專利名稱：內(nèi)部為空腔的板式構(gòu)件成型方法及裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)部為空腔的板式構(gòu)件成型方法及設(shè)備。這里所述的內(nèi)部為空 腔的板式構(gòu)件特別是指板式蒸發(fā)器、板式換熱器等換熱類產(chǎn)品的換熱元件。
背景技術(shù)：
板式蒸發(fā)器是一種先進(jìn)的蒸發(fā)濃縮設(shè)備之一，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域， 以滿足各工業(yè)領(lǐng)域工藝流程的需要。近些年來，由于造紙工業(yè)堿回收項(xiàng)目的迅 速擴(kuò)大以及節(jié)能減排環(huán)保的要求，板式蒸發(fā)器的應(yīng)用更為廣泛。板式降膜蒸發(fā) 器是目前世界上比較先進(jìn)的蒸發(fā)濃縮設(shè)備，成功地用于造紙黑液的蒸發(fā)濃縮工 藝系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)造紙廠清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗、環(huán)保達(dá)標(biāo)等目標(biāo)。
自1988年第一臺國產(chǎn)板式降膜蒸發(fā)器誕生以來，板式降膜蒸發(fā)器以其優(yōu)越 的性能正在更多的工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)取代傳統(tǒng)管式蒸發(fā)器。本專利申請人曾先后自主 開發(fā)了適宜各種工況的板式蒸發(fā)器專利產(chǎn)品(專利號ZL200420085992.4; ZL200420085991.X; ZL00246922.7 ; ZL02201154.4 ; ZL93207161.9 ; ZL942 09209.0; ZL96211299.2)以及外延專利產(chǎn)品"板液式換熱器"(ZL00246923.5)、 "板式儲槽熱交換攪拌裝置"(ZL002247227.9)、"板液式熱交換器"(ZL002 46923.5)、"煙氣脫硫裝置主換熱設(shè)備"(ZL200420085865.4)。隨著各工業(yè)領(lǐng)域 生產(chǎn)規(guī)模的快速擴(kuò)大，對于板式降膜蒸發(fā)器等專利產(chǎn)品的需求量也在快速增長， 而且單臺板式降膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積也越來越大，目前進(jìn)行的項(xiàng)目中單臺板式 蒸發(fā)器的面積達(dá)15,000平方米。
最初的板式降膜蒸發(fā)器核心換熱元件的制造采用單片壓制成型的方法制 造，其生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量落后且外觀質(zhì)量差。由于是采用模壓成型，造成 其變形處不夠圓滑，而呈現(xiàn)一定剛性的直邊折角變形。在產(chǎn)品使用中由于換熱 元件表面局部非流線型的直邊折角，使工作液體沿其流動時(shí)流態(tài)不理想，從而 直接影響到了產(chǎn)品的使用效果，特別是極易產(chǎn)生結(jié)垢，從而給換熱效率產(chǎn)生負(fù) 面影響；另一方面由于尖銳的變形處存在較大的變形應(yīng)力，在使用時(shí)又會成為 應(yīng)力腐蝕源，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。為了滿足不斷增長的市場需求，保證為用戶快速 提供質(zhì)量可靠的板式蒸發(fā)器產(chǎn)品及其他板式換熱器類產(chǎn)品，同時(shí)使產(chǎn)品能克服 現(xiàn)有技術(shù)所帶來的不足，對現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可克服現(xiàn)有技術(shù)不足，能高效高質(zhì)量生產(chǎn)組成板式蒸發(fā)器 的內(nèi)部為空腔的板式換熱元件構(gòu)件成型方法，本發(fā)明同時(shí)提供實(shí)施本發(fā)明的成 型方法的裝備。由本發(fā)明生產(chǎn)板式蒸發(fā)器板式換熱元件時(shí)，采用的是一次性液 壓鼓脹成型的方法，成型后的換熱元件表面為流線型，表面光潔度仍然可以保 持原材料的狀態(tài)。
