一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，包括以下步驟：先繪制螺旋折流板的垂直投影圖，然后根據(jù)螺旋角確定螺旋折流板的傾斜角α，再根據(jù)傾斜角α繪制螺旋折流板的平面加工圖；用激光切割機(jī)按照平面加工圖進(jìn)行精確切割；將切割完成后的螺旋折流板按要求折彎或分割成小塊的折流板，并按要求組裝；組裝完成后，各小塊螺旋折流板通過電焊用點(diǎn)焊的方式焊接在一起，形成殼程的螺旋流道。本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，激光加工，不需采用模具，可快速準(zhǔn)確地獲得斜面上滿足穿管要求的管孔，制作周期短，制得的產(chǎn)品形狀標(biāo)準(zhǔn),誤差小，質(zhì)量可靠，沒有內(nèi)應(yīng)力存在，不會(huì)變形，對換熱管的支撐不會(huì)起到負(fù)面影響，提高了產(chǎn)品的抗振性能，使用壽命大幅度提高。
【專利說明】
一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及管殼式換熱器管板加工制造技術(shù)，尤其是一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]換熱器是過程工業(yè)中的一種常見設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于化工、石化、醫(yī)藥、冶金等領(lǐng)域，它使兩種或多種流體之間進(jìn)行能量交換。換熱器結(jié)構(gòu)型式多樣，其中管殼式換熱器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、傳熱性能較好、設(shè)計(jì)加工工藝成熟以及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)而廣為應(yīng)用，其中又以殼程采用弓形折流板支撐結(jié)構(gòu)居多。
[0003]傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器存在一些缺點(diǎn):殼程流體曲折流動(dòng)，流場分布不均勻，弓形平板折流板背風(fēng)側(cè)易造成流動(dòng)死區(qū);殼程流動(dòng)阻力較大，設(shè)備能耗較大;對于含有雜質(zhì)和易結(jié)垢的介質(zhì)，易引起污垢沉積，縮短了換熱器的使用周期。
[0004]為了克服傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器流動(dòng)死區(qū)的問題，隨后開發(fā)了螺旋折流板換熱器。螺旋折流板換熱器將折流板布置成近似的螺旋面，使換熱器中的殼側(cè)流體實(shí)現(xiàn)近似螺旋狀流動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)弓形折流板換熱器內(nèi)的流動(dòng)死區(qū)，減低殼側(cè)的壓降，同時(shí)可以緩解污垢沉積問題。理想的螺旋折流板為連續(xù)的螺旋曲面，但是由于連續(xù)螺旋曲面的加工制造非常困難，而且在曲面折流板上進(jìn)行管孔加工較難實(shí)現(xiàn)，很難與換熱管準(zhǔn)確配合?？紤]到加工上的方便，故采用一系列的橢圓扇形平板替代螺旋曲面。
[0005]從綜合性能上看，用螺旋折流板支撐結(jié)構(gòu)可以克服弓形折流板結(jié)構(gòu)存在的阻力大、死角多、易積垢等缺陷；但現(xiàn)有的各種螺旋折流板換熱器，殼程三角區(qū)存在不同程度的漏流，出現(xiàn)殼程流體短路的情況，傳熱效果低，且污垢沉積的改善效果不明顯。
[0006]因此，針對常規(guī)螺旋折流板換熱器漏液的情況，中國石化開發(fā)了雙螺旋換熱器，西安交通大學(xué)開發(fā)了螺旋搭接板換熱器。與常規(guī)單螺旋折流板相比，改善三角區(qū)的漏流現(xiàn)象， 提高傳熱效果;與弓形折流板型式相比，改善折流板背風(fēng)側(cè)的流動(dòng)狀態(tài)，減少流動(dòng)死區(qū)和污垢沉積現(xiàn)象。
[0007]螺旋折流板是管殼式換熱器中的一個(gè)重要部件，不管是常規(guī)螺旋板加工或者改進(jìn)的螺旋搭接板加工，都存在要在斜面上形成垂直孔的問題，現(xiàn)已知國內(nèi)螺旋折流板的制造工藝有兩種:
[0008]—種是拼接法，需要根據(jù)螺旋角制造沖制或臺(tái)鉆磨具，保證在斜面上制造出斜孔， 將金屬圓板片傾斜安裝在模具上，進(jìn)行沖制或鉆制各管孔，然后將圓片剖切成三至四片，再經(jīng)相拼并鉚接而成，這是目前最為常見的一種方法，但是這種制造方法需要制作模具，同時(shí)多塊螺旋折流板不能同時(shí)加工，加工精度難以保證，為后續(xù)的穿管制造較多麻煩。如果不是一種直徑，一種傾斜角度下的批量生產(chǎn)，需要制作沖孔或鉆孔模具，加工成本高，加工周期長。
[0009]如果沒有傾斜的模具，只能在平面上沖孔或鉆孔，為了在斜面上形成可以垂直穿管的孔，需要在平面上沖或鉆相對較大的圓孔，采用這種方法穿管后，必然會(huì)形成較大的管孔和管之間的間隙，一般不建議采用這種加工方法。
[0010]另一種是鑄造法，將連續(xù)的螺旋曲面適當(dāng)分段鑄造成形后，在車床上車削加工，然后夾持在傾斜的鉆模上，分別鉆各管孔，最后對接而成。分段鑄造、機(jī)加工和傾斜鉆孔，不僅其制造工序繁雜，制造成本增高，而且質(zhì)量控制困難，目前基本沒有采用這種方法的。
