專利名稱：隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列管式或管殼式換熱器中的耐腐蝕管板及其與換熱管之間的固定與防護，尤其涉及一種隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在列管式或管殼式換熱器或冷凝器中用于固定熱交換管道的管板，管板表面布滿了眾多管孔。管板的工作環(huán)境十分惡劣介質(zhì)腐蝕，高、低溫差導(dǎo)致的熱應(yīng)力，工作壓力，嚴格的密封性能要求，還有介質(zhì)流動產(chǎn)生的沖擊力等。在一般腐蝕介質(zhì)環(huán)境中工作的管板，通常由普通金屬，如鑄鐵、碳鋼、鋁合金、不銹鋼、鈦合金等，或由浸漬石墨制成。倘若工作環(huán)境為強腐蝕介質(zhì)，就必須使用鋯、鈮、鉭等貴金屬材料，或者碳化硅(SiC)等陶瓷材料，這些材料的成本不僅十分昂貴，而且機械性能或者加工性能不足，難以應(yīng)用于大尺寸管板的加工。以連續(xù)碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等纖維增強塑料制成的聚合物基復(fù)合材料，在本發(fā)明中統(tǒng)稱為玻璃鋼，與金屬材料相比具有眾多優(yōu)異性能，如比剛度大、比強度高，尤其在交變應(yīng)力、熱應(yīng)力下的抗疲勞特性明顯優(yōu)于一般金屬材料，耐腐蝕性能也優(yōu)于一般金屬材料，而且產(chǎn)品加工不受尺寸限制，直徑越大優(yōu)勢越明顯。中國發(fā)明專利 ZL200810208174. 1公開了一類連續(xù)纖維增強復(fù)合材料管板簡稱為玻璃鋼管板的制備方法。 然而，如果管板的工作介質(zhì)具有強腐蝕性，那么，應(yīng)用環(huán)氧或不飽和樹脂作為基體材料或者采用低成本的玻璃纖維作為增強材料所制成的普通玻璃鋼管板就難以勝任。雖然碳纖維和聚四氟乙烯(PTFE)塑料可耐幾乎一切強耐腐蝕介質(zhì)，但是，采用碳纖維增強材料和聚四氟乙烯(PTFE)基體材料制作玻璃鋼管板，不僅成本高昂而且還存在制造方面的技術(shù)障礙。市場迫切需要一種低成本、能耐強腐蝕介質(zhì)的管板。在很多情況下，列管換熱器的管程介質(zhì)(即管內(nèi)介質(zhì))都是較低溫度的腐蝕介質(zhì)， 而殼程介質(zhì)(即管外介質(zhì))則是較高溫度但腐蝕性低下的加熱介質(zhì)如水蒸汽。實際應(yīng)用中， 由于操作不當或溫度或壓力表閥的失靈或誤差，往往會出現(xiàn)加熱介質(zhì)溫度高于設(shè)計溫度， 這將導(dǎo)致管板的使用壽命大大降低。因此，若能隔絕過高的殼程溫度對管板的作用無疑也是十分有意義的。另一方面，將換熱管與管板固定的方法目前主要可分為四類，一類是焊接方法，就是將管道與管板通過焊接連接成一體，這主要應(yīng)用于金屬管與金屬管板之間的連接；第二類為脹接法，借助于管端的塑性變形，迫使換熱管端與管板的管孔之間形成過盈配合；第三類為粘接法，就是采用粘接劑將管道與管板粘接固定；第四類為彈性密封圈，就是在管端部外套橡膠密封圈，再壓入管板的管孔內(nèi)，利用橡膠的彈性恢復(fù)力將換熱管固定在管板上。然而，如果要將內(nèi)外表層耐腐蝕能力不同的換熱管如內(nèi)襯PTFE的石墨管或金屬管與耐強腐蝕的管板固定，現(xiàn)有的四類方法都不再適用。這是因為，焊接與脹接不僅不能用于石墨管與管板之間的固定，而且不能保護換熱管的外表層不受腐蝕。粘接法之所以行不通，主要是因為目前還沒有一種粘接劑同時具備了與PTFE相媲美的抗腐蝕性能和足夠高的粘接強度。 同樣，橡膠密封圈的抗腐蝕性不足也不能用于這樣的場合。