CN114011100B - 一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套及制作方法 - Google Patents

一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套及制作方法，加热夹套由内而外依次为内衬、筒身、保温层以及蒙皮层；筒身为碳钢材质，内衬为石墨材质，保温层为发泡类保温材料，蒙皮层为碳钢薄板经卷制而成。本发明采用两相组合式设计，碳钢材质筒身可提供整体足够的结构强度，石墨材质内衬具有良好的耐腐蚀性能。并采用支撑杆的设计，接触石墨材质的内衬时可防内衬振动，亦有支撑内衬的作用，其裸露在保温层中的部分，在保温材料发泡后亦有强化保温层结构强度的作用。此外，采用螺旋槽传热的设计方案，避免了因加热夹套采用多相材料部件组合而成而导致传热效果下降的情况发生。

Description

一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套及制作方法
技术领域
本发明属涉及一种刮板薄膜蒸发器的加热夹套，特别是涉及一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套及其制作方法。
背景技术
刮板薄膜蒸发器是一种通过刮板强制成膜的蒸发器，由于其具有诸多优点，如：传热系数大、过流时间短、不易结焦不易结垢，适合热敏性、高粘度物料的蒸发浓缩，所以在化工、炼油、制药等行业得到重视。目前在用的刮板薄膜蒸发器的蒸发段即加热夹套为碳钢材质制造，其光滑的内壁虽不易结焦不易结垢，但其耐腐蚀的性能差强人意，常常因为夹套内壁的腐蚀造成设备故障，或制约设备的工艺范围，寻求一种耐腐蚀的碳钢替代材料成为业界急需解决的问题。此外，传统加热夹套的传热是采用于筒身外壁上缠绕半管的方式实现的，如加热夹套采用多相材料部件组合而成，势必因为装配的种种误差导致传热效果下降，于筒身外壁上缠绕半管的方式亦需改变。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套及制作方法，解决刮板薄膜蒸发器中加热夹套内壁因为碳钢材料不耐腐蚀的问题以及筒身外壁上缠绕半管的传热效果的问题。
技术方案：一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套，包括筒身、内衬、蒙皮层和保温层；其中，筒身为碳钢材质，内衬为石墨材质，保温层为发泡类保温材料，蒙皮层为碳钢薄板经卷制而成；所述内衬、筒身、保温层以及蒙皮层由内而外依次设置；
所述筒身上部具有一个进气安装螺纹孔，下部具有一个出气安装螺纹孔，两者在筒身的轴向方向上下错开；所述进气安装螺纹孔和出气安装螺纹孔分别连接一个管接头，所述管接头的中心具有一个贯通的管接头的中心通孔；
所述筒身上具有若干层沿圆周阵列排布的支撑杆孔，支撑杆孔的内壁上具有螺纹；带有外螺纹的支撑杆从保温层穿入并拧入所述支撑杆孔内，所述支撑杆的一端与内衬接触，另一端正好没入所述保温层；
所述内衬的外圆上设有螺旋槽，螺旋槽的槽形为半圆形，所述螺旋槽的上端与筒身上的所述进气安装螺纹孔相通连，所述螺旋槽的下端与筒身上的所述出气安装螺纹孔相通连；所述内衬外圆的上下两端还分别设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈。
