專利名稱：一種螺旋盤管固定組件及套裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械部件的套裝和固定技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于套裝和固定螺旋盤管的方法，尤其是用于套裝固定具備里外多層結(jié)構(gòu)的，應(yīng)用于反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器、鍋爐、余熱回收裝置等結(jié)構(gòu)的大型螺旋盤管。
背景技術(shù)：
螺旋盤管是一種常見的結(jié)構(gòu)，被廣泛地用于管道運(yùn)輸、化學(xué)工業(yè)、電力工業(yè)等重要的工業(yè)中，主要用于輸運(yùn)流體。同時(shí)，螺旋盤管也是換熱器的一種常用設(shè)計(jì)形式，因此常被用于反應(yīng)堆蒸發(fā)器、鍋爐、余熱回收裝置等設(shè)備結(jié)構(gòu)中。螺旋盤管，其形狀特征如圖I、圖2所示，為表述清楚起見，定義一組盤管直徑相同 的螺旋盤管為一層，某層中盤管的數(shù)量稱為頭數(shù)。其中圖I-A為單層單頭螺旋盤管8，只有一層且單根管螺旋上升；圖I-B為單層雙頭螺旋盤管9，由兩根管螺旋纏繞上升，以此類推還有單層多頭螺旋盤管，由多根盤管螺旋上升；圖2-A為雙層單頭螺旋盤管10，內(nèi)外有兩層，每層均為單根螺旋盤管；2-B為雙層雙頭螺旋盤管11，內(nèi)外分別有兩層，每層均由兩根螺旋盤管螺旋上升構(gòu)成，以此類推還有雙層多頭螺旋盤管和多層多頭螺旋盤管。大型螺旋盤管的設(shè)計(jì)制造，必須考慮螺旋盤管的套裝和固定問題，然而目前的設(shè)計(jì)方案對(duì)這個(gè)問題的考慮存在缺陷。這些缺陷主要有兩類一是不作支承或是作非常松散的支承，這樣處理將有可能產(chǎn)生流致振動(dòng)；二是作有強(qiáng)度的、緊密的支承，但其裝配的緊密程度是由固定件的制造精度實(shí)現(xiàn)，而不是由裝配本身實(shí)現(xiàn)，這將導(dǎo)致固定件的制造困難，成本過高，甚至使套裝無法實(shí)施。當(dāng)螺旋盤管體積較大時(shí)，由于盤管自身重力也較大，由重力導(dǎo)致的盤管形變也相應(yīng)增大。例如，當(dāng)采用密度為8g/cm3的材料制造盤管,采用C>19mmX3mm的規(guī)格,上下兩根盤管之間的間隙為6mm,直徑為Im,盤管總高為4m時(shí),螺旋盤管重量約為2500kg,這樣的自重足以把最下方上下兩根盤管之間的間隙壓縮得很小。并且，當(dāng)盤管具有如圖2所示的里外多層式結(jié)構(gòu)時(shí)，還需要考慮每層盤管之間的錯(cuò)動(dòng)，以及層與層之間的套裝問題。而現(xiàn)有的解決方案，一是強(qiáng)度不夠，即使是較為簡(jiǎn)單的單層螺旋盤管，當(dāng)盤管體積和自重過大時(shí)，自重也足以將自身壓彎或是將支承件壓垮，二是裝配精度均難以符合多層螺旋盤管的套裝需要，三是沒有限制內(nèi)外層之間的錯(cuò)動(dòng)。當(dāng)螺旋盤管用于換熱時(shí)，盤管內(nèi)外的流體流動(dòng)速度快，動(dòng)量大，而且有循環(huán)加載的特點(diǎn)。當(dāng)流動(dòng)的頻率和多層螺旋盤管中某個(gè)部件或某一層的固有頻率接近或相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。劇烈的共振對(duì)螺旋盤管的壽命有極大的影響，極端情況下，甚至有可能導(dǎo)致螺旋盤管多處同時(shí)破裂。當(dāng)這類破管事件發(fā)生在工業(yè)鍋爐中時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重降低換熱效率；而當(dāng)這類事件發(fā)生在反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器中時(shí)，將導(dǎo)致二回路的水蒸氣進(jìn)入一回路，造成嚴(yán)重安全事故。對(duì)幾何特征復(fù)雜的物體進(jìn)行固有頻率的計(jì)算極其困難，因此螺旋盤管中某個(gè)部件或某一層的頻率不能確定，因此也無法保證單個(gè)部件或單層螺旋盤管不會(huì)發(fā)生流致振動(dòng)。在這樣的前提下，有必要緊密地連接螺旋盤管各個(gè)部件，使其形成一個(gè)固定的整體。
