專利名稱：換熱器用管板的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列管式或管殼式換熱器中的管板結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在列管式或管殼式換熱器或冷凝器中用于固定熱交換管的管板，管板表面布滿了管孔，周邊則布置有螺栓孔，便于將管板與換熱器或冷凝器的筒體法蘭之間通過(guò)螺栓固定。管板的工作環(huán)境十分惡劣介質(zhì)腐蝕，高、低溫差導(dǎo)致的熱應(yīng)力，工作壓力，嚴(yán)格的密封性能要求，還有介質(zhì)流動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力等。目前的管板一般都是由金屬，如鑄鐵、碳鋼、鋁合金、不銹鋼、鈦合金等，金屬表面襯有防腐高分子材料如橡膠、聚四氟乙烯等，或由浸漬石墨制成。然而，金屬材料很容易腐蝕且成本較高。在金屬表面襯膠后雖然提高了防腐能力，但膠層與金屬芯材的熱膨脹系數(shù)不一致、襯膠層老化等缺陷，容易造成膠層的裂縫和磨損，腐蝕介質(zhì)浸入芯材后導(dǎo)致管板失效或報(bào)廢。石墨雖然具有良好的耐腐蝕性能，但是一種脆性材料，在較高壓力下，容易產(chǎn)生瞬間斷裂，導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢甚至?xí)饑?yán)重的安全事故，因此，基于石墨管板的換熱器工作壓力一般不得超過(guò)3個(gè)大氣壓、最高不超過(guò)5個(gè)大氣壓。此外，石墨的浸漬樹(shù)脂往往使其管板的應(yīng)用范圍受限，如常用的酚醛樹(shù)脂就不耐堿性腐蝕介質(zhì)。因此，迫切需要發(fā)明性價(jià)比更優(yōu)異的管板材料。
以連續(xù)碳纖維、玻璃纖維等為增強(qiáng)材料制成的先進(jìn)復(fù)合材料，與金屬材料相比具有眾多優(yōu)異性能，如比剛度大、比強(qiáng)度高，尤其在交變應(yīng)力、熱應(yīng)力下的抗疲勞特性明顯優(yōu)于一般金屬材料，耐腐蝕性能 則是金屬材料難以比擬的，與石墨材料相比，強(qiáng)度和剛度超過(guò)一個(gè)數(shù) 量級(jí)以上，韌性與可靠性更是石墨材料難以企及的。先進(jìn)復(fù)合材料早 已成為航空航天領(lǐng)域首先材料。
中國(guó)實(shí)用新型專利號(hào)ZL92227460. 6及ZL200520013504. 3均公開(kāi) 了一種玻璃鋼管板，以芳烷基酚等不飽和樹(shù)脂配制的模塑料為原料， 以玻璃纖維為增強(qiáng)材料采用高溫模壓得到。這種玻璃鋼復(fù)合管板有以 下幾點(diǎn)不足1、傳統(tǒng)復(fù)合管板采用短切纖維增強(qiáng)，復(fù)合管板強(qiáng)度和 剛度相對(duì)較低，只相當(dāng)于連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度和剛度的三分之 一到五分之一；2、模壓出的管板截面存在細(xì)小孔隙，并且模塑料中 的填料如碳酸鈣是親水材料，水蒸汽進(jìn)入后會(huì)產(chǎn)生腫脹并導(dǎo)致管板性 能退化，腫脹后的管板還會(huì)增加對(duì)管道連接段的壓力，加速管道的破 壞；3、所用的樹(shù)脂只能抵抗部分腐蝕介質(zhì)，如酚醛樹(shù)脂就不耐堿性 介質(zhì)，芳垸基酚等不飽和樹(shù)脂的耐溫一般在18(TC以下，使其應(yīng)用范 圍受到限制。
實(shí)踐中，很多換熱器管板周邊的螺栓孔交替設(shè)計(jì)為沉孔式，如附 圖1中的螺栓孔3所示，以便在安裝換熱管之前先行固定管板。沉孔 為掩埋螺母或螺栓端頭所需。當(dāng)在螺栓的另一端加擰緊力時(shí)，沉孔內(nèi) 的螺母或端頭將會(huì)對(duì)接觸面的邊緣(沉頭柱面與接觸平面的交線，圖 3、 4中交線A)產(chǎn)生局部拉應(yīng)力。由于連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間 撕裂強(qiáng)度相對(duì)很小，而面內(nèi)強(qiáng)度又很高，這種局部拉應(yīng)力將會(huì)使管板 在沉孔底部的纖維層被撕開(kāi)或交線A處出現(xiàn)分層，引起殼程介質(zhì)泄 漏，導(dǎo)致管板報(bào)廢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種以連續(xù)纖維為增強(qiáng)材 料，以耐溫和耐腐蝕性能優(yōu)異的各種熱固性樹(shù)脂或熱塑性高分子聚合 物簡(jiǎn)稱高聚物為基體材料，且在沉孔式螺栓孔中鑲嵌有新型嵌件結(jié)構(gòu) 的換熱器管板的制備方法，包括加工連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管板的方 法，以及沉埋螺栓孔的方法。
本發(fā)明所要解決的另一問(wèn)題在于提供上述制備方法所獲得的換 熱器管板產(chǎn)品。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是 一種換熱器用管 板的制備方法，管板由纖維增強(qiáng)的熱固性樹(shù)脂基體或熱塑性高聚物基 體制成，周邊布置有多數(shù)個(gè)貫穿的螺栓孔和帶沉孔的螺栓孔，中部布 滿多數(shù)個(gè)管孔，其中，所述的纖維為連續(xù)纖維，制備方法包括下述步 驟
采用具有兩塊端板的筒體模具，且至少有一塊為移動(dòng)式端板，兩 塊端板上設(shè)有多數(shù)個(gè)孔眼，孔的數(shù)目不超過(guò)管板上管孔的數(shù)目(等于 或小于管板上管孔的數(shù)目)，孔的位置與待加工管板上的孔的位置一 致，直徑不大于管孔的直徑，
第一步管板坯板的制備，采用下述A、 B、 C、 D四種方法中的一種
A、 將浸漬有熱固性樹(shù)脂的連續(xù)纖維鋪在筒體模具內(nèi)，將兩塊端板合 攏并固定，在1(TC 20(TC固化，制成管板坯板；
B、 將連續(xù)纖維鋪在筒體模具內(nèi)，將兩塊端板合攏并固定，向閉合模
具的內(nèi)腔中注入熱固性樹(shù)脂至內(nèi)腔灌滿，連續(xù)纖維被完全浸潤(rùn)，在
1(TC 20(TC固化，制成管板坯板；
C、 將連續(xù)纖維和熱塑性高聚物薄膜或顆粒鋪在筒體模具內(nèi)，熱塑性 高聚物薄膜或顆粒位于連續(xù)纖維的外側(cè)，將兩塊端板合攏，在8(TC 50(TC下熔融后再冷卻固化，制成管板坯板；
D、將連續(xù)纖維和熱塑性高聚物纖維混合，制成纖維布，鋪在筒體模 具內(nèi)，將兩塊端板合攏，在80。C 50(TC下熔融后再冷卻固化，制成 管板坯板；
第二步從筒體模具的端板孔眼處對(duì)模具內(nèi)腔中的坯板進(jìn)行打孔； 第三步打開(kāi)移動(dòng)式端板，脫模，加工管孔和螺栓孔； 第四步對(duì)帶沉孔的螺栓孔進(jìn)行擴(kuò) L，使沉孔的內(nèi)表面與嵌件的外表 面相互配合且與管板外端面連接的接觸面為錐面，沉孔處涂粘合劑， 將嵌件鑲嵌在沉孔中粘合，嵌件中部設(shè)有與螺栓孔聯(lián)通的通孔。
本發(fā)明需預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)具有足夠剛度的筒狀模具，由上端板、下 端板和筒體構(gòu)成，至少有一個(gè)端板可移動(dòng)，通過(guò)固定裝置如螺栓與筒 體連接。筒的上、下端板固定后所圍的內(nèi)空間構(gòu)成了待制管板的形狀 與體積，上、下端板的內(nèi)表面分別與待制備管板的上表面和下表面具