雖然市場上也存在具有橡膠一樣彈性、與PTFE耐腐蝕性相媲美的密封圈，但其成本十分高昂。由于在普通石墨或金屬管的內(nèi)表面襯一層PTFE材料形成復(fù)合管，作為強腐蝕介質(zhì)的流動通道，其加工成本要遠遠低于完全采用能耐強腐蝕介質(zhì)的材料如SiC所加工的換熱管的成本，因此，市場還需要一套將這種復(fù)合管與能耐強腐蝕的管板固定并保護復(fù)合管的外層不受腐蝕介質(zhì)浸蝕的低成本解決方案及相應(yīng)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，將換熱管與管板之間進行固定，并保護換熱管外表層不受強腐蝕介質(zhì)的浸蝕，且具有隔絕殼程過高溫度的功能。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，管板上布滿多數(shù)個管孔，換熱管的兩端均穿過管板上的管孔并與管板固定，其中，所述的復(fù)合管板由外至內(nèi)依次由抗腐蝕層板、基板和隔熱層復(fù)合而成，管孔在抗腐蝕層板一側(cè)形成沉孔，在該沉孔內(nèi)設(shè)置耐腐蝕封頭，換熱管的端部設(shè)在管孔內(nèi)并蓋有封頭，介質(zhì)經(jīng)由該封頭的內(nèi)孔流入或流出換熱管。在選擇好具有足夠強度、剛度和耐熱性能的管板基板之后，將耐溫、耐腐蝕性能良好的抗腐蝕層板牢固鑲嵌到基板的外表面，且嵌鑲有抗腐蝕層板的復(fù)合管板表面應(yīng)面向腐蝕介質(zhì)。在必要時，將保溫、隔熱性能優(yōu)異并且能耐100°c以上溫度的隔熱層鑲嵌到基板的另一個外表面?；逯械墓芸字辽儆蓛刹糠謽?gòu)成，其中，直徑較小的一段為裝配段，用于與換熱管之間形成結(jié)構(gòu)固定，直徑較大的一段，即沉孔，為擴張段，用于安裝封頭。根據(jù)抗腐蝕層板與基板的復(fù)合方式，將復(fù)合管板的沉孔分為以下幾種類型1、復(fù)合管板的沉孔為通孔型沉孔，即抗腐蝕層板并未對沉孔內(nèi)壁進行包覆，只是覆蓋在基板的外表面(如圖1所示)?？蓪ν仔统量走M行進一步加工，加工方式可分為兩種，使通孔型沉孔內(nèi)壁具有以下兩種結(jié)構(gòu)形式中的一種其一為在沉孔內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋(如圖4所示)，置于沉孔內(nèi)的封頭設(shè)有外螺紋(如圖7所示)，封頭與沉孔相互通過螺紋固定；其二為在沉孔內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形卡槽(如圖5所示)，置于沉孔內(nèi)的封頭外圍也設(shè)有相應(yīng)的環(huán)形卡槽(如圖8所示)，封頭與沉孔間通過設(shè)在環(huán)形卡槽內(nèi)的彈性圈(橡膠圈或卡簧圈)相互卡位固定。鑒于封頭與封堵膠泥之間的粘接力可能很小，采用彈性膠圈可以防止封頭從沉孔中脫落。在第二種結(jié)構(gòu)方式基礎(chǔ)上還可以派生出眾多其它結(jié)構(gòu)方式，如在沉孔內(nèi)壁設(shè)有鍵槽或多條環(huán)形卡槽。2、復(fù)合管板的沉孔為包覆型沉孔，即抗腐蝕層板延伸至沉孔內(nèi)壁，并對沉孔的一部分內(nèi)壁進行包覆(如圖2所示)。3、復(fù)合管板的沉孔為螺紋型沉孔，即在包覆型沉孔的基礎(chǔ)上，在包覆住沉孔內(nèi)壁的抗腐蝕層板上設(shè)有內(nèi)螺紋(如圖3所示)，置于沉孔內(nèi)的封頭設(shè)有外螺紋(如圖7所示)， 封頭與沉孔之間通過螺紋固定。當工作介質(zhì)為強腐蝕介質(zhì)時，換熱管的內(nèi)表面要能夠承受強腐蝕，但換熱管的母材及外表面可以是耐腐蝕性能低下但傳熱與耐溫性能良好、力學(xué)性能優(yōu)異的材料，比如內(nèi)襯PTFE的石墨管或內(nèi)襯PTFE的金屬管。