CN107024138A - 一种氟塑料管热交换器管与管板的连接、密封方法 - Google Patents

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Abstract

一种氟塑料热交换器管与管板的连接、密封方法，它突破了领域内现有技术的局限性；它利用径向液压密封技术，使一个或一组“O型”密封圈和“凹形”密封圈槽以及氟塑料换热管外径形成液压密封配合关系；利用凹凸配合锁定原理，使一组“凸形”防滑带和“凹形”防滑槽形成凹凸锁定配合关系；利用内胀和限胀作用原理，使“圆柱形”胀管器压入氟塑料换热管后向外产生的扩胀压力和管板通孔的限胀作用形成封闭的压力作用关系；最终实现了管与管板的牢固连接和可靠密封，解决了氟塑料热交换器在长期使用中因震动、挤压、疲劳和环境温度骤变等导致氟塑料换热器管与管板的连接、密封处表面压力下降、介质泄露的问题。

Description

一种氟塑料管热交换器管与管板的连接、密封方法
一、技术领域
本发明涉及一种氟塑料热交换器管与管板的连接、密封方法，其成果可以应用于管板式氟塑料热交换器氟塑料换热管与金属管板、非金属管板的连接、密封的设计和制造。
二、背景技术
为解决热交换器在高温条件下耐腐蚀的问题，我国市场从2000年起出现氟塑料热交换器。氟塑料热交换器被应用在大型火电厂等烟气治理、余热回收等环境是近三四年才出现的事情。目前，氟塑料热交换器的现有制造技术具有一定局限性，大多数是由于氟塑料热交换器管与管板的连接、密封处松动、开裂，出现介质泄漏现象。为此，本发明提出了该领域新的解决方案。
公知的并具有代表性的氟塑料热交换器管与管板密封连接的现有技术之一是：“氟塑料换热管与管板的密封胀接法”。其特征是：在与氟塑料换热管连接的管板通孔内壁设有一组环形密封槽和若干个环形胀接抗拉槽；换热管直径略小于管板通孔直径并插入通孔内，再将胀管器压入换氟塑料热管内，利用胀管器向外扩胀的压力达到换热管与管板连接和密封的目的。该方法的缺点是：由于氟塑料换热管不具备密封件所必需的弹性，经过长时间使用后，因挤压、震动、疲劳等原因造成氟塑料换热管受力处变形，出现换热管与管板连接、密封处松动，而导致介质泄漏。
公知的氟塑料热交换器管与管板密封连接的现有技术之二是：采用聚四氟乙烯做为热交换器管板，再利用“氟塑料热交换器F-4管板限脹施压加热焊接法”实现管板与换热管的连接与密封。其缺点是：(一)在设备所处环境气温低于冰点设备中途停用时，可能会出现氟塑料换热管内介质结冰。结冰产生的膨胀和收缩会造成氟塑料管与管板焊接部位开裂，导致系统泄漏；(二)受到材料强度特点限制，聚四氟乙烯不适合制造大型高压热交换器管板；(三)受到材料特点和现有制造技术限制，“氟塑料热交换器F-4管板限脹施压加热焊接法”不适合制造矩形管板；(四)该工艺复杂，生产效率低，制造成本高。
三、发明内容
针对本领域现有技术的局限性和缺点，本发明提供一种稳定可靠的高性能氟塑料热交换器管与管板的密封、连接方法。
四、技术方案
本发明采用的技术方案是：
一种氟塑料管热交换器，利用径向液压密封技术，使一个或一组“O型”密封圈和“凹形”密封圈槽以及氟塑料换热管外径形成液压密封配合关系；利用凹凸配合锁定原理，使一组“凸形”防滑带和“凹形”防滑槽形成凹凸锁定配合关系；利用内胀和限胀作用原理，使“圆柱形”胀管器压入氟塑料换热管后向外产生的扩胀压力和来自管板通孔的限胀作用形成封闭的压力作用关系；最终实现管与管板的牢固连接和可靠密封目的。
五、有益效果
本发明在几乎不增加制造成本的情况下实现了氟塑料热交换器管与管板连接、密封性能的优化，其有益效果在于：
1、显著提高氟塑料热交换器管与管板连接的密封性能，不会由于长时间使用发生的震动、挤压、疲劳和环境温度骤变等因素导致氟塑料换热管与管板的连接、密封处表面压力下降，介质泄露。
2、显著提高氟塑料换热管与管板的连接抗拉强度。除非氟塑料管断裂；否则，不会出现氟塑料管与管板分离。(实验证明，8mm＊0.8mm的氟塑料管热交换器可以承压5.0兆帕以上)
3、本发明突破了现有制造技术的限制，使高压、高效氟塑料热交换器的设计制造成为可能。(现有氟塑料热交换器的设计压力一般小于1.6兆帕，本发明实验压力可达5.0兆帕；因此，本发明的设计压力可以达到3.5兆帕以上)
4、大大延长热交换器无故障运转周期和使用寿命，减少或消除用户因热交换器故障停产造成的损失，提高设备使用效率，更经济、高效。
六、附图说明
图1是本发明主视图
图2是图1中A向剖视图
图3是金属管板结构剖视图
图4是氟塑料换热管结构示意图
图5是“O型”密封圈结构示意图
图6是“O型”密封圈放入金属管板结构示意图
图7是氟塑料换热管插入金属管板通孔的示意图
图8是胀管器的结构示意图
图9是胀管器插入氟塑料换热管中的示意图
