专利名称：耐腐蚀复合热交换器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐腐蚀复合热交换器及其制作方法，属于金属零件表面防腐
蚀和热交换技术领域；特别实用于阳极氧化、微弧氧化和电镀处理行业中使用 酸或碱溶液的工艺过程中有温度要求时，需用该防腐蚀热交换技术领域。
背景技术：
在金属零件表面处理行业中，进行阳极氧化、微弧氧化或电镀等表面处理 时所用的溶液为酸性或碱性，具有较强的腐蚀性；同时处理过程中可能会产生 大量的热量，需要及时排出，或者溶液需要加热并稳定维持在高于室温的温度， 这些均要求对溶液进行热交换，以达到所要求的合适的温度范围。
目前，在表面处理行业中对溶液的热交换，如制冷， 一般采用钛管、铅管、 不锈钢管等金属管或聚四氟乙烯(PTFE)管制成的热交换器。金属管的热阻小， 传热效率高，但耐酸或碱的腐蚀性能差，易被溶液腐蚀而穿孔， 一旦腐蚀穿孔， 将导致热交换设施(如制冷机)损坏。所以，更换周期短，并且一般不釆用直 接热交换方式，而采用间接热交换方式，如用制冷机对表面处理槽中的溶液 制冷时，先制冷冷却池中无腐蚀性的水或溶液，再将冷却后的水或溶液排入金 属管中使表面处理槽中的溶液冷却降温。这种热交换方式必然使热交换的效率 明显降低。聚四氟乙烯管的耐腐蚀性好，但热阻大、耐压强度有限，也只能釆 用间接热交换方式，且价格昂贵。即便是采用间接热交换方式，金属管与酸碱 溶液接触仍然易被腐蚀，更换较为频繁，寿命短。加之，钛管、铅管、不锈钢 管等金属管和聚四氟乙烯管的加工工艺复杂，需要进行弯管和焊接等工序，所 以制作成本高。
3就复合热交换器而言，为了解决金属管易被腐蚀的问题，专利号为
ZL200420034126. 2的中国专利公开了一种电冰箱耐腐蚀蒸发器，采用热塑性塑 料或热熔胶覆盖在金属铝管外表面上，再将这种复合管制成蒸发管，蒸发管与 热塑性塑料或热熔胶覆盖的蒸发板粘结固定，成为具有防腐性能的蒸发器，这 种蒸发器用于电冰箱。但由于尺寸小，且蒸发管与制冷介质(气体)的热交换 作用是通过热塑性塑料或热熔胶覆盖的传热板换热，传热效率较低，热塑性塑 料或热熔胶与金属铝管通过挤塑工艺复合，工艺要求较高，不适合表面处理中 具有较强酸性或碱性溶液的换热。为满足高传热效率又不使金属铜管受到腐蚀， 专利号为ZL94200437.7的中国专利，公开了一种耐腐蚀复合管制冷蒸发器。采 用一种盘管或螺旋管状的铜管外表面复合一层或多层其它金属材料薄层，通过 电镀、涂敷或包覆方法得到耐腐蚀的金属膜层，金属膜层依次为铬层、镍局和 钛层，但这种蒸发器用于金属零件表面处理时需承受酸或碱溶液的腐蚀，其耐 腐蚀性远远不够，且制造工艺复杂，成本高。聚四氟乙烯热交换器有很好的耐 腐蚀性，在化工设备和涂装工业中得到了应用，但其热阻较大，传热性能较差， 强韧性远低于金属管，不能对酸或碱性溶液直接进行热交换，只能进行间接热 交换，且价格昂贵。
发明内容
针对上述问题，本发明目的在于提供一种耐腐蚀性好、传热效率高、制作 工艺简单、成本低廉，在金属零件表面处理中可对腐蚀性溶液直接进行热交换 的耐腐蚀复合热交换器及其制作方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的耐腐蚀复合热交换器及其制 作方法，它包含外层及中空金属管内层的复合热交换管，其特征在于热交换管 外层为耐酸碱溶液腐蚀的高分子材料热縮管，内层为导热性优良的铜管或铝管，外层紧密包覆于内层表面，内层中可通过循环致冷或致热介质，可将外层周围 腐蚀性溶液中的热量吸收排出或加热该溶液。