进一步的，所述筒身的顶部设有上法兰上，所述上法兰具有一个台阶孔，台阶孔的平面圆周方向阵列排布着若干螺纹孔；所述内衬顶部设有一个上台阶，所述上台阶平面圆周阵列排布着若干沉头通孔；所述内衬通过螺栓连接所述沉头通孔与螺纹孔来固定。
进一步的，所述内衬上的螺旋槽的螺旋升角为13~16°。
进一步的，所述支撑杆为聚四氟乙烯材质。
进一步的，所述筒身的上法兰的平面圆周方向阵列排布着若干紧固孔，所述筒身底部还设有下法兰，所述下法兰上亦的平面圆周方向阵列排布着若干紧固孔。
所述刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套的制作方法，包括：
步骤1：加工筒身，包括：
步骤1-1：先使用车削机床加工筒身的外圆及两端法兰外圆，同时一刀下加工筒身两端大面，保证筒身外圆与两端法兰外圆的平行度，保证筒身外圆、两端法兰外圆与筒身两端大面的垂直度；
步骤1-2：使用车削机床加工筒身的内孔及上法兰的台阶孔；
步骤1-3：以筒身的下端面和内孔为基准，使用铣削数控机床加工出台阶孔平面上圆周阵列排布的螺纹孔；
步骤1-4：使用分度头和摇臂钻，加工进气安装螺纹孔、出气安装螺纹孔以及筒身上阵列排布的支撑杆孔的底孔，使用丝锥攻丝加工出进气安装螺纹孔、出气安装螺纹孔以及筒身上阵列排布的支撑杆孔的孔螺纹；
步骤2：加工内衬，包括：
步骤2-1：先使用车削机床加工内衬的外圆及上台阶的外圆，同时一刀下加工内衬的两端大面，保证内衬外圆及上台阶的外圆的平行度，保证内衬外圆及上台阶的外圆与内衬两端大面的垂直度；
步骤2-2：使用车削机床加工内衬的内孔；
步骤2-3：使用车削机床加工内衬外圆上的螺旋槽，加工内衬外圆上的上下两端的密封槽；
步骤2-4：以内衬的下端面和内孔为基准，使用铣削数控机床加工出上台阶平面上圆周阵列排布的沉头通孔；
步骤3：装配，包括：
步骤3-1：将密封圈安装进内衬外圆上下两端的密封槽中，再将内衬套进筒身中间的通孔中，内衬上台阶正好与筒身上法兰的台阶孔相配合，利用内衬上台阶上的8个阵列排布的沉头通孔和筒身上法兰上的8个阵列排布的螺纹孔，使用螺栓将两者紧固且定位；
步骤3-2：将支撑杆一一旋进筒身上的阵列排布的支撑杆孔中，将支撑杆旋至端部刚好与内衬接触，利用量具测量裸露在外的支撑杆的另一头，保证所有裸露在外的支撑杆长度一致，且该长度与保温层的厚度一致；
步骤3-3：将卷板机卷好的蒙皮层蒙卷在保温层的外围，并利用支撑杆裸露于保温层的部分定位与限位，焊接好蒙皮层的接头，于蒙皮层上开孔，可供管接头插入并旋进筒身上的进气安装螺纹孔和出气安装螺纹孔；再于蒙皮层的上方开若干个工艺气孔，待保温层发泡完毕即将其封闭；
步骤4：保温层的灌装，包括：
步骤4-1：先于筒身上进气安装螺纹孔处旋进发泡管，于筒身上出气安装螺纹孔处旋进堵头，将发泡状的保温材料从发泡管计量注入直至注满；其中，所述发泡管和堵头两者与管接头尺寸外形均一致；发泡管中心具有一个盲孔，发泡管壁上阵列排布通孔，且安装至筒身的进气安装螺纹孔中时发泡管管壁上阵列排布的通孔正好位于保温层内；所述堵头为实心体；所述发泡管和堵头的顶头外径上均具有螺纹；
步骤4-2：待保温层固化后，旋下发泡管和堵头，于筒身上进气安装螺纹孔处和筒身上出气安装螺纹孔处分别旋进管接头。
进一步的，还包括步骤5：精加工作业面，包括：
