CN101244639B - 一种等温热压板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等温热压板。本发明采用的技术方案是：在热压板中有腔，腔中有工作介质及浸在工作介质中的加热装置。腔中的工作介质呈气液两相饱和状态，液相工作介质吸收加热装置的热量沸腾气化，而气相工作介质向腔壁放出热量凝结液化，这样，工作介质便把加热装置放出的热量不断地传递给作为热压板本体的腔壁。工作介质吸收和释放的热量都是相变潜热，因而腔内的温度是均等的，这样热压板的等温就实现了。本发明可用作人造板压机的热压板、覆铜箔层压板压机的热压板、热固性树脂装饰层压板压机的热压板、真空覆膜压机的热板、正负压膜压机的热板、平板硫化机的热板、热压印刷设备上的热板以及其它热压机的热压板。

Description

一种等温热压板

技术领域

本发明涉及一种热压板，具体地说，是涉及一种等温热压板。

背景技术

中国专利公开号CN2079110，公开日1991年06月19日，发明创造的名称为一种硫化机热压板，该申请案公开了采用将相互连通的热管阵列设置在加热装置与热压板工作面之间的方案。美国专利公开号6350114，公开日2002年02月26日，发明创造的名称为Isothermal coremolding platen，该申请案公开了采用将每只热管与加热装置相互间隔且相互平行布置在热压板内的方案。这两个方案的不足之处是热管与加热装置在热压板上是相分离的，加热装置与热压板相接触并对它直接加热。当热压板产生温差后，埋在热压板内的热管再起温度展平作用。

发明内容

为了实现热压板的等温，本发明采用了在热压板中有腔，腔中有工作介质及浸在工作介质中的加热装置的方案。腔是热压板本体的内表面形成的空间。工作介质在热压板内工作时呈气液两相饱和状态。腔内的加热装置是电加热管或热流体管道。加热装置可以是全部浸在液相工作介质中，也可以是一部分浸在液相工作介质中而另一部分在气相工作介质里。

等温热压板腔内工作介质的工作原理与热管内工作介质的工作原理是一样的。腔内工作介质在工作时呈气液两相饱和状态，液相工作介质在加热装置的表面吸收热量沸腾而气化，气相工作介质在腔壁上放热凝结而液化。这样，工作介质便把加热装置放出的热量不断地传递给作为热压板本体的腔壁。工作介质在腔内吸收的热量和放出的热量都是相变潜热，因而工作介质在传热过程中温度保持不变，腔内任意一点上的温度都是相等的，即使腔内的加热装置存在较大的温差也是如此。这样，腔的等温就实现了，腔的等温是实现热压板等温的前提。如果一块热压板上只有一个腔，则整块热压板是等温的；如果一块热压板上有两个或两个以上的腔，可将各腔连通实现整块热压板等温；将两块或多块热压板上的腔连通，可实现各块热压板之间的等温。

热压板的加热装置可以是电加热管也可以是热流体管道，电加热管主要用于小功率热压板，热流体管道既可用于小功率热压板也可用于大功率热压板。加热装置的表面上可以设置翅片以提高换热效率，翅片可以是圆形的，也可以是矩形的，可以是有缺口的，可以是横向的，也可以是纵向的。翅片的形状和方向应与腔的形状相适应并不应妨碍工作介质在腔内的自然对流。加热装置可以只有一部分浸在工作介质的液相中，而另一部分在气相里。在加热装置的表面上可以设置毛细吸液结构层，毛细吸液结构层能够将液相工作介质吸附到加热装置的高于液相工作介质的表面以提高加热装置的换热效率。