將這種復(fù)合換熱管與復(fù)合管板固定并確保管板的基板和換熱管的基材及外表層不受腐蝕介質(zhì)的浸蝕，是必須要解決的一個問題。為此，本發(fā)明中將換熱管的端口加工成斜錐面，同時，將封頭內(nèi)壁加工成對應(yīng)的斜錐面，從而相互配合。本發(fā)明應(yīng)用耐溫、耐腐蝕的封頭，使腐蝕介質(zhì)與管板的基板和換熱管的基材隔離。在上述方案的基礎(chǔ)上，在介質(zhì)流入端(即進口端)，所述的封頭為設(shè)在介質(zhì)入口處的上封頭，上封頭內(nèi)壁處形成倒鉤狀的反向錐面(如圖6、圖7、圖8所示)，進口端的換熱管端口(如圖10所示)形成與該反向錐面相配合的內(nèi)錐面，且反向錐面的錐角Qtl和換熱管進口端的端口內(nèi)錐面的錐角θ分別滿足0° < Θ。彡90°和0° < θ彡90°，Θ。和θ 可以相同，也可以有異，比如取θ = θ。= 30° (如圖12、圖13、圖14、圖15所示)。在介質(zhì)進口端，上封頭的作用是將腐蝕介質(zhì)引入換熱管內(nèi)，上封頭可分三種，包括不帶外螺紋的上封頭(如圖6所示)、帶外螺紋的上封頭(如圖7所示)和帶外環(huán)形卡槽的上封頭(如圖8所示)。在介質(zhì)流出端(即出口端)，所述的封頭為設(shè)在介質(zhì)出口端的下封頭，下封頭內(nèi)壁處形成內(nèi)錐面(如圖9所示)，出口端的換熱管端口(如圖11所示)形成與該內(nèi)錐面相配合的外錐面，且內(nèi)錐面的錐角θ ^和外錐面的錐角θ分別滿足0° < 9^^90°和0° < θ彡90°，Θ。和θ可以相同，也可以略有差異，比如取θ。= θ =30°。在介質(zhì)出口端，下封頭的作用是將換熱管內(nèi)的腐蝕介質(zhì)導(dǎo)出至管板的抗腐蝕層板之外(如圖16所示)。與在上封頭外表面可加工有螺紋相類似，也可以在下封頭的外表面加工形成外螺紋。封頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸必須與換熱管的尺寸相對應(yīng)，上封頭(如圖6、圖7、圖8所示)的小孔內(nèi)徑dn不大于換熱管的內(nèi)徑dt，上封頭的大孔內(nèi)徑Dn則不小于換熱管的外徑 Dt。另一方面，下封頭(如圖9所示)的小孔內(nèi)徑4不小于換熱管的內(nèi)徑dt，下封頭的大孔內(nèi)徑^也不得小于換熱管的外徑Dt。原則上，凡是能用于制造復(fù)合管板中抗腐蝕層板的材料一般都可用作于加工封頭，特別是采用耐腐蝕塑料如含氟塑料或含氟橡膠簡稱氟橡膠，或采用石墨或陶瓷材料加工，比如采用PTFE材料制作封頭。但是，也可以采用其它材料如耐腐蝕金屬材料或耐腐蝕復(fù)合材料加工封頭?；蛘卟捎眠@里所列幾種材料中的組合加工封頭。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述管板的基板需要具有足夠的強度、剛度和耐熱性能。材料包括金屬板(例如鑄鐵、碳鋼、鋁合金、不銹鋼、鈦合金、銅鎳合金等)，陶瓷板、浸漬石墨板、玻璃鋼板中的一種或其復(fù)合板。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述抗腐蝕層板的材料包括但不限于石墨、陶瓷、氟橡膠、 聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯與全氟(正)丙基乙烯基醚的共聚物(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯的共聚物(THV)、偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚物(KEL-F)、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物(VIT0NA)、四氟乙烯與乙烯共聚物(TEFZEL)、三氟氯乙烯與乙烯共聚物(HALAR)、 偏氟乙烯與六氟異丁烯共聚物(CM-I)中的一種或其組合加工而成，其厚度在0. Imm至300mm之間。