一種熱交換器及其連接方法與流程

2023-06-04 22:34:01

本發明涉及節能環保及熱交換技術領域，具體地，涉及一種熱交換器及其連接方法。

背景技術：

氟塑料是一種性能優良的高分子材料，具有良好的化學穩定性、低的摩擦係數、耐化學腐蝕和較高的機械強度，氟塑料熱交換器被應用在大型火電廠、化工廠、鍊金廠等尾部煙氣治理、餘熱回收等環境。氟塑料熱交換器能夠解決換熱器在低溫條件下的耐腐蝕問題。

由於氟塑料結構規整、表面能極低，因此其潤滑性能差，不能被粘膠劑所潤滑，限制了其應用的範圍。目前，氟塑料換熱器的現有製造工藝具有一定局限性，大多數是由於氟塑料換熱器管與管板的連接、密封性能不穩定，使用壽命短，導致連接處鬆動、開裂，出現介質洩漏現象。

目前，一種典型的氟塑料換熱器換熱管與管板的連接方式為：氟塑料換熱管與管板的密封脹接法，換熱管的直徑略小於管板通孔的直徑，將換熱管插入管板的通孔內，再將脹管器壓入氟塑料換熱管內，利用脹管器向外擴脹的壓力達到換熱管與管板連接和密封的目的。

該方法的缺點是：由於氟塑料換熱管不具備密封件所必需的彈性，經過長時間使用後，因擠壓、震動、疲勞等原因造成氟塑料換熱管受力處變形，出現氟塑料換熱管與管板連接、密封處鬆動，而導致換熱器內部介質洩漏。

因此，如何保證熱交換器中換熱管與管板連接的可靠性，是本領域技術人員急需解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供了一種熱交換器，該熱交換器中換熱管與管板的連接可靠，密封效果好。本發明的另一個目的是提供一種熱交換器的連接方法。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種熱交換器，包括管板和多個換熱管，還包括多個氟塑料套管和多個脹管器；所述管板具有多個並列的管孔，所述管孔設有限位臺階；多個所述換熱管的連接端分別穿過多個所述管孔；所述氟塑料套管套裝在所述連接端，二者的接觸面經萘鈉處理後粘貼連接，所述氟塑料套管通過所述限位臺階定位；多個所述脹管器能夠分別與多個所述換熱管的內徑配合，多個所述脹管器分別安裝在多個所述連接端內。

可選的，各所述管孔與所述氟塑料套管接觸的內壁分別設有多個並列的環形卡槽；所述管孔與所述換熱管之間還設有O型密封圈，所述O型密封圈位於所述管孔的內壁。

可選的，所述換熱管為聚四氟乙烯換熱管或者金屬換熱管，所述管板為聚四氟乙烯管板，或者金屬管板，或者複合管板；所述複合管板包括金屬複合管板，非金屬複合管板或者非金屬與金屬複合管板。

可選的，所述管板包括上管板和下管板，所述上管板具有多個上管孔，所述下管板具有多個下管孔，多個所述上管孔和多個所述下管孔能夠分別對應並組成多個所述管孔。

本發明還提供了一種熱交換器，包括管板和多個換熱管，所述管板具有多個並列的管孔，還包括多個脹管器；所述管孔與所述換熱管的連接端配合，二者的接觸面經萘鈉處理後粘貼連接；多個所述脹管器能夠分別與多個所述換熱管的內徑配合，多個所述脹管器分別安裝在多個所述連接端內。

可選的，各所述管孔的內壁分別設有多個並列的環形卡槽。

可選的，所述換熱管為聚四氟乙烯換熱管或者金屬換熱管，所述管板為聚四氟乙烯管板或者金屬管板，或者複合管板；所述複合管板包括金屬複合管板，非金屬複合管板或者非金屬與金屬複合管板。

