專利名稱：一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及的一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，主要針對列管式換熱器的管內(nèi)硬垢的自動(dòng)清洗和傳熱強(qiáng)化。它適用于運(yùn)行過程中傳熱管內(nèi)生長有硬垢的各種列管式傳熱設(shè)備(例如，硬水冷卻器、冷卻水溫度較高的冷卻器和冷凝器、結(jié)晶器、蒸發(fā)器等等)的自動(dòng)清洗與傳熱強(qiáng)化。
背景技術(shù)：
[0002]傳熱設(shè)備列管內(nèi)一般都生長污垢，并且這些污垢中多數(shù)含有一定的硬垢。例如， 硬水冷卻器、冷卻水溫度較高的冷凝器和冷卻器、結(jié)晶器、蒸發(fā)器等等。管內(nèi)自轉(zhuǎn)塑料螺旋扭帶技術(shù)具有污垢自動(dòng)清洗及其對流傳熱強(qiáng)化的功能，研究的報(bào)道文獻(xiàn)比較多。例如， 1995. 9. 25授權(quán)的專利ZL95236063. 2《自轉(zhuǎn)塑料螺旋扭帶高效傳熱設(shè)備》；《汽輪機(jī)冷凝器自轉(zhuǎn)塑料紐帶自動(dòng)在線連續(xù)除垢防垢技術(shù)研究》(現(xiàn)代化工，2002，(6)44-46) ；2005. 11. 16. 授權(quán)的發(fā)明專利ZL02139658.2《一種管內(nèi)旋轉(zhuǎn)式清洗及傳熱強(qiáng)化的齒形扭帶》。這些塑料螺旋扭帶對管內(nèi)沉積性的軟污垢的效果比較好，但是，兩者都由于旋轉(zhuǎn)過程中存在自動(dòng)趨中后與傳熱管同心旋轉(zhuǎn)，螺旋葉扭帶側(cè)邊或齒頂對管內(nèi)壁污垢的正壓力太弱，導(dǎo)致自動(dòng)清洗硬垢的能力低下不足，在運(yùn)行過程中仍然會(huì)逐漸生長硬垢，傳熱效率逐漸下降，不得不停車清洗，因此失去自動(dòng)清洗這一基本價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型主要旨在解決現(xiàn)有自轉(zhuǎn)塑料螺旋扭帶自動(dòng)清洗及其對流傳熱強(qiáng)化技術(shù)對硬垢清洗能力太弱的問題，提出一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，利用螺旋輪段兩端的楔壓式機(jī)構(gòu)，簡單有效地使螺旋輪段的側(cè)邊對管內(nèi)壁污垢產(chǎn)生正壓力，大大強(qiáng)化對硬垢的清洗能力，滿足傳熱設(shè)備長期高效運(yùn)行對硬垢清洗能力的要求，并且便于大批量生產(chǎn)的注塑成形，制品質(zhì)量高，生產(chǎn)制造成本較低。[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，主要零部件為傳熱管、螺旋輪串、楔壓機(jī)構(gòu)、鋼絲軸、管口架。傳熱管內(nèi)安裝的螺旋輪串，有左螺旋輪和右螺旋輪兩種，并且交替串聯(lián)在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸上組成。左螺旋輪和右螺旋輪在鋼絲軸上的串聯(lián)交替，可以是每個(gè)螺旋輪反向交替，也可以是每2 10個(gè)螺旋輪后再反向交替。左螺旋輪和右螺旋輪之間的軸向間隙δ靠楔壓機(jī)構(gòu)保障。螺旋方向相同的螺旋輪之間無需安裝楔壓機(jī)構(gòu)。左螺旋輪和右螺旋輪都由螺旋葉片、輪轂構(gòu)成。同一方向螺旋輪段內(nèi)的螺旋輪兩端的輪轂端面均為平口端面。同一方向螺旋輪段兩端的輪轂端面有斜口端面和平口端面兩種。螺旋輪段兩端的輪轂端面為斜口端面者，楔壓機(jī)構(gòu)直接由輪轂的斜端面和斜面滑塊構(gòu)成。螺旋輪段兩端的輪轂端面為平口端面者，楔壓機(jī)構(gòu)則由輪轂的平口端面、 套裝斜面和斜面滑塊構(gòu)成。同一螺旋方向的螺旋輪段兩端的楔壓機(jī)構(gòu)摩擦副的滑動(dòng)斜面都是朝向中心線的同一側(cè)。