一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，包括殼體、換熱管、管箱，殼體上分別設(shè)置氣體入口、氣體出口，殼體的兩端分別通過封頭連接冷卻水入口、冷卻水出口，換熱管固定在殼體里并連通冷卻水出口，管箱為密封結(jié)構(gòu)，管箱的一端通過法蘭A組與殼體固定，管箱的另一端通過法蘭B組與冷卻水入口一側(cè)的封頭固定，管箱里安裝有橡膠軟管，法蘭A組和法蘭B組上設(shè)置螺紋孔，橡膠軟管的兩端連有螺桿頭，橡膠軟管分別通過螺桿頭與法蘭A組和法蘭B組的螺紋孔相連從而分別連通換熱管和冷卻水入口。本發(fā)明對冷凝器封頭進(jìn)行了改造，在取得減振、消聲以及增強(qiáng)冷凝器使用壽命的同時(shí)，可以最大限度的滿足艙室內(nèi)有限空間的布置要求。
【專利說明】
一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種換熱裝置，具體地說是具有消聲功能的換熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]冷凝器在動力裝置領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，尤其是針對大型熱動力系統(tǒng)，冷凝器的冷卻功效已得到業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可。冷凝器的首要任務(wù)是冷卻換熱，換熱效率的高低直接影響動力裝置輸出功率的大小。故在符合安全生產(chǎn)規(guī)范的前提下，冷凝器內(nèi)的換熱管跨度越做越大，管壁越做越薄。這就導(dǎo)致了換熱管的支撐強(qiáng)度和剛度相應(yīng)變差。此外，冷凝器的換熱管與管板連接處接頭多，且大多采用角焊，焊接質(zhì)量難控制，易造成缺陷，使連接處成為失效多發(fā)部位。加之在冷凝器實(shí)際冷卻水循環(huán)管路中，冷凝器的冷卻水進(jìn)口來流均具有一定的紊流度。這些攜有壓力脈動的流體進(jìn)入換熱管后，會引起管子的機(jī)械振動和應(yīng)力脈動，特別是當(dāng)壓力脈動頻率與管路系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，會誘發(fā)共振，進(jìn)一步加劇連接處的失效速度，對冷凝器以及管路都具有很大的破壞作用。
[0003]從另一方面來講，船舶艙室噪聲污染越來越受到人們的關(guān)注，冷卻管路系統(tǒng)中的噪聲亦是不可忽視的一部分。當(dāng)今，在管路中安裝消聲器等輔助設(shè)備是冷卻管路系統(tǒng)中對壓力脈動進(jìn)行衰減和濾波的最常用方法。但由于艙室內(nèi)部空間有限，獨(dú)立安裝的消聲器很難滿足有限空間的布置要求。此外，獨(dú)立安裝的消聲器對于抑制冷凝器管內(nèi)流噪聲效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供在取得減振、消聲以及增強(qiáng)冷凝器使用壽命的同時(shí)，可以最大限度的滿足艙室內(nèi)有限空間布置要求的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，包括殼體、換熱管，殼體為中空結(jié)構(gòu)，殼體上分別設(shè)置氣體入口、氣體出口，殼體的兩端分別通過封頭連接冷卻水入口、冷卻水出口，換熱管固定在殼體里并連通冷卻水出口，其特征是:還包括管箱，管箱為密封結(jié)構(gòu)，管箱的一端通過法蘭A組與殼體固定，管箱的另一端通過法蘭B組與冷卻水入口一側(cè)的封頭固定，管箱里安裝有橡膠軟管，法蘭A組和法蘭B組上設(shè)置螺紋孔，橡膠軟管的兩端連有螺桿頭，橡膠軟管分別通過螺桿頭與法蘭A組和法蘭B組的螺紋孔相連從而分別連通換熱管和冷卻水入口。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、所述橡膠軟管的材料為丁晴橡膠，其外側(cè)維持支撐剛度的覆裹金屬絲網(wǎng)。
[0009]2、所述橡膠軟管的兩端為3mm厚度，其余部分為2mm厚度。
[0010]3、管箱上設(shè)置調(diào)節(jié)其內(nèi)部腔室壓力的充氣閥。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0012]1、利用冷凝器封頭內(nèi)的空間稍加改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了減振降噪的效果，同時(shí)避免了在冷卻水管路單獨(dú)加裝消聲器的麻煩。
