CN103522027B - 换热内胆制造工艺及多层套筒式换热内胆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种换热内胆制造工艺，设置涂覆层及内胆胆壁，利用钢珠高速喷射加工内胆胆壁使其表面形成密集均匀的凹凸点后与所述涂覆层结合；利用气体保护焊接实现外封头、内封头及筒身的组成连接；高温培烧将吸热涂覆层与内胆胆壁相互结合；于内胆筒身外层涂布纳米涂料，并覆盖纳米级硅酸化合物组成保温隔热层，该保温隔热层通过聚氨酯发泡后全面覆盖内胆表层；本发明还提供一种满足该工艺的多层套筒式换热内胆，结构简单，安全性高且使用寿命长，无需弯制及切削加工，确保使用过程无爆管、裂管发生，占地面积小，有效节约空间，使用范围广，能适应不同流动性的液体或气体状的热媒和交换介质。
Description
技术领域
本发明涉及换热内胆设计技术，尤其涉及一种换热内胆制造工艺，更涉及一种满足该工艺的多层套筒式换热内胆。
背景技术
蒸汽发生器是现有技术中应用非常广泛的一种加热设备，可用于医院、浴室、餐厅、酒店、纺织、冶金、服装、包装、食品等行业，是在灭菌柜、生物反应器(罐类设备)、管路系统(在线灭菌)、过滤器等重要设备之一。
现有的蒸汽发生器一般由蒸汽筒体及设置在蒸汽筒体内的换热内胆组成，这种蒸汽发生器在工作过程中，主要通过在换热内胆注入热媒介质，经过热的交换对蒸汽筒体内的液体进行加热，蒸汽筒体内的液体会在持续热交换的情况下逐渐被汽化，即为所需的蒸汽。换热内胆是整个蒸汽发生器的核心部分，目前的换热内胆为带压容器，由合金钢管制作而成的，具有超强延展性与韧性，还需再换热内胆的表面设置一层涂覆层，现有技术中无法保证纳米吸热涂覆层与胆壁具有相同的膨胀系数，当碳钢因热胀冷缩而导致涂覆层龟裂、脱落，影响换热内胆的正常工作，而且传统的换热内胆抗腐蚀性较差，金属吸热效率不高，且无法保证其安全性。
如何保证在有限的空间内增加换热速度，提高换热效率，并提高其使用寿命是目前此一技术领域的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种换热内胆制造工艺，采用喷丸、焊接及纳米涂覆等工艺实现换热内胆的结构制作与成型，并同步实施各项系数检测，实现抗压及无安全隐患的前提下，延长换热内胆的使用寿命，本发明还提供一种满足该工艺的多层套筒式换热内胆，结构简单，安全性高，换热速度快且效率高，适用范围广。
为有效解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：
一种换热内胆制造工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)喷丸处理：设置涂覆层及内胆胆壁，利用钢珠高速喷射加工内胆胆壁使其表面形成密集均匀的凹凸点后与所述涂覆层结合；
(2)焊接：利用气体保护焊接实现外封头、内封头及筒身的组成连接；
(3)纳米吸热涂覆：高温培烧将吸热涂覆层与内胆胆壁相互结合；
(4)保温隔热处理：于所述内胆筒身外层涂布纳米涂料，并覆盖纳米级硅酸化合物组成保温隔热层，该保温隔热层通过聚氨酯发泡后全面覆盖内胆表层；
(5)压力测试：充水并在1.5-2倍压力下进行水压与超压测试，并在1倍工作压力及15％工作压力的水压交替冲击中进行脉动式测试。
特别的，所述步骤(1)还包括以下步骤：
在涂覆层与所述内胆胆壁结合之前，用钢珠高速喷射到所述内胆胆壁，使其表面均匀形成密集而细小的凹凸点，加强涂覆层与胆壁的附着力，经高温焙烧后，所述涂覆层与胆壁间按锯齿状胶合使二者稳定牢固的结合。
特别的，所述步骤(2)还包括以下步骤：
所述内封头与筒身之间先焊接后涂覆，所述外封头与筒身之间先涂覆后焊接，确保纳米吸热涂层涂覆完整无遗漏的前提下实现无缺陷焊接。
特别的，所述步骤(3)还包括以下步骤：
通过高温焙烧完成涂料涂覆，在增加金属吸热效率的前提下形成抗腐蚀保护结构，避免水接触的表面腐蚀、渗透腐蚀及元素腐蚀。
特别的，所述步骤(4)还包括以下步骤：
所述硅酸化合物由硅酸钙及硅酸镁之一组成，且该硅酸化合物为纳米级化合物，涂覆后于所述筒身外层形成完整的保温隔热层。
特别的，所述步骤(5)还包括以下步骤：
在所述换热内胆内充水，并于1倍水压状态下无渗漏，1.5倍工作压力状态下无变形，2倍工作压力状态下不漏水，1倍工作压力及15％工作压力的水压交替冲击中进行脉动式测试不少于25000次，在不变形、不漏水前提下，焊缝与接头无损坏，并辅助设置高压水泵，在打开与关闭瞬间所述内胆中压力出现交替变化时测试内胆安全。
一种满足上述工艺的多层套筒式换热内胆，包括一换热内胆结构主体，该结构主体由套筒式筒身及连接筒身两端的进出口组成，所述筒身由多层套装的螺旋导流板组成，且所述螺旋导流板由交换介质层及热媒层组成。