热压板的腔是由热压板本体的内表面与加热装置在腔内的外表面形成的空间，加热装置在进出口处以焊接、机械连接或其它连接方式与热压板本体相连接使腔密闭。腔可以有通向外面的孔口，孔口可以用于与别的腔相连通；也可以在孔口上设置阀用于排放不容性气体和添充工作介质。腔可以是内有工作介质和加热装置的孔。当腔是由一个孔构成时，该孔内可实现等温。当腔是由两个或两个以上互通的孔构成时，互通的各个孔内可实现等温。对于常用的平面矩形热压板，它的腔可以是由均布的纵横相交的互通孔系构成。这种纵横孔系的一方向上的孔可以用于穿过加热装置，另一方向上的孔可作为工作介质自然对流的通道。

腔的形状与热压板的制造工艺有关。对于实体钻孔热压板，腔可以是孔或互通的孔。对于焊接热压板，腔可以是由顶板、底板及边框或隔板构成的空间。

腔的形状和结构以及腔内加热装置的位置和方向还与重力的方向有关，一般说来，热压板在工作时，加热装置的长度方向应与重力方向相垂直，并且加热装置应能够浸在液相工作介质中，因为加热装置如果不能与液相工作介质相接触，它就无法进行正常的换热工作。对于幅面大的平面热压板，当热压板发生倾斜时，腔中高端的液相工作介质可能流向低端，使得高端的加热装置干涸而无法正常工作；但是，干涸的加热装置只是降低了自身的换热效率，而不会改变腔内工作介质温度的均等性。可在大幅面热压板的腔内设置类似于阶梯拦河坝的多个蓄液池，这样，在热压板发生倾斜时，高端的加热装置也能浸在蓄液池内的液相工作介质中正常工作。例如，对于前述的以纵横相交的互通孔系为腔的平面矩形热压板，可以使穿过加热装置的孔的底面低于与之相交的孔的底面，当热压板在与穿过加热装置的孔道相垂直的方向上发生倾斜时，可以实现高端的加热装置能够接触到它所在孔的底部的液相工作介质；当各孔的中心都在同一平面上时，可以使穿过加热装置的孔的直径大于与之相交未穿过加热装置的孔的直径；当相交的各孔直径相同时，可以使未穿过加热装置的孔的中心高于穿过加热装置的孔的中心。还可以在一块热压板内设置多个腔，以使大幅面热压板不会因倾斜而使加热装置干涸而不能正常工作。

如何根据热压板的工作温度来选用气液两相工作介质以及气液两相工作介质与构成腔的材料的相容性问题，可以用热管领域的现有技术加以解决。可以用水作为工作介质，水在热压板内工作时呈气液两相饱和状态，它的工作温度范围为30至230摄氏度，这一温度范围适合许多生产过程对热压板工作温度的要求，水的成本低且不污染环境。

有些生产过程，如覆铜箔层压板和热固性树脂装饰层压板的生产过程，不但需要对热压板进行加热，还需要对加热后的热压板进行冷却，在冷却过程中向热压板内通入冷流体。热压板腔内的热流体管道可以用于在冷却过程中通入冷流体，为了提高换热效率可使管道在穿过腔的过程中与热压板本体相接触。

