蒸发器及其在热泵机组中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种蒸发器及其应用，用于解决换热管焊接部位容易渗漏的问题。它包括壳程和管程，其中壳程中通入的为工质Ⅰ，管程中通入的为介质Ⅱ，所述蒸发器中换热管两端和管板之间为过紧配合，且所述换热管两端端部分别延伸至管板外侧且露出长度不小于管板厚度，还包括转接件、锥形密封件、锁紧螺母，其中，所述转接件包括法兰部和圆筒部，所述圆筒部内部为锥筒状且填充有锥形密封件，所述法兰部和管板焊接固定，所述锁紧螺母紧固在所述圆筒部并将锥形密封件压紧。本发明专利技术中，转接件与管板之间为焊接连接，不会出现渗漏，同时，换热管与转接件和管板之间同时存在一级过紧配合密封和二级密封套筒密封，保证管程和壳程之间不发生漏液。

Evaporator and its application in heat pump units

The invention discloses an evaporator and its application, which is used to solve the problem of easy leakage in the welding part of heat exchange pipe. It includes shell side and tube side, in which the working medium I is passed through the shell side and the medium II is passed through the tube side. In the evaporator, the two ends of the heat exchanger tube and the tube sheet are over-tightly matched, and the two ends of the heat exchanger tube extend to the outer side of the tube sheet and the length of the tube sheet is not less than the thickness of the tube sheet, and the connecting piece and the conical sealing piece are also included. A locking nut, wherein the connecting piece comprises a flange part and a cylinder part, the cylinder part is conical and filled with a conical seal, the flange part and the tube plate are welded and fixed, the locking nut is fastened on the cylinder part and the conical seal is pressed. In the invention, there is a welding connection between the transfer piece and the tube sheet, and there is no leakage between the transfer piece and the tube sheet. At the same time, there is a primary over-tight matching seal and a secondary sealing sleeve seal between the heat exchange tube and the transfer piece and the tube sheet, so as to ensure that no leakage occurs between the tube side and the shell side.

【技术实现步骤摘要】
蒸发器及其在热泵机组中的应用
该专利技术涉及热泵用蒸发器
，尤其是采用非焊接技术组装的蒸发器技术。
技术介绍