步骤5-1：利用筒身上下法兰的外圆为加工基准，使用车削机床精加工内衬的内孔至要求尺寸，精加工装配体的两端大面，保证两端大面平行且与内衬的内孔轴线垂直；
步骤5-2：使用分度头和摇臂钻，加工筒身两端大面上圆周阵列排布的紧固用的紧固孔。
有益效果：1.本发明采用两相组合式设计，筒身为碳钢材质，可提供整体足够的结构强度，内衬为石墨材质，具有良好的耐腐蚀性能。
2.本发明采用支撑杆的设计，接触石墨材质的内衬时可防内衬振动，亦有支撑内衬的作用，其裸露在保温层中的部分，在保温材料发泡后亦有强化保温层结构强度的作用，类似于钢筋混凝土中钢筋的作用。
3.本发明采用螺旋槽传热的设计方案，避免了因加热夹套采用多相材料部件组合而成而导致传热效果下降的情况发生。
附图说明
图1本发明装配剖视图；
图2本发明装配剖视图中A处放大图；
图3本发明中筒身剖视图；
图4本发明中筒身俯视图；
图5本发明中筒身左视图；
图6本发明中内衬剖视图；
图7本发明中内衬主视图；
图8本发明中管接头剖视图；
图9本发明中发泡管剖视图；
图10本发明中堵头剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套，由筒身1、内衬2、蒙皮层3和保温层4组成。
筒身1为碳钢材质，可提供整体足够的结构强度，内衬2为石墨材质，具有良好的耐腐蚀性能，保温层4为发泡类保温材料，蒙皮层3为碳钢薄板经卷制而成。
如图1-5所示，筒身1为直筒状中间有1个贯通的通孔，其上下两端具有筒身上法兰6和筒身下法兰7，其中筒身上法兰6上具有1个台阶孔14，台阶孔14的平面圆周方向阵列排布着8个螺纹孔8。筒身1上法兰6的平面圆周方向阵列排布着8个紧固孔18，筒身下法兰7上亦具有相同的8个紧固孔，用于加热夹套与其他设备段的连接。
筒身1的径向上具有1个进气安装螺纹孔15和1个出气安装螺纹孔16，两者分布于筒身1轴向的两端，且上下错开，其中进气安装螺纹孔15在上，出气安装螺纹孔16在下。
如图1、2、8所示，管接头5顶头外径上具有螺纹，可旋进进气安装螺纹孔15和出气安装螺纹孔16，管接头5的中心具有1个贯通的管接头中心通孔20，管接头5安装进进气安装螺纹孔15可负责蒸汽的进入，管接头5安装进出气安装螺纹孔16可负责蒸汽与冷凝水的排出。
如图1、3、5所示，筒身1上具有上下3层圆周阵列排布的径向支撑杆孔17，每层支撑杆孔17数量为8个，支撑杆孔17的内壁上具有螺纹，可旋进支撑杆13。
支撑杆13为聚四氟乙烯材质，其带有外螺纹，当其安装时，端部接触石墨材质的内衬2时可防内衬2振动，亦有支撑内衬2的作用，其裸露在保温层4中的部分，在保温材料发泡后亦有强化保温层4结构强度的作用，类似于钢筋混凝土中钢筋的作用。
如图1、2、6、7所示，内衬2为直筒状中间亦有1个贯通的通孔，其上方具有1个上台阶9，上台阶9平面圆周阵列排布着8个沉头通孔10，8个沉头通孔10的位置与筒身上法兰6台阶孔14平面圆周方向阵列排布着8个螺纹孔8位置一致。
内衬2的外圆上设有螺旋槽11，螺旋槽11的槽形为半圆形，螺旋槽的螺旋升角为13~16°，螺旋槽11的上端可与筒身径向上进气安装螺纹孔15相通连，螺旋槽11的下端可与筒身径向上出气安装螺纹孔16相通连。
内衬2的外圆上下两端均具有1圈密封槽19。
如图1、2所示，内衬2上台阶9与筒身1上法兰6的台阶孔14具有单边0.1mm的间隙，内衬2直筒段的外圆与筒身1上中间通孔的内孔亦具有单边0.1mm的间隙。
