[發明專利]管式換熱器及其在生物醫藥制劑生產工藝中的應用

在審

• 申請號: 201810199523.1
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108507401A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 孔瑞清
• 申請（專利權）人: 孔瑞清
• 主分類號: F28F9/18
• 分類號: F28F9/18;F28F27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種管式換熱器及其應用，該換熱器包括殼程和管程，蒸發器中換熱管兩端為彭大端，且所述彭大端和管板之間為過緊配合，所述彭大端延伸至管板外側且露出長度不小于管板厚度，所述管板至少由兩層疊加而成，且在疊加界面處設有滲漏液收集凹槽，所述滲漏液收集凹槽外接監測儀；在所述換熱管端部固定法蘭蓋，所述法蘭蓋和管板焊接固定，且在所述法蘭蓋軸孔和換熱管之間設置有密封圈，且在所述彭大端的內部插入脹緊套，所述脹緊套翻邊處與所述法蘭蓋之間焊接。法蘭蓋與管板之間為焊接連接，不會出現滲漏，同時，換熱管與法蘭蓋和管板之間，同時存在一級過緊配合密封和密封圈密封，換熱管和管板之間沒有直接焊接點，可以避免產生電化學效應，密封好，可以保證管程和殼程之間不發生漏液。

技術領域

該發明涉及管式換熱器技術領域，尤其是一種適用于生物醫藥制劑行業中使用的安全性高的換熱器。

背景技術

現在用于生物醫藥制劑生產工藝中廣泛使用的管式換熱器，如圖1所示，在使用時換熱器沒有實現全排空設計，而且與產品接觸側的粗糙度高，無法達到醫藥衛生及食品衛生的工藝要求，容易造成產品(介質Ⅰ)和冷卻介質(介質Ⅱ)雙向交叉污染，容易造成泄漏，給生產帶來不便。雙管板換熱器的內管板與換熱管的連接密封是采用強度脹接，換熱管內徑較小時，很難進行脹接。

目前在工業領域尤其是醫藥精細化工領域中，行業內普遍認為管式換熱器中換熱管和管板的連接必須采用脹接或/和焊接的方式連接，只有這樣才能保證產品的密封效果，防止發生滲漏現象。在各種教科書和論文中也是這樣記載的。例如：2005年第二期《化工設備與管道》中發表的《雙管板換熱器下管板與管束連接方法的探討》證明在工業應用領域中，目前換熱管與管板的連接方式都是脹接和焊接，參考圖2。

換熱管與外管板的連接密封方式是強度脹接或貼脹加焊接或焊接，在換熱管直徑較小的情況下，焊接缺陷很多。傳統的焊接、脹接方式，如果出現滲漏現象，輕則換熱器報廢，重則引起嚴重的醫藥質量事故，生產效率很低，處于單臺生產。

為此有申請人采用非焊接方式將換熱管和管板進行連接，專利號為2004200688742《可拆裝式的雙管板管殼式換熱器》，該專利是為教學目的而開發的，教學演示用具和工業應用具有很大的差別，在密封配合處容易發生滲漏，也就是說本專利文獻中的結構設計根本無法滿足工業級生產的需要。

申請人通過研究發現，在常規的管式換熱器中，發生泄漏的部位主要發生在換熱管和管板接觸部位，進一步研究發現，換熱管通常為銅管或者不銹鋼管，為了增加換熱效果，通常將不銹鋼管或者銅管通過減小壁厚來提高總體傳熱系數，也就是說，從設計原理上來說，換熱管的管壁越薄越好，目前，根據已知技術和手冊可查詢到，對于換熱管使用的不銹鋼鋼管已經使用了0.3mm～0.8mm的薄壁管材，銅管管壁已經實現了0.8mm～1mm的技術突破，也就是說，通過使用薄壁管可以有效提高換熱器的整體換熱性能。

管板是用來固定換熱管的板材，通常位于殼體的兩端，根據換熱管的材料選擇，通常管板的材質與換熱管的材質相同，以保證在換熱管和管板焊接后整體穩定性能(避免出現電化學腐蝕等現象)。

但是此處的焊接接頭位置不同于普通的銅—銅焊接或者不銹鋼—不銹鋼焊接，有經驗的焊工都知曉，此處的焊接節點位置是最容易發生泄漏的，傳統的分析結果是：焊接點除了受換熱器的管程和殼程壓力差外，還有管板變形(熱脹冷縮)，換熱管變形(熱脹冷縮)，另外由于角焊接頭本身內部具有應力集中，即存在焊接熱應力。