[0013]2、消聲機(jī)理與傳統(tǒng)消聲裝置不同。管內(nèi)的壓力脈動通過冷卻水入口6，又由法蘭B組5處分流進(jìn)入橡膠軟管8中，壓力脈動與橡膠軟管的振動相互耦合振動相互耦合，使橡膠軟管8產(chǎn)生形變，橡膠軟管8結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。橡膠軟管8外部是封閉腔室，內(nèi)部是冷卻水，通過調(diào)節(jié)充氣閥4來調(diào)節(jié)腔室壓力，利用橡膠軟管8伸縮的彈性來消除壓力脈動。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為橡膠軟管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0017]結(jié)合圖1-2，本發(fā)明包括法蘭A組3、充氣閥4、法蘭B組5、橡膠軟管8、管箱9等。選擇橡膠軟管8的材料為丁腈橡膠且布置為圓筒形結(jié)構(gòu)，丁腈橡膠被加工成中間2mm厚度、兩端3mm厚度的形狀，中間相對較薄的部分有利于橡膠套筒對管路脈動液體做出靈敏的反應(yīng)，兩端加厚有利于對橡膠軟管8的固定，能夠保證橡膠軟管8的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。橡膠軟管的兩側(cè)連有螺桿頭，恰好可與法蘭A組3、法蘭B組5上的螺紋孔形成配合。在安裝時(shí)螺紋內(nèi)部須纏繞聚乙烯膠帶以保證封閉性，法蘭A組3和法蘭B組5安裝時(shí)要加裝墊圈進(jìn)行密封，這種墊圈密封拆卸方便，能適應(yīng)各種復(fù)雜工況，同時(shí)具有自緊密封作用，能實(shí)現(xiàn)雙向密封，在靜密封時(shí)可以做到?jīng)]有泄漏，工作中還能彌補(bǔ)一定的密封面加工缺陷。
[0018]該裝置可以安裝在需要實(shí)現(xiàn)消聲功能的冷卻水管路上，按照本發(fā)明將原有冷凝器封頭進(jìn)行改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間和減振降噪的功能。
[0019]對于這種消聲封頭而言，最重要的消聲元件是橡膠軟管8，而橡膠軟管8的楊氏模量、密度選擇非常重要，由于丁腈橡膠具有楊氏模量小、耐熱性好、粘接力強(qiáng)且對微小壓力變形反應(yīng)靈敏等特點(diǎn)，故在本裝置中選擇丁腈橡膠為橡膠軟管8的材料。利于橡膠軟管8對管路脈動液體做出靈敏的反應(yīng)，橡膠軟管兩端為3mm厚，需要有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，采用工業(yè)輸油軟管的連接方式:在橡膠軟管8兩端制有螺栓頭，法蘭A組3和法蘭B組5上的相應(yīng)圓孔有內(nèi)螺紋，并橡膠軟管8表層裹上金屬絲，既保證封閉性又具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0020]對于這種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)而言，橡膠軟管8必須在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生伸縮，既能實(shí)現(xiàn)減小管內(nèi)流體壓力脈動的作用，又要保證支撐剛度。
[0021]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:它由兩組法蘭、管箱9和封頭7組成，管箱內(nèi)部形成封閉腔室。法蘭A組3通過螺栓與冷凝器本體固定，法蘭B組5將管箱與封頭連接起來。管箱內(nèi)的橡膠軟管8的兩端分別套接在兩組法蘭上，并將兩組法蘭上的小孔一一連通。外部流入的冷卻水經(jīng)由法蘭B組5的均勻進(jìn)入各橡膠軟管8中，再流入冷凝器本體。封閉腔室的上方設(shè)置有充氣閥4，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)腔室內(nèi)壓力以改變橡膠軟管的剛度。經(jīng)過這樣的設(shè)計(jì)，本發(fā)明不僅能夠有效地抑制管內(nèi)流體產(chǎn)生的噪聲，也能夠通過橡膠軟管減小進(jìn)口流體的壓力脈動，從而抑制冷凝器本體中換熱管的振動。
[0022]作為本發(fā)明的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu):橡膠軟管8是吸收管內(nèi)壓力脈動的核心部件，橡膠軟管8是一種能自由伸縮的彈性補(bǔ)償元件，具有工作可靠、性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。由于橡膠軟管8具有有效伸縮變形的性質(zhì)，能用來吸收管路因壓力變化和振動等原因而產(chǎn)生的形變，可吸收變形造成的位移，實(shí)現(xiàn)吸收振動、降低噪聲的作用。
[0023]作為本發(fā)明的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu):對腔室中預(yù)先充入壓力為冷卻水管路中靜壓力的80%的氣體。實(shí)際操作中，可以隨著管路的不同靜壓力對腔室充入不同壓力的氣體，實(shí)現(xiàn)對不同靜壓力的管路脈動的衰減作用。
[0024]作為本發(fā)明的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu):橡膠軟管8必須具有一定的支撐剛度，故需在橡膠軟管外包裹金屬絲網(wǎng)，防止充氣壓力過高或過低時(shí)，橡膠軟管8形變過大，破壞材料。
[0025]在本發(fā)明中，安裝橡膠軟管8在冷凝器封頭內(nèi)是為了在節(jié)省船艙內(nèi)空間的前提下實(shí)現(xiàn)減振降噪，對于管內(nèi)流體而言，只是相當(dāng)于多增加了一段行程，并不會產(chǎn)生過大的阻力損失。