其中，以石墨板或含氟塑料為最佳。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的隔熱層材料包括但不限于硬質(zhì)高分子泡沫板，如 PU(聚氨酯)泡沫板、酚醛泡沫板、PVC(聚氯乙烯)泡沫板、PEI (聚醚酰亞胺)泡沫板、 PMI (聚甲基丙烯酰亞胺)泡沫板，石棉板，玻璃棉板，硅酸鋁纖維板，復(fù)合硅酸鹽板，復(fù)合硅酸鋁鎂板，多晶莫來石板等，也可以由這些材料的任意組合構(gòu)成。隔熱層的厚度范圍為0 300mm，即隔熱層也可以沒有。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的隔熱層和抗腐蝕層板表面覆蓋有面層，面層厚度 0 50mm。就是說，無論隔熱層還是抗腐蝕層板的面層根據(jù)需要設(shè)置，可加也可以不加，即任何一個面層的厚度可以為0。當面層厚度不為0時，一般不低于0. 1mm。在上述方案基礎(chǔ)上，換熱管與復(fù)合管板之間先進行連接固定，再實施防腐封堵， 即，先將換熱管與管板在基板管孔的裝配段內(nèi)按現(xiàn)有的方法固定，比如，可以采用焊接法或粘接法固定。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的管板在沉孔內(nèi)與耐腐蝕防腐封頭以及換熱管端部之間通過封堵膠泥、過盈配合、密封圈、塑料焊以及管螺紋等中的一種或以上的組合方式實現(xiàn)封堵。具體的，換熱管通過粘膠劑或者焊接與基板在其管孔裝配段內(nèi)固定后，將足夠多的流體狀封堵膠泥如抗腐蝕性能優(yōu)異的液態(tài)含氟塑料注入換熱管與沉孔之間的環(huán)形槽內(nèi)， 并在其固化前將封頭(上封頭或下封頭)插入(若封頭的外表面無螺紋，參見圖12、圖16) 或擰入(若封頭的外表面有螺紋，參見圖1 沉孔內(nèi)，還可以在封頭外圍的環(huán)形卡槽內(nèi)放置彈性密封圈后再插入沉孔內(nèi)(參見圖13)，迫使封堵膠泥充滿封頭與沉孔之間的間隙。待封堵膠泥固化后，可借助熱脹方法使防腐封頭端部與管孔之間形成過盈配合。在上述方案的基礎(chǔ)上，還可以在介質(zhì)入口處的上封頭與抗腐蝕層板之間進行塑料焊接，進一步消除可能的間隙(參見圖14)。


圖1為本發(fā)明復(fù)合管板通孔型沉孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明復(fù)合管板包覆型沉孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明復(fù)合管板螺紋型沉孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明復(fù)合管板帶管螺紋的通孔型沉孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明復(fù)合管板帶環(huán)形卡槽的通孔型沉孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明不帶外螺紋的上封頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明帶外螺紋的上封頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