使用緊密連接的方式，螺旋盤管和固定組件之間使用間隙很小的間隙配合或過渡配合，可以減小螺旋盤管發(fā)生流致振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，但這類方案大多對(duì)固定組件的制造精度的依賴性太高，極有可能因零部件制造精度達(dá)不到而導(dǎo)致套裝失敗。因此有必要設(shè)計(jì)一種特定的套裝方法，既保證裝配的緊密程度，又不對(duì)固定組件的制造精度作過高要求。當(dāng)螺旋盤管用于高溫環(huán)境時(shí)，由于工作溫度和裝配溫度的不同，裝配好的螺旋盤管會(huì)產(chǎn)生熱膨脹。當(dāng)沒有任何約束時(shí)，螺旋盤管的軸向、環(huán)向和徑向都將產(chǎn)生膨脹。一般螺旋盤管的頂部和底部都與其他的管道或管板相連接，若這些部件位置已固定，那么螺旋盤管軸向和環(huán)向的熱膨脹都將導(dǎo)致這些部件的連接處受力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決已有螺旋盤管固定裝置強(qiáng)度不足、流致振動(dòng)以及過高的零 部件制造精度要求等問題。提供一種螺旋盤管固定組件及套裝方法，該組件制造裝配工藝簡(jiǎn)單，套裝方法對(duì)組件制造精度要求較低，螺旋盤管固定裝配的穩(wěn)定性和強(qiáng)度都很高，適合大規(guī)模推廣并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。本發(fā)明提出的一種螺旋盤管固定組件，其特征在于，該組件主要由內(nèi)套筒、內(nèi)筒承重條、承重條、固定條、固定螺釘和外套筒所組成，各部件的具體結(jié)構(gòu)如下固定螺釘6 :該固定螺釘長(zhǎng)度1，比內(nèi)外兩層螺旋盤管的中心間距略長(zhǎng)，螺紋長(zhǎng)度C，為內(nèi)筒承重條厚度和內(nèi)筒凹槽深度之和，螺紋外徑!■與承重條上的螺孔直徑相匹配，該螺紋外徑r略小于螺桿直徑R，螺桿直徑R與外筒固定條的沉孔底部直徑相匹配；固定螺釘沉頭的形狀參數(shù)與外筒固定條沉孔相匹配；內(nèi)套筒I :該內(nèi)套筒的壁厚b根據(jù)承壓計(jì)算確定，外徑d略小于最內(nèi)層螺旋盤管的內(nèi)徑，內(nèi)套筒外壁周向均布多條軸向凹槽1-1，用于安裝內(nèi)筒承重條2 ;凹槽的深度t和寬度w與內(nèi)筒承重條2的厚度t和寬度w相匹配，使得內(nèi)筒承重條2剛好能完全嵌入凹槽中；內(nèi)套筒的高度為H，與螺旋盤管的高度相等；外套筒7 :該外套筒7的內(nèi)徑D略大于最外層螺旋盤管的外徑，壁厚b’根據(jù)承壓計(jì)算確定；外套筒高度H與內(nèi)套筒I高度相同；對(duì)應(yīng)外筒固定條5的位置開有凹槽7-1，凹槽的寬度w與外筒固定條5的寬度相同，深度t”等于外筒固定條5的厚度；內(nèi)筒承重條2 :用于與內(nèi)套筒I配合，內(nèi)筒承重條寬度w和厚度t根據(jù)應(yīng)力分析確定，長(zhǎng)度L與內(nèi)套筒高度H相同；內(nèi)筒承重條上均勻開有螺孔2-1，螺孔直徑r等于固定螺釘7的螺紋直徑，相鄰螺孔中心間距s為最內(nèi)層的螺旋盤管中上下兩根管的中心間距。本發(fā)明還提出采用上述組件對(duì)螺旋盤管的套裝方法，包括以下步驟I)向內(nèi)套筒的各凹槽內(nèi)分別嵌入一根內(nèi)筒承重條；2)采用立式或臥式套裝方式把第一層螺旋盤管套在已裝好內(nèi)套筒承重條的內(nèi)套筒的外側(cè)，把固定條放置在該螺旋盤管外側(cè)與內(nèi)套筒承重條對(duì)應(yīng)的地方，向固定條上的各個(gè)沉孔內(nèi)分別穿入一根固定螺釘，固定螺釘繼續(xù)穿進(jìn)上下相鄰兩根螺旋盤管的間隙，并旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條上的螺孔中；3)通過旋進(jìn)固定螺釘，調(diào)整第一層盤管和內(nèi)套筒的同心度；4)將調(diào)整后的固定螺釘和固定條點(diǎn)焊起來，打磨裸露在固定條外的螺桿和焊縫至與固定條的表面平齊；再把下一層螺旋盤管的承重條卡在該固定條上，使固定條完全嵌入承重條的凹槽中；5)采用與步驟2)相同的方法，在步驟4)中的承重條外套上第二層的螺旋盤管，在該螺旋盤管外側(cè)裝上另一根固定條，并旋進(jìn)固定螺釘；6)采用與步驟3)相同的方法，調(diào)整第二層盤管和第一層盤管及內(nèi)套筒的同心度；7)采用與步驟4)相同的方法，再將固定條嵌入下一層的承重條嵌的凹槽；8)采用與步驟5) 7)相同的方法，完成以后各層螺旋盤管的套裝；9)待最外層螺旋盤管完成固定套裝后，再在最外層螺旋盤管外側(cè)套入外套 筒，并同時(shí)使已裝在最外層螺旋盤管外側(cè)的外筒固定條插入到外套筒上的凹槽中，完成外套筒7的套裝。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果I.使用固定件緊密地固定住螺旋盤管，降低了產(chǎn)生流致振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。2.在緊密固定的情況下，不對(duì)螺旋盤管和固定組件的制造精度作過高的要求，裝配精度和緊密程度的實(shí)現(xiàn)不依賴于零部件的制造精度。3.在緊密固定的情況下，一方面約束螺旋盤管沿高度方向的熱膨脹，防止盤管與其他部件的連接部位受力；另一方面不限制螺旋盤管沿徑向的熱膨脹，以松弛盤管受到的熱應(yīng)力。4.可用于組裝具備里外多層結(jié)構(gòu)的螺旋盤管，組裝的整體性、強(qiáng)度和精度都很理想，特別適合用于高溫堆蒸汽發(fā)生器、工業(yè)鍋爐和預(yù)熱回收裝置等設(shè)備中，以及其他需要使用大型多層螺旋盤管的場(chǎng)合。5.裝配的實(shí)施過程簡(jiǎn)單，便于操作。


