CN101132657A - 聚四氟乙烯加热制品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚四氟乙烯加热制品(以下简称F4加热制品)，所采用的技术方案是在F4基体内埋设至少一组电热元件，电热元件与电源连接的接线端露出F4基体，以便与外部电源连接，使电热体发热。根据不同用途，可以做成圆筒状或板片状或其它特殊形状的加热器。圆筒式F4加热制品用于圆型设备，如化工生产中的反应釜、塔器、贮罐以及管道等。板片式F4加热制品用于方型槽(设备)中和日常生活中使用的加热片等。本发明还涉及上述F4加热制品的制造方法以及与相关设备的安装。

Description

聚四氟乙烯加热制品及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种加热制品，尤其涉及一种聚四氟乙烯加热制品及其制造方法。

背景技术

在化工生产与日常生活中，经常需要将某些物质加热，以达到所需的目的，例如在化工生产中，某些物料需要在反应釜中加热到反应所需的温度，以获得新的产物。现有的反应釜加热的方法有两种，一种是用外壁上夹套来加热釜内的物料，另一种是用盘管换热器放到釜内介质中加热介质，夹套内和盘管管子内的加热剂(热载体)一般都用导热油(用电热棒加热)或高压蒸汽。如果釜内的介质有腐蚀性，那末反应釜内壁(或盘管外壁)还需要用各种防腐材料衬里或包敷，如搪瓷、搪玻璃、塑料、石墨，甚至高级合金等材料衬里。目前，最高级的是用“塑料王”聚四氟乙烯(简称F4或PTFE)衬里，因而，现有的防腐反应釜存在着下列诸多缺陷：热传递阻力大，传速慢，效果差，加热剂与釜内介质的温差大(一般为30-50℃)，釜内介质很难达到200℃(致使许多重要生产无法进行)，热效率(利用率)很低，一般只有60-70％。就盘管而言除上述缺陷外，而且体积大，重量重，安装又不甚方便等等。在日常生活中，最简单而且用得很普遍的放在热水瓶中烧开水的玻璃管电加热器常因无水或碰撞而易损坏，给使用者带来诸多麻烦。

F4是当今世界最耐腐蚀的材料之一，且又绝对干净无毒，F4管道以及内衬F4制品的诸如反应釜、塔器、贮罐等在化学工业及食品生产中用得也不少，如果这种F4制品又能同时加热，那将是一种十分理想的加热制品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种具有加热功能的聚四氟乙烯加热制品(以下简称F4加热制品)。

为解决所要解决的技术问题，本发明所采用的技术方案是在聚四氟乙烯基体(以下简称F4基体)内埋设至少一组电热元件，电热元件与电源连接的接线端露出F4基体，以便与外部电源连接，使电热体发热。

本发明F4加热制品根据不同用途，可以做成圆筒状或板片状或其它特殊形状的加热器，用于工业生产或日常生活。与传统加热元件或加热器相比，本发明具有以下有益效果：1、热阻小，加热速度快，加热剂与反应物的温差小(一般仅10-20℃)；2、热效率(利用率)高(一般可达85-95％)；3、可将物料加热到200℃以上高温反应；4、能耐高温、强腐蚀介质；5、不会产生任何腐蚀产物，也不粘附其它任何物质，干净无毒；6、重量轻，安装使用方便，不易损坏，使用寿命长。

F4加热制品的用途十分广泛，如果大量生产应用，它将使多年使用的传统加热器更新换代，不但使许多原来一直不能解决的高温强腐蚀反应的新工艺高效益项目得以顺利上马，而已有企业的生产速度也大大加快，大幅增产超值，获得巨大的经济效益，更重要的是F4加热制品的热利用率高达85-95％，能为国家节约大量能源(电能)，其意义就不同一般了。

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明F4加热制品第一种实施例的结构示意图；

图2为本发明F4加热制品第二种实施例的结构示意图；

图3为本发明F4加热制品第三种实施例的结构示意图；

图4为本发明F4加热制品第四种实施例的结构示意图；

图5为应用本发明F4加热制品第一种实施例的反应釜一种安装示意图；

图6为应用本发明F4加热制品第一种实施例的反应釜另一种安装示意图；

图7为应用本发明F4加热制品第二种实施例的反应釜一种安装示意图；

图8为应用本发明带金属网F4加热制品的反应釜一种安装示意图；

图9是图8中I部结构放大图。

具体实施方式

F4加热制品按结构型式来分，有圆筒式与板片式等，圆筒式F4加热制品用于圆型设备，如化工生产中的反应釜、塔器、贮罐以及管道等。板片式F4加热制品用于方型槽(设备)中和日常生活中使用的加热片等。按功能用途来分，有单功能(加热作用)与双功能(防腐加热)两类。双功能F4加热制品大都是作为设备的衬里，除F4层中有电热元件外，还可以在聚四氟乙烯基体外面铺设金属网，金属网外再覆盖聚四氟乙烯层。加金属网可以降低F4衬里层热胀冷缩程度。下面结合附图分别给以说明。