与现有技术相比，本发明的优点在于加热装置直接浸在腔内的液相工作介质中，腔内的工作介质在工作时处于气液两相饱和状态，实现了腔的等温，实现了热压板的等温。

附图说明

图1是本发明等温热压板的截面示意图；

图2是图1的一种改进方案的截面示意图；

图3是加热装置上带有缺口的翅片的等温热压板的截面示意图；

图4是图3的带有缺口的翅片的加热装置示意图；

图5是加热装置上有毛细吸液结构层的等温热压板的截面示意图；

图6是各孔道相连通的等温热压板的截面示意图；

图7是腔为均布的纵横相交的互通孔系的等温热压板的剖面示意图；

图8是腔为均布的纵横相交的互通孔系且加热装置为热流体管道的等温热压板的剖面示意图；

图9是腔是由顶板、底板及边框或隔板构成的空间的等温热压板的截面示意图；

图10是图9的一种改进方案的截面示意图；

图11是图10的带有矩形翅片的加热装置示意图；

图12是热流体管道进出口为双层管壁结构的第一种结构方式的等温热压板的截面示意图；

图13是热流体管道进出口为双层管壁结构的第二种结构方式的等温热压板的截面示意图；

图14是热流体管道进出口为双层管壁结构的第三种结构方式的等温热压板的截面示意图；

图15是热流体管道进出口为双层管壁结构的第四种结构方式的等温热压板的截面示意图；

图16是应用蓄液池的改进方案的等温热压板的截面示意图；

图17是加热装置与热压板本体紧密相接触且与加热装置相垂直的孔道在不同的高度上的等温热压板的截面示意图；

图18是图17所示同一等温热压板的截面示意图，其截面方向与图17的截面方向相垂直；

图19是加热装置与热压板本体紧密相接触且与加热装置相垂直的孔大于加热装置的外径的等温热压板的截面示意图；

图20是图19所示同一等温热压板的截面示意图，其截面方向与图19的截面方向相垂直。

具体实施方式

如图1、2、6所示，1是热压板本体，2是腔，3是加热装置，4是工作介质气相和液相的分界线，分界线以上的工作介质为气相，分界线以下的工作介质为液相。腔2是由热压板本体1的内表面与加热装置3的外表面形成的空间，腔2里有工作介质和加热装置3，加热装置3在工作介质中，即热压板中有腔，腔中有工作介质及浸在工作介质中的加热装置。

腔2内工作介质在工作时呈气液两相饱和状态，液相工作介质在加热装置3的表面吸收热量沸腾而气化，气相工作介质在腔壁上放热凝结而液化。这样，工作介质便把加热装置3放出的热量不断地传递给作为热压板本体1的腔壁。工作介质在腔2内吸收的热量和放出的热量都是相变潜热，因而工作介质在传热过程中温度保持不变，腔2内任意一点上的温度都是相等的，即使腔2内的加热装置3存在较大的温差也是如此。这样，腔2的等温就实现了，腔2的等温是实现热压板1等温的前提。

在图1、2中，每一个孔形成了一个独立的腔，这个孔在其整个长度上温度均等。

在图2中，加热装置3布置在腔2的底部，加大了加热装置3与液相工作介质的接触面积，提高了换热效率。

在图6中，各孔相连通，相连通的各孔形成了一个腔，腔内温度均等即各相连通孔温度均等。

如图3、4所示，5是加热装置3的表面上带有缺口的翅片。在图3中，是将带有翅片5的加热装置3置于腔2中，翅片5上的缺口有利于工作介质沿着加热装置3的长度方向循环流动，翅片5加大了加热装置3的换热表面，提高了换热效率。

如图5所示，6是加热装置3的表面上的毛细吸液结构层。在图5中，毛细吸液结构层6可以是由包围在加热装置3表面上的金属丝网构成，也可以是多孔性金属粉末冶炼材料层，还可以是加热装置3表面上的微型槽。毛细吸液结构层6可以通过毛细吸力将液相工作介质吸到加热装置3表面的气液两相分界线以上，加大了加热装置3与液相工作介质的接触面积，提高了换热效率。

如图7、8所示，1是热压板本体，2是腔，3是加热装置，腔2内有工作介质。腔2是由均布的纵横相交的孔系构成。在图7中，加热装置3是一个直管穿过热压板，便于在管内埋设电加热装置。在图8中，加热装置3在热压板1中迂回曲折穿过腔和热压板，减少了加热装置3在热压板1上的出入口，可在加热装置中通入热流体。

如图9、10所示，2是腔，3是加热装置，4是工作介质气相和液相的分界线，5是矩形翅片，7是顶板，8是底板，9是边框，10是隔板。边框与顶、底板之间可以焊接为一体，隔板与顶、底板之间的连接方式可以是焊接方式或其它机械连接方式。

在图9中，加热装置3布置在腔2的底部，加大了加热装置3与液相工作介质的接触面积，提高了换热效率。

在图10中，在矩形翅片5的四个圆角与腔2之间形成的空隙可以使气液两相工作介质在腔2内沿着加热装置3的长度方向循环流动。矩形翅片5加大了换热面积，提高了换热效率。在整块隔板上可以有孔，或者将整块隔板断开分成若干块小隔板，形成更大的相互连通的腔。