明帶環(huán)形卡槽的上封頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明下封頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明換熱管入口端內(nèi)錐面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明換熱管出口端外錐面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本發(fā)明在入口端換熱管與通孔型沉孔及上封頭連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為本發(fā)明在入口端換熱管與帶環(huán)形卡槽的通孔型沉孔及上封頭連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14為本發(fā)明在入口端換熱管與包覆型沉孔及上封頭連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15為本發(fā)明在入口端換熱管與螺紋型沉孔及上封頭連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16為本發(fā)明在出口端換熱管與 f板及下封頭連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17為采用本發(fā)明技術(shù)制備的耐I奪蝕復(fù)合管板照片。
附圖中標號說明
1-基板 2-抗腐蝕層板3-隔熱層
4-隔熱層外面板5-抗腐蝕層板外面板6-換熱管
7-粘膠劑 8-上封頭9-封堵膠泥
10-塑料焊縫 11-彈性膠圈12-下封頭。
具體實施例方式實施例1按中國發(fā)明專利ZL200810208174. 1所描述的方法，采用連續(xù)玻璃纖維和耐高溫樹脂(熱變形溫度超過180°C )制成玻璃鋼管板基板1。將5mm厚的PTFE抗腐蝕層板2牢固鑲嵌在基板1的外表面，并在基板1的另一個表面鑲嵌一層30mm厚的硬質(zhì)PU泡沫板，即隔熱層3，在隔熱層3的外表面再包覆一層3mm厚的玻璃鋼面板4。根據(jù)設(shè)計要求加工管孔的裝配段及沉孔，其中，沉孔按圖1所示制成通孔型沉孔。 在浸漬石墨管的內(nèi)表層均勻襯上一層PTFE膜后用作為換熱管，膜的厚度約為0. 3mm，并對襯有PTFE膜的石墨管按圖10和圖11所示分別加工進口端的內(nèi)錐面和出口端的外錐面，其中，錐角θ均為30°。再按圖6和圖9所示加工PTFE上封頭8和下封頭12，其中，上封頭8內(nèi)壁處形成倒鉤狀的反向錐面，反向錐面的錐角Qtl也為30°，與換熱管進口端的錐角θ相配合，上封頭8的外徑與沉孔的內(nèi)徑相同；下封頭12內(nèi)壁處形成內(nèi)錐面，內(nèi)錐面的錐角Qtl也為30°， 與換熱管出口端的錐角θ相配合，下封頭12的外徑與沉孔的內(nèi)徑相同。采用耐高溫環(huán)氧樹脂與石墨粉調(diào)制的粘膠劑，將石墨管與管板在管孔裝配段內(nèi)用粘膠劑7粘接固定，參見圖12和圖16(將圖16中的包覆型沉孔換成通孔型沉孔即可)。待粘膠劑固化后，將與管板基體材料相同的樹脂混合一定量石墨粉調(diào)制后的封堵膠泥9注入換熱管與沉孔之間的環(huán)形槽內(nèi)，隨后，將PTFE上封頭8及下封頭12分別插入，確保上封頭 8的反向錐面與換熱管的內(nèi)錐面相配合一致，下封頭12的內(nèi)錐面與換熱管的外錐面相配合一致，并最好使封頭前端浸入膠液內(nèi)，待膠液凝膠固化后，可采用有一定錐角并自加熱的金屬圓棒壓入封頭的外端口，進行局部熱膨脹，使封頭外端口與管孔實現(xiàn)過盈配合。