單位長度螺旋輪段的螺旋葉片對管內(nèi)壁污垢的正壓力大小，會(huì)隨管內(nèi)流速增大二增大，并且下游比上游大。因此，為了使正壓力都保持在比較好的范圍，楔壓機(jī)構(gòu)的斜角β采用大小不同的值調(diào)節(jié)，其范圍為5° 35°。螺旋輪串的外徑小于傳熱管的內(nèi)徑，長度略小于傳熱管。輪轂的內(nèi)孔直徑大于鋼絲軸，鋼絲軸的直徑1 4mm，通過傳熱管兩端的管口架固定。管口架的結(jié)構(gòu)有平直葉片和螺旋葉片兩種。前者結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，后者的動(dòng)力學(xué)性能更好。管口架螺旋葉片的螺旋方向，在傳熱管的進(jìn)口端，與其隨后的螺旋葉片的螺旋方向相反，目的在于增強(qiáng)螺旋輪的自轉(zhuǎn)清洗動(dòng)力矩；但是在傳熱管的出口端，則與其前面的螺旋葉片的螺旋方向相同，目的在于減少出口阻力。[0005]傳熱設(shè)備運(yùn)行時(shí)，管內(nèi)流體帶動(dòng)螺旋輪串自轉(zhuǎn)。由于同一螺旋方向的螺旋輪段兩端的楔壓機(jī)構(gòu)摩擦副的滑動(dòng)斜面都是朝向中心線的同一側(cè)，因此由螺旋輪段軸向壓力在兩端的楔壓機(jī)構(gòu)摩擦副的滑動(dòng)斜面產(chǎn)生的徑向分力也都朝向同一側(cè)，從而使該螺旋輪段螺旋葉片的獲得一個(gè)清洗硬垢所需要壓力。在螺旋葉片對管內(nèi)壁硬垢的徑向壓力增大的同時(shí)， 螺旋葉片自轉(zhuǎn)清洗阻力也相應(yīng)地大幅度上升。因此，對螺旋輪串的自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的要求也隨之相應(yīng)地增大。兩種螺旋方向相反的左螺旋輪段和右螺旋輪段先后交替串聯(lián)在固定不旋轉(zhuǎn)的鋼絲軸上，能夠比都是同一螺旋方向的螺旋葉片的自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩成倍增強(qiáng)，從而滿足清洗硬垢的螺旋輪串必須有較大自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的要求。[0006]傳熱管內(nèi)的螺旋輪串與現(xiàn)有塑料螺旋葉片相比，不僅有同樣的對流傳熱強(qiáng)化的功能，而且不同方向螺旋輪段的螺旋流改變方向時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的沖擊渦流，使其對流傳熱強(qiáng)化功能更強(qiáng)，對流傳熱系數(shù)提高的幅度是現(xiàn)有塑料平滑螺旋葉片的數(shù)倍。[0007]
[0008]圖1是本實(shí)用新型的一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖。[0009]圖2是螺旋輪轂端面為平端面的楔壓機(jī)構(gòu)示意圖[0010]圖3是螺旋輪轂端面為斜端面的楔壓機(jī)構(gòu)示意圖。[0011]具體實(shí)施方式
[0012]
以下結(jié)合附圖1、圖2、圖3對本試驗(yàn)實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。[0013]圖中1管口架2管板3傳熱管4螺旋輪串..5右螺旋輪.6螺旋葉片7楔壓機(jī)構(gòu)8管柱9軸承10螺旋輪段端面11斜口端面12輪轂13左螺旋輪14鋼絲軸15螺旋導(dǎo)葉...16套裝斜面17斜面滑塊18平口端面19滑動(dòng)斜面20平直葉片[0014]本實(shí)用新型的一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，主要零部件為傳熱管 3、螺旋輪串4、鋼絲軸14、楔壓機(jī)構(gòu)7、管口架1。傳熱管3內(nèi)安裝的螺旋輪串4，有左螺旋輪 13和右螺旋輪5兩種，并且交替串聯(lián)在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸14上組成。