如图1、图2所示的实施例为圆筒式F4加热制品，F4基体1为薄壁圆筒状，F4基体1内有若干组并联连接的电热元件3，电热元件3的接线端4露出聚四氟乙烯基体与电源连接。电热元件的组数视加热器功率要求选择。

图1、图5、图6所示的实施例是具有加热单一功能的单功能圆筒式F4加热制品，F4圆筒状基体1开有通透槽5，通透槽5设置在各组电热元件3之间。开有通透槽的F4加热制品便于介质流通，可以内外两面加热，加热效果更好，加热速度快，热效率高达90-95％。适用于一般反应釜或塔器或贮罐等设备内介质的加热，加热制品的翻边2夹在设备筒体6的法兰与封头7的法兰之间，筒体6与F4加热制品之间有一定间隙9，一般在20-40mm。对于一般搪瓷釜之类的连底设备，如图5所示，安装使用时，翻边2夹在设备筒体6的法兰与封头7的法兰之间，下翻边要切小一些与筒体内壁接触即可。对于上下都用法兰连接的设备(反应釜)，如图6所示，安装使用时，将F4加热制品上下翻边2安装在筒体6上下法兰与封头7的法兰之间，F4加热制品安装好后，将上端法兰端面的电热元件电接头4与电源线连接，即可使用。

图2、图7、图8所示的实施例是具有防腐和加热功能的双功能圆筒式F4加热制品，兼作设备外壳防腐衬里使用，其外径尺寸要与壳体内径一致，与图1所示单功能加热制品比较，F4基体不开通透槽。对于兼作设备防腐衬里使用的双功能的F4加热制品，F4基体1外面再铺设一层金属网8，金属网8外再覆盖聚四氟乙烯层10。铺设金属网目的在于降低F4防腐衬里层热胀冷缩程度。

下面以单功能和双功能圆筒式F4加热制品为例，其制造方法举例说明如下：

(1)、将厚0.1mm，宽25-50mm的聚四氟乙烯(F4)带，在特定(直径与长度)的不锈钢胎具上来回交错重叠(50％)缠绕到所需厚度(3-6mm)的一半，在其外均匀地铺上所需数量的已制造好的电热元件，再在电热元件外缠绕完剩余一半厚度的F4带；

(2)、在F4带外面紧紧缠上多层玻璃丝带，(带厚约0.1-0.2mm，宽约20mm)，缠法与F4带缠法相同，把F4带封在里面，不得有丝毫F4带露在外面，两端扎紧；

(3)、将缠绕好的工件放到加热炉中烧结成型，炉温缓慢上升到380℃，保温30分钟，然后在炉中缓慢冷却到50℃以下，打开炉门，取出工件；

(4)、将工件外面的的玻璃丝带去除干净，脱模后两端翻边即成圆筒式(反应釜筒体)F4加热制品(如图2所示)；

(5)、将上述F4加热制品各电热元件之间的F4层用刀切割出多条通透槽，即成带通透槽的F4加热制品(如图1所示)。

对于铺设金属网的双功能圆筒式F4加热制品，F4带缠绕分三次进行，第一次先在胎具上绕上40％F4带，铺上电热元件3，再绕30％F4带后铺上金属网，再绕完剩余的30％F4带，最后绕玻璃丝带。

对于F4内衬管管壁内的加热元件，放置的方法，除上述方法外，也可将电热丝像弹簧一样一圈圈缠绕在F4层中间，即F4带在胎具上缠完一半后，缠上计算好长度的电热丝，然后再在其外缠完剩余的一半F4带，最后缠上玻璃丝带，将工件烧结成型，脱模后，将其衬装在钢管内，两端翻边，即成防腐加热双功能F4管道。

图3、图4所示的实施例为板片式F4加热制品，F4基体1为板片状，F4基体1内放置至少一组电热元件3，电热元件3的接线端4露出F4基体1与电源连接。板片式F4制品可分为单电热元件式和多电热元件式，图3所示的为单电热元件式，其F4基体1内放置一组电热元件3，用于热水瓶之类小型容器烧开水或其它之用；图4所示的为多电热元件式，其F4基体1内并联放置若干组电热元件3，用于方形槽的介质加热，电热元件的组数视加热制品功率要求选择；多电热元件式F4加热制品也可以多片并联组合使用，适用于大型设备的加热。