特别的，所述进出口包括筒身一端的交换介质入口及热媒进口，另一端的交换介质出口及热媒出口。
特别的，所述交换介质入口及交换介质出口分别连接并导通所述交换介质层，所述热媒层进口及热媒层出口分别连接并导通所述交换介质层。
特别的，所述筒身包括两组分别与所述交换介质层及热媒层连通的排污口。
本发明的有益效果：本发明提供的换热内胆制造工艺，在涂覆层与所述内胆胆壁结合之前，用钢珠高速喷射到所述内胆胆壁，使其表面均匀形成密集而细小的凹凸点，加强涂覆层与胆壁的附着力，经高温焙烧后，所述涂覆层与胆壁间按锯齿状胶合使二者稳定牢固的结合，内封头与筒身之间先焊接后涂覆，外封头与筒身之间先涂覆后焊接，确保纳米吸热涂层涂覆完整无遗漏的前提下实现无缺陷焊接，高温焙烤纳米吸热涂覆，增加金属吸热效率，低于水的表面腐蚀、渗透腐蚀及接触元素腐蚀，有效延长换热内胆的使用寿命，实现高压环境下无变形、不漏水且无安全隐患。本发明还提供一种满足该工艺的多层套筒式换热内胆，结构简单，安全性高，无需弯制及切削加工，确保使用过程无爆管、裂管发生，占地面积小，有效节约空间，使用范围广，能适应不同流动性的液体或气体状的热媒和交换介质。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明公开的换热内胆制造工艺流程图；
图2本发明公开的换热内胆制造工艺又一流程图；
图3是本发明公开的多层套筒式换热内胆组成结构示意图；
图4是本发明公开的多层套筒式换热内胆中螺旋导流板结构示意图。
其中：001螺旋导流板，002热媒层，003交换介质出口，004交换介质入口，005热媒进口，006热媒出口，007排污口，008交换介质层。
具体实施方式
实施例：
如图1及图2所示，本实施例中的换热内胆制造工艺包括以下步骤：
(1)喷丸处理：设置涂覆层及内胆胆壁，利用钢珠高速喷射加工内胆胆壁使其表面形成密集均匀的凹凸点后与所述涂覆层结合；在涂覆层与所述内胆胆壁结合之前，用钢珠高速喷射到所述内胆胆壁，使其表面均匀形成密集而细小的凹凸点，加强涂覆层与胆壁的附着力，经高温焙烧后，所述涂覆层与胆壁间按锯齿状胶合使二者稳定牢固的结合。
(2)焊接：利用气体保护焊接实现外封头、内封头及筒身的组成连接；所述内封头与筒身之间先焊接后涂覆，所述外封头与筒身之间先涂覆后焊接，确保纳米吸热涂层涂覆完整无遗漏的前提下实现无缺陷焊接。
(3)纳米吸热涂覆：高温培烧将吸热涂覆层与内胆胆壁相互结合；通过高温焙烧完成涂料涂覆，在增加金属吸热效率的前提下形成抗腐蚀保护结构，避免水接触的表面腐蚀、渗透腐蚀及元素腐蚀。
(4)保温隔热处理：于所述内胆筒身外层涂布纳米涂料，并覆盖纳米级硅酸化合物组成保温隔热层，该保温隔热层通过聚氨酯发泡后全面覆盖内胆表层；所述硅酸化合物由硅酸钙及硅酸镁之一组成，且该硅酸化合物为纳米级化合物，涂覆后于所述筒身外层形成完整的保温隔热层。
(5)压力测试：充水并在1.5-2倍压力下进行水压与超压测试，并在1倍工作压力及15％工作压力的水压交替冲击中进行脉动式测试。在所述换热内胆内充水，并于1倍水压状态下无渗漏，1.5倍工作压力状态下无变形，2倍工作压力状态下不漏水，1倍工作压力及15％工作压力的水压交替冲击中进行脉动式测试不少于25000次，在不变形、不漏水前提下，焊缝与接头无损坏，并辅助设置高压水泵，在打开与关闭瞬间所述内胆中压力出现交替变化时测试内胆安全。
申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某步骤，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的方法，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些步骤的其它实施方式。
如图2及图3所示，一种满足上述工艺的多层套筒式换热内胆，包括一换热内胆结构主体，该结构主体由套筒式筒身及连接筒身两端的进出口组成，所述筒身由多层套装的螺旋导流板001组成，且所述螺旋导流板001由交换介质层008及热媒层002组成。
所述进出口包括筒身一端的交换介质入口004及热媒进口005，另一端的交换介质出口003及热媒出口006。所述交换介质入口004及交换介质出口003分别连接并导通所述交换介质层008，所述热媒层002进口及热媒层002出口分别连接并导通所述交换介质层008。所述筒身包括两组分别与所述交换介质层及热媒层连通的排污口007。
本实施例重要技术原理为：