热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。热泵技术还是一种低温余热利用的节能技术。热泵机组通常由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置和电控系统组成，其中蒸发器在机组中的作用至关重要，其原理时，制冷剂在蒸发器中由液态转换为气态，完成吸热，气态制冷剂被吸入压缩机压缩后进入冷凝器，在冷凝器中完成放热，用来供暖、制热水等常温水，在冷凝器中冷凝剂由高压气态转换为液态，液态的再经过节流装置进入到蒸发器，完成制冷剂的循环，在此过程中制冷剂是被循环利用的。常规的蒸发器中，通常采用具有腐蚀性的制冷剂，例如污水、工业废水、含盐废水、防冻液等，当载冷剂接触到换热器内部的换热管、管板等时，长期运营过程中可能发生制冷剂泄漏，制冷剂泄漏，轻则造成制冷剂减少污染环境，重则造成机组报废。申请人通过研究发现，在常规的蒸发器中，发生制冷剂泄漏的部位主要发生在换热管和管板接触部位，进一步研究发现，换热管通常为铜管或者不锈钢管，为了增加换热效果，通常将不锈钢管或者铜管通过减小壁厚来提高总体传热系数，也就是说，从设计原理上来说，换热管的管壁越薄越好，目前，根据已知技术和手册可查询到，对于蒸发器使用的不锈钢钢管已经使用了0.3mm～0.8mm的薄壁管材，铜管管壁已经实现了0.8mm～1mm的技术突破，也就是说，通过使用薄壁管可以有效提高蒸发器的整体换热性能。管板是用来固定换热管的板材，通常位于壳体的两端，根据换热管的材料选择，通常管板的材质与换热管的材质相同，以保证在换热管和管板焊接后整体稳定性能(避免出现电化学腐蚀等现象)。换热管和管板通常采用焊接的方式进行连接，例如，铜管与铜板之间采用铜焊连接，不锈钢管和不锈钢管之间采用不锈钢管连接。但是此处的焊接接头位置不同于普通的铜—铜焊接或者不锈钢—不锈钢焊接，有经验的焊工都知晓，此处的焊接节点位置是最容易发生泄漏的，传统的分析结果是：焊接点除了受蒸发器的管程和壳程压力差外，还有管板变形(热胀冷缩)，换热管变形(热胀冷缩)，另外由于角焊接头本身内部具有应力集中，即存在焊接热应力。申请人认为，出了上述的原因之外，还有一个重要的原因被长期忽视：即，管壁的壁厚与管板的厚度差异大，申请人对数十件蒸发器失效原因进行分析后得出如下结论：最容易发生泄漏的部位是换热管的焊接部位，通常换热管自身的管壁非常薄，在焊接的过程中，容易造成换热管穿孔(超压试验可以检测出来泄漏并进行相应的补救措施)、焊接点管壁变薄(不容易检测)，在长期服役过程中，受承受管程和壳程升卸压等压力波动和温度变化，焊接产生的气孔、夹渣、微裂纹在类似疲劳载荷作用下,会迅速扩展,造成泄漏,特别当焊缝厚度薄时，承受能力更为不足，造成穿孔，因此，需要对与焊接点部位，尤其是对于焊接点部位的换热管进行保护，才能有效的降低换热器服役过程中的泄漏风险。本专利技术技术就是用于解决上述焊接造成的泄漏问题的，具体实现方式将在后续的实施例部分给予详细的介绍。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种热泵机组的蒸发器，用于解决现有的蒸发器、换热器中换热管与管板之间焊接点容易发生介质泄漏的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：蒸发器，包括壳程和管程，其中壳程中通入的为工质Ⅰ，管程中通入的为介质Ⅱ，其特征在于，所述蒸发器中换热管两端和管板之间为过紧配合，且所述换热管两端端部分别延伸至管板外侧且露出长度不小于管板厚度，还包括转接件、锥形密封件、锁紧螺母，其中，所述转接件包括法兰部和圆筒部，所述圆筒部内部为锥筒状且填充有锥形密封件，所述法兰部和管板焊接固定，所述锁紧螺母紧固在所述圆筒部并将锥形密封件压紧。进一步地，所述转接件与换热管同心对应。进一步地，所述换热管为厚度在0.2毫米～0.8毫米的不锈钢管或者铜管。进一步地，所述换热管壁厚和管板厚度之比为1:60～1:30。进一步地，所述转接件的厚度等于管板的厚度。进一步地，所述换热管与管板之间的装配采用冷热装配法。进一步地，所述紧固螺母、转接件、换热管与管板为同材质的金属。进一步地，在管程下部为介质Ⅱ的进口、出口和排污口，由一个隔板隔离，所述管程的顶部设置放气口；所述壳程的钢壳上设置有制冷剂进口、制冷剂出口、安全泄压阀和热电偶。进一步地，所述壳程和管程的内壁上喷涂衬塑层或者聚四氟乙烯涂层。所述蒸发器被应用于热泵机组中的蒸发环节。