可選的，所述管板包括上管板和下管板，所述上管板具有多個上管孔，所述下管板具有多個下管孔，多個所述上管孔和多個所述下管孔能夠分別對應並組成多個所述管孔。

本發明還提供了一種熱交換器的連接方法，包括以下步驟：

S1、對換熱管的連接端的外表面做萘鈉處理；

S2、對與換熱管配合的孔的內壁做萘鈉處理，並使得所述連接端與所述孔粘貼連接；

S3、將脹管器與所述換熱管的內徑配合脹緊所述換熱管。

可選的，步驟S2中與換熱管配合的孔為管板的管孔，或者，為與管板的管孔配合的套管的通孔。

本發明提供的熱交換器，包括管板和多個換熱管，還包括多個氟塑料套管和多個脹管器；管板具有多個並列的管孔，管孔設有限位臺階；多個換熱管的連接端分別穿過多個管孔；氟塑料套管套裝在連接端，二者的接觸面經萘鈉處理後粘貼連接，氟塑料套管通過限位臺階定位；多個脹管器能夠分別與多個換熱管的內徑配合，多個脹管器分別安裝在多個連接端內。

萘鈉處理可以改善氟塑料製品的表面活性、降低接觸角、提高表面能，從而顯著提高可粘接性和浸潤性，使得氟塑料套管與換熱管能夠可靠連接；然後再通過脹管器對氟塑料套管與管板實現脹接，從而能夠實現換熱管與管板的可靠連接。該熱交換器先使用萘鈉處理粘接技術，然後使用脹管器，實現了可靠連接，克服了氟塑料不能使用粘膠劑的缺點，保證了密封的可靠性。進一步的利用O型圈密封技術，更可靠更穩定，提升密封性能。

本發明還提供了一種熱交換器，包括管板和多個換熱管，管板具有多個並列的管孔，還包括多個脹管器；管孔與換熱管的連接端配合，二者的接觸面經萘鈉處理後粘貼連接；多個脹管器能夠分別與多個換熱管的內徑配合，多個脹管器分別安裝在多個連接端內。

該熱交換器先使用萘鈉處理粘接技術，然後使用脹管器，實現了換熱管與管板的可靠連接，克服了氟塑料不能使用粘膠劑的缺點，保證了密封的可靠性。

本發明還提供了一種上述熱交換器的連接方法，也具有相應的有益效果。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。

圖1為本發明所提供的熱交換器第一種具體實施方式的局部剖視圖；

圖2為圖1中熱交換器的管板的結構示意圖；

圖3為圖1中熱交換器的安裝過程示意圖；

圖4為本發明所提供的熱交換器第二種具體實施方式的局部剖視圖；

圖5為圖4中熱交換器的管板的結構示意圖；

圖6為圖4中熱交換器的安裝過程示意圖；

圖7為本發明所提供的熱交換器第三種具體實施方式的局部剖視圖；

圖8為圖7中熱交換器的管板的結構示意圖。

其中，圖1至圖8中的附圖標記和部件名稱之間的對應關係如下：

管板1；管孔10；上管板11；下管板12；上管孔13；下管孔14；

換熱管2；O型密封圈3；氟塑料套管4；脹管器5；

環形卡槽6；環形密封槽7；限位臺階8。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

請參考圖1至圖3，圖1為本發明所提供的熱交換器第一種具體實施方式的局部剖視圖，圖2為圖1中熱交換器的管板的結構示意圖，圖3為圖1中熱交換器的安裝過程示意圖。

在一種具體的實施方式中，本發明提供了一種熱交換器，包括管板1和多個換熱管2，還包括多個氟塑料套管4和多個脹管器5；管板1具有多個並列的管孔10，管孔10設有限位臺階8；多個換熱管2的連接端分別穿過多個管孔10；氟塑料套管4套裝在連接端，二者的接觸面經萘鈉處理後粘貼連接，氟塑料套管4通過限位臺階8定位；多個脹管器5能夠分別與多個換熱管4的內徑配合，多個脹管器5分別安裝在多個連接端內。

萘鈉處理可以改善氟塑料製品的表面活性、降低接觸角、提高表面能，從而顯著提高可粘接性和浸潤性，使得氟塑料套管4與換熱管2能夠可靠連接；然後再通過脹管器5對氟塑料套管4與管板1實現脹接，從而能夠實現換熱管2與管板1的可靠連接。

