一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，包括球封头和碗形的管板，所述球封头的圆形球面与所述管板的碗口的一面连接，且连接处通过焊接密封，其特征所述球封头为球缺形状，且所述球封头的球中心位于所述管板上；本实用新型专利技术提供的一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，球封头采用球缺结构，球封头中心落在管板上，即把管箱圆筒部位当作球封头受力位置，采取本实用新型专利技术所述的球封头与管板的连接结构制作的换热器，基本每一台设备可以节约成本约3.5～4万元，具有制造周期较短，制造难度较低，节省材料，密封效果好，制造成本较低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构
本技术涉及换热器设备
，尤其涉及一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构。
技术介绍
换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一，在国民经济和工业生产领域中对产品质量、能量利用率以及系统的经济性起着举足轻重的作用。随着我国换热器产业规模的不断发展，产业的竞争也日益激烈。高效节能新产品的开发，成为企业在竞争中致胜的手段。综合分析换热器的成本构造，主要成本组成在管箱与管束部分，其中管束部分优化的难度非常大，因此管箱结构的设计对成本控制非常关键。管箱部分的结构设计思路是在强度足够的前提下满足用户的工艺要求，并且在结构设计方面尽可能的优化以节省材料、降低制造成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术采用的技术方案如下：1.设计参数及计算厚度a)管程设计压力为31.4MPa，设计温度为50℃，设备直径DN1600mm一台用于合成氨系统的卧式水冷器。b)球封头选用Q345R,查固容规表:60mm-100mm设计温度下[σ]t＝181MPa，100mm-150mm设计温度下[σ]t＝178MPa；管板选用20MnMo材质，查固容规表：设计温度下[σ]t＝189MPa。c)根据GB/T150-2011公式(3-8)计算得封头厚度δe＝75mm。考虑到冲压成型所需要的减薄量，该球封头所需实际下料厚度为90mm。根据GB/T150-2011公式(3-1)计算得管板圆筒厚度δ＝148mm。d)已知管板厚度经计算为450mm，材质为20MnMoIV锻件。2.结构的重点和方案构思高压换热器结构难点：由于球封头受力好，其球封头计算的厚度仅为等径圆筒厚度的一半，那么球封头与管板的连接过渡结构控制就是关键点。本技术采用的技术方案如下：一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，包括球封头和碗形的管板，所述球封头的圆形球面与所述管板的碗口的一面连接，且连接处通过焊接密封，所述球封头为球缺形状，且所述球封头的球中心位于所述管板上。在其中一个实施例中，所述球封头的侧壁厚度为90毫米、内腔直径为1600毫米，所述管板的侧壁的厚度为460毫米、外径为1780毫米。与现有技术相比，本技术提供的一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，球封头采用球缺结构，球封头中心落在管板上，即把管箱圆筒部位当作球封头受力位置，采取本技术所述的球封头与管板的连接结构制作的换热器，基本每一台设备可以节约成本约3.5～4万元，具有制造周期较短，制造难度较低，节省材料，密封效果好，制造成本较低等优点。附图说明图1为本技术的局部剖视结构示意图；图2为现有的球封头与管板的连接结构的局部剖视结构示意图。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。如图1和图2所示，为了便于描述，本技术中的“上”“下”“左”“右”“前”“后”方位基准以附图1所示的方位为准；如图1所示，一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，包括球封头1和碗形的管板2，球封头1的圆形球面与管板2的碗口的一面连接，且连接处通过焊接密封，球封头1为球缺形状，且球封头1的球中心位于管板2上。该台设备管箱零件需要的尺寸是：球封头头厚度为δ＝90mm，直径为DN1600，材质为Q345R，半球封头重量为3200Kg，需要购买的毛坯重量为4070Kg，单价约为3.6万元；管板的厚度为460mm，外径为Φ1780，需要购买毛坯重量为10500Kg，单价约为13.4万元，即管箱中球封头1和管板2总价约为17万元。如图2所示，现有的用于换热器的球封头与管板的连接结构，包括半球形的球封头1和碗形的管板2，球封头1的圆形球面与管板2的碗口的一面连接，且连接处通过焊接密封，采用加厚球封头1，即球封头1厚度与管板2圆筒厚度一致；则对于该台设备管箱中零件需要的尺寸是：球封头1厚度为δ＝148mm，直径为DN1600，材质为Q345R，半球形球封头重量为5600Kg，需要购买的毛坯重量为6700Kg，单价约为6万元；管板2的厚度为450mm，外径为Φ1896，需要购买毛坯重量为11450Kg，单价约为15万元，即管箱中球封头1和管板2总价约为21万元。通过本技术的技术方案与现有的技术方案进行对比后可得：采取本技术所述的球封头与管板的连接结构制作的换热器，基本每一台设备可以节约成本约4万元，同时也具有制造周期较短，制造难度较低，节省材料，密封效果好，制造成本较低等优点。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，包括球封头和碗形的管板，所述球封头的圆形球面与所述管板的碗口的一面连接，且连接处通过焊接密封，其特征在于，所述球封头为球缺形状，且所述球封头的球中心位于所述管板上。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型的用于换热器的球封头与管板的连接结构，包括球封头和碗形的管板，所述球封头的圆形球面与所述管板的碗口的一面连接，且连接处通过焊接密封，其特征在于，所述球封头为球缺形状，且所述球封头的球中心位于所述管板上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾玲芝，覃琴，冯宇，
申请(专利权)人：长沙威重化工机械有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43