最后，按圖12所示在PTFE上封頭8與復(fù)合管板的PTFE抗腐蝕層板2之間采用PTFE焊條進一步焊接密封，形成一圈塑料焊縫10。實施例2采用45#碳鋼板加工制成管板基板1，按設(shè)計要求加工管孔的裝配段及沉孔。將 3mm厚的PTFE抗腐蝕層板2牢固鑲嵌在基板1的外表面，并按圖2所示制成邊緣包覆型沉孔，其中塑料板包覆深度不低于10mm。在耐溫鋁合金管的內(nèi)表層均勻涂襯一層PTFE膜，膜的厚度約為0. 2mm,并對襯有PTFE膜的鋁合金管按圖10和圖11所示分別加工進口端的內(nèi)錐面和出口端外錐面，其中，錐角θ均為20°。再按圖6和圖9所示加工PTFE上封頭8和下封頭12，其中，上封頭8內(nèi)壁處形成反向錐面，反向錐面的錐角θ ^也為20°，與換熱管進口端的錐角θ相配合，上封頭的外徑與沉孔的內(nèi)徑相同；下封頭12內(nèi)壁處形成內(nèi)錐面，錐面的錐角Qtl也為20°，與換熱管出口端的錐角θ相配合，下封頭12的外徑與沉孔的內(nèi)徑相同。采用耐高溫環(huán)氧樹脂與復(fù)合晶纖調(diào)制的粘膠劑，將鋁合金管與管板在裝配段內(nèi)用粘膠劑7粘接固定，參見圖14和圖16。待粘膠劑固化后，采用耐高溫乙烯基樹脂混合一定量復(fù)合晶纖調(diào)制后的封堵膠泥 9注入換熱管與沉孔之間的環(huán)形槽內(nèi)，隨后，將PTFE上封頭8及下封頭12分別插入，確保上封頭8的反向錐面與換熱管進口端的內(nèi)錐面相配合一致，下封頭12的內(nèi)錐面與換熱管出口端的外錐面相配合一致，并最好使封頭前端浸入膠液內(nèi)，迫使膠液填滿封頭與管板之間的間隙。待膠液凝膠固化后，可采用有一定錐角并自加熱的金屬圓棒壓入封頭的外端口，進行局部熱膨脹，使封頭外端口與管孔實現(xiàn)過盈配合。必要時，還可在PTFE上封頭8與復(fù)合管板的PTFE抗腐蝕層板2之間采用PTFE焊條進一步焊接密封，形成一圈塑料焊縫10，參見圖 14。實施例3采用例2相同的45#碳鋼板加工制成管板基板1，按設(shè)計要求加工管孔的裝配段及沉孔。將5mm厚的PTFE抗腐蝕層板2牢固鑲嵌在基板1的外表面，并按圖3所示用塑料板面對沉孔內(nèi)壁進行包覆，包覆深度不低于15mm，然后，在抗腐蝕層板2的包覆表面加工形成內(nèi)螺紋，形成螺紋型沉孔。換熱管采用45#鋼管，內(nèi)表層均勻涂襯一層PTFE膜，膜的厚度約為0. 25mm，并對襯有PTFE膜的鋼管按圖10和圖11所示分別加工進口端的內(nèi)錐面與出口端的外錐面，其中， 錐角θ皆為25°。再按圖7和圖9 (在圖9所示封頭外圓柱類似圖7加工外螺紋)所示加工PTFE上封頭8和下封頭12，其中，上封頭8內(nèi)壁處形成反向錐面，反向錐面的錐角Qtl也為25°， 與換熱管進口端的錐角θ相配合，上封頭的外徑與沉孔的內(nèi)徑相同，上封頭8的外圓柱表面加工有外螺紋，與螺紋型沉孔的內(nèi)螺紋形成匹配；下封頭12內(nèi)壁處形成內(nèi)錐面，錐角θ 0 也為25°，與換熱管出口端的錐角θ相配合，下封頭12的外徑與沉孔的內(nèi)徑相同，下封頭 12的外圓柱表面加工有外螺紋，與螺紋型沉孔的內(nèi)螺紋形成匹配。將復(fù)合管與管板基板1在管孔的裝配段內(nèi)通過焊接固定。然后，將酚醛樹脂混合一定量石墨粉調(diào)制后的封堵膠泥注入換熱管與沉孔之間的環(huán)形槽內(nèi)，并在膠液固化前將PTFE上封頭8擰入沉孔內(nèi)，類似安裝下封頭12，分別確保上封頭8反向錐面與換熱管的內(nèi)錐面相配合一致，下封頭12的內(nèi)錐面與換熱管的外錐面相配合一致，并最好使封頭前端浸入膠液內(nèi)，迫使封堵膠泥9填滿封頭與管板之間的間隙，包括螺牙間隙，參見圖15和圖 16(將圖16中的包覆型沉孔換成螺紋型沉孔并與下封頭12的外螺紋匹配)。