左螺旋輪13和右螺旋輪5在鋼絲軸14上的串聯(lián)交替，可以是每個(gè)螺旋輪反向交替，也可以是每2 10個(gè)螺旋輪反向交替。左螺旋輪13和右螺旋輪5之間的軸向間隙δ靠楔壓機(jī)構(gòu)7保障，但是在螺旋方向相同的同一個(gè)螺旋輪段內(nèi)部無需安裝楔壓機(jī)構(gòu)7。左螺旋輪13和右螺旋輪5都由螺旋葉片7、輪轂8構(gòu)成。同一方向螺旋輪段內(nèi)部的螺旋輪兩端的輪轂12端面均為平口端面18。同一方向螺旋輪段兩端的輪轂12的端面有斜口端面11和平口端面18兩種。螺旋輪段兩端的輪轂12的端面為斜口端面11者，楔壓機(jī)構(gòu)7由輪轂12的斜口端面11和斜面耐滑塊17構(gòu)成。螺旋輪段兩端的輪轂12的端面為平口端面18者，楔壓機(jī)構(gòu)7則由輪轂12 的平口端面18、套裝斜面16、斜面滑塊17構(gòu)成。同一螺旋方向的螺旋輪段兩端的楔壓機(jī)構(gòu) 7摩擦副的滑動(dòng)斜面19都是朝向中心線的同一側(cè)。單位長度螺旋輪段的螺旋葉片6對管內(nèi)壁污垢的正壓力大小，會(huì)隨管內(nèi)流速增大二增大，并且下游比上游大。因此，為了使正壓力都保持在比較好的范圍，楔壓機(jī)構(gòu)7的斜面角β采用大小不同的值調(diào)節(jié)。螺旋輪串4的外徑小于傳熱管3的內(nèi)徑，螺旋輪串4的總長度略小于傳熱管3。輪轂12的內(nèi)孔直徑大于鋼絲軸14，鋼絲軸14的直徑1 3mm，通過傳熱管3兩端的管口架1固定。管口架1的結(jié)構(gòu)有平直葉片20和螺旋導(dǎo)葉15兩種。前者結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，后者的動(dòng)力學(xué)性能更好。管口架1螺旋導(dǎo)葉15的螺旋方向，在傳熱管3的進(jìn)口端，與其隨后的螺旋葉片6的螺旋方向相反，目的在于增強(qiáng)螺旋輪的自轉(zhuǎn)清洗動(dòng)力矩；但是在傳熱管)的出口端，則與其前面的螺旋葉片6的螺旋方向相同，目的在于減少出口阻力。[0015]傳熱設(shè)備運(yùn)行時(shí)，管內(nèi)流體帶動(dòng)螺旋輪串4自轉(zhuǎn)。由于同一螺旋方向的螺旋輪段兩端的楔壓機(jī)構(gòu)7摩擦副的滑動(dòng)斜面19都是朝向中心線的同一側(cè)，因此由螺旋輪段軸向壓力在兩端的楔壓機(jī)構(gòu)7摩擦副的滑動(dòng)斜面19產(chǎn)生的徑向分力也都朝向同一側(cè)，從而使該螺旋輪段的螺旋葉片6獲得一個(gè)清洗硬垢所需要壓力。在螺旋葉片6對管內(nèi)壁硬垢的徑向壓力增大的同時(shí)，螺旋葉片6自轉(zhuǎn)清洗的阻力也相應(yīng)地大幅度上升。因此，對螺旋輪串4的自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的要求也隨之相應(yīng)地增大。兩種螺旋方向相反的左螺旋輪段和右螺旋輪段先后交替串聯(lián)在固定不旋轉(zhuǎn)的鋼絲軸14上，能夠比都是同一螺旋方向的螺旋葉片6的自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩成倍增強(qiáng)，從而滿足清洗硬垢的螺旋輪串4必須有較大自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的要求。[0016]傳熱管內(nèi)的螺旋輪串4與現(xiàn)有塑料螺旋葉片相比，不僅有同樣的對流傳熱強(qiáng)化的功能，而且不同方向螺旋輪段的螺旋流改變方向時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的沖擊渦流，使其對流傳熱強(qiáng)化功能更強(qiáng)，對流傳熱系數(shù)提高的幅度是現(xiàn)有塑料螺旋葉片的數(shù)倍。