所述的耐腐蚀复合热交换器的制作方法为首先将外层高分子材料热縮管套 穿在铜管或铝管外表面上，再用热风依次均匀加热该外层，使其高分子材料热
縮管外层紧密地包覆于铜管或铝管的外表面上，然后将其弯曲成盘形、u形或螺
旋形，用至少l副以上的夹持板和螺栓将其夹持固定。
所述的高分子材料热縮管外层为高分子PVC、 PTFE、 PET、氟橡胶、半硬聚 偏氟乙烯胶中的一种，该外层厚度为O. 1 0.5mm。
所述的夹持板和螺栓材料为高分子PVC、 PTFE、 PET、氟橡胶、半硬聚偏氟 乙烯胶中的一种。 本发明的优点是-
本发明由于采用了耐酸碱腐蚀的高分子材料PVC、 PTFE、 PET、氟橡胶或半 硬聚偏氟乙烯胶热縮管中的一种，热縮管经过加热收縮紧密包覆于导热性优良 的铜管或铝管外表面，然后将其弯曲成盘形、U形或螺旋形，用夹持板和螺栓将 其夹持固定，以增大总体的传热面积的技术解决方案，既解决了复合热交换器 耐酸碱溶液腐蚀的问题，同时导热性能好，制冷效率是铜热交换器的90 95%， 使用温度在一40 11(TC范围内，换热效果佳，且复合热交换管容易弯曲成形， 复合层不易破损，成本低廉。
以下结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。
图l为盘管式耐腐蚀复合热交换器的主视图。
图2为盘管式耐腐蚀复合热交换器
图1的俯视图。
图3为盘管式耐腐蚀复合热交换器图2沿A-A线的剖视图。图4为U型式耐腐蚀复合热交换器的主视图。
图5为U型式耐腐蚀复合热交换器图4的俯视图。
图6为盘管式保持架固定的耐腐蚀复合热交换器的主视图。
图7为盘管式保持架固定的耐腐蚀复合热交换器图6的俯视图。
图8为盘管式耐腐蚀复合热交换器图6沿A-A线的剖视图。
图中零部件、部位及编号
l一耐腐蚀复合热交换管 2 —螺母 3—夹持板
4一螺钉 5—外层 6—内层 7—保持架
具体实施例方式
耐腐蚀复合热交换器，包含外层及中空金属管内层，外层为耐酸碱溶 液腐蚀的高分子材料热縮管层，内层为导热性优良的铜管或铝管，外层紧密包 覆于内层表面；内层中可通过循环致冷或致热介质，可将外层周围腐蚀性溶液 中的热量吸收排出或加热该溶液。
本发明耐腐蚀复合热交换器及其制作方法，其内层为中空的铜管或铝管， 最好选用铜管，外层为PVC、 PTFE、 PET、氟橡胶或半硬聚偏氟乙烯胶高分子材 料热縮管中的一种，该热縮管耐酸或碱腐蚀。制作复合热交换管是先将铜管进 行人工或机械套穿高分子材料热收縮管，该热收縮管的内径尺寸比铜管的外径 尺寸大3 8ram，套穿过程完成后，用热风沿热收缩管的一端均匀地吹向另一端， 使热收縮管均匀收缩，并紧密地包覆在铜管或铝管的外部表面上，形成耐腐蚀 外层。该外层厚度为0.1 0.5mm，能使复合热交换器在酸或碱性溶液中不被腐 蚀和破坏。所制成的复合热交换器内层铜管两个端头伸出腐蚀性溶液之外，并 与制冷机或热交换机通过焊接或机械连接，向中空的耐腐蚀复合热交换器中通 入制冷剂或制热剂，即可对腐蚀性溶液直接进行热交换。如腐蚀性溶液量较多或需要换热的量较大时，需要增大耐腐蚀复合热交换器的换热面积，此时可将 经热缩管紧密包覆后的铜管进行弯曲、整形、焊接，形成成盘状、u型状或螺旋 状，并经夹持固定后得到耐腐蚀复合热交换器。在弯曲和变形过程中，热缩管 紧密包覆铜管或铝管后形成的外层和内层不易破损，成形性能好。该夹持固定