如图9-10所示，发泡管21和堵头24两者与管接头5尺寸外形均一致，其中发泡管21中心具有1个盲孔22，发泡管壁上阵列排布的通孔23，且安装至筒身进气安装螺纹孔15中时发泡管壁上阵列排布的通孔23位于保温层4内。堵头24为实心体，发泡管21和堵头24的顶头外径上均具有螺纹，两者亦可旋进进气安装螺纹孔15和出气安装螺纹孔16。
本两相组合式加热夹套的制作方法，包括如下：
步骤1：加工筒身1。
步骤1-1：先使用车削机床加工筒身1的外圆及两端法兰外圆，同时一刀下加工筒身1两端大面，保证筒身1外圆与两端法兰外圆的平行度，保证筒身1外圆、两端法兰外圆与筒身1两端大面的垂直度。
步骤1-2：利用先前加工的各基准面，使用车削机床加工筒身1的内孔及上法兰6的台阶孔14。
步骤1-3：以筒身1的下端面和内孔为基准，使用铣削数控机床加工出台阶孔14平面上圆周阵列排布的8个螺纹孔8。
步骤1-4：使用分度头和摇臂钻，加工进气安装螺纹孔15、出气安装螺纹孔16以及筒身上阵列排布的径向支撑杆孔17的底孔，使用丝锥攻丝加工出进气安装螺纹孔15、出气安装螺纹孔16以及筒身上阵列排布的径向支撑杆孔17的孔螺纹。
步骤2：加工内衬2。
步骤2-1：先使用车削机床加工内衬2的外圆及上台阶9的外圆，同时一刀下加工内衬2的两端大面，保证内衬2外圆及上台阶9的外圆的平行度，保证内衬2外圆及上台阶9的外圆与内衬2两端大面的垂直度。
步骤2-2：利用先前加工的各基准面，使用车削机床加工内衬2的内孔。
步骤2-3：利用先前加工的各基准面，使用车削机床加工内衬2外圆上螺旋槽11，加工内衬2外圆上的上下两端的密封槽19。
步骤2-4：以内衬2的下端面和内孔为基准，使用铣削数控机床加工出上台阶9平面上圆周阵列排布的8个沉头通孔10。
步骤3：装配。
步骤3-1：将密封圈12安装进内衬2外圆上下两端的密封槽19中，再将内衬2套进筒身1中间的通孔中，内衬上台阶9正好与筒身上法兰6的台阶孔14相配合，利用内衬上台阶9上的8个阵列排布的沉头通孔10和筒身上法兰6上的8个阵列排布的螺纹孔8，使用螺栓将两者紧固且定位。
步骤3-2：将支撑杆13一一旋进筒身1上的阵列排布的支撑杆孔17中，将支撑杆13旋至端部刚好与内衬2接触即可，利用量具测量裸露在外的支撑杆13的另一头，保证所有裸露在外的支撑杆长度一致，且该长度与保温层4的厚度一致，如支撑杆13裸露在外的长度有差池，可利用锉刀修配。
步骤3-3：将卷板机卷好的蒙皮层3蒙卷在保温层4的外围，正好利用支撑杆13裸露于保温层4的部分定位与限位，焊接好蒙皮层3的1接头，于蒙皮层3上开孔，可供管接头5插入并旋进筒身1上进气安装螺纹孔15和出气安装螺纹孔16；再于蒙皮层3的上方开几个工艺气孔，待保温层4发泡完毕即将其封闭。
步骤4：保温层4的灌装。
步骤4-1：先于筒身1上进气安装螺纹孔15处旋进发泡管21，于筒身上出气安装螺纹孔16处旋进堵头24，将发泡状的保温材料从发泡管21计量注入直至注满。
步骤4-2：待保温层4固化后，旋下发泡管21和堵头24，于筒身上进气安装螺纹孔15处和筒身上出气安装螺纹孔16处均旋进管接头5且焊接封装。
步骤5：精加工作业面。
步骤5-1：利用筒身1上下法兰的外圆为加工基准，使用车削机床精加工内衬2的内孔至要求尺寸，精加工装配体的两端大面，保证两端大面平行且与内衬2的内孔轴线垂直。
步骤5-2：使用分度头和摇臂钻，加工筒身1两端大面上圆周阵列排布的8个紧固用的紧固孔。