板片式F4加热制品的制造方法可以采用类似单功能圆筒式F4加热制品制造方法(1)-(4)制成圆筒状，此件制造好后，先不用翻边，可将筒体切开，压成平板，即成含多个电热元件的板片式F4加热制品(如图4所示)。也可将圆筒制件上的多个元件，切割成单个的薄片加热元件，压成平板，即成含一个电热元件的F4加热制品(如图3所示)。F4加热制品还可以采用模压法制造。该制造方法包括：

(1)、刻制好适合要求的凹凸型钢制模具一套；

(2)、在凹模中加入F4粉料或F4薄板，在F4粉料或F4薄板上放置电热元件，再在电热元件上放置F4粉料或F4薄板；

(3)、放上凸模，在压机上将其压结实；

(4)、将工件放入炉中加热到380℃，取出后再经压机模压，冷却，脱模，即成板片式F4加热制品。

下面以制造尺寸为200×25×3mm(长×宽×高)的单电热元件式F4加热制品为例，所需F4粉料约30克，其制造方法包括：

(1)、刻制好适合上述尺寸的凹凸(阴阳)型钢制模具一套；

(2)、在凹模中加入一半(15克)F4粉料，刮平，轻轻放入电热元件，再加完剩余的15克粉料，再轻轻刮平；

(3)、放上凸模，将粉料压坚实；

(4)、将工件放入炉中加热到380℃，稍冷后取出脱模，即成板片式F4制品。

上述方法中也可以将1.5mm厚的F4薄板代替粉料放入凹模中，将电热元件放在其上，电热元件上面再放1.5mm厚的F4薄板，最后加上凸模，送入炉中加热到380℃，取出经压机模压、冷却，脱模即成板片式F4制品。

Claims (10)

1.一种聚四氟乙烯加热制品，包括聚四氟乙烯基体(1)，其特征是所述聚四氟乙烯基体(1)内有至少一组电热元件(3)，电热元件(3)与电源连接的接线端露出聚四氟乙烯基体。

2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯加热制品，其特征是所述聚四氟乙烯基体(1)为圆筒状。

3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯加热制品，其特征是所述聚四氟乙烯基体(1)为板片状。

4.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯加热制品，其特征是所述聚四氟乙烯圆筒状基体(1)开有通透槽(5)，所述通透槽(5)设置在各组电热元件(3)之间。

5.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯加热制品，其特征是所述聚四氟乙烯基体(1)外面铺设金属网(8)，金属网(8)外再覆盖聚四氟乙烯层(10)。

6.一种设备，包括筒体(6)，其特征是所述筒体(6)内安装有如权利要求2或权利要求5所述的聚四氟乙烯加热制品，所述聚四氟乙加热制品的翻边(2)夹在筒体(6)的法兰与封头(7)的法兰之间。

7.一种设备，包括筒体(6)，其特征是所述筒体(6)内安装有如权利要求4所述的聚四氟乙烯加热制品，所述加热制品的翻边(2)夹在筒体(6)的法兰与封头(7)的法兰之间，筒体(6)与加热制品之间有一定间隙(9)。

8.一种权利要求2所述的聚四氟乙烯加热制品的制造方法，其特征是包括：

(1)、将聚四氟乙烯带，在特定的不锈钢胎具上来回交错重叠缠绕到所需厚度的一半，在其外均匀地铺上所需数量的电热元件，再在电热元件外缠绕完剩余一半厚度的聚四氟乙烯带；

(2)、在聚四氟乙烯带外面紧紧缠上多层玻璃丝带，缠法与聚四氟乙烯带缠法相同，把聚四氟乙烯带封在里面，不得有丝毫聚四氟乙烯带露在外面，两端扎紧；

(3)、将缠绕好的工件放到加热炉中烧结成型，炉温缓慢上升到380℃，保温30分钟，然后在炉中缓慢冷却到50℃以下，打开炉门，取出工件；

(4)、将工件外面的玻璃丝带去除干净，脱模后两端翻边即成圆筒式聚四氟乙烯加热制品。

9.根据权利要求8所述的聚四氟乙烯加热制品的制造方法，其特征是还包括：

(5)、将所述聚四氟乙烯加热制品各电热元件之间的聚四氟乙烯层用刀切割出多条通透槽。

10.一种权利要求3所述的聚四氟乙烯加热制品的制造方法，其特征是所述制造方法包括：

(1)、刻制好适合要求的凹凸型钢制模具一套；

(2)、在凹模中加入聚四氟乙烯粉料或聚四氟乙烯薄板，在聚四氟乙烯粉料或聚四氟乙烯薄板上放置电热元件，再在电热元件上放置聚四氟乙烯粉料或聚四氟乙烯薄板；

(3)、放上凸模，在压机上将其压结实；

(4)、将工件放入炉中加热到380℃，取出后再经压机模压，冷却，脱模，即成板片式聚四氟乙烯加热制品。

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