【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石化装备，具体涉及一种具有预紧补偿的填料函式换热器。
技术介绍
1、在化学工业和石油化工中，换热器的应用十分广泛，是不可缺少的常用的工艺设备。近年来随着节能技术的发展，利用换热器进行高温、低温热能的回收带来了显著的经济效益。进入21世纪以来，随着装置大型化的高速发展，大型换热器的使用愈来愈广、愈来愈频繁、技术难度愈来愈大、装备的可靠性要求愈来愈高。如何保障换热效果、提高热效率，提高装备的可靠性，已经成为十分重要的研究课题，各种应用于特殊工艺条件下的大型换热器技术层出不穷，不胜枚举。
2、目前在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。随着石油工业和化学工业的发展，各种苛刻条件使用的管壳式换热器越来越多，例如在炼油的加氢裂化、煤油加氢、汽油柴油加氢和润滑油加氢，催化重整、加氢精制等，在化工中的乙烯裂解、乙苯脱氢、高压低压聚合，在化肥中的氨合成、天然气转化等等，换热器需要承受压力从真空到35mpa、温度高达700～900℃的苛刻使用环境。在管壳式换热器中最常用的两种换热器是固定管板式换热器和浮头式换热器。随着国内的石油炼化以及大型苯乙烯装置的开发和利用，国内近些年对压力容器的需求越来越大，特别是苯乙烯装置中都有管、壳程温差较大的换热器。由于换热器管程和壳程流体进行换热，必然存在温度差，当温度差大到超过材料可以承受的温度应力时，就必须采用消除膨胀的工程措施。
3、如图1所示，为浮头式换热器的简图，如图2所示为传统填料函结构的示意图，为图1中填料函下部的模型示意图。在浮头式换热器中，第一种温度的介质从
4、图2中，a箭头为换热管束热伸长滑动方向，在滑动管板07的外侧与壳体08的内壁之间设置有长度为l的填料010，填料010被压盖012经由螺栓螺母011压紧，通过填料010实现滑动管板07与壳体08内壁之间可滑动地密封。
5、如公开号为cn218627936u的中国专利文献公开了一种带新型填料密封结构的浮头式换热器，包括壳体、固定连接在壳体一端部的固定管板、设置于壳体另一端部的浮动管板、穿设于壳体中且两端分别穿过并固定于固定管板和浮动管板的多条换热管。还包括固定连接在浮动管板侧部的支撑筒，支撑筒的中部外壁设有抵住壳体内壁的定位环，定位环、支撑筒的外壁和壳体的内壁共同围成环腔，环腔填充有填料，支撑筒的侧部设有压紧填料的压环，压环与支撑环相互锁紧。改进填料的位置解决了因浮动管板厚度尺寸和填料长度尺寸不匹配的问题，填料直接与壳体接触，实际根据密封强度需要，可以增加相应壳体的局部厚度和长度，保证密封效果。
6、传统的密封原理
7、由上可知，不管是管壳式换热器还是环管反应器，填料函的密封原理都是压紧填料的压盖施加在填料上的载荷，使填料产生塑性和弹性变形，在压紧过程中沿着轴向压缩的同时，也产生径向力，与管板外圆及壳体内壁紧密结合，形成密封。压紧填料的压盖的压紧力与热交换器管程介质的压力以及介质的渗透性等其他因素有关，通常的共识是所需压紧力应与介质压力成正比例关系。填料长度一般与介质压力成正比，压力高则所用的填料圈数多些。
8、存在技术问题
9、在实际应用中，填料圈数过多，由于填料摩擦力，压紧填料的力不易传到内部深层的填料，填料函里面的几圈填料因压紧力不够，而不能很好的密封，反而增加了填料对管板的摩擦力，致使管束的热应力增大。因此，填料并不是越多越好，需要结合经验经过计算判断。
10、第一个问题是，没有充分关注到该密封结构的动态性。只认识到管板密封的轴向滑动，没有注意密封结构的径向变化，介质内压、填料函的径向压力、热致径向膨胀都会引起径向密封直径及间隙的变化。其实，结构的径向动态才是密封的主要因素，轴向动态也要转化为径向动态才对密封产生影响。无论两个密封面是相对静止的还是轴向滑动或是周向转动，在填料函的轴向和径向密封功能中，其径向密封功能往往是首要的，轴向密封功能是次要的。这有别于o形环的轴向和径向密封功能，在端盖的o形环密封中，其轴向密封功能往往是首要的，径向密封功能是次要的。
11、第二个问题是，表现在滑动管板的密封设计上粗放。根据gb/t 151—2014标准，难以确认填料函应用的温度工况与标准所规范的结构及尺寸之间的关系，没有详细分析结构高温下壳体径向变形对密封的不良影响。室温下的耐压性和密封性检验只是简单套用gb150.3—2011标准中试验压力的确定方法，以通用的放大系数乘以设计压力作为基本要求，没有考虑填料函的径向密封原理与设备法兰螺柱的轴向密封原理的区别。
技术实现思路
1、针对现有技术存在上述技术问题，本专利技术提供一种具有预紧补偿的填料函式换热器。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、提供一种具有预紧补偿的填料函式换热器，包括壳体、位于所述壳体内部的管板、以及排布于所述壳体中且端部穿过并固定于所述管板的多条换热管，所述管板的周侧与所述壳体内壁之间留有间隙，所述间隙设有填料密封结构，以使得所述管板因由所述换热管的热伸长形变而沿所述壳体的轴向密封地朝前滑动；所述填料密封结构包括位于所述间隙中的填料、以及用于将所述填料限位于所述间隙的限位组件；其特征是：