圖I是單層螺旋盤管的示意圖；圖2是多層螺旋盤管的示意圖；圖3是本發(fā)明的固定組件-內(nèi)筒、外筒、螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的固定組件-承重條、固定條的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是采用本發(fā)明固定組件的套裝步驟示意圖；圖6是螺旋盤管臥式套裝示意圖；圖7是螺旋盤管立式套裝示意圖；圖8是固定組件和盤管的接觸點(diǎn)示意圖；圖9是螺旋盤管完成套裝后的俯視圖。其中I:內(nèi)套筒2:內(nèi)筒承重條3:承重條4:固定條5:外筒固定條6:螺釘7:外套筒8:單層單頭螺旋盤管9:單層多頭螺旋盤管10:多層單頭螺旋盤管11:多層多頭螺旋盤管12:懸臂梁13:起吊裝置
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種螺旋盤管固定組件及套裝方法，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下本發(fā)明的螺旋盤管固定組件如圖3、4所示，該組件主要由內(nèi)套筒I、內(nèi)筒承重條2、承重條3、固定條5、固定螺釘6和外套筒7所組成，各部件的具體實(shí)施方式
及功能分別說明如下固定螺釘6 :如圖3 Ca)所示，固定螺釘6長(zhǎng)度1，比內(nèi)外兩層螺旋盤管的中心間距略長(zhǎng)(例如長(zhǎng)3-6毫米，用于微調(diào)同心度)，螺紋長(zhǎng)度c’為內(nèi)筒承重條厚度和內(nèi)筒凹槽深度之和，螺紋外徑r與承重條上的螺孔直徑相匹配，該螺紋外徑r略小于螺桿直徑R (使得螺釘在穿過盤管間隙時(shí)不至于劃傷盤管即可)，螺桿直徑R與外筒固定條的沉孔底部直徑相匹配。固定螺釘沉頭的形狀參數(shù)與外筒固定條沉孔相匹配。本發(fā)明的固定螺釘可采用細(xì)牙螺紋螺釘。
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內(nèi)套筒I :如圖3(b)所示，內(nèi)套筒I采用無縫鋼管制造，該內(nèi)套筒的壁厚b根據(jù)承壓計(jì)算確定，確保有足夠的安全裕量，外徑d略小于最內(nèi)層螺旋盤管的內(nèi)徑(使得最內(nèi)層盤管剛好能順利套上內(nèi)套筒即可)，內(nèi)套筒外壁周向均布多條軸向凹槽1-1 (圖中所示為均布3條凹槽作為舉例)，用于安裝內(nèi)筒承重條2 ;凹槽的深度t和寬度w與內(nèi)筒承重條2的厚度t和寬度w相匹配，使得內(nèi)筒承重條2剛好能完全嵌入凹槽中，。內(nèi)套筒的高度為H，與螺旋盤管的高度相等(或略高出一些作為裕量)。外套筒7 :如圖3 (C)所示，采用無縫鋼管制造，外套筒7的內(nèi)徑D稍大于最外層螺旋盤管的外徑(使得外套筒剛好能順利套上最外層螺旋盤管即可)，壁厚為b’，根據(jù)承壓計(jì)算確定，確保有足夠的安全裕量；外套筒高度H與內(nèi)套筒I高度相同。對(duì)應(yīng)外筒固定條5的位置開有凹槽7-1，凹槽的寬度w與外筒固定條5的寬度相同，深度t”等于外筒固定條5的厚度。內(nèi)筒承重條2 :如圖4 (a)所示，用于與內(nèi)套筒I配合，采用棒材或板材進(jìn)行機(jī)加工制成，寬度w和厚度t根據(jù)應(yīng)力分析確定，確保有足夠的安全裕量，長(zhǎng)度L與內(nèi)套筒高度H相同；內(nèi)筒承重條上均勻開有螺孔2-1，螺孔直徑r等于固定螺釘7的螺紋直徑，相鄰螺孔中心間距s為最內(nèi)層的螺旋盤管中上下兩根管的中心間距。承重條3 :如圖4 (b)所示，采用棒材或板材進(jìn)行機(jī)加工制成，承重條3的寬度w’約為兩倍的內(nèi)筒承重條2寬度w ;厚度t’比內(nèi)外兩層螺旋盤管外壁之間的間隙略小(使得承重條3只能恰好放進(jìn)兩層螺旋盤管的間隙即可)，約為內(nèi)筒承重條厚度t的兩倍；長(zhǎng)度L與內(nèi)套筒I的高度H相同。承重條上均勻開有螺孔3-1，螺孔的數(shù)量、形狀和位置特征與內(nèi)筒承重條2上的螺孔相同。承重條的一面正中央開有凹槽3-2，凹槽3-2寬度w和深度T與固定條4的寬度w及厚度T相同。固定條4 :如圖4 (C)所示，采用棒材或板材進(jìn)行機(jī)加工制成，固定條4的長(zhǎng)度L，厚度T，寬度W，以及螺孔中心距s均與承重條3上的凹槽相匹配，根據(jù)應(yīng)力分析確定，確保有足夠的安全裕量。固定條上均勻開有用于沉頭固定螺釘?shù)某量?-1。沉孔形狀類似漏斗，底部直徑R與要固定層的螺旋盤管中，上下兩根管外壁之間的間距相同；沉孔高度c約為底部直徑R的一半；沉孔從底部呈45度角向外延伸至頂部，頂部直徑為R’，由R和c確定。外筒固定條5:如圖4 (d)所示，用于與外套筒7配合，采用棒材或板材進(jìn)行機(jī)加工制成，外筒固定條5的長(zhǎng)度L，寬度W，螺孔中心距S，以及沉孔形狀參數(shù)R、R’、c均與固定條4相同，厚度t”可大于固定條4的厚度2-4毫米。