[0011]鑒于上述缺陷，本發(fā)明提出一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，采用平面二維激光切割機(jī)，迅速在平面上加工垂直橢圓形孔或半橢圓與半圓組合形孔，滿足穿管要求，無需制造模具，制造成本低，制造周期短，目前市場競爭力強(qiáng)，滿足使用要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有換熱器螺旋折流板制造過程中存在的問題，提供一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，采用平面二維精確激光割的方法，迅速獲得傾斜面上滿足穿管要求的管孔，無需制造磨具，且能滿足使用要求，同時(shí)又能降低成本，縮短制造周期，降低制造費(fèi)用，市場競爭力強(qiáng)。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0014]依據(jù)本發(fā)明提出的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中包括以下步驟:
[0015](1)首先，根據(jù)帶有詳細(xì)換熱管分布尺寸信息的管板尺寸圖確定繪制螺旋折流板的垂直投影圖，然后根據(jù)螺旋角確定螺旋折流板的傾斜角a，再根據(jù)傾斜角a計(jì)算出螺旋折流板的平面圖外形尺寸及平面圖上的開孔形狀和尺寸，并繪制螺旋折流板的平面加工圖；
[0016](2)其次，將螺旋折流板的平面加工圖直接導(dǎo)入激光切割機(jī)的控制電腦中，將原材料板材置于激光切割機(jī)工作平臺(tái)上，按平面加工圖進(jìn)行精確切割；
[0017](3)再次，將切割完成后的螺旋折流板按要求折彎，然后按要求組裝；
[0018](4)最后，組裝完成后，各螺旋折流板通過電焊用點(diǎn)焊的方式焊接在一起，形成殼程的螺旋流道。
[0019]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0020]前述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中，步驟(1)所述平面圖上的開孔形狀為橢圓形或半橢圓與半圓的組合形。
[0021]前述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中，步驟(1)平面加工圖上的開孔尺寸在計(jì)算尺寸上放大0.25-3mm。
[0022]前述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中，步驟(1)平面加工圖上的開孔尺寸在計(jì)算尺寸上放大1-1.5mm。
[0023]前述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中，步驟(2)切割完成后所有的螺旋折流板外形尺寸及開孔形狀和尺寸完全相同。
[0024]前述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中，步驟(2)所述的激光切割機(jī)為二維平面激光切割機(jī)。切割時(shí)激光切割頭垂直于原材料板材。
[0025]前述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其中，步驟(3)將切割完成后的螺旋折流板折彎成搭接螺旋折流板，或折成階梯螺旋折流板。
[0026]本發(fā)明的加工方法主要通過前期的精確計(jì)算，轉(zhuǎn)化為平面加工圖，在激光切割平臺(tái)完成加工制造，精確度高，配合緊密，完全滿足各類螺旋折流板的加工制造要求。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，其至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0028](1)本發(fā)明采用平面計(jì)算設(shè)計(jì)，平面加工，快速準(zhǔn)確地獲得傾斜面上滿足穿管要求的管孔，制造工藝簡單可靠，制作周期短，制得的產(chǎn)品形狀標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量可靠。
[0029](2)本發(fā)明不需采用模具，所有的折流板統(tǒng)一按照一張圖紙采用激光加工，誤差在 0.1mm，顯然其工藝手段更為先進(jìn)，其孔徑和孔距便于控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，尺寸精度高，裝配方便。
[0030](3)本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，激光加工，沒有內(nèi)應(yīng)力存在，不會(huì)變形，對換熱管的支撐不會(huì)起到負(fù)面影響，從而提高了產(chǎn)品的抗振性能，使用壽命大幅度提高。
[0031]綜上所述，本發(fā)明一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0032]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下?！靖綀D說明】
[0033]圖1是本發(fā)明圓缺橢圓螺旋折流板的傾斜側(cè)視圖。
[0034]圖2是本發(fā)明圓缺橢圓螺旋折流板的俯視圖。
[0035]圖3是本發(fā)明圓缺橢圓螺旋折流板的垂直投影圖。
[0036]圖4是本發(fā)明圓缺橢圓螺旋折流板切割狀態(tài)的示意圖。[〇〇37]【主要元件符號(hào)說明】[〇〇38] 1:圓缺橢圓螺旋折流板2:管孔
[0039] 3:垂直投影圖中的圓缺橢圓螺旋折流板4:垂直投影圖中的管孔
[0040]5:激光束【具體實(shí)施方式】
