氟塑料热交换器管板焊接装置及焊接方法与流程

本发明涉及热交换器制造工装设备技术领域，具体的说是一种氟塑料热交换器管板焊接装置及焊接方法。

背景技术：

氟塑料热交换器以其优异的耐腐蚀、防结垢性能，作为金属热交换器的有效补充，目前广泛应用于化工、污水处理等领域。氟塑料换热器是由许多小直径薄壁氟塑料（常见的有ptfe、efp等）传热管组成的管束与同材质的氟塑料管板压熔连接。目前国内传统焊接装置与方法中，通常采用钢芯插入氟塑料管，然后在一同插入管板孔中后，通过锡浴（或热空气）使得毛细管和管板受热膨胀并熔化，钢芯限制管板和管束的膨胀，使管板和管束间产生压力，保温后使得管束和管板压熔连接。但是采用上述传统焊接方法常出现一下问题：1）由于氟塑料熔接性能较差，管束与管板之间的熔接强度低，熔接深度浅，熔接后的泄漏率高等问题。2）不同管径规格的毛细管与管板焊接时需要对应规格尺寸的钢芯与之配合，这就使得焊接准备工序繁琐，且这一过程需要大量的人工操作，增加了生产成本；3）为了保证焊接的成功率和焊接稳定性对钢芯加工精度较高，特别是钢芯的外径尺寸、垂直度及外表面粗糙度要求较高（不高于0.5μm），这对成本的降低很不利。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种氟塑料热交换器管板焊接装置及焊接方法，以解决传统氟塑料热交换器制造过程中管束与管板之间熔接强度低，泄漏率高，需要在管束中插接钢芯，工序繁杂，费时费力，制造成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种氟塑料热交换器管板焊接装置，它包括带有法兰端头的金属套筒，套筒的顶端设有上盖板，上盖板的顶部设有密封端板；套筒的侧壁上设有接管，套筒的底部延伸入恒温炉内，套筒的底端法兰固定于恒温炉的内壁上。

优选的，所述套筒的底端与恒温炉之间为密封连接。

一种氟塑料热交换器管板焊接方法，该焊接方法利用上述的氟塑料热交换器管板焊接装置实现，它包括以下步骤：

步骤一、将氟塑料管束置于套筒内腔中，其两端分别延伸出套筒两端的法兰中心孔，管束的端部插入氟塑料管板的管孔中，管束的顶端密封，底部的管板上下两侧分别安装上限涨支撑板和下限涨支撑板，管板的外壁装卡限涨环，上限涨支撑板、下限涨支撑板与套筒的底端法兰相连接并通过调节螺栓固定于恒温炉的内壁上；

步骤二、启动恒温炉，使得恒温炉内温度升至280-380℃，管束和管板受热温升发生径向和周向膨胀，使得氟塑料管和管板孔之间的间距逐渐减小；

步骤三，待管束和管板连接处的氟塑料开始融化后，通过套筒上接管对套筒的内腔抽真空，套筒内腔中的气压降至10~20kpa后停止抽真空，氟塑料管和管板孔之间处于低真空状态，使得已熔化的氟塑料管和氟塑料管板管孔之间产生压紧力，其力方向由氟塑料管的内壁指向外壁，保持120-600秒，使得氟塑料管和氟塑料管板孔壁充分融合；

步骤四、管束与管板的融合完成后，通过接管恢复套筒内腔的压力；关闭恒温炉，恒温炉内腔温度降至室温后，拆除上限涨支撑板、下限涨支撑板、限涨环及管板组件；

步骤五、将管束的另一端按照步骤一至步骤四所述方法与其端部的管板进行融合；待管束的两端均融合完毕后，氟塑料热交换器管板焊接完成。

优选的，所述管束的底端与管板的底面相平齐。

优选的，所述管束中的氟塑料管与管板上的管孔之间为过渡配合。

本发明的有益效果为：

（1）本发明所述的氟塑料热交换器管板焊接装置通过金属套筒、上盖板、密封端板等组件构成的密封空间，为管束与管板提供了适宜的熔接场所，采用低真空负压加压，结构简单，操作方便；