方法可通过两种方式进行(1)采用条形的PVC板或PTFE板作为夹持板，进行 夹持固定，夹持板分布在耐腐蚀复合热交换器的径向两侧。把整形和排列好后 的耐腐蚀复合热交换管放入钻有一定数量孔的夹持板中，然后通过该孔用螺栓 紧固，起到固定夹持作用。螺栓用PVC或PTFE制成。孔的数量和大小，以及夹 持板的组数由耐腐蚀复合热交换器的大小、耐腐蚀复合热交换管大小和盘管数 量等因素确定。(2)根据耐腐蚀复合热交换器的形状和尺寸大小，用PVC板或 PTFE板制作成保持架，再将复合管挠缠在外表面上，保持架可起到固定作用。
实施例l :如图l、图2、图3所示为盘状式耐腐蚀复合热交换器，用于铝 合金阳极氧化表面处理。由PVC或PTFE热縮管外层5、中空铜管内层6、螺母2、 螺钉4、夹持板3组成。该外层5和内层6紧密包覆形成耐腐蚀复合热交换管1。 盘状式耐腐蚀复合热交换器安放在装有硫酸氧化溶液的槽中。如与浓度为18— 26%H2S04， 1吨左右的腐蚀性氧化液进行热交换，使氧化液在2小时左右从常温 (25°C)降到一3'C的工作温度，并在阳极氧化处理时保持溶液工作温度恒定， 则耐腐蚀复合热交换管1中的中空铜管内层6的外径为012mm，其外部套装 ①16ram的PVC或PTFE热縮管并经180—200'C热风加热收縮后形成耐腐蚀外层5。 耐腐蚀复合热交换管1盘的层数为32层即可满足要求。采用4付600X40X20mm 的PVC或PTFE材料的夹持板3，并由每付2—3副PVC或PTFE螺母2、螺钉4 进行夹持固定，在盘状式耐腐蚀复合热交换器进口和出口端，将耐腐蚀外层5 剥去100毫米左右的长度后，再套穿200毫米长的同种材料的热缩管，并使远离复合热交换管1的耐腐蚀外层5剥去处一定的距离。耐腐蚀复合热交换管1 进口和出口端与制冷机的出口和进口端进行对接后再焊接，焊接后再将套穿的
热縮管拉回并覆盖焊接接头和剥去外层5的耐腐蚀复合热交换管1的裸露铜管 内层6，用180—20(TC热风加热收縮后形成的耐腐蚀复合层。制冷机工作时， 冷却介质氟里昂在耐腐蚀复合热交换管1中的铜管内层6内部循环，使耐腐蚀 复合热交换器与氧化溶液进行热交换制冷，并达到要求的工作温度。耐腐蚀复 合热交换管1进口和出口端应高出氧化溶液表面200毫米以上。
实施例2:如图3、 4、 5所示为U型式耐腐蚀复合热交换器，用于化学镀镍 表面处理。U型式耐腐蚀复合热交换器安装在电镀槽中，与400公斤左右的镀 液进行热交换，可使镀液在1小时左右从常温(25°C)升温到9(TC，并可在镀 镍处理时保持镀液工作温度恒定，根据不同的化学镀镍工艺确定具体的镀液工 作温度。耐腐蚀复合热交换管1中的铜管内层6的外径为①16皿，其外表面包覆 ①20ran的PTFE热縮管外层5，经180—20(TC热风加热收縮后紧密地包覆在铜管 表面。U型式耐腐蚀复合热交换器所弯曲的U型数为60个，采用2付相同尺寸 的PTFE材料的夹持板3通过PTFE螺母2和螺钉4进行夹持固定，在U型式耐 腐蚀复合热交换器进口和出口端，将耐腐蚀复合热交换管1的耐腐蚀外层5剥 去100毫米左右的长度后，再套穿200毫米长的PTFE热縮管，并使其远离复合 热交换管1的耐腐蚀外层5的剥去处一定的距离。将U型式耐腐蚀复合热交换 器进口和出口端与热交换机的出口和进口端用铜螺母和螺钉机械对接，对接后 再将套穿的热縮管拉回并覆盖对接接头和剥去的耐腐蚀外层5的耐腐蚀复合热 交换管1的裸露铜管内层6,用180—20(TC热风加热收縮后形成的耐腐蚀层。 热交换机工作时，98—10(TC去离子热水在耐腐蚀复合热交换个中的铜管内层6 中循环，与镀液进行热交换，使镀液的温度达到要求的工作温度。U型式耐腐蚀复合热交换器进口和出口端离顶面的耐腐蚀复合热交换管1的高度在200毫米 以上。
