一种碳化硅陶瓷换热器堵盘的制作方法

本实用新型涉及一种碳化硅陶瓷换热器堵盘，属于热交换设备技术领域。

背景技术：

换热器是将热流体的(部分)热量传递给冷流体的设备，在冶金、化工、石油、电力和制药等领域具有广泛应用。轧钢过程中酸洗所用的换热器一般是石墨块体组成的换热器，例如CN2420078Y,但是石墨的换热器加工复杂、维护保养困难、热导率低，并且石墨强度较低，服役可靠性低。为此CN103712492A提供了一种碳化硅陶瓷换热器，其中的换热管束与换热管两端的上、下堵盘均为碳化硅陶瓷材质，上堵盘和下堵盘上设置有阶梯孔。换热器两端堵盘的结构决定着换热管的排布以及换热管与堵盘的连接方式，从而决定着换热器的换热效率和密封性。中国专利文献CN103968688A公开了一种管壳式换热器及其板孔的加工方法。该技术采用径向拓扑方法对换热管进行排布，配合交替设置的圆环形和圆盘形折流板，使壳程流体沿径向均匀地流过所有换热管，以提高换热管的利用率。管壳式换热器，主要包括筒体、管板、管箱、换热管和折流板，折流板采用圆环形折流板和圆盘形折流板相间排布方式。但该发明中管板与换热管的连接处容易因为管板和换热管热膨胀系数的不同而出现密封失效的问题。

由此，堵盘的结构对换热器的换热效率和密封性具有重要影响。现有技术中堵盘的结构使换热管的排布不能充分利用换热器的空间，换热面积小，换热效率低，并且换热管与堵盘连接不紧密，会出现因为热膨胀系数不同而导致密封失效、流体泄漏的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种碳化硅陶瓷换热器堵盘，应用于换热器，优化了换热管在换热器圆筒状管壳内的排布方式，紧凑高效，增大了换热面积，提高了换热效率，并且密封效果较好。

本实用新型的技术方案如下：

一种碳化硅陶瓷换热器堵盘，包括圆形堵盘和设置在堵盘上的多个阶梯孔；所述阶梯孔的圆心均匀分布在以堵盘中心为圆心、不同半径的同心圆上；相邻两个同心圆上的阶梯孔数目之差等于最内圈同心圆上的阶梯孔数目。

根据本实用新型优选的，最内圈的同心圆上均匀分布5-12个阶梯孔。

根据本实用新型优选的，所述相邻两个同心圆的半径之差相同。

优选的，所述最内圈同心圆的半径与相邻两个同心圆的半径之差相同。

根据本实用新型优选的，所述堵盘的直径为300-800mm，堵盘的厚度为20-50mm。

根据本实用新型优选的，所述阶梯孔为贯通于堵盘的两级阶梯孔，包括一级孔和二级孔；所述二级孔的直径大于一级孔的直径。

优选的，所述一级孔的直径为15-30mm，孔深为8-20mm。

优选的，所述二级孔的直径为20-40mm，孔深为12-30mm。

优选的，所述二级孔内壁以及二级孔与一级孔连接处的台阶面上设置有密封件。

进一步优选的，所属密封件为橡胶密封件。

根据本实用新型优选的，所述二级孔外边缘设置有导角，所述导角的倾斜角度为15-45°。

本实用新型的碳化硅陶瓷堵盘应用于换热器两端，用于固定和排布换热管束。换热管的外径与二级孔的直径相同，换热管的内径与一级孔的直径相同，并在二级孔内壁以及二级孔与一级孔连接处的台阶面上设置有密封件，来保证换热管与堵盘连接的密封性；通过优化堵盘上阶梯孔的分布来排布换热管，增加换热管数量、换热面积来提高换热效率；同时在二级孔外边缘设置有导角，方便换热管的安装。