图中：1.管板、2.管板通孔、3.“凹形”密封圈槽、4.“凹形”防滑槽、5.氟塑料换热管、6.“凸形”防滑带、7.“O型”密封圈、8.胀管器。
七、实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明：
在管板(1)上设有若干管板通孔(2)；在管板通孔(2)的内壁设有“凹形”密封圈槽(3)和“凹形”防滑槽(4)；在氟塑料换热管(5)的两端管口外壁设有“凸形”防滑带(6)，并使“凸形”防滑带(6)的位置、形状、大小、数量与“凹形”防滑槽(4)的位置、形状、大小、数量一一对应配合；将“O型”密封圈(7)放入“凹形”密封圈槽(3)中；将氟塑料换热管(5)插入管板通孔(2)中(氟塑料换热管(5)的外径略小于管板通孔(2)的孔径)，并使“凸形”防滑带(6)位于与“凹形”防滑槽(4)相对应的位置，这时“O型”密封圈(7)仍在“凹形”密封圈槽(3)内并套在氟塑料换热管(5)的外壁上；将胀管器(3)压入氟塑料换热管(2)的端口内。由于设计方案令胀管器(3)的外径略大于氟塑料换热管(2)的内径，胀管器(3)被压入氟塑料换热管(2)后，氟塑料换热管(2)发生内胀而外扩；又因管板通孔(2)对氟塑料换热管(5)和“O型”密封圈(7)有限胀作用，“O型”密封圈(7)和“凸形”防滑带(6)分别被挤压在“凹形”密封圈槽(3)和“凹形”防滑槽(4)内，形成了氟塑料换热管与管板之间牢固而稳定的连接、密封结构关系。
8、用途
本发明可应用于所有管板式氟塑料热交换器管与管板的连接。配合本公司其它发明的应用，根据本发明设计制造的氟塑料热交换器可以广泛应用于高温(≤180°)、高腐蚀环境。
9、声明
需要声明的是，本发明及具体实施方式意在证明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定；因此，本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换和改进，但仍属本发明的保护范围。
并且，本发明型的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种氟塑料换热器管与管板的连接、密封方法，它采用“凹形”防滑槽与“凸形”防滑带的凹凸配合锁定的原理、“凹形”密封圈槽与“O型”密封圈径向配合密封的原理，以及内胀外限的方法实现管与管板的连接与密封。其特征是：在换热器管板上设有若干通孔，在通孔内壁径向设有一个或一组“凹形”卡槽和“凹形”密封圈槽；在氟塑料换热管端口的外壁设有“凸形”防滑带与管板“凹形”卡槽配合，设有“O型”密封圈与“凹形”密封圈槽以及氟塑料换热管外径配合；设有“圆柱形”胀管器与氟塑料换热管内径配合。当把“O型”密封圈放在管板通孔的“凹形”密封圈槽内、氟塑料换热管插入管板通孔和“凹形”密封圈槽内的“O型”密封圈内(且“凸形”环状防滑带对准管板“凹形”卡槽)，在氟塑料换热管的“凸形”防滑带与管板“凹形”卡槽之间、“O型”密封圈与管板“凹形”密封圈槽以及氟塑料换热管之间形成了配合关系；当把“圆柱形”胀管器压入氟塑料换热管端口时，氟塑料换热管被“圆柱形”胀管器向外扩胀并传递压力，借助管板通孔内壁的限胀作用实现了管与管板的牢固连接和可靠密封。
2.根据权利要求1所述，其特征是：在氟塑料换热器管板上设有若干通孔，通孔内壁设有“凹形”环状卡槽和“凹形”环状密封圈槽。
3.根据权利要求1所述，其特征是：在氟塑料换热管端口外壁设有“凸形”环状防滑带，并与管板“凹形”环状卡槽的位置一一对应配合。
4.根据权利要求1所述，其特征是：应用凹凸配合锁定原理，氟塑料换热管“凸形”防滑带的位置、形状、大小、数量与换热器管板通孔内壁“凹形”卡槽的位置、形状、大小、数量一一对应配合，实现氟塑料换热管与管板锁定连接的目的。
5.根据权利要求1所述，其特征是：应用成熟的径向液压密封技术，设“O型”密封圈并将其置于管板“凹形”环状密封圈槽内；当氟塑料换热管被插入管板通孔时“O型”密封圈也套在氟塑料换热管外壁上，形成了“O型”密封圈与管板“凹形”密封圈槽以及氟塑料换热管之间的液压密封配合关系，实现氟塑料换热器管与管板高压密封的目的(密封耐压能力可达到5.0兆帕以上)。
6.根据权利要求1所述，其特征是：设有“圆柱形”胀管器与氟塑料换热管内径配合，并在氟塑料换热管插入管板通孔和“O型”密封圈后将其压入氟塑料换热管管口内，利用其向外的扩胀力以及管板通孔内壁的限胀功能，形成上述“凹凸锁定链接”和“O型圈液压密封”所需要的压力。
7.根据权利要求1所述，其特征是：本发明所指氟塑料换热器的换热管材质为聚四氟乙烯及其改性材料。
8.根据权利要求1所述，其特征是：本发明所指氟塑料换热器的管板材质可以是金属材料，也可以是包括聚四氟乙烯在内的非金属材料。
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