专利名称:高温换热器的陶瓷传热管组合件的制作方法
本实用新型涉及一种换热器传热管，特别是涉及一种用于高温换热器的陶瓷组合式传热管。
在工业生产中，高温工业炉排放的烟气温度一般为900℃～1300℃，其所含能量占燃料总能量的45％以上，如何有效地回收这部分高位能源，是当今工业炉节能研究的重要课题，目前所用的回收方式主要有三种，第一种是采用切换式蓄热器，虽然结构简单，可节约一次能源，但效率极低，设备庞大，且有空气与烟气的交叉污染；第二种是采用余热锅炉，虽然效率高，但不能节约一次能源，能源利用不够合理，而且烟气量不大时，效率也不高；第三种是用金属回热器，但又受到使用温度的限制，一般不锈钢回热器的使用温度不得高于800℃，高镍铬耐热钢回热器也只能承受1050℃的温度，况且造价昂贵。
为了回收这一部分品位高，且数量大的一次能源，世界各国都投入大量的人力和物力进行研究，以期满意地解决这一长期存在的课题。美国海牙(HAGUE)国际公司成功地研制出了陶瓷高温换热器，为这一课题的解决率先作出了贡献。但是该换热器的关键部件，即陶瓷传热管组合件仍存在一些令人失望的缺陷，如管端接头和进出口管板接头颈部通道尺寸小，流体阻力大，换热能力低。又如传热管的支承仅仅是靠管端接头与六方接头之间的摩擦力，一旦弹簧失效，就会造成传热管脱落损坏，且密封性差。又如碳化硅传热管浇铸口沿管长布置，浇铸口部位材质疏松，管子横截面形状不对称，在高温烧结和急速升降温条件下，易出现裂纹，成品率低，使用寿命短，因此至今尚未形成批量商业产品。
本实用新型是对该传热管组合件的改进，本实用新型所提出的技术方案较园满地解决了上述存在的问题。本实用新型的目的就是为了提供一种理想的新型陶瓷传热管组合件。由本实用新型组装成的换热器具有流体阻力小，热效率高；密封性能好，使用安全可靠，降低了维修工作量；材质均匀，成品率高和使用寿命长。
本实用新型可以这样实现，在传热管的两端配置管端接头，管端接头的另一端与六方接头相接，六方接头的另一端与进出口端凸曲面接头相接，从而形成传热管组合件，传热管组合件的内孔直径应趋向一致，一般要求内孔直径的最大值与最小值之比为1～1.2。当然传热管组合件的内孔直径一致则更好。这样管内的流体流动的阻力大为降低，传热管的传热效率相应地大为提高。
对于以上所说的传热管组合件，管端接头与六方接头的连接可以采取承插式连接，其连接面的一方由凸曲面和圆柱面构成，另一方由凸曲面和圆柱孔面构成。如果连接面的一方由球面和圆柱面构成，另一方由圆锥孔和圆柱孔面构成则为更好。采用这种结构，在换热器长期使用后，弹簧失效，也不会造成传热管脱落损坏，并且还能保持良好的密封性能。当然，最好是六方接头一侧的相接面设计成圆锥孔面加圆柱孔面，而管端接头一侧的相接面设计成球面加圆柱面。
对于以上所说的传热管组合件中的传热管，其浇铸口是设在管端的，而不是沿管长布置。所得到的传热管质地均匀，几何形状规则对称。在温度急剧变化的情况下，管子能均匀地膨胀或收缩，增强了抗热冲击的能力，因此传热管的成品率高，使用寿命长。
本实用新型不仅适用于以碳化硅为材料的传热管，而且也适用于以其它耐热陶瓷和类似非金属为材料的传热管。
由于本实用新型提供的传热管组合件在结构上的创新，在工业实验测试中显示出了多方面的优越性。在1000℃的高温下，用常温流水急冷，再进入1000℃的高温炉内升温，反复20次未出现裂纹。由本实用新型组装成的换热器，与美国海牙(HAGUE)国际公司生产的陶瓷高温换热器比较，整台装置的流体流动阻力下降30％左右，处理能力提高20％以上，安全运行时间长，减少了维修次数和费用。