[0041]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0042]本發(fā)明一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，包括以下步驟:
[0043](1)首先，根據(jù)帶有詳細(xì)換熱管分布尺寸信息的管板尺寸圖確定繪制螺旋折流板的垂直投影圖，然后根據(jù)螺旋角確定螺旋折流板的傾斜角a，再根據(jù)傾斜角a計(jì)算出螺旋折流板的平面圖外形尺寸及平面圖上的開孔形狀和尺寸，并繪制螺旋折流板的平面加工圖；
[0044](2)其次，將螺旋折流板的平面加工圖直接導(dǎo)入二維平面激光切割機(jī)的控制電腦中，將原材料板材置于激光切割機(jī)工作平臺(tái)上，按平面加工圖進(jìn)行精確切割，切割時(shí)激光切割頭垂直于原材料板材，切割完成后所有的螺旋折流板外形尺寸及開孔形狀和尺寸完全相同；
[0045](3)再次，將切割完成后的螺旋折流板按要求折彎成搭接螺旋折流板，或折成階梯螺旋折流板，然后按要求組裝；
[0046](4)最后，組裝完成后，各螺旋折流板通過電焊用點(diǎn)焊的方式焊接在一起，形成殼程的螺旋流道。
[0047]較佳地，步驟(1)所述平面圖上的開孔形狀為橢圓形或半橢圓與半圓的組合形。 [〇〇48] 較佳地，步驟(1)所述平面加工圖上的開孔尺寸在計(jì)算尺寸上放大0.25-3mm，優(yōu)選 1-1.5mm，在滿足換熱需求的情況下，方便穿管。
[0049]本發(fā)明所述的垂直投影圖是實(shí)際折流板投影到平面的圖形，其上面的開孔方位和尺寸與管板上開孔方位和尺寸相一致;平面加工圖是實(shí)際折流板放平后，板邊緣和孔邊緣做恰當(dāng)?shù)姆糯蠛托薷暮蟮膱D形，按此圖加工后就是實(shí)際的折流板，通過二維平面激光切割出垂直橢圓孔或者半橢圓與半圓組合孔，傾斜安裝，滿足穿管要求。
[0050]本發(fā)明將傾斜的折流板通過計(jì)算，按常規(guī)的計(jì)算方法經(jīng)過換算得到平面加工圖， 采用二維平面激光切割機(jī)，按平面加工圖垂直加工，得到滿足要求的折流板，可以傾斜安裝。
[0051]本發(fā)明的具體方案是這樣的:根據(jù)螺旋折流板的螺旋角，確定螺旋板與換熱線軸線交叉角度，根據(jù)角度可以計(jì)算出螺旋折流板平面放樣的外形尺寸，然后分類確定傾斜面上有幾類孔，根據(jù)管板的開孔方位圖作垂直投影圖，計(jì)算出每類孔在傾斜面上的外形尺寸， 根據(jù)整板的外形尺寸、開孔方位和各類孔的外形尺寸繪制螺旋折流板的平面加工圖，將平面加工圖導(dǎo)入二維平面激光切割機(jī)的控制電腦中，取合適厚度的板材置于激光切割機(jī)上， 按平面加工圖制造，可以快速、精確的得到折流板，然后將折流板按要求傾斜，多板之間按要求組合在一起，既能滿足穿管要求，同時(shí)管子和管孔之間間隙完全滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。 [〇〇52]上述一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，對于現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實(shí)具有技術(shù)進(jìn)步性。[〇〇53]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于其包括以下步驟:(1)首先，根據(jù)帶有詳細(xì)換熱管分布尺寸信息的管板尺寸圖確定繪制螺旋折流板的垂 直投影圖，然后根據(jù)螺旋角確定螺旋折流板的傾斜角a，再根據(jù)傾斜角a計(jì)算出螺旋折流板 的平面圖外形尺寸及平面圖上的開孔形狀和尺寸，并繪制螺旋折流板的平面加工圖；(2)其次，將螺旋折流板的平面加工圖直接導(dǎo)入激光切割機(jī)的控制電腦中，將原材料板 材置于激光切割機(jī)工作平臺(tái)上，按平面加工圖進(jìn)行精確切割；(3)再次，將切割完成后的螺旋折流板按要求折彎，然后按要求組裝；(4)最后，組裝完成后，各螺旋折流板通過電焊用點(diǎn)焊的方式焊接在一起，形成殼程的 螺旋流道。2.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(1) 所述平面圖上的開孔形狀為橢圓形或半橢圓與半圓的組合形。3.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(1) 平面加工圖上的開孔尺寸在計(jì)算尺寸上放大0.25-3mm。4.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(1) 平面加工圖上的開孔尺寸在計(jì)算尺寸上放大1-1.5mm。5.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(2) 切割完成后所有的螺旋折流板外形尺寸及開孔形狀和尺寸完全相同。6.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(2) 所述的激光切割機(jī)為二維平面激光切割機(jī)。7.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(2) 切割時(shí)激光切割頭垂直于原材料板材。8.如權(quán)利要求1所述的一種管殼式換熱器螺旋折流板的制造工藝，其特征在于步驟(3) 將切割完成后的螺旋折流板折彎成搭接螺旋折流板，或折成階梯螺旋折流板。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK106002094SQ201610401754
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】宋學(xué)禮, 楊海云, 沈波, 吳彩, 梁慧盼
【申請人】洛陽三信石化設(shè)備有限公司