一种套管式换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的套管式换热器，其外管采用的是塑料管，内管采用的是金属管，套管之间的拼接采用带活动接头的Ｕ形管、橡胶密封圈、塑料Ｈ形四通完成，换热器最终的两个端口采用塑料Ｔ形三通、环状橡胶密封圈、金属直通接头完成分离引出。塑料Ｔ形三通和塑料Ｈ形四通都带有含金属嵌件的端口，嵌件底部具有刚好供内管穿过的圆孔。Ｕ形管两端具有一段等长平行的直管段，外面各套有一个管状带外螺纹的活动接头，两端端口处有喇叭状扩口。该换热器具有安装方便、可拆卸清洗、成本低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种换热器，进一步说，本专利技术是一种采用塑料管作为外管的套管式换热器。
技术介绍
套管式换热器是一种常见的换热器，其基本构造是两个不同直径的管子，直径大 的(一般称为外管)套在直径小的(一般称为内管)外面，两种温度不同的流体(一般称 为冷流体和热流体)分别在内管里面以及内外管之间的夹缝中逆向流动，通过内管的管壁 进行热量的交换。 目前常见的套管式换热器以金属套管为主，即内管和外管均为金属管，如紫铜管、 不锈钢管、钛管等。换热器的形状根据套管的不同，有很多种，其中以紫铜管为套管的多为 螺旋盘状为主，这是因为紫铜管比较软，容易加工成螺旋形盘状。以不锈钢管、钛管为套管 的换热器，一般都是采用直管加U形弯管通过法兰或焊接等方式组合而成。之所以采用金 属管比较普遍，主要是金属管便于焊接，内外管容易进行隔离，同时承压能力也比较大。 但是，采用全金属套管，消耗的金属比较多，整套设备的质量也比较大，制造、安装 和运输成本都比较高。同时，由于金属套管式换热器多采用焊接进行连接，可拆卸性很差， 因此，管路里面不便于清洗。当换热的流体不纯，或者易产生污垢，容易发生管路堵塞的问 题。同时，由于全部采用金属管道，当外管不做保温处理的时候，热量容易通过外管对外散 失，如果增加外管的保温措施，又会增加一些成本，同时，维护保养也更加复杂。 随着塑料管材的开发成功，塑料管材的一些优良特性，如重量轻、安装方便、不结 垢、水流阻力小、耐腐蚀、价格便宜等，在某些领域逐步取代了金属管材。但利用塑料管材 来做套管式换热器，目前仍然存在不少的问题，首先是塑料管材耐压能力不如金属管材；其 次，塑料管材韧性差，不能像金属管材那样可以弯折处理， 一般也不能像金属管材那样做切 削、焊接等机械加工；再其次，塑料管材只能用于比较窄的温度范围，线性膨胀率也比金属 管材高；再其次，如果用塑料管材作外管，需要特定的管件支持，而目前市面上缺乏相关的 管件，需要开模定制，而注塑模具成本远高于金属的砂型铸造模具；最后，塑料管材的导热 能力很差，如PP-R管材的导热系数只有不锈钢钢管的1/200，紫铜管的1/1600，不能用作内 管。 目前的金属套管式换热器之所以普遍，主要是因为它们多用于高温、高压、高腐蚀 等应用场合，而且所应用的流体一般比较纯净，换热器无需经常拆卸清洗。而事实上，如果 要对一些低压(不超过1.2MPa)、低温(5 9(TC以内)、低腐蚀、存在一定杂质的流体进行换 热处理，特别是应用到日常生活中废热回收的场合，如洗浴后的废水热能回收等，则应用全 金属的套管式换热器存在很多缺点，如全金属的套管式换热器不仅笨重，体积也大，成本高 昂，维护的成本也很高。若在上述应用中使用塑料管材作为换热器外管，则能带来很多好 处，如大大降低设备的重量，降低制造成本，同时，塑料管材不结垢、水流阻力小、耐腐蚀等 优良特性能大大降低换热器的维护成本。但目前市面上仍然没有实用的以塑料作为外管的套管式换热器，主要是缺乏能实际生产制造及应用的方案，本专利技术的提出，解决了上述的难 题。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下 根据流体的压力和温度的不同，换热器的外管可以采用PP-R(无规共聚聚丙烯)、 ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PE(聚乙烯)或PVC(聚氯乙烯)等成熟的水管。 其中，PP-R、ABS、PE类管材可以传输的流体温度可达到9(TC，而PVC类管材可达到4(TC，可 分别用于不同的场合。因为塑料管材的导热率低，恰好可以起到保温的作用，降低了外管的 散热损耗。内管作为换热管，则不能应用塑料管，根据流体的腐蚀性、压力的不同，可以采用 紫铜管、不锈钢管等。 因换热器的套管段受到安装空间的限制，不可能无限长，为了提高换热面积，增强 换热效果，需要将多个套管段连接起来。因此，外管和内管都需要一些特别的部件来完成衔 接和隔离。本方案采用含金属嵌件的塑料H形四通结合环状橡胶密封圈、带金属活动接头 的金属U形管来完成。其中H形四通具有两个等长平行的直通，中间有一个侧通，以侧通为 界，两侧的直通端口平齐，一侧的两个直通端口均含有带内螺纹的金属嵌件，另一侧为塑料 端口。 