本發(fā)明的成型方法是先將兩張板片的周邊焊合，在焊合時(shí)設(shè)置至少一個 連通兩板片內(nèi)部與外部的通道，將高壓液體經(jīng)前述通道注入兩板片間，在高壓 液體壓力作用下使兩板片產(chǎn)生塑性變形。
本發(fā)明的成型方法中，先將焊合的板片可置于模腔內(nèi)，再經(jīng)通道將高壓液 體注入兩板片間，使板片在模腔約束下和高壓液體的作用下產(chǎn)生塑性變形。
本發(fā)明的成型方法所使用的模具由上模塊和下模塊，以及設(shè)于上、下模塊 上的壓頭組成。
本發(fā)明的成型方法所使用的模具的上、下模塊與被變形板片的邊緣焊合位 置相接觸位置間設(shè)置有鑲條。
本發(fā)明的成型方法使用的裝置由成型模塊配置固定機(jī)架、定位系統(tǒng)、二個 獨(dú)立的液壓系統(tǒng)及操作系統(tǒng)組成，其中一個液壓系統(tǒng)維持設(shè)備的液壓缸工作， 提供液壓活塞上下運(yùn)動的動力，第二個液壓系統(tǒng)向被成形板片提供變形壓力。
本發(fā)明的成型方法使用的裝置的固定機(jī)架為框架結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明的成型方法所使用的裝置采用油壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下模塊間的壓緊、保 壓、卸壓和提升運(yùn)動，油壓系統(tǒng)中設(shè)置有可靠的液壓定位系統(tǒng)；采用水壓系統(tǒng) 產(chǎn)生高壓水，并將高壓水注入兩板片間，以實(shí)現(xiàn)板片的塑性變形。
由本發(fā)明內(nèi)容可見，本發(fā)明是利用高壓的液體作為工作介質(zhì)，即利用高壓 液體對板式換熱元件一次性鼓脹成型，生產(chǎn)效率高，成型后的板式換熱元件表 面質(zhì)量好，特別是其變形為圓滑變形，不存在現(xiàn)有技術(shù)中的變形尖角，變形處 均為圓滑的流線形。具有這樣變形的板式換熱構(gòu)件在工作時(shí)，工作介質(zhì)沿其流 動時(shí)產(chǎn)生的阻力小，而且表面不存在尖角等不連續(xù)的變形處，因此不易結(jié)垢， 其換熱效率高。由于本發(fā)明的變形處其形變應(yīng)力分布較為理想，基本上不存在 局部的高形變應(yīng)力區(qū)，更不易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，因此也將有利于延長設(shè)備使用的 壽命。
本發(fā)明所采用的模具由上、下模塊構(gòu)成，其上分別設(shè)置有壓頭，這種壓頭是根據(jù)板片內(nèi)腔設(shè)計(jì)確定的凸出于模腔表面的結(jié)構(gòu)，它既可以是點(diǎn)狀的球形凸 起，也可以是凸出的柱狀或條狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)置于模腔內(nèi)的板片在變形時(shí)，由于模 塊上下壓頭的作用，使板片在壓頭作用位置處的變形被約束，而非壓頭作用的 位置處則由于板片內(nèi)高壓液體的作用產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形，在上下模塊腔之間，最終 使板片內(nèi)腔形成凸起的鼓泡，或者凸起的棱、槽，使板腔內(nèi)部成型為多觸點(diǎn)空 腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)外換熱元件表面均形成流線型凹凸相間的形式，從而可以使板片內(nèi) 外表面的工作介質(zhì)易形成湍流。這一方面可提高換熱效率；另一方面，這種強(qiáng) 烈的湍流還能減緩工作介質(zhì)在板面的結(jié)垢，延長設(shè)備的清洗維護(hù)周期，提高生 產(chǎn)效率。本發(fā)明成型的多觸點(diǎn)空腔結(jié)構(gòu)板式換熱元件，其觸點(diǎn)間的距離、觸點(diǎn) 的結(jié)構(gòu)形式以及排列方式根據(jù)板式換熱元件的使用工況和材質(zhì)通過設(shè)計(jì)計(jì)算選 擇。