本發(fā)明上述各部件均根據(jù)要套裝的具體螺旋盤管的尺寸而定制，各組件的尺寸相互配合。固定螺釘、固定條和與套筒配合承重條將螺旋盤管，盤管夾緊，從圖8中可以看出，盤管和固定條4有兩個(gè)接觸點(diǎn)9-1，和承重條3也有兩個(gè)接觸點(diǎn)9-2。這些接觸點(diǎn)需要承受較大的載荷，若固定條和承重條的材料選用不當(dāng)，則易造成螺旋盤管被劃傷的事故。故本發(fā)明的固定條和承重條部件采用的材料的布氏硬度比所要套裝的螺旋盤管采用的材料的布氏硬度低，兩者布氏硬度的差值在50HB以上。這樣，當(dāng)固定條和承重條和盤管相互摩擦或擠壓時(shí)，受損傷的將是固定條和承重條，而不是盤管。另外，固定條和承重條與盤管的四個(gè)接觸點(diǎn)均可加工成圓角以降低接觸壓強(qiáng)。本發(fā)明采用上述組件對(duì)螺旋盤管的套裝方法，包括以下步驟I)如圖5-A所示，向內(nèi)套筒I的各凹槽1-1內(nèi)分別嵌入一根內(nèi)筒承重條2 (嵌入內(nèi)套筒I凹槽的內(nèi)筒承重條2先留出一定的加工裕量，內(nèi)筒承重條2裝配時(shí)遇到有可能過 寬無法嵌入時(shí)，再進(jìn)行局部打磨到位)。2)如圖5-B所示，采用立式或臥式套裝方式把第一層(最內(nèi)層)螺旋盤管11套在已裝好內(nèi)套筒承重條2的內(nèi)套筒I的外側(cè)，把固定條4放置在螺旋盤管11外側(cè)與內(nèi)套筒承重條2對(duì)應(yīng)的地方，向固定條4上的各個(gè)沉孔4-1 (圖4)內(nèi)分別穿入一根固定螺釘6，固定螺釘6繼續(xù)穿進(jìn)上下相鄰兩根螺旋盤管的間隙，并旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條2上的螺孔2-1中，(暫不擰緊固定螺釘)；并使套裝后的螺旋盤管位于豎立狀態(tài)。這一步驟可根據(jù)實(shí)際螺旋盤管的情況進(jìn)行不同處理；當(dāng)螺旋盤管高度和重量較小時(shí)，可采用圖6所示臥式套裝的方式進(jìn)行裝配，即將螺旋盤管11與已裝好內(nèi)套筒承重條2的內(nèi)套筒I均臥置(要避免將承重條的位置壓在地面上)，采用一條懸臂梁12伸入內(nèi)套筒I中，再將其緩緩地水平插入螺旋盤管11中。此后再在螺旋盤管外側(cè)與內(nèi)套筒承重條2對(duì)應(yīng)的地方放置固定條4，將固定螺釘6穿過固定條4上的沉孔4-1，通過螺旋盤管11中的上下相鄰兩根管之間的空隙，并旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條2上的螺孔2-1中(固定條、固定螺釘在圖7中未示出)，最后將套裝好的第一層螺旋盤管豎立。當(dāng)螺旋盤管較高，自重較大時(shí)采用立式套裝(由于懸臂梁只有一端有支承，需要很大的配重才能保持水平。螺旋盤管直立時(shí)，由于自身的重量較大，會(huì)導(dǎo)致上下兩根盤管之間的間隙不均等的問題。)采用如圖7所示的立式套裝方案進(jìn)行裝配。裝配順序如下2-a)如圖7-A所示，使用起吊裝置13豎直吊起螺旋盤管11，將螺旋盤管11從上套在豎置的內(nèi)套筒I外，暫不撤走起吊裝置13。2-b)如圖7-B所示，繼續(xù)使用起吊裝置13對(duì)螺旋盤管11適當(dāng)施加向上的提升力，利用提升力抵消自身的重力，使螺旋盤管11的底部有足夠的間隙(提升力恰好使盤管最下的數(shù)個(gè)間隙與固定條上的沉孔位置對(duì)應(yīng))，再在螺旋盤管外側(cè)放置固定條4后，從螺旋盤管最下方依次向上的相鄰數(shù)個(gè)盤管間隙中(根據(jù)螺旋盤管總的盤管間隙的數(shù)量而定，一般為總的間隙數(shù)量的40分之一至10分之一，以螺旋盤管被提升起后，上下兩根螺旋盤管之間剛好能插入螺釘為準(zhǔn))插入一固定螺釘6，該固定螺釘依次穿過固定條4上的沉孔4-1以及盤管的間隙，最后旋進(jìn)相應(yīng)位置的承重條2上的螺孔2-1中。