工作中，蒸汽由筒身上方的管接头进入内衬的螺旋槽中，经过螺旋槽的层层输送，蒸汽中热量充分传导至内衬内孔的作业面上，形成的汽液混合物从筒身下方的管接头输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套，其特征在于，包括筒身(1)、内衬(2)、蒙皮层(3)和保温层(4)；其中，筒身(1)为碳钢材质，内衬(2)为石墨材质，保温层(4)为发泡类保温材料，蒙皮层(3)为碳钢薄板经卷制而成；所述内衬(2)、筒身(1)、保温层(4)以及蒙皮层(3)由内而外依次设置；
所述筒身(1)上部具有一个进气安装螺纹孔(15)，下部具有一个出气安装螺纹孔(16)，两者在筒身(1)的轴向方向上下错开；所述进气安装螺纹孔(15)和出气安装螺纹孔(16)分别连接一个管接头(5)，所述管接头(5)的中心具有一个贯通的管接头的中心通孔(20)；
所述筒身(1)上具有若干层沿圆周阵列排布的支撑杆孔(17)，支撑杆孔(17)的内壁上具有螺纹；带有外螺纹的支撑杆(13)从保温层(4)穿入并拧入所述支撑杆孔(17)内，所述支撑杆(13)的一端与内衬(2)接触，另一端正好没入所述保温层(4)；
所述内衬(2)的外圆上设有螺旋槽(11)，螺旋槽(11)的槽形为半圆形，所述螺旋槽(11)的上端与筒身(1)上的所述进气安装螺纹孔(15)相通连，所述螺旋槽(11)的下端与筒身(1)上的所述出气安装螺纹孔(16)相通连；所述内衬(2)外圆的上下两端还分别设有密封槽(19)，所述密封槽(19)内设有密封圈(12)；
所述筒身(1)的顶部设有上法兰(6)，所述上法兰(6)具有一个台阶孔(14)，台阶孔(14)的平面圆周方向阵列排布着若干螺纹孔(8)；所述内衬(2)顶部设有一个上台阶(9)，所述上台阶(9)平面圆周阵列排布着若干沉头通孔(10)；所述内衬(2)通过螺栓连接所述沉头通孔(10)与螺纹孔(8)来固定。
2.根据权利要求1所述的刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套，其特征在于，所述内衬(2)上的螺旋槽(11)的螺旋升角为13～16°。
3.根据权利要求1所述的刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套，其特征在于，所述支撑杆(13)为聚四氟乙烯材质。
4.根据权利要求1所述的刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套，其特征在于，所述筒身(1)的上法兰(6)的平面圆周方向阵列排布着若干紧固孔(18)，所述筒身(1)底部还设有下法兰(7)，所述下法兰(7)上亦的平面圆周方向阵列排布着若干紧固孔。
5.根据权利要求4所述的刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套的制作方法，其特征在于，包括：
步骤1：加工筒身(1)，包括：
步骤1-1：先使用车削机床加工筒身(1)的外圆及两端法兰外圆，同时一刀下加工筒身(1)两端大面，保证筒身(1)外圆与两端法兰外圆的平行度，保证筒身(1)外圆、两端法兰外圆与筒身(1)两端大面的垂直度；
步骤1-2：使用车削机床加工筒身(1)的内孔及上法兰(6)的台阶孔(14)；
步骤1-3：以筒身(1)的下端面和内孔为基准，使用铣削数控机床加工出台阶孔(14)平面上圆周阵列排布的螺纹孔(8)；