因而本發(fā)明成型裝備為成型模塊及壓頭互換型結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明變形中，其板片間發(fā)生變形，而板片焊合處是不變形的，因此在相 應(yīng)的模具中需要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)約束焊縫。在本發(fā)明的模具中，其上、下模塊與 被變形板片的邊緣焊合位置相接觸位置間設(shè)置有鑲條，這些鑲條在板片形變時(shí) 直接作用于兩板片焊合位置，能約束焊縫，避免其開焊或開裂，保證板片按設(shè) 計(jì)要求形變。而這種鑲條的設(shè)置也可大大減少模具加工量，而不需要從模具內(nèi) 部整體上進(jìn)行切削，從而減化了模具生產(chǎn)工藝，降低了模具的加工成本。
本發(fā)明的成型方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以用于系列多規(guī)格、多觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式板 式換熱元件的制造?？梢哉f，本發(fā)明是板式蒸發(fā)器、板式換熱器等板式換熱類 產(chǎn)品的換熱元件的最佳成型方法和成型裝備。
本發(fā)明的成型方法是采用水壓或其他液體壓力進(jìn)行鼓脹成型，其原則是進(jìn) 入板片內(nèi)腔的液體不但必須滿足對板片材質(zhì)無腐蝕、無其他損傷、成型后板腔 內(nèi)的液體易于清理和回收、成型后的板片進(jìn)入下道制造工序后完全能夠滿足制 造工藝要求，例如可以滿足焊接時(shí)板面必須潔凈、無油污等影響焊接質(zhì)量的物 質(zhì)的要求，而且要滿足該液體可壓縮性小、壓力易于保持的要求；另一方面采 用水壓變形可以滿足低生產(chǎn)成本、循環(huán)使用以及清潔生產(chǎn)等多方面的要求。針 對工業(yè)中使用的板式蒸發(fā)器板式換熱元件的材質(zhì)，水這種工質(zhì)是能夠滿足上述 要求的最佳選擇。
本發(fā)明的成型方法中采用油壓系統(tǒng)對成型模塊實(shí)現(xiàn)壓合、壓緊保壓、定位、 提升的動作，是因?yàn)橛蛪合到y(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，易于控制，是傳統(tǒng)的也是最佳 的液壓系統(tǒng)。


附圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為圖1中鼓脹成型機(jī)的局部放大示意圖。 附圖3為板片在未成型時(shí)的示意圖。 附圖4為板片在成型時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
由附圖1可見，本發(fā)明所用的裝置由操作系統(tǒng)2和二個獨(dú)立的液壓系統(tǒng)1、 3以及鼓脹成型機(jī)4構(gòu)成。在本發(fā)明的實(shí)施中，第一個液壓系統(tǒng)是油壓系統(tǒng)l， 第二個液壓系統(tǒng)是水壓系統(tǒng)3。其中采用油壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下模塊間的壓緊、保壓、 卸壓和提升運(yùn)動，油壓系統(tǒng)中設(shè)置有可靠的液壓定位系統(tǒng)，保證模塊上下運(yùn)動 時(shí)的定位；采用水壓系統(tǒng)將高壓水注入兩板片間，以實(shí)現(xiàn)板片的塑性變形。本 發(fā)明所用的油壓系統(tǒng)與水壓系統(tǒng)是現(xiàn)有的由油、水泵與相應(yīng)的管道、閥門等構(gòu) 成的系統(tǒng)。
由附圖2可見，本發(fā)明的成型方法使用的鼓脹成型機(jī)由成型模具的下模塊 6和上模塊10、配置固定機(jī)架5、定位系統(tǒng)ll、壓頭9、鑲條7、液壓油缸系統(tǒng) 12組成。在上、下模塊上分別設(shè)置有壓頭9，且在上、下模塊與被變形板片的 焊合處相接觸位置設(shè)置有鑲條7。本發(fā)明的鼓脹成型機(jī)的固定機(jī)架5為框架結(jié)構(gòu) 形式。
由附圖3可見，在板片未進(jìn)行形變時(shí)，上、下模塊10和6上所設(shè)的壓頭9 位于未變形的板片8外表面處，而上、下模塊10和6與周邊焊合后的板片8通 過圖示鑲條7接觸壓緊。