（2）本发明所述的氟塑料热交换器管板焊接方法，管束与管板之间的熔接强度高，熔接深度可达40mm以上，且熔接面无缺陷，泄漏率为零，焊接效率高，极大提高了氟塑料管板焊接的可靠性和成功率，解决了现有技术中熔接长度短、深度浅，管板泄漏率高等焊接后问题；比起传统焊接方法，本方法采用低真空负压加压，避免了采用管束钢芯加压时钢芯加工精度对不同焊接孔的影响，大大降低了泄漏率；

（3）本发明所述的氟塑料热交换器管板焊接方法省略了钢芯加工及钢芯插管等工序，提升了工作效率，减少了人员作业素质对产品质量的影响，有效提高了产品质量，大大降低了生产成本。

附图说明

图1是氟塑料热交换器管板焊接装置的结构示意图；

图2是图1中a部的放大图；

图中：1、密封端板，2、上盖板，3、接管，4、套筒，5、管束，6、恒温炉，7、下限涨支撑板，8、限涨环，9、上限涨支撑板，10、调节螺栓，11、管板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2所示的一种氟塑料热交换器管板焊接装置，它包括带有法兰端头的金属套筒4，套筒4的顶端设有上盖板2，上盖板2的顶部设有密封端板1；套筒4的侧壁上设有接管3，套筒4的底部延伸入恒温炉6内，套筒4的底端法兰固定于恒温炉6的内壁上。套筒4的底端与恒温炉6之间为密封连接。

一种氟塑料热交换器管板焊接方法，该焊接方法利用上述的氟塑料热交换器管板焊接装置实现，它包括以下步骤：

步骤一、将氟塑料管束5置于套筒4内腔中，其两端分别延伸出套筒4两端的法兰中心孔，管束5的端部插入氟塑料管板6的管孔中，管束5中的氟塑料管与管板11上的管孔之间为过渡配合，管束5的底端与管板11的底面相平齐；管束5的顶端密封，底部的管板11上下两侧分别安装上限涨支撑板9和下限涨支撑板7，管板11的外壁装卡限涨环8，上限涨支撑板9、下限涨支撑板7与套筒4的底端法兰相连接并通过调节螺栓10固定于恒温炉6的内壁上；

步骤二、启动恒温炉6，使得恒温炉6内温度升至280-380℃，管束5和管板11受热温升发生径向和周向膨胀，使得氟塑料管和管板孔之间的间距逐渐减小；

步骤三，待管束5和管板11连接处的氟塑料开始融化后，通过套筒4上接管3对套筒4的内腔抽真空，套筒4内腔中的气压降至10~20kpa后停止抽真空，氟塑料管和管板孔之间处于低真空状态，使得已熔化的氟塑料管和氟塑料管板管孔之间产生压紧力，其力方向由氟塑料管的内壁指向外壁，保持120-600秒，使得氟塑料管和氟塑料管板孔壁充分融合；

步骤四、管束5与管板11的融合完成后，通过接管3恢复套筒4内腔的压力；关闭恒温炉6，恒温炉6内腔温度降至室温后，拆除上限涨支撑板9、下限涨支撑板7、限涨环8及管板组件；

步骤五、将管束5的另一端按照步骤一至步骤四方法与其端部的管板11进行融合；待管束5的两端均融合完毕后，氟塑料热交换器管板焊接完成。

本发明所述的氟塑料热交换器管板焊接装置通过金属套筒、上盖板、密封端板等组件构成的密封空间，为管束与管板提供了适宜的熔接场所，采用低真空负压加压，结构简单，操作方便。

本发明所述的氟塑料热交换器管板焊接方法，管束与管板之间的熔接强度高，熔接深度可达40mm以上，且熔接面无缺陷，泄漏率为零，焊接效率高，极大提高了氟塑料管板焊接的可靠性和成功率，解决了现有技术中熔接长度短、深度浅，管板泄漏率高等焊接后问题；比起传统焊接方法，本方法采用低真空负压加压，避免了采用管束钢芯加压时钢芯加工精度对不同焊接孔的影响，大大降低了泄漏率。