2-c)如圖7-C所示，起吊裝置13稍微減小提升力，把螺旋盤管略微放下一些(使已插入固定螺釘?shù)谋P管間隙上方的相同數(shù)量的盤管間隙與固定條上的沉孔位置對(duì)應(yīng))，再向已插入固定螺釘?shù)谋P管間隙上方的相同數(shù)量的盤管間隙中插入固定螺釘，使其依次穿過固定條上的沉孔以及盤管的間隙，最后旋進(jìn)相應(yīng)位置的承重條2上的螺孔2-1中。2-d)如圖7-D所示，重復(fù)步驟2-c)相同的操作，直至固定條上的所有沉孔4_1，以及螺旋盤管所有上下兩根盤管之間的間隙，都被固定螺釘6填充為止，再撤走起吊裝置。3)如圖5-C所示，通過旋進(jìn)固定螺釘6，調(diào)整第一層盤管11和內(nèi)套筒I的同心度；具體方法如下首先旋進(jìn)所有固定螺釘6，使內(nèi)套筒承重條2被頂出內(nèi)套筒的凹槽1-1并與螺旋盤管11的內(nèi)側(cè)接觸；再微調(diào)整同一水平高度上的所有固定螺釘，使這些固定螺釘在擰緊的情況下，裸露在固定條外的螺桿長(zhǎng)度相等，采用相同的方法調(diào)整所有在同一水平高度上的所有固定螺釘。完成調(diào)整后，內(nèi)套筒I的軸心和第一層盤管的軸心認(rèn)為已經(jīng)重合。
4)如圖5-C所示，將調(diào)整后的固定螺釘6和固定條4點(diǎn)焊起來，打磨裸露在固定條外的螺桿和焊縫至與固定條4的表面平齊；再把下一層螺旋盤管的承重條3卡在該固定條4上，使固定條4完全嵌入承重條3的凹槽3-2中。5)如圖5-d所示，用與步驟2)相同的方法，在承重條3外套上第二層的螺旋盤管，在螺旋盤管外側(cè)裝上另一根固定條4，并旋進(jìn)固定螺釘6。6)如圖5-e所示，用與步驟3)相同的方法，調(diào)整第二層盤管和第一層盤管及內(nèi)套筒的同心度。7)用與步驟4)相同的方法，再將固定條嵌入下一層的承重條嵌的凹槽。8)用與步驟5 7相同的方法，完成以后各層螺旋盤管的套裝。9)待最外層螺旋盤管完成固定套裝后，再在最外層螺旋盤管外側(cè)套入外套筒，并同時(shí)使已裝在最外層螺旋盤管外側(cè)的外筒固定條5插入到外套筒7上的凹槽7-1中，完成外套筒7的套裝。最終完成套裝的螺旋盤管，其俯視圖如圖9所示(僅以雙層螺旋盤管為示例)。其中A為固定組件處局部放大示意圖，B-B為固定組件處剖面示意圖。實(shí)施例I解決大尺寸多層多頭螺旋盤管的固定問題本實(shí)施例需要完成對(duì)一個(gè)螺旋盤管式換熱器的套裝，該換熱器由35根傳熱管構(gòu)成，單根傳熱管長(zhǎng)度為60m,外徑和壁厚分別為19mm和3mm,傳熱管材料為P91。這些傳熱管被彎制成螺旋盤管，采用多頭多層式螺旋盤管布局，分為5層，從內(nèi)到外每層盤管頭數(shù)分別為5、6、7、8、9。各層盤管中心直徑分別為350mm/420mm/490mm/560mm/630mm,每層盤管之間的間隙為16mm,上下兩根盤管之間的間隙為6m,盤管高度約為6750mm ;總直徑為666mm。盤管材料P91的布氏硬度為250HB ;固定組件的材質(zhì)為Inconel 800 (硬度在140HB以下)或Inconel617 (硬度在190HB以下)。這些盤管固定裝配起來就形成了換熱器，該換熱器預(yù)計(jì)在400°C到600°C的溫度范圍工作，管壁承壓約12MPa。本實(shí)施例固定組件的各部件的具體尺寸及數(shù)量為內(nèi)套筒I個(gè)高6750mm,外徑329mm,壁厚15mm,具有三個(gè)凹槽，凹槽寬16mm,深8mm o內(nèi)筒承重條3個(gè)長(zhǎng)6750mm,寬16_，厚8_，螺孔規(guī)格為M5細(xì)牙，螺距0. 5_。
承重條12個(gè)長(zhǎng)6750mm,寬30mm,厚15mm,凹槽寬16mm,深8mm,螺孔規(guī)格為M5細(xì)牙，螺距0. 5_。固定條12個(gè)長(zhǎng)6750mm,寬16mm,厚8mm,沉孔的小徑6mm,大徑12mm,沉頭部份的深度為3mm。外筒固定條3個(gè)長(zhǎng)6750mm,寬16mm,厚IOmm,沉孔的小徑6mm,大徑12mm,沉頭部份的深度為3mm。外套筒I個(gè)高6750mm,內(nèi)徑651mm,壁厚15mm,具有三個(gè)凹槽，凹槽寬16mm,深10mnin螺釘5000個(gè)(實(shí)際需要4050顆，留出備用量)螺紋規(guī)格為M5，螺紋分布在螺釘末端前16mm內(nèi)，螺桿直徑6mm,沉頭高度3mm,開有十字花或內(nèi)六角，頭部沿環(huán)向開有高約Imm 的坡口，用于安裝完點(diǎn)焊，螺釘長(zhǎng)度為40mm。使用上述固定組件對(duì)上述螺旋盤管進(jìn)行套裝的方法，包括以下步驟I)將三條內(nèi)筒承重條分別嵌入內(nèi)套筒上的三個(gè)凹槽中。2)采用立式套裝的方式套上第一層螺旋盤管。內(nèi)套筒的外徑為329mm，第一層螺旋盤管的內(nèi)徑為350-19=331mm，故半徑上有Imm的套裝裕量(螺旋盤管的彎制精度可以適當(dāng)放寬)。