專利名稱：一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于管殼式換熱設(shè)備傳熱管內(nèi)強(qiáng)化傳熱與自清潔的裝置，該裝置能夠廣泛應(yīng)用于熱力發(fā)電、石油化工、冶金、船舶、食品、制藥、輕工等行業(yè)的管殼式換熱設(shè)備與 反應(yīng)設(shè)備上，尤其涉及以傳熱管內(nèi)流體做動(dòng)力的強(qiáng)化傳熱與在線自動(dòng)清洗裝置的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
管殼式換熱器的傳熱管內(nèi)壁結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致傳熱效率下降、流體流動(dòng)阻力增大，因而 增加了企業(yè)能源費(fèi)用和生產(chǎn)成本，更為嚴(yán)重的是結(jié)垢還會(huì)導(dǎo)致垢下腐蝕，造成安全隱患，縮 短傳熱設(shè)備的使用壽命，而停產(chǎn)清洗將會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在現(xiàn)有的管內(nèi)自清潔強(qiáng)化傳熱方法中，轉(zhuǎn)子式自清潔強(qiáng)化傳熱裝置具有顯著的在 線清洗與強(qiáng)化傳熱效果。“轉(zhuǎn)子式自清潔強(qiáng)化傳熱裝置”(公開號(hào)CN 2833494)由轉(zhuǎn)子、固 定架、鋼絲及支撐管組成，固定架安裝在傳熱管兩端，鋼絲通過固定架軸孔，使轉(zhuǎn)子沿傳熱 管軸線排列，轉(zhuǎn)子在流體沖擊下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱與在線清洗的目的?！稗D(zhuǎn)片 式自清潔強(qiáng)化傳熱裝置”(專利號(hào)200820079749.x)由轉(zhuǎn)片、掛件、軸線和限位鉚釘構(gòu)成， 換熱器的每根傳熱管需要兩個(gè)掛件，分別固定在傳熱管的兩端 ’轉(zhuǎn)片由軸線穿成串，轉(zhuǎn)片成 組排列，每組之間由限位鉚釘間隔，轉(zhuǎn)片造型比轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料可采用塑料或金屬，根 據(jù)其材質(zhì)的不同可采用壓制成型或注射成型，成型模具得到簡(jiǎn)化。上述兩種專利提到的裝置具有強(qiáng)化傳熱效果和在線自動(dòng)清洗能力，已經(jīng)得到工業(yè) 應(yīng)用。但是在流體介質(zhì)雜質(zhì)較多的情況下局部轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)受阻，進(jìn)而使得組內(nèi)的其他轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)不暢，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)傳熱管內(nèi)的所有轉(zhuǎn)子無法旋轉(zhuǎn)，失去了應(yīng)有的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在有效解決現(xiàn)有傳熱管內(nèi)強(qiáng)化傳熱與在線自清潔技術(shù)中轉(zhuǎn)動(dòng)件受雜質(zhì) 影響轉(zhuǎn)動(dòng)受阻等問題，以便增強(qiáng)其強(qiáng)化傳熱與自清潔效果。本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置采用的技術(shù)方案如下 它包括左固定架、轉(zhuǎn)動(dòng)件、支撐軸、活動(dòng)限位件、固定限位件、右固定架和彈性組件，介質(zhì)從 傳熱管安裝左固定架端流入，左固定架、右固定架與傳熱管承插聯(lián)接，左固定架、右固定架 在傳熱管內(nèi)沿軸向可以移動(dòng)，支撐軸可以穿入左固定架、活動(dòng)限位件、固定限位件、轉(zhuǎn)動(dòng)件、 右固定架，在支撐軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件可以一個(gè)挨著一個(gè)排列，也可以通過放入轉(zhuǎn)動(dòng)件間的活動(dòng) 限位件、固定限位件將轉(zhuǎn)動(dòng)件分組排列，固定限位件與支撐軸固定連接，位于傳熱管出口的 右固定架的移動(dòng)距離要小于右固定架在傳熱管中的定位長(zhǎng)度距離，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)件在傳熱管 內(nèi)的正常工作，傳熱管內(nèi)的支撐軸為兩節(jié)、三節(jié)或多節(jié)。在支撐軸之間連接有彈性組件，彈 性組件可以是直徑與傳熱管內(nèi)徑為間隙配合的大彈簧，也可以是直徑與轉(zhuǎn)動(dòng)件芯軸直徑相 近的小彈簧或彈性軟軸。