步骤1-4：使用分度头和摇臂钻，加工进气安装螺纹孔(15)、出气安装螺纹孔(16)以及筒身上阵列排布的支撑杆孔(17)的底孔，使用丝锥攻丝加工出进气安装螺纹孔(15)、出气安装螺纹孔(16)以及筒身上阵列排布的支撑杆孔(17)的孔螺纹；
步骤2：加工内衬(2)，包括：
步骤2-1：先使用车削机床加工内衬(2)的外圆及上台阶(9)的外圆，同时一刀下加工内衬(2)的两端大面，保证内衬(2)外圆及上台阶(9)的外圆的平行度，保证内衬(2)外圆及上台阶(9)的外圆与内衬(2)两端大面的垂直度；
步骤2-2：使用车削机床加工内衬(2)的内孔；
步骤2-3：使用车削机床加工内衬(2)外圆上的螺旋槽(11)，加工内衬(2)外圆上的上下两端的密封槽(19)；
步骤2-4：以内衬(2)的下端面和内孔为基准，使用铣削数控机床加工出上台阶(9)平面上圆周阵列排布的沉头通孔(10)；
步骤3：装配，包括：
步骤3-1：将密封圈(12)安装进内衬(2)外圆上下两端的密封槽(19)中，再将内衬(2)套进筒身(1)中间的通孔中，内衬上台阶(9)正好与筒身上法兰(6)的台阶孔(14)相配合，利用内衬上台阶(9)上的8个阵列排布的沉头通孔(10)和筒身上法兰(6)上的8个阵列排布的螺纹孔(8)，使用螺栓将两者紧固且定位；
步骤3-2：将支撑杆(13)一一旋进筒身(1)上的阵列排布的支撑杆孔(17)中，将支撑杆(13)旋至端部刚好与内衬(2)接触，利用量具测量裸露在外的支撑杆(13)的另一头，保证所有裸露在外的支撑杆长度一致，且该长度与保温层(4)的厚度一致；
步骤3-3：将卷板机卷好的蒙皮层(3)蒙卷在保温层(4)的外围，并利用支撑杆(13)裸露于保温层(4)的部分定位与限位，焊接好蒙皮层(3)的接头，于蒙皮层(3)上开孔，可供管接头(5)插入并旋进筒身(1)上的进气安装螺纹孔(15)和出气安装螺纹孔(16)；再于蒙皮层(3)的上方开若干个工艺气孔，待保温层(4)发泡完毕即将其封闭；
步骤4：保温层(4)的灌装，包括：
步骤4-1：先于筒身(1)上进气安装螺纹孔(15)处旋进发泡管(21)，于筒身(1)上出气安装螺纹孔(16)处旋进堵头(24)，将发泡状的保温材料从发泡管(21)计量注入直至注满；其中，所述发泡管(21)和堵头(24)两者与管接头(5)尺寸外形均一致；发泡管(21)中心具有一个盲孔(22)，发泡管壁上阵列排布通孔(23)，且安装至筒身(1)的进气安装螺纹孔(15)中时发泡管(21)管壁上阵列排布的通孔(23)正好位于保温层(4)内；所述堵头(24)为实心体；所述发泡管(21)和堵头(24)的顶头外径上均具有螺纹；
步骤4-2：待保温层(4)固化后，旋下发泡管(21)和堵头(24)，于筒身(1)上进气安装螺纹孔(15)处和筒身上出气安装螺纹孔(16)处分别旋进管接头(5)。
6.根据所述权利要求5所述的刮板薄膜蒸发器用两相组合式加热夹套的制作方法，其特征在于，还包括步骤5：精加工作业面，包括：
步骤5-1：利用筒身(1)上下法兰的外圆为加工基准，使用车削机床精加工内衬(2)的内孔至要求尺寸，精加工装配体的两端大面，保证两端大面平行且与内衬(2)的内孔轴线垂直；
步骤5-2：使用分度头和摇臂钻，加工筒身(1)两端大面上圆周阵列排布的紧固用的紧固孔。
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