套裝步驟如下2-a)使用起吊裝置豎直吊起螺旋盤管，將螺旋盤管從上方套在豎置的內(nèi)套筒外，暫不撤走起吊裝置；2_b)繼續(xù)使用起吊裝置對(duì)螺旋盤管適當(dāng)施加向上的提升力，利用提升力抵消自身的重力，使螺旋盤管的底部有足夠的間隙，再在螺旋盤管外側(cè)，與三條內(nèi)筒承重條相對(duì)應(yīng)的位置放置三條固定條后，向螺旋盤管最下方依次向上的10根相鄰的盤管的間隙中，插入固定螺釘，這些螺釘依次穿過固定條上對(duì)應(yīng)的沉孔和盤管間隙，最后旋入內(nèi)筒承重條上對(duì)應(yīng)的螺孔中；2-c)起吊裝置稍微減小提升力，把螺旋盤管略微放下一些，再向固定條已插入固定螺釘?shù)谋P管間隙的上方的10根相鄰的盤管間隙中插入固定螺釘，這些螺釘依次穿過固定條上對(duì)應(yīng)的沉孔和盤管間隙，最后旋入內(nèi)筒承重條上對(duì)應(yīng)的螺孔中；2-d)重復(fù)步驟2-c)相同的操作，直至三條固定條上的所有沉孔，以及螺旋盤管所有上下兩根盤管之間的間隙，都被固定螺釘填充為止，再撤走起吊裝置。3)通過旋進(jìn)固定螺釘，調(diào)整第一層盤管和內(nèi)套筒的同心度。螺釘長(zhǎng)度為40mm，比內(nèi)外兩層螺旋盤管的中心間距長(zhǎng)5_，這5_就是調(diào)整的范圍，具體方法如下首先旋進(jìn)所有固定螺釘，使內(nèi)套筒承重條被頂出內(nèi)套筒的凹槽并與螺旋盤管的內(nèi)側(cè)接觸；再微調(diào)整同一水平高度上的三個(gè)固定螺釘，使這三個(gè)固定螺釘在擰緊的情況下，裸露在固定條外的螺桿長(zhǎng)度相等，采用相同的方法調(diào)整所有在同一水平高度上的三個(gè)固定螺釘。完成調(diào)整后，內(nèi)套筒的軸心和第一層盤管的軸心認(rèn)為已經(jīng)重合。4)將調(diào)整后的固定螺釘和固定條點(diǎn)焊起來，打磨裸露在固定條外的螺桿和焊縫至與固定條的表面平齊；再把下一層螺旋盤管的承重條卡在該固定條上，使固定條完全嵌入承重條的凹槽中。5)采用與步驟2)相同的方法，在承重條外套上第二層的螺旋盤管，在螺旋盤管外側(cè)裝上另一根固定條，并旋進(jìn)固定螺釘。
6)采用與步驟3)相同的方法，調(diào)整第二層盤管和第一層盤管及內(nèi)套筒的同心度。7)采用與步驟4)相同的方法，再將固定條嵌入下一層的承重條嵌的凹槽。8)采用與上述步驟5) 7)相同的方法，完成以后各層螺旋盤管的套裝。9)待最外層螺旋盤管完成固定套裝后，再在最外層螺旋盤管外側(cè)套入外套筒，使外筒固定條沿外套筒上的凹槽插入，完成外套筒的套裝。
實(shí)施例2解決中小尺寸單層雙頭螺旋盤管的固定問題本實(shí)施例需要完成對(duì)一個(gè)小型螺旋盤管式換熱器的套裝，該換熱器由兩根傳熱管構(gòu)成，單根傳熱管長(zhǎng)度為40m，外徑和壁厚分別為22mm和4mm，傳熱管材料為SA213T23，硬度為190HB左右。該換熱器的兩根傳熱管采用單層雙頭螺旋盤管布局，兩根傳熱管共同螺旋上升，螺旋直徑(按傳熱管中心徑計(jì)算)為450mm,盤管內(nèi)徑為428mm,盤管外徑為472mm,上下相鄰的兩根盤管間隔為8mm。盤管整體高度計(jì)算值約為1700mm，套上外套筒后外徑約為490mm。本實(shí)施例固定組件選用的材料為SA210 (硬度在143HB以下)，各部件的具體尺寸及數(shù)量如下內(nèi)套筒I個(gè)高1700mm,外徑426mm,壁厚16mm,具有三個(gè)凹槽，凹槽寬16mm,深8mm o內(nèi)筒承重條3個(gè)長(zhǎng)1700mm,寬24mm，厚8_，螺孔規(guī)格為0 7細(xì)牙，螺距0. 75_。外筒固定條3個(gè)長(zhǎng)1700mm,寬24mm,厚IOmm,沉孔的小徑8mm,大徑16mm,沉頭部份的深度為4_。外套筒I個(gè)高1700mm，內(nèi)徑474mm，壁厚16mm，具有三個(gè)凹槽，凹槽寬24mm，深I(lǐng)Omm0螺釘180個(gè)螺紋規(guī)格為①7細(xì)牙，螺距0. 75mm,只在螺釘末端前16mm內(nèi)開有螺紋，螺桿直徑8mm，沉頭高度4mm，開有十字花或內(nèi)六角，頭部沿環(huán)向開有高約Imm的坡口，用于安裝完點(diǎn)焊，螺釘長(zhǎng)度為45mm。使用上述固定組件對(duì)上述螺旋盤管進(jìn)行套裝的方法，包括以下步驟I)將三條內(nèi)筒承重條嵌入內(nèi)套筒上的凹槽。2)采用臥式套裝的方式套上螺旋盤管。內(nèi)套筒的外徑為426mm，第一層螺旋盤管的內(nèi)徑為428mm,故半徑上有Imm的套裝裕量。將螺旋盤管與已裝好內(nèi)套筒承重條的內(nèi)套筒均臥置(要避免將承重條的位置壓在地面上)，采用一條懸臂梁伸入內(nèi)套筒中，再將其緩緩地水平插入螺旋盤管中。