有相同的曲率，上、下端板的內(nèi)表面之間的間距則為管板的厚度。如 果需要制備的是一個(gè)平板，筒狀模具兩端板的內(nèi)表面為平行的平面。
將下端板與筒體固定，上端板與筒體分開(kāi)。采用熱固性樹(shù)脂如不 飽和樹(shù)脂(如乙烯基樹(shù)脂)、酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂作為基體材料時(shí)， 分別選用干法或者濕法工藝將連續(xù)纖維鋪設(shè)在敞開(kāi)的筒體內(nèi)。所謂干 法鋪設(shè)是指將未浸膠(未浸樹(shù)脂)的干增強(qiáng)纖維布鋪設(shè)在敞開(kāi)的筒體 內(nèi)。所謂濕法鋪設(shè)則是指將預(yù)先浸有樹(shù)脂的濕增強(qiáng)纖維布鋪設(shè)在敞開(kāi) 的筒體內(nèi)。注意，鋪一層纖維布刷一層樹(shù)脂的過(guò)程也稱為濕法鋪設(shè)。 根據(jù)設(shè)計(jì)需求鋪設(shè)完畢后，將上端板與筒體固定。如果選用了干法鋪 設(shè)，那么，當(dāng)上端板與筒體固定后還需向筒體內(nèi)注射樹(shù)脂，簡(jiǎn)稱注膠， 使原先的干纖維布得到完全浸潤(rùn)。
采用熱塑性高聚物如尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚四氟 乙烯(PTFE)等作為基體材料時(shí)，必須對(duì)模具加熱?？梢栽谀＞叩耐?體和上下端板中埋置加熱元件，以便能對(duì)模具加熱，也可以在需要時(shí) 將模具置于環(huán)境爐內(nèi)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)模具加熱。
在上述方案的基礎(chǔ)上，第一步的A方法依序包括在筒體模具的 端板上先鋪一層透氣氈，再鋪一層表面涂覆有脫模劑的帶孔隔離膜， 然后平鋪浸漬有熱固性樹(shù)脂的連續(xù)纖維，又鋪一層表面涂覆有脫模劑 的帶孔隔離膜，最后再鋪一層透氣氈，然后將兩塊端板合攏并固定， 固化。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的單根連續(xù)纖維的長(zhǎng)度與其直徑之比 不小于1000: 1，且連續(xù)纖維的體積不小于管板坯板體積的30%。無(wú) 論干法鋪設(shè)后注膠還是濕法鋪設(shè)浸膠后的纖維布，必須確保其中的纖 維體積含量不低于30%。通過(guò)量稱所用增強(qiáng)纖維布和樹(shù)脂基體的重量， 再根據(jù)纖維和基體的密度，就可以估算出纖維體積含量。然后進(jìn)行固 化，可以在室溫也可以在中溫下固化(KTC 20(TC)，筒體與上下端 板的剛度將保證復(fù)合材料管板的坯板在固化過(guò)程中不發(fā)生變形。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的熱固性樹(shù)脂為不飽和樹(shù)脂(如乙烯 基樹(shù)脂)、酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的熱塑性高聚物為尼龍、聚丙烯、聚 醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚酮或聚四氟乙烯。這些高聚物可 以是顆粒狀、薄膜狀，也可以是纖維狀。
如果高聚物為纖維狀，須將高聚物纖維與連續(xù)增強(qiáng)纖維混合成復(fù) 合紗，再用復(fù)合紗織成比如l:l的纖維布，稱為混紡布，將混紡布層 疊鋪設(shè)在模具內(nèi)；若高聚物為顆?；虮∧?，可將增強(qiáng)纖維布與高聚 物交叉層疊在筒體內(nèi)，即鋪一層高聚物薄膜或顆粒，再鋪一層增強(qiáng)纖