彈性組件使轉(zhuǎn)子在傳熱管內(nèi)能夠軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在介質(zhì)流動(dòng)作用 力變化的條件下，彈性組件軸向伸縮，進(jìn)而帶動(dòng)支撐軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件在傳熱管內(nèi)既旋轉(zhuǎn)又能 軸向往復(fù)移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅和轉(zhuǎn)動(dòng)速度通過調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力和流量實(shí)現(xiàn)，可定期或不定期進(jìn)行，也可以選用脈動(dòng)泵，使軸向擾動(dòng)周期進(jìn)行。本發(fā)明中的彈性組件可以位于靠近左固定架、右固定架處，也可以位于傳熱管內(nèi) 的其它位置，根據(jù)清潔和強(qiáng)化效果確定，如果傳熱管發(fā)生彎曲，利用彈性組件的柔性，可將 其放置在轉(zhuǎn)彎處，保證支撐軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件旋轉(zhuǎn)自如。本發(fā)明中的彈性組件可以包括彈簧及其端部連接件，彈簧起到提供彈性和定位雙 重作用；也可以是定位件、彈簧及其端部連接件的組合件，定位件起定位作用，彈簧只提供 彈性作用，端部連接件一端固接在彈簧上，端部連接件另一端與支撐軸連接。上面提到的彈性組件可以由金屬材料制成或由塑料、橡膠制成。本發(fā)明中如果彈簧還起到定位作用，為減少金屬?gòu)椈勺鲚S向運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)傳熱管造成 的磨損，在彈簧盤繞最大直徑處的彈簧絲外側(cè)包覆或涂覆柔性材料，例如聚四氟乙烯、尼 龍、聚氨酯等熱塑性彈性體或耐磨橡膠等。定位件為帶孔的圓盤或零件，在滿足定位和強(qiáng)度要求的情況下，定位件使介質(zhì)流 通截面應(yīng)盡量大，內(nèi)孔以支撐軸定位，外圓以傳熱管內(nèi)徑定位。為減少定位件外圓與傳熱管內(nèi)徑的磨損，定位件外圓包覆或涂覆柔性材料，柔性 材料為聚四氟乙烯、尼龍、聚氨酯等熱塑性彈性體或耐磨橡膠。本發(fā)明中的轉(zhuǎn)動(dòng)件可以是轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)片，在轉(zhuǎn)動(dòng)件的棱部開槽，槽的形式可以是直 槽、斜槽、梯形槽，可以在某個(gè)棱部的局部開槽，減少棱部與傳熱管內(nèi)壁之間卡住雜質(zhì)的幾 率，棱部易于受到介質(zhì)的沖刷，同時(shí)這些槽還能增加傳熱管內(nèi)壁邊界處的擾流，尤其在轉(zhuǎn)動(dòng) 件做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，增加對(duì)管壁的掛擦作用，清潔和傳熱效果更顯著。本發(fā)明中，轉(zhuǎn)動(dòng)件可通過彈性組件進(jìn)行分組，在一根支撐軸上轉(zhuǎn)動(dòng)件也可以通過 活動(dòng)限位件和\或固定限位件分成不同的組。本發(fā)明適用于管殼式換熱設(shè)備，包括臥式換熱器和立式換熱器、凝汽器、蒸發(fā)器、 碳化塔等傳熱管內(nèi)壁易于結(jié)垢的場(chǎng)合，通過增加彈性組件使得轉(zhuǎn)動(dòng)件在傳熱管內(nèi)做軸向往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，大大增加傳熱管內(nèi)介質(zhì)的擾流程度，有了彈性件的彈性和定位作用使得轉(zhuǎn)動(dòng)件在 彎曲的傳熱管內(nèi)也能使用，并且轉(zhuǎn)動(dòng)件棱部的直槽或斜槽的掛擦作用使得除垢效果和傳熱 效果更顯著。


圖1是本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置示意圖。圖2是本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置的彈性組件與 支撐軸連接放大圖。圖3是本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置的彈性組件包 括有定位件、彈簧及其端部連接件與支撐軸連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中定位件的軸向投影圖。圖5是本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)件開直 槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)件開斜 槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-支撐軸，2-左固定架，3-活動(dòng)限位件，4-轉(zhuǎn)動(dòng)件，5-彈性組件，6_傳熱管，7-固定限位件，8-右固定架，9-端部連接件，10-彈簧，11-定位件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置的實(shí)施方式該裝置包括左固定架2、轉(zhuǎn)動(dòng)件4、支撐軸1、活動(dòng)限位件3、固定限位件7、右固定架8和彈性組件5， 