通過上述方式，換熱管2和管板1可以直接連接，也可以通過氟塑料套管4間接連接，圖1至圖3所示的實施例中，換熱管2和管板1通過氟塑料套管4間接連接。安裝時，先將換熱管2的連接端穿過管孔10，在換熱管2的連接端採用萘鈉處理連接技術安裝氟塑料套管4；然後將連接端退回到管孔10中，氟塑料套管4通過限位臺階8定位；之後安裝脹管器5，實現脹接。

萘鈉處理後，使換熱管2和套管4的表面形成容易粘貼的表面。該熱交換器先使用萘鈉處理粘接技術，然後使用脹管器，實現了可靠連接，克服了氟塑料不能使用粘膠劑的缺點，保證了熱交換器密封的可靠性。

進一步具體的實施方式中，各管孔10與氟塑料套管4接觸的內壁分別設有多個並列的環形卡槽6；管孔10與換熱管2之間還設有O型密封圈3，O型密封圈3位於管孔10的內壁。

安裝脹管器5後，氟塑料套管4受到擠壓產生變形，能夠填充到管孔10的各環形卡槽6中，實現了與管孔10的緊密結合，實現了連接和密封。

安裝脹管器5後，O型密封圈3被壓縮，填充了環形密封槽7，保證了更好的密封，實現了對熱交換器換熱介質的高效密封。

具體的，換熱管為聚四氟乙烯換熱管或者金屬換熱管，管板為聚四氟乙烯管板，或者金屬管板，或者複合管板；複合管板包括金屬複合管板，非金屬複合管板或者非金屬與金屬複合管板。

具體的安裝過程如下：在管板1上開有若干管孔10，管板1的材料可以是金屬材質和非金屬材質，如圖2所示，管孔10上設有環形卡槽6，環形密封槽7和限位臺階8；將O型密封圈3放入環形密封槽7中；換熱管2從近O型密封圈3一端插入，直至穿過管板1；換熱管2的連接端做萘鈉處理，將氟塑料套管4管內壁做萘鈉處理，二者塗抹粘接劑，該粘接劑耐高低溫耐酸鹼鹽，實現氟塑料套管4管內壁與換熱管2的牢靠粘接，如圖3所示；將換熱管2退回到管板1上的限位臺階8，實現限位；將脹管器5壓入換熱管2中，如圖1所示，採用脹接技術，實現O型密封圈3被壓縮，氟塑料套管4被壓縮與管板1上的環形卡槽6實現連接和密封；最終實現熱交換器換熱介質的高效密封，其換熱管2與管板1連接與密封的強度達11Mpa，遠遠高於換熱管2的固有使用強度。

上述各具體的實施方式中，管板可以由兩部分組成或多部分組成。管板包括上管板和下管板，上管板具有多個上管孔，下管板具有多個下管孔，多個上管孔和多個下管孔能夠分別對應並組成多個管孔。

請參考圖4至圖6，圖4為本發明所提供的熱交換器第二種具體實施方式的局部剖視圖，圖5為圖4中熱交換器的管板的結構示意圖，圖6為圖4中熱交換器的安裝過程示意圖。

另一種具體的實施方式中，本發明還提供了一種熱交換器，包括管板1和多個換熱管2，所述管板1具有多個並列的管孔10，還包括多個脹管器5；所述管孔10與所述換熱管2的連接端配合，二者的接觸面經萘鈉處理後粘貼連接；多個所述脹管器5能夠分別與多個所述換熱管2的內徑配合，多個所述脹管器5分別安裝在多個所述連接端內。

萘鈉處理可以改善氟塑料製品的表面活性、降低接觸角、提高表面能，從而顯著提高可粘接性和浸潤性，使得換熱管2與管板1能夠可靠連接；然後再通過脹管器5實現脹接，從而能夠實現換熱管2與管板1的可靠連接。通過上述方式，換熱管2和管板1可以直接連接，也可以通過氟塑料套管4間接連接，圖4至圖6所示的實施例中，換熱管2和管板1通過氟塑料套管4直接連接。