1、本发明提供的换热内胆制造工艺，在涂覆层与所述内胆胆壁结合之前，用钢珠高速喷射到所述内胆胆壁，使其表面均匀形成密集而细小的凹凸点，加强涂覆层与胆壁的附着力，经高温焙烧后，所述涂覆层与胆壁间按锯齿状胶合使二者稳定牢固的结合，内封头与筒身之间先焊接后涂覆，外封头与筒身之间先涂覆后焊接，确保纳米吸热涂层涂覆完整无遗漏的前提下实现无缺陷焊接，高温焙烤纳米吸热涂覆，增加金属吸热效率，低于水的表面腐蚀、渗透腐蚀及接触元素腐蚀，有效延长换热内胆的使用寿命，实现高压环境下无变形、不漏水且无安全隐患。
2、本发明提供的多层套筒式换热内胆，采用不同口径合金钢管、合金封头及合金管帽，设置漩涡热媒导流板，确保热媒在热媒层002内部无空隙，控制热媒流速，提高热交换效率，并采取高温焙烤纳米吸热涂覆，结构简单，安全性高，无需弯制及切削加工，确保使用过程无爆管、裂管发生，占地面积小，有效节约空间，使用范围广，能适应不同流动性的液体或气体状的热媒和交换介质。
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现工艺及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述工艺及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现工艺等效替换及及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其工艺来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种换热内胆制造工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
(1)喷丸处理：设置涂覆层及内胆胆壁，利用钢珠高速喷射加工内胆胆壁使其表面形成密集均匀的凹凸点后与所述涂覆层结合；
(2)焊接：利用气体保护焊接实现外封头、内封头及筒身的组成连接；
(3)纳米吸热涂覆：高温培烧将吸热涂覆层与内胆胆壁相互结合；
(4)保温隔热处理：于所述内胆筒身外层涂布纳米涂料，并覆盖纳米级硅酸化合物组成保温隔热层，该保温隔热层通过聚氨酯发泡后全面覆盖内胆表层；
(5)压力测试：充水并在1.5-2倍压力下进行水压与超压测试，并在1倍工作压力及15％工作压力的水压交替冲击中进行脉动式测试。
2.根据权利要求1所述的换热内胆制造工艺，其特征在于，所述步骤(1)还包括以下步骤：
在涂覆层与所述内胆胆壁结合之前，用钢珠高速喷射到所述内胆胆壁，使其表面均匀形成密集而细小的凹凸点，加强涂覆层与胆壁的附着力，经高温焙烧后，所述涂覆层与胆壁间按锯齿状胶合使二者稳定牢固的结合。
3.根据权利要求1所述的换热内胆制造工艺，其特征在于，所述步骤(2)还包括以下步骤：
所述内封头与筒身之间先焊接后涂覆，所述外封头与筒身之间先涂覆后焊接，确保纳米吸热涂层涂覆完整无遗漏的前提下实现无缺陷焊接。
4.根据权利要求1所述的换热内胆制造工艺，其特征在于，所述步骤(3)还包括以下步骤：
通过高温焙烧完成涂料涂覆，在增加金属吸热效率的前提下形成抗腐蚀保护结构，避免水接触的表面腐蚀、渗透腐蚀及元素腐蚀。
5.根据权利要求1所述的换热内胆制造工艺，其特征在于，所述步骤(4)还包括以下步骤：
所述硅酸化合物由硅酸钙及硅酸镁之一组成，且该硅酸化合物为纳米级化合物，涂覆后于所述筒身外层形成完整的保温隔热层。
6.根据权利要求1所述的换热内胆制造工艺，其特征在于，所述步骤(5)还包括以下步骤：
在所述换热内胆内充水，并于1倍水压状态下无渗漏，1.5倍工作压力状态下无变形，2倍工作压力状态下不漏水，1倍工作压力及15％工作压力的水压交替冲击中进行脉动式测试不少于25000次，在不变形、不漏水前提下，焊缝与接头无损坏，并辅助设置高压水泵，在打开与关闭瞬间所述内胆中压力出现交替变化时测试内胆安全。
7.一种满足权利要求1所述工艺的多层套筒式换热内胆，其特征在于，包括一换热内胆结构主体，该结构主体由套筒式筒身及连接筒身两端的进出口组成，所述筒身由多层套装的螺旋导流板组成，且所述螺旋导流板由交换介质层及热媒层组成。
8.根据权利要求7所述的多层套筒式换热内胆，其特征在于，所述进出口包括筒身一端的交换介质入口及热媒进口，另一端的交换介质出口及热媒出口。
9.根据权利要求8所述的多层套筒式换热内胆，其特征在于，所述交换介质入口及交换介质出口分别连接并导通所述交换介质层，所述热媒层进口及热媒层出口分别连接并导通所述交换介质层。
10.根据权利要求7所述的多层套筒式换热内胆，其特征在于，所述筒身包括两组分别与所述交换介质层及热媒层连通的排污口。
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