本专利技术的有益效果是：1、容易更换，本专利技术中，换热管和管板之间没有直接焊接节点，而是将焊接点转移至转接件和管板外围区域，当需要更换换热管时，仅仅需要将固定换热管的转换件和管板之间的焊点打磨消除即可，然后，将换热管取出即可，取出后，更换新的换热管，转换件可重复利用。传统的换热管更换时，会破坏管板的圆孔形状，造成管板的破损。2、转接件与管板之间为焊接连接，不会出现渗漏，同时，换热管与转接件和管板之间同时存在一级过紧配合密封和二级密封套筒密封，密封好，可以保证管程和壳程之间不发生漏液。3、将换热管端部进行胀管工艺处理，处理后，端部强度变化不大，但是在内部采用冷装配法装入一个不锈钢套后，可以对胀管处进行局部的增强强度，配合外侧的锁紧螺母和锥形密封件可以实现更大强度下的夹紧作用。4、降低了焊接要求，传统的换热管与管板之间的焊接质量要求极高，通过将焊接点转移至转换件和管板之间，降低了焊接的质量要求，即，普通的焊接即可满足技术要求。5、通过不锈钢套的使用，使得换热管的管壁厚度得到进一步的减小成为可能，理论上，本专利技术中不锈钢的管壁厚度可以降低到0.2毫米左右，也就说，0.2毫米的不锈钢管也能在本蒸发器中顺利使用。附图说明图1为原有冷凝器的内部结构原理图。图2为原有冷凝器中换热管和管板之间的焊接连接节点图(上端)。图3为原有冷凝器中换热管和管板之间的焊接连接节点图(下端)。图4为实施例一中换热管和管板之间的焊接连接节点图(上端)。图5为实施例一中换热管和管板之间的焊接连接节点图(下端)。图6为实施例二中换热管和管板之间的焊接连接节点图。图7为实施例三中换热管和管板之间的焊接连接节点图。图8为实施例四中换热管的立体图(部分)。图中：100壳程，110钢壳，111制冷剂进口，112制冷剂出口，113热电偶，200管程，放气口210，300换热管，310彭大端，320螺旋管，330直管，400管板，510转接件，511法兰部，512圆筒部，513螺纹部，520锥形密封件，530锁紧螺母，600不锈钢套。具体实施方式下面通过本实施例对本专利技术的设计原理和运行效果进行详细的阐述：参考图1，在本蒸发器中，包括壳程100和管程200，其中壳程中通入的工质为制冷剂，管程中通入的介质为供暖用回水，其中，在壳程100的钢壳110上设置有制冷剂进口111、制冷剂出口112、安全泄压阀和热电偶113，其中，制冷剂进口111位于上部、制冷剂出口112位于下部，还可以在壳程中增加扰流板(图1中为示出)，使得制冷剂自上而下流动的过程中路径延长，增加换热路径。在管程200中，下部为水介质的进水口和出水口，由一个隔板隔离，标记为第一腔A1和第三腔A3，管程200的顶部为第二腔A2，实现水介质的换向，且在第二腔A2的壳体上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蒸发器，包括壳程和管程，其中壳程中通入的为工质Ⅰ，管程中通入的为介质Ⅱ，其特征在于，所述蒸发器中换热管两端和管板之间为过紧配合，且所述换热管两端端部分别延伸至管板外侧且露出长度不小于管板厚度，还包括转接件、锥形密封件、锁紧螺母，其中，所述转接件包括法兰部和圆筒部，所述圆筒部内部为锥筒状且填充有锥形密封件，所述法兰部和管板焊接固定，所述锁紧螺母紧固在所述圆筒部并将锥形密封件压紧。

【技术特征摘要】
1.蒸发器，包括壳程和管程，其中壳程中通入的为工质Ⅰ，管程中通入的为介质Ⅱ，其特征在于，所述蒸发器中换热管两端和管板之间为过紧配合，且所述换热管两端端部分别延伸至管板外侧且露出长度不小于管板厚度，还包括转接件、锥形密封件、锁紧螺母，其中，所述转接件包括法兰部和圆筒部，所述圆筒部内部为锥筒状且填充有锥形密封件，所述法兰部和管板焊接固定，所述锁紧螺母紧固在所述圆筒部并将锥形密封件压紧。2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述转接件与换热管同心对应。3.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述换热管为厚度在0.2毫米～0.8毫米的不锈钢管或者铜管。4.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述换热管壁厚和管板厚度之比为1:60～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔瑞清，
申请(专利权)人：孔瑞清，
类型：发明
国别省市：山东,37