[0026]本發(fā)明一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，包括法蘭A組3、法蘭B組5、橡膠軟管8和管箱(9)。冷卻水從入口流入管箱(9)時(shí)，會首先流過法蘭B組(5)，然后再經(jīng)橡膠軟管(8)和法蘭A組(3)流入冷凝器本體。當(dāng)來流經(jīng)過橡膠軟管8時(shí)，由于橡膠軟管8的彈性形變，流體內(nèi)的壓力脈動會使軟管產(chǎn)生微幅振動，消耗壓力脈動的能量，實(shí)現(xiàn)對管內(nèi)流壓力脈動的抑制，從而也會減小管內(nèi)的流噪聲。
[0027]若沒有橡膠軟管8，當(dāng)冷卻水由法蘭B組5流入冷凝器本體時(shí)，管內(nèi)流的壓力脈動會帶動換熱管進(jìn)行振動，一方面這會加劇換熱管與支撐板之間的碰撞和摩擦，減少換熱管的使用壽命;令一方面由于壓力脈動產(chǎn)生的流噪聲也會經(jīng)由換熱管擴(kuò)散出去，影響設(shè)備的安靜性需求。增加橡膠軟管8之后，橡膠軟管會產(chǎn)生微小的彈性形變以及振動，使得壓力脈動的傳播減弱，實(shí)現(xiàn)抑制壓力脈動的作用。
[0028]由于要求橡膠軟管8有一定的彈性伸縮性能和支撐剛度，結(jié)合冷凝器的安裝需要，選擇橡膠軟管8的材料為丁晴橡膠，并在外側(cè)覆裹金屬絲網(wǎng)以維持支撐剛度。橡膠軟管8兩端均通過軟管接頭固定在管箱內(nèi)。這樣既可以發(fā)揮橡膠軟管8的伸縮性能，也可以滿足支撐剛度需求。
[0029]法蘭A、B組的端面均加工有圓孔，圓孔上的凸臺裝有軟管接頭，用以固定橡膠軟管
8。法蘭A組3通過螺栓連接將冷凝器本體與管箱聯(lián)結(jié)起來，法蘭B組5也通過螺栓連接將管箱和封頭固定在一起。
[0030]法蘭A3、B組5與管箱9形成封閉腔室，管箱9上方裝有充氣閥4，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)腔室內(nèi)壓力，使得橡膠軟管內(nèi)外壓力獲得較好的匹配，既能滿足橡膠軟管8的剛度需求，又能起到抑制壓力脈動的作用。
[0031]本發(fā)明提供的是一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，它由兩組法蘭、管箱9和封頭7組成，管箱內(nèi)部形成封閉腔室。法蘭A組3通過螺栓與冷凝器本體固定，法蘭B組5將管箱與封頭連接起來。管箱內(nèi)的橡膠軟管8的兩端分別套接在兩組法蘭上，并將兩組法蘭上的小孔一一連通。外部流入的冷卻水經(jīng)由法蘭B組5的均勻進(jìn)入各橡膠軟管8中，再流入冷凝器本體。封閉腔室的上方設(shè)置有充氣閥4，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)腔室內(nèi)壓力以改變橡膠軟管的剛度。經(jīng)過這樣的設(shè)計(jì)，本發(fā)明不僅能夠有效地抑制冷卻水在冷凝器進(jìn)口端產(chǎn)生的噪聲，也能夠通過橡膠軟管8減小進(jìn)口流體的壓力脈動。且由于結(jié)構(gòu)聲阻抗的改變，使聲波產(chǎn)生反射，向下游傳播的噪聲得到控制，從而抑制冷凝器本體中換熱管的振動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，包括殼體、換熱管，殼體為中空結(jié)構(gòu)，殼體上分別設(shè)置氣體入口、氣體出口，殼體的兩端分別通過封頭連接冷卻水入口、冷卻水出口，換熱管固定在殼體里并連通冷卻水出口，其特征是:還包括管箱，管箱為密封結(jié)構(gòu)，管箱的一端通過法蘭A組與殼體固定，管箱的另一端通過法蘭B組與冷卻水入口一側(cè)的封頭固定，管箱里安裝有橡膠軟管，法蘭A組和法蘭B組上設(shè)置螺紋孔，橡膠軟管的兩端連有螺桿頭，橡膠軟管分別通過螺桿頭與法蘭A組和法蘭B組的螺紋孔相連從而分別連通換熱管和冷卻水入□ O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，其特征是:所述橡膠軟管的材料為丁晴橡膠，其外側(cè)維持支撐剛度的覆裹金屬絲網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，其特征是:所述橡膠軟管的兩端為3mm厚度，其余部分為2mm厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，其特征是:管箱上設(shè)置調(diào)節(jié)其內(nèi)部腔室壓力的充氣閥。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有消聲功能的冷凝器封頭結(jié)構(gòu)，其特征是:管箱上設(shè)置調(diào)節(jié)其內(nèi)部腔室壓力的充氣閥。
【文檔編號】F28F9/12GK105823368SQ201610312369
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】柳貢民, 盧麒麟, 張文平, 趙曉臣, 張新玉, 明平劍, 曹貽鵬, 國杰
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)