該熱交換器先使用萘鈉處理粘接技術，然後使用脹管器，實現了換熱管2與管板1的可靠連接，克服了氟塑料不能使用粘膠劑的缺點，保證了密封的可靠性。

進一步具體的實施方式中，各管孔10的內壁分別設有多個並列的環形卡槽6。

安裝脹管器5後，換熱管4受到擠壓產生變形，能夠填充到管孔10的各環形卡槽6中，實現了與管孔10的緊密結合，結合萘鈉連接實現了高強度的抗拉和密封效果。

更進一步具體的實施方式中，換熱管為聚四氟乙烯換熱管或者金屬換熱管，管板為聚四氟乙烯管板或者金屬管板，或者複合管板；複合管板包括金屬複合管板，非金屬複合管板或者非金屬與金屬複合管板。

具體的安裝過程如下：在管板1上開有若干管孔10，如圖5所示，管孔10的內部經過萘鈉處理，均勻塗抹粘接劑；換熱管2的連接端做萘鈉處理，並塗抹粘接劑；將做好萘鈉處理並塗有粘接劑的換熱管2插入管板1的管孔10中，並與管板1通孔內壁粘合，如圖6所示；再將脹管器5壓入換熱管2中，最終實現換熱管2與管板1緊密牢靠連接。

該實施例的安裝方式，部件加工簡易，工藝可靠性高，裝配工序簡易，成本低和製造周期短等。

請參考圖7和圖8，圖7為本發明所提供的熱交換器第三種具體實施方式的局部剖視圖，圖8為圖7中熱交換器的管板的結構示意圖。

上述各具體的實施方式中，管板1包括上管板11和下管板12，上管板11具有多個上管孔13，下管板12具有多個下管孔14，多個上管孔13和多個下管孔14能夠分別對應並組成多個管孔10。管板1可以由兩部分組成或多部分組成，如圖8所示，該實施例以兩部分為例。

具體的，在上管板11的上管孔13的內壁和下管板12下管孔14的內壁做萘鈉處理，並塗抹粘接劑；換熱管2的連接端做萘鈉處理，並塗抹粘接劑；將做好萘鈉處理並塗有粘接劑的換熱管2插入管板1的管孔10中，利用萘鈉粘接技術，使得換熱管2與管板1緊密牢靠的粘接；將脹管器5壓入換熱管2中，如圖7所示，最終實現換熱管2與管板1的管孔10的粘接，並利用脹管器5的向外擴張的張力，將換熱管2壓入管板1上的環形卡槽6中，結合萘鈉粘接實現高強度的抗拉和密封效果。

另外，管板1的材料可以是金屬複合材料，非金屬符合材料和金屬與非金屬複合材料等。

本發明還提供了一種熱交換器的連接方法，包括以下步驟：

步驟S1、對換熱管的連接端的外表面做萘鈉處理；

步驟S2、對與換熱管配合的孔的內壁做萘鈉處理，並使得所述連接端與所述孔粘貼連接；

步驟S3、將脹管器與所述換熱管的內徑配合脹緊所述換熱管。

該連接方法實現了氟塑料換熱器中換熱管與管板連接、密封性能的優化，不增加製造成本反，並且製造周期短，生產勞動效率高。並且加工工藝簡易，工藝可靠性高，產品性能更穩定。

顯著提高氟塑料換熱器管與管板連接的密封性能，不會因長時間使用發生的震動、擠壓、疲勞和環境溫度驟變等因素導致氟塑料換熱管與管板的連接、密封處鬆動、開裂，而導致介質洩露，並且其密封連接處耐壓最高可達到11Mpa。

顯著提高氟塑料換熱管與管板的連接抗拉強度。除非氟塑料換熱管斷裂，否則不會出現氟塑料換熱管與管板分離。大大延長熱交換器無故障運轉周期和使用壽命，減少或消除用戶因熱交換器故障停產造成的損失，提高設備使用效率，更經濟、高效。後期設備現場維護程序簡單，操作簡單，有利於設備的安裝和維護。

進一步具體的實施方式中，步驟S2中與換熱管配合的孔為管板的管孔，或者，為與管板的管孔配合的套管的通孔。

換熱管與管板可以直接連接，也可以通過套管間接連接。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。