此后再在螺旋盤管外側(cè)與內(nèi)套筒承重條對(duì)應(yīng)的地方放置固定條，將固定螺釘穿過固定條上的沉孔，并通過螺旋盤管中的上下相鄰兩根盤管之間的間隙，旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條上的螺孔中，待外筒固定條上的所有沉孔都插入固定螺釘后，將套裝好的螺旋盤管豎立。3)通過旋進(jìn)固定螺釘，調(diào)整螺旋盤管和內(nèi)套筒的同心度。螺釘長(zhǎng)度為45mm，比外筒固定條外表面到內(nèi)套筒凹槽底部的距離(8mm+lmm+22mm+10mm=41mm)長(zhǎng)4mm,這4mm就是調(diào)整的范圍，具體方法如下首先旋進(jìn)所有固定螺釘，使內(nèi)套筒承重條被頂出內(nèi)套筒的凹槽并與螺旋盤管的內(nèi)側(cè)接觸；再微調(diào)整同一水平高度上的三個(gè)固定螺釘，使這三個(gè)固定螺釘在擰緊的情況下，裸露在固定條外的螺桿長(zhǎng)度相等，采用相同的方法調(diào)整所有在同一水平高度上的三個(gè)固定螺釘。完成調(diào)整后，內(nèi)套筒的軸心和螺旋盤管的軸心認(rèn)為已經(jīng)重合。4)將調(diào)整后的固定螺釘和固定條點(diǎn)焊起來，打磨裸露在固定條外的螺桿和焊縫至與固定條的表面平齊5)采用類似步驟2)的臥式套裝的方式，把固定好的螺旋盤管套入外套筒中。權(quán)利要求
1.一種螺旋盤管固定組件，其特征在于，該組件主要由內(nèi)套筒、內(nèi)筒承重條、承重條、固定條、固定螺釘和外套筒所組成，各部件的具體結(jié)構(gòu)如下 固定螺釘(6):該固定螺釘長(zhǎng)度(I)，比內(nèi)外兩層螺旋盤管的中心間距略長(zhǎng)，螺紋長(zhǎng)度(c’)為內(nèi)筒承重條厚度和內(nèi)筒凹槽深度之和，螺紋外徑(r)與承重條上的螺孔直徑相匹配，該螺紋外徑(r)略小于螺桿直徑(R)，螺桿直徑(R)與固定條的沉孔底部直徑相匹配；固定螺釘沉頭的形狀參數(shù)與固定條沉孔相匹配； 內(nèi)套筒(I):該內(nèi)套筒的壁厚(b)根據(jù)承壓計(jì)算確定，外徑(d)略小于最內(nèi)層螺旋盤管的內(nèi)徑，內(nèi)套筒外壁周向均布多條軸向凹槽(1-1 )，用于安裝內(nèi)筒承重條(2);凹槽的深度(t)和寬度(w)與內(nèi)筒承重條(2)的厚度(t)和寬度(w)相匹配，使得內(nèi)筒承重條(2)剛好能完全嵌入凹槽中；內(nèi)套筒的高度為(H)，與螺旋盤管的高度相等； 外套筒(7):該外套筒(7)的內(nèi)徑(D)略大于最外層螺旋盤管的外徑，壁厚(b’)根據(jù)承壓計(jì)算確定；外套筒高度(H)與內(nèi)套筒(I)高度相同；對(duì)應(yīng)外筒固定條(5)的位置開有凹槽(7-1)，凹槽的寬度(w)與外筒固定條(5)的寬度相同，深度(t”)等于外筒固定條(5)的厚 度； 內(nèi)筒承重條(2):用于與內(nèi)套筒(I)配合，內(nèi)筒承重條寬度(w)和厚度(t)根據(jù)應(yīng)力分析確定，長(zhǎng)度(L)與內(nèi)套筒高度(H)相同；內(nèi)筒承重條上均勻開有螺孔(2-1)，螺孔直徑(r)等于固定螺釘(7)的螺紋直徑，相鄰螺孔中心間距(s)為最內(nèi)層的螺旋盤管中上下兩根管的中心間距； 承重條(3):該承重條(3)的寬度(w’ )約為兩倍的內(nèi)筒承重條(2)寬度(w);厚度(t’ )比內(nèi)外兩層螺旋盤管外壁之間的間隙略小，約為內(nèi)筒承重條厚度(t)的兩倍；長(zhǎng)度(L)與內(nèi)套筒(I)的高度(H)相同；承重條上均勻開有螺孔(3-1)，螺孔的數(shù)量、形狀和位置特征與內(nèi)筒承重條2上的螺孔相同。承重條的一面正中央開有凹槽(3-2 )，凹槽(3-2 )寬度(w)和深度(T)與固定條(4)的寬度(w)及厚度(T)相同； 固定條(4):該固定條(4)的長(zhǎng)度(L)，厚度(T)，寬度(W)，以及螺孔中心距(s)均與承重條(3)上的凹槽相匹配；固定條上均勻開有用于沉頭固定螺釘?shù)某量?4-1)； 外筒固定條(5):該外筒固定條(5)的長(zhǎng)度(L)，寬度(W)，螺孔中心距(S)，以及沉孔形狀參數(shù)(R)、(R’)、(c)均與固定條(4)相同，厚度(t”)大于固定條(4)的厚度2-4毫米。
2.如權(quán)利要求I所述組件，其特征在于，所述固定條和承重條部件采用的材料的布氏硬度低于所要套裝的螺旋盤管采用的材料的布氏硬度50HB以上。
3.如權(quán)利要求I所述組件，其特征在于，所述固定螺釘采用細(xì)牙螺紋螺釘。