權(quán)利要求1.一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，主要零部件有傳熱管(3)、螺旋輪串 (4)、楔壓機(jī)構(gòu)(7)、鋼絲軸(14)、管口架(1)，其特征為傳熱管(3)內(nèi)安裝的螺旋輪串(4)， 有左螺旋輪(1 和右螺旋輪( 兩種，并且是交替串聯(lián)在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸(14)上；左螺旋輪(1 和右螺旋輪( 都由螺旋葉片(6)、輪轂(1 構(gòu)成；同一方向螺旋輪段內(nèi)的螺旋輪兩端的輪轂(1 端面均為平口端面(18)；同一方向螺旋輪段兩端的輪轂(12)端面有斜口端面(11)和平口端面(18)兩種；螺旋輪段兩端的輪轂(1 的端面為斜口端面(11) 者，楔壓機(jī)構(gòu)(7)由輪轂(1 的斜口端面(11)和斜面滑塊(17)構(gòu)成；螺旋輪段兩端的輪轂(12)的端面為平口端面(18)者，楔壓機(jī)構(gòu)(7)則由輪轂(12)的平口端面(18)、套裝斜面(16)、斜面滑塊(17)構(gòu)成；同一螺旋方向的螺旋輪段兩端的楔壓機(jī)構(gòu)(7)摩擦副的滑動(dòng)斜面(19)都是朝向中心線的同一側(cè)；螺旋輪串(4)的外徑小于傳熱管(3)的內(nèi)徑，長度略小于傳熱管⑶；輪轂(12)的內(nèi)孔直徑大于鋼絲軸(14)；鋼絲軸(14)的直徑1 4mm，通過傳熱管⑶兩端的管口架⑴固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于楔壓機(jī)構(gòu)(7)摩擦副的滑動(dòng)斜面(19)的斜角β范圍為5° 35°，其值取決于清洗硬垢的螺旋葉片(6)對傳熱管(3)內(nèi)壁的徑向壓力大小和螺旋輪串(4)承受的軸向壓力的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于左螺旋輪(13)和右螺旋輪(5)在鋼絲軸(14)上的串聯(lián)交替，可以是逐一反向的交替組裝，也可以是2 10個(gè)螺旋輪后再反向的交替組裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，其特征在于管口架⑴的結(jié)構(gòu)有平直葉片00)和螺旋導(dǎo)葉(15)兩種；管口架⑴的螺旋葉片(6)的螺旋方向，在傳熱管C3)的進(jìn)口端，與其隨后的螺旋葉片(6)的螺旋方向相反，但是在傳熱管(3) 的出口端，則與其前面的螺旋葉片(6)的螺旋方向相同。
專利摘要一種傳熱管內(nèi)楔壓式螺旋輪串自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)，管內(nèi)流體帶動(dòng)螺旋輪串自轉(zhuǎn)，楔壓機(jī)構(gòu)摩擦副滑動(dòng)斜面產(chǎn)生的徑向分力，使螺旋葉片的側(cè)刃對管內(nèi)壁污垢的徑向壓力，很有效地強(qiáng)化了螺旋輪的硬垢清洗能力。兩種方向相反的左螺旋輪段和右螺旋輪段，先后交替串聯(lián)在固定不轉(zhuǎn)的鋼絲軸上，可以使單位長度的螺旋輪的自轉(zhuǎn)清洗動(dòng)力矩增大到現(xiàn)有塑料螺旋葉片的數(shù)倍，滿足螺旋輪串清洗硬垢對自轉(zhuǎn)動(dòng)力矩較大的要求。由于自轉(zhuǎn)螺旋輪串的頻繁擾動(dòng)，和管內(nèi)液體螺旋流方向的交替變化，使得螺旋輪串的對流傳熱強(qiáng)化功能得到大大強(qiáng)化，其幅度可以高于100％。因此，該機(jī)構(gòu)適合于長期運(yùn)行過程中會(huì)有一定硬垢的傳熱設(shè)備的傳熱管內(nèi)的污垢自動(dòng)清洗和傳熱強(qiáng)化。
文檔編號(hào)F28F13/12GK202281546SQ201120039460
公開日2012年6月20日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者俞天蘭, 俞天翔, 俞秀民, 馮修燕, 劉桂英, 劉陽平, 史冰樂, 吳金香, 張治坤, 彭德其, 支校衡, 李曉陽, 蔣少青, 趙詒, 魏彪 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)