U形管为一个金属管弯折180度而成，两端具有一段等长平行的直管段，内径稍大于 内管的外径，外面各套有一个管状活动接头。U形管两端端口处有喇叭状扩口 ，端口平齐，扩 口的外径大于活动接头的内径。活动接头具有外螺纹，且与H形四通内螺纹匹配。靠近U 形管扩口处有与之匹配的倒角，以便与扩口接触，传递挤压力给橡胶圈，并减少对扩口的磨 损。靠近U形管中心的一侧端口具有多角头(如常见的六角头)，便于使用扳手等工具。H 形四通的两端端口的中心距与U形管两端端口的中心距相等，以便U形管两端直管段能套 在内管上。外管连接到H形四通的塑料端口，根据塑料的不同，采用胶粘(ABS、PVC等)或 热熔(PP-R、PE等)的方法。内管则穿越H形四通嵌件端口底部中心的圆孔，套上环状橡胶 密封圈，并插入U形管两端的直管段一定的深度，拧紧U形管的活动接头，使橡胶密封圈紧 密压紧内管和金属嵌件，形成密封。 换热器两种流体的最终出入口，采用含金属嵌件的塑料T形三通、环状橡胶密封 圈、金属直通接头完成分离引出。T形三通具有一个直通，中间有一个侧通。侧通端口可以 为塑料端口 ，也可以是带有含螺纹的金属嵌件的端口 ，根据具体应用而定。T形三通直通的 一端含有带内螺纹的金属嵌件，另一个端口为塑料端口。金属直通接头一头带有与T形三 通嵌件端口内螺纹匹配的外螺纹，且这一头的内径稍大于内管的外径，以便与内管插入一 定的深度。直通接头的中间带有多角头(如常见的六角头)，便于使用扳手等工具。直通接 头的另一头根据情况带有外螺纹或内螺纹，供外部连接。其连接方法类似于套管段与H形 四通的连接，即外管与T形三通的塑料端口连接，根据塑料的不同，采用胶粘(ABS、PVC等) 或热熔(PP-R、PE等)的方法。内管则穿越T形三通嵌件端口底部中心的圆孔，套上环状橡 胶密封圈，并插入金属直通接头一定的深度，拧紧金属直通接头，使橡胶密封圈紧密压紧内 管和金属嵌件，形成密封。 上述H形四通和T形三通的材质应当同外管的材质一致，并采用注塑成型的方法 制成。H形四通若采用一次成型的模具，则可以有效的縮小两端端口的中心距，提高套管的4安装密度。但H形四通中间的侧通脱模有一定的难度，模具比较复杂，成本比较高，因此可 以使用两个T形三通来合成，如将两个侧通不等径的T形三通对侧通进行拼接而成，也可以 采用侧通带含螺纹金属嵌件的两个T形三通拼合而成。H形四通和T形三通的金属嵌件一 般采用黄铜或不锈钢制成。在塑料管件中嵌入金属管件是一种成熟的工艺，之所以应用金 属嵌件，主要是因为塑料上直接制成的螺纹接口强度很差，容易损坏，而嵌入含螺纹的金属 嵌件则能解决这个问题。金属嵌件的设计和制造也是目前成熟的工艺，属于公知技术。 上述U形管可以采用以紫铜管或者不锈钢管作为原料管弯制而成，若原料管原本 的内径就稍大于换热器内管，则U形管两端的直管段就只需要套上活动接头后做扩口处理 即可，一般扩口的角度为45度。若原料管的内径同换热器内管一样或者接近，则可以先对 直管段进行挤压处理，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种套管式换热器，其特征是：该换热器由塑料外管、金属内管、含金属嵌件的塑料Ｈ形四通、含金属嵌件的塑料Ｔ形三通、环状橡胶密封圈、带金属活动接头的金属Ｕ形管、金属直通接头组成；Ｈ形四通具有两个等长平行的直通，中间有一个侧通，以侧通为界，两侧的直通端口平齐，一侧的两个直通端口均含有带内螺纹的金属嵌件，另一侧为塑料端口；Ｔ形三通具有一个直通，中间有一个侧通，侧通端口可以为塑料端口，也可以是带有含螺纹的金属嵌件的端口，直通的一端含有带内螺纹的金属嵌件，另一个端口为塑料端口；Ｈ形四通和Ｔ形三通含金属嵌件端口的底部中心都有一个圆孔，其大小刚好容许内管通过；Ｕ形管为一个金属管弯折１８０度而成，两端具有一段等长平行的直管段，内径稍大于内管的外径，外面各套有一个管状活动接头；Ｕ形管两端端口处有喇叭状扩口，端口平齐，扩口的外径大于活动接头的内径；活动接头具有与Ｈ形四通嵌件端口内螺纹匹配的外螺纹，靠近Ｕ形管扩口处有与之匹配的倒角，靠近Ｕ形管中心的一侧端口具有多角头；Ｈ形四通的两端端口的中心距与Ｕ形管两端端口的中心距相等；金属直通接头一头的内径稍大于内管的外径，且带有与Ｔ形三通嵌件端口内螺纹匹配的外螺纹，直通接头的中间带有多角头，另一头带有外螺纹或内螺纹；其连接关系为，套管之间的拼接采用Ｈ形四通、环状橡胶密封圈、带活动接头的Ｕ形管完成，形成阵列结构，换热器最终的两个端口采用Ｔ形三通、环状橡胶密封圈、金属直通接头完成分离引出，外管同Ｈ形四通、Ｔ形三通的塑料端口连接，内管穿越Ｈ形四通、Ｔ形三通嵌件端口的圆孔，然后两头都套上橡胶密封圈，插入Ｕ形管两端的直管段或金属直通接头一定的深度，用Ｕ形管的活动接头或金属直通接头拧紧。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石卫华，
申请(专利权)人：上海醇华电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]