9維布，直到達(dá)到所要求的層數(shù)，其中最低層和最上層須是高聚物薄膜 或顆粒層。
鋪層完畢后，合上上端板。需要注意的是，這時(shí)的上端板不可與 模具的筒體固定，而是在壓力作用下可以進(jìn)一步向下移動(dòng)。將合模后 的模具置于壓機(jī)的上下壓板之間，并對(duì)模具加溫到略高于高聚物的熔
點(diǎn)溫度，比如高5 50度，取決于不同高聚物的加工性能。再對(duì)模具 的端板加壓，保溫、保壓一定時(shí)間，直到所有高聚物熔融并與增強(qiáng)纖 維徹底浸潤(rùn)后，停止加熱并降溫，但須保持或加大壓力直到冷卻，使 熔融的高聚物固化，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管板坯板。
在上述方案的基礎(chǔ)上，第四步中，所述的嵌件為倒錐臺(tái)形的錐形 嵌件，或?yàn)橐坏瑰F臺(tái)形和一圓柱形構(gòu)成一體形狀的沉頭嵌件。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的嵌件為金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合 材料中的一種制成。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的嵌件表面襯有一層耐腐蝕橡膠或聚 四氟乙烯。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的連續(xù)纖維為玻璃纖維、碳纖維、玄 武巖纖維、氮化硅纖維、碳化硅纖維中的一種或多種。
無(wú)論采用熱固性樹(shù)脂還是采用熱塑性高聚物為基體材料制備復(fù) 合材料管板，坯板中都會(huì)存在殘余應(yīng)力。在熱固性樹(shù)脂的情況下，殘 余應(yīng)力是由樹(shù)脂固化放熱(尤其當(dāng)管板很厚時(shí)的放熱會(huì)很可觀)和固 化后收縮引起；在熱塑性高聚物的情況下，殘余應(yīng)力是由于從高溫熔 融到室溫固化過(guò)程中的溫度應(yīng)力所引起。這些殘余應(yīng)力可能會(huì)很可 觀，以至于當(dāng)復(fù)合材料坯板從模具中取出(即脫模)后會(huì)產(chǎn)生實(shí)際應(yīng) 用中難以接受的翹曲變形。板越厚，所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會(huì)越高，另一 方面，板越薄，越容易產(chǎn)生翹曲變形。
10為避免板的翹曲，最好的辦法是在脫模前釋放掉坯板中的殘余應(yīng) 力。鑒于管板的表面布置有眾多管孔，可以預(yù)先在模具的上下端板鉆 孔，坯板制備前全部由堵頭螺栓將端板上的孔密封住，也可以通過(guò)薄 膜密封。當(dāng)坯板制備完成、固化之后，擰下堵頭螺栓，就可以穿過(guò)端 板對(duì)復(fù)合材料坯板打孔，也可以直接將密封薄膜打穿，待全部的管孔 或者部分管孔打完后，使坯板中的殘余應(yīng)力在孔眼處得到充分釋放， 爾后再脫模。這樣將能夠有效避免脫模時(shí)坯板的變形。所打孔的孔徑 可以與實(shí)際的管孔直徑一致，也可以小于設(shè)計(jì)值，待坯板脫模后再擴(kuò) 孔到所需要的尺寸。并且，模具上下端板上鉆孔的數(shù)目可以與管孔的 數(shù)目一致，也可以少于管孔的數(shù)目，極端情況下甚至無(wú)需在上下端板 上鉆孔，只要坯板中的殘余應(yīng)力能夠得到足夠釋放，使得脫模后的坯 板不再出現(xiàn)難以接受的翹曲變形即可。然后，再根據(jù)管板的設(shè)計(jì)要求 完成所有管孔和周邊螺栓孔的加工，加工完的每一個(gè)管孔柱面上不能 有孔隙缺陷。
根據(jù)工藝要求，很多管板周邊的螺栓孔交替設(shè)計(jì)為沉埋式，以便 在安裝換熱管之前先行固定管板。實(shí)際中，還有許多其它類似的復(fù)合 材料板式結(jié)構(gòu)如法蘭由于特定工藝要求，必須加工有沉埋式螺栓孔。 沉孔為掩埋螺母或螺栓端頭所需。為了避免局部拉應(yīng)力使復(fù)合管板在
沉孔底部的纖維層被撕開(kāi)或在交線A處出現(xiàn)分層，必須另外采用能夠 承受螺栓拉應(yīng)力的材料加工一個(gè)嵌件，比如采用碳鋼材料加工嵌件后 表面襯耐腐蝕橡膠或聚四氟乙烯，鑲嵌在沉孔內(nèi)，支撐螺母或螺栓端 頭所加的力。嵌件的設(shè)計(jì)原則是螺栓加力后能夠確保對(duì)復(fù)合材料管板 自上而下產(chǎn)生壓應(yīng)力，也就是對(duì)管板上下兩表面之間的材料產(chǎn)生壓應(yīng) 力，因此，本發(fā)明將嵌件與沉孔的接觸面設(shè)計(jì)成由外向內(nèi)逐漸收攏的 錐面，從而更好地傳遞壓力，從而阻止管板的局部撕裂或分層。針對(duì)上述的制備方法獲得的換熱器用管板產(chǎn)品，其管孔柱面無(wú)可 視縫隙，帶沉孔的螺栓孔中鑲嵌有嵌件，嵌件的外表面與沉孔的內(nèi)表 面相互配合且與管板外端面連接的接觸面為錐面，嵌件中部設(shè)有與螺 栓孔聯(lián)通的通孔，嵌件與沉孔間由粘合劑粘結(jié)。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明為應(yīng)用廣泛的換熱器領(lǐng)域提供了一種新的管板，具有強(qiáng)度 高、剛度好、重量輕、抗疲勞性能優(yōu)異、耐腐蝕性能卓越等優(yōu)點(diǎn)，且
成本低廉、節(jié)省資源，在熱交換溫度在不高于300。C的情況下，完全
可以取代金屬管板、石墨管板，優(yōu)勢(shì)更明顯，具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖1為本發(fā)明管板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明帶沉孔的螺栓孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明錐形嵌件與螺栓孔配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明沉頭嵌件與螺栓孔配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為采用本發(fā)明技術(shù)制備的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管板照片。
l一管板 ll一外端面
2 —螺栓孔
3 —螺栓孔 31—沉孔 4一管孔
5— 錐形嵌件 51-通孔
6— 沉頭嵌件 61—通孔 7 —接觸面 A—交線
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
請(qǐng)參閱圖1為本發(fā)明管板的結(jié)構(gòu)示意圖和圖2為本發(fā)明帶沉孔的 螺栓孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖所示， 一種換熱器用管板的制備方法，管板 1由纖維增強(qiáng)的熱固性樹(shù)脂制成，周邊布置有多數(shù)個(gè)貫穿的螺栓孔2 和帶沉孔31的螺栓孔3，中部布滿多數(shù)個(gè)管孔4，其中，所述的纖維
為連續(xù)纖維，制備方法包括下述步驟 準(zhǔn)備步驟-
采用金屬材料加工成型模具，共有三件即下端板、筒體和上端板, 兩塊端板上設(shè)有多數(shù)個(gè)孔眼，孔的數(shù)目不超過(guò)管板上管孔的數(shù)目，孔 的中心線位置與待加工管板孔的中心線位置一致，直徑則等于或小于 管板孔的直徑，將下端板與模具筒體固定。
請(qǐng)參閱圖3為本發(fā)明錐形嵌件與螺栓孔配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖 所示，采用高性能陶瓷材料制成倒錐臺(tái)形的錐形嵌件5，錐形嵌件5 中部設(shè)有與螺栓孔聯(lián)通的通孔51。
第一步筒體模具的下端面自下而上依次鋪設(shè)先鋪一層透氣氈，再
鋪一層表面涂覆有脫模劑的帶孔隔離膜，然后逐層鋪設(shè)浸漬有環(huán)氧樹(shù) 脂的連續(xù)纖維，環(huán)氧樹(shù)脂的含量要以將連續(xù)纖維剛剛浸透為好，保證
纖維體積含量不低于坯板體積的30%，按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)完畢后，又鋪 一層表面涂覆有脫模劑的帶孔隔離膜，最后再鋪一層透氣氈，將兩塊 端板合攏并固定，加溫到60 17(TC固化，制成管板坯板； 第二步從筒體模具的上端板孔眼處對(duì)固化后的坯板打 L,直到所有 孔眼對(duì)應(yīng)的孔全部打完；
第三步卸下模具的端板，取出模具中的坯料，剝離透氣氈和帶孔隔 離膜后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步完成所有管板孔的加工和固定螺栓孔的加工，當(dāng)加工出的每一個(gè)管孔柱面上無(wú)可視孔眼孔隙才視為合格； 第四步對(duì)帶沉孔31的螺栓孔3進(jìn)行擴(kuò)？L，使沉孔31的內(nèi)表面與錐 形嵌件5的外表面相互配合且與管板外端面11連接的接觸面7為錐 面，沉孔處31涂粘合劑，將錐形嵌件5鑲嵌在沉孔31中粘合。 實(shí)施例2
管板結(jié)構(gòu)與實(shí)施例l相同。
一種換熱器用管板的制備方法，包括下述步驟
準(zhǔn)備步驟
采用金屬材料加工成型模具，共有三件即下端板、筒體和上端板， 兩塊端板上設(shè)有多數(shù)個(gè)孔眼，孔的數(shù)目不超過(guò)管板上管孔的數(shù)目，孔 的中心線位置與待加工管板孔的中心線位置一致，直徑則等于或小于 管板孔的直徑，每一個(gè)孔都配一個(gè)可以密封的堵頭螺栓，在模具的合 適位置布設(shè)注射孔和出氣孔，將下端板與模具筒體固定。
請(qǐng)參閱圖4為本發(fā)明沉頭嵌件與螺栓孔配合的剖視結(jié)構(gòu)示意圖 所示，采用金屬材料制成一倒錐臺(tái)形和一圓柱形構(gòu)成一體形狀的沉頭 嵌件6，沉頭嵌件6中部設(shè)有與螺栓孔聯(lián)通的通孔61，沉頭嵌件6的
表面襯有一層聚四氟乙烯。
第一步將連續(xù)纖維鋪在筒體模具內(nèi)，將上端板合攏并固定，向閉合
模具的內(nèi)腔中注入乙烯基樹(shù)脂，直到所有連續(xù)纖維都得到浸潤(rùn)并且多 余樹(shù)脂從出氣孔溢出，樹(shù)脂的用量要保證纖維體積含量不低于坯板體
積的30%，在室溫下固化，制成管板坯板；
第二步將模具的上下端板的堵頭螺栓卸去，穿過(guò)螺栓孔眼對(duì)固化后 的坯板打孔，直到所有孔眼對(duì)應(yīng)的孔全部打完；
第三步卸下模具的端板，取出坯板，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步完成管板 孔的加工和固定螺栓孔的加工，當(dāng)加工出的每一個(gè)管孔柱面上無(wú)可視
14孔眼孔隙才視為合格；
第四步對(duì)帶沉孔31的螺栓孔3進(jìn)行擴(kuò)孔，使沉孔31的內(nèi)表面與沉 頭嵌件6的外表面相互配合且與管板外端面11連接的接觸面7為錐 面，沉孔處31涂粘合劑，將沉頭嵌件6鑲嵌在沉孔31中粘合。 實(shí)施例3
管板結(jié)構(gòu)與實(shí)施例l相同。
一種換熱器用管板的制備方法，包括下述步驟 準(zhǔn)備步驟
采用金屬材料加工成型模具，共有三件即下端板、筒體和上端板， 模具中埋置有加熱元件，兩塊端板上設(shè)有多數(shù)個(gè)孔，孔的數(shù)目不超過(guò) 管板上管孔的數(shù)目，孔的中心線位置與待加工管板孔的中心線位置一 致，直徑則等于或小于管板孔的直徑，每一個(gè)孔都配一個(gè)可以密封的 堵頭螺栓，將下端板與模具筒體固定。
采用金屬材料制成倒錐臺(tái)形的錐形嵌件5,錐形嵌件5中部設(shè)有 與螺栓孔聯(lián)通的通孔51，錐形嵌件5的表面襯有一層含氟橡膠。
第一步將聚丙烯薄膜與連續(xù)玻璃纖維布按設(shè)計(jì)要求交叉逐層鋪設(shè)在
模具內(nèi)，其中最低層和最上層均為聚丙烯薄膜，聚丙烯的用量要保證
纖維體積含量不低于坯板體積的30%,上端板合上后要可以向下移動(dòng)，
將筒體模具置于壓機(jī)的上下壓板之間，對(duì)模具加熱到高于聚丙烯熔融
溫度的194'C，保溫直到模具內(nèi)的溫度(采用紅外測(cè)溫儀測(cè)量)處處 超過(guò)18(TC后再保溫30分鐘，對(duì)模具加壓0. 5MPa約10分鐘后，停 止加熱，待模具內(nèi)的溫度降低到170flC后逐步增加壓力到2. 5MPa直 至自然冷卻到室溫；
第二步將模具上下端板的堵頭螺栓卸去，穿過(guò)螺栓孔眼對(duì)固化后的 坯板打孔，直到所有孔眼對(duì)應(yīng)的孔全部打完；
15第三步卸下模具的端板，取出坯板，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步完成管板 孔的加工和固定螺栓孔的加工，當(dāng)加工出的每一個(gè)管孔柱面上無(wú)可視 孔眼孔隙才視為合格；
第四步對(duì)帶沉孔31的螺栓孔3進(jìn)行擴(kuò)孔，使沉孔31的內(nèi)表面與錐 形嵌件5的外表面相互配合且與管板外端面11連接的接觸面7為錐 面，沉孔處31涂粘合劑，將錐形嵌件5鑲嵌在沉孔31中粘合。
權(quán)利要求
1、一種換熱器用管板的制備方法，管板由纖維增強(qiáng)的熱固性樹(shù)脂或熱塑性高聚物制成，周邊布置有多數(shù)個(gè)貫穿的螺栓孔和帶沉孔的螺栓孔，中部布滿多數(shù)個(gè)管孔，其特征在于所述的纖維為連續(xù)纖維，制備方法包括下述步驟采用具有兩塊端板的筒體模具，且至少有一塊為移動(dòng)式端板，兩塊端板上設(shè)有多數(shù)個(gè)孔眼，孔的數(shù)目不超過(guò)管板上管孔的數(shù)目，孔的位置與待加工管板上的孔的位置一致，第一步管板坯板的制備，采用A、B、C、D四種方法中的一種A、將浸漬有熱固性樹(shù)脂的連續(xù)纖維鋪在筒體模具內(nèi)，將兩塊端板合攏并固定，在10～200℃固化，制成管板坯板；B、將連續(xù)纖維鋪在筒體模具內(nèi)，將兩塊端板合攏并固定，向閉合模具的內(nèi)腔中注入熱固性樹(shù)脂至內(nèi)腔灌滿，連續(xù)纖維被完全浸潤(rùn)，在10～200℃固化，制成管板坯板；C、將連續(xù)纖維和熱塑性高聚物薄膜或顆粒鋪在筒體模具內(nèi)，熱塑性高聚物薄膜或顆粒位于連續(xù)纖維的外側(cè)，將兩塊端板合攏，在80～500℃下熔融后再冷卻固化，制成管板坯板；D、將連續(xù)纖維和熱塑性高聚物纖維混合，制成纖維布，鋪在筒體模具內(nèi)，將兩塊端板合攏，在80～500℃下熔融后再冷卻固化，制成管板坯板；第二步從筒體模具的端板孔眼處對(duì)模具內(nèi)腔中的坯板進(jìn)行打孔；第三步打開(kāi)移動(dòng)式端板，脫模，加工管孔和螺栓孔；第四步對(duì)帶沉孔的螺栓孔進(jìn)行擴(kuò)孔，使沉孔的內(nèi)表面與嵌件的外表面相互配合且與管板外端面連接的接觸面為錐面，沉孔處涂粘合劑，將嵌件鑲嵌在沉孔中粘合，嵌件中部設(shè)有與螺栓孔聯(lián)通的通孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于-第一步的A方法依序包括在筒體模具的端板上先鋪一層透氣氈，再鋪一層表面涂覆有脫模劑的帶孔隔離膜，然后平鋪浸漬有熱固性樹(shù)脂的連續(xù)纖維，又鋪一層表面涂覆有脫模劑的帶孔隔離膜，最后再鋪一層透氣氈，然后將兩塊端板合攏并固定，固化。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于所述的連續(xù)纖維為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、氮化硅纖維、碳化硅纖維中的一種或多種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于所述的單根連續(xù)纖維的長(zhǎng)度與其直徑之比不小于1000: 1，且連續(xù)纖維的體積不小于管板坯板體積的30%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于所述的熱固性樹(shù)脂為不飽和樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于所述的熱塑性高聚物為尼龍、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚酮或聚四氟乙烯。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于第四步中，所述的嵌件為倒錐臺(tái)形的錐形嵌件，或?yàn)橐坏瑰F臺(tái)形和一圓柱形構(gòu)成一體形狀的沉頭嵌件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于所述的嵌件為金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料中的一種制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的換熱器用管板的制備方法，其特征在于所述的嵌件表面襯有一層橡膠或聚四氟乙烯。
10、 針對(duì)權(quán)利要求1至9之一所述的制備方法獲得的換熱器用管板產(chǎn)品，其管孔柱面無(wú)縫隙，帶沉孔的螺栓孔中鑲嵌有嵌件，嵌件的外表面與沉孔的內(nèi)表面相互配合且與管板外端面連接的接觸面為錐面，嵌件中部設(shè)有與螺栓孔聯(lián)通的通孔，嵌件與沉孔間由粘合劑粘結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明為一種換熱器用管板的制備方法，包括下述步驟采用具有兩塊端板的筒體模具，且至少有一塊為移動(dòng)式端板，兩塊端板上設(shè)有多數(shù)個(gè)孔，孔的數(shù)目不超過(guò)管板上管孔的數(shù)目，孔的位置與待加工管板上的孔的位置一致，將浸漬有熱固性樹(shù)脂的連續(xù)纖維鋪在筒體模具內(nèi)，將兩塊端板合攏并固定，固化制成管板坯板；對(duì)模具內(nèi)腔中的坯板進(jìn)行打孔；脫模，加工管孔和螺栓孔；對(duì)帶沉孔的螺栓孔進(jìn)行擴(kuò)孔，沉孔處涂粘合劑，將嵌件鑲嵌在沉孔中粘合，嵌件中部設(shè)有與螺栓孔聯(lián)通的通孔。優(yōu)點(diǎn)是管板具有強(qiáng)度高、剛度好、重量輕、抗疲勞性能優(yōu)異、耐腐蝕性能卓越等優(yōu)點(diǎn)，成本低廉、節(jié)省資源，在熱交換溫度不高于300℃的情況下，完全可以取代金屬管板、石墨管板。
文檔編號(hào)B29D99/00GK101462369SQ20081020817
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者黃爭(zhēng)鳴 申請(qǐng)人:黃爭(zhēng)鳴