，斷面與斷面之間有伸縮節(jié)套管墊片密封。
8.按照權(quán)利要求4所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道其特征是，凹槽形狀是環(huán)形或螺旋形，凹槽的斷截面呈三角形、梯形或弧形。
9.按照權(quán)利要求3所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是導(dǎo)流板為螺旋形狀，或為交錯固定在輸氣內(nèi)管壁外側(cè)的半環(huán)形狀，或為交錯固定在輸冷卻液套管壁內(nèi)側(cè)的半環(huán)形狀。
10.按照權(quán)利要求1或2所述的帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道，其特征是輸氣內(nèi)管內(nèi)軸向安裝有導(dǎo)流板。
專利摘要帶萬向伸縮節(jié)強化傳熱套管式高溫燃氣冷卻管道涉及一種熱交換部件,由2節(jié)或2節(jié)以上冷卻管道連接而成,每節(jié)冷卻管道由輸氣內(nèi)管和套在輸氣內(nèi)管上的輸冷卻液套管構(gòu)成,輸冷卻液套管上有進出冷卻液的兩個管口,其中2節(jié)冷卻管道之間用萬向伸縮節(jié)套管連接,兩節(jié)冷卻管道的輸氣內(nèi)管上分別套有密封法蘭和O形密封圈,兩個輸氣內(nèi)管的一端分別從萬向伸縮節(jié)套管的兩端插入萬向伸縮節(jié)套管內(nèi),使兩輸氣內(nèi)管端面間留有間距,萬向伸縮節(jié)套管內(nèi)孔呈鼓形,2個密封法蘭用螺栓連接,兩個O形密封圈分別置于2個密封法蘭與萬向伸縮節(jié)套管兩端間。
文檔編號F24H9/12GK2303230SQ97207179
公開日1999年1月6日 申請日期1997年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月4日
發(fā)明者姚建 申請人:南通石墨設(shè)備設(shè)計研究所