4.一種采用如權(quán)利要求I所述組件對(duì)螺旋盤管的套裝方法，包括以下步驟 1)向內(nèi)套筒的各凹槽內(nèi)分別嵌入一根內(nèi)筒承重條； 2)采用立式或臥式套裝方式把第一層螺旋盤管套在已裝好內(nèi)套筒承重條的內(nèi)套筒的外側(cè)，把固定條放置在該螺旋盤管外側(cè)與內(nèi)套筒承重條對(duì)應(yīng)的地方，向固定條上的各個(gè)沉孔內(nèi)分別穿入一根固定螺釘，固定螺釘繼續(xù)穿進(jìn)上下相鄰兩根螺旋盤管的間隙，并旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條上的螺孔中； 3)通過旋進(jìn)固定螺釘，調(diào)整第一層盤管和內(nèi)套筒的同心度； 4)將調(diào)整后的固定螺釘和固定條點(diǎn)焊起來，打磨裸露在固定條外的螺桿和焊縫至與固定條的表面平齊；再把下一層螺旋盤管的承重條卡在該固定條上，使固定條完全嵌入承重條的凹槽中； 5)采用與步驟2)相同的方法，在步驟4)中的承重條外套上第二層的螺旋盤管，在該螺旋盤管外側(cè)裝上另一根固定條，并旋進(jìn)固定螺釘； 6)采用與步驟3)相同的方法，調(diào)整第二層盤管和第一層盤管及內(nèi)套筒的同心度； 7)采用與步驟4)相同的方法，再將固定條嵌入下一層的承重條嵌的凹槽； 8)采用與步驟5) 7)相同的方法，完成以后各層螺旋盤管的套裝； 9)待最外層螺旋盤管完成固定套裝后，再在最外層螺旋盤管外側(cè)套入外套筒，并同時(shí)使已裝在最外層螺旋盤管外側(cè)的外筒固定條插入到外套筒上的凹槽中，完成外套筒7的套裝。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟2)中臥式套裝的方式為將螺旋盤管與已裝好內(nèi)套筒承重條的內(nèi)套筒I均臥置，采用一條懸臂梁伸入內(nèi)套筒中，再將其水平插入螺旋盤管中；再在螺旋盤管外側(cè)與內(nèi)套筒承重條對(duì)應(yīng)的地方放置固定條，將固定螺釘穿過固定條上的沉孔，通過螺旋盤管中的上下相鄰兩根管之間的空隙，并旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條上的螺孔中；最后將套裝好的第一層螺旋盤管豎立。
6.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟2)采用立式套裝方式具體包括以下步驟 2-a)使用起吊裝置豎直吊起螺旋盤管，將螺旋盤管從上套在豎置的內(nèi)套筒外； 2-b)繼續(xù)使用起吊裝置對(duì)螺旋盤管施加向上的提升力，再在螺旋盤管外側(cè)放置固定條4后，從螺旋盤管最下方依次向上的相鄰數(shù)個(gè)盤管間隙中插入一固定螺釘，該固定螺釘依次穿過固定條上的沉孔以及盤管的間隙，最后旋進(jìn)相應(yīng)位置的承重條上的螺孔中； 2-c)起吊裝置減小提升力，再向已插入固定螺釘?shù)谋P管間隙上方的相同數(shù)量的盤管間隙中插入固定螺釘，使其依次穿過固定條上的沉孔以及盤管的間隙，最后旋進(jìn)相應(yīng)位置的承重條上的螺孔中； 2-d)重復(fù)步驟2-c)相同的操作，直至固定條上的所有沉孔，以及螺旋盤管所有上下兩根盤管之間的間隙，都被固定螺釘填充為止，再撤走起吊裝置。
7.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟3)調(diào)整第一層盤管和內(nèi)套筒的同心度，具體為首先旋進(jìn)所有固定螺釘，使內(nèi)套筒承重條被頂出內(nèi)套筒的凹槽并與螺旋盤管的內(nèi)側(cè)接觸；再微調(diào)整同一水平高度上的所有固定螺釘，使這些固定螺釘在擰緊的情況下，裸露在固定條外的螺桿長(zhǎng)度相等，采用相同的方法調(diào)整所有在同一水平高度上的所有固定螺釘；完成調(diào)整后，內(nèi)套筒的軸心和第一層盤管的軸心則重合。
全文摘要
本發(fā)明涉及螺旋盤管固定組件及套裝方法，屬于機(jī)械部件的套裝和固定技術(shù)領(lǐng)域；該固定組件主要由內(nèi)套筒、內(nèi)筒承重條、承重條、固定條、固定螺釘和外套筒所組成；該套裝方法包括向內(nèi)套筒的凹槽內(nèi)嵌入內(nèi)筒承重條；把第一層螺旋盤管套在內(nèi)套筒的外側(cè)，把固定條放置在該螺旋盤管外側(cè)，向固定條上的各個(gè)沉孔內(nèi)分別穿入固定螺釘，并旋進(jìn)內(nèi)套筒承重條上的螺孔中；調(diào)整同心度；固定螺釘和固定條點(diǎn)焊，打磨平齊；再把下一層螺旋盤管的承重條卡在該固定條上，使固定條嵌入承重條的凹槽中；如此完成所有層的套裝。該組件制造裝配工藝簡(jiǎn)單，套裝方法對(duì)組件制造精度要求較低，對(duì)螺旋盤管固定裝配的穩(wěn)定性和強(qiáng)度都很高，適合大規(guī)模推廣并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
文檔編號(hào)F16L3/00GK102734557SQ20121019971
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者劉穎, 孟東旺, 張素芬, 朱雨峰, 李瑩, 汪垠, 白新文, 石琦, 鄧志超, 金東杰, 鐘軍 申請(qǐng)人:中核能源科技有限公司