由本实用新型提供的传热管组合件组装成的换热器，具有耐高温(可在1400℃高温下长期使用)，耐腐蚀，换热效率高，结构紧凑，热容量大，无空气交叉污染等优点，可用于各种工业炉灶排放的800℃～1400℃高温烟气中直接回收高位热能，节能效果显著，燃料节约率达20～40％。本实用新型所用的碳化硅材料是由成都科技大学化机教研室研制的。成都科技大学化机教研室拥有从材料的配方，碳化硅传热管的浇铸工艺，到换热器的设计制造等完整技术，可向用户提供良好的服务。
下面结合，给出本实用新型的一个实施例。
图1是由本实用新型组装成的换热器示意图。
图2是本实用新型所提供的碳化硅传热管组合件结构图。图中(1)是出口管，插入到进出口端半球面接头(3)的内孔中。(2)是出口端固定管板，用来承受弹簧(8)传来的压紧力，以及与进口端固定管板(9)和换热器壳体一起用来封闭管间气体。进出口端半球面接头(3)的连接面与六方接头(4)的连接面相配形成球面付，即可保证自动对中。当由本实用新型组装成的换热器，六方接头就可自然地形成一个平行于固定管板而又可独自轴向移动的活动管板，用来降低金属固定管板的温度和消除由于传热管受热不均产生的热应力。六方接头(4)的另一端与管端接头(5)相接，六方接头一侧的连接面由圆锥孔面和圆柱孔面构成，管端接头一侧的连接面由球面和圆柱面构成，这种结构即可保持自动对中的作用，又可防止传热管脱落损坏的作用。传热管(6)的两端分别与管端接头(5)相接，传热管直接插入到管端接头的内孔中。在传热管的组合件中，任何两个另件的连接面之间都设有密封垫(10)，(7)是弹簧座，(8)是弹簧。
权利要求
1.一种换热器传热管组合件，适用于高温换热器的陶瓷传热管组合件，传热管(6)的两端与管端接头(5)相接，管端接头的另一端与六方接头(4)相接，六方接头的另一端与进出口凸曲面接头(3)相接，其特征在于该传热管组合件的内孔直径的最大值与最小值之比为1～1.2。
2.根据权利要求
1所述的传热管组合件，其特征在于管端接头(5)与六方接头(4)的相接为承插式相接，其相接面的一方由凸曲面和圆柱面构成，另一方由凹曲面和圆柱孔面构成。
3.根据权利要求
2所述的传热管组合件，其特征在于相接面的一方由球面和圆柱面构成，另一方由圆锥孔面和圆柱孔面构成。
4.根据权利要求
3所述的传热管组合件，其特征在于管端接头(5)的配合面由球面和圆柱面构成，六方接头(4)的配合面由圆锥孔面和圆柱孔面构成。
专利摘要
高温换热器的陶瓷传热管组合件，是高温换热器的关键部件，由传热管(6)、管端接头(5)、六方接头(4)和进出口端凸曲面接头(3)组成。管端接头与六方接头为承插式连接，管端接头的连接面由球面和圆柱面构成，六方接头的连接面由圆锥孔面和圆柱孔面构成。该传热管组合件的内孔直径趋向一致。由本实用新型组装成的换热器，使用安全可靠，热效率高，可用于回收各种工业炉排放的800℃～1400℃烟气所含的能量，燃料节约率达20～40％。
文档编号F28F1/00GK87200709SQ87200709
公开日1988年4月13日 申请日期1987年1月13日
发明者杨季沅, 陈匡民, 蒋维, 付式锟, 王泽芬, 张世金 申请人:成都科技大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan