本實(shí)用新型涉及一種碳化硅陶瓷換熱器堵盤，屬于熱交換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

換熱器是將熱流體的(部分)熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，在冶金、化工、石油、電力和制藥等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。軋鋼過程中酸洗所用的換熱器一般是石墨塊體組成的換熱器，例如CN2420078Y,但是石墨的換熱器加工復(fù)雜、維護(hù)保養(yǎng)困難、熱導(dǎo)率低，并且石墨強(qiáng)度較低，服役可靠性低。為此CN103712492A提供了一種碳化硅陶瓷換熱器，其中的換熱管束與換熱管兩端的上、下堵盤均為碳化硅陶瓷材質(zhì)，上堵盤和下堵盤上設(shè)置有階梯孔。換熱器兩端堵盤的結(jié)構(gòu)決定著換熱管的排布以及換熱管與堵盤的連接方式，從而決定著換熱器的換熱效率和密封性。中國專利文獻(xiàn)CN103968688A公開了一種管殼式換熱器及其板孔的加工方法。該技術(shù)采用徑向拓?fù)浞椒▽Q熱管進(jìn)行排布，配合交替設(shè)置的圓環(huán)形和圓盤形折流板，使殼程流體沿徑向均勻地流過所有換熱管，以提高換熱管的利用率。管殼式換熱器，主要包括筒體、管板、管箱、換熱管和折流板，折流板采用圓環(huán)形折流板和圓盤形折流板相間排布方式。但該發(fā)明中管板與換熱管的連接處容易因?yàn)楣馨搴蛽Q熱管熱膨脹系數(shù)的不同而出現(xiàn)密封失效的問題。

由此，堵盤的結(jié)構(gòu)對換熱器的換熱效率和密封性具有重要影響?，F(xiàn)有技術(shù)中堵盤的結(jié)構(gòu)使換熱管的排布不能充分利用換熱器的空間，換熱面積小，換熱效率低，并且換熱管與堵盤連接不緊密，會出現(xiàn)因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不同而導(dǎo)致密封失效、流體泄漏的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種碳化硅陶瓷換熱器堵盤，應(yīng)用于換熱器，優(yōu)化了換熱管在換熱器圓筒狀管殼內(nèi)的排布方式，緊湊高效，增大了換熱面積，提高了換熱效率，并且密封效果較好。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種碳化硅陶瓷換熱器堵盤，包括圓形堵盤和設(shè)置在堵盤上的多個階梯孔；所述階梯孔的圓心均勻分布在以堵盤中心為圓心、不同半徑的同心圓上；相鄰兩個同心圓上的階梯孔數(shù)目之差等于最內(nèi)圈同心圓上的階梯孔數(shù)目。

根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，最內(nèi)圈的同心圓上均勻分布5-12個階梯孔。

根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述相鄰兩個同心圓的半徑之差相同。

優(yōu)選的，所述最內(nèi)圈同心圓的半徑與相鄰兩個同心圓的半徑之差相同。

根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述堵盤的直徑為300-800mm，堵盤的厚度為20-50mm。

根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述階梯孔為貫通于堵盤的兩級階梯孔，包括一級孔和二級孔；所述二級孔的直徑大于一級孔的直徑。

優(yōu)選的，所述一級孔的直徑為15-30mm，孔深為8-20mm。

優(yōu)選的，所述二級孔的直徑為20-40mm，孔深為12-30mm。

優(yōu)選的，所述二級孔內(nèi)壁以及二級孔與一級孔連接處的臺階面上設(shè)置有密封件。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所屬密封件為橡膠密封件。

根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述二級孔外邊緣設(shè)置有導(dǎo)角，所述導(dǎo)角的傾斜角度為15-45°。

本實(shí)用新型的碳化硅陶瓷堵盤應(yīng)用于換熱器兩端，用于固定和排布換熱管束。換熱管的外徑與二級孔的直徑相同，換熱管的內(nèi)徑與一級孔的直徑相同，并在二級孔內(nèi)壁以及二級孔與一級孔連接處的臺階面上設(shè)置有密封件，來保證換熱管與堵盤連接的密封性；通過優(yōu)化堵盤上階梯孔的分布來排布換熱管，增加換熱管數(shù)量、換熱面積來提高換熱效率；同時在二級孔外邊緣設(shè)置有導(dǎo)角，方便換熱管的安裝。

有益效果

1.本實(shí)用新型的碳化硅陶瓷堵盤上階梯孔的特殊排布方式，能夠優(yōu)化換熱管的排布，充分利用換熱器內(nèi)部空間，在有限的空間里排布更多的換熱管，增加換熱面積，提高換熱效率。