如圖1所示，左固定架2、右固定架8與傳熱管6承插聯(lián)接，左固定架2、右固定架8在傳熱 管6內(nèi)沿軸向可以移動(dòng)，支撐軸1可以穿入左固定架2、活動(dòng)限位件3、固定限位件7、轉(zhuǎn)動(dòng)件 4、右固定架8，在支撐軸1上的轉(zhuǎn)動(dòng)件4可以一個(gè)挨著一個(gè)，也可以通過放入轉(zhuǎn)動(dòng)件4間的 活動(dòng)限位件3、固定限位件7將轉(zhuǎn)動(dòng)件4分組，固定限位件7與支撐軸1固定連接，位于傳熱 管6出口的右固定架8的移動(dòng)距離要小于右固定架8在傳熱管6中的定位距離，以保證轉(zhuǎn) 動(dòng)件4在傳熱管6內(nèi)的正常工作，傳熱管6內(nèi)的支撐軸1為兩節(jié)、三節(jié)或多節(jié)，在支撐軸1 之間連接有彈性組件5，彈性組件5還具有定位作用，通過將不同傳熱管中靠近介質(zhì)入口端 左固定架的支撐軸連接起來，使得支撐軸1、固定限位件7和彈性組件5不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，在介質(zhì) 流體的作用下，彈性組件5伸縮，進(jìn)而帶動(dòng)支撐軸1上的轉(zhuǎn)動(dòng)件4在傳熱管6內(nèi)即旋轉(zhuǎn)又做 軸向往復(fù)移動(dòng)，增加傳熱管6內(nèi)流體的擾動(dòng)，使得雜質(zhì)不易在各零件上沉積停留，該擾動(dòng)的 程度通過調(diào)節(jié)介質(zhì)流量完成，可定期或不定期進(jìn)行，也可以選用脈動(dòng)泵，使擾動(dòng)周期進(jìn)行。本發(fā)明中的彈性組件5可以位于靠近左固定架2、右固定架8處，也可以位于傳熱 管6內(nèi)的其它位置，如圖1所示，如果傳熱管6發(fā)生彎曲，可將其放置在轉(zhuǎn)彎處，以保證支撐 軸1上的轉(zhuǎn)動(dòng)件4旋轉(zhuǎn)自如。本發(fā)明中的彈性組件5可以包括彈簧10及其端部連接件9，彈簧10起到提供彈性 和定位雙重作用，見圖2所示；也可以是包括定位件11、彈簧10及其端部連接件9的組合 件，如圖3所示，定位件11起定位作用，彈簧10只提供彈性作用，端部連接件9將彈簧10 與支撐軸1連接起來。本發(fā)明中用到的彈簧10可以是由金屬材料制成或由塑料、橡膠制成。本發(fā)明中如果彈簧10還起到定位作用，為減少金屬?gòu)椈勺鲚S向運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)傳熱管6 造成的過度磨損，在彈簧10盤繞最大直徑處的彈簧絲外包覆或涂覆柔性材料，例如聚四氟 乙烯、尼龍、聚氨酯等熱塑性彈性體或耐磨橡膠等。定位件11為帶孔的圓盤或零件，在滿足定位和強(qiáng)度要求的情況下，使介質(zhì)流通截 面盡量大，如圖4所示，內(nèi)孔以支撐軸1定位，外圓以傳熱管6內(nèi)徑定位。為減少定位件11外圓與傳熱管6內(nèi)徑的磨損，定位件11外圓包覆或涂覆柔性材 料，柔性材料為聚四氟乙烯、尼龍、聚氨酯等熱塑性彈性體或耐磨橡膠。本發(fā)明中的轉(zhuǎn)動(dòng)件4可以是轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)片，其棱部開槽，槽的形式可以是直槽、斜 槽、梯形槽，也可以在棱部的局部開槽，多棱的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)片，可在某個(gè)棱或某些棱的局部或 全部開槽，如圖5和圖6所示，使棱部易于受到介質(zhì)的沖刷，同時(shí)這些槽還能增加傳熱管內(nèi) 壁邊界處的擾流，尤其在轉(zhuǎn)動(dòng)件做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，增加對(duì)管壁的掛擦作用，清潔和傳熱效果更 顯者ο本發(fā)明中，轉(zhuǎn)動(dòng)件4可通過彈性組件5進(jìn)行分組，在一根支撐軸1上轉(zhuǎn)動(dòng)件4也可 以通過活動(dòng)限位件3和\或固定限位件7分成不同的組。本發(fā)明的具體實(shí)施例是傳熱管6內(nèi)徑為Φ23mm，長(zhǎng)度8000mm;轉(zhuǎn)動(dòng)件4為帶有兩個(gè)棱的轉(zhuǎn)片式結(jié)構(gòu)，軸向長(zhǎng)度30mm，內(nèi)孔直徑Φ2πιπι ；彈性組件5為兩端帶錐形的塔形彈簧10，彈簧絲直徑Φ 2mm，傳熱管6內(nèi)放置兩個(gè)彈性組件5 ；支撐軸直徑為Φ1. 8mm ；水量在 10%內(nèi)脈動(dòng)；介質(zhì)為含有泥沙的水。在該裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)件4旋轉(zhuǎn)自如，運(yùn)行一段時(shí)間后，傳熱 管6的管壁沒有結(jié)垢。
權(quán)利要求