实施例3:如图6、 7、 8所示为盘状式保持架固定的耐腐蚀复合热交换器， 用于电镀铬表面处理。盘状式保持架固定的耐腐蚀复合热交换管1安装在电镀. 槽中，与700公斤左右的镀铬液进行热交换，可使镀铬液在1小时左右从常温 (25°C)升温到7CTC左右，并可在电镀铬处理时保持镀铬液工作温度恒定，根 据不同的电镀铬工艺确定具体的镀铬液工作温度。由PVC或PTFE热缩管外层5、 中空铜管内层6、保持架7组成。外层5紧密包覆内层6形而成耐腐蚀复合热交 换管l。耐腐蚀复合热交换管l中的中空铜管内层6的外径为0)18mm，其外部套 装0)25mm的PVC或PTFE热缩管，并经180—20(TC热风加热收縮后形成的耐腐蚀 外层5。耐腐蚀复合热交换管1盘的层数为40层即可满足要求，采用4付700 X 40 X 20咖的PVC或PTFE材料的夹持板7，并由每付2—3个PVC或PTFE螺母 2和螺钉4进行保持固定，在盘状式保持架固定的耐腐蚀复合热交换器进口和出 口端，将耐腐蚀外层5剥去100毫米左右的长度后，再套穿200毫米长的同种 材料的热縮管，并使其远离复合热交换器的耐腐蚀外层5剥去处一定的距离。 盘状式保持架固定的耐腐蚀复合热交换器进口和出口端与热交换机的出口和进 口端进行对接后再焊接，焊接后再将套穿的热縮管拉回并覆盖焊接接头和剥去 外层5的耐腐蚀复合热交换器的裸露铜管内层6，用180—20(TC热风加热收縮 后形成耐腐蚀外层5。热交换机工作时，95—10(TC去离子热水在复合热交换器 中的铜管内层6内部循环，盘状式保持架周定的耐腐蚀复合热交换器与电镀液 进行热交换，使电镀液达到要求的工作温度。盘状式保持架固定的耐腐蚀复合 热交换器进口和出口端应高出电镀液表面200毫米以上。
权利要求
1、本发明涉及一种耐腐蚀复合热交换器及其制作方法，它包含外层及中空金属管内层的复合热交换管，其特征在于热交换管外层为耐酸碱溶液腐蚀的高分子材料热缩管，内层为导热性优良的铜管或铝管，外层紧密包覆于内层表面，内层中可通过循环致冷或致热介质，可将外层周围腐蚀性溶液中的热量吸收排出或加热该溶液。
2、 根据权利要求1所述的耐腐蚀复合热交换器及其制作方法，其特征在于制作方法为首先将外层高分子材料热縮管套穿在铜管或铝管外表面上，再用热风依次均匀加热该外层，使其高分子材料热縮管外层紧密地包覆于铜管或铝管内层的外表面上，然后将其弯曲成盘形、U形或螺旋形，用至少l副以上的夹持板和螺栓将其夹持固定。
3、 根据权利要求1或2所述的高分子材料热缩管，其特征在于高分子材料热縮管外层为高分子PVC、 PTFE、 PET、氟橡胶、半硬聚偏氟乙烯胶中的一种，该外层厚度为0. 1 0. 5mm。
4、 根据权利要求2所述的夹持板和螺栓，其特征在于夹持板和螺栓的材料为PVC、PTFE、 PET、氟橡胶、半硬聚偏氟乙烯胶中的一种。
全文摘要
本发明涉及用于阳极氧化、微弧氧化和电镀等表面处理行业，与腐蚀性溶液进行热交换的耐腐蚀热交换器及其制作方法，该热交换器的复合热交换管是用耐腐蚀高分子材料热缩管套装在铜管或铝外表面，经加热收缩后紧密包覆在铜管或铝外表面上，形成0.1～0.5mm耐腐蚀层。该热交换器的复合热交换管弯曲、整形成盘形、U形或螺旋形，经夹持板和螺栓夹持固定后得到耐腐蚀复合热交换器。本发明的耐腐蚀复合热交换器，制作工艺简单，成本低，耐酸碱溶液的腐蚀性和使用寿命高于铜管、钛管、铅管和不锈钢管制作的热交换器，制冷效率是铜热交换器的90～95％，使用温度在-40～110℃范围内。
文档编号F28F1/00GK101493298SQ20091005806
公开日2009年7月29日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者明 曾, 魏晓伟, 魏稔峻 申请人:西华大学