4、所述壳体的内壁设有位于填料密封结构的旁侧的斜坡，所述斜坡沿着所述管板朝前滑动方向升高，以使得管板朝前滑动时，所述填料滑上所述斜坡；所述斜坡的高度满足于避让所述管板以及所述限位组件的移动。
5、作为进一步可选方案，所述限位组件包括压盖和锁紧组件，所述压盖经由所述锁紧组件来固定于所述管板且轴向压紧所述填料的一端，所述管板的周侧延伸有轴向压紧所述填料另一端的定位环。
6、作为进一步可选方案，所述定位环一体成型于所述管板的靠近壳程侧的端部外缘，所述限位组件固定于所述管板的背离壳程侧的周部。
7、作为进一步可选方案，所述斜坡为堆焊凸起结构。
8、作为进一步可选方案，所述斜坡为一体成型于所述壳体内壁的一体化结构。
9、作为进一步可选方案，所述壳体的内壁设有嵌衬钉，所述斜坡为独立的嵌衬件，其经由所述嵌衬钉固定于所述壳体的内壁。
10、作为进一步可选方案，所述斜坡为整体环形结构，其绕所述壳体的内壁周向分布。
11、作为进一步可选方案，所述斜坡为多段的圆弧结构，其绕所述壳体的内壁周向接合分布。
12、作为进一步可选方案，所述斜坡整体为耐高温防磨损结构；或所述斜坡的表面设置有耐高温防磨损层。
13、作为进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有预紧补偿的填料函式换热器，包括壳体、位于所述壳体内部的管板、以及排布于所述壳体中且端部穿过并固定于所述管板的多条换热管，所述管板的周侧与所述壳体内壁之间留有间隙，所述间隙设有填料密封结构，以使得所述管板因由所述换热管的热伸长形变而沿所述壳体的轴向密封地朝前滑动；所述填料密封结构包括位于所述间隙中的填料、以及用于将所述填料限位于所述间隙的限位组件；其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述限位组件包括压盖和锁紧组件，所述压盖经由所述锁紧组件来固定于所述管板且轴向压紧所述填料的一端，所述管板的周侧延伸有轴向压紧所述填料另一端的定位环。
3.根据权利要求2所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述定位环一体成型于所述管板的靠近壳程侧的端部外缘，所述限位组件固定于所述管板的背离壳程侧的周部。
4.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡为堆焊凸起结构。
5.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡为一体成型于所述
6.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述壳体的内壁设有嵌衬钉，所述斜坡为独立的嵌衬件，其经由所述嵌衬钉固定于所述壳体的内壁。
7.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡为整体环形结构，其绕所述壳体的内壁周向分布。
8.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡为多段的圆弧结构，其绕所述壳体的内壁周向接合分布。
9.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡整体为耐高温防磨损结构；或所述斜坡的表面设置有耐高温防磨损层。
10.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡包括连续的倾斜向上的提升段和倾斜向下的下降段，以使得所述斜坡的纵截面呈三角形状，提升段的长度不小于所述管板的预设极限滑动距离。
...【技术特征摘要】
1.一种具有预紧补偿的填料函式换热器，包括壳体、位于所述壳体内部的管板、以及排布于所述壳体中且端部穿过并固定于所述管板的多条换热管，所述管板的周侧与所述壳体内壁之间留有间隙，所述间隙设有填料密封结构，以使得所述管板因由所述换热管的热伸长形变而沿所述壳体的轴向密封地朝前滑动；所述填料密封结构包括位于所述间隙中的填料、以及用于将所述填料限位于所述间隙的限位组件；其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述限位组件包括压盖和锁紧组件，所述压盖经由所述锁紧组件来固定于所述管板且轴向压紧所述填料的一端，所述管板的周侧延伸有轴向压紧所述填料另一端的定位环。
3.根据权利要求2所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述定位环一体成型于所述管板的靠近壳程侧的端部外缘，所述限位组件固定于所述管板的背离壳程侧的周部。
4.根据权利要求1所述的一种具有预紧补偿的填料函式换热器，其特征是：所述斜坡为堆焊凸起结构。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈孙艺，
申请(专利权)人：茂名重力石化装备股份公司，
类型：新型
国别省市：
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