[其他]金属—聚四氟乙烯管状加热装置及其制造方法

说明书

本发明是关于金属管表面蒙覆聚四氟乙烯薄膜层，并对其两端全塑料化加固封装的电加热装置和热流体加热装置。

公知的碳钢管状加热装置，虽具有结构简单、工艺性好、价格低、规格品种多、导热系数大、机械强度高和装配性能好等优点，但其耐化学性能差，表面不绝缘。纯氟塑料类的加热装置，其耐化学和电绝缘性能好，但其机械强度较低，导热系数小，装配性能和工艺性能较差（尤其是聚四氟乙烯），规格品种较少，价格较高。

鉴于上述已有加热装置存在的问题，本发明的目的旨在用一种简单的方法制造出一类既具有金属材料又具有聚四氯乙烯“塑料王”综合性能的多系列多品种且价格低的通用电加热装置和热流体加热装置，直接用于强酸、强碱、强氧化剂等腐蚀介质、生理惰性介质以及其它高纯度介质的内热式加热。

实现本目的较理想的方案，是在金属管状尤其是碳钢管状加热元件表面绕覆－加压烧结－层高致密、均匀且牢固的聚四氯乙烯薄膜并对其两端塑料化加固封装等。其具体的工艺方法：根据设计要求制成（或购买）金属管状加热元件（1）-元件（1）表面光洁度检查-表面喷砂-中性溶液清洗-加热干燥氧化-表面清洁处理-绕覆聚四氟乙烯薄膜-外观绕覆均匀度检查-绕压玻璃纤维带-外观压紧度检查-烧结-冷却-浸或喷洒玻璃纤维带溶液-脱玻璃纤维带-聚四氟乙烯层（2）致密度初检-两端塑料化加固封装-聚四氟乙烯层（2）致密度终检-成品。按照上述的工艺方法制造的加热装置即可达到满意的结果。本发明的“加热装置”如附图所示，采用碳钢加热元件（1）为基体，表面烧结一层致密、均匀且牢固可靠的聚四氟乙烯塑料薄膜（2），该热源为电热体（7）或热流体（8），该端头有塑料加固封装元件，这些元件中护板（3）由环氧层压板或聚丙烯板制成，护管（4）由聚丙烯管或聚氯乙烯管制成，护套（5）由环氧树脂或聚丙烯或聚氯乙烯制成，灌封材料（6）由环氧树脂或其它热固性塑料制成。

本发明的加热装置，是以碳钢管材为基体，具有高的机械强度和良好的装配性能，其表面又以致密的聚四氟乙烯“塑料王”薄膜所覆盖，这就使其表面又有了极为优异的耐化学性能和极高的电绝缘性能。它可广泛应用于电镀业、环保业、印制板化学加工业、半导体工业、化学铣削业、石油化工业、食品加工业、医药卫生等行业的各种腐蚀介质、生理惰性介质以及其它高纯度介质的内热式加热。本发明的加热装置，既具有较高的机械强度、良好的装配性能，优异的耐化学性能、高的电绝缘性能，不吸水不玷污不结垢易清洗抗老化，不污染被加热的介质和环境，热效率高，节约能源，聚四氟乙烯层（2）很薄，节省材料，又有较宽的工作电压和功率范围或较高的工作压力。而且结构简单、工艺性能好，聚四氟乙烯层（2）致密度检验技术简便可靠，价格低，电解生产过程中不会发生漏电，双性电极以及电击穿现象，寿命长，易于系列化、标准化（目前初步制定出19个系列427个品种的电加热装置和9个系列347个品种的热流体加热装置），其生产过程易于连续化、自动化、专业化。扩大了聚四氟乙烯的应用领域。

本发明的加热装置，规格品种很多。其两端塑料化加固封装的结构也很多，附图仅表示了本发明的3个具体的加热装置的一端结构剖示图。

图1为本发明的电加热装置Ⅰ型结构的端头剖示图。

图2为本发明的电加热装置Ⅱ型结构的端头剖示图。

图3为本发明的热流体加热装置Ⅰ型结构的端头剖示图。

图中示出了3种加热装置的实施例，图1和图2为电加热装置实施例，图3为热流体加热装置实施例，其实施工艺方法基本相同，下面就附图和工艺方法更进一步详细说明这个制造方法：首先根据设计要求制造（或购买）碳钢管状加热元件（1），其弯曲半径大于10毫米，当用于浸入式加热各种液态介质时，其表面功率密度在4.5瓦/厘米²以内，当用于加热气态介质时，其表面功率密度在0.9瓦/厘米²以内，并且其表面允许最大凹凸为0.5毫米;其次，将元件（1）表面喷砂，中性溶液清洗，干燥并加热到380-420℃表面氧化和一些固体附着物升华处理并清洁其表面;第三，在清洁干燥的环境中，用宽度为0.3～0.7倍元件（1）的弯曲半径，厚度为0.05～0.20毫米的定向或半定向或不定向的聚四氟乙烯薄膜，在0.4～0.9公斤张力的作用下，以顺时针或逆时针方向和0.2～0.6倍的薄膜宽的螺距均匀地绕覆至0.3～0.90毫米厚的薄层（2），并检查其绕覆的均匀度等;第四，用比聚四氟乙烯薄膜宽10-15毫米，厚度为0.05～0.25毫米的玻璃纤维带，在1-1.5公斤张力的作用下，以顺时针或逆时针方向和0.3-1倍的玻璃纤维带宽的螺距均匀的绕压1-5层并检查其绕压的压紧度;第五，将绕压好的元件直接送入温度为330-385℃的烧结设备中并保温15-50分钟，尔后从烧结设备中快速取出并急速冷却至常温;第六，将冷却后的元件浸入或喷洒pH值在5-9范围内的脱玻璃纤维带溶液10-45分钟，紧接着以绕玻璃纤维带相反的方向脱去，并检查其表面有无明显的绕结缺陷;第七，聚四氟乙烯薄膜层（2）致密度初检，在干燥的环境中把烧结好的加热装置置入常温的电解液内（置入深度以端头露出液面为宜），用万用表或摇表或其它一般测电阻表测其金属管状元件（1）相对于电解液的绝缘电阻，当其值量大于10⁷或10⁹欧姆时，则为初检合格;第八，将护板（3）和护管（4）或护套（5）固定于如附图所示的位置，然后用配制好的环氧树脂或其它热固性树脂灌封;第九，将固化后的加热装置置入100～150℃的电解液内1-5分钟或加热装置通电或通热流体5-30分钟后，在干燥的环境中用一般测电阻表测其金属管状（1）相对于电解液的绝缘电阻，当其值远大于10⁷或10⁹欧姆时，再用CGZ-17B型高阻表测其绝缘电阻或测其微电流，当其值大于10¹⁶欧姆或小于10^-12安培时，就保证了聚四氟乙烯层（2）处处致密。