2.本實(shí)用新型的堵盤采用碳化硅材料，利用碳化硅材料的熱導(dǎo)率高、硬度大、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗熱震性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，再結(jié)合二級孔內(nèi)壁以及二級孔與一級孔連接處的臺階面上的密封件，發(fā)揮結(jié)構(gòu)密封與材料密封相結(jié)合的雙重密封效果，保證了賭盤與換熱管束的長期有效密封，解決了換熱管與堵盤因?yàn)槔錈岵痪鶎?dǎo)致膨脹程度不同而難以密封的技術(shù)問題。

3.本實(shí)用新型堵盤上的二級孔邊緣設(shè)置有導(dǎo)角，方便換熱管束的安裝，減少換熱管束的磨損。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述的碳化硅陶瓷換熱器堵盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1延A-A方向的剖面圖；

其中，1、堵盤，2、階梯孔，3、一級孔，4、二級孔，5、導(dǎo)角，B、堵盤厚度，C、導(dǎo)角，D1、堵盤直徑，D2、一級孔直徑，D3、二級孔直徑，E、二級孔孔深。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種碳化硅陶瓷換熱器堵盤，如圖1所示，包括圓形堵盤1和在堵盤1上鑿設(shè)的多個階梯孔2；多個階梯孔2的圓心均勻分布在以堵盤中心為圓心，不同直徑的同心圓上；相鄰兩個同心圓的半徑之差相同，為32mm；最內(nèi)圈同心圓的半徑為32mm，其上均勻分布5個階梯孔，且相鄰兩個同心圓上的階梯孔數(shù)目相差5個；整個堵盤共排布5個同心圓，總共排布75個階梯孔。

階梯孔2為貫通于堵盤的兩級階梯孔，包括一級孔3和二級孔4；一級孔3的直徑D2為15mm，孔深為12mm；二級孔4的直徑D3為25mm，孔深E為18mm；

堵盤1的直徑D1為400mm，厚度B為30mm；

二級孔4的內(nèi)壁以及二級孔4與一級孔3連接處的臺階面上設(shè)置有氟橡膠密封件；

二級孔4外邊緣設(shè)置有導(dǎo)角5，導(dǎo)角5與豎直線的夾角C為30°。

實(shí)施例2

一種碳化硅陶瓷換熱器堵盤，包括圓形堵盤1和在堵盤1上鑿設(shè)的多個階梯孔2；多個階梯孔2的圓心均勻分布在以堵盤中心為圓心，不同直徑的同心圓上；相鄰兩個同心圓的半徑之差相同，為32mm；最內(nèi)圈同心圓的半徑為32mm，其上均勻分布7個階梯孔，且相鄰兩個同心圓上的階梯孔數(shù)目相差7個；整個堵盤共排布5個同心圓，總共排布105個階梯孔。

階梯孔2為貫通于堵盤的兩級階梯孔，包括一級孔3和二級孔4；一級孔3的直徑D2為15mm，孔深為12mm；二級孔4的直徑D3為20mm，孔深E為18mm；

堵盤1的直徑D1為400mm，厚度B為30mm；

二級孔4的內(nèi)壁以及二級孔4與一級孔3連接處的臺階面上設(shè)置有氟橡膠密封件；

二級孔4外邊緣設(shè)置有導(dǎo)角5，導(dǎo)角5與豎直線的夾角C為30°。

對比例1

與本實(shí)用新型的碳化硅陶瓷換熱器堵盤作對比，本對比例提供一種現(xiàn)有技術(shù)中存在的普通碳化硅陶瓷換熱器堵盤，所述堵盤為圓形，堵盤上鑿設(shè)有多個孔；多個孔的排布是等邊三角形排布方式，等邊三角形的邊長為32mm，整個堵盤共可以排布91個孔；

孔貫通于堵盤，孔的直徑為20mm，孔深為30mm；

堵盤的直徑為400mm，厚度為30mm。

應(yīng)用例1

將實(shí)施例2以及對比例1所述結(jié)構(gòu)的堵盤應(yīng)用于換熱器中，來排布換熱管束，計(jì)算實(shí)施例2相對于對比例1的換熱面積以及密封時間的提高率。

測試結(jié)果如下：實(shí)施例2的堵盤相對于對比例1的換熱面積提高15％，密封時間提高率≥50％。表明，本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的碳化硅陶瓷換熱器堵盤應(yīng)用于換熱器，有效的提高了換熱面積，并改善了密封性能。