實施例4按中國發(fā)明專利ZL200810208174. 1所描述的方法，采用連續(xù)玻璃纖維和耐溫不低于150°C (熱變形溫度不低于150°C )的乙烯基樹脂制成直徑為1. 48m的玻璃鋼管板基板。將5mm厚純石墨板構(gòu)成的耐腐蝕層板牢固鑲嵌在基板的一側(cè)，再在石墨板外表面復(fù)合一層厚度為Imm的玻璃鋼面層。根據(jù)設(shè)計，完成320個介質(zhì)管孔裝配段以及沉孔段的加工， 其中裝配段孔徑39mm，沉孔段孔徑43mm，沉孔深40mm，為通孔型沉孔。最后，依據(jù)中國發(fā)明專利ZL200810208174. 1中描述的方法，加工管板周邊螺栓連接孔。加工完畢后的成品管板見圖17。 這種管板可用于粘膠短纖等化纖企業(yè)酸站蒸發(fā)器設(shè)備中固定石墨管，用于濃縮硫酸、鹽酸、硝酸等酸液，其中石墨管與管板之間的固定采用含氟橡膠圈。由于以乙烯基樹脂為基體制造的玻璃鋼基板本身具有耐一定濃度硫酸、鹽酸、硝酸等酸液腐蝕的能力，在面向介質(zhì)的一側(cè)鑲嵌一層純石墨板之后，耐酸濃度將不再受限制。
權(quán)利要求
1.一種隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，管板上布滿多數(shù)個管孔，換熱管的兩端均穿過管板上的管孔并與管板固定，其特征在于所述的復(fù)合管板由外至內(nèi)依次由抗腐蝕層板、基板和隔熱層復(fù)合而成，管孔在抗腐蝕層板一側(cè)形成沉孔，在該沉孔內(nèi)設(shè)置耐腐蝕封頭，換熱管的端部設(shè)在管孔內(nèi)并蓋有封頭，介質(zhì)經(jīng)由該封頭的內(nèi)孔流入或流出換熱管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復(fù)合管板的沉孔為以下三種類型中的一種A、沉孔為通孔型沉孔，即抗腐蝕層板并未對沉孔內(nèi)壁進行包覆，只是覆蓋在基板的外表面；B、沉孔為包覆型沉孔，即抗腐蝕層板延伸至沉孔內(nèi)壁，并對沉孔的一部分內(nèi)壁進行包覆；C、沉孔為螺紋型沉孔，即在包覆型沉孔的基礎(chǔ)上，在包覆住沉孔內(nèi)壁的抗腐蝕層板上設(shè)有內(nèi)螺紋，置于沉孔內(nèi)的封頭設(shè)有外螺紋，封頭與沉孔之間通過螺紋固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的通孔型沉孔內(nèi)壁具有以下兩種結(jié)構(gòu)形式中的一種A、在沉孔內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，置于沉孔內(nèi)的封頭設(shè)有外螺紋，封頭與沉孔相互通過螺紋固定；B、在沉孔內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形卡槽，置于沉孔內(nèi)的封頭外圍設(shè)有相應(yīng)的環(huán)形卡槽，封頭與沉孔間通過設(shè)在環(huán)形卡槽內(nèi)的橡膠圈或卡簧圈相互卡位固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的封頭具有以下兩種結(jié)構(gòu)形式中的一種A、封頭為設(shè)在介質(zhì)入口處的上封頭，上封頭內(nèi)壁處形成倒鉤狀的反向錐面，反向錐面的錐角Qtl滿足0° < 9^^90°，進口端的換熱管端口形成與該反向錐面相配合的內(nèi)錐面，且內(nèi)錐面的錐角θ滿足0° < θ <90° ；B、封頭為設(shè)在介質(zhì)出口端的下封頭，下封頭內(nèi)壁處形成內(nèi)錐面，出口端的換熱管端口形成與該內(nèi)錐面相配合的外錐面，且內(nèi)錐面的錐角Qtl滿足0° < 9^^90°，外錐面的錐角θ滿足0° < θ彡90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的基板為金屬板、陶瓷板、浸漬石墨板、玻璃鋼板中的一種或其復(fù)合板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的抗腐蝕層板為石墨、陶瓷、氟橡膠、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚酮、聚四氟乙烯、四氟乙烯與全氟(正)丙基乙烯基醚的共聚物、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚物、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物、四氟乙烯與乙烯共聚物、三氟氯乙烯與乙烯共聚物、偏氟乙烯與六氟異丁烯共聚物中的一種或其組合加工而成，其厚度在 0. Imm 至 300mm 之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的封頭由可用于抗腐蝕層板加工的石墨、陶瓷、耐腐蝕塑料、耐腐蝕金屬、氟橡膠、 耐腐蝕復(fù)合材料中的一種或其組合加工而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的隔熱層由硬質(zhì)高分子泡沫板、石棉板、玻璃棉板、硅酸鋁纖維板、復(fù)合硅酸鹽板、復(fù)合硅酸鋁鎂板、多晶莫來石板中的一種或其組合構(gòu)成，隔熱層的厚度范圍為0. 1 300mmo
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的隔熱層和抗腐蝕層板表面覆蓋有面層，面層厚度0. 1 50mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱耐腐蝕復(fù)合管板及其與換熱管的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的復(fù)合管板在沉孔內(nèi)與耐腐蝕封頭以及換熱管端部之間通過封堵膠泥、過盈配合、 密封圈、塑料焊、管螺紋中一種或以上的組合實現(xiàn)封堵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種換熱器用耐蝕管板結(jié)構(gòu)以及將換熱管與這種管板固定的方案與裝置。構(gòu)成本發(fā)明的技術(shù)要素包括復(fù)合管板，聚四氟乙烯封頭，襯有聚四氟乙烯內(nèi)層并具有斜錐面端口的換熱管。復(fù)合管板由耐溫性能和力學(xué)性能優(yōu)異的基板、耐強腐蝕的面板和隔熱層構(gòu)成。復(fù)合管板的管孔截面分為裝配段和擴張段，其中擴張段由耐腐蝕面板包覆。封頭的內(nèi)錐面錐角與換熱管的斜錐面錐角匹配。換熱管與管板在裝配段固定后，再將聚四氟乙烯封頭壓入擴張段內(nèi)與耐腐蝕面板之間形成過盈配合，并使封頭的內(nèi)錐面完全包蓋住換熱管的端口斜錐面。腐蝕介質(zhì)借助封頭的內(nèi)孔流入或流出換熱管。本發(fā)明的管板-管道系統(tǒng)耐腐蝕性能卓越，成本低下，具有良好的市場應(yīng)用前景。
文檔編號F28F9/26GK102564207SQ20121001281
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者黃爭鳴 申請人:黃爭鳴