由附圖4可見，在進(jìn)行形變時(shí)，高壓水經(jīng)高壓液體進(jìn)口通道進(jìn)入兩板片間 后使上下板片產(chǎn)生形變，同時(shí)在油壓系統(tǒng)的作用下，使上下模塊10和6穩(wěn)定保 持在相應(yīng)的位置。在上、下模塊10和6以及壓頭9限位作用下，使板片的變形 被約束在一定范圍內(nèi)并成型為設(shè)計(jì)要求的內(nèi)部為多觸點(diǎn)空腔結(jié)構(gòu)形式的板式構(gòu) 件，而兩板片周邊的焊合處在成型過程周被鑲條7緊緊壓著。在注入板片間高 壓水作用下，兩板片內(nèi)部逐漸被鼓脹產(chǎn)生斷面如圖4所示的形變。
本發(fā)明實(shí)際使用中曾制造過長度為12米，寬度為1.5米的板式換熱元件。 據(jù)此可實(shí)現(xiàn)超大型板式降膜蒸發(fā)器的制造，滿足不斷增長的堿回收項(xiàng)目需要。
權(quán)利要求
1、內(nèi)部為空腔的板式換熱元件構(gòu)件成型方法，其特征在于先將兩張板片的周邊焊合，在焊合時(shí)設(shè)置至少一個連通兩板片內(nèi)部與外部的通道，將高壓液體經(jīng)前述通道注入兩板片間，在高壓液體壓力作用下使兩板片產(chǎn)生塑性變形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)部為多觸點(diǎn)空腔的板式構(gòu)件成型方法，其特征 在于先將焊合的板片置于模腔內(nèi)，再經(jīng)通道將高壓液體注入兩板片間，使板片 在模腔約束下產(chǎn)生塑性變形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)部為空腔的板式構(gòu)件成型方法所使用的模具， 其特征在于成型模具由上模塊和下模塊，以及設(shè)于上、下模塊上的壓頭組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)部為空腔的板式構(gòu)件成型方法所使用的模具， 其特征是上、下模塊中與被變形板片的邊緣焊合位置相接觸位置間設(shè)置有鑲條。
5、 權(quán)利要求1或2所述的成型方法使用的裝置，其特征在于由成型模塊配 置固定機(jī)架、定位系統(tǒng)、二個獨(dú)立的液壓系統(tǒng)及操作系統(tǒng)組成，其中一個液壓 系統(tǒng)維持設(shè)備的液壓缸工作，提供液壓活塞上下運(yùn)動的動力，第二個液壓系統(tǒng) 向被成形板片提供變形壓力。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成型方法使用的裝置，其特征在于其固定機(jī)架為 框架結(jié)構(gòu)形式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于采用油壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下模塊間的壓緊、保壓、卸壓和提升運(yùn)動，油壓系統(tǒng) 中設(shè)置有可靠的液壓定位系統(tǒng)；采用水壓系統(tǒng)產(chǎn)生高壓水，并將高壓水注入兩板片間，以實(shí)現(xiàn)板片的塑性 變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)部為空腔的板式構(gòu)件成型方法及裝備。這里所述的內(nèi)部為空腔的板式構(gòu)件特別是指板式蒸發(fā)器、板式換熱器等換熱類產(chǎn)品的換熱元件。本發(fā)明的成型方法是先將兩張板片的周邊焊合，在焊合時(shí)設(shè)置至少一個連通兩板片內(nèi)部與外部的通道，將高壓液體經(jīng)前述通道注入兩板片間，在高壓液體壓力作用下使兩板片產(chǎn)生塑性變形。本發(fā)明的方法使用的裝置由成型模塊配置固定機(jī)架、定位系統(tǒng)、二個獨(dú)立的液壓系統(tǒng)及操作系統(tǒng)組成。本發(fā)明的方法所使用的模具由上模塊和下模塊，以及設(shè)于上、下模塊上的壓頭組成。
文檔編號B21D26/02GK101104185SQ20071014678
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者兵 張, 舒 張, 張培洲, 王國定, 蓋美萍, 馬兆云 申請人:蘭州節(jié)能環(huán)保工程有限責(zé)任公司