有益效果

1.本实用新型的碳化硅陶瓷堵盘上阶梯孔的特殊排布方式，能够优化换热管的排布，充分利用换热器内部空间，在有限的空间里排布更多的换热管，增加换热面积，提高换热效率。

2.本实用新型的堵盘采用碳化硅材料，利用碳化硅材料的热导率高、硬度大、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、化学稳定性好、抗热震性好、热膨胀系数低等优点，再结合二级孔内壁以及二级孔与一级孔连接处的台阶面上的密封件，发挥结构密封与材料密封相结合的双重密封效果，保证了赌盘与换热管束的长期有效密封，解决了换热管与堵盘因为冷热不均导致膨胀程度不同而难以密封的技术问题。

3.本实用新型堵盘上的二级孔边缘设置有导角，方便换热管束的安装，减少换热管束的磨损。

附图说明

图1为本实用新型所述的碳化硅陶瓷换热器堵盘的结构示意图；

图2为图1延A-A方向的剖面图；

其中，1、堵盘，2、阶梯孔，3、一级孔，4、二级孔，5、导角，B、堵盘厚度，C、导角，D1、堵盘直径，D2、一级孔直径，D3、二级孔直径，E、二级孔孔深。

具体实施方式

实施例1

一种碳化硅陶瓷换热器堵盘，如图1所示，包括圆形堵盘1和在堵盘1上凿设的多个阶梯孔2；多个阶梯孔2的圆心均匀分布在以堵盘中心为圆心，不同直径的同心圆上；相邻两个同心圆的半径之差相同，为32mm；最内圈同心圆的半径为32mm，其上均匀分布5个阶梯孔，且相邻两个同心圆上的阶梯孔数目相差5个；整个堵盘共排布5个同心圆，总共排布75个阶梯孔。

阶梯孔2为贯通于堵盘的两级阶梯孔，包括一级孔3和二级孔4；一级孔3的直径D2为15mm，孔深为12mm；二级孔4的直径D3为25mm，孔深E为18mm；

堵盘1的直径D1为400mm，厚度B为30mm；

二级孔4的内壁以及二级孔4与一级孔3连接处的台阶面上设置有氟橡胶密封件；

二级孔4外边缘设置有导角5，导角5与竖直线的夹角C为30°。

实施例2

一种碳化硅陶瓷换热器堵盘，包括圆形堵盘1和在堵盘1上凿设的多个阶梯孔2；多个阶梯孔2的圆心均匀分布在以堵盘中心为圆心，不同直径的同心圆上；相邻两个同心圆的半径之差相同，为32mm；最内圈同心圆的半径为32mm，其上均匀分布7个阶梯孔，且相邻两个同心圆上的阶梯孔数目相差7个；整个堵盘共排布5个同心圆，总共排布105个阶梯孔。

阶梯孔2为贯通于堵盘的两级阶梯孔，包括一级孔3和二级孔4；一级孔3的直径D2为15mm，孔深为12mm；二级孔4的直径D3为20mm，孔深E为18mm；

堵盘1的直径D1为400mm，厚度B为30mm；

二级孔4的内壁以及二级孔4与一级孔3连接处的台阶面上设置有氟橡胶密封件；

二级孔4外边缘设置有导角5，导角5与竖直线的夹角C为30°。

对比例1

与本实用新型的碳化硅陶瓷换热器堵盘作对比，本对比例提供一种现有技术中存在的普通碳化硅陶瓷换热器堵盘，所述堵盘为圆形，堵盘上凿设有多个孔；多个孔的排布是等边三角形排布方式，等边三角形的边长为32mm，整个堵盘共可以排布91个孔；

孔贯通于堵盘，孔的直径为20mm，孔深为30mm；

堵盘的直径为400mm，厚度为30mm。

应用例1

将实施例2以及对比例1所述结构的堵盘应用于换热器中，来排布换热管束，计算实施例2相对于对比例1的换热面积以及密封时间的提高率。

测试结果如下：实施例2的堵盘相对于对比例1的换热面积提高15％，密封时间提高率≥50％。表明，本发明所述结构的碳化硅陶瓷换热器堵盘应用于换热器，有效的提高了换热面积，并改善了密封性能。