一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征在于包括左固定架、轉(zhuǎn)動(dòng)件、支撐軸、活動(dòng)限位件、固定限位件、右固定架和彈性組件，介質(zhì)從傳熱管安裝左固定架端流入，左固定架、右固定架與傳熱管承插聯(lián)接，左固定架、右固定架在傳熱管內(nèi)沿軸向可以移動(dòng)，支撐軸穿入左固定架、活動(dòng)限位件、固定限位件、轉(zhuǎn)動(dòng)件、右固定架，固定限位件與支撐軸固定連接，位于傳熱管出口的右固定架的移動(dòng)距離要小于右固定架在傳熱管中的定位長(zhǎng)度距離，傳熱管內(nèi)的支撐軸為兩節(jié)、三節(jié)或多節(jié)，在各支撐軸之間連接有彈性組件，彈性組件可以是直徑與傳熱管內(nèi)徑為間隙配合的大彈簧，也可以是直徑與轉(zhuǎn)動(dòng)件芯軸直徑相近的小彈簧或彈性軟軸，彈性組件使轉(zhuǎn)子在傳熱管內(nèi)能夠軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在介質(zhì)流動(dòng)作用力變化的條件下，彈性組件軸向伸縮，進(jìn)而帶動(dòng)支撐軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件在傳熱管內(nèi)既旋轉(zhuǎn)又能軸向往復(fù)移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅和轉(zhuǎn)動(dòng)速度通過調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力和流量實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于在支撐軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件可以一個(gè)挨著一個(gè)排列，也可以通過放入轉(zhuǎn)動(dòng)件間的活動(dòng)限位 件、固定限位件將轉(zhuǎn)動(dòng)件成一定間隔排列，間距大小與軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于彈性組件可以位于靠近左固定架、右固定架處，也可以位于傳熱管內(nèi)的其它位置，如 果傳熱管發(fā)生彎曲，可將彈性組件放置在轉(zhuǎn)彎處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于彈性組件包括彈簧及其端部連接件，也可以是包括定位件、彈簧及其端部連接件的組 合件，端部連接件一端固接在彈簧上，端部連接件另一端與支撐軸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于彈簧可以由金屬材料制成或由塑料、橡膠制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于彈簧盤繞最大直徑處的彈簧絲外側(cè)包覆或涂覆聚四氟乙烯、尼龍、聚氨酯等熱塑性彈 性體或耐磨橡膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于定位件為帶孔的圓盤或零件，內(nèi)孔以支撐軸定位，外圓以傳熱管內(nèi)徑定位，定位件外 圓包覆或涂覆聚四氟乙烯、尼龍、聚氨酯等熱塑性彈性體或耐磨橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，其特征 在于在轉(zhuǎn)動(dòng)件的棱部開槽，槽的形式可以是直槽、斜槽、梯形槽，可以在某個(gè)棱部的局部開 槽。
全文摘要
本發(fā)明一種軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子擾流自清潔強(qiáng)化傳熱裝置，屬于傳熱管內(nèi)以流體做動(dòng)力的強(qiáng)化傳熱與在線自動(dòng)清洗裝置領(lǐng)域。本發(fā)明的裝置包括左固定架、轉(zhuǎn)動(dòng)件、支撐軸、活動(dòng)限位件、固定限位件、右固定架和彈性組件，傳熱管內(nèi)的支撐軸為兩節(jié)、三節(jié)或多節(jié)，在各支撐軸之間連接有彈性組件，在介質(zhì)流動(dòng)作用力變化的條件下，彈性組件軸向伸縮，進(jìn)而帶動(dòng)支撐軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件在傳熱管內(nèi)既旋轉(zhuǎn)又能軸向往復(fù)移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅和轉(zhuǎn)動(dòng)速度通過調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力和流量實(shí)現(xiàn)。這種擾動(dòng)使得雜質(zhì)不易在各零件上沉積停留，彈性件的柔順性使本裝置在彎曲的傳熱管內(nèi)也能使用。在轉(zhuǎn)動(dòng)件棱邊設(shè)置齒形槽或毛刷等結(jié)構(gòu)也有利于提高阻垢除垢效果和強(qiáng)化傳熱效果。
文檔編號(hào)F28G3/06GK101813438SQ200910077379
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者孫廣和, 殷淑桂 申請(qǐng)人:北京華夏英藍(lán)科技發(fā)展有限公司