如图11所示，加热装置3上带有矩形翅片5，并将矩形翅片5的四个角做成圆角。

如图12、13、14、15所示，1是热压板本体，2是腔，3是加热装置，11是附加层管壁，12是密闭结构。密闭结构12可以是焊接的。加热装置3与附加层管壁11共同构成双层管壁结构。在图12中，附加层管壁11为耐高温的热阻较大的材料，如耐高温的聚四氟乙烯塑料或陶瓷材料。在图13中，附加层管壁11与加热装置3的管壁之间形成了一个腔，腔中可以是真空的。在图14中，附加层管壁11与加热装置3的管壁之间形成的空间与腔相连通。在图15中，附加层管壁11直接深入到腔2内。这四种加热装置的进出口结构可用于以热流体为热源的加热装置3即热流体管道，这些结构形式使得热流体在热流体管道的热压板1的进出口处不能对热压板本体1直接加热，提高了热压板1在进出口处的温度均匀性。

如图16所示，1是热压板本体，2是腔，3是加热装置，4是工作介质气相和液相的分界线。在图16中，腔2是由均布的纵横相交的孔系构成，穿过加热装置3的孔的底面低于与之垂直相交的未穿过加热装置3的孔的底面，这样有利于加热装置3沉浸在液相工作介质中。当热压板1在垂直于加热装置3的长度方向上发生倾斜时，穿过加热装置3的孔的底部仍能储存一定的液相工作介质，能避免加热装置3所在的孔内液相工作介质的干涸，保证加热装置正常工作。

如图17、18、19、20所示，1是热压板本体，2是腔，3是加热装置，4是工作介质气相和液相的分界线，13是孔。在图17、18中，加热装置3在穿过热压板本体1及腔2时，与热压板本体1紧密相接触；加热装置3与热压板本体1之间有热传导，加热装置3也与存在于腔2中的液相工作介质相接触，使液相工作介质沸腾；孔13将与加热装置相垂直的且在不同高度的孔相连通，共同构成腔2。在图19、20中，与加热装置3相垂直的孔的直径大于加热装置3的直径，孔13将与加热装置相垂直的孔相连通构成腔2；加热装置3与热压板本体1紧密相接触，加热装置3与热压板本体1之间有热传导；腔2中的温度是均等的。

热压板的腔可以有通向外面的孔口，孔口上有阀门。孔口的位置应在腔的工作介质的气液两相分界线以上。这一孔口可用于排出腔内的不容性气体或用于添充工作介质。可以使用水作为工作介质。当热压板本体或腔内的加热装置的材料为碳钢时，工作介质水与碳钢相互作用会产生不容性气体，可以开启孔口上的阀门将不容性气体排出，使腔内的工作介质正常工作。也可以对腔内的表面进行相容性处理，避免不容性气体的产生。工作介质的选用及添充方式可参照现有的热管技术。

Claims (11)

1.一种等温热压板，其特征是，热压板中有腔，腔中有呈气液两相饱和状态的工作介质及浸在液相工作介质中的加热装置，工作介质在腔中自然对流换热。

2.一种如权利要求1所述的热压板，其特征是，所述的加热装置为热流体管道。

3.一种如权利要求1所述的热压板，其特征是，所述的加热装置为电加热管。

4.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的加热装置的表面上有毛细吸液结构层。

5.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的加热装置上有翅片，翅片上有缺口。

6.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的腔是孔。

7.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的腔是相连通的孔。

8.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的腔是由均布的纵横相交的互通的孔构成的孔系。

9.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的腔是由顶板、底板、边框和隔板构成的空间。

10.一种如权利要求1或2所述的热压板，其特征是，所述的加热装置在热压板进出口处是双层管壁结构。

11.一种如权利要